JZS油田潜山岩性识别及油层判别

黄凯, 宋洪亮, 陈建波, 葛丽珍, 李久, 祝晓林

(中海石油(中国)有限公司天津分公司, 天津 300452)

0 引 言

JZS油田太古宇潜山岩性为变质岩。影响该油田储层发育的因素主要集中于岩性、构造应力和古地貌[1-3]。变质岩岩性是影响裂缝发育和溶蚀作用的原生因素,变质岩储层测井评价的首要任务是岩性识别[4]。古潜山地层测井响应特征是岩石的矿物成分、孔隙结构、裂缝与孔隙发育程度以及孔隙中流体性质的综合反映,而岩性的不同是测井响应存在差异的主要因素[5]。本文在前人研究的基础上,通过取心、试油及分析化验资料,首先基于常规测井曲线识别岩性,进而判别油层,为编制射孔方案和油田研究奠定基础,也为识别非储集岩性、分析注采对应关系奠定基础。

1 地质特征

JZS油田位于渤海辽东湾海域辽西低凸起中段,与辽西凹陷和辽中凹陷毗邻,太古宇潜山为油田的主要含油层系,主要岩性为变质岩,具体为片麻岩、混合岩、花岗斑岩、角闪岩等,并含有少量岩浆岩,如煌斑岩、辉绿岩等。岩心常规物性分析孔隙度为1.0%～11.7%,平均为6.8%;裂缝孔隙度为0.4%～1.5%,平均为1.08%。全直径岩心分析渗透率多小于10 mD*非法定计量单位,1 mD=9.87×10-4 μm2,下同,平均为8.2 mD,属于低孔隙度、特低渗透率储层。潜山储集空间为裂缝以及在裂缝基础上溶蚀形成的孔隙。裂缝的形成与岩性密切相关,通过岩石三轴应力试验数据分析,无论是受挤压力还是剪切力,角闪岩、辉绿岩、煌斑岩由于暗色矿物含量高,塑性较强,均难以形成有效裂缝。因此,岩性识别尤为重要。

2 岩性识别方法

2.1 岩石矿物组成及测井响应

JZS油田潜山岩性由变质岩和岩浆岩组成。变质岩为潜山的主要岩性,具体为区域变质的黑云母片麻岩、角闪岩以及区域变质岩混合岩化形成的混合花岗岩。岩浆岩为晚期侵入体,以花岗斑岩为主,煌斑岩和辉绿岩分布局限。宋柏荣等[6-9]研究表明,组成基岩的主要矿物可分为硅铝矿物和铁镁矿物2个系列,硅铝矿物中SiO2、Al2O3含量高,不含FeO和MgO,包括石英、钾长石和斜长石等,颜色较浅,又称浅色矿物;铁镁矿物中FeO、MgO含量较高,包括辉石、角闪石、黑云母等,这些矿物的颜色一般较深,又称暗色矿物。由于该区未取到角闪岩类和基性岩脉类岩心,这2类岩石矿物组成参考兴马潜山矿物组成分类成果[10],各种岩石矿物组成见表1。通过岩石所含浅色矿物和暗色矿物含量的多少及2种矿物测井响应特征上的差别,建立岩性与测井曲线的对应关系,从而有效划分储集层和非储集层。

选取对暗色矿物反应敏感的密度(DEN)、补偿中子(CNL)曲线,结合自然伽马(GR)测井曲线进行岩性识别。岩石骨架其密度测井曲线主要受组成岩石的矿物成分及含量影响,不同矿物其密度值不同,暗色矿物如辉石、黑云母、角闪石等暗色矿物密度大,而浅色矿物如石英、长石等浅色矿物密度小;基于测井原理及矿物形成因素,暗色矿物辉石、角闪石、黑云母补偿中子值较高,黑云母含量高的岩石自然伽马值高,斜长石、辉石、角闪石等自然伽马值低[6](见表2)。

表1 JZS油田潜山岩性与矿物组成

表2 潜山造岩矿物的化学成分及测井特征值[10-11]

2.2 岩性测井响应与判别方法

根据上述矿物密度、补偿中子和自然伽马的测井响应特征,结合相应岩心分析JZS油田潜山主要岩性的测井响应值(见表3、图1)。从补偿中子测井、密度测井曲线上看,混合岩、花岗斑岩、片麻岩、煌斑岩、辉绿岩到角闪岩由小的正差异(即按图1潜山曲线刻度方法,补偿中子测井曲线在密度测井曲线右侧时为正差异,反之为负差异)逐渐变为大的负差异;而角闪岩、辉绿岩、煌斑岩自然伽马值较低,储集岩混合岩、花岗斑岩、片麻岩自然伽马测井曲线形态或成锯齿状或者数值本身较高。因此,储集岩补偿中子和密度测井曲线为小的负差异-正差异,而非储集岩2条曲线表现为大的正差异,储集岩与非储集岩曲线形态及特征值区分明显,并可初步判断岩性,再根据碱性长石含量和黑云母含量的多少,通过自然伽马测井曲线进一步具体判断岩性。

表3 JZS油田潜山岩石类型测井曲线响应值及曲线形态特征

图1 JZS油田潜山主要岩性测井曲线形态特征

图2 JZS油田潜山岩性识别补偿中子与密度交会图

基于以上定性认识,对岩性识别进一步做了定量研究。通过测井响应判别出的岩性,将其投到补偿中子—密度交会图上(见图2),混合岩的补偿中子值φCNL<10%、密度值ρb<2.60 g/cm3;片麻岩补偿中子值10%<φCNL<15%、密度值2.60 g/cm3<ρb<2.72 g/cm3;煌斑岩补偿中子值15%<φCNL<18%、密度值2.72 g/cm3<ρb<2.81 g/cm3;角闪岩补偿中子值φCNL>18%、密度值ρb>2.81 g/cm3。通过定性判断和定量分析,该油田潜山最主要的岩性为片麻岩和混合岩,从岩性上看,相对较好,其分布范围在补偿中子值φCNL<15%、密度值ρb<2.72 g/cm3。

