中图分类号: TE132.1
文献标识码: A
收稿日期: 2019-07-16
网络出版日期: 2019-09-25
版权声明: 2019 《录井工程》杂志社 《录井工程》杂志社 所有
作者简介:
作者简介：唐谢 工程师,1980年生,2002年毕业于西南石油大学天然气与石油地质专业,2008年获西南石油大学石油工程测井硕士学位,现在川庆钻探工程公司地质勘探开发研究院录井研究中心工作。通信地址:610051 四川省成都市成华区建设北路1段83号。电话:(028)86015004。E-mail:tangxie_dyy@cnpc.com.cn
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摘要
井旁构造恢复是一种地质分析手段,通过对地层层位、倾角倾向、断层发育等地质信息的整合和分析,恢复井旁地层和构造特征,旨在为实钻中复杂问题的解决提供关键助力。巫溪地区地处大巴山台缘坳陷带,断褶作用强,地层揉皱和断层发育,该区X井实钻发现龙马溪组底部地层直立、岩性复杂、断裂发育,目标页岩段品质明显变差,下步工程措施难以确定。利用测井、录井及岩心资料落实了井区地层、断层、构造等地质特征,并以地层倾角倾向为基础,结合断层刻画、倒转与重复分析,实现了井旁构造恢复,有效解释了页岩品质变差的原因,为钻井工程施工和区域勘探部署提供了重要依据。
关键词：
近年来在川渝地区,页岩气勘探从盆地中部开阔平缓区到盆地边缘高陡断褶区广泛展开。实践发现,不同地质条件下页岩气勘探难度差异明显,勘探效果也存在天壤之别。特别是对于盆地边缘高陡断褶区,地层与构造特征复杂,实钻过程中地层层位判识难、储集层特征横向变化大、构造细部变化复杂,区域地质特征难以准确认识,严重影响区域勘探规划部署[1,2,3,4]。因此,在构造复杂带有效认识单井地质特征,再通过单井地质认识延伸到区域地质认识是复杂地区页岩气勘探的关键步骤,决定着页岩气勘探部署方向的确定。
巫溪地区位于大巴山台缘坳陷带,地质断褶作用强,地层揉皱和断层发育。该区PA向斜的一口探井——X井实钻发现龙马溪组底部页岩地层倾角大、岩性破碎且方解石充填明显,更为重要的是龙马溪组底部页岩品质变差,横向不可对比,导致该井下步工程措施无法落实。
为解决这一难题,开展了井旁构造恢复分析,明确了井区地层展布、断层发育及构造变化特征,落实了优质页岩的去向,为井区勘探部署提供了重要依据[5,6,7,8]。
区域勘探成果显示,盆地边缘巫溪地区龙马溪组底部优质页岩特征与盆地中部相似,龙一1亚段为主要目标储集层段(分为龙一
该区X 井(直井)自进入龙一段后钻经(3 5153 722 m)207 m页岩(暂定龙一段)进入宝塔组,在井段3 5153 665 m钻遇构造复杂段(地层倾角大且变化明显、断层发育,图1中X 1井橙段),厚度为150 m,其底部57 m地层倾角逐渐稳定。整段页岩测井曲线特征变化不大,且表现为标准井龙一2亚段的特征,即龙一1亚段未见高伽马页岩。
为了落实龙一段优质页岩缺失的原因,开展了井旁构造恢复工作。对地层层序、倾角倾向、断层发育、倒转与重复等关键信息的落实和分析是井旁构造恢复的核心要素[9,10,11]。
X 井龙马溪组厚度1 013 m明显超过邻井。为了落实其中构造复杂段的层位归属,与标准井进行了地层对比。由于志留系上部为剥蚀面,主要针对韩家店组-龙马溪组地层进行对比(图2)。
对比结果显示:两口井韩家店组剥蚀程度不同,但岩性相似,为绿灰、浅绿灰色泥岩夹泥质粉砂岩,测井中自然伽马、电阻率曲线特征稳定;小河坝组岩性有差异,标准井为灰色泥质粉砂岩夹泥岩,X井为灰色泥岩夹泥质粉砂岩,测井自然伽马、电阻率均表现为逐渐增加的过渡特征;龙二段岩性为灰、深灰色页岩夹泥质粉砂岩,测井中自然伽马、电阻率曲线特征稳定,仅略高于韩家店组;进入龙一段,自然伽马和电阻率曲线特征变化明显,自然伽马明显增加,电阻率明显降低,界面清晰。对比可见,三套地层岩性差异明显,测井曲线特征变化明显,层序清晰。因此可以确定,X井构造复杂是进入龙一段后开始的。
断层的测井曲线特征较明显,表现为“伽马不变或略降,中子和声波陡增,密度和电阻率陡降”。根据本井常规测井资料,结合岩心裂缝统计数据,发现井深3 582 m和3 611 m处存在断层的可能(图3)。
