崔維平,楊玉卿

（中海油田服務(wù)股份有限公司,河北三河 065201）

應(yīng)用FMI成像測井識別鈣質(zhì)結(jié)核及意義

崔維平,楊玉卿

（中海油田服務(wù)股份有限公司,河北三河 065201）

結(jié)核屬于一種礦物集合體,對于查明所賦存沉積物的沉積環(huán)境、沉積特征及演化歷史等方面有重要意義,以往對于露頭中出現(xiàn)的結(jié)核研究較為成熟。而對于井下發(fā)育的結(jié)核,缺乏有效手段對其形態(tài)、形成階段及數(shù)量進(jìn)行全面認(rèn)識,致使結(jié)核理論在地質(zhì)分析應(yīng)用中受到極大限制。充分利用FMI成像測井縱、橫向分辨率高、井眼覆蓋率高、圖像清晰等特點(diǎn),對珠江口盆地瓊海凸起珠江組大量發(fā)育的鈣質(zhì)結(jié)核形態(tài)及形成階段做了詳細(xì)研究,為認(rèn)識研究區(qū)沉積環(huán)境及演化規(guī)律起到積極意義,同時(shí)也證明FMI成像測井資料為識別井下地層中發(fā)育的結(jié)核提供了一種有效手段。

鈣質(zhì)結(jié)核;形成階段;沉積環(huán)境;成像測井;珠江組

Abstract:Nodule is an aggregate of minerals which is significant in revealing sedimentary environment,sedimentary characteristics and evolution history.Study of nodule appearing in the outcrop is comparatively mature in the past.However,there is no available method to research comprehensively the shape,forming stage and amount of nodule which is located in wellbore,so the application of concretion theory is greatly limited in geology analysis.This article fully makes use of FMI data with high vertical and horizontal resolution,high coverage of wellbore and clear images to study the forming stage and the shape of the caliche nodule of Zhujiang group at Qionghai uplift,Zhujiangkou Basin,and also have positive significance in understanding the sedimentary environment and sedimentary evolution of the region of interest.Meanwhile,it is demonstrated that FMI electric imaging logging provided a new approach to study nodule of wellbore.

Key words:caliche nodule;formation stage;sedimentary environment;electric imaging logging;Zhujiang group

近期在對珠江口盆地瓊海凸起珠江組進(jìn)行成像測井沉積相研究過程中,應(yīng)用FMI電成像資料在研究區(qū)A井、B井等幾口井中經(jīng)常可以發(fā)現(xiàn)一種大小不等、形態(tài)各異的特殊沉積體,巖電綜合研究表明其為鈣質(zhì)結(jié)核。鈣質(zhì)結(jié)核是一種成分、結(jié)構(gòu)或顏色與圍巖顯著不同的礦物集合體,是由自生礦物方解石膠結(jié)原始碎屑物質(zhì)而成,可以保存原始的沉積結(jié)構(gòu)[1-3]。鈣質(zhì)結(jié)核的成分主要為碳酸鈣,非常致密堅(jiān)硬,與圍巖界限清楚,具有較高電阻率的特征。

FMI電成像測井具有較高的縱、橫向分辨率（5 mm）和井壁覆蓋率（標(biāo)準(zhǔn)井眼為80%）,可以獲得井壁地層的較微細(xì)變化。FMI電阻率圖像是用一種漸變的色板或灰度值刻度,常用的色板為黑—棕—黃—白,分為42個(gè)顏色級別,代表著電阻率由低到高的變化,也預(yù)示著沉積體巖性、物性和流體性質(zhì)等的變化。通常提供的FMI圖像有三種:（1）一般靜態(tài)平衡的圖像;（2）標(biāo)定到淺側(cè)向測井的靜態(tài)圖像;（3）動態(tài)加強(qiáng)的圖像。其中動態(tài)加強(qiáng)圖像是為了解決有限的顏色刻度與全井段大范圍的電阻率變化之間的矛盾,每0.5 m井段配一次色,從而充分體現(xiàn)了 FMI的高分辨率,這也為利用FMI成像測井資料識別巖層中各種尺度的沉積體的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造,如裂縫、節(jié)理、層理、結(jié)核、礫石顆粒和斷層等提供了可能。

