高分辨率電成像測井資料在河套盆地碎屑巖中的應用

肖承文，趙儀迪，仵燕，李曉峰，劉靜，陸慧

（1.中國石油集團測井有限公司測井技術研究院，北京 102206；2.中國石油天然氣集團有限公司測井重點實驗室，陜西 西安 710077；3.中國石油大學（北京）地球科學學院，北京 102249）

0 引 言

中國西北部河套盆地位于內蒙古自治區的中部，北臨陰山山脈，南接鄂爾多斯盆地伊盟隆起，面積約3.84×104km2，是典型的快速沉降中、新生代拉張型斷陷盆地[1-3]?？碧侥康膶訛楣沤岛桶讏紫邓樾紟r儲層，埋深達4 500 ～6 500 m，是東部典型的深層-超深層油氣藏。2017年以來，中國石油華北油田公司優選河套盆地臨河坳陷北部興隆構造帶，部署多口鉆井，均獲得工業油流[4-6]。

沉積相控制著儲層的原始礦物成分、巖石結構以及砂體的宏觀分布，不同沉積相類別下的儲層宏觀性質往往不同。相同沉積微相背景、不同水動力條件下，沉積物的結構、構造和成分等不同，儲層的測井電性響應及核磁共振測井響應特征也不同。精細的儲層沉積微相研究有利于揭示儲層內部非均質性，可為油田進一步勘探開發部署提供有力指導。然而由于研究區目的層段埋藏較深，取心成本高昂，無法獲取一口井全部井段的巖心資料。因此，可以在巖心資料與大量測井資料結合的情況下，開展對取心井的研究，基于巖心刻度建立沉積微相測井識別圖版，繼而推廣應用于未取心井段乃至整個工區[7]。

微電阻率成像測井縱向的高分辨率與井筒周圍的高覆蓋率為測井地質學研究提供了重要的技術支撐。將微電阻率成像測井提供的可視化圖像與巖心資料進行標定后，就可以把微電阻率成像測井信息與其所反映的地質特征對應，從而進行巖性識別與劃分；同時，利用微電阻率成像測井資料可對儲層沉積層理的特征及方向做出分析，判斷沉積相[8-10]，揭示物源和古水流方向，從而預測砂體的空間展布特征。

該文在河套盆地興隆構造帶興華區塊系統取心井巖心沉積相研究的基礎上，以微電阻率成像測井資料為主體，結合常規測井與核磁共振測井資料，針對興華區塊古近系臨河組深層碎屑巖目的層開展井旁構造精細解釋與高分辨率沉積學研究。利用系統取心井巖心刻度微電阻率成像測井資料，建立典型沉積構造特征圖版庫，在此基礎上建立單井縱向巖心剖面與沉積層理構造剖面，實現單井縱向上沉積微相的連續識別與劃分。同時，精細刻畫關鍵儲層砂體內部結構，明確古水流方向，并開展不同沉積微相對儲層孔隙結構及電性特征影響的研究，精細評價儲層有效性，為勘探決策提供依據。

1 研究區地質概況

目的層臨河組（E3l）與上覆五原組（N1w）為不整合接觸，利用微電阻率成像測井可解釋這一點。微電阻率成像測井技術能確定地層產狀和構造要素，實現對井旁構造的精細處理。興華1-2X井五原組和臨河組目的層鉆遇構造高點，但五原組與臨河組存在沉積間斷。根據圖1中興華1-2X井微電阻率成像測井拾取出的代表地層產狀的蝌蚪圖（見圖1第7道），并結合蝌蚪圖組合形成的玫瑰花圖（見圖1第8道），從地層產狀來看，以4 296 m 深度點為分界，上覆五原組地層北西傾向330°～360°，傾角主體2°～6°；下伏臨河組地層北西傾向300°～345°，傾角主體2°～6°。以4 296 m 深度點為分界，地層產狀發生明顯的變化，顯示該沉積間斷為低角度不整合接觸。

圖1 興華1-2X井五原組和臨一段構造傾角統計圖

2 沉積微相測井識別與古水流方向分析

2.1 沉積微相特征圖版的建立

利用系統取心井興華12-2井、興華1-2井的巖心圖片，結合常規測井、微電阻率成像測井資料，建立沉積微相典型識別圖版庫。在巖性和沉積構造識別方面，尤其是對于一些非均質性較強的薄互層砂泥巖，微電阻率成像測井比常規測井更具優勢[12-14]。在對巖心精細描述的基礎上，通過巖心標定微電阻率成像測井資料，依據興隆構造帶沉積相的總體認識，建立興華區塊辮狀河三角洲前緣亞相水下分流河道、河口壩、席狀砂（或遠砂壩）、分流河道間4種典型沉積微相特征圖版（見圖2 ～圖5）。

