郭書生 高永德 曲長偉 蔡惠敏 孫本強 劉延梅

(1. 中海石油(中國)有限公司湛江分公司 廣東湛江 524057； 2. 斯倫貝謝中國公司 北京 100015)

南海北部灣盆地油氣資源豐富，先后在潿西南凹陷和烏石凹陷獲得原油勘探的重大突破[1-2]，烏石凹陷東區(qū)中央隆起帶構造脊是油氣運移的主要指向區(qū)，也是近年來油氣勘探的重要靶區(qū)[3-5]。目前烏石凹陷始新統(tǒng)流沙港組有重大油氣發(fā)現(xiàn)，其中流沙港組二段構造型油藏分布規(guī)模較大且儲量豐富[6-7]，但該儲層存在巖性復雜、物性條件較差且非均質(zhì)性較強等問題，造成對該儲層沉積體系、優(yōu)質(zhì)儲層成因及展布范圍認識不精確，從而導致有些井位測試為低產(chǎn)，大大增加了勘探成本并延長了勘探周期。

測井技術具有連續(xù)性好和精度高的特點，已逐漸成為儲層評價和描述不可或缺的手段。高分辨率電阻率成像測井可用于揭示地層中規(guī)模尺度較大的結(jié)構和構造[8-10]，如交錯層理、平行層理、鈣質(zhì)結(jié)核、底沖刷面、裂縫和斷層等。元素俘獲能譜測井采用波譜分析推導地層元素含量，得到地層連續(xù)的巖石骨架密度[11]，精確計算泥質(zhì)含量、孔隙度、滲透率及飽和度等巖石物理參數(shù)。因此，本文將高分辨率電阻率成像測井與元素俘獲能譜測井綜合應用，既能對烏石凹陷流二段地層巖相、沉積構造和沉積模式等進行研究分析，又能精細評價地層礦物組成及孔隙度、滲透率、飽和度等巖石物理參數(shù)，從而為流二段儲層精細表征提供了堅實基礎，并為流二段儲層品質(zhì)評價開辟了一條新途徑。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

烏石凹陷為南海北部灣盆地南部坳陷東北部的一個次級構造單元[12-14]，整體為東西走向，平面上呈“S”形[3,15](圖1)。烏石凹陷經(jīng)歷了古近紀裂陷(張裂期)和新近紀拗陷(裂后期)2個階段，形成了“下斷上坳”的雙層構造模式，自下而上發(fā)育古近系長流組、流沙港組(流三段、流二段和流一段)和潿洲組，新近系下洋組、角尾組、燈樓角組、望樓港組和第四系[16]。根據(jù)凹陷古近系特征，可將烏石凹陷進一步劃分為西洼北部陡坡帶、西部洼陷帶、西洼南部緩坡帶、轉(zhuǎn)換背斜帶、中央隆起帶、南部洼陷帶和東洼南部陡坡帶[15,17](圖1)。

圖1 烏石凹陷區(qū)域構造位置及構造單元[14,16]Fig .1 Location and structure units of Wushi sag[14,16]

2 巖心刻度與巖性識別

本次研究結(jié)合常規(guī)錄井、常規(guī)測井、井壁取心和高分辨率電阻率成像資料進行巖性識別，尤其注重利用井壁取心資料刻度高分辨率電阻率圖像。研究區(qū)主要識別出以下幾種巖石類型：

1) 泥巖：常規(guī)測井曲線自然伽馬大于90 API，中子孔隙度和密度讀值較高，主要形成于靜水環(huán)境；隨鉆高分辨率電阻率圖像上可見水平層理和層狀構造。

2) 炭質(zhì)泥巖：常規(guī)測井曲線自然伽馬大于90 API，中子孔隙度變大而密度讀值變小，巖屑常污手，局部具煤質(zhì)光澤；隨鉆高分辨率電阻率圖像上可見水平層理和層狀構造。

3) 粉砂巖：常規(guī)測井曲線自然伽馬為70～80 API，中子孔隙度和密度負向分開小于1格，密度讀值一般小于2.4 g/cm3；井壁取心上粉砂巖局部含泥質(zhì)較重，泥質(zhì)膠結(jié)，較疏松；隨鉆高分辨率電阻率圖像上主要為暗黃色，可見塊狀特征(圖2a)。

4) 泥質(zhì)細砂巖：常規(guī)測井曲線自然伽馬為60～80 API，中子孔隙度和密度近于重合，密度讀值小于2.5 g/cm3；井壁取心表明泥質(zhì)細砂巖成分以石英為主，致密的泥質(zhì)膠結(jié)；隨鉆高分辨率電阻率圖像主要表現(xiàn)為亮黃色，可見泥質(zhì)成分較重(圖2b)。

