引用本文
张明扬, 陈玉蓉, 李晓晨, 侯庆林, 唐荷江, 阳祖河. 基于录井资料的乌兰花凹陷混合花岗岩储层有效性评价[J]. 录井工程, 2024,35(1): 67-73.
ZHANG Mingyang, CHEN Yurong, LI Xiaochen, HOU Qinglin, TANG Hejiang, YANG Zuhe. Effectiveness evaluation of migmatitic granite reservoirs in Wulanhua sag based on mud logging data[J]. Mud Logging Engineering, 2024,35(1): 67-73.
Doi:10.3969/j.issn.1672-9803.2024.01.011  
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基于录井资料的乌兰花凹陷混合花岗岩储层有效性评价
张明扬①, 陈玉蓉②, 李晓晨③, 侯庆林①, 唐荷江①, 阳祖河①
①中国石油渤海钻探第二录井公司
②中国石油渤海钻探第一录井公司
③中国石油渤海钻探泥浆技术服务公司

作者简介：张明扬 工程师,1989年生,2015年毕业于中国矿业大学（北京）地质工程专业,硕士学位,现在中国石油渤海钻探第二录井分公司从事综合解释评价、地质工程一体化工作。通信地址：062552 河北省任丘市渤海中路056号渤海钻探第二录井分公司。电话：18631736125。E-mail：389123155@qq.com

收稿日期: 2023-10-31
摘要

孔缝发育程度、充填程度和连通性是乌兰花凹陷混合花岗岩储层油气产量高低的主控因素。通过对乌兰花凹陷古生界混合花岗岩类变质岩潜山井的实物、岩矿、气测、XRD等资料进行综合分析及评价方法创新,利用实物观察法、薄片镜下观察法、全烃曲线形态法、钻时与全烃曲线叠合法、XRD填隙物识别法实现对储层的有效性评价,进而建立了基于多项录井资料的乌兰花凹陷混合花岗岩储层划分标准,在现场应用中效果良好,为后期解释评价提供了科学依据。

关键词: 乌兰花凹陷; 混合花岗岩; 储层评价; 录井资料; 解释评价
中图分类号:TE132.1 文献标志码:A
Effectiveness evaluation of migmatitic granite reservoirs in Wulanhua sag based on mud logging data
ZHANG Mingyang①, CHEN Yurong②, LI Xiaochen③, HOU Qinglin①, TANG Hejiang①, YANG Zuhe①
①No.2 Mud Logging Company, BHDC, CNPC, Renqiu, Hebei 062550,China
②No.1 Mud Logging Company, BHDC,CNPC, Tianjin 300280,China
③Mud Service Company, BHDC, CNPC, Tianjin 300280,China
Abstract

Filling degree, and connectivity of pore-fissures are the main controlling factors for the oil and gas production in the mixed granite reservoirs of the Wulanhua sag. Through the comprehensive analysis and innovative evaluation methods of physical, lithological, gas survey, XRD, and other data from the Paleozoic mixed granite metamorphic rock wells in the Wulanhua sag, and the method of physical observation, slice microscope observation, total hydrocarbon curve shape, drilling time and full hydrocarbon curve superposition and XRD filling material identification are used to evaluate the effectiveness of the reservoir, and then a division standard for the mixed granite reservoirs has been established based on multiple logging data. The application of this standard in the field has yielded good results and provided a scientific basis for later interpretation and evaluation.

Keyword: Wulanhua sag; hybrid granite; reservoir evaluation; logging data; interpretation and evaluation
0 引言

乌兰花凹陷位于内蒙古自治区乌兰察布盟, 构造位于温都尔庙隆起的中北部, 凹陷宽10~15 km, 长约45 km, 面积约600 km2, 最大埋深3 000 m, 凹陷自北向南可分为土牧尔、赛乌苏、红格尔和红井4个次级构造带, 且发现多套含油层系[1, 2]。

截止2023年8月, 乌兰花凹陷共钻探69口探井, 其中55口钻至花岗岩地层（赛乌苏构造17口, 土牧尔构造20口, 红格尔构造9口, 红井构造9口）, 占总井数的79.7%。以L 18X、L 51井为代表的乌兰花凹陷古生界花岗岩潜山油藏取得了重大勘探突破, 该类岩性属于区域混合岩类, 为碎屑岩在重结晶作用下形成的变质岩, 被称为混合花岗岩类变质岩。经统计, 乌兰花凹陷混合花岗岩潜山油藏南部的含油性普遍好于北部, 产油的区域以赛乌苏和红格尔为主, 产水的区域以土牧尔为主, 混合花岗岩储集空间类型及其发育程度为该区油气产量高的关键因素之一, 但针对其研究相对较少, 本文借助多项录井资料对混合花岗岩储层有效性进行评价。

