2. 中国石油天然气集团公司 油藏描述重点实验室, 兰州 730020
2. Key Laboratory of Reservoir Characterization, CNPC, Lanzhou 730020, China
有效烃源岩的评价及预测是盆地油气资源量计算、目标优选的主要工作之一。柴达木盆地西部(柴西)地区是盆地主要的油气聚集区,其储量与产量均占到整个盆地的80%以上。勘探实践表明,区内发育的一套古近系盐湖相烃源岩对柴西地区油气资源量的贡献很大。
金强等[1-3]对柴达木盆地盐湖相烃源岩的发育规模、形成原因等开展了诸多研究,并利用地化参数对有效烃源岩进行了识别与评价,认为柴西地区盐湖相有效烃源岩主要为暗色泥岩,总有机碳(TOC)质量分数下限值为0.4%。这些研究成果为柴达木盆地油气资源量的整体评价、区带优选等提供了地质基础。随着勘探向精细化方向发展,地质学家对有效烃源岩的识别和评价提出了更高的要求,即不但要在纵横向上准确识别、评价凹陷及次凹等构造单元内的烃源岩,而且还要对烃源岩地层内部可能存在的源储配置关系等开展研究。柴西地区盐湖相烃源岩具有明显的混积特征,纵向上暗色泥岩、碳酸盐岩及粉砂岩薄互层发育。区内地震资料分辨率低,涉及烃源岩的取心井少,因而难以准确识别、预测烃源岩。
目前,主要利用岩心地化指标来进行烃源岩的识别与评价,但这种方法过多依赖于有限的实验资料,只能对取心井的取心段进行评价,对未取心段及未取心井则束手无策,且忽略了非均质性对烃源岩评价的影响。测井资料由于具有纵向分辨率高且连续性强等优点,逐渐成为精细识别有效烃源岩行之有效的方法。近20年来,国内外学者先后提出了诸多测井识别烃源岩的方法,如密度测井法[4-6]、声波-电阻率曲线重叠法[7-10]、自然伽马能谱测井法[11]以及多参数综合法[12]等。由于不同盆地不同地区烃源岩的沉积特征不同,其在测井曲线上的表现特征也不同,因此具体识别方法也不相同。为了精细评价、预测柴西地区古近系盐湖相烃源岩,本次研究依托测井资料寻求一种适合于该地区的有效烃源岩测井识别思路与方法,以期取得新的勘探突破。
1 地质概况柴达木盆地位于青藏高原东北部,是在古生代末的柴达木地块基础上发育起来的中、新生代内陆沉积盆地。始新世末期,受喜马拉雅运动控制,柴西地区沉降中心主要分布于红狮和茫崖2个主力生烃凹陷。研究区英西地区位于红狮凹陷内(图 1)。在干旱—半干旱气候条件及季节性洪水河流作用下,英西地区古近系下干柴沟组上段以盐湖相沉积为主,形成了盐岩、泥岩、碳酸盐岩及粉砂岩混积互层的沉积特征,其中富含有机质的暗色泥岩是研究区的主要烃源岩。2014年,在狮38井下干柴沟组上段发现自生自储油藏,英西地区盐湖相勘探取得重大突破。为进一步扩大英西地区勘探规模,明确油气成藏机理,快速评价储量远景,必须开展有效烃源岩测井识别研究。
柴达木盆地古近纪气候干旱,属于较闭塞的盐湖性盆地,水体较浅,湖面宽泛,导致山前碎屑岩相带发育较窄,向盆内方向碎屑岩减少,碳酸盐岩增加;同时,由于咸化湖盆具有干旱的气候背景,所以湖水受季节性降水影响明显,湖平面动荡频繁,混积岩比较发育[13]。根据岩心和铸体薄片观察,英西地区下干柴沟组上段主要发育盐岩、泥岩及碳酸盐岩,粉砂岩多以条带状分布于泥岩及碳酸盐岩中(图 2)。
盐岩主要包括石盐(NaCl)及膏盐岩。较纯的石盐为烟灰色,半透明,致密,遇水可溶,无孔隙发育[图 2(a)]。单层石盐最大厚度可达17 m。膏盐大多以石膏或硬石膏形式填充在裂缝或溶蚀孔中[图 2(b)]。
泥岩主要包括含盐泥岩、砂质泥岩及灰质泥岩,颜色为灰色、深灰色。含盐泥岩中含有NaCl晶体,盐类晶体通常被溶蚀,形成许多大小不一的溶孔、溶洞,部分溶孔可见油迹[图 2(c)]。灰质泥岩较硬,水平层理发育,层理面可见油迹[图 2(d)],荧光干照呈亮黄色。
泥灰岩主要由泥晶方解石(或白云石)及黏土矿物组成,发育有微裂缝及裂缝,裂缝大多被盐类矿物充填,未完全充填缝或溶蚀缝中可见油迹[图 2(e)~(f)]。
