張　奉，楊東根

(中國(guó)石化勝利油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，山東東營(yíng) 257000)

春風(fēng)油田石炭系火山巖儲(chǔ)層巖性識(shí)別

張奉，楊東根

(中國(guó)石化勝利油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，山東東營(yíng) 257000)

摘要：通過(guò)巖心觀察、薄片鑒定等資料，明確了春風(fēng)油田石炭系發(fā)育的巖石類型及其巖石學(xué)特征，分別從常規(guī)測(cè)井和成像測(cè)井兩個(gè)方面對(duì)不同巖石類型的測(cè)井響應(yīng)特征進(jìn)行研究，并通過(guò)交會(huì)圖法和Fisher判別分析方法進(jìn)行巖性識(shí)別。研究結(jié)果表明：區(qū)內(nèi)石炭系發(fā)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(guī)測(cè)井和成像測(cè)井響應(yīng)特征差異明顯，通過(guò)GR-RD交會(huì)圖版和Fisher判別方法識(shí)別巖性效果較好，識(shí)別結(jié)果與實(shí)際情況吻合較好。

關(guān)鍵詞：準(zhǔn)噶爾盆地；春風(fēng)油田；火山巖儲(chǔ)層；測(cè)井響應(yīng)；巖性識(shí)別

春風(fēng)油田位于準(zhǔn)噶爾盆地西部隆起車排子凸起東部，是勝利西部探區(qū)重要的增儲(chǔ)上產(chǎn)陣地[1-3]，自2010年發(fā)現(xiàn)以來(lái)，已在新近系沙灣組上報(bào)探明石油地質(zhì)儲(chǔ)量8 000×104t。2012年，作為西部新層系勘探突破的亮點(diǎn)，石炭系成為春風(fēng)油田新的儲(chǔ)量接替陣地，當(dāng)年上報(bào)控制石油地質(zhì)儲(chǔ)量1 600×104t。

石炭系為復(fù)雜的火山巖油藏，勘探難度大，勘探程度較低，有許多基礎(chǔ)地質(zhì)問(wèn)題亟待解決，其中巖性是制約石炭系儲(chǔ)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(fù)雜多變，識(shí)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(chǔ)層物性、油氣儲(chǔ)集空間以及裂縫的發(fā)育情況關(guān)系密切，是油氣成藏的重要控制因素[6-8]。本文針對(duì)春風(fēng)油田石炭系巖性復(fù)雜且識(shí)別困難的問(wèn)題，綜合應(yīng)用巖心、薄片及測(cè)井資料，通過(guò)常規(guī)測(cè)井交會(huì)圖版、Fisher判別方法及成像測(cè)井識(shí)別圖版等進(jìn)行井下剖面的測(cè)井學(xué)巖性識(shí)別，形成了適用于研究區(qū)的測(cè)井學(xué)巖性識(shí)別方法，對(duì)主要探井的石炭系巖性進(jìn)行識(shí)別校正，取得了理想效果。

1石炭系主要巖石類型

春風(fēng)油田石炭系發(fā)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?guī)r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(xì)砂巖等。

根據(jù)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?guī)r：組成成分為火山碎屑物，包括噴發(fā)巖巖屑、玻屑及長(zhǎng)石晶屑等，膠結(jié)物為火山灰、火山塵及其水解物，通常具凝灰結(jié)構(gòu)或隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)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(gòu)造；③安山巖：具斑狀結(jié)構(gòu)，斑晶成分主要為中性斜長(zhǎng)石和角閃石，基質(zhì)具間隱結(jié)構(gòu)-交織結(jié)構(gòu)，含有少量輝石及磁鐵礦，塊狀構(gòu)造，常發(fā)育氣孔-杏仁構(gòu)造； ④玄武巖，主要由輝石和基性斜長(zhǎng)石組成，含有少量橄欖石、磁鐵礦等，通常具間粒結(jié)構(gòu)-交織結(jié)構(gòu)，也可見(jiàn)斑狀結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造，發(fā)育杏仁構(gòu)造；⑤沉積巖類的泥巖和砂巖，以典型的沉積構(gòu)造(如水平層理、含有動(dòng)植物化石等)區(qū)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(chǔ)層主要巖石類型為火山角礫巖、凝灰?guī)r、安山巖和玄武巖，沉積巖類未見(jiàn)儲(chǔ)層發(fā)育。

2巖石測(cè)井響應(yīng)特征

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

對(duì)經(jīng)過(guò)巖心觀察、薄片鑒定等資料已經(jīng)確定巖性的火山巖提取對(duì)應(yīng)的測(cè)井響應(yīng)，進(jìn)行測(cè)井響應(yīng)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(shí)差曲線、中子孔隙度曲線也有這種規(guī)律；密度曲線則相反。從電阻率的分布來(lái)看，玄武巖最高，火山巖較高，安山巖和凝灰?guī)r相當(dāng)，沉積巖相對(duì)較低。具體的常規(guī)測(cè)井響應(yīng)特征見(jiàn)表1。

