楊生超，邱隆偉，劉魁元，徐寧寧，楊勇強(qiáng)，韓　霄，姜嘉誠

（1.中國石油大學(xué)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，山東青島266580；2.中國石化勝利油田分公司河口采油廠，山東東營257200；3.中海石油深圳分公司研究院，深圳510240；4.駿馬石油裝備制造有限公司，山東東營257000）

邵家洼陷沙四段湖相碳酸鹽巖巖性測井解釋模型

楊生超1，邱隆偉1，劉魁元2，徐寧寧1，楊勇強(qiáng)1，韓霄3，姜嘉誠4

（1.中國石油大學(xué)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，山東青島266580；2.中國石化勝利油田分公司河口采油廠，山東東營257200；3.中海石油深圳分公司研究院，深圳510240；4.駿馬石油裝備制造有限公司，山東東營257000）

綜合巖心、薄片、測井以及分析測試資料，以沉積相帶限定范圍，按沉積相類型分別建立了邵家洼陷漸新統(tǒng)沙河街組四段碳酸鹽巖巖性測井解釋模型。研究表明，邵家洼陷沙河街組四段發(fā)育白云巖、生物灰?guī)r、砂屑灰?guī)r、鮞粒灰?guī)r、泥晶灰?guī)r、泥灰?guī)r和石膏質(zhì)灰?guī)r等碳酸鹽巖，主要沉積類型為生物礁、近岸灰?guī)r灘與遠(yuǎn)岸灰?guī)r灘。統(tǒng)計(jì)各相帶內(nèi)巖石類型及測井響應(yīng)特征，按相帶分別建立巖性測井解釋模型。將模型運(yùn)用于研究區(qū)部分井段，經(jīng)薄片資料驗(yàn)證，識別效果較好。湖相碳酸鹽巖巖性測井解釋模型提高了巖性的識別精度，對預(yù)測碳酸鹽巖有利儲集層的分布十分有益。

渤海灣盆地；濟(jì)陽坳陷；沾化凹陷；邵家洼陷；湖相碳酸鹽巖；測井解釋；巖性識別

TE122.2

A

湖相碳酸鹽巖廣泛發(fā)育于中國各陸相含油氣盆地中，且具有良好的生油潛力與儲油能力，因此有著較高的勘探價(jià)值［1］。然而，錄井資料通常將碳酸鹽巖籠統(tǒng)地解釋為灰?guī)r或白云巖，這制約了湖相碳酸鹽巖沉積相及儲集層的深入研究，使有利儲集層預(yù)測難度加大［2］。由于取心成本較高，利用有限的取心資料結(jié)合豐富的測井曲線開展測井巖相研究，已成為湖相碳酸鹽巖巖性以及沉積相研究的重要手段。

目前，用測井曲線識別碳酸鹽巖類型的研究已經(jīng)較為成熟，按照精細(xì)程度可分為定性分析、交會圖區(qū)分、多參數(shù)定量識別。定性分析，主要是根據(jù)測井曲線的形態(tài)特征、讀值相對大小與長期生產(chǎn)積累的經(jīng)驗(yàn)來識別巖性［3］，這類方法運(yùn)用得較少，一般限于利用測井響應(yīng)特征對巖性進(jìn)行簡要描述；交會圖區(qū)分，主要是通過自然伽馬曲線與三孔隙度曲線（聲波時(shí)差、密度、中子）兩兩交會［2，4］、光電截面指數(shù)與密度交會［5］等，這類方法操作方便，使用最為廣泛；多參數(shù)定量識別，主要運(yùn)用主成分分析［6］、灰色關(guān)聯(lián)［7］、聚類分析［3］、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)［8］等數(shù)學(xué)方法，結(jié)合測井資料［9］，對巖石類型進(jìn)行區(qū)分（多參數(shù)定量識別法部分來自于海相碳酸鹽巖的研究成果，但同樣也適用于湖相碳酸鹽巖）。針對研究區(qū)，目前主要是采用交會圖［2］與聚類分析［3］這兩類方法對巖性進(jìn)行測井識別。

