惠州26-6构造元素录井潜山岩性识别及进山模式研究
郝为, 黄小刚, 汪芯, 毛敏, 杨毅
中法渤海地质服务有限公司

作者简介:郝为 工程师,1984年生,2015年硕士毕业于东北石油大学地质工程专业,现在中法渤海地质服务有限公司从事录井装备技术管理工作。通信地址:300450 天津市经济开发区信环西路19号天河科技园1号楼3层。E-mail:haowei@cfbgc.com

摘要

在古近系复杂沉积动力条件下,惠州26-6构造形成了复杂的规模性砂砾岩沉积体,并持续伴有强烈的火山作用和伴生物质,导致潜山界面岩性非常复杂。目前对于潜山储层复杂岩性的系统性研究较少,且潜山界面的卡取与预警也是棘手问题。为了精准区分潜山储层复杂岩性,以及准确卡取潜山界面并减少工程事故,利用元素录井资料对潜山复杂岩性(主要是火成岩,包括闪长岩、花岗岩、辉绿岩)及进山模式进行了研究。研究表明,惠州26-6构造主要元素包括7种(Si、Al、Fe、Mg、K、Na、Ca),针对潜山主要岩性火成岩,Si与Fe、Si与Mg、Si与Ca、Si与K这4个图板的区分效果较好。惠州26-6构造存在两种进山模式:一种为先进入闪长岩裂缝发育带,随后进入花岗岩基底,该模式存在亚类,其闪长岩裂缝发育带顶部风化壳发育一小段花岗岩侵入体,与基底花岗岩特征元素变化一致,但Si、Al元素存在差异,风化壳Si、Al元素含量略高;另一种为直接进入花岗岩基底。前者进入闪长岩裂缝发育带时,元素特征为Si、K、Na元素含量降低,Fe、Mg、Ca元素含量升高,再进入花岗岩基底时,Si、K、Na元素含量升高,Fe、Mg、Ca元素含量降低。后者的元素特征直接表现为Si、K、Na元素含量升高,Fe、Mg、Ca元素含量降低。

关键词: 惠州26-6构造; 元素录井; 岩性识别; 潜山界面; 进山模式; 火成岩
中图分类号:TE132.1 文献标志码:A
Study on element logging lithology identification and mountain entry mode of buried hills in Huizhou 26-6 structure
HAO Wei, HUANG Xiaogang, WANG Xin, MAO Min, YANG Yi
China France BohaiGeoservices Co., Ltd., Tianjin 300452, China
Abstract

Under the complex sedimentary dynamic conditions of the Paleogene,the Huizhou 26-6 structure formed a complex large-scale glutenite deposit body,which was continuously accompanied by strong volcanism and associated materials,resulting in very complex lithology of the buried hill interface. At present,there are few systematic studies on the complex lithology of buried hill reservoirs,and the stuck and early warning of buried hill interfaces are also thorny issues. In order to accurately distinguish the complex lithology of buried hill reservoirs, as well as stuck buried hill interfaces to reduce engineering accidents,element logging data are used to study the complex lithology of buried hills, mainly igneous rocks,including diorite,granite,limestone and the mountain entry mode. Research shows that the main elements in Huizhou 26-6 structure include seven elements: Si,Al,Fe,Mg,K,Na,and Ca. For the main lithology of igneous in the buried hills,the four maps Si-Fe,Si-Mg,Si-Ca,Si-K have good distinguishing effects. There are two types of mountain entry modes in Huizhou 26-6 structure: one is to enter the diorite fracture development zone first and then enter the granite basement; the other is to enter the granite basement directly. The first type is when entering the diorite fracture development zone,its element characteristics are that the content of Si,K and Na elements decreases,and the content of Fe,Mg and Ca elements increases. There are subtypes in this mountain entry mode. There is a small granite intrusion developed in the weathering crust at the top of the diorite fracture development zone,which is consistent with the characteristic elements of the basement granite,but the Si and Al elements in the weathering crust are slightly higher. When entering the granite basement,the contents of Si,K,and Na elements increase,and the contents of Fe,Mg,and Ca elements decrease. The elemental characteristics of the second type are as follows: the content of Si,K,and Na elements increases,and the content of Fe,Mg,and Ca elements decreases.

