准噶尔盆地玛湖凹陷西北斜坡区三叠系百口泉组二段储层分类与“甜点”预测.pdf

大庆石油地质与开发 Petroleum Geology Oilfield Development in Daqing2023 年 8 月 第 42 卷第 4 期Aug.，2023Vol.42 No.4DOI：10.19597/J.ISSN.1000-3754.202203056准噶尔盆地玛湖凹陷西北斜坡区三叠系百口泉组二段储层分类与“甜点”预测马海龙1 王兆生2 王爱霞1 苏静1 夏近杰1 李晶3（1.中国石油新疆油田公司勘探开发研究院，新疆 克拉玛依834000；2.辽宁工程技术大学矿业学院，辽宁 阜新123000；3.中国石油集团测井有限公司新疆分公司，新疆 克拉玛依834000）摘要：玛湖凹陷三叠系百口泉组二段（T1b2）甜点储层勘探具有良好的前景，但是已有储层分类方法实用性较差，不利于甜点储层的分布预测研究。利用地质、测试、测井和生产数据，从储层发育特征分析入手，基于模糊聚类法和测井评价法，建立了研究区的储层划分方案，并预测了甜点储层的分布特征。结果表明：玛湖凹陷百口泉组二段储集空间主要为残余粒间孔和粒内溶孔，少量发育的砾缘缝对储层渗流具有一定的改善作用；物性、含油性和泥质含量数据是模糊聚类分析合适的样本参数，基于隶属度将储层划分为3类；甜点储层受控于沉积微相的展布，类储层和类储层主要分布在扇三角洲内前缘，在外前缘分布规模较小，不同物源水系的储层甜点规模存在明显差异。研究成果可为玛湖凹陷三叠系百口泉组的进一步勘探提供指导。关键词：模糊聚类法；测井评价；储层分类；百口泉组二段；玛湖凹陷中图分类号：TE122 文献标识码：A 文章编号：1000-3754（2023）04-0030-07Reservoir classification and“sweet sports”prediction of the 2nd member of Triassic Baikouquan Formation of northwestern slope area in Mahu Sag of Junggar BasinMA Hailong1，WANG Zhaosheng2，WANG Aixia1，SU Jing1，XIA Jinjie1，LI Jing3（1.Research Institute of Exploration and Development，PetroChina Xinjiang Oilfield Company，Karamary 834000，China；2.College of Mining Engineering，Liaoning Technical University，Fuxin 123000，China；3.Xinjiang Branch of CNPC Logging Coporation，Karamay 834000，China）Abstract：The exploration of sweet-spot reservoirs in the 2nd member of Triassic Baikouquan Formation（T1b2）in Mahu Sag have good prospect，but current reservoir classification method has poor practicability and is not conducive to distribution prediction of sweet-spot reservoirs.By comprehensively using geological，testing，logging and production data and starting from the analysis of reservoir development characteristics，reservoir division scheme of studied area is established and distribution characteristics of sweet-spot reservoirs are predicted based on fuzzy clustering and logging evaluation method.The results show that T1b2 reservoir space in Mahu Sag is mainly divided as re收稿日期：2022-03-23 改回日期：2023-05-10基金项目：国家科技重大专项“低渗致密砂岩储层体系表征及评价新方法”（2017ZX05009001-002）。