前人開展湖相碳酸鹽巖巖性測井識別的步驟大致如下：首先劃分巖石類型，然后統(tǒng)計(jì)各類巖石的測井響應(yīng)特征，在此基礎(chǔ)上，對測井曲線或建立的相關(guān)中間變量借助交會圖或者數(shù)學(xué)方法進(jìn)行區(qū)分，最終建立各種巖石類型的巖電識別模板。然而，在湖相碳酸鹽巖的不同沉積微相中，即便是相同巖性，其產(chǎn)狀等特征也會有較大的差異［10］，這些由沉積環(huán)境引起的巖石特征差異會對巖石的測井響應(yīng)造成影響。近年來，地質(zhì)因素在測井解釋中的重要作用，受到越來越多學(xué)者的關(guān)注，分別提出了相控測井解釋［11］以及基于巖石物理相分類的測井解釋方法［12］，均較大程度地提高了儲集層參數(shù)測井解釋的準(zhǔn)確性。

本文以邵家洼陷漸新統(tǒng)沙河街組四段（簡稱為沙四段）為例，建立沉積約束下的湖相碳酸鹽巖巖性測井解釋模型。以沉積相限定范圍，在各沉積相帶內(nèi)劃分巖石類型并統(tǒng)計(jì)對應(yīng)的測井響應(yīng)特征，最終按沉積相分別建立巖性測井識別模板。旨在更準(zhǔn)確識別出各種碳酸鹽巖類型，為湖相碳酸鹽巖有利儲集層預(yù)測提供參考。

1　區(qū)域地質(zhì)概況

邵家洼陷位于渤海灣盆地濟(jì)陽坳陷沾化凹陷的西南部，北以義南斷層為界與義和莊凸起相鄰，南靠陳家莊凸起，東以邵家斷層與四扣洼陷相連（圖1），是沾化凹陷內(nèi)一呈北東東—南西西走向的狹長次級負(fù)向構(gòu)造單元［13］。區(qū)域內(nèi)存在中新統(tǒng)館陶組、漸新統(tǒng)東營組、沙河街組及奧陶系等多套含油層系，其中，沙四段的湖相碳酸鹽巖為主力含油層系之一。主要發(fā)育的沉積類型為生物礁、近岸灰?guī)r灘與遠(yuǎn)岸灰?guī)r灘。巖性以灰?guī)r為主，白云巖相對較少，巖石類型主要為礁白云巖、生物灰?guī)r、砂屑灰?guī)r、鮞?；?guī)r、泥晶灰?guī)r、泥灰?guī)r以及石膏質(zhì)灰?guī)r等。

圖1　邵家洼陷構(gòu)造位置

2　湖相碳酸鹽巖類型與沉積特征

2.1湖相碳酸鹽巖巖石類型

通過對邵家洼陷沙四段27口取心井巖心觀察與220塊巖石薄片鑒定，結(jié)合前人分析測試資料，對湖相碳酸鹽巖的巖石類型進(jìn)行劃分。

（1）礁白云巖由原地生長的造礁生物骨骼建造與障積作用形成，枝管藻為研究區(qū)主要造礁生物。巖石一般經(jīng)歷較強(qiáng)的白云巖化，成分以白云石為主，含部分亮晶方解石膠結(jié)物與殘余方解石等（圖2a、圖2b）。骨架孔、體腔孔及粒間孔等非常發(fā)育，多見于強(qiáng)水動力環(huán)境的礁核相中。

（2）生物灰?guī)r主要由藻?；蚪闅さ壬镱w粒組成，形態(tài)較為完整（圖2c），一般被方解石交代，并發(fā)生重結(jié)晶作用，發(fā)育馬牙狀或櫛殼狀碳酸鹽膠結(jié)物，為濱淺湖高能生物灘沉積。

（3）砂屑灰?guī)r成分以泥晶方解石為主（圖2d），發(fā)育泥晶與亮晶方解石膠結(jié)物，偶見少量生物碎屑，由浪基面附近破碎的灰泥質(zhì)沉積物再沉積作用形成。

