（地球探测与信息技术专业论文）海拉尔盆地兴安岭群凝灰质砂岩储层物性解释方法研究.pdf

大庆石油学院硕l 研究生学位论文 海拉尔盆地兴安岭群凝灰质砂岩储层 物性解释方法研究 摘要 本文通过对海拉尔盆地兴安岭群凝灰质砂岩储层岩性、物性及测井响应特征的分析， 应用测井曲线交会图和概率统计分析两种方法分别进行凝灰质砂岩的识别，并建立其识别 标准。在建立凝灰质砂岩体积模型的基础上，应用最优化测井解释方法求取地层中泥质及 凝灰质成分的含量，求解过程中改进计算方法，加快了迭代速度：处理结果与薄片分析资 料对比，各成分含量的数值和大小趋势基本相符。考虑泥质、凝灰质和油气的影响，建立 凝灰质砂岩有效孔隙度解释方程。 基于泥质砂岩的导电模型并结合凝灰质砂岩骨架导电的特点，建立凝灰质砂岩含水饱 和度导电模型：凝灰质砂岩s b 模型和有效介质h b 电阻率模型；前者假设凝灰质部分与 泥质砂岩部分并联导电，而后者将凝灰质砂岩骨架导电看成砂岩骨架颗粒、凝灰质颗粒和 泥质颗粒的并联导电，并忽略粘土结合水与地层水导电性的差异。通过对模型中各参数的 确定方法进行研究，给出了有效的参数确定方法。应用两模型实际处理了几口井资料，并 将解释结果与试油成果进行对比，结果袭明两模型均适用于该逸凝灰质砂岩的地层解释， 当凝灰质含量较少时，后者较前者具有更好的应用效果。 应用孔隙度和泥质含量两级阈门值进行界定，分别确定渗透率公式，计算渗透率与实 测值相关系数达7 5 ；以岩石的电阻率模型为基础，推导利用岩石孔隙度计算束缚水饱 和度的方法。 关键词：饱和度模型物性解释凝灰质砂岩兴安岭群海拉尔盆地 a b s t r a c t i n t e r p r e t a t i o nm e t h o ds t u d yo np h y s i c a lp r o p e r t yo ft h e t u f f a c e o u ss a n d sr e s e r v o i ro f x i n g a n l i n gg r o u p i nh a i l a r b a s i n a b s t r a c t b ya n a l y z i n gt h el i t h o l o g y , p h y s i c a lp r o p e r t ya n dt h el o g g i n gr e s p o n s ec h a r a c t e r i s t i c so f t h et u f f a c e o u ss a n d sr e s e r v o i ri nx i n g a n l i n gg r o u po fh a i l a rb a s i n ，t h i st e x ti d e n t i f i e dt h e t u f f a c e o u ss a n d s 、i 恤b o t hc r o s s p l o ta n dp r o b a b i l i t ys t a t i s t i c a l a n a l y s i s a n de s t a b l i s h e d d i s c r i m i n a t i n gs t a n d a r d s b a s e do nv o l u m em o d e lf o rt h et u f f a c e o u ss a n d s ，e d u c e dt h ec o n t e n t o fs h a l ya n dt u f f a c e o u sp a r t sw i t ht h eo p t i m i z a t i o nm e t h o d sf o rl o g g i n gi n t e r p r e t a t i o n i nt h e p r o c e s so fw h i c ht h ec a l c u l a t i v em e t h o dw a sc h a n g e d ，s ot h a ti t e r a t i v es p e e dw a sa c c e l e r a t e d ； c o m p a r e dw i t h t h es l i c ea n a l y s i s t h er e s u l tc a l c u l a t e dh a dt h es i m i l a rv a l u ea n d t r e n d a v o i d i n g t h ee f f e c to fs h a l y , t u f f a c e o u sa n do i l t h i st e x te s t a b l i s h e dt h ei n t e r p r e t a t i o ne q u a t i o no ft h e t u f f a c e o u ss a n d se f f e c t i v ep o r o s i t y b a s e do nt h ee l e c t r i cm o d e