第一作者：马海龙，男，1987年生，工程师，从事储层评价研究。E-mail：通信作者：王兆生，男，1983年生，博士，副教授，从事储层评价、天然裂缝识别与预测的教学与研究。E-mail：第 42 卷 第 4 期马海龙 等：准噶尔盆地玛湖凹陷西北斜坡区三叠系百口泉组二段储层分类与“甜点”预测sidual intergranular pores and intragranular dissolved pores，and a small amount developed gravel edge fractures have improvement effect on reservoir flow.The data of physical property，oil-bearing property and argillaceous content are appropriate sample parameters for fuzzy clustering analysis，and T1b2 reservoirs are divided into 3 types based on membership.T1b2 sweet-spot reservoirs in Mahu Sag are controlled by sedimentary microfacies distribution.Class and Class reservoirs mainly develop in fan-delta inner front，while less distributed in outer front.Sweet-spot reservoirs scale of different-provenance stream systems appears obvious differences.The research provides guidance for further exploration of Triassic Baikouquan Formation in Mahu Sag.Key words：fuzzy clustering；logging evaluation；reservoir classification；2nd member of Baikouquan Formation；Mahu Sag0引言特低-超低渗透储层在中国广泛分布，且油气资源量十分可观。随着中国对油气资源需求量的逐步扩大，特低-超低渗透储层在勘探开发中的地位愈发重要12。准噶尔盆地玛湖凹陷三叠系百口泉组二段是以砂砾岩为主的扇控特低-超低渗透油藏36，A13井的突破，证实了该地区以特低-超低孔渗储层背景下发育的相对优质储层亦可获得高产。已投入开发的多处油藏表现出“整体含油、局部富集、甜点高产”的地质特征。操应长等7通过对岩心特征及镜下观察，指出储层主要受发育岩相及成岩相的控制。孟祥超等8在限定优势沉积相带的基础上，认为泥质体积分数和粒度是控制优质储层质量的主要因素，并提出基于储层评价因子的地质学模拟分类方法。姜瑞忠等9在选取影响低渗透砂砾岩储层开发效果的正负相关性参数后，通过建立八元综合分类法对储层进行分类计算。姚宗全等10认为基质含量、岩性及砂砾岩成因类型是控制储层发育的内因，压实、胶结及溶蚀作用是控制储层的外因。黄建波等11通过开展多种岩心实验，提出基于岩石粒度、泥质杂基、物性和孔喉因子的储层分类标准。针对玛湖凹陷百口泉的储层分类目前仍存在以下2方面的问题：一是在参数确定条件下，储层分类容易受人为因素的影响；二是基于地质实验的储层分类标准在推广应用方面较差，不利于优质储层的预测研究。为此，本文从玛湖凹陷三叠系百口泉组二段的储层特征入手，基于模糊分类法和测井评价法开展储层分类研究，预测储层的平面分布规律，可为特低-超低渗储层的高效勘探提供重要的地质依据。1区域地质背景玛湖凹陷是准噶尔盆地中央坳陷北部的二级构造单元1213。北邻乌夏断裂带，南接达巴松凸起，东西两侧分别为夏盐凸起和克百断裂带（图 1（a），构造面积约 2 000 km2。玛湖凹陷三叠系构造形态整体为单斜构造，中央隆起带发育北高南低的宽缓鼻状构造。三叠系沉积时期研究区黄羊泉、夏子街和盐北扇等水系发育的扇体相互叠置，为近物源沉积，盆地内形成满凹富砂的沉积格局1415。