沧东凹陷致密油岩性识别方法研究

刘国全，贾丽，李凤霞，刘娟霞，周宝仙

(中油大港油田分公司，天津 300280）

沧东凹陷致密油岩性识别方法研究

刘国全，贾丽，李凤霞，刘娟霞，周宝仙

(中油大港油田分公司，天津 300280）

针对沧东凹陷孔二段源储互层型致密储层岩性识别的难点，以钻井取心资料岩性识别为基础，在岩心刻度测井曲线的基础上，利用散点图技术、交会图技术及ECS测井进行岩性的识别，形成了源储互层型致密油岩性识别的有效方法。利用该方法，对沧东凹陷200多口老井进行了岩性识别，并指导了该区勘探目标优选，近2a部署探井13口，均见到良好的油气显示，效果十分显著。

沧东凹陷；致密油；岩性识别；交会图技术；ECS测井新技术

引言

沧东凹陷是黄骅坳陷富油气凹陷之一，孔二段是凹陷的主力烃源岩层系［1－2］。湖盆中心孔二段油页岩、灰黑色泥岩、深灰色泥岩厚度大，有机质丰度高；其间发育储层主要为泥质砂岩、粉砂岩、泥晶云灰岩，该区储层与烃源岩互层式沉积，有利于形成源储一体的致密油藏。

1 沉积储层特征

孔南地区孔二段沉积时期，沉积物源主要为东部的埕宁隆起、西部的沧县隆起和北部的孔店凸起物源，沉积相主要为深湖—半深湖相沉积体系，其次为辫状河三角洲前缘、三角洲前缘水下河道、河口坝、远砂坝沉积。沧东凹陷为沧东断裂与徐西断裂所夹持的断陷区域，属于深湖—半深湖相沉积体系［3］。

按沉积旋回，沧东凹陷孔二段可划分为4段，即孔二1、孔二2、孔二3、孔二4段。其中孔二2和孔二4是主要的含油目的层，发育砂岩储层，储层主要为细砂岩，岩性较纯、物性较好，孔隙度为8%～15%，渗透率为0.1×10－3～50.0×10－3μm2，属于中低孔—中低渗型储层。孔二1和孔二3是该区主要生油层系，发育的黑褐色油页岩、灰黑色和深灰色泥岩有机质丰度高，为孔二段成为源储一体致密油藏提供了有利条件；同时其也是次要的含油目的层，发育泥质细砂岩、粉砂岩和泥晶云灰岩，岩性不纯，含泥、含灰较重，物性较差，孔隙度为10%左右，渗透率为0.01× 10－3～10.00×10－3μm2，属于低孔—低渗型储层。虽然该区储层物性较差，但这种源储一体的成藏模式，能形成致密油藏的有利地区［4］。

2 致密油岩性识别方法

2.1 岩性识别难点

沧东凹陷孔二段砂岩储层主要为岩屑长石砂岩，而碎屑岩岩块主要为中酸性火成岩(在测井上表现为高GR值)，中酸性火成岩岩块及泥岩的影响使得难以用GR曲线较好地将致密砂岩与油页岩、泥岩划分开来；又由于油页岩、灰黑色泥岩和深灰色泥岩均表现为高—较高电阻率，岩性对电阻率的影响远远大于含油性对电阻率的影响，因此也难以用电阻率曲线将岩性区分开。针对以上岩性识别难点，本文利用岩心资料进行岩性识别的同时，精细GR、RT、AC、DEN测井曲线，利用散点图技术、交会图技术、ECS测井新技术进行岩性识别。

2.2 岩心描述法识别岩性

通过该区25口井的岩心描述和薄片分析，明确了该区孔二2和孔二4段是砂岩储层，以次生孔隙为主的中低孔—中低渗型储层；孔二1和孔二3段以深灰色、灰黑色泥岩、油页岩为主的烃源岩，其间发育泥质砂岩、粉砂岩、泥晶云灰岩储层，该类储层以裂缝—微裂缝和次生孔隙为主。

官xxx井在孔二1段进行了钻井取心，取心井段为2 480.0～2 500.0 m，收获率为100%，录井为大套油页岩，岩心描述及薄片鉴定为灰黑色泥岩夹薄层灰黑色泥质灰岩，泥质灰岩发育高角度裂缝，裂缝面含油。

小xx井在孔二3进行了钻井取心，取心井段为3 863.46～3 876.21 m，收获率为100%，录井为大套油页岩，岩心描述及薄片鉴定为黑褐色油页岩与灰黑色泥岩互层［5］。