l sf o rs h a l ys a n d s a n dt u f f a c e o u ss a n d s ，t h i st e x td e r i v e dm o d e l s o fs a t u r a t i o nb o r e dw i t hw a t e rf o rt h et u f f a c e o u ss a n d s ：1 、j f f a c e o u ss a n ds - bm o d e 】a n d e f f e c t i v em e d i u mh bm o d e l ；t h ef i r s ts u p p o s e dt h a tt h ep a r t so fs h a l ys a n d sa n dt h e t u f f a c e o u sp a r tw e r ee l e c t r i cp a r a l l e l l y , a n dt h eo t h e rc o n s i d e r e dt h ee l e c t r i cr o c km a t r i xa ss a n d m a t r i x ，t u f f a c e o u sm a t r i xa n ds h a l ym a t r i xw e r ep a r a l l e l ，a n di g n o r e dt h ed i f f e r e n c eb e t w e e n w a t e rb o u n d e dw i t hs h a l ys a n da n dw a t e ri nt h ef o r m a t i o n b ys t u d y i n gt h em e t h o d st o c a l c u l a t ea l lp a r a m e t e r si nt h em o d e l s ，t h ee f f e c t i v em e t h o d sa r ep r o p o s e d w ei n t e r p r e t e dl o g d a t ao fs e v e r a lw e l l sw i t t lb o t hm o d e l sa n dc o m p a r e dw a t e rs a t u r a t i o nc a l c u l a t e df r o mb o t h m o d e l sw i 也p r o d u c t i o nt e s tr e s u l t s t h er e s u l te s t a b l i s h e dt h a tb o t hm o d e l sw e r ef i tt ot h e t u f f a c e o u ss a n d sr e s e r v o i r c o m p a r e dw i t he a c ho t h e r , w h e nt h ec o n t e n to ft h et u f f a c e o u s m a t e r i a lw a sl e s s ，t h es e c o n dm o d e lw a sb e t t e r w i t ht h r e s h o l dg a t e so ft h ep o r o s i t ya n ds h a l yc o n t e n t ，t h ee q u a t i o nf o rp e r m e a b i l i t yw a s e s t a b l i s h e d ，t h ec o r r e l a t i v ec o e f f i c i e n tw a s7 5 b e t w e e nt h er e s u l tc a l c u l a t e da n dm e a s u r e d b a s e do nt h er e s i s t i v i t ym o d e lf o rr o c k ，t h i st e x td e r i v e dt h ee q u a t i o no fs a t u r a t i o nf o rw a t e r b o u n d e du s i n gt h er o c kp o r o s i t y s u b j e c t s ：s a t u r a t i o nm o d e li n t e r p r e t a t i o no fp h y s i c a lp r o p e r t y t u f f a c e o u ss a n d s x i n g a n l i n gg r o u p h a i l a rb a s i n u 人庆石油学院硕l l 究生学位论文 月u晶 海拉尔盆地近几年的油气勘探取得了许多新进展，目前已在3 个凹陷、8 个构造带上 获得工业油气发现，含油范围进一步扩大，使海拉尔盆地成为松辽盆地以外重要的产能接 替地区。