百口泉组自下而上可划分为百一段、百二段和百三段。百二段沉积时期主要发育扇三角洲平原亚相和扇三角洲前缘（包括内前缘和外前缘）亚相，并可进一步细分为辫状河道、河道间、水下分流河道和水下分流间湾等微相类型（图1（b）。2储层发育特征2.1储集空间类型基于铸体薄片和扫描电镜分析的结果表明，玛湖凹陷三叠系百口泉组二段储层孔隙类型主要包括残余粒间孔和次生溶蚀孔（图 2（a）（d），局部微裂缝发育（图2（d）（f）。残余粒间孔主要为刚性颗粒经压实和充填作用后呈不规则状，连通性较差。在研究区多分布在杂基和胶结物含量较少的三角洲前缘水下河道砂体内，而河道间和碎屑流沉积中发育较少；次生孔隙中粒内溶孔占比90%以上，主要为长石颗粒经酸性流体溶蚀而成（图 2（g）；微裂缝主要以砾缘缝为主（图 2（d）（f），砾内缝因被矿物充填成为无效裂缝（图 2（d），部分因后期溶蚀作用形成有效的储集空间（图 2（e）。粒间充填的自生石英和粒表312023 年大庆石油地质与开发图2玛湖凹陷百口泉组二段储集空间微观照片Fig.2 Microscopic images of T1b2 reservoir space in Mahu Sag图1玛湖凹陷构造位置及地层综合柱状图Fig.1 Structural location and comprehensive stratigraphic column of Mahu Sag32第 42 卷 第 4 期马海龙 等：准噶尔盆地玛湖凹陷西北斜坡区三叠系百口泉组二段储层分类与“甜点”预测发育的不规则伊-蒙混层矿物使储层物性进一步变差（图2（h）、（i）。2.2岩石学特征根据 15 口井共计 612 m 岩心观察，玛湖凹陷三叠系百二段下部为褐色砂砾岩为主，厚度比例达75%，砾石成分主要为凝灰岩（体积分数为24.5%）花岗岩（体积分数为 21.4%）和霏细岩（体积分数为19.5%）。向上粒度逐渐变细，以灰色、灰绿色细砾岩、含砾粗砂岩和中砂岩为主，厚度比例约79%，夹少量粗细砂岩、粉砂岩和泥岩。400多张岩石薄片鉴定数据统计表明，镜下结构呈现颗粒支撑，线接触或点线接触，分选差。岩石颗粒磨圆主要表现为次棱角状次圆状。碎屑岩填隙物中，杂基成分为水云母化泥质、泥质及高岭石等。胶结物成分中方解石体积分数为 3.2%17.5%，平均为6.9%；含铁方解石体积分数为2.5%11.2%，平均为 5.4%，亦可见少量铁方解石及菱铁矿等。胶结中等偏弱，胶结类型多为压嵌型，部分为孔隙压嵌型。成分成熟度和结构成熟度都较低。2.3物性特征根据研究区 346 块岩心的物性实测数据统计，三叠系百口泉组二段砂砾岩孔隙度峰值区集中在6.0%10.0%，比 例 为 65.33%，平 均 孔 隙 度 为7.92%；渗透率峰值区为 2 个，分别为小于 1.010-3 和 2.010-38.010-3 m2，比例分别为 29.8%和 31.2%，平均渗透率为 0.6210-3 m2；油层、差油层物性相对较好，平均孔隙度为 9.67%，平均渗透率为 0.9310-3 m2。通过对比相同岩性而物性差异明显的样品发现，物性实测较好的样品，粒内溶孔较为发育，在渗透率显示异常高值的样品中内部多发育有微裂缝。3储层分类方法3.1模糊聚类法原理与计算模糊聚类法（Fuzzy Clustering）是基于样本隶属度（样本属于某一类的概率）作为划分准则，通过预先制定分类数，按照一定的要求和规律对样本进行归类的过程16。该方法分类结果客观、实用性强且在地质领域广泛应用1719。模糊聚类法的原理是对维度 c、长度为 n（2cn）的数据样本 U 定义模糊划分矩阵，对数据样本 U 进行区分归类的过程。利用模糊聚类法开展储层分类主要有 3 个步骤。（1）样本属性参数选择。基于样品实验与生产测试数据，选择影响储层质量的样本属性，样本属性个数即维度c，将样品划分为K类。（2）相似矩阵与隶属度矩阵建立。为消除不同性质参数间的数量级差异，便于分析和比较，需对样品数据做归一化处理，数据经归一化处理后分布在0，1区间，归一化处理公式为：min,max,min,iiiijijxxxxx-=（1）min,max,max,iiijiijxxxxx-=（2）式中：xij归一化参数值，0 xi1；xij样本原始数值；xi，min为数据样本 U 某一维度中的最小值，%；xi，max数据样本 U 某一维度中的最大值，%；i=1，2，c；j=1，2，n。参数值与储层质量呈正相关的孔隙度和渗透率参数用式（1）处理，而参数值与储层质量呈负相关的泥质含量和含水饱和度参数用式（2）处理。