王春陽, 覃豪

(大慶油田有限責(zé)任公司勘探開發(fā)研究院, 黑龍江 大慶 163712)

0 引 言

徐家圍子斷陷火山巖氣藏發(fā)育,儲層發(fā)育程度及規(guī)模受火山巖巖相發(fā)育情況控制[1-4]。深層火山巖勘探開發(fā)中巖相研究是決定火山巖儲層預(yù)測成敗的關(guān)鍵之一?；鹕綆r巖相識別主要方法有地質(zhì)法和地球物理法[5-6]。地質(zhì)法利用巖心資料通過礦物鑒定、巖心觀察等多種方法識別火山巖的成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造等地質(zhì)特征,最終實現(xiàn)火山巖巖相的識別與劃分[7];地球物理法利用地震或測井資料實現(xiàn),由于地震資料的分辨率原因,其確定的火山巖巖相精度相對較低,需要應(yīng)用測井資料進行刻度。雖然測井資料具有信息豐富、精度高的優(yōu)勢,但是沒有成形的方法,需要開展應(yīng)用測井資料識別火山巖巖相的方法研究。本文采用巖心刻度測井,利用鉆井取心資料提取的巖性、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造等特征標(biāo)志對測井資料進行刻度,提取測井資料識別巖相的火山巖巖性、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造,結(jié)合區(qū)域火山巖巖相序列模式建立了火山巖巖相識別的方法和技術(shù)流程。應(yīng)用該方法在徐家圍子地區(qū)進行了火山巖巖相劃分,取得了較好的識別效果,為該區(qū)的火山巖儲層精細(xì)預(yù)測提供有有力的技術(shù)保障。

1 火山巖巖相分類及識別標(biāo)志

火山巖巖相是指火山活動環(huán)境及在該環(huán)境下所形成的特定火山巖巖石類型的綜合,是火山作用產(chǎn)物在空間上的分布格局、產(chǎn)出方式以及這些產(chǎn)物呈現(xiàn)的外貌特征的反映。在松遼盆地的火山巖巖相分類研究中,王璞君等[1]根據(jù)巖性-組構(gòu)-成因?qū)⑺蛇|盆地火山巖相分為5個相15個亞相,其分類標(biāo)準(zhǔn)強調(diào)了巖相的可識別性,即在巖心/巖屑、手標(biāo)本、剖面上可識別,用測井和地震資料也在一定程度上可識別。通過30口井巖心及薄片觀察,其中11個亞相在測井上具有明顯的響應(yīng)特征,對地質(zhì)歸納的巖性、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造進行歸類(見表1)以及為測井資料識別火山巖巖相奠定了基礎(chǔ)。

表1 火山巖巖相分類及相標(biāo)志

2 火山巖巖相的測井相標(biāo)志及識別

不同巖相具有不同的巖性、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造特征,測井識別巖相就是識別巖性、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造,通過這些相標(biāo)志最終確定巖相、亞相。

2.1 火山巖巖性識別

火山巖由各類造巖礦物組成?；鹕綆r的礦物成分是火山巖重要的分類依據(jù)。對不同巖性的測井響應(yīng)特征進行深入研究表明,隨著巖石從基性到酸性變化,火山巖的放射性不斷增強,密度降低,中子孔隙度降低。選用對巖性敏感的自然伽馬、密度和中子等3條測井曲線進行巖性識別,建立識別標(biāo)準(zhǔn)(見圖1)。由于儲層物性及含氣性變化,使得單獨應(yīng)用密度、中子測井識別巖石成分的敏感性降低,利用二者的差構(gòu)建了新的指示曲線φDEN-φCNL,有

(1)

式中,φDEN、φCNL分別為密度孔隙度和中子孔隙度,%。

圖1 火山巖成分識別圖版

2.2 火山巖結(jié)構(gòu)識別

巖石結(jié)構(gòu)是指巖石物質(zhì)組分的結(jié)晶程度、顆粒大小、形態(tài)特征以及礦物與礦物之間的相互關(guān)系等。不同的結(jié)構(gòu)往往代表著不同的地質(zhì)成因,是火山巖巖相重要的標(biāo)志。常見的火山巖結(jié)構(gòu)包括熔巖結(jié)構(gòu)、熔結(jié)結(jié)構(gòu)、碎屑結(jié)構(gòu)、隱爆角礫結(jié)構(gòu)。研究采用電阻率成像測井圖像進行識別(見圖2)。