由于海拉尔断陷湖瓮多物源、近物源、窄相带、以扇体为主的沉积特征，所形成 的砂岩储集层具有岩块含量高、孔隙结构特征差异大、储层物性变化大的特点，致使各区 测井响应差别较大，建立适应地质特点的测井解释模型与方法，并选取正确的处理解释参 数对精确评价储层是非常必要。 海拉尔盆地兴安岭群凝灰质砂岩为类特殊储集层，受凝灰质成分影响，地层均质性 羞、测井响应复杂，电阻率较低，存在较强的岩电矛盾，应用传统的砂泥岩解释模型，一 般会得到较高的含水饱和度值。为了求得凝灰质低电阻率地层更合适的岛值曾进行过许多 研究，这些研究采用了测井参数的各种交会图以及岩心分析和生产测试资料之间的对比。 m ，m i y a i r i 等人的工作就是这些研究的其中之。他们指出，对这样低电阻率的凝灰质碎屑 岩取饱和指数1 4 比标准值2 0 更合适些。然而，当地层电阻率低于3 欧姆时，甚至在具 有烃产能的层，取1 。4 求取的值也大于7 5 。1 9 8 2 年，托希诺布伊东在处理日本北 部的低电阻率的凝灰质地层时，指出凝灰质砂层的骨架也具有导电性和粘土矿物的特性， 并且提出了通过岩石骨架的c e c 值确定含水饱和度岛的快速测井解释方法，取得较好 效果。目前国内对该类储层的研究较少，一般解释方法为( 1 ) 将凝灰质成分看作为泥质 的一部分，用泥质砂岩导电模型来求取含水饱和度，求解过程中，对低电阻率的凝灰质碎 屑岩取较低的饱和指数。( 2 ) 直接应用阿尔奇公式建立饱和度方程，通过统计回归方法确 定参数。上述两方法均具有较强地区性，不适用于一般的凝灰质砂岩地层。如何对传统的 解释模型进行调整或建立新的解释模型成为测井工作者研究的难题。 在油气勘探逐步发展的过程中，测井解释方法和理论也在不断的发展和完善，如许多 优秀泥质砂岩导电模型，如双水、s b 、h b 和三水模型等的出现，大大提高了含水饱和度 的解释精度。此外随着测井新技术如成像、核磁测井、介电、碳氧比、复电阻率等测井新 技术在油田勘探开发中的应用，为地层岩性识别及储层参数的确定提供了新的手段和方 法，同时，随着测井解释软件g e o f r a m e 的p 、g 包、l o g v i s i o n 、f o r w a r d 等测井解释软件 在油田的不断深入应用，为测井评价储层提供新的手段。“立足于本地区的地质特征，针 对地质特点开展测井评价研究：注重与岩心的分析结合，以多信息综合判别；测井分析和 地质相结合，理论模型研究和统计分析相结合”是当前测井解释的发展趋势。 本研究主要是开展对凝灰质砂岩物性解释方法的研究。首先根据凝灰质砂岩的测井响 应特征，并结合兴安岭群地层的沉积特征，对凝灰质砂岩识别方法进行了研究，给出了定 性及定量判别标准：根据泥质砂岩导电模型，考虑凝灰质砂岩骨架导电的特点，建立起适 用于凝灰质砂岩的测井解释模型，并对模型中参数的求取方法进行了研究，建立有效的参 州i 数确定方法：对海拉尔盆地苏德尔特地区兴安岭群储层的实际资料进行处理，将解释结果 与岩：卷分析及试油成果进行对比，对解释模型进行评价及调整。研究的基本思路见下图： 大庆石油学院硕上研究牛学位论文 第一章区域地质及钻井概况 苏德尔特油田位于内蒙古自治区呼伦贝尔市新巴尔虎右旗贝尔苏木( 乡) 境内，探明 储量区构造上位于海拉尔盆地贝尔湖坳陷贝尔凹陷苏德尔特构造带【2 1 ( 图1 1 ) ，勘探面积 约2 0 0 k m 2 。苏德尔特油田目前为开发生产阶段，主要开发目的层为侏罗系兴安岭群及三叠 系布达特群。 1 1 勘探开发历程 苏德尔特油藏发现井为位于苏德尔特西构造上的贝1 0 井，其勘探开发历程可划分为二 个阶段： 图卜1 海拉尔盆地贝尔凹陷勘探成果图 f i g 1 - 1t h ee x p l o r a t i o np r o d u c t i o nm a po f b e i e rd e p r e s s i o ni nh a i l a rb a s i n ( 1 ) 苏德尔特油藏发现阶段( 2 0 0 1 年以前) 该区石油地质勘查始于t 9 8 2 年，到1 9 8 5 年在该区完成了2 x 4 k a n 测网的地震详查工 作，发现了苏德尔特构造带，1 9 8 6 年在构造带西部断鼻上部署了该区第一口探井贝2 井， 钻井过程中在伊敏组一段、大磨拐河组二段、大磨拐河组一段、南屯组一段、兴安岭群及布 达特群见气测显示。在大磨拐河组一段见较好的荧光显示。由于该区三面紧邻生油洼漕， 构造位置有利，成藏条件优越，勘探工作一直进行着，1 9 9 6 年在苏德尔特西构造上部署了 贝1 0 井，1 9 9 7 年于南一段( 1 8 3 7 2 1 8 4 5 6 m ) 射开8 4 m 。m f e - i i4 - 抽汲，获日产油o 0 2 4 t 的低产油流，从而确立了苏德尔特油藏的勘探价值。 2 0 0 1 年，对贝l o 井( 1 9 3 5 o 1 9 5 6 0 m ) 进行试油，压后抽汲，获得3 9 7 6 9 t d 的高产工业 油流，展示了苏德尔构造带的工业价值。 第一章区域地质及钻井概况 ( 2 ) 苏德尔特油藏滚动勘探开发阶段( 2 0 0 2 年至今) 2 0 0 2 年依据地质研究成果，在构造高部位上部署了贝1 2 井。