水下分流河道沉積微相（以興華12-2井5 255.95 ～5 258.76 m井段為例）巖性以灰褐色中、細砂巖為主，發育平行層理、板狀交錯層理和槽狀交錯層理，有時可見沖刷面，偶見泥礫。常規自然伽馬測井曲線顯示為箱型和鐘型，微電阻率成像上可拾取出明顯的高角度斜層理，表現為強水動力的水下分流河道沉積特點，層理傾角向上逐漸變小，紅模式，為典型水下分流河道砂體（見圖2）。

圖2 水下分流河道特征圖版

河口壩沉積微相（以興華1-2X井4 734.08 ～4 735.95 m井段為例）巖性以灰褐色細砂巖為主，泥質含量少，分選好，發育平行層理、槽狀交錯層理等。常規自然伽馬曲線是典型的漏斗形特征，顯示巖性顆粒下粗上細，微電阻率成像上可拾取出明顯的平行層理和斜層理，水動力較強，層理傾角向下逐漸變小，藍模式，為典型河口壩砂體（見圖3）。

圖3 河口壩特征圖版

遠砂壩沉積微相（以興華1-2X井4 904.89 ～4 905.19 m井段為例）巖性以棕色泥質粉砂巖、粉砂質泥巖為主，泥質含量高，見砂紋交錯層理，常規自然伽馬測井曲線具有均值粒序特征，微電阻率成像上可拾取出砂紋交錯層理，層理傾角較小，反映弱水動力沉積環境（見圖4）。在氣候干旱的辮狀河三角洲前緣沉積地區，遠砂壩常受到改造破壞，形成砂泥間互的席狀砂沉積。

圖4 席狀砂和遠砂壩特征圖版

分流河道間沉積微相巖性以深灰色、褐色泥巖為主，少部分為泥質粉砂巖，常規自然伽馬測井值高，微電阻率成像上可拾取出水平層理，反映極弱水動力沉積環境。

2.2 單井目的層沉積微相縱向分析評價

對興華區塊臨河組3個井段在縱向上的沉積亞相進行分析評價，確立其主體亞相為辮狀河三角洲前緣亞相、濱淺湖亞相、深湖-半深湖亞相。其中，臨三段為辮狀河三角洲前緣亞相；臨二段底部和中部為辮狀河三角洲前緣亞相和濱淺湖亞相，臨二段頂部為深湖-半深湖亞相；臨一段以濱淺湖亞相為主，含辮狀河三角洲前緣亞相沉積，底部為深湖-半深湖亞相。劃分依據：辮狀河三角洲前緣亞相砂地比高，電阻率值整體中等，地層物性較好；濱淺湖亞相泥質含量明顯升高，電阻率值整體偏低，地層物性較差，在自然伽馬測井曲線上顯示為指狀；深湖-半深湖泥亞相以泥巖為主，為該區烴源巖，顯示高自然伽馬值、高電阻率值的特征。

結合主力儲層（油層和差油層）發育在辮狀河三角洲前緣亞相沉積的試油結論。在亞相劃分的基礎上，根據沉積微相典型特征圖版，進一步對辮狀河三角洲前緣亞相進行沉積微相劃分。以興華12-2井5 269 ～5 280 m井段為例（見圖5），5 269 ～5 275 m井段為河口壩，細砂巖，水動力條件中等，傾角10°～25°，以中角度斜層理為主，傾角模式為多個藍模式的疊加；5 275 ～5 276 m井段為遠砂壩，泥巖和粉砂巖，水動力條件較弱，傾角約10°，與河口壩共同構成反粒序；5 276 ～5 277 m井段為分流河道間，泥巖，水平層理，綠模式；5 277 ～5 280 m井段為水下分流河道，細砂巖，水動力條件中等偏弱，傾角15°～20°，以中-低角度斜層理為主，粗綠模式，水動力條件變化不大。