王xxx井在孔二2进行了钻井取心，取心井段为3 487.3～3 492.08 m，收获率为95.8%，岩心描述及薄片鉴定为油浸、油斑细砂岩。11块样品物性分析其平均孔隙度为13.12%、渗透率为1.6× 10－3μm2，为中孔—低渗型致密油层(图1)。该套储层试油井段为3 490～3 519 m，14.9 m/6层，压裂后，平均测液面为3 111 m，日产油为5.82 t/d，累计产油为17.2 t，证实为油层。

图1 王xxx井孔二2段测井特征

官xxx井在孔二4进行了钻井取心，取心井段为3 324.02～3 341.36 m，收获率为100%，岩心描述及薄片鉴定为油浸细砂岩。17块样品物性分析其平均孔隙度为14.0%、渗透率为1.36×10－3μm2，为中孔—低渗型致密油层(图2)。该套层试油井段为3 295.0～3 331.8 m，24.9 m/4层，压裂后，测液面为1 742 m，日产油为20.5 t/d，累计产油为4.14 t，证实为油层。

图2 官xxx井孔二4段测井特征

2.3 散点图交会技术法识别岩性

虽然岩心描述法可以快速、直观、有效的识别岩性，但钻井取心成本高、资料有限，本文以钻井取心资料为依据，利用丰富的测井资料，采用交会图技术进行岩性识别(图3、4)。

利用14口钻井取心井以及25口试油井资料，根据不同岩性测井响应的差别，针对常规砂岩、致密砂岩、碳酸盐岩类储层及油页岩、深灰—灰黑色泥岩、浅灰色泥岩6种岩石类型，建立了深电阻率—声波时差［6］、深电阻率—补偿密度关系图。图3表明，砂岩类、碳酸盐岩类储层与油页岩和泥岩类非储层可以有效地划分，但是致密砂岩与泥质碳酸盐岩类交集部分较多，难以识别岩性。针对这种情况，利用补偿密度测井对泥质碳酸盐岩类反映灵敏的特性，建立了深电阻率—补偿密度关系图，利用图4可以把致密砂岩与泥质碳酸盐岩类较为有效地区分开来。

图4 沧东凹陷Δt～ΔGR关系

2.4 常规曲线交会法识别岩性

自然伽马、电阻率、声波时差单一曲线不能很好地识别岩性，但利用深电阻率与声波时差以及自然伽马与声波时差曲线交会，可以将非储层(油页岩和泥岩类)与储层(砂岩与碳酸盐岩)有效地识别开来。

图5 官xx井孔二段测井特征

官xx井针对不同层位(孔二2、孔二3、孔二4段)、不同岩性(砂岩、泥岩、油页岩)进行了钻井取心，为精细刻度测井曲线，并利用测井曲线交会法识别岩性奠定了基础。本井在孔二2段进行了2次取心：第1次取心为3 477.18～3 478.68 m，收获率为100%，岩心描述为油斑细砂岩；图5交会结果为砂岩，该套层试油井段为3 478.0～3 594.5 m，14.3 m/4层，日产油为8.0 t/d，证实为油层；第2次取心为3 482.58～3 484.38 m，收获率为100%，岩心描述为深灰色泥岩，图5交会结果为泥岩。孔二3段取心井段为3 531.73～3 535.80 m，收获率为99.51%，岩心描述为灰黑色泥岩、油页岩，在图7中深电阻率与声波时差曲线交会为油页岩指示。孔二4段取心井段为3 557.0～3 570.9 m，收获率为100%，岩心描述为油浸、油斑细砂岩，该套层试油井段为3 478.0～3 594.5 m，14.3 m/4层，测液面平均为1 493 m，日产油为8.0 t/d，证实为油层；在图5中深电阻率与声波时差及自然伽马与声波时差交会为砂岩指示。

图5表明，深电阻率与声波时差曲线交会图中充填红色条带的层段为泥岩和油页岩，且充填部分饱满的是油页岩，成条带状的是泥岩或砂岩类；自然伽马与声波时差曲线交会图中充填灰色的层段为泥岩、油页岩，充填红色的层段为砂岩，与岩心描述岩性是一致的，证实了深电阻率—声波时差曲线交会结合自然伽马—声波时差曲线交会技术法可以很好地识别岩性。

2.5 测井新技术识别法(ECS测井)

ECS(地层元素测井)是一种记录地层元素含量的测井方法，能从岩石化学成分的角度解决岩性识别问题［7］。沧东凹陷孔二段地层岩性复杂，ECS测井能够很好地解决岩性识别问题。