1 研究目的

大量的钻井与取心资料表明, 乌兰花凹陷花岗岩大部分为二长花岗岩, 其次是花岗闪长岩, 另外还有少量的花岗斑岩。基底混合花岗岩分布基本呈中间低、四周高的阶梯叠瓦状特征, 在油源和盖层有效保障的前提下, 这种阶梯状基底为最终形成混合花岗岩潜山油藏提供了必要条件。目前钻探资料表明, 基底混合花岗岩类变质岩含油显示分布区域广, 勘探潜力大[3]。

调研发现, 前人对该区域混合花岗岩储层做过一些研究[3, 4, 5, 6], 但在基于录井资料的乌兰花凹陷混合花岗岩储层有效性评价研究方面还欠深入, 尚未形成系统的录井解释评价方法。储层有效性评价作为油气储量预测的基础, 是油气藏后续开发的技术支撑和关键环节, 因而对乌兰花凹陷混合花岗岩进行储层有效性评价就显得尤为重要。在对该类油藏解释评价过程中发现, 气测全烃值的高低不能直接反映油气产量的高低, 如表1所示, 低产工业油层反而比高产工业油层的气测全烃峰值高（这里的低产工业油层不等同于低产油层, 而指的是日产油量已达到工业油流级别, 原油产量为3~15 t/d, 与高产工业油层为相对概念）, 甚至有部分高产工业油层烃组分结构不齐全, 利用气测录井资料难以判识地层含油性及产量高低。为此, 以L 18X、L 51井两口高产油井为重点研究对象进行分析, 发现孔缝发育及连通性为潜山油藏的形成提供了良好的储集空间, 可能是油气产量高的主控因素。

表1 乌兰花凹陷混合花岗岩储层气测录井特征

本文基于录井资料对乌兰花凹陷混合花岗岩类变质岩的潜山油藏储集空间特征进行深入研究, 并在此基础上建立了混合花岗岩储层划分标准。

2 混合花岗岩有效性评价

已有研究表明乌兰花凹陷基底为强变形带。中生代的花岗岩体及岩脉均沿构造带产出, 沿构造带发育破碎带、片理化带、糜棱岩化带, 储层物性好, 储集空间类型主要为两大类：混合型（裂缝/长石溶蚀扩大缝+溶蚀孔）和溶蚀孔型[7]。结合试油结论, 综合利用实物观察法、薄片镜下观察法、全烃曲线形态法、钻时与全烃曲线叠合法、XRD填隙物识别法5种录井评价方法进行储集空间类型及其发育程度识别研究, 以实现储层的有效性评价。

2.1 实物观察法

选取乌兰花凹陷6口混合花岗岩段试油为高产工业油层、低产工业油层及干层的井, 将其岩心、壁心进行储集空间特征对比。

（1）高产工业油层：岩心、壁心表面可见明显的溶蚀孔或裂缝, 裂缝多为网状缝, 缝宽一般大于2 mm, 溶蚀孔多为蜂窝状, 孔缝间相互连通, 充填程度低, 储集空间类型多为混合型, 即为很好的储集油气空间, 并起到了良好的连通运移油气的作用（图1）。

图1 高产工业油层岩心实物照片

（2）低产工业油层：岩心、壁心溶蚀孔、裂缝较发育, 多为微裂缝, 缝宽一般为1~2 mm, 裂缝间连通性较差, 包含混合型和溶蚀孔型两种储集空间类型（图2）。

图2 低产工业油层岩心、壁心实物照片

（3）干层：溶蚀孔、裂缝发育均较差, 多为微细缝, 缝宽一般小于1 mm, 连通性差, 储集空间类型以溶蚀孔型为主（图3）。

图3 干层岩心、壁心实物照片

结果表明, 花岗岩储层储集空间多样且以裂缝、溶蚀孔为主, 只有储集空间良好、连通性较好的裂缝才能成为有效储层, 这类储层一般产油能力均可达到工业油流。

2.2 薄片镜下观察法

分别选取高产工业油层、低产工业油层和干层的岩石薄片, 可见混合花岗岩镜下储集空间特征（图4）。

图4 混合花岗岩镜下储集空间特征

（1）高产工业油层：裂缝多为网格状, 长石普遍溶蚀成蜂窝状, 缝中和溶孔中见原油充填, 同时也可见微裂缝密集发育, 不仅能作为良好的油气储集空间, 还能作为大裂缝和各类孔洞的连通通道, 增加储层渗透性（图4a）。