基于公式（1）和公式（2）建立相似矩阵XX=()xijc n（3）隶属度矩阵A：A=(Aim)k n（4）且满足条件：m=1kAim=1（5）0 i=1cAim c（6）Aim0,1（7）式中：Aim样本长度中第 i个样本属于第 m类别的中心值；m=1，2，k。（3）目标函数构造。通过构造目标函数，使样本参数与聚类中心 cj距离平方和最小。广义最小二乘误差函数（generalized least-squared errors）是构造目标函数最常用的一类方法，计算公式为：332023 年大庆石油地质与开发cj=i=1cAsimxiji=1cAsim（8）Jp=i=1cm=1kAsimxij-cj2B（9）式中：cj聚类中心K类中某一类样品中心位置；Jp目标函数；s加权指数，1s1.50.3，1.50.3测井解释结果油层差油层/油水同层干层34第 42 卷 第 4 期马海龙 等：准噶尔盆地玛湖凹陷西北斜坡区三叠系百口泉组二段储层分类与“甜点”预测有明显的差异性。结合古地貌分析，西北侧的黄羊泉物源水系地形坡度大，沉积速率大，近物源方向粒度分选性较差，泥质含量较高。类储层规模较小，主要分布在扇三角洲内前缘，其岩性以灰黑色、灰色含砾粗砂岩和细砾岩为主，2 者体积分数为 67.1%；分选和 磨 圆 中 等，岩 心 渗 透 率 测 试 普 遍 高 于 0.610-3 m2；类储层主要分布在扇三角洲内前缘中，扇三角洲外前缘分布规模较小。夏子街物源水系地形坡度平缓，扇三角洲内前缘储层粒度分选性相对较好，泥质含量较低，和黄羊泉物源水系相比，类储层和类储层规模较大，同样主要分布在扇三角洲内前缘中，扇三角洲外前缘分布规模较小。5结论（1）玛湖凹陷三叠系百口泉组二段储集空间主要为残余粒间孔和粒内溶孔，少量砾缘缝发育对储层渗流具有一定的改善作用。基于泥质含量、含水饱和度、物性等参数，利用模糊聚类分析与测井评价法结合，将研究区百口泉组二段储层划分为 3类，与生产测试数据对照较为一致，可作为储层分类的合适方法。（2）玛湖凹陷三叠系百口泉组类和类储层受控于沉积微相的展布较为明显，主要发育在扇三角洲内前缘部位，在扇三角洲外前缘分布规模较小。不同物源水系的储层规模分布存在差异，夏子街物源水系相比黄羊泉物源水系类和类储层规模较大。参考文献：1 邹才能，杨智，张国生，等.非常规油气地质学建立及实践J.地质学报，2019，93（1）：12-23.ZOU Caineng，YANG Zhi，ZHANG Guosheng，et al.Establishment and practice of unconventional oil and gas geology J.Acta Geologica Sinica，2019，93（1）：12-23.2 胡利民，程时清，唐蕾，等.超低渗透油藏菱形反九点井网合理排距J.大庆石油地质与开发，2018，37（2）：62-68.HU Limin，CHENG Shiqing，TANG Lei，et al.Reasonable row spacing of the diamond inverted nine-spot well pattern in ultra-low permeability oil reservoirs J.Petroleum Geology&Oilfield Development in Daqing，2018，37（2）：62-68.3 唐勇，曹剑，何文军，等.从玛湖大油区发现看全油气系统地质理论发展趋势J.新疆石油地质，2021，42（1）：1-9.TANG Yong，CAO Jian，HE Wenjun，et al.Development tendency of geological theory of total petroleum system：Insights from the discovery of Mahu large oil province J.Xinjiang Petroleum Geology，2021，42（1）：1-9.4 吴建邦，杨胜来，李强，等.准噶尔盆地玛湖凹陷致密砂砾岩储层可动孔隙界限 J.大庆石油地质与开发，2022，41（6）：167-174.WU Jianbang，YANG Shenglai，LI Qiang，et al.Movable 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