春風油田石炭系火山巖儲層巖性識別

張　奉，楊東根

(中國石化勝利油田分公司勘探開發研究院，山東東營 257000)

春風油田石炭系火山巖儲層巖性識別

張奉，楊東根

(中國石化勝利油田分公司勘探開發研究院，山東東營 257000)

摘要：通過巖心觀察、薄片鑒定等資料，明確了春風油田石炭系發育的巖石類型及其巖石學特征，分別從常規測井和成像測井兩個方面對不同巖石類型的測井響應特征進行研究，并通過交會圖法和Fisher判別分析方法進行巖性識別。研究結果表明：區內石炭系發育火山碎屑巖、火山熔巖、沉積巖三種巖石類型，不同巖性的常規測井和成像測井響應特征差異明顯，通過GR-RD交會圖版和Fisher判別方法識別巖性效果較好，識別結果與實際情況吻合較好。

關鍵詞：準噶爾盆地；春風油田；火山巖儲層；測井響應；巖性識別

春風油田位于準噶爾盆地西部隆起車排子凸起東部，是勝利西部探區重要的增儲上產陣地[1-3]，自2010年發現以來，已在新近系沙灣組上報探明石油地質儲量8 000×104t。2012年，作為西部新層系勘探突破的亮點，石炭系成為春風油田新的儲量接替陣地，當年上報控制石油地質儲量1 600×104t。

石炭系為復雜的火山巖油藏，勘探難度大，勘探程度較低，有許多基礎地質問題亟待解決，其中巖性是制約石炭系儲層及油藏深入研究的主要因素及難題之一[4,5]。火山巖巖性復雜多變，識別難度大，巖屑錄井、薄片鑒定等第一手資料可靠性及完整性良莠不齊，而巖性與儲層物性、油氣儲集空間以及裂縫的發育情況關系密切，是油氣成藏的重要控制因素[6-8]。本文針對春風油田石炭系巖性復雜且識別困難的問題，綜合應用巖心、薄片及測井資料，通過常規測井交會圖版、Fisher判別方法及成像測井識別圖版等進行井下剖面的測井學巖性識別，形成了適用于研究區的測井學巖性識別方法，對主要探井的石炭系巖性進行識別校正，取得了理想效果。

1石炭系主要巖石類型

春風油田石炭系發育火山碎屑巖、火山熔巖、沉積巖三種巖石類型，其中火山碎屑巖類包括凝灰巖和火山角礫巖，火山熔巖類主要為玄武巖和安山巖，沉積巖類包括泥巖、細砂巖等。

根據多口井的鉆井取心及薄片鑒定資料，各類巖性主要特征如下：①凝灰巖：組成成分為火山碎屑物，包括噴發巖巖屑、玻屑及長石晶屑等，膠結物為火山灰、火山塵及其水解物，通常具凝灰結構或隱晶質結構，塊狀構造；②火山角礫巖：主要由安山巖或玄武巖巖屑組成，角礫間充填火山灰、黏土等組分，塊狀構造；③安山巖：具斑狀結構，斑晶成分主要為中性斜長石和角閃石，基質具間隱結構-交織結構，含有少量輝石及磁鐵礦，塊狀構造，常發育氣孔-杏仁構造； ④玄武巖，主要由輝石和基性斜長石組成，含有少量橄欖石、磁鐵礦等，通常具間粒結構-交織結構，也可見斑狀結構、塊狀構造，發育杏仁構造；⑤沉積巖類的泥巖和砂巖，以典型的沉積構造(如水平層理、含有動植物化石等)區別于其它巖類，鏡下鑒定其碎屑顆粒的磨圓度和分選性較好。

儲層主要巖石類型為火山角礫巖、凝灰巖、安山巖和玄武巖，沉積巖類未見儲層發育。

2巖石測井響應特征

火山巖中礦物的共生關系及其化學成分與含量的變化均有一定的規律性, 這種規律性在電學、聲學、核物理學等方面有一定的響應特征，這為火山巖的巖石物理學識別奠定了重要的物理基礎[6,9]。

對經過巖心觀察、薄片鑒定等資料已經確定巖性的火山巖提取對應的測井響應，進行測井響應特征分析，可知從火山巖到沉積巖，從基性火山巖到酸性火山巖，其自然伽馬曲線由低變高；聲波時差曲線、中子孔隙度曲線也有這種規律；密度曲線則相反。從電阻率的分布來看，玄武巖最高，火山巖較高，安山巖和凝灰巖相當，沉積巖相對較低。具體的常規測井響應特征見表1。

此外，成像測井對于各類巖性的差別也有較好的反映。成像測井是利用旋轉或陣列掃描的方式，用不同的色度來表示地層巖性、沉積、構造特征變化引起的電阻率變化的一種測井方法，其主要優勢在于高分辨率、高井眼覆蓋率和可視性[10-12]，對于巖相識別、巖性劃分、孔洞、裂縫分析等都具有很好的應用效果，可以用來進行火山巖與沉積巖的劃分，以及不同結構的火山巖細分。在FMI(地層微電阻率掃描成像測井)成像圖上，沉積巖具有明顯的沉積構造，而火山巖沒有，因而可以將沉積巖與火山巖進行明顯的區分(圖1)。