熔巖結(jié)構(gòu)在巖心上不具有粒度特征的斑狀結(jié)構(gòu)、交織結(jié)構(gòu)和少斑結(jié)構(gòu),3種結(jié)構(gòu)在成像上難以區(qū)分,故合稱為熔巖結(jié)構(gòu)。在微電阻率掃描成像測井(FMI)圖像中整體色調(diào)均勻的高電阻率亮色和中低電阻率橙色基質(zhì)組成,不具粒狀特征,屬塊狀模式[見圖2(a)]。熔結(jié)結(jié)構(gòu)是塑性玻屑、巖屑等經(jīng)火山流運移堆積時靠本身的高溫熔結(jié)而成,塑性碎屑發(fā)生壓扁變形、定向拉長,呈近平行狀分布,可含有剛性巖屑和晶屑。FMI圖像上可見高電阻率亮色的蠕蟲狀漿屑平行排列,壓扁拉長特征明顯,氣孔較發(fā)育[見圖2(b)]?；鹕剿樾冀Y(jié)構(gòu)是火山爆發(fā)所產(chǎn)生的火山碎屑的總稱,是碎屑含量達(dá)到90%以上并被相應(yīng)的更細(xì)小的碎屑(通常為火山塵)壓實固結(jié)所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)。FMI圖像上顏色明暗相間,不具磨圓及壓扁拉長特征,根據(jù)顆粒大小,其碎屑結(jié)構(gòu)特征可以細(xì)分為集塊結(jié)構(gòu)、角礫結(jié)構(gòu)和凝灰結(jié)構(gòu)[見圖2(c)]。隱爆角礫結(jié)構(gòu)是在火山口附近或潛火山巖體的頂部,由于強烈爆破使巖體本身及其頂部圍巖破碎成大小不等的各種角礫,被其自身成分或某些氣液礦物膠結(jié)形成,角礫形態(tài)多為棱角狀、次棱角狀。在FMI圖像上顯示為不規(guī)則組合亮斑模式和亮暗截切模式,具有明顯的隱爆角礫結(jié)構(gòu)特征[見圖2(d)]。

圖2 典型火山巖結(jié)構(gòu)特征圖

2.3 火山巖構(gòu)造識別

火山巖構(gòu)造是指組成巖石的各部分(集合體)在形成巖石時,在排列充填其空間方式上所構(gòu)成的巖石特點。在巖心觀察的基礎(chǔ)上,結(jié)合前人研究成果,總結(jié)出測井能夠識別的構(gòu)造主要有5種類型:塊狀構(gòu)造、氣孔構(gòu)造、流紋構(gòu)造、變形流紋構(gòu)造、堆砌構(gòu)造(見圖3)。

塊狀構(gòu)造是指組成巖石的礦物在巖石中無定向排列,巖石各部分在成分和結(jié)構(gòu)上基本一致,FMI圖像上整體上由高低電阻率基質(zhì)組成為高電阻率亮色分布,常被裂縫切割,呈現(xiàn)出高電阻率背景下的暗色條紋,整體較均一。巖石形成過程中,巖漿中的氣體未逸出,占據(jù)空間,巖漿冷凝后留下氣孔,稱為氣孔構(gòu)造;氣孔被巖漿期后礦物所填充,形成杏仁構(gòu)造。從FMI成像可看出2種類型的杏仁構(gòu)造,一種是氣孔被滑石填充,呈高電阻率亮色;另一種是被綠泥石填充,呈低電阻率顏色。流紋構(gòu)造是酸性火山巖中由不同顏色,不同成分的條紋、條帶和球粒、雛晶定向排列,以及拉長的氣孔等表現(xiàn)出來的一種流動構(gòu)造。FMI圖像表現(xiàn)為條帶狀明暗相間、近于等距正弦的條紋。亮色部分主要成分是熔漿,暗色條紋主要成分是一些暗色礦物及充填有導(dǎo)電能力較強的氣孔。變形流紋構(gòu)造是具有強烈揉皺狀的流紋構(gòu)造。成像圖像上整體表現(xiàn)為雜色,中低電阻率橙色基質(zhì)明暗相間,近于等距的螺旋線組成,呈現(xiàn)明顯地強烈揉皺狀流紋構(gòu)造,屬不規(guī)則明暗相間條帶狀模式。堆砌構(gòu)造剛性或塑性火山角礫被較細(xì)粒火山物質(zhì)或熔漿膠結(jié),形成貌似混凝土狀的火山角礫/集塊(熔)巖。FMI圖像上高電阻率亮斑狀的火山角礫呈混凝土狀混雜堆積,大塊顆粒支撐排列,不具分選和磨圓特征。