在布达特群进行了压裂 抽汲获8 0 8 7 t d 的工业油流。从而，扩大了苏德尔特西部断阶带的含油面积。根据该井的 钻探结果，及对该区布达特群的认识，在该井以东部署的贝1 4 井，在兴安岭群新发现油 气显示，三次解释有效厚度3 层2 9 m 。其中在苏德五6 号构造部署了贝1 6 井。贝1 6 井钻 探获得了重大的发现。该井于1 2 9 9 o - - 1 7 9 9 4 m 并段兴安岭群地层中取芯见富含油砂岩 1 3 7 9 m 、油浸砂岩l o 7 5 m 、油斑砂岩1 】8 3 m 、油迹砂岩4 5 6 m ，合计4 0 9 3 m 。三次解释 有效厚度5 3 层1 0 8 o m 。压后泵举获得1 2 5 8 2 t d 的高产工业油流。贝2 0 、贝2 8 井见到了 好的显示，其中贝2 8 井三次解释有效厚度1 3 层4 0 ，6 m ，同时部署开发控制井2 l 口，已完 钻6 口，其中有5 口井见到了较好的显示。 2 0 0 4 年8 月苏德尔特油田提交了石油控制储量6 1 4 0 1 0 4 t ，含油面积3 】9 k m 2 。对贝 1 6 、贝1 4 、贝2 8 、贝3 0 、贝2 8 1 断块共部署开发井1 7 4 口，至2 0 0 4 年十月底己完钻1 1 7 口，投产4 6 口，累计生产原油5 8 9 x 1 0 4 t 。 2 0 0 5 年苏德尔特油田进入油田开发阶段，对已提交探明地区进行了开发方案设计，分 2 0 0 4 2 0 0 6 三年实施，贝1 2 开发试验区9 口井2 0 0 4 年底至2 0 0 5 年上半年全部投产，初期 单井产量7 2 1 2 t d ，目前单井产量3 t d 。 1 2 油田地质概况 海拉尔盆地具有独特的石油地质特征，断块分割强烈、储层横向砂体相变快、多元化 砂岩粒度级别、储层砂岩成份复杂，从而使邻井油气层横向可对比性差：活跃的水动力条 件，使不同断块上的油层产液性质比较复杂，兴安岭群油藏分布不但受构造因素的控制， 同时也受岩性、物性因素的严重影响，为一套岩性一构造油藏。下面概述该油田兴安岭群 地层沉积、岩性及物性的特征，对后期的岩性识别和物性解释方法的建立提供依据。 1 2 1 地层沉积特征 海拉尔盆地基底为古生界和前古生界，其沉积盖层为中生界侏罗系、自垩系和新生界 上第三系和第四系。沉积层最大厚度6 0 0 0 m 。海拉尔盆地沉积地层系统分为4 个群、6 个 组、1 3 个岩性段，自下而上为布达特群、兴安岭群( 含3 个岩性段) 、扎赉诺尔群( 分为 铜钵庙组、南屯组、大磨拐河组、伊敏组) 、贝尔湖群( 上白垩统青元岗组、第三系呼查 山组、第四系) ，各群间均有不同程度的沉积间断，其中以兴安岭群上、下，南屯组与铜 钵庙组之间，青元岗组与伊敏组之间的不整台接触最为明显( 表l l 为苏德尔特油田综合 地层表) 【3 】a 1 22 兴安岭群储层特征 ( 1 ) 岩性特征 4 人庆石油学院硕士研究生学位论文 兴安岭群地层沉积时期处于盆地的断裂拉张发育期，构造活动复杂，受边界断层影响 强烈，此时地形起伏高差大、物源充足、源近流短，快速堆积、快速埋藏，并伴有火山喷 发，主要发育扇三角洲前缘亚相和近岸水下扇沉积体系。岩性e 为套火山碎屑岩与正常 沉积碎屑岩相混杂的岩性，颗粒大小不等，分选性和磨圆度较差；岩类以沉积火山碎屑岩 和火山碎屑沉积岩为主，岩性以凝灰质砂砾岩、凝灰质砂岩、沉凝灰岩、凝灰岩、砂岩、 粉砂岩和泥岩等为主。其中，火山碎屑由玻屑、晶屑及火山灰组成；陆源碎屑以石英、长 石及酸性喷发岩岩块为主；泥质具重结晶结构，常与火山灰相混合充填孔隙；岩石多具碳 酸盐化。 表卜1 苏德尔特油田综合地层表( 据大庆勘探开发研究院) t a b l e1 1g e n e r a l i z e ds t r a t i g r a p h i cc h a r to f s u d e r t eo i l f i e l d ( a c c o r d i n gt or e s e a r c ha c a d e m eo f d a q i n g ) 地层地层号 地震 地层厚度 与接触关 ( m )岩性简述 系群组段反射层 系 第四系口 3 0 6 0 腐植土、粘土、流砂层及杂色砂砾层 第三系 r6 0 一1 1 0 胶结松散的砂泥岩、砂砾岩 贝尔肓紫红、灰绿色泥岩与灰色泥质糟砂岩、 k q 1 5 0 2 2 0 湖群岗组粉砂岩、杂色砂砾岩呈不等厚互层 三段 k ， 2 0 0 4 0 0 灰白色砂岩、灰绿色泥岩 伊敏组 二段k , y z 2 0 0 3 0 0 灰色你眼、厚砂岩、夹煤层 扎 一段 k y l 2 5 0 一5 5 0厚层泥岩、粉砂质泥岩、粉砂岩夹煤层 白垩系赉 、 t 2 1 4 0 - 5 6 0 黑灰色砂泥岩、部分地区夹煤层 诺 大磨拐 二段kj d 2 t 2 一l 尔 河组一段k l d i3 5 0 - 4 0 0 大段厚层黑色泥岩夹有砂岩 j n 、? ，、 t 2 2 二段k l n 2 t 2 3 1 5 0 - 3 0 0 砂泥岩涛互层、夹煤层 群 南屯组 一段k i n i2 0 0 - 3 0 0黑色泥岩为主、砂泥岩互层、夹凝灰岩 v。