3 烃源岩地化指标评价及标定为了准确识别柴达木盆地英西地区古近系下干柴沟组上段盐湖相地层中的有效烃源岩,首先对区内地化资料展开评价及优选。区内地化资料来源于岩屑及岩心分析,其中岩屑大多是每隔50 m采集一包的混样,代表性差,不能满足烃源岩精细识别评价的要求,故只优选代表性强的岩心地化数据进行烃源岩评价与识别(表 1)。区内所有岩心样品的TOC含量和氯仿沥青“A”的统计结果表明:暗色泥岩TOC质量分数为0.27%~1.43%,氯仿沥青“A”为0.024%~0.819%;泥灰岩TOC质量分数为0.22%~0.41%,氯仿沥青“A”为0.029%~0.050%;暗色泥岩的镜质体反射率(Ro)为0.531%~0.583%。根据柴达木盆地盐湖相烃源岩地化参数评价标准[14](表 2),利用TOC含量进行评价(图 3)时,区内暗色泥岩中有效烃源岩[w(TOC) > 0.4%]占77.5%,泥灰岩中有效烃源岩仅为10%(只有1个数据点)(图 4);利用氯仿沥青“A”进行评价时,所有岩性均为有效烃源岩(氯仿沥青“A” > 0.015%)。
前人认为,暗色泥岩泥质含量与有机质丰度之间存在正相关性[15-16],但本次分析结果表明,盐湖相沉积岩石中并不是所有的暗色泥岩都是有效烃源岩。为进一步精确评价有效烃源岩的非均质性,优选地化分析资料较多、纵向相对连续且能反映烃源岩纵向非均质性的钻井,将地化分析资料与对应的岩心及测井曲线资料进行标定,以确定有效烃源岩的测井识别参数及测井响应特征。以岩心取样点较多的S203井为例(图 4),其标定结果表明:高伽马、高电阻率的泥岩或灰质泥岩为有效烃源岩,其他为非烃源岩。具体情况如下:①TOC含量和氯仿沥青“A”高值段[w(TOC) > 0.4%,氯仿沥青“A” > 0.015%],对应取心岩性为灰质泥岩或含灰泥岩,测井响应特征为自然伽马中—高值、电阻率高值,被认为是有效烃源岩发育段;②高自然伽马、低电阻率的灰质泥岩段对应TOC含量及氯仿沥青“A”数值较低[w(TOC) > 0.4%TOC < 0.4%,氯仿沥青“A” < 0.1%],为非烃源岩;③泥灰岩自然伽马值低,其TOC含量及氯仿沥青“A”数值整体较低[w(TOC) < 0.4%,氯仿沥青“A” < 0.1%],为非烃源岩。
4 烃源岩测井识别方法为建立柴达木盆地英西地区烃源岩的测井定性、定量识别标准,对烃源岩测井响应特征进行了统计分析,结果表明:自然伽马与电阻率曲线对烃源岩较为敏感,烃源岩的自然伽马和电阻率值可与其他岩性明显区分开,因此可利用自然伽马-电阻率曲线叠合法来进行有效烃源岩的定性识别。具体方法是:将自然伽马与深侧向电阻率测井曲线放到同一曲线道中进行重叠,自然伽马曲线按左大右小的刻度排列,深侧向电阻率曲线按左小右大的对数刻度排列,则高伽马、高电阻率的镜像叠合充填区即为烃源岩发育层段(图 5)。浅侧向电阻率曲线作为参考曲线按线性进行刻度排列(高、低阻特征更明显),烃源岩在浅侧向电阻率曲线上表现为明显的高阻特征,且较泥灰岩及泥岩的电阻率大。从标定及识别结果中可看出,区内其他测井曲线(如声波及密度曲线)对烃源岩响应特征不明显(图 5)。
为进一步提供井-震联合预测有效烃源岩分布时需要的电性定量参数,优选区内测井质量相对较好的几口新井制作不同岩性的自然伽马与电阻率曲线交会图(图 6)。从图 6可以看出,烃源岩电性特征清楚、分区明显。具体定量识别标准:烃源岩GR > 100 API,50 < Rd < 1 000 Ω·m;盐岩GR < 50 API,Rd > 1 000 Ω·m;泥岩GR > 100 API,2 < Rd < 50 Ω·m;泥灰岩50 < GR < 100 API,2 < Rd < 60 Ω·m。
(1)柴达木盆地西部发育的古近系下干柴沟组上段(E32)盐湖相烃源岩,是在特殊气候条件及沉积环境下形成的具有混积特征的与盐岩共生的富含陆相碎屑和碳酸盐岩的暗色泥岩,非均质性较强。只有高伽马、高电阻率的暗色泥岩及灰质泥岩才是有效烃源岩,泥灰岩及高伽马、低电阻率的泥岩为非烃源岩。
(2)利用自然伽马-电阻率曲线重叠法对英西地区古近系下干柴沟组上段(E32)盐湖相烃源岩进行测井定性识别,高伽马、高电阻的镜像充填区即为有效烃源岩发育层段。
(3)制作自然伽马与电阻率曲线交会图,对柴达木盆地英西地区古近系下干柴沟组上段(E32)盐湖相烃源岩进行测井定量识别,其识别标准为:GR > 100 API,50 < Rd < 1 000 Ω·m,有效烃源岩的深测向电阻率远大于非烃源岩。
(4)自然伽马-电阻率曲线重叠法识别、评价有效烃源岩方法简单、效果直观、准确度高,该识别评价方法对复杂岩性区油气资源量的快速评价及勘探部署具有十分重要的意义。
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