Prediction of Diagenetic Facies using Well Logs: Evidences from Upper Triassic Yanchang Formation Chang 8 Sandstones in Jiyuan Region, Ordos Basin, China

Prédiction de faciès diagénétiques à partir de diagraphies de puits : étude des grès de la formation du Trias supérieur Chang 8 de Yangchang de la région de Jiyuan, bassin d’Ordos, Chine

¹ State Key Laboratory of Petroleum Resources and Prospecting, China University of Petroleum, Beijing, 102249 – China
² China University of Petroleum-Beijing, 18 Fuxue Road, Changping District, Beijing, 102249 – China
e-mail: sisylaijin@163.com – wanggw@cup.edu.cn – cherrychai213@gmail.com – ranye19910102@sina.com

^* Corresponding author

Abstract

The eighth member of Upper Triassic Yanchang Formation (Chang 8) is the major oil reservoir unit in Jiyuan oil field, though with the high potential for oil exploration. The Chang 8 sandstones are characterized with low porosity, low permeability and strong microscopic heterogeneities due to the complex deep-burial diagenetic history. Detailed petrological studies by thin section, X-ray diffraction, scanning electron microscopy, core analysis have been used to investigate the lithogology characteristics, diagenesis, diagenetic minerals and their coupling impacts on reservoir property. The results show that Chang 8 sandstones comprise fine to mediumgrained subarkoses, feldspathic litharenites. The pore systems are dominated by remaining primary intergranular pores, secondary dissolution porosity and micropores. Then, five diagenetic facies were divided in Chang 8 sandstones based on the type and degree of diagenesis, diagenetic minerals assemblages and their coupling effects on the reservoir quality. They consist of grain-coating chlorite weak dissolution facies, unstable component dissolution facies, tight compaction facies, clay minerals filling facies and carbonate cementation facies.

The well logging response characteristics of various diagenetic facies are summarized on Gamma Ray (GR), Density Logging (DEN), Acoustic (AC), Compensated Neutron Logging (CNL), and True Formation Resistivity (RT) by translating diagenetic facies to well log responses, the diagenetic facies were defined by a set of log responses, and porosity, permeability ranges for each diagenetic facies were determined from core analyses. Well log data of Luo 13 and Chi 212 are processed to evaluate the accuracy of the predictive model. The diagenetic facies are predicted on the vertical profile based on the generated model. Predicted distribution of diagenetic facies precisely coincide with the microscopic observations, and diagenetic facies in Chang 8 sandstones are generally locally distributed. Tight compaction and carbonate cementation diagenetic facies mainly correspond to the non-reservoir and dry layers of Chang 8 sandstones, layers with higher oil potentials are mainly developed in the grain-coating chlorite weak dissolution and unstable component dissolution diagenetic facies. By translating diagenetic facies to well log responses, diagenetic facies and reservoir properties of intervals that lack core control could be predicted with the same or similar log responses.

Résumé

Le huitième membre de la formation du Trias supérieur de Yangchang (Chang 8) est le principal gisement de pétrole du champ pétrolifère de Jiyuan. Bien qu’offrant un potentiel élevé de prospection pétrolière, les grès de Chang 8 sont caractérisés par une faible porosité, une faible perméabilité et une importante hétérogénéité microscopique dues à une histoire diagénétique complexe liée à un enfouissement profond. Des analyses pétrologiques détaillées de lames minces (par diffractométrie de rayons X, par microscopie à balayage électronique) et de carottes ont été utilisées pour étudier les caractéristiques lithologiques, la diagenèse, les minéraux diagénétiques et leurs incidences sur les propriétés du réservoir. Les résultats indiquent que les grès de Chang 8 sont constitués de litharénites feldspathiques, subarkoses, de taille de grain fine à moyenne. Les systèmes poreux sont dominés par des pores primaires intergranulaires résiduels, une porosité secondaire de dissolution et des micropores. Cinq faciès diagénétiques des grès de Chang 8 ont ainsi été déterminés, selon leur type et degré de diagenèse, les assemblages des matériaux diagénétiques et leurs incidences sur la qualité du réservoir. Ils consistent en un faciès de dissolution faible à tapissage argileux de chlorites, un faciès de dissolution à composante instable, un faciès dense de compaction, un faciès de remplissage en matières argileuses et un faciès de cémentation carbonaté.

Les caractéristiques de réponse des diagraphies de puits de divers faciès diagénétiques ont été résumées en des données Gamma Ray (GR), Density Logging (DEN), Acoustic (AC), Compensated Neutron Logging (CNL), et True Formation Resistivity (RT), en convertissant les faciès diagénétiques en des réponses de diagraphie de puits. Les faciès diagénétiques ont été définis par une série de réponses de diagraphie, tandis que leurs gammes de perméabilité et de porosité ont été déterminées à partir d’analyses de carottes. Les données de diagraphie des puits Luo 13 et Chi 212 ont été traitées afin d’évaluer la précision du modèle prédictif. Le faciès diagénétique est prédit sur un profil vertical à partir du modèle généré. La distribution des faciès diagénétiques ainsi obtenue coïncide avec les observations microscopiques, et les faciès diagénétiques des grès de Chang 8 sont généralement localement distribués. Les faciès denses de compaction et de cémentation carbonatée correspondent principalement aux couches non-réservoir et sèches des grès de Chang 8, les couches disposant d’un potentiel pétrolifère plus élevé étant principalement constituées des faciès de dissolution faible à tapissage argileux de chlorite et de remplissage en matières argileuses. En convertissant les faciès diagénétiques en des réponses de diagraphie de puits, les faciès diagénétiques et les propriétés de réservoir peuvent être prédits à partir des réponses des diagraphies ou de réponses similaires, sans besoin de contrôle par carottage.