扎哈泉地区致密油储层特征及评价方法研究

2016-06-28徐永发倪高翔叶高鹏米小银

石油地质与工程 2016年2期

关键词：柴达木盆地评价方法

佘　刚，徐永发，倪高翔，叶高鹏，米小银

(中国石油集团测井有限公司青海事业部，甘肃敦煌 736202)

扎哈泉地区致密油储层特征及评价方法研究

佘刚，徐永发，倪高翔，叶高鹏，米小银

(中国石油集团测井有限公司青海事业部，甘肃敦煌 736202)

摘要：扎哈泉致密油储层岩性复杂，碎屑岩、碳酸盐岩与混积岩储层均发育，利用常规测井曲线难以进行储层划分与流体识别。通过测井资料深入挖掘，开展了基于自然伽马能谱的多矿物岩性识别，采用定性与定量相结合的方法来识别储层岩性；在声波时差与电阻率交会图版基础之上综合考虑岩性影响对图版进行了改进，明确了流体划分的电性标准，结合全烃-组分流体识别图版，形成了一套适合于扎哈泉致密油储层的评价方法，并在实际生产中具有较好的应用效果。

关键词：柴达木盆地；扎哈泉地区；致密油；储层划分；流体识别；评价方法

扎哈泉地区位于柴达木盆地西部凹陷区扎哈泉构造带之上，主要目的层位N1地层为咸化的滨浅湖沉积，其上段主要为源上构造及岩性控制的常规油藏，下段为源内致密油藏[1-2]，砂体连片性较好，呈互层叠置，而占盆地面积2/3的斜坡凹陷区源岩发育，加之高原咸化湖盆致使源岩早期生烃，为该区致密储层提供了有利油源[3-4]。区域内扎7、扎9井等试油均获得了高产工业油流，预示着本区有着较好的勘探开发前景[5]。然而，扎哈泉地区致密油储层地质条件不同于国内外其它地区，表现出致密储层与低渗储层并存，储层岩石矿物复杂多样，主要由砂岩、碳酸盐岩和黏土三者混积而成，具高泥高钙多薄层的特征；此外，由于岩性影响及地层欠压实作用，利用常规电性特征进行岩性识别及储层流体划分成为难题。为此本文以测井为手段针对以上难点进行了评价方法探讨。

1储层地质特征

通过岩心观察结合铸体薄片等分析，认为扎哈泉致密储层岩性主要分为三种类型：①以机械沉积作用为主的碎屑岩沉积，其岩性为以石英与长石为主的砂岩；②以化学沉积为主的碳酸盐岩，岩性是以方解石为主的石灰岩；③以咸化湖盆与陆相河流混合或交互式沉积形成的碳酸盐岩矿物、黏土与砂岩矿物的混积岩[6-7](图1)。砂岩岩性主要为粉砂岩，少量的泥质砂岩、中砂岩、细砂岩，其矿物成份以石英为主，钾长石与钠长石次之。填隙物主要以方解石及黏土矿物为主，当其胶结类型以接触式为主时，其填隙物相对较少，一般小于5%，物性较好，孔隙度一般为5%～12%，渗透率在0.2×10-3μm2以上，是主要的优质砂岩储层[8-9]；当其胶结类型以基底式或孔隙式为主时，填隙物高达5%～50%，其空间多被充填或胶结，物性变得更加致密，孔隙度一般为3%～5%，渗透率(0.05～0.2)×10-3μm2。岩性主要为黏土、碳酸盐岩矿物及砂岩矿物三者所形成的混积岩，该类储层相对较差，是本区的二类储层。本区的碳酸盐岩发育较少，其主要组成矿物为方解石，含量高达50%以上，白云石或铁白云石较少，胶结物多为硅质或泥质，该类储层物性最差，孔隙度一般小于3%，渗透率小于0.05×10-3μm2，是本区的三类储层。

实际生产证明，本区取心或岩屑含油性好、即以油迹或油斑为主时，且试油后具有自然产能的储层均为物性较好、岩性较纯的砂岩储层(图1)；而随着泥质含量或碳酸盐含量增加，砂岩含量减少，即岩性混积时，物性变差，含油性随之变差，需要压裂求产；而当储层碳酸盐含量很高或甚至为碳酸盐或泥灰岩储层时，物性很差，一般不具含油性，压裂后出微量油，甚至抽汲无效，基本为干层。

2储层评价方法

2.1岩性识别

图1　扎哈泉地区N1下段矿物成份三角图

扎哈泉地区N1下段储层普遍分布于3 000m以下地层，压实作用较强，储层十分致密，使之自然电位缺乏回路而无明显的负异常，薄互层发育又使自然伽马无明显的分层界限[10]；此外，储层上压实明显，而围岩上泥岩欠压实使中子、密度与声波时差三孔隙度系列表现出较储层更好的特征；碳酸盐岩矿物的发育又使储层上阵列感应电阻率明显增高且无明显的幅度差，即依靠常规方法划分储层基本失效。从前面的分析得到本区的储层按其岩性可以分为三类，所以储层划分的基础即岩性的识别。

据岩石矿物实验分析，储层中黄铁矿、石膏成分含量很低，可将其忽略，而白云石和方解石可统归为碳酸盐岩，钾长石、钠长石和石英可统归为砂岩，蒙脱石、伊利石都为黏土的主要成份，即储层岩性可以总体划分为砂岩、碳酸盐岩与黏土三者的组合。依据铸体薄片等岩性分析的结果，通过岩电对照寻找能够反应岩性的测井敏感性参数，发现自然伽马能谱测井的钍含量与黏土含量具有较好的正相关性，铀含量与碳酸盐矿物含量具有一定的正相关性(图2、图3)，因此可以用钍、铀曲线反刻度形成包络面(图8)，在包络面积大的井段结合常规曲线划分储层[11-12]；此外，按照分步剥离的思路建立了岩性定性识别图版，用以区分砂岩储层和泥灰岩及泥岩(图4)。

