元素俘获能谱在深层致密储层评价中的应用:以松科2井为例

doi:10.13745/j.esf.sf.2021.1.60

摘要/Abstract

摘要：

松辽盆地沙河子组存在多段气测异常,显示了该地层具有致密气勘探潜力,但研究区深层致密储层非均质性强、厚度薄、互层发育且类型多样。在松科2井常规测井曲线分析基础上,利用元素俘获能谱精细反演矿物组分含量,对地层岩性进行准确识别,并建立了元素交汇图识别出5种类型储层。结合岩石物理实验资料,得到地层的变骨架孔隙度、脆性指数、有机碳含量等储层评价参数,依据气测资料及综合评价指数将储层分为三大类。研究结果表明:沙河子组地层(3 730~4 500 m)孔隙度主要分布在5%~9%,脆性指数主要分布在45%~60%,临近烃源岩TOC含量普遍较高且累计厚度较大,识别出3 798 ~3 831 m、3 950~3 990 m、4 150~4 200 m是具有勘探开发潜力的有利致密气层段。利用元素俘获能谱评价致密气储层结果准确,能为深层致密气储层优选及压裂改造提供参考依据。

关键词: 松辽盆地, 沙河子组, 元素俘获能谱, 致密气, 储层评价

Abstract:

There are multiple gas logging anomalies in the Shahezi Formation, Songliao Basin, indicating its tight gas potential. However, deep tight reservoirs in the area have strong heterogeneity, thin thickness, interlayer development and various types. Based on the analysis of conventional well log of well SK-2, we used elemental capture spectroscopy (ECS) well logging to finely retrieve the mineral component content for accurate lithology identification, and subsequently identified five types of reservoirs by crossplot analysis. Combined with petrophysical experimental data, we further obtained the reservoir evaluation parameters such as variable skeleton porosity, brittleness index, and organic carbon content, which allowed us to categorize the reservoirs into three groups based on the well logging data and comprehensive evaluation indexes. In the Shahezi Formation (3730-4500 m), the porosity values range between 5%-9%, and the brittleness indexes range between 45%-60%. TOC of adjacent source rock is generally high, with relatively large accumulative thickness, and depth intervals at 3798-3831, 3950-3990 and 4150-4200 m show favorable tight gas potential for exploration and development. We demonstrated in this paper that, ECS well logging can accurately evaluate tight gas reservoirs so as to provide a reference basis for fracturing optimization in tight reservoirs.

Key words: Songliao Basin, Shahezi Formation, elemental capture spectroscopy, tight gas, reservoir evaluation

中图分类号:

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HAN Shuangbiao, TANG Zhiyuan, BAI Songtao, WAN Lei, RUI Yurun, GAO Yuan, HUANG Yongjian, WANG Chengshan. Application of elemental capture spectroscopy in deep tight reservoir evaluation: A case study of well SK-2[J]. Earth Science Frontiers, 2022, 29(1): 449-458.

图/表 10

图1 松辽盆地地质剖面、松科2井钻探位置、岩性剖面及气测显示图(据文献[11]修改)

Fig.1 Simplified regional geological map, geological cross-section of the Songliao Basin, and composite well log for well SK-2 showing the lithology profile. Modified from [11].

图2 元素俘获能谱测井仪器结构

Fig.2 Elemental capture spectroscopy sonde

图3 松科2井沙河子组岩心 a—粗砂岩,4 494 m;b—中砂岩,4 589 m;c—中砂岩,4 589 m;d—细砂岩,4 580 m;e—粉砂岩,4 572 m;f—砂砾岩,4 492 m。

Fig.3 Core samples of the Shahezi Formation in well SK-2

图4 松科2 井沙河子组典型岩性的地层元素和矿物组分含量分析图

Fig. 4 ECS well logging evaluation of elemental and mineral compositions of typical lithostrategraphic unit of the Shahezi Formation in well SK-2

表1 松科2井沙河子组典型岩性的测井响应特征值和矿物组分含量

Table 1 Typical characteristic logging response and mineral compositions of the Shahezi Formation in well SK-2

类型	岩性	测井曲线响应特征												矿物组分含量/%
		常规测井	元素测井											石英		长石		碳酸盐岩		黄铁矿		黏土
		自然伽马/API		w(Fe)/%		w(Ti)/%		w(K)/%	w(Si)/%		w(Al)/%			石英		长石		碳酸盐岩		黄铁矿		黏土
I类	粉砂岩	93			4.37		0.25			1.47		28.8	7.41		23		31		14.7		1.15		43	泥质粉砂岩、粉砂岩
II类	细砂岩	72.55			2.84		0.2			1.2		29.2	7.2		28		38		16.2		0.9		22	泥质细砂岩、细砂岩
III类	中砂岩	71.9			3.32		0.22			0.99		30.26	5.8		30		36		14.1		1		21.4	泥质中砂岩、中砂岩
IV类	粗砂岩	66.23			3.26		0.2			1.06		30.59	5.6		33		35		12.1		1.4		21	泥质粗砂岩、粗砂岩
V类	砂砾岩	69.2			2.95		0.18			1.13		32.8	5.17		51		33		8.6		0.88		11	砂砾岩、砾岩

图5 基于元素-矿物的松科2井沙河子组岩性分类图

Fig.5 Lithological classification crossplots for the Shahezi Formation in well SK-2

图6 松科2井沙河子组定、变骨架孔隙度计算结果与岩心分析对比

Fig.6 Comparison of calculated porosities by fixed and variable framework methods, grain size profile, and lithology profiles according to well log and ECS well logging for the Shahezi Formation in well SK-2

图7 松科2井沙河子组脆性指数、有机碳含量解释结果与岩心实测对比

Fig.7 Comparison between brittleness/TOC profile by ECS interpretation and well log for the Shahezi Formation in well SK-2

表2 松科2井沙河子组致密储层有利层段综合分类标准

Table 2 Comprehensive classification criteria for favorable intervals in the tight reservoirs of the Shahezi Formation in well SK-2

类别	主要岩性	$临近烃源岩总有机碳含量 / %$	孔隙度/%	脆性指数/%
一类	以砂砾、粗砂岩为主	≥1.7	≥5.4	≥44
二类	以中砂岩为主	1.4~<1.7	3.4~<5.4	40~<44
三类	以细、粉砂岩为主	<1.4	<3.4	30~<40

表2 松科2井沙河子组致密储层有利层段综合分类标准

Table 2 Comprehensive classification criteria for favorable intervals in the tight reservoirs of the Shahezi Formation in well SK-2

类别	主要岩性	$临近烃源岩总有机碳含量 / %$	孔隙度/%	脆性指数/%
一类	以砂砾、粗砂岩为主	≥1.7	≥5.4	≥44
二类	以中砂岩为主	1.4~<1.7	3.4~<5.4	40~<44
三类	以细、粉砂岩为主	<1.4	<3.4	30~<40

图8 松科2井沙河子组有利储层段综合评价图

Fig.8 Comprehensive evaluation of favorable reservoir intervals of the Shahezi Formation in well SK-2

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