结合电成像资料认为(图4),井深3 582 m处水平层理和水平裂缝密集发育,具有小断层发育的可能;井深3 611 m处未见裂缝密集发育,但该段上下地层倾向变化明显,有大断层发育的可能。
结合岩心资料对比可见(图5),井深3 582 m处高角度层理特征明显,也发育与层理平行的少量裂缝。井深3 611 m处岩心见明显破碎段,页岩含量骤减,充填大量方解石,大断层特征非常明显。
通过上述三方面的分析,将特征明显的井深3 611 m划为断层发育点。基本落实了断点位置。在此基础上,结合地震资料进一步落实了断层倾向。
图6b为X 井完钻后地震解释人员对过井剖面重新进行的高分辨率处理解释成果。新解释成果显示该井龙马溪组底部发育一条断层,且为北倾。
地层倾角测井解释成果显示(图7),本井构造复杂段地层倾角变化较大,上部040°,下部70°90°,倾向相对稳定,主要是南、北方向。然而,岩心资料所反映出的地层倾角基本在60°80°,明显高于测井地层倾角,二者无法匹配。按照“取心段采用岩心地层倾角数据,非取心段采用测井地层倾角数据,倾向均采用测井解释值”的原则,将岩心地层倾角数据与测井地层倾角倾向数据进行了整合。
构造复杂必然导致地层倒转和重复,找出这些倒转和重复是井旁构造恢复的关键。利用常规测井资料,结合地层倾角倾向整合成果对地层倒转和重复进行了分析。地层倒转的特点是测井曲线反向,且倒转点上下地层倾向相反。根据这一特点,在井段3 5693 613 m(倒转点3 591 m)和井段3 6223 683 m(倒转点3 652 m)见两段地层倒转(图8)。地层重复的特点是测井曲线重复,且重复点上下地层倾向不变。根据这一特点,构造复杂段未见地层重复。
综合X 井地层对比、断层刻画、地层倾角倾向数据整合、地层倒转与重复分析,基本落实了该井构造复杂段地层、断层特征。根据这些特征,分步骤对井旁构造进行了恢复(图9)。
(1)建立井柱,确定井旁构造恢复剖面方向。建立井旁构造恢复井柱,包含常规测井数据、校正岩性剖面、地层倾角倾向数据等;同时,根据测井地层倾向数据和地震断层解释成果,X 井构造复杂带地层倾向主要为南、北方向,断层为北倾,故选择左南右北作为井旁构造恢复剖面方向。
(2)投射地层倾角倾向和断层信息。将地层倾角倾向数据(岩心数据为红箭头、测井数据为蓝箭头)、断层位置及倾向(红色断层线)投射到井柱上。
(3)地层追踪与刻画。以地层倾角倾向数据为基础,结合地层倒转与重复分析结果,对地层变化特征进行追踪,并按照相同模式进行刻画,落实地层层序变化特征。
(4)小层归位。依据地层层序变化特征,结合测井曲线特征,对小层进行归位。
井旁构造恢复与小层归位结果显示,X 井龙一段上部地层基本直立,且存在倒转。中部钻遇断层,断层以下地层揉皱现象明显。底部地层倾角逐渐稳定在40°左右。整体来看,龙一段地层层序整体正常,归位后龙一1亚段井深3 6623 722 m,厚度60 m,按40°垂厚换算为46 m,与标准井的龙一1亚段厚度38.4 m基本相当。这也从侧面证明了构造恢复的可靠性。X井为巫溪地区PA向斜的一口重点探井,根据该井井旁构造恢复结果,结合区域研究成果分析认为:龙马溪组未见优质页岩是由于在地层沉积后区域发生了大的构造变化,应力挤压导致井区地层出现揉皱和断裂,沟通了区域内的地层水,页岩地层受地层水的流动冲刷并在构造变化产生的孔洞中充填了大量方解石,最终使页岩品质变差。鉴于此,巫溪地区PA向斜已不具备勘探条件。
(1)针对巫溪地区X井龙马溪组底部构造复杂段,利用测井、录井及岩心资料落实了地层层位、地层倾角倾向、断层特征,为井旁构造恢复提供了数据基础。
(2)以地层倾角倾向为基础,结合断层刻画、倒转与重复分析,实现了井旁构造恢复,有效解释了页岩品质变差的问题。
(3)井旁构造恢复虽具有多解性,但能够在一定程度上反映井区地层与构造的变化,为井区勘探部署提供依据。从X 井井旁构造恢复和分析结果看,井区龙一1亚段地层层序正常,但强烈的揉皱和断裂作用破坏了区域页岩气藏的储集层和保存条件,使页岩品质明显变差,巫溪地区PA向斜已不具备进一步勘探的条件。
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