5) 細砂巖：流二段最主要的儲層巖石類型，常規(guī)測井曲線自然伽馬為60～70 API，中子孔隙度和密度負向分開近1格，成分以石英為主，次棱角—次圓狀，分選較好，疏松泥質(zhì)膠結(jié)；隨鉆高分辨率電阻率圖像上以塊狀構造為主，可見交錯層理和平行層理(圖2c)。

6) 中砂巖：流二段主要的儲層巖石類型，常規(guī)測井曲線自然伽馬小于60 API，中子孔隙度和密度負向分開大于1格，密度讀值一般小于2.3 g/cm3；

圖2 烏石凹陷流二段常見巖性高分辨率電阻率成像測井圖像特征Fig .2 High-resolution micro-electrical image characteristics of common lithology in Liu-2 Member in Wushi sag

井壁取心表明中砂巖成分也以石英為主，疏松泥質(zhì)膠結(jié)；隨鉆高分辨率電阻率圖像上中砂巖主要表現(xiàn)為淺黃色，可見部分中砂巖發(fā)育石英礫石顆粒，主要表現(xiàn)為塊狀構造(圖2d)。

根據(jù)元素俘獲能譜測井結(jié)果，流二段地層硅元素和鋁元素含量最高，其次為鐵元素，其他元素含量較少。礦物組成以黏土礦物和硅質(zhì)礦物為主，黏土礦物分布在50%～84%， 平均63.9%，硅質(zhì)礦物主要分布在14%～58%，平均35.8%，并含有微量的方解石和黃鐵礦(圖3)。

圖3 烏石凹陷流二段地層元素俘獲能譜測井結(jié)果Fig .3 Element capture spectrum result of Liu-2 Member in Wushi sag

3 沉積微相特征

前人對研究區(qū)流二段沉積相的分析主要是基于常規(guī)測井曲線響應特征、取心資料及錄井資料所提供的巖石顏色、粒度等信息，但這些資料存在分辨率低、連續(xù)性差、成本高及周期長等不足。隨鉆高分辨率電阻率成像具有全井眼覆蓋、分辨率高、連續(xù)性強、成本低及周期短的特征，可提供巖性及沉積構造特征，是沉積相研究的一種新手段。

以隨鉆高分辨率電阻率成像為基礎，在烏石凹陷流二段識別出了底沖刷面、交錯層理、平行層理、變形層理、滑塌構造、鈣質(zhì)結(jié)核、水平層理及層狀構造等典型沉積構造(圖4)。隨鉆高分辨率電阻率圖像上底沖刷面常表現(xiàn)為凹凸不平的界面，界面之上常為巖性較粗的細砂巖、泥質(zhì)細砂巖或中砂巖，界面之下多以泥巖為主，為牽引流或重力流水道典型的指示標志(圖4a)。交錯層理常發(fā)育在細砂巖與中砂巖中，在隨鉆高分辨率電阻率圖像上表現(xiàn)為連續(xù)且成層性較好的細紋理特征，也是牽引流或重力流水道典型的沉積標志(圖4b)。

根據(jù)隨鉆高分辨率電阻率成像，結(jié)合地震特征、常規(guī)測井曲線、井壁取心資料等，烏石凹陷流二段主要為牽引流及懸浮沉積，主要發(fā)育扇三角洲前緣沉積，還發(fā)育扇三角洲平原、前扇三角洲及半深湖沉積，可進一步識別出水下分流河道、河口壩、支流間灣、水下天然堤、席狀砂、河漫沼澤、前扇三角洲泥等沉積微相，并建立了相應的成像解釋圖版。

圖4 烏石凹陷流二段常見層理及典型構造高分辨率電阻率成像測井圖像特征Fig .4 High-resolution micro-electrical image characteristics of common bedding and typical structure of Liu-2 Member in Wushi sag