， t 3 铜钵庙组k t2 0 0 8 0 0厚层砂砾岩、夹薄层砂泥岩 j?，?、1t d 兴 兴安岭群i 油组j “i t 4 i 1 0 2 5 0沉凝灰岩、凝灰质砂岩、凝灰质砂砾岩 安 兴安岭群i i 油组j ，x 2 2 0 1 5 0沉凝灰岩、凝灰质砂岩、凝灰质砂砾岩 侏罗系 t 4 2 砂砾岩、租砂至细砂岩、细砂粉砂岩或 岭 兴安岭群i i i 油组j 3 勘 t 4 3 4 0 2 0 0 群 不等粒砂岩 * 安蛉群油组j 弭 2 0 1 7 0 火山碎屑岩夹砂泥岩 、+ 、 、，一 t 5 轻微变质含炭质粉砂泥岩、不等粒长石 三叠系布选特群 t b 岩屑砂岩 古生界 ( 2 ) 流体性质 兴安岭群储层原油具有密度低、粘度低、凝固点低的特点，地面原油密度在o ，8 2 9 - - 0 , 8 5 4 9 c m 3 之间，平均为0 8 3 5 g c c m 3 ，原油粘度在4 4 1 2 2m p a s 之间，平均为9 5 m p a s ， 凝固点平均为2 6 1 ，含胶量平均为1 2 4 ，含蜡量平均为1 3 6 ，属于常规轻质油。 兴安岭群储层地层水总矿化度平均为4 6 4 2 9 m g l ，氯离子含量平均为4 6 5 0m i 。，p h 值为8 4 ，水型为n a h c 0 3 型( 表1 2 ) 。 s 第一章区域地顶及钻井概况 表卜2 苏德尔特油田兴安岭群地层水分析统计表 t a b l e1 - 2s t a t i s t i c st a b l eo f t h ef o r m a t i o nw a t e ro f x i n g a n l i n gg r o u pi ns u d e r t eo i l f i e l d 总矿化度 地层井号层位 c l f m g l 、 p h 水型 ( m g l ) 贝1 2兴l 组 8 1 547 6 3 6 5 69 n a l l c o ， 德1 0 7 - 2 3 9兴1 l 组 19 608 44 1 9 0 0 n a h c o ， 兴安岭群德1 0 3 2 2 6兴1 l i 组2 1 408 95 4 2 00n a h c o ， 德1 0 3 - 2 1 9 兴i v 组6 3 4 68 55 3 0 49n a h c o ， 平均 4 6 508 44 6 4 29 n a h c o ， ( 3 ) 温度和压力 利用1 5v 1 井3 4 层测得的地层温度资料统计，测深在1 1 2 8 9 2 1 8 7 4 m ，地层温度在 4 5 7 8 4 0 。c ，地温梯度在3 8 4 4 0 5 * c 1 0 0 m ，平均3 9 5 。c 1 0 0 m ，属正常地温梯度。 经6 口井实测的1 2 个地层压力资料对地层压力进行研究，可以看出地层压力变化范围 1 31 9 2 0 6 5 m p a 。压力系数变化范围o 8 5 1 0 1 ，平均压力系数o 9 3 ，为正常压力油藏。其 压力和深度具有线性关系，关系式为： p ，一0 0 0 8 2 h + 26 1 4 ，r = 0 9 9( 卜1 ) 式中只一地层压力( m p a ) ；h 一深度( 朋) 。 ( 4 ) 物性特征 兴安岭群储层孔隙类型主要为原生孔隙，其次为缝洞孔隙。其中，原生孔隙主要包括 完整粒间孔隙、剩余粒问孔隙、缝状粒间孔隙和填隙物孔隙：缝洞孔隙包括溶蚀粒间孔隙、 溶蚀粒内孔隙( 长石溶蚀孔隙、岩屑溶蚀孔隙) 、铸模孔、特大溶蚀孔隙和裂缝溶蚀孔隙 等。 图卜2 兴安岭群地层岩心分析物性直方图 f i g 1 - 2p h y s i c a lp r o p e r t yh i s t o g r a mo f c o r ea n a l y s i so f x i n g a n l i n gg r o u p 根据苏德尔特构造带91 ：3 取心井1 2 3 7 块岩心分析资料进行物性统计( 图l 一2 ) ，兴安岭群 储层岩心分析孔隙度最小值2 9 ，最大值3 2 6 ，平均为18 3 ；空气渗透率最小值0 0 1x 1 0 。 um 2 ，最大值1 8 6 3 0 0 x 1 0 - 3 t - l m 2 ，平均3 2 5 3 1 0 。u m 2 。，属于中孔中低渗类储层( 石油行业 标准) 。 大庆4 t 油学院硕卜研究生学位沦文 1 3 资料收集情况 本论文研究海拉尔盆地苏德尔特区兴安岭群凝灰质砂岩储层物性解释方法，内容包括 凝灰质砂岩的识别、建立起适用于该区凝灰质砂岩的物性解释模型及参数求取等问题。为 了保证论文的顺利进行，研究过程中多次去大庆研究院和测井公司收集资料，现将资料收 集情况介绍一下： ( 1 ) 截止2 0 0 4 年1 0 月底，收集到苏德尔特油田及周边地区已完钻探井、评价井与 开发井1 6 8 口井的测井曲线，其中探井采用5 7 0 0 ( 或者c s u ) 引进测井系列，评价井和开 发井采用d l s i i 国产测井系列。 ( 2 ) 收集到该构造带上探井贝1 6 井和密闭取芯井德1 0 6 - - 2 0 3 a 井等5 口井的岩心分 析资料( 岩心照片、薄片分析、物性等) 和试油资料，为后面模型参数的求取和检验校正 做好资料准备。 第一章兴安岭群地层岩性识别 第二章兴安岭群地层岩i 生识别 综合利用测井曲线识别岩性，是测井评价储集层的一项重要工作，它可以为地质研究 提供岩性的资料，也为测井解释正确选择解释方法和解释参数提供依据。例如确定孔隙度 时，若没有岩性资料，骨架参数就无法确定。海拉尔盆地兴安岭群地层岩性复杂多变，无 论在纵向上和横向上均表现出较强的非均质性，若对岩性没有清楚的了解，在建立物性解 释模型和确定参数时，就很难得到正确的结果l “。 本章在描述海拉尔盆地苏德尔特地区兴安岭群地层的主要岩性及曲线特征的基础上， 分别运用测井曲线交会图法和概率统计法来识别凝灰质砂岩，且编制了计算机小程序自动 识别岩性，取得了较好的效果。 2 1 主要岩性及曲线特征 海拉尔盆地苏德尔特区兴安岭群地层沉积时期，处于构造上断裂拉张初期，构造活动 强烈，地层高低起伏，受东部和东南部边界断层影响，主要发育以湖相为背景，快速堆积 为特征的扇三角洲和近岸水下扇沉积体系，沉积时期一直伴随着火山活动，形成了火山碎 屑和正常陆源碎屑混杂沉积的一套储层。岩性上以火山碎屑沉积岩为主，沉积火山碎屑岩 和正常沉积岩类其次，大多数岩石中同时含有凝灰质和泥质，类型复杂多样，种类达1 0 余种之多。常见的岩性包括凝灰质( 粗、细、粉) 砂岩、沉凝灰岩、凝灰岩、凝灰质砾岩、 砂砾岩、( 粗、细、粉) 砂岩、泥岩。岩性不同，其地球物理性质就有所差异，反映在测 井曲线上就有不同的响应特征，下面介绍上述几种常见岩性的地球物理特征h 4 ： ( 1 ) 砂砾岩 为扇三角洲和近岸水下扇快速堆积的产物，大小颗粒混杂排列，定向性差；分选性和 磨圆度均较差，岩块以酸性喷发岩为主；该岩性在兴安岭群储层中分布较广。较纯的砂砾 岩在测井曲线上的异常显示十分明显：所有的电阻率曲线均呈高阻，较薄砂砾岩层呈剪刀 状，在侧向曲线上特征突出；砂砾岩的声波时差、中子、密度分别显示为低时差、低中子 孔隙度及高密度异常，自然伽马值较低。工区内有些砂砾岩不很纯，故测井曲线显示特征 也不像纯砂砾岩那么明显( 图2 1 ) 。 ( 2 ) 砂岩 与砂砾岩比较而言，分选性和磨圆度较好，粒度变小，依次可分为粗、中、细和粉砂 岩，为该区较主要的油气储集层，砂岩反映为较低电阻率、低密度、高声波时差等曲线特 点( 图2 1 ) 。 ( 3 ) 泥质砂岩 与砂岩相比，泥质砂岩粒度更细，储集物性变差，反映在测井曲线上为更低的电阻率 九庆“油学院硕土研究生学位论文 ( 随粒度递减，电性曲线显示更差) 、较低密度、高中子孔隙度、高自然伽马和高声波时 差等特点( 图2 1 ) 。 ( 4 ) 凝灰质砂岩 以正常的沉积物为主，火山碎屑物质占5 0 1 0 ，火山碑眉物质以玻媚、晶屑和火山 灰为主，粒度较正常砂岩细。与正常砂岩相比，测井曲线具有高伽马、低声波时差、低密 度和低电性等特点( 图2 1 ) 。 ( 5 ) 沉凝灰岩 为火山碎屑岩和正常沉积岩间的过渡类型，火山碎屑物质占9 0 5 0 ，其他为正常沉 积物( 包括陆源砂、粉砂、泥质、水盆地沉淀的化学物质及少量的碳屑、生物碎屑等) ， 经压实或化学胶结成岩。与正常沉积岩相比，其具有鲜艳的颜色，如浅红、紫红、灰绿等。 与凝灰质砂岩相比，具有高伽马、高密度和低声波时差的特点( 图2 1 ) 。 统计同一种岩性在不同井段测井响应值的分布范围，汇总海拉尔盆地苏德尔特区兴安 岭群储层51 3 井2 0 0 多个点的测井响应，确定本地区各种复杂岩性的测井响应特征( 表2 一1 ) 其中膨为计算值 1 i 1 0 0 一竺 2 g r o 2 l l d 0 ，2 2 0 0 0 u s 0 2 2 0 0 0 d 翻 d t 1 4 0 一一一n 胛毗 4 2 一一- l b 泥质砂岩擞薮岩 图2 - 1 不同岩性测井响应特征 f i g 2 - 1t h er e s p o n s ec h a r a c t e ro f w e l ll o g g i n gf o rd i f f e r e n tl i t h o l o g y 由表2 一l 可知，不同的岩性具有不同的测井响应范围，由不同的测井组合可有效的识 别岩性。伽马曲线为识别凝灰质或泥质的有效曲线。当凝灰质或泥质增加时，伽马曲线增 大，反之减小。密度、声波时差则和伽马曲线变化趋势相反，当泥质或凝灰质含量增加时， 其相应岩性的测井响应值减小。同时中子和电性曲线也可较好的识别岩性。 岩 灰 渗囊隋婪僚噍榭戡懿露鞲搿甏慷罐、，一；k删j， 挎姨、霉 第二章兴安岭群地层岩性识别 2 2 岩性识别方法研究 就目前来说，识别岩性的方法有很多：地震方法、常规测井方法、手标本及薄片分析 方法、地球化学方法、常规测井交会图技术识别法、利用岩石强度参数交会图识别岩性、 利用横波信息交会图识别岩性、利用成像测井识别岩性等。其中成像测井无疑是识别岩性 的最有效方法之一，但实际工作中，考虑到成本因素，所以这种方法在油田还无法普及。 