（2）低产工业油层：裂缝发育一般, 其中微裂缝可以使地层中的流体广泛流动, 从而溶蚀花岗岩中的长石, 长石沿裂纹解理受溶蚀, 形成斑点状溶蚀坑, 进一步增加花岗岩的储集空间, 但部分孔缝被泥质和方解石充填（图4b）。

（3）干层：裂缝、溶孔发育较差, 渗透性较差, 油气在其中难以流动, 并多被方解石、黏土等充填（图4c）。

镜下观察可以发现, 相比于高产工业油层, 低产工业油层、干层的镜下储集空间特征表现为：裂缝和溶孔发育为一般-较差, 连通性、渗透性为一般-较差, 孔缝多被方解石、黏土等充填。

2.3 全烃曲线形态法

气测录井的连续性、灵敏性优势非常明显[8], 可有效反映储层的含油气情况[9], 其全烃曲线峰形形态特征可以反映储层流体在纵向上的差异, 能够有效判别储层流体性质[10]。采用全烃曲线形态识别储集空间类型（图5）, 并总结出相应规律。

图5 全烃曲线形态法识别储集空间类型（结合试油结论）

（1）高产工业油层：多为一组尖峰, 峰形饱满, 峰值高, 厚度大, 多为混合型（图5a）。

（2）低产工业油层：峰形特征类似箱状或块状, 峰形较饱满, 多为溶蚀孔型, 裂缝较发育（图5b）。

（3）干层：小峰形, 峰形特征不明显, 峰形为较饱满-不饱满, 峰值低, 显示厚度小（图5c）。

气测全烃曲线形态特征可间接反映储集空间特征, 如一组尖峰反映裂缝更发育, 而峰形特征类似箱状或块状, 则反映溶蚀孔较发育。

2.4 钻时与全烃曲线叠合法

综合钻时与气测全烃特征, 钻时低, 气测全烃值高, 储层孔洞、裂缝发育, 为优质储层; 反之钻时高, 气测全烃值低, 储层孔洞、裂缝欠发育, 为致密层[11]。

利用钻时与气测全烃曲线叠合法具备的录井资料裂缝识别的“ 挖掘效应” , 能快捷、直观地判断储层孔洞、裂缝的发育情况。如图6所示, 钻时与全烃曲线的包络面为绿色区域, 绿色面积越大, 间接说明储层孔洞、裂缝越发育, 但该方法有一定的局限性, 仅适用于非取心井段。

图6 钻时与全烃曲线叠合法识别储集空间类型（结合试油结论）

2.5 XRD填隙物识别法

XRD矿物分析技术是利用晶体的X射线衍射原理, 对物质内部原子空间分布状况进行结构分析的方法。一般能检测到石英、斜长石、黏土矿物、方解石等30多种矿物成分, 根据矿物组合获得测试样品的岩石名称, 进而准确识别地层岩性[12]。

本文引入“ 聚类分析法” 建立XRD填隙物识别法, 间接判断裂缝的充填程度。统计学中聚类分析的原理是通过对各种样本进行直接比较, 将具有相近性质的数据归为一类。分类中以欧氏距离定义试验对象之间的距离, 作为衡量2个样本（类）之间相近程度的系数。距离越小则2个样本（类）越相近, 若距离为0, 则二者完全相同; 距离越大, 则2个样本（类）相差越远[13]。欧氏距离的计算公式为：

dij＝∑k=1N（Xik-Xjk）21/2

式中：dij为第i个样本与第j个样本的欧氏距离; N为变量的数目; Xik、Xjk分别为第i个样本和第j个样本中第k个变量的矿物组分体积分数。

分别以石英和黏土矿物作为有效矿物和非有效矿物的代表性矿物组分, 其他矿物（长石、碳酸盐岩和黄铁矿等）则根据距离相近的原则, 分别从属石英或黏土矿物所在的类别, 实现定量化界定有效矿物和非有效矿物, 此处非有效矿物即填隙物（胶结物与黏土矿物含量之和）。判断出有效矿物（W1）和非有效矿物（W2）后, 根据以下公式计算出填隙物指数（Im）：

