致密砂砾岩储层岩性识别技术应用

2021-09-23蔺建华何雪莹董丽新

石油管材与仪器 2021年4期

蔺建华，何雪莹，董丽新

(中国石油测井有限公司大庆分公司解释评价中心黑龙江大庆 163412)

0 引言

由于多物源，水体变化频繁，A油田致密砂砾岩储层纵向上发育的岩性种类较多，沉积类型多样，非均质性强。从现有资料分析，常规测井技术在复杂岩性识别方面存在一定困难，而目前成像测井技术在非均质地层复杂岩性识别中也仅仅能够实现有限的岩性定性识别，对于复杂岩性的进一步细分缺少定量识别方法和标准。

本文针对致密砂砾岩储层的复杂岩性展开研究，在对已有的岩心资料进行重新分析标定的基础上，依据测井信息，首先建立了不同岩性成像测井定性解释标准，之后再从单井纵向图像处理技术入手，提取了砂砾岩储层垂向砾石含量变化曲线，建立了定量解释标准，形成了该区块复杂岩性定性与定量识别的新方法。

1 致密砂砾岩储层概况

研究区块致密砂砾岩储层埋藏较深，纵向上发育的岩性种类多，主要为沉积岩、少量火成岩、煤层以及沉火山岩[1]。其中含气储层的岩性有砂岩、含砾砂岩、砂质砾岩、砾岩等，储层碎屑成分主要为岩屑，含少量石英和长石。

2 成像测井岩性定性识别

微电阻率成像测井图像显示的是井壁地层的电导率，其变化取决于井壁四周地层的岩性、孔隙度和粘土含量，还要受井壁形状、冲洗带中流体性质等因素的影响[2-6]。在微电阻率成像测井图中，从暗色到亮色代表电阻率从低到高。致密砂砾岩储层非均质性强，岩心及岩性扫描纵向上不连续，所以本文利用9口井27块全直径岩心扫描图像和地质现场描述结果刻度成像测井资料，建立了5种典型岩性的成像测井标准解释模型，如图1所示，其中不同岩性模型的成像测井图像特征具体描述为：1)砂岩：块状亮黄色结构，具层理特征，颗粒蜂窝状堆积构造。2)含砾砂岩：块状浅黄亮色结构，层理清晰，动、静态图中偶有白色亮斑。3)砂质砾岩：块状浅黄亮色结构，层理不清，颗粒蜂窝状堆积构造。4)砾岩：块状亮色结构，层理不清，颗粒蜂窝状堆积构造。5)泥岩：块状暗色结构，有一定层理，偶见棕黄色亮斑，应为块状岩屑。

图1 砂砾岩储层典型岩性标准解释模型

3 成像测井岩性定量识别

通常情况下，可以根据成像测井的动静态成果图颜色对岩性的电阻率高低进行判断，进而对岩性进行定性识别，但由于定性识别易存在误差，即使基于岩心标定建立的定性识别标准，不同的人也易得出不同的岩性结论，尤其是对于致密砂砾岩类的复杂储层。同时由于成本较高，绝大部分井并不会进行钻井取心，所以仅靠定性识别并不能全面地对储层岩性进行有效评价。而微电阻率成像测井的动态图像可以较清晰地显示矿物形状特征，尤其是对于像砂岩、砾岩、泥岩等主岩性和砂质、泥质、含砾、含泥、含钙等副岩性均可以进行较为清晰的呈现。所以，可基于微电阻率成像测井动态图像建立一套岩性的定量识别标准，以便于更加准确地进行岩性识别。

一般情况下，砾石含量的变化可以作为区分不同岩性的参考指标，而通过成像测井图像可以清楚直观地观察到砾石的颗粒特征[7-9]。因此使用相应的计算机图像处理技术，可实现对砾石含量的计算。

由于成像测井是对井壁表面的地层特征进行扫描测量，计算结果是二维的，即砾石的“面积含量”，设其为Φs，则砾石在三维空间的体积含量Φv可近似计算为：

Φv=Φs3/2

(1)

根据体积模型，对于边长为b的体积元，设其含有物的边长为a，则面积含量Φs=a2/b2，体积含量Φv=a3/b3。

使用合适的阈值对成像测井的动态图像进行分割[10-11]，可将砾石特征自动地分离出来，形成砾石的二值化图像，通过调试选取最佳的处理参数，可使动态图与二值化图中的砾石颗粒的形状与大小保持一致。进一步统计二值化图像中砾石颗粒所占像素的比例，在纵向上可形成砾石含量曲线。图2为某井砂岩段成像测井图像二值化计算砾石含量成果图，图中第1道为成像测井动态图像，第2道为深度道，第3道为二值化的砾石图像，第4道为砾石含量曲线，其中GRAVEL-S为面积含量，GRAVEL-V为体积含量。从图中可以看出，该段在动态图像中表现为具层理特征，局部含砾石，计算的砾石体积含量平均值为9.1%，岩心扫描图片显示为砂岩。基于研究区块的岩心资料，建立了该区块致密砂砾岩储层的砾石颗粒含量与岩性对应表，见表1。

图2 成像测井图像二值化计算砾石含量成果图

表1 砾石颗粒含量与岩性对应表

4 应用实例及分析

××-1井1～8层段录井岩屑均描述为砂质砾岩，依据成像动静态图像，这几层为块状亮黄色结构，具层理特征，水平层理、斜层理发育，计算的砾石体积平均含量为9.8%，岩心分析试验显示该井1～8层段岩心砾石含量为9.2%，岩心描述为砂岩，计算结果与岩心分析结果一致性较好，综合判断××-1井1～8层段岩性均为砂岩，如图3所示。

××-2井1～8层段录井岩屑均描述为粗砂岩，依据成像动静态图像，这几层为块状浅黄亮色结构，砾石颗粒明显，砾石磨圆较好，分选较差，无层理特征，多具正粒序特征，多数较大砾石沿长轴方向定向排列，计算的砾石体积平均含量为42.3%，岩心分析试验显示该井1～8层段岩心砾石含量为45.1%，岩心描述为砂质砾岩，计算结果与岩心分析结果一致性较好，综合判断××-2井1～8层段岩性均为砂质砾岩，如图4所示。

××-3井1～4层段录井岩屑均描述为粗砂岩，依据成像动静态图像，这几层为块状浅黄亮色结构，颗粒蜂窝堆积状构造，计算的砾石体积平均含量为40.5%，岩心分析试验显示该井1～4层段岩心砾石含量为39.8%，岩心描述为砂质砾岩，计算结果与岩心分析结果一致性较好，综合判断××-3井1～4层段岩性为砂质砾岩，如图5所示；××-3井5～8层段录井岩屑均描述为砂质砾岩，依据成像动静态图像，这几层为块状亮黄色结构，具层理特征，计算的砾石体积平均含量为6.4%，岩心分析试验显示该井5～8层段岩心砾石含量为7.1%，岩心描述为砂岩，计算结果与岩心分析结果一致性较好，综合判断××-3井5～8层段岩性为砂岩。