水下分流河道為流二段最有利的儲層沉積環(huán)境，巖性主要為淺灰色粉砂巖、細砂巖、泥質(zhì)細砂巖和中砂巖；隨鉆高分辨率電阻率圖像上主要發(fā)育塊狀構造及交錯層理，可見平行層理及變形層理發(fā)育；常規(guī)測井曲線自然伽馬低值，常呈箱形或鐘形；底部沉積物粒度相對較粗，水動力較強，在隨鉆高分辨率電阻率圖像上可見明顯的底沖刷面(圖5)。河口壩也是流二段1種重要的儲層沉積微相，巖性主要為細砂巖和粉砂巖；隨鉆高分辨率電阻率圖像上可見塊狀構造、變形層理、交錯層理和平行層理發(fā)育；常規(guī)測井曲線自然伽馬讀值較低、成微鋸齒狀，主要表現(xiàn)為漏斗形(圖6)。半深湖相中發(fā)育的泥巖是流二段最主要的蓋層及烴源巖，主要為褐灰色泥巖；隨鉆高分辨率電阻率圖像上主要發(fā)育層狀構造、塊狀構造和滑塌變形構造，部分層段可見泥巖夾雜鈣質(zhì)結(jié)核；常規(guī)測井曲線上自然伽馬讀值較高，指示水動力較弱且較穩(wěn)定的水體環(huán)境，滑塌變形泥巖的出現(xiàn)主要是受后期構造活動的改造(圖7)。

水下分流河道是流二段最重要的儲層沉積微相，本文首次嘗試依據(jù)高分辨率電阻率成像識別沉積構造類型，建立研究區(qū)水下分流河道砂體沉積序列模式，以期對水下分流河道沉積有更深入的認識。通過對流二段水下分流河道發(fā)育的沉積類型的統(tǒng)計和詳細分析，研究區(qū)流二段水下分流河道主要發(fā)育變形層理-交錯層理-平行層理、變形層理-塊狀構造、塊狀構造-交錯層理、塊狀構造-交錯層理-平行層理、塊狀構造-平行層理以及交錯層理-平行層理等6種沉積序列模式(圖8)，其中塊狀構造-交錯層理沉積序列最為發(fā)育，其次為變形構造-塊狀構造以及塊狀構造-交錯層理-平行層理沉積序列類型，其他沉積序列類型發(fā)育較少。對研究區(qū)水下分流河道沉積序列的總結(jié)，彌補了井壁取心資料不連續(xù)的劣勢，深化了對研究區(qū)儲層沉積特征的認識。

圖5 烏石凹陷流二段水下分流河道微相成像解釋圖版Fig .5 Micro-electrical image interpretation chart of underwater distributary channel in Liu-2 Member in Wushi sag

圖6 烏石凹陷流二段河口壩微相成像解釋圖版Fig .6 Micro-electrical image interpretation chart of mouth bar in Liu-2 Member in Wushi sag

圖7 烏石凹陷流二段半深湖相成像解釋圖版Fig .7 Micro-electrical image interpretation chart of semi-deep lacustrine mudstone in Liu-2 Member in Wushi sag

圖8 烏石凹陷流二段水下分流河道沉積序列模式Fig .8 Sedimentary sequence model of underwater distributary channel sandstone in Liu-2 Member in Wushi sag

4 儲層物性特征

以高分辨率電阻率成像識別出的儲層巖性、沉積構造及沉積環(huán)境等為基礎，對儲層孔隙度、滲透率和飽和度等巖石物理參數(shù)進行計算。利用常規(guī)曲線計算儲層孔隙度時采用固定骨架參數(shù)，但當儲層礦物組分發(fā)生變化或者骨架參數(shù)不準確時，計算的孔隙度準確性值得商榷。基于元素俘獲能譜測量及分析能夠得到地層中的礦物組成信息，將此結(jié)果用于多礦物儲層評價模型計算中[18]，根據(jù)印度尼西亞公式及Herron公式可得到含油飽和度與地層滲透率等參數(shù)。相對于用常規(guī)測井曲線進行儲層評價，該計算結(jié)果更加精細，得到的儲層參數(shù)更加準確。

根據(jù)元素俘獲能譜計算的儲層參數(shù)，烏石凹陷流二段可以劃分出2套油層和17套含油水層。以A井為例，3 081.0～3 084.5 m井段油層中泥質(zhì)含量比較低、巖性純、儲層物性較好，元素俘獲能譜得到的孔隙度、泥質(zhì)含量、飽和度、滲透率與常規(guī)解釋基本一致(圖9)。

圖9 烏石凹陷A井流二段油層儲層綜合評價圖Fig .9 Reservoir evaluation result of oil reservoir in Liu-2 Member of Well A in Wushi sag

但是，A井3套含油水層中泥質(zhì)含量較高，用元素俘獲能譜進行儲層評價得到的泥質(zhì)含量高于常規(guī)儲層評價得到的泥質(zhì)含量，用元素俘獲能譜進行儲層評價得到的有效孔隙度和滲透率小于常規(guī)儲層評價得到的有效孔隙度和滲透率(圖10)。且該井3套含油水層中泥質(zhì)含量越多，2種方法計算的儲層參數(shù)差別越大，其中在泥質(zhì)含量比較重的A、C層，泥質(zhì)含量相差10%～15%，孔隙度相差1%～3%；而在泥質(zhì)含量較少的B層，計算參數(shù)差別較小。