图6 孔南xx井孔二段测井特征

孔南xx井是2012年6月完钻的一口预探井，有高分辨率阵列感应和ECS测井资料，利用Si－Sh和Ga－Sh交会技术，可以进行岩石类型的详细划分。从图6可以看出，井段①(3 335～3 348 m)在 ECS交会图上为含云灰泥岩，测井特征为高自然伽马、低电阻率、高声波时差、低补偿密度，深电阻率—声波时差交会图中亦为泥岩指示。井段②(3 400～3 428 m)在ECS交会图上为含砂、含云灰泥岩，测井特征为高自然伽马、高电阻率、高声波时差、低补偿密度，深电阻率—声波时差交会图中为大套油页岩指示，3 410.2 m和3 415.4 m处的井壁取心薄片分析镜下定名均为泥晶白云岩，41号层试油井段为3 402.0～3 424.0 m，22.0m/1层，压裂后，泵排压力为25 MPa，日产油为6.3 t/d，证实为油层。井段③(3 786～3 821 m)在ECS交会图上为砂、泥岩互层，且砂泥岩的测井特征分异很好，在声波时差—自然伽马交会图中亦为砂、泥岩指示，该套层(51～54号层)试油井段为3 794.4～3 813.6 m，8.1 m/4层，压裂后，日产油为5.2 t/d，证实为油层。

根据Si－Sh和Ga－Sh交会图，可以定量得出地层中含砂量、含云灰质的多少，且交会图中充填部分越饱满，含砂、云灰等脆性矿物越多，含泥质就越少，该方法方便快捷、准确度高，且可以定量识别岩性。

3 实际应用

利用致密油岩性识别方法，对沧东凹陷全面开展老井岩性识别及油层复查工作，2011年至2013年，对沧东凹陷200余口老井进行重新评价，增加油层285层665 m，在此基础上提出致密油甜点发育的3个区带(南皮斜坡、孔东斜坡和孔西斜坡)。近2 a，在这3个区带部署完钻了13口井，均见到了良好的油气显示，6口井已试油证实为油层；其中，位于南皮斜坡的gd6x1井2013年12月完钻，2014年1月于孔二1段致密油试油(4 135.5～4 164.8 m)，29.3 m/1层，压裂后，3 mm油嘴放喷，日产油为32.6 t/d，累计产油51.8 t。

4 结论

沧东凹陷是近几年勘探部署的重点地区，孔二段复杂地层的岩性识别问题又是重中之重，通过岩心描述、ECS及常规测井资料的对比、研究，得出研究区孔二段各种岩性常规测井系列的典型特征。

(1)研究区泥岩具有“三高二低”的测井特征：高自然伽马、低电阻率、高声波时差、高补偿中子、低补偿密度、微扩径。

(2)研究区油页岩具有“五高一低”的测井特征：高自然伽马、高电阻率、高声波时差、高补偿中子、低补偿密度、微扩径。

(3)研究区砂岩具有“二高三低”的测井特征：低自然伽马、高电阻率、中—低声波时差、低补偿中子、中—高补偿密度、不扩径。

(4)泥晶白云岩具有“二高三低”的测井特征：中—低自然伽马、高电阻率、低声波时差、低补偿中子、高补偿密度。

［1］赵政璋，杜金虎，等.致密油气［M］.北京：石油工业出版社，2012：1－13.

［2］李绍光，吴涛，等.中国石油地质志(卷4)［M］.北京：石油工业出版社，1987：122－161.

［3］宋璠，侯加根，张震，等.利用测井曲线研究陆相湖波沉积微相［J］.测井技术，2009，33(4)：590－592.

［4］孙赞东，贾承造，李相方，等.非常规油气勘探与开发［M］.北京：石油工业出版社，2011：52.

［5］刘招君，杨虎林，董清水，等.中国油页岩［M］.北京：石油工业出版社，2009：14－15.

［6］于殿军，聂国柱，侯春会.高分辨率声波测井仪概况及地质效果［J］.测井技术，1992，16(4)：273－278.

［7］魏国，赵佐安.元素俘获谱(ECS)测井在碳酸盐岩中的应用探讨［J］.测井技术，2008，32(3)：285－288.

编辑黄华彪

TE122.3

A

1006－6535(2014)03－0018－05

10.3969/j.issn.1006－6535.2014.03.004

20131202；改回日期：20140310

中国石油天然气股份有限公司重大科技专项“大港油区大油气田勘探开发关键技术研究”(2012E－06)

刘国全(1969－)，男，高级工程师，1993年毕业于大庆石油学院地球物理测井专业，现从事勘探规划研究、测井油层评价工作。