1 鈣質(zhì)結(jié)核的分布與形態(tài)

研究區(qū)珠江組自下而上可分為珠江組一段和珠江組二段。鈣質(zhì)結(jié)核主要分布在珠江組二段,砂、泥巖中均可見到。而在珠江組一段零星分布,相對罕見。

鈣質(zhì)結(jié)核大小各異,單個(gè)結(jié)核厚度小的不足1 cm,狀如礫石,但比礫石圓滑,大的厚度超過40 cm,但多數(shù)結(jié)核的厚度在10～20 cm之間。鈣質(zhì)結(jié)核形態(tài)多樣,一般有圓球狀、串珠狀、橢球狀、不規(guī)則團(tuán)塊等形狀,其形態(tài)與地層滲透性有關(guān)[4-5]。就本區(qū)珠江組所見,一般在較粗的塊狀或弱層理的中或細(xì)砂巖中,滲透率各向近于相等,地層中發(fā)育的鈣質(zhì)結(jié)核多呈圓球狀、不規(guī)則近球狀等（圖1a和圖1b）;在較細(xì)巖性中,如粉砂巖或粉砂質(zhì)泥巖,由于地層層理發(fā)育,水平滲透率明顯高于垂直滲透率,鈣質(zhì)結(jié)核一般呈串珠狀、透鏡狀或橢球狀橫臥于地層中（圖1c和圖1d）。

2 鈣質(zhì)結(jié)核的形成階段

根據(jù)生成階段,鈣質(zhì)結(jié)核可分為三種類型,即同生結(jié)核、成巖結(jié)核和后生結(jié)核,其中成巖結(jié)核又可分為早期成巖結(jié)核和晚期成巖結(jié)核。對于結(jié)核的生長階段的判斷通常從圍繞結(jié)核發(fā)生彎曲的層理、龜背石以及保存很好的軟體動物化石等方面來尋找證據(jù)[6-7]。應(yīng)用 FMI成像資料則主要依據(jù)穿過結(jié)核與圍巖的層理來判斷結(jié)核生長階段。研究結(jié)果表明,在目標(biāo)區(qū)上述三類結(jié)核都有存在。

圖1 常見的鈣質(zhì)結(jié)核形態(tài)（a-圓球狀結(jié)核;b-不規(guī)則近球狀結(jié)核;c-透鏡狀結(jié)核;d-橢球狀結(jié)核）Fig.1 Common shape of nodule（a.ballshaped nodule;b.irregular approximately ballshaped nodule;c.lenticular nodule;d.ellipsoid nodule）

同生結(jié)核系機(jī)械沉積的原生構(gòu)造,其形成于沉積過程中,受水動力的控制,可以是膠體物質(zhì)圍繞某些質(zhì)點(diǎn)為中心凝聚或由膠體物質(zhì)呈凝塊狀析出形成。該類結(jié)核在泥巖中常見,其特點(diǎn)是與圍巖界線清楚,圍巖的層理繞結(jié)核而過（圖2a）。

早期成巖結(jié)核是在沉積物脫離底水,而粒間水仍可自由活動時(shí)期形成。這類結(jié)核與圍巖沉積環(huán)境和氣候條件密切相關(guān),是成巖過程中化學(xué)凝聚作用形成的成巖構(gòu)造,其形成機(jī)制受巖石的化學(xué)成分和埋藏后地層的物理化學(xué)條件控制,其形態(tài)一般呈串珠狀或透鏡狀。該類結(jié)核的特點(diǎn)是結(jié)核部分切穿層理,部分為層理所環(huán)繞（圖2b和圖2c）。從圖2b中可看到結(jié)核內(nèi)仍保留殘余的圍巖層理。這類結(jié)核在泥巖中多見,且結(jié)核所在位置的紋層厚度大于兩側(cè)的紋層厚度,說明壓實(shí)作用發(fā)生在結(jié)核形成之后。

圖2 鈣質(zhì)結(jié)核的形成階段（a.同生結(jié)核;b.早期成巖結(jié)核;c.晚期成巖結(jié)核;d.后生結(jié)核）Fig.2 The formation stage of nodule（a.contemporaneous nodule;b.eogenetic nodule;c.epigenetic nodule;d.epidiagenetic nodule）