地震方法适用于大范围的岩性识别，但分辨率较差，地球化学方法则更适用于点上的精确 测量，这两种方法在区域上都显得有缺陷。测井方法主要是依据测井曲线的形状来定性判 别岩性，而曲线的形状又是相对比较的产物，尺度上比较难于把握，主要是依靠工作人员 的经验来判断，所以这种方法具有很大的主观性。由于钻井取心资料有限，因此最可靠的 手标本法和薄片鉴定法也不能普及。常规测井交会图技术识别法和统计分析方法均具有较 强的区域针对性，可以应用于该区来进行岩性识别。 表2 - 1 海拉尔盆地苏德尔特区兴安岭群岩性测井响应特征表 t a b l e2 - 1t a b l eo fw e l ll o g g i n gr e s p o n s ec h a r a c t e rf o rl i t h o l o g yi ns u d e r t ea r e ao f h a i l a rb a s i n r l l da cg rd e nc n l、 测井曲线 m n 岩拦( q )( us 嘲( a p i ) ( g e m 3 )1 0 o ) 、 泥岩、粉砂质泥岩、凝灰质泥岩 06 5 ( 05 422 51 0 0 1 2 01 0 0 1 3 520 22 53 0 4 0 凝灰质( 泥质) 粉砂岩 o 7 5 2 6 5 + d e n + 4 0 0 一含凝灰质或泥质、 j g 贾2 6 5 + d e n + 4 0 o 一一不含凝灰质或泥质 、 ( 2 ) m n 交会图版 m 、n 的定义为： m ：! 生二! ! ! 。0 0 1 ：! 垒二! 。0 0 1 p m 。一p jp h p 0 2 2 ) ：垒二叠! ：堕二盘 p 。一p p b p 对每种矿物或纯岩石，其m 、n 值为一定值，基本不受孔隙流体和孔隙度大小的影响。 当岩石由几种矿物组成时，该岩性点必落在一定范围之内。图2 3 可看出，该图版对识别 泥质成分有效，当岩石中含泥质时。岩性点向m 、n 减小的方向移动。 ( 3 ) 自然伽马一电阻率交会图舨 第二章兴安岭群地层岩性识别 电性曲线可较好反映岩石粒径大小，而自然伽马则反映岩石中泥质等放射性物质的含 04 04 50505 506 n 06 5 圈2 - 3m n 交会图版 f i g 2 - 3c r o s s p l o to f m v sn 图2 - 4 自然伽马一电阻率交会图版 f i g 2 - 4c r o s s p l o to f g rv sr t 量，自然伽马一电阻率交会图版可有效的识别沉凝灰岩、泥岩、砂岩和砾岩( 图2 - 4 ) 。 ( 4 ) 密度一声波交会图版 由图2 5 中可看出，密度一声波交会图版可有效识别泥岩、泥质粉砂岩、凝灰质砂岩 和砂砾岩，效果较好。 结合上述四个识别图版，来识别凝灰质砂岩岩性。首先利用自然伽马一密度图版来判 别岩石中是否含有凝灰质或泥质成分，再利用m - n 交会图版来识别含泥质岩性，然后使用 自然伽马一电阻率图舨和密度一声波图版进行沉凝灰岩、泥岩、砂岩和砂砾岩的进一步识 别。应用上述方法对1 2 0 个层位进行处理( 其中含凝灰质砂岩层5 6 个) ，处理结果与岩心 人庆“油学院硕二l 研究生学位论义 分析进行对比，凝灰质砂岩的解释符合率为7 5 。 图2 - 5 密度一声波交会图版 f i g 2 - 5c r o s s p l o to f d e nv s a c 2 22 利用概率统计判断岩性 2 2 2 1 方法原理 不同岩性的( 某些) 测井曲线，都有各自的数值变化范围。在一般情况下，这些测井 数值区间是不会重合的，至少是部分不重复的。将分析点的测井值作为随机变量，根据解释 层的测井值及其标准偏差确定出该层可能属于某种岩性的概率，计算出所有可能岩性类型 的最终概率，取具有最大概率的那种岩性作为解释层的最终结果。同时该概率值的大小反映 了岩性解释的可靠性。这就是概率统计法岩性识别的基本思想。 2 2 2 2 公式推导 设有m 种岩性，选用n 种测井曲线划分岩性。第m 种岩性在第n 种测井曲线上的响 应范围为a n p 吒。o = 1 ，2 ，n ；m = 1 ，2 ，m ) ；用只代表第r r l 种岩性在解释井段中出现的 频率。 若用以，表示第f 层的第n 种测井值，瓯，表示爿。的偏差( ，可由测量条件及实际测井 值估算) 。般情况下，瓯，服从或近似服从正态分布，则第m 种岩性出现的频率只。，可由 x ，瓯，、期望值以及a n m 、“，算出，表达式为： e 冲 _ 掣批。 沼， 期望值爿。可用平均值代替。设解释井断共有p 层，则其平均x 。为 再= i i 。 x 。 ( 2 4 ) 第一章兴安岭群地层岩性识刷 由上式可知，匕。的数值由正态分布曲线与巳。、b 。问的面积决定，并与口曩。与爿。 的相对位置有关。从而可知合理恰当的确定各种测井曲线的p 吃。是提高岩性判别准确 率的关键。 实践证明，各种岩性在不同的测井曲线上有不同的表征，某些测井对某些岩性具有较 强的分辨能力，而对其他岩性分辨能力较差，甚至无分辨能力。可以引入权重系数c 。， 来表示某种测井曲线对确定一种岩性的作用大小。 若第月种测井曲线对第m 种岩性反映明显，则取c 。