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《吉林大学》 2017年
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辽河东部凹陷火山岩储层测井综合评价方法研究

刘宗利  
【摘要】:在郯庐断裂多期强烈的构造活动作用下,辽河坳陷东部凹陷发生了多期岩浆活动,中基性火山岩广泛发育,以玄武岩和粗面岩为主,近些年的勘探开发主要集中在沙三段储层。本文基于测井资料,同时结合钻井岩心/岩屑薄片、压汞等地质资料,对研究区沙三段火山岩储层进行了四个方面的综合研究,主要研究内容包括:中基性火山岩岩性与岩相测井响应特征及识别、火山岩储层物性的定量计算、火山岩相与储层孔隙分布-非均质性定性关系和火山岩储层控制因素。火山岩岩性、岩相测井识别:结合储层解释需要和测井识别的可操作性,将火山岩分类,选取对火山岩性反应灵敏的测井曲线,总结对应岩性的测井响应特征,以交会图和最小二乘支持向量机两种方法对其进行综合识别;在此基础上,通过有岩心井段的火山岩相的标定,建立了研究区中基性火山岩相与测井响应特征的对应关系。火山岩储层物性的定量计算:分期次求取火山岩骨架值,选取孔隙-裂缝双孔隙模型计算储层物性参数(孔隙度、渗透率和饱和度);同时运用毛管压力曲线与渗透率之间存在的特定联系,建立了求取渗透率的关系式;电成像测井经过复杂的转换之后,形成类似核磁区间孔隙度的孔隙度区间分布,能很好的解释储层孔隙分布情况;毛管压力曲线是孔隙结构定性、定量评价的主要工具,核磁测井经过转换之后,可以得到连续的毛管压力曲线,能很好的对储层孔隙结构进行连续性解释评价。火山岩相与储层孔隙分布-非均质性定性关系:在火山岩成岩作用、储集空间类型、储层孔隙结构特征等方面研究的基础上,详细分析了各个岩相/亚相的孔隙分布特征,从而建立火山岩相与储层孔隙分布-非均质性定性关系。火山岩储层控制因素:以岩层物性、含油性等资料为基础,建立了研究区储层分类评价标准;根据岩心测试、测井解释成果和试油情况,讨论了火山岩储层主要受到岩性、岩相以及断裂等因素对储层的影响。(1)辽河东部凹陷中基性火山测井响应特征及识别以岩心标定的井段为基础,总结了中基性火山岩性的测井曲线特征,选取典型曲线制作了一套适合该地区的岩性识别图版,由CNL-DEN交会图可以区分致密玄武岩和非致密玄武岩,GR-RLLD交会图可以准确识别玄武岩类和粗面岩类,GR-RLLD和AC-GR交会图结合使用可以较为准确地识别粗面岩和非致密粗面岩;利用最小二乘支持向量机建立了火山岩岩性识别模型,两者结合很好的解决了岩性识别问题。通过岩心以及薄片的观察,辽河东部凹陷火山岩可分为5相14亚相,根据测井曲线变化幅度、形态特征、顶底接触关系,结合交会图分析和成像测井分析,总结出了该地区中基性火山岩爆发相(火山碎屑流和热基浪亚相)、溢流相(玻质碎屑岩、板状熔岩流和复合熔岩流亚相)、侵出相(内带、中带和外带亚相)和火山沉积相(含外碎屑和再搬运火山沉积亚相)10种岩相/亚相的测井响应特征及识别标志:(1)对于爆发相火山岩,常规测井曲线整体形态比较相似,不易区分;成像测井显示的火山碎屑流亚相的“焊接”特征、以及热基浪亚相极为发育的“层理”特征是区别其它亚相的主要特征。(2)对于溢流相火山岩,常规测井曲线可以较好地进行识别划分,玻质碎屑岩亚相呈高cnl的特征,板状熔岩流亚相den、cnl和ac曲线多呈微齿-平滑的特征,复合熔岩流亚相den、cnl和ac曲线呈指状交错叠加的特征;根据gr-cnl和σ(cnl)-σ(den)交会图可以很好的区分三类岩相。(3)对于侵出相火山岩,自内带→中带→外带,常规测井曲线r和den逐渐降低,cnl和ac逐渐升高;根据gr-rlld交会图可以很好的划分三类亚相。(4)对于火山沉积相,根据gr曲线可以粗略的对其划分,结合成像测井显示的再搬运火山沉积亚相发育的层理特征,可以更加准确的划分二类亚相。(2)辽河东部凹陷火山岩储层物性参数定量计算分期次利用交会图求取骨架参数,选择孔隙‐裂缝双孔隙模型定量计算了储层的物性;根据岩心测试数据,尝试建立了渗透率与swanson参数、capillary-parachor参数之间的对应关系,结果显示swanson参数与渗透率的对应关系更好,相关性更强。