表1　不同巖性的測井響應

圖1　沉積巖與火成巖FMI特征區別

火山巖的結構、構造特征等能在成像圖上得到很好的反應(圖2)。塊狀構造的玄武巖、安山巖等火山熔巖類呈現出較強的高阻亮色特征，安山巖的氣孔構造也有明顯反映；凝灰巖整體也為塊狀構造，呈現整體亮色，但其致密程度低于火山熔巖類，裂縫較為發育；火山角礫巖具有明顯的角礫結構。

圖2　不同火山巖的FMI成像測井特征

3復雜巖性的測井學識別方法

3.1交會圖法

沉積巖與火山巖在構造、成因、礦物組成上都有明顯區別，兩者的常規測井曲線有一定區別，特別是自然伽馬和電阻率曲線。中基性火山巖表現為較低的自然伽馬；酸性火山巖表現為較高的自然伽馬，較高的電阻率；沉積巖表現為高伽馬，相對較低電阻率。從GR-RD(自然伽馬測井-電阻率測井)交會圖上很容易劃分火山巖與沉積巖(圖3)。

火山巖的類型受到原生巖漿和噴發特性的共同影響，巖漿性質決定巖石的組分，噴發特征決定巖石的結構。原生巖漿同時也影響著火山巖噴發的特征，所以對火山巖類型起更關鍵的作用。從基性火山巖到酸性火山巖，成分上相差較大，能夠反映巖石礦物成分的測井曲線都可以進行基性和酸性火山巖的識別。除了成分上的差異，由于各自特殊的噴發和成巖作用，不同火山巖在結構和粒級上也有差別，在測井曲線上有所反映。從實際效果來看，GR-RD交會圖上可較好地區分各類火山巖(圖4)。

圖3　火山巖與沉積巖GR-RD交會圖

圖4　火山巖GR-RD識別模板

3.2模糊識別方法

用統計方法進行模式識別時，許多問題涉及到維數，在低維空間行得通的方法，在高維空間往往行不通。因此，降低維數就成為解決實際問題的關鍵。Fisher線性分類方法是一種模式識別中降維最為有效的方法，將高維的多參數向低維空間映射[13]。

根據火成巖的測井響應特征，選取GR(自然伽馬測井)、SP(自然電位測井)、AC(聲波時差測井)、DEN(密度測井)、CNL(補償中子測井)、RD(電阻率測井)5個對不整合結構反映較為敏感的參數進行計算，提取到2個參數C1和C2，C1主要由GR、AC占較大權重構成，C2主要由SP、DEN占較大權重構成，這兩個參數累積貢獻率達97%。從這兩個參數交會圖上可以較為明顯地區分不同火山巖的巖性，如圖5所示。

圖5　Fisher判別方法巖性分類圖

4巖性識別效果分析

通過上述巖性識別方法和步驟，綜合利用常規測井、成像測井、取心及薄片對研究區多口井進行巖性的綜合識別。利用模式識別方法識別出來的巖性與巖心及薄片有較好的對應性，從成像測井上看，沉積巖、火山巖都有較大的差異(圖6)。

通過對研究區石炭系巖性進行解釋，基本明確了石炭系具有大套火成巖夾不等厚沉積巖的縱向序列特征。石炭系可能為多期噴發的地層特征，縱向上存在火山碎屑巖、火山熔巖和沉積巖的多個旋回組合。

圖6　排66井巖性識別校正

5結論

(1)春風油田石炭系發育火山碎屑巖、火山熔巖、沉積巖三種巖石類型，各類巖性具有不同的結構、構造特征；儲層主要巖石類型為火山角礫巖、凝灰巖、安山巖和玄武巖，沉積巖類未見儲層發育。

(2)不同巖性測井響應特征差異明顯，從火山巖到沉積巖，基性火山巖到酸性火山巖，自然伽馬、聲波時差、中子孔隙度由低變高，密度由高變低；玄武巖電阻率值最高，安山巖和凝灰巖相當，沉積巖相對較低。此外，成像測井對于各類巖性的差別也有較好的反映。

(3)用常規測井交會圖法進行巖性識別發現，GR-RD交會圖版上可以較好地區分各類火山巖；Fisher判別分析法通過綜合提取多種敏感參數，識別巖性效果較好。與實際情況相結合發現，該套巖性識別流程與方法在本地區適用性較好。

參考文獻

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編輯：黨俊芳

文章編號：1673-8217(2016)03-0048-04

收稿日期：2015-10-26

作者簡介：張奉，工程師，1985年生，2011年畢業于西北大學礦產普查與勘探專業，現從事石油地質勘探研究工作。

中圖分類號：TE112.22

文獻標識碼：A