晚期成巖結(jié)核與后生結(jié)核在FMI成像資料上難于區(qū)分,對地質(zhì)分析影響較小,本文一并歸為后生結(jié)核描述。后生結(jié)核形成于成巖之后的礦物置換作用,因巖石已固結(jié),故結(jié)核明顯切穿層理,但不見層理彎曲現(xiàn)象,反映了膠結(jié)物質(zhì)沉積發(fā)生在壓實(shí)完成后（圖2d）,這類結(jié)核在砂泥巖中均可見到。

3 鈣質(zhì)結(jié)核的環(huán)境指示意義

同生結(jié)核與早期成巖結(jié)核能夠反映沉積環(huán)境,屬于巖石成因標(biāo)志的范疇[8],可作為判斷巖相古地理環(huán)境的一種標(biāo)志,下文討論的鈣質(zhì)結(jié)核主要指這兩類。

鈣質(zhì)結(jié)核一般在水深流緩,波浪影響較弱,沉積較緩慢的情況下形成的。沉積時(shí)水介質(zhì)具較弱的還原性和堿性。研究區(qū)珠江組屬于海相沉積環(huán)境,鈣質(zhì)結(jié)核在珠江組二段密集發(fā)育,而在珠江組一段少見。說明珠江組二段水體較深,沉積環(huán)境閉塞、水流不暢,為古水介質(zhì)條件偏堿性的還原環(huán)境。從伴生地層中常見的草莓狀黃鐵礦和少量菱鐵礦也指示該時(shí)期為缺氧的還原性沉積環(huán)境[9]。結(jié)合其它相關(guān)地質(zhì)資料分析認(rèn)為珠江組二段為受障壁島影響的潮控型濱岸環(huán)境,屬水體較深的潮下帶亞相。而珠江組一段很少發(fā)育鈣質(zhì)結(jié)核和黃鐵礦應(yīng)屬無障壁島的浪控型濱岸環(huán)境。上述分析結(jié)果與地震資料解釋的古地質(zhì)模型（圖3,S50～S60為珠江組二段,S40～S50為珠江組一段）和地質(zhì)綜合研究揭示的沉積環(huán)境十分吻合。

圖3 珠江口盆地瓊海凸起地質(zhì)模型Fig.3 The geologic model of Qionghai uplift,Zhujiangkou Basin

4 認(rèn)識與結(jié)論

（1）FMI成像資料因其分辨率和井眼覆蓋率高,圖像清晰,為井下發(fā)育的鈣質(zhì)結(jié)核形態(tài)和形成階段的分析與認(rèn)識提供了一種有效方法,在揭示沉積環(huán)境、成巖特征及演化歷史等方面具有重要意義。

（2）鈣質(zhì)結(jié)核主要分布于珠江組二段的砂泥巖地層中,大小各異,形態(tài)多樣,主要受地層中滲透性影響較大;按結(jié)核與圍巖層理的關(guān)系可分為同生結(jié)核、成巖結(jié)核和后生結(jié)核三種類型。

（3）珠江組二段鈣質(zhì)結(jié)核十分發(fā)育,反映了一種受限制的較深水潮下帶環(huán)境;而珠江組一段鈣質(zhì)結(jié)核少見,總體為無障壁浪控型濱岸環(huán)境。

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Recognition of caliche nodule using FMI electric imaging logging data
and its implications

Cui Weiping,Yang Yuqing

（China Oilf ield Services Limited,Sanhe065201）

P631.8+1;TE121.3+1

A

10.3969/j.issn.1008-2336.2010.04.099

1008-2336（2010）04-0099-04

國家重大專項(xiàng):珠江口盆地西部成像測井沉積相研究（Z09FN047）。

2010-07-08;改回日期:2010-07-30

崔維平,男,1973年生,工程師,2005年畢業(yè)于中國石油大學(xué)（北京）,獲碩士學(xué)位,從事測井地質(zhì)綜合研究。E-mail:cuiwp@cosl.com.cn。