= 1 ；当若第竹种测井曲线对第m 种岩性无识别能力时，取c 。= o ，若用器表示加权后概率，应有： 焉( - ，= ) - - 0 5 ； ( 2 5 ) 焉( 厶，= 1 ) = 只。，； 综合考虑上式，则可近似有 瑞：( ，c 胂) ：三二皂+ 乞。 ( 2 6 ) 用n 种测井曲线判断m 种岩性，则第i 层为第坍种岩性的总概率应该为本层所有n 种测井曲线值鼍；在a 。包。之间的概率积，即： 只，= 只兀瑶 ( 2 7 ) 式中己为第珊种岩性在解释井段中出现的频率，并且有0 己1 。引入只的目的是 为了消除地区性的影响。 有时还要对总概率圪进行如下的规格化处理： p 篇= 音止 ( 2 8 ) 屹 k = l 用式( 2 - 8 ) 或式( 2 9 ) 所计算的概率表明用条测井曲线推断的该层为第m 种岩性 的可能性大小，若有： 臀72 黝 焉7 j ( 2 9 ) 则将第i 层判为第k 种岩性。 2 2 2 3 参数确定 概率统计岩性识别法解释精度的关键在于参数选取的精度。 ( 1 ) 不同测井曲线表明岩性类型的特征值范围 d 。h 。【h 。矩阵，可以通过岩芯资料 与测井曲线的对比，加上测井解释人员的经验和其它地质资料得到，也可根据频率交会图或 1 4 大庆石油学院硕f 研究生学位论文 z 值交会图确定。 ( 2 ) 权系数由测井解释人员根据一个勘探区的工作经验得出。 ( 3 ) 测井误差民，的确定如下： 配= ( l + 篇2 以，) 2 + ( 己3 x j ) ( 2 1 0 ) 式中疋；为绝对误差，戌：为相对误差，屯为测井过程中引入的误差， x ：= 以( 。) 一以( 。) 2 a ( a 为采样间隔) 。 ( 4 ) 岩性频率b 可用岩性晰的厚度与解释井段总厚度相除来确定。 j = 1 2 2 2 4 计算 应用概率统计岩性识别方法对贝1 6 井2 0 多小层进行处理解释，图2 - 6 为1 3 2 51 3 5 5 m 井段的岩性剖面，可以看出处理结果与岩屑录井剖面基本相符合，凝灰质砂岩识别效果较 好，砂砾岩及泥质识别效果较差。 强 址s d l b 一1 5 dd 2 一2 0 0 d 杀瑾 耶耵 0 4 2 一0 1 0 爿囊籍墨鲁删碱 c 1 ) d e l l 0 2 2 、疆毫 l 乞 獬 蕊r ，r 一 楚爱誊 ；，2 ， k 亳 符 一，、 ”i 参 二l删 j 1 。l 嫠 囊 专甾爿鞘 r 芝， 血釜；一 f 。 弋 o 2 5 时，巾mz 见+ 0 3 ； 计算结果表明泥质或凝灰质会使中予孔隙度计算值偏大。因 1 ，油气使计算的中 查璺兰型! ：! 堕! 尘! 壅兰兰垡堡兰 予孔隙度偏小。 32 , 2 密度测井响应方程 补偿密度测井( d e n ) 测量探测范围内岩石体积密度的平均值，对凝灰质砂岩来说， 即岩石骨架、泥质、凝灰质和孔隙内流体体积密度的加权平均值。 见2 p m 。( 1 一一l 一) + 职 l + 岛，；+ s ，。尸，+ 萨( 1 一s 。) 岛 ( 3 1 0 ) 式中：。、以一、岛：、乃、岛分别为岩石骨架、泥质、凝灰质、孔隙中水和油的体积密度 值。 密度孔隙度与有效孔隙度、泥质含量、凝灰质含量及含水饱和度阅关系为： 必p 。o - p 钔必p 。o - p y 城筹捌l 训( 必p , - p 1 ) ( 3 _ = 声+ 萨胁一y _ 十尹肼，p i + 庐( 1 一s w ) ( 庐珊一1 ) ( 3 1 2 ) 因岛 l 。计算结果表明凝扶质、泥质和油气均使计算的密度孔隙度值要 高于有效孔隙度值。 3 2 3 芦波测井响应方程 含油气凝灰质砂岩地层的时间平均公式fz 如是： a t 2 ( 1 一一吒；一) o + k f “+ ，a t 。+ 妒s 。a t r + 妒( 1 s 。) a t ( 3 1 3 ) 式中：一岛、气、0 、 分别为岩石骨架、泥质、凝灰质、孔隙中水和油声波 时差值。 经过现场应用发现，由怀利公式求出的孔隙度与实验确定的孔隙度误差较大。为了提 高声波测井确定孔隙度的精度，1 9 8 0 年，r a y m e r 等人在测并分析家协会上第2 1 届年会提 出了一个非线性的经验公式： 矿= 圪。( 1 一矿) 2 + ( 3 1 4 ) 经实际的计算发现，有此公式计算的孔隙度比上式精确，但是它是否适用于凝灰质 砂岩地层还有待进一步研究。 i 9 8 6 年，法国的t o t a 石油公司的三位测井分析家，经过对r a y e r 等人的工作深入研 究，提出了声波地层因素公式：生：( 1 一d r a t = i - 瓦a t 声 ( 3 1 5 ) 此公式适用的范围较广( 矽 - 5 0 ) ，对砂岩、石灰岩等都适用，但是没有考虑泥质等 成分的影响，下面来推导消除泥质和凝灰质影响的声波地层因素计算的孔隙度公式( i4 1 6 1 。 第三章凝灰质砂岩孔隙度的求取 ( 1 ) 对泥质和凝灰质进行校正 对于完全含水的凝灰质砂岩，它的“时间平均公式”是： a t = ( 1 一一一妒) ，。+ 0 十圪。a t h ，+ 口i fr ( 3 1 6 ) 即： a t k ( ，曲一a t 。) 一k 。( ，一0