图2　碳酸岩含量与铀交会图

图3　黏土含量与钍交会图

图4　扎哈泉地区岩性定性识别图版

通过图版明确了岩性划分，但并不能直观、定量地显示地层岩性及其矿物含量，而且对于混积岩骨架密度的确定也存在一定的难度。斯伦贝谢公司的岩性扫描测井可以清楚地测量出地层所含矿物成分及其含量，并形成全井段连续的多矿物地层剖面[13]，经过与相应取心段全岩分析的黏土含量、碳酸盐含量等进行对比发现，测量结果与实验结果比较接近，即通过该测量结果可以直观快速地指示储层岩性，但岩性扫描测井成本很高，不具普遍应用性。然而在定性识别岩性基础之上，利用岩性测井可以标定自然伽马能谱，用铀回归计算碳酸盐岩含量，用钍回归计算黏土含量[14]，再计算得出砂岩含量，形成“碳酸盐、黏土及砂岩”三岩性地层剖面来准确识别储层。二者回归关系精度较高(图2、图3)，计算结果与岩性扫描测井结果具有高度一致性，从而完全摆脱了对岩性测井的依赖，也无需要大量的实验分析数据。

2.2流体识别

由于本区井眼普遍扩径，密度或中子受扩径影响普遍失准，而补偿声波居中测量基本不受井眼的影响[15]，因此利用声波时差评价孔隙性是首要选择，而电阻率又是反映含油性的主要参数[16]，这里以已经试油的11口井共22个试油层位数据作为约束，对其声波时差及电阻率进行标准化后，依据矿物岩性剖面选择砂岩最发育的层点读取其特征值，建立了声波时差与深感应电阻率交会图版。图版中有油层11个，水层5个，干层6个，各自分布具有一定的规律性，但部分干层及水层与油层仍混杂在一起，没有十分明确的界限(图5)。复查该几处误入点后发现，对于岩性致密的地层有3处误入点上泥质含量较高，其对声波时差影响较大，当泥质含量增高时，声波时差有明显增大的趋势，因此并不能真实地反应储层孔隙性；而另外1处误入点碳酸盐含量较高，其对电阻率影响较大，当碳酸盐含量增加时电阻率也明显增加，反应了岩性而并非含油性变化。因此，在原有声波时差-电阻率交会图版的基础之上，构建声波时差与泥质含量比-电阻率与碳酸盐含量比交会图，以消除或减小泥质及碳酸盐含量的影响。由于铀含量与泥质含量有较好的相关性，钍含量与碳酸盐含量有着较好的关系，直接用用铀代替泥质含量，用钍代替碳酸盐含量用于图版之中，以减小计算误差。改进的图版综合考虑了岩性影响，使原有的误入点基本落入相应区域，明确了流体的划分界限，认为扎哈泉致密油油层的界限为：AC/THOR>20，RT/URAN>2，其中AC为声波时差，μs/m；RT为深感应电阻率，Ω·m。

研究中还发现，流体在气测全烃(QT)与组分上具有不同的特征，当为油层时全烃普遍较高，具有轻组分C1下降而重组分C2～C5上升的“镜像”特征(图8)。全烃-轻烃交会图版对流体也具有较好的识别作用(图7)，认为油层的界限为：组分C1含量<80%，全烃QT含量>3%。但当油层段取心后一般全烃会普遍降低(图7中误出的油点)，部分油层段打开后没有循环干净全烃会延续至后面井段，或换低密度泥浆钻井也会出现水层上高全烃的特征等，这些钻井或录井因素使该图版具有不完全精准性(图7误入的水点)。因此这些特征只可作为现场快速识别流体或辅助电性图版识别流体的一种方法。

图5　声波时差-电阻率流体识别图版

图6　改进的声波时差-电阻率流体识别图版

图7　轻烃-全烃流体识别图版

3应用效果评价

扎X井是本区一口评价井，参考常规测井曲线不易识别岩性，储层划分、流体识别较难(图8)。从第十四道的岩性扫描测井的多矿物岩性剖面可以看到，本段砂岩储层不很发育，混积岩是其主要岩性，上部(3 240.00～3 250.00m)发育碳酸盐岩，下部(3 276.00～3 279.80m与3 284.80～3 295.80m)发育泥灰岩，其含量与分析的碳酸盐含量比较接近。第十三道为将多矿物剖面化归后的砂岩、黏土与碳酸盐岩的组合剖面，而十四道为基于自然伽马能谱所计算的矿物岩性剖面，其计算而填充的剖面与其左侧的岩性扫描测井剖面比较接近，可用于本段的岩性识别。通过三矿物剖面对本段进行了储层划分，认为上段的209号储层为一低泥低钙的混积岩储层，铀与钾曲线形成丰满的包络，209号层分析孔隙度最大值8.89%，渗透率最大值0.32×10-3μm2，声波时差201.52μs/m，深感应电阻率为16.40Ω·m；下段的212号层泥质与钙质含量略高，分析孔隙度最大值7.26%，渗透率最大值0.15×10-3μm2，声波时差212.52μs/m，深感应电阻率21.87Ω·m，全烃为19.2%，且其轻、重组分间“镜像”特征明显，通过改进的声波时差与电阻率交会图版及全烃-组分图版均判识其为油层。依据试油从底到顶的原则，该层先期进行试油，自然产能为7.59m3/d。目前已经建议对上部的209号层也进行试油求产。用以上评价方法对区域内最近所钻的3口评价井进行了岩性与流体识别，均收到了良好效果，从而为扎哈泉地区今后致密油的快速滚动开发奠定了基础。