3 油层判别

图3 JZS油田潜山深侧向电阻与声波时差交会图

区分出潜山岩性,即识别出了潜山储集岩。通过深浅侧向电阻率及成像测井等资料可进一步判别储集岩是否形成有效裂缝。但是,在油田开发过程中,由于部分裂缝段与油源断层沟通性差以及表层风化充填的影响,试油试采发现部分层段为干层或者差油层,严重影响油田开发。本文通过选用能反映基质孔隙或网状裂缝较好的声波时差及对油层响应特征明显的深侧向电阻率曲线作为油层划分的主要参数[11],运用生产测井资料制作了RLLd-Δt交会图版。测试为油层段的电阻率—声波时差交会层点基本落在2条直线和1条斜线段成的储层界限内(见图3区域①),符合率较高。2条直线分别为Δt=57 μs/ft*和RLLd=30 Ω·m,斜线段为当68≥Δt≥57时,Δt=81.9-4.4 lnRLLd。干层及差油层落在区域③,区域②为水层。潜山裂缝储层裂缝越发育声波时差值Δt越大;岩石骨架电阻率高,在一定范围内电阻率值越低储层越发育,形成了2条界线值,即Δt=57 μs/ft和RLLd=30 Ω·m。JZS油田潜山形成斜线段区域(区域③)主要有2个方面原因,首先对于表层风化严重的区域,风化一方面降低了骨架的电阻率,使RLLd值降低;另一方面由于有一定的储集空间,声波时差Δt也较大;对于潜山内部,部分区域形成了裂缝空间,但由于与油源断层不沟通,形成干层,这些区域同样电阻率较小、声波时差较大,这2个方面原因形成了斜线区(图3区域③)。

4 应用实例

JZS-A16井为边部的1口注水井,近潜山位置高于出油底界(常规解释油层垂厚35.6 m),先期排液仅返出少量油、少量水,经酸化后产油量仍然很低。通过应用上述方法对该井进行判别,首先进行岩性分析,该井下部(2 107～2 133 m)为煌斑岩,为非储集岩,其他井段属片麻岩,为储集岩,需进一步判断是油层、差油层还是干层。按照电阻率和声波特征可将片麻岩段分为7个段(见图4),通过交会图版判断,仅第2段(斜厚9 m)为有效油层(见图5),与生产动态反映一致。而其他生产形势好的井其各段基本位于3条线范围内。

图4 JZS-A16井电阻率和声波曲线分段特征图

图5 JZS-16井油层判别

* 非法定计量单位,1 ft=12 in=0.304 8 m,下同

5 结 论

(1) JZS油田潜山岩性主要有片麻岩、混合岩、花岗斑岩、角闪岩、煌斑岩、辉绿岩等,组成潜山各种岩性的矿物由于其在密度、补偿中子及自然伽马测井曲线值有差异,因此岩性可根据其在矿物成分及含量的不同通过常规测井曲线进行定性识别和定量判断。

(2) JZS油田潜山中存在干层和差油层,可通过建立深侧向电阻率与声波时差图版,判别油层、差油层和干层,该方法可在类似油田中应用。

参考文献:

[1] 周心怀, 项华, 于水, 等. 渤海锦州南变质岩潜山油藏储集层特征与发育控制因素 [J]. 石油勘探与开发, 2005, 32(6): 17-20.

[2] 黄保纲, 汪利兵, 赵春明, 等. JZS油田潜山裂缝储层形成机制及分布预测 [J]. 石油与天然气地质, 2011, 32(54): 710-717.

[3] 张岚, 霍春亮, 赵春明, 等. 渤海湾盆地锦州南油田太古界变质岩潜山储层裂缝三维地质建模 [J]. 油气地质与采收率, 2011, 18(2): 12-15.

[4] 徐锦绣, 吕洪志, 曹树春. JZS油田太古界变质岩潜山裂缝性储集层测井响应特征研究 [C]∥CPS/SEG北京2009国际地球物理会议论文集, 2009.

[5] 郭春杰, 刘春艳, 黄铁坤. 古潜山地层岩性分析与储层评价 [J]. 国外测井技术, 2009, 24(2): 17-21. [6] 宋柏荣, 胡英杰, 边少之, 等. 辽河坳陷兴隆台潜山结晶基岩油气储层特征 [J]. 石油学报, 2011, 32(1): 77-81.

[7] 刘海艳, 王占忠, 刘兴周. 海外河地区变质岩潜山储层特征研究 [J]. 断块油气田, 2009, 16(6): 37-39.

[8] 付崇清. 辽河油田变质岩潜山测井综合评价 [J]. 大庆石油地质与开发, 2007, 26(5): 138-142.

[9] 崔晓娟. 大民屯凹陷太古界潜山储层测井评价方法研究 [J]. 石油地质与工程, 2008, 22(4): 45-48.

[10] 张福功. 辽河坳陷西部凹陷兴马潜山储层研究 [D]. 大庆: 东北石油大学, 2008: 24-25.

[11] 吴庆岩, 张爱军. 斯伦贝谢测井公司测井解释常用岩石矿物手册 [M]. 北京: 石油工业出版社, 1998: 16-151.

[12] 兴隆台太古界变质岩潜山储层测井评价研究 [D]. 大庆: 大庆石油学院, 2010: 46-47.