Im＝W2W1+W2×100%

首先采用基于“ 聚类分析法” 的填隙物类型识别树状图（图7）区分有效矿物和非有效矿物（红框为有效矿物, 黑框为非有效矿物）, 树状图不仅能直观地显示出聚类结果, 还能通过距离粗略看出各类别间的差异。

图7 基于“ 聚类分析法” 的填隙物类型识别树状图（结合试油结论）

乌兰花凹陷混合花岗岩储层填隙物以黏土、方解石和白云石为主。计算高产工业油层、低产工业油层及干层的对应填隙物指数, 可间接判断孔、缝的充填程度。

结合该区域18口井的试油结论及填隙物指数计算结果, 发现高产工业油层的填隙物指数普遍在0~20%, 低产工业油层的填隙物指数普遍在15%~30%, 干层的填隙物指数普遍在30%~50%。随着储层中填隙物含量的增加, 大量孔隙、裂缝被充填, 储层物性变差, 不易充填原油, 导致试油产量较低; 反之, 试油产量高。

3 混合花岗岩储层划分标准及应用效果
3.1 划分标准

综合以上方法, 再结合试油结论对比分析, 认为孔缝发育及连通性为该类混合花岗岩潜山油藏的形成提供了良好的储集空间, 是油气产量高的主控因素。现可将乌兰花凹陷古生界混合花岗岩储层分为Ⅰ 、Ⅱ 、Ⅲ 类（表2）。

表2 乌兰花凹陷混合花岗岩储层划分标准
3.2 应用效果

L 471井位于二连盆地乌兰花凹陷红格尔构造L 47北潜山圈闭, 地质目的是预探该潜山圈闭古生界潜山含油气性。该井壁心实物显示为油斑、油迹, 气测峰值最高达到2.31%（一般大于1%）, 组分齐全且C1一般为55%~60%, 壁心实物及薄片分析都可见孔缝中被黄褐色原油浸染, 气相色谱峰值较高, 峰形饱满, 地化Pg（生烃潜量）值范围在1.97~18.04 mg/g（普遍大于3.0 mg/g）, 按常规解释结论为油层, 多项资料反映含油性较好, 认为产油至少10 t/d。

该井井段2 090.4~2 134.2 m实物观察可见裂缝、溶蚀孔较发育, 裂缝宽度1~2 mm, 孔洞较小, 为2~3 mm, 裂缝间连通性较差（图8）; 薄片镜下观察其主要成分为钾长石、斜长石及石英, 偶见黑云母, 其中钾长石及斜长石多受地下水的溶解普见绢云母化、黏土化, 有效溶蚀孔少见, 有时被方解石充填, 局部见混合岩化现象, 偶见微裂缝充填硅质、方解石, 如图9所示, L 471井2 091.8 m见钾长石溶蚀孔, 且被黄褐色油质充填, 2 113.90 m花岗岩钾长石受到水解作用, 有效溶蚀孔少见, 偶见微裂缝充填硅质、方解石; 气测峰形呈小尖峰状, 峰形较饱满（图10）; XRD填隙物指数范围在18%~27%。

图8 L 471井壁心实物照片

图9 L 471井岩石薄片照片

图10 L 471井录井综合图

依据混合花岗岩储层划分标准, 判断该段储集类型多为Ⅱ 类储层, 油气产量不高。后期对井段2 090.4~2 134.2 m进行试油, 压裂射流泵排液, 日产油3.62 t, 累计12.39 t, 排水14.15 m3, 累计578.97 m3, 返排率68.55%, 证实为低产工业油层。

4 结论与认识

（1）本研究结果表明, 孔缝发育程度、充填程度和连通性是乌兰花凹陷混合花岗岩储层油气产量高低的主控因素, 基于多项录井资料对乌兰花凹陷混合花岗岩开展储层有效性评价, 建立混合花岗岩储层划分标准, 可有效识别乌兰花凹陷花岗岩有效储层。

（2）乌兰花凹陷潜山油藏储集空间类型主要为裂缝和溶蚀孔, 其中裂缝的发育主要受断层的控制, 断层导致断面附近的岩石破碎, 即离断层越近裂隙越发育, 储层储集性越好, 实际应用中也证明了这一点, 在断面处钻井油气显示较好。该项研究为后期解释评价应用提供了科学依据。

编辑 陈 娟

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