5 構造特征分析

前人對斷層的識別?；诘卣鹳Y料，所識別的斷層常屬于規(guī)模較大的斷層[19]，而發(fā)育規(guī)模較小的斷層在地震剖面上無法識別。隨鉆高分辨率電阻率成像的分辨率可達10 mm，既可識別發(fā)育規(guī)模較大的斷層并與地震資料互相刻度，也可判斷地震剖面無法識別的微斷層。

根據(jù)隨鉆高分辨率電阻率成像，烏石凹陷流二段發(fā)育開啟型和閉合型2種斷層。第1類為開啟型斷層，斷面為低阻特征，常發(fā)育在砂巖地層中，斷面兩側(cè)地層常發(fā)生明顯錯動，斷層附近常發(fā)育變形，且元素俘獲能譜結(jié)果顯示斷面附近并無明顯泥質(zhì)成分或高導礦物成分增加的特征，低阻成因主要為鉆井液的充注；此類斷層常作為油氣的輸導通道，有利于排烴時期油氣在砂巖儲層中的賦存(圖11a)。第2類為閉合型斷層，主要發(fā)育在泥巖地層中，斷面常呈高亮特征，斷層附近常有高阻縫發(fā)育；此類斷層主要由烴源巖排烴作用形成，斷層被充填，在閉合之前可作為排烴通道，但對后期油氣運移的影響較小(圖11b)。

圖10 烏石凹陷A井流二段含油水層儲層綜合評價圖Fig .10 Reservoir evaluation result of oil-bearing water reservoir in Liu-2 Member of Well A in Wushi sag

圖11 烏石凹陷流二段砂巖與泥巖層段斷層成像特征Fig .11 High-resolution micro-electrical image characteristics of fault in sandstone and mudstone of Liu-2 Member Wushi sag

6 砂體展布分析

根據(jù)巖礦特征、重礦物組合特征及水動力特征的研究，前人認為烏石凹陷流沙港組主要受控于南、北兩個方向的物源[20]?；诟叻直媛孰娮杪食上襁M行砂體展布分析主要依據(jù)電阻率成像識別的砂巖中的交錯層理[21]。一般來講，交錯層理需要進行構造傾角消除，而構造傾角通常由砂體下部泥巖段中穩(wěn)定的地層傾角來確定[7,9]。以烏石凹陷A井為例，該井流二段地層傾角均較大，須在構造傾角消除之后才能獲得更為準確的砂體展布方向，即古水流方向或物源方向(圖12)。結(jié)果表明，該井流二段砂體的展布方向主要為近南、北2個方向，古水流方向為近南、北2個方向，即物源方向存在近南、北2個方向(圖12)，這一認識對于該井區(qū)今后勘探井和開發(fā)井的鉆井方案設計具有一定的指導意義。

圖12 烏石凹陷A井流二段古水流方向構造傾角消除前后玫瑰圖對比Fig .12 Comparison of paleo current orientation before and after SDR in Liu-2 Member of Well A in Wushi sag

7 結(jié)論

1) 依據(jù)隨鉆高分辨率成像及井壁取心資料標定，烏石凹陷流二段主要發(fā)育6種巖石類型，細砂巖與中砂巖為主要儲層巖石類型，黏土礦物和硅質(zhì)礦物為主要礦物組成，并識別出了相應的沉積構造。

2) 建立了烏石凹陷流二段牽引流(扇三角洲前緣)沉積微相圖版，確定了各種沉積微相的巖性-沉積構造-常規(guī)曲線-成像特征的判別標志，對未取心但有成像資料的區(qū)域進行了沉積微相精細劃分。

3) 高分辨率電阻率成像結(jié)合元素俘獲能譜測井可用于準確計算儲層的孔隙度、滲透率及含油飽和度等物性參數(shù)，據(jù)此在烏石凹陷流二段識別出了2套油層和17套含油水層。

4) 基于隨鉆高分辨率電阻率成像及元素俘獲能譜測井，在烏石凹陷流二段識別出了閉合型和開啟型2種規(guī)模較小的微斷層，流二段砂體展布方向主要為近南、北2個方向，即物源方向主要為近南、北2個方向。這些認識為該地區(qū)流體運移的深入研究提供了強有力基礎，對該地區(qū)今后鉆井方案設計具有一定的指導意義。