此外，成像測(cè)井對(duì)于各類巖性的差別也有較好的反映。成像測(cè)井是利用旋轉(zhuǎn)或陣列掃描的方式，用不同的色度來(lái)表示地層巖性、沉積、構(gòu)造特征變化引起的電阻率變化的一種測(cè)井方法，其主要優(yōu)勢(shì)在于高分辨率、高井眼覆蓋率和可視性[10-12]，對(duì)于巖相識(shí)別、巖性劃分、孔洞、裂縫分析等都具有很好的應(yīng)用效果，可以用來(lái)進(jìn)行火山巖與沉積巖的劃分，以及不同結(jié)構(gòu)的火山巖細(xì)分。在FMI(地層微電阻率掃描成像測(cè)井)成像圖上，沉積巖具有明顯的沉積構(gòu)造，而火山巖沒(méi)有，因而可以將沉積巖與火山巖進(jìn)行明顯的區(qū)分(圖1)。

表1　不同巖性的測(cè)井響應(yīng)

圖1　沉積巖與火成巖FMI特征區(qū)別

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

圖2　不同火山巖的FMI成像測(cè)井特征

3復(fù)雜巖性的測(cè)井學(xué)識(shí)別方法

3.1交會(huì)圖法

沉積巖與火山巖在構(gòu)造、成因、礦物組成上都有明顯區(qū)別，兩者的常規(guī)測(cè)井曲線有一定區(qū)別，特別是自然伽馬和電阻率曲線。中基性火山巖表現(xiàn)為較低的自然伽馬；酸性火山巖表現(xiàn)為較高的自然伽馬，較高的電阻率；沉積巖表現(xiàn)為高伽馬，相對(duì)較低電阻率。從GR-RD(自然伽馬測(cè)井-電阻率測(cè)井)交會(huì)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(fā)特性的共同影響，巖漿性質(zhì)決定巖石的組分，噴發(fā)特征決定巖石的結(jié)構(gòu)。原生巖漿同時(shí)也影響著火山巖噴發(fā)的特征，所以對(duì)火山巖類型起更關(guān)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(cè)井曲線都可以進(jìn)行基性和酸性火山巖的識(shí)別。除了成分上的差異，由于各自特殊的噴發(fā)和成巖作用，不同火山巖在結(jié)構(gòu)和粒級(jí)上也有差別，在測(cè)井曲線上有所反映。從實(shí)際效果來(lái)看，GR-RD交會(huì)圖上可較好地區(qū)分各類火山巖(圖4)。

圖3　火山巖與沉積巖GR-RD交會(huì)圖

圖4　火山巖GR-RD識(shí)別模板

3.2模糊識(shí)別方法

用統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行模式識(shí)別時(shí)，許多問(wèn)題涉及到維數(shù)，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(shù)就成為解決實(shí)際問(wèn)題的關(guān)鍵。Fisher線性分類方法是一種模式識(shí)別中降維最為有效的方法，將高維的多參數(shù)向低維空間映射[13]。

根據(jù)火成巖的測(cè)井響應(yīng)特征，選取GR(自然伽馬測(cè)井)、SP(自然電位測(cè)井)、AC(聲波時(shí)差測(cè)井)、DEN(密度測(cè)井)、CNL(補(bǔ)償中子測(cè)井)、RD(電阻率測(cè)井)5個(gè)對(duì)不整合結(jié)構(gòu)反映較為敏感的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，提取到2個(gè)參數(shù)C1和C2，C1主要由GR、AC占較大權(quán)重構(gòu)成，C2主要由SP、DEN占較大權(quán)重構(gòu)成，這兩個(gè)參數(shù)累積貢獻(xiàn)率達(dá)97%。從這兩個(gè)參數(shù)交會(huì)圖上可以較為明顯地區(qū)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(shí)別效果分析

通過(guò)上述巖性識(shí)別方法和步驟，綜合利用常規(guī)測(cè)井、成像測(cè)井、取心及薄片對(duì)研究區(qū)多口井進(jìn)行巖性的綜合識(shí)別。利用模式識(shí)別方法識(shí)別出來(lái)的巖性與巖心及薄片有較好的對(duì)應(yīng)性，從成像測(cè)井上看，沉積巖、火山巖都有較大的差異(圖6)。

通過(guò)對(duì)研究區(qū)石炭系巖性進(jìn)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(fā)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(gè)旋回組合。

圖6　排66井巖性識(shí)別校正

5結(jié)論

(1)春風(fēng)油田石炭系發(fā)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(jié)構(gòu)、構(gòu)造特征；儲(chǔ)層主要巖石類型為火山角礫巖、凝灰?guī)r、安山巖和玄武巖，沉積巖類未見(jiàn)儲(chǔ)層發(fā)育。

(2)不同巖性測(cè)井響應(yīng)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(shí)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?guī)r相當(dāng)，沉積巖相對(duì)較低。此外，成像測(cè)井對(duì)于各類巖性的差別也有較好的反映。

(3)用常規(guī)測(cè)井交會(huì)圖法進(jìn)行巖性識(shí)別發(fā)現(xiàn)，GR-RD交會(huì)圖版上可以較好地區(qū)分各類火山巖；Fisher判別分析法通過(guò)綜合提取多種敏感參數(shù)，識(shí)別巖性效果較好。與實(shí)際情況相結(jié)合發(fā)現(xiàn)，該套巖性識(shí)別流程與方法在本地區(qū)適用性較好。

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編輯：黨俊芳

文章編號(hào)：1673-8217(2016)03-0048-04

收稿日期：2015-10-26

作者簡(jiǎn)介：張奉，工程師，1985年生，2011年畢業(yè)于西北大學(xué)礦產(chǎn)普查與勘探專業(yè)，現(xiàn)從事石油地質(zhì)勘探研究工作。

中圖分類號(hào)：TE112.22

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A