（4）亮晶鮞?；?guī)r主要類型為薄皮鮞，復(fù)鮞較少，呈圓狀、次圓狀或長條狀，鮞核成分多見陸源碎屑。亮晶方解石膠結(jié)（圖2e）發(fā)育，見溶孔、鑄?？椎葍臻g類型，為濱淺湖淺灘或岸灘沉積。

（5）含顆粒泥晶白云巖主要成分為泥晶灰?guī)r，含少量生屑、介殼及內(nèi)碎屑等顆粒組分（圖2f），顆粒多被方解石交代，泥晶化現(xiàn)象顯著，發(fā)育部分溶孔與鑄?？?，多為水體能量較低的灘后與灘間沉積。

（6）泥晶灰?guī)r（白云巖）主要由泥晶碳酸鹽巖組成，結(jié)構(gòu)較為致密均一，顆粒組分較少，含少量泥質(zhì)（圖2g），一般發(fā)育在浪基面以下安靜水體中。

（7）泥灰?guī)r為灰?guī)r向泥巖過渡的一種巖石類型，泥質(zhì)含量較高，常含少量生物介殼碎片（圖2h），沉積水體能量較低，為岸灘或灰泥坪沉積。

（8）石膏質(zhì)灰?guī)r在灰?guī)r沉積時(shí)，由水體間歇性濃縮沉積的石膏質(zhì)與泥晶灰質(zhì)成分混合沉積所形成（圖2i），在研究區(qū)羅67井、羅602井中見此類巖石，總體分布較為局限。

2.2湖相碳酸鹽巖沉積特征

通過對研究區(qū)碳酸鹽巖的精細(xì)巖心觀察，結(jié)合95口井的測井和錄井資料分析以及地震綜合解釋，湖相碳酸鹽巖平面上主要分布在義東至義南斷階帶、邵家南部斜坡及羅家鼻狀構(gòu)造帶等水體較淺的地區(qū)，縱向上分布在沙四上亞段。發(fā)育的沉積類型主要為生物礁、近岸灰?guī)r灘與遠(yuǎn)岸灰?guī)r灘3類。

圖2　邵家洼陷沙四段湖相碳酸鹽巖類型

（1）生物礁發(fā)育于斷階帶或水下高能坡折帶等構(gòu)造位置，受物源影響較小，沉積厚度大，具有多期次發(fā)育的特點(diǎn)。礁核常發(fā)育生物骨架塊體，礁前由于風(fēng)浪的破碎作用，常沉積礁角礫等碎塊與灰質(zhì)砂屑，礁后為靜水低能環(huán)境，多發(fā)育含球粒、鮞粒的泥晶灰?guī)r或灰質(zhì)白云巖，礁緣位于礁體最遠(yuǎn)端，能量最低，主要發(fā)育泥晶灰?guī)r。統(tǒng)計(jì)生物礁內(nèi)各巖石類型的含量，藻白云巖最為發(fā)育，占總量的25%左右，其次為內(nèi)碎屑灰?guī)r與內(nèi)碎屑白云巖，分別占21%與20%，其他巖石類型相對較少（圖3a）。

（2）近岸灰?guī)r灘發(fā)育于離岸較近的弱水動力環(huán)境，主要發(fā)育有生屑-砂屑白云巖（灰?guī)r）和生屑-砂屑泥晶灰?guī)r等巖石類型。其中，內(nèi)碎屑灰?guī)r含量最高，超過總體含量的50%，此外還發(fā)育有粉屑-生物灰?guī)r、生物灰?guī)r、泥晶灰?guī)r與泥灰?guī)r，其他巖石類型較少見（圖3b）。