Keyword: Huizhou 26-6 structure; element logging; lithology identification; buried hill interface; mountain entry mode; igneous rock
0 引言

惠州26-6构造位于南海东部海域, 近期在中生界潜山油气勘探中获得重大突破, 潜山测试获高产油气流, 这是珠江口盆地古潜山勘探的首个规模性发现。该油田的成功发现, 说明南海东部油田潜山油气勘探的潜力巨大[1, 2, 3, 4]

目前, 潜山目的层勘探面临诸多挑战:第一, 潜山储层岩性复杂, 对潜山储层复杂岩性的系统性研究较少, 缺少理论依据支撑; 第二, 古潜山地层与上覆地层大多分属不同压力系统, 如果钻井作业过程中用高密度钻井液钻进潜山进尺过多, 则容易引发井漏、井眼垮塌等工程事故。为了减少工程作业风险, 需要对潜山界面进行准确识别。潜山界面的卡取需要现场在短时间识别岩性并给出确切结果, 才能指导下一步工作。然而随着钻井工艺不断优化更新, 岩屑的粒径越来越小, 仅靠人工肉眼鉴定易受主观经验等因素的影响, 存在着很大的不准定性, 往往会导致界面的识别出现偏差。

目前, 国内元素录井主要有谱图法、曲线法、数值法等。但潜山储层往往具有“ 千山千类” 的特点, 由于沉积环境的差异大, 且岩层之间存在一定的过渡关系, 不同地区的研究方法不具有普遍适用性, 甚至在相同的地区, 由于风化程度的不同, 潜山储层特征也会存在一定的差异[5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17]。为了能够为潜山勘探及时提供决策, 加强对潜山储层的进一步认识, 本文以元素录井技术为基础, 对惠州26-6构造岩性识别方法及进山模式进行系统性研究, 以指导研究区下一步油气勘探。

1 惠州26-6构造岩性特征

惠州26-6构造位于珠江口盆地珠一坳陷惠州凹陷惠南断裂复合带(图1)。其古近系沉积动力条件复杂、沉积类型多样、结构组分多样且横向变化快。在此沉积环境下, 形成了复杂的规模性砂砾岩沉积体, 并伴有持续强烈的火山作用及其伴生物质。该构造潜山岩性主要为火成岩, 包括闪长岩、花岗岩、辉绿岩等; 潜山上覆文昌组地层岩性复杂, 除了砂泥岩, 还包括火山角砾岩、火山碎屑岩、沉凝灰岩、玄武岩等。

图1 惠州26-6构造位置示意图

2 主要元素分类及特征元素优选

元素录井可获得17种元素(Na、Mg、Al、Si、P、S、Cl、K、Ca、Ba、Ti、Mn、Fe、V、Ni、Sr、Zr), 其中含量大于1%的元素被视为主要元素。惠州26-6构造的主要元素有7种, 分别为Si、Al、Fe、Mg、K、Na、Ca(图2)。

图2 惠州26-6构造潜山火成岩元素含量对比图

惠州26-6构造岩性复杂, 文昌组、前古近系潜山地层包括10种岩性:泥岩、砂岩、长石砂岩、火山角砾岩、火山碎屑岩、沉凝灰岩、玄武岩、辉绿岩、闪长岩、花岗岩。本文分别统计了不同岩性的主要元素的含量范围及平均值, 如表1所示。

表1 不同岩性主要元素含量范围及平均值

前古近系潜山岩性分为闪长岩、花岗岩、辉绿岩, 均属于火成岩, 其元素含量对比如图2所示。

闪长岩为中性侵入岩, 其主要矿物为斜长石和角闪石, 次要矿物为黑云母和辉石, 斜长石黏土化。由不同岩性主要元素对比(图3)可以看出, Al元素含量变化差异特征不明显。闪长岩Si元素含量略低, Fe、Mg、Ca元素含量高, K、Na元素含量低; 花岗岩为酸性侵入岩, 主要由长石、石英及少量黑云母组成, 黏土化程度严重, 其Si元素含量高, Fe、Mg、Ca元素含量低, K、Na元素含量高; 辉绿岩为基性浅成侵入岩, 黏土化亦较严重, 主要矿物为基性斜长石, 次要矿物为辉石及少量角闪石, Si元素含量低, Mg、Ca元素含量高, K、Na元素含量低。

图3 潜山火成岩主要元素对比

3 潜山复杂岩性图板识别方法

根据以上优选出的特征元素, 分别建立复杂岩性识别图板。由于不同类型火成岩的主要分类依据为SiO2含量, 故Si元素分类特征明显, 利用Si元素与其他特征元素分别建立解释图板。由图4可知, Si与Fe、Si与Mg、Si与Ca、Si与K元素识别图板可以有效区分闪长岩、花岗岩和辉绿岩。