圖3 典型火山巖構(gòu)造特征圖

3 火山巖巖相測井識別方法

應(yīng)用測井資料對火山巖相標(biāo)志進行了提取。以此為基礎(chǔ),結(jié)合巖心識別巖相的方法研制了適合大慶深層的火山巖巖相測井識別方法。首先利用常規(guī)測井資料按照成分識別標(biāo)準(zhǔn)進行巖石成分識別;再采用巖心刻度測井對電阻率成像圖像進行刻度,建立結(jié)構(gòu)構(gòu)造識別圖版。應(yīng)用圖版對非取心井段進行結(jié)構(gòu)構(gòu)造識別,結(jié)合成分識別結(jié)果確定巖性,按照巖性與巖相的對應(yīng)關(guān)系劃分巖相。在巖相內(nèi),按照巖石的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造進行亞相劃分,例如采用結(jié)構(gòu)識別的巖相、亞相有:具有熔結(jié)結(jié)構(gòu)的火山碎屑熔巖識別為爆發(fā)相的熱碎屑流亞相、具有碎屑結(jié)構(gòu)的火山碎屑巖識別為爆發(fā)相的空落亞相、具有隱爆角礫結(jié)構(gòu)的火山碎屑熔巖識別為火山通道相的隱爆角礫亞相。采用構(gòu)造識別的巖相、亞相有:具有塊狀構(gòu)造、氣孔杏仁構(gòu)造或流紋構(gòu)造的為溢流相、在溢流相中氣孔沿著流紋發(fā)育的為上部亞相、氣孔與流紋斜交或垂直的為下部亞相、發(fā)育塊狀構(gòu)造的為中部亞相、具有變形流紋構(gòu)造的火山熔巖為侵出相外帶亞相、具有堆砌構(gòu)造的火山碎屑熔巖為火山通道相火山徑亞相等。

4 應(yīng)用效果分析

以爆發(fā)相及其亞相為例對火山巖巖相識別方法進行具體說明。徐深×井的3 371～4 079 m段巖性為凝灰?guī)r、角礫凝灰?guī)r、熔結(jié)角礫凝灰?guī)r,在成像測井圖像上具有碎屑結(jié)構(gòu)特征,因此,該段解釋為爆發(fā)相。其中3 779.4～3 859.8 m段測井曲線解釋巖石成分為酸性巖,FMI圖像上顏色明暗相間,具有明顯的顆粒特征且無磨圓及壓扁拉長特征,是典型的火山碎屑結(jié)構(gòu),巖相識別結(jié)果為爆發(fā)相的空落亞相(見圖4);3 948.8～3 991 m段測井曲線解釋巖石成分為酸性巖,FMI圖像上可見具有層理特征角礫凝灰結(jié)構(gòu),厚度較小,巖相識別結(jié)果為爆發(fā)相的熱基浪亞相(見圖5);4 041～4 088 m段測井曲線解釋巖石成分為酸性巖,FMI圖像上可見高電阻率亮色的蠕蟲狀漿屑,呈斑狀特征,可見顆粒拉長變扁,氣孔較發(fā)育,具有明顯熔結(jié)結(jié)構(gòu)特征,巖相識別結(jié)果為爆發(fā)相的熱碎屑流亞相(見圖6)。應(yīng)用該方法對徐家圍子地區(qū)102口井火山巖進行了巖相劃分,經(jīng)11口井22個層取心段地質(zhì)相驗證,巖相符合率82%,亞相符合率73%。

圖4 空落亞相識別成果圖*非法定計量單位,1 ft=12 in=0.304 8 m,下同

圖5 熱基浪亞相識別成果圖

圖6 熱碎屑流亞相識別成果圖

5 結(jié) 論

(1) 應(yīng)用自然伽馬、中子及密度測井建立成分識別圖版,圖版精度為87%。

(2) 在研究地質(zhì)巖相分類特征基礎(chǔ)之上提取了研究區(qū)火山成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造等巖相標(biāo)志,建立了常規(guī)測井識別火山巖成分圖版、成像測井識別結(jié)構(gòu)、構(gòu)造的模式。

(3) 研制了測井識別巖相的方法。采用成分+結(jié)構(gòu)的方法識別巖性,根據(jù)巖性與巖相對應(yīng)關(guān)系劃分巖相;在巖相內(nèi)根據(jù)圖像模式劃分亞相。應(yīng)用該套方法對徐家圍子地區(qū)火山巖進行巖相劃分,巖相識別符合率達(dá)到82%,亞相識別符合率達(dá)到73%。

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