圖5 興華12-2井部分井段沉積微相劃分

2.3 古水流方向分析

利用微電阻率成像測井具有定向性的特點，可通過層理傾角的拾取，獲取古水流方向。首先拾取砂巖斜層理傾斜方向，即沉積傾角；然后通過讀取高自然伽馬段內部層理的傾斜方向判斷地層產狀，即構造傾角；最后以構造校正后的砂巖斜層理的方向作為古水流方向[15]。經統計，興華區塊臨河組玫瑰花圖指示：古水流方向總體是自南向北，局部受分流河道間微相影響，局部古水流方向為向北北東和北北西方向左右擺動，反映物源主要來自南部（見圖6）。

圖6 興華1-2X井臨河組古水流玫瑰花圖

3 沉積微相對儲層孔隙結構及電性特征的影響

在精細分析各油組沉積微相的基礎上，結合核磁共振測井和常規測井，進一步討論興華區塊臨河組臨一段和臨二段典型油層的影響因素。興華1-2X井臨一段4 417 ～4 426 m井段為典型的相對高電阻率油層（見圖7），電阻率整體大于6 Ω·m，最高達到30 Ω·m。對砂體的沉積傾角進行精細解釋，結果顯示該段砂體發育多套交錯層理，局部交錯層理傾角高達40°（構造傾角去除前），整體交錯層理傾角大于20°，表明沉積過程中水動力作用強，泥質淘洗干凈。經統計，該段砂體泥質含量主體分布在6%～8%，核磁共振T2譜大于100 ms的孔隙占比超過50%，最高達70%，表明該段的儲層在強水動力環境下，顆粒淘洗干凈，孔隙結構好，泥質含量低，束縛水飽和度低，油氣充注程度高，為典型的高孔隙度高滲透率高電阻率儲層。

圖7 興華1-2X井 臨一段核磁共振成像測井響應特征

臨二段4 849 ～4 860 m井段的主力油層則表現為典型的絕對低電阻率油層（見圖8），油層段主體電阻率小于2 Ω·m，最低值為1 Ω·m。對應的主力砂體沉積微相同樣是水下分流河道與河口壩，但沉積層理傾角處理結果表明，該段雖然也發育多套交錯層理，但是交錯層理傾角普遍小于20°，局部存在平行層理，表明該段砂體在沉積過程中，水動力能量相對較弱，泥質淘洗程度相對較低。

圖8 興華1-2X井臨二段核磁共振成像測井響應特征

經統計，該段砂體泥質含量主體分布在10% ～14%，核磁共振T2譜大于100 ms的孔隙占比僅在10%～30%，表明大孔分布相對不發育，核磁共振T2譜在50 ～100 ms的中等孔隙占比達40%，表明該段儲層在較弱的水動力環境下，顆粒淘洗強度相對較弱，中小孔隙占比相對較高，束縛水飽和度相對較高，油氣尚未完全注入到相對較小的孔喉當中，導致油層視電阻率較低。

基于上述2段主力砂體的沉積微相分析，可以得出以下認識：興華區塊臨河組高、低電阻率油層的形成與沉積時期水動力條件有關。在主力儲層水下分流河道與河口壩沉積微相中，水動力強時，沉積傾角較大，顆粒分選與磨圓度高，水流速度大，泥質沖洗干凈，泥質含量低，孔隙結構分選好，束縛水飽和度低，油氣充注飽滿，油層電阻率高；水動力相對較弱時，沉積傾角較小，泥質含量相對較高，孔隙結構分選差，束縛水飽和度相對較高，油氣較難充注到相對小的孔喉中，顯示油層電阻率低。

4 結 論

（1）河套盆地興隆構造帶興華區塊臨河組沉積以辮狀河三角洲前緣為主，發育水下分流河道和河口壩等沉積微相；不同沉積微相受古水流動力的影響，發育平行層理和不同角度的斜層理、交錯層理。

（2）通過對層理分布的統計分析，研究古水流方向分布，結果表明，河套盆地臨河坳陷興華區塊臨河組古水流方向主體由南向北，局部向北北東與北北西向遷移變化，反映物源在南部。

（3）沉積環境對儲層孔隙結構及電性特征均有影響。強水動力環境下，水下分流河道與河口壩沉積傾角較大，大孔徑孔隙度分布占比大，形成高電阻率油層；中弱水動力環境下，水下分流河道與河口壩沉積傾角較小，以中小孔徑為主，形成低電阻率油層。