图4 元素火成岩识别图板

C井位于该构造西北部的潜山较低部位(图1), 由于C井在潜山风化壳也发育有花岗岩, 为有效区分潜山风化壳花岗岩与潜山基底花岗岩, 对各主要元素进行分析。如图5所示, 主要差异元素为Si、Al, 次要差异元素为Mg、K、Na。根据上述差异特征, 利用主要差异元素与次要差异元素建立解释图板。由图6可知, 潜山风化壳花岗岩较基底花岗岩Si、Al元素含量略高, 推测可能是由于本井花岗岩基底的主要矿物存在差异。

图5 C井潜山风化壳、基底花岗岩差异元素对比

图6 C井潜山风化壳、基底花岗岩元素识别图板

4 元素录井进山模式及实例
4.1 进山模式一

由上部文昌组特殊岩性带进入前古近系闪长岩裂缝发育带, 随后进入花岗岩基底。该模式井位于该区块中部, 自西向东分布C、A、D井(图1)。其中C井略有特殊, 在闪长岩顶部发育一小段潜山风化壳花岗岩(图7)。由以上分析可知, 进闪长岩裂缝发育带元素特征表现为Si、K、Na元素含量降低, Fe、Mg、Ca元素含量升高; 进花岗岩基底表现为Si、K、Na元素含量升高, Fe、Mg、Ca元素含量降低。

图7 第一种进山模式剖面示意图

A井3 584 m井深处, 特征元素Si、K、Na元素含量降低, Fe、Mg、Ca元素含量升高, 表明进入前古近系闪长岩裂缝发育带; 4 231 m井深处, 特征元素Si、K、Na元素含量升高, Fe、Mg、Ca元素含量降低, 表明进入花岗岩基底。通过Si/(Si+Fe+Al+Mg)与(Fe+Al+Mg)/(Si+Fe+Al+Mg)交会曲线可以看出这一明显变化, 可利用此类参数进行随钻潜山界面的卡取。综合判断, 此井为第一种进山模式, 即先进前古近系闪长岩裂缝发育带, 再进花岗岩基底(图7)。

4.2 进山模式二

由上部文昌组特殊岩性直接进花岗岩基底。该模式井位于该区块南部与北部, 自西向东分布E(设计, 本井未钻穿)、B、G、F井(设计, 本井未钻穿)(图8)。由以上分析可知, 进花岗岩基底表现为Si、K、Na元素含量升高, Fe、Mg、Ca元素含量降低。

图8 第二种进山模式剖面示意图

G井在4 080 m井深处, 特征元素Si、K、Na元素含量升高, Fe、Mg、Ca元素含量降低, 表明进入前古近系花岗岩基底。通过Si/(Si+Fe+Al+Mg)与(Fe+Al+Mg)/(Si+Fe+Al+Mg)交会曲线可以看出这一明显变化, 可利用此类参数进行随钻潜山界面的卡取。综合判断, 此井为第二种进山模式, 即直接进花岗岩基底(图8)。

通过对潜山储层的系统性研究, 确认了两种进山模式, 解决了潜山复杂储层岩性识别的难题。利用元素录井技术的优势, 在随钻阶段过程中通过元素录井特征参数及曲线的变化特征, 可以有效地指导现场潜山界面的卡取, 使潜山界面卡取率达100%。减少了工程事故的发生, 保障了作业时效, 在确保井上安全的同时, 顺利完成了该区块潜山内幕的油气勘探, 并为后续开发井随钻潜山界面的快速准确卡取提供了有力依据, 为工程安全保驾护航。

5 结论与认识

(1)研究区惠州26-6构造含量大于1%的主要元素有7种:Si、Al、Fe、Mg、K、Na、Ca。针对潜山岩性特征, 建立复杂岩性识别图板区分前古近系闪长岩、花岗岩和辉绿岩, 其中, Si与Fe、Si与Mg、Si与Ca、Si与K图板区分效果较好; 针对C井潜山风化壳花岗岩与基底花岗岩, 主要差异元素为Si、Al, 次要差异元素为Mg、K、Na, 建立Si与Al、Al与K、Al与Na、(Si+Al)与(K+Na)图板, 区分效果较好。

(2)确认两种进山模式。一种为经闪长岩裂缝发育带再进花岗岩基底, 其元素特征为进闪长岩裂缝发育带时, Si、K、Na元素含量降低, Fe、Mg、Ca元素含量升高; 此模式存在亚类, 在其闪长岩裂缝发育带顶部风化壳发育一小段花岗岩侵入体, 与基底花岗岩特征元素变化一致, 但Si、Al元素存在差异, 风化壳Si、Al元素含量略高; 再进花岗岩基底时, Si、K、Na元素含量升高, Fe、Mg、Ca元素含量降低。另一种为直接进花岗岩基底, 此时元素特征为Si、K、Na元素含量升高, Fe、Mg、Ca元素含量降低。

(编辑 孔宪青)

参考文献
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