电成像测井数据经过变换之后,形成类似核磁区间孔隙度的孔隙度分布,用以对储层孔隙分布情况进行定性分析;由核磁测井t2谱出发,建立了核磁测井拟合毛管压力曲线的关系式,并求取相关参数,对储层孔隙结构进行连续性评价。(3)辽河东部凹陷火山岩相与储层孔隙分布和非均质性的关系火山岩的成岩作用分为早期成岩作用和晚期成岩作用。早期成岩作用决定原生孔隙的形成与分布,主要发育挥发分逸出、冷凝收缩、淬火、准同生期热液沉淀结晶、脱玻化、斑晶炸裂、熔结和压实胶结等8种成岩作用,其中,挥发分逸出、冷凝收缩和淬火作用对区内火成岩原生孔隙的形成起主导作用;晚期成岩作用影响原生孔隙的改造和次生孔隙的形成,主要发育充填、溶解、构造、风化淋滤、隐爆角砾化、胶结和机械压实压溶等7种成岩作用,其中,溶解作用和构造作用对次生孔隙的形成影响最大。东部凹陷火山岩储集空间类型可分为8类,发育气孔、格架孔、收缩缝和碎裂缝4类原生储集空间,其中气孔、收缩缝和格架孔对储层贡献最大;发育溶蚀孔、溶蚀缝、构造缝、隐爆缝4类次生储集空间,其中溶蚀孔和构造缝对研究区中基性火山岩有效储层起主导作用。通过大量压汞测试结果统计发现,东部凹陷新生界火山岩喉道直径主要介于0.02~50μm,其中粗面岩储层的平均孔喉直径介于0.1~1μm之间,玄武岩储层的平均孔喉直径介于0.2~1μm之间。粗面岩和粗面质火山角砾岩的储层孔隙结构优于玄武岩,气孔玄武岩的储层孔隙结构优于块状玄武岩。以电成像测井孔隙度分布和核磁测井区间孔隙度数据为基础,结合压汞测试资料,分析了辽河盆地东部凹陷主要发育的5相14亚相与储层孔隙分布-非均质性定性关系,研究表明:火山颈亚相、火山碎屑流亚相、复合熔岩流亚相、外带亚相以及中带亚相具有较大的孔隙结构,其中火山颈亚、火山碎屑流亚相、外带亚相和中带亚相孔隙大小分布较为集中且连通性好,复合熔岩流亚相孔隙分布分散,大小孔隙交替发育,连通性差。火山颈亚相、火山碎屑流亚相、玻质碎屑岩亚相多由单一岩性组成,岩层纵向和横向非均质性弱;空落亚相、热基浪亚相、含外碎屑火山沉积亚相、再搬运火山沉积亚相都具有层理分布的特征,岩层纵向非均质性中等,横向非均质性弱;板状熔岩流亚相、侵出相具有层状分布的性质,纵向非均质性强,横向非均质性弱;复合熔岩流亚相,由物性差异较大的岩性在空间上交替分布组成,纵向和横向非均质性强。(4)辽河东部凹陷火山岩储层控制因素依据孔隙度、渗透率和喉道半径3项定量参数,以及录井含油级别和试油资料,将中基性火山岩储层划分为4类。Ⅰ类储层孔隙度≥10%,渗透率≥1×10-3μm2,主要由高孔-中渗及以上储层构成,最大喉道半径≥0.63μm,以粗喉道为主,含油性较好,以油斑、油迹为主,试油为工业油层;Ⅱ类储层孔隙度5%~10%,渗透率为0.1~1×10-3μm2,主要由中孔-低渗储层构成,最大喉道半径0.04~0.63μm,以中-细喉道为主,含油性中等,以荧光、油迹为主,试油为低产至工业油;Ⅲ类储层孔隙度3%~5%,渗透率为0.1~1×10-3μm2,主要由低孔-低渗储层构成,最大喉道半径普遍小于0.04μm,以微喉道为主,含油性中等,以荧光、油迹为主,试油以低产油层为主;Ⅳ类储层孔隙度3%,渗透率0.1×10-3μm2,主要由特低孔-特低渗储层构成,最大喉道半径普遍小于0.04μm,以微喉道为主,含油性较差,以荧光为主,试油多为干层。中基性火山岩储层由岩性、岩相以及断裂控制。粗面岩储层整体优于玄武岩储层;不同的岩相/亚相,储集空间类型和组合方式的不同,进而影响火山岩储层的储集性和有效性,研究区储层有利相带主要为侵出相外带与中带亚相、近火山口爆发相(火山碎屑流亚相)、以及复合熔岩流亚相;越靠近断裂,构造裂缝越发育、物性越好,储层越为有利。
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:P618.13;P631.81

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