圖3　邵家洼陷沙四段各沉積相帶內(nèi)不同碳酸鹽巖類型和含量

（3）遠(yuǎn)岸灰?guī)r灘發(fā)育于緩坡帶浪基面附近水體能量較高的部位，較強(qiáng)的水動力環(huán)境下發(fā)育鮞粒灰?guī)r、砂屑灰?guī)r及生屑灰?guī)r。在能量相對較低的環(huán)境下發(fā)育泥晶（生屑）灰?guī)r、砂屑-泥晶灰?guī)r。其中，泥晶灰?guī)r與生物灰?guī)r含量最高，分別占總體含量的33%與22%，內(nèi)碎屑白云巖也較發(fā)育，含量為13%，鮞?；?guī)r等其他巖石類型均不足10%（圖3c）。

3　湖相碳酸鹽巖巖性測井識別的可行性

湖相碳酸鹽巖巖性測井識別的研究已經(jīng)取得較多成果，學(xué)者們成功地嘗試了不同測井解釋方法，利用測井資料對湖相碳酸鹽巖巖石類型進(jìn)行解釋的思想已經(jīng)被地質(zhì)學(xué)家普遍接受。此外，從原理上，常規(guī)測井曲線（三孔隙度曲線、自然伽馬曲線、電阻率曲線等）可以較好地反映巖石的巖性及物性特征。因此，用測井資料對湖相碳酸鹽巖進(jìn)行巖性識別具有堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)和成熟的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。

4　湖相碳酸鹽巖巖性測井解釋模型

巖性測井解釋模型的建立是利用測井資料識別巖性的關(guān)鍵步驟，本文提出沉積約束下的湖相碳酸鹽巖巖性測井解釋模型，對邵家洼陷湖相碳酸鹽巖進(jìn)行更精確的巖性識別。具體步驟概括如下：①明確沉積相類型及各沉積相內(nèi)發(fā)育的碳酸鹽巖類型；②收集整理不同沉積相帶內(nèi)各類碳酸鹽巖的測井響應(yīng)特征；③以沉積相限定范圍，按沉積類型分別建立各類碳酸鹽巖的測井識別模板；④用建立的巖性測井識別模型，在不同相帶中進(jìn)行巖石類型的識別。

4.1沉積相帶內(nèi)巖石測井響應(yīng)特征

研究區(qū)各沉積相帶發(fā)育的碳酸鹽巖種類多且含量差別較大（圖3）。由于部分巖性的測井響應(yīng)數(shù)值非常接近，測井曲線難以區(qū)分。因此，將原來確定的十余種巖性，在隨后的研究中進(jìn)行選擇性地合并［3］。

通過對220塊巖石薄片進(jìn)行鑒定與巖性分類，借助經(jīng)預(yù)處理的測井資料，挑選出各薄片對應(yīng)的測井?dāng)?shù)值。統(tǒng)計(jì)整理各相帶內(nèi)不同碳酸鹽巖的測井響應(yīng)，從而得到各類巖石的測井響應(yīng)數(shù)值范圍（表1）。不同類型巖石由于成分的差異、結(jié)構(gòu)組分的不同以及流體環(huán)境等因素的影響，測井響應(yīng)存在較大差別。鑒于自然伽馬曲線能較好地反映沉積水動力與泥質(zhì)含量，聲波時(shí)差曲線可以較好地反映孔隙發(fā)育情況，借助自然伽馬與聲波時(shí)差曲線可以區(qū)分出部分巖石類型（表1）。

表1　邵家洼陷沙四段湖相碳酸鹽巖測井響應(yīng)數(shù)值（據(jù)文獻(xiàn)［13］改編）

4.2沉積相帶內(nèi)巖性測井識別模板

在明確各類巖石的測井響應(yīng)數(shù)值范圍的基礎(chǔ)上，挑選出巖性單一、厚度穩(wěn)定的層段，對其測井曲線特征進(jìn)行分析，在不同沉積相帶內(nèi)建立碳酸鹽巖的測井識別模板（圖4），更直觀地反映各類巖石的測井響應(yīng)特征。

（1）生物礁高孔的藻白云巖/砂屑白云巖段，由于泥質(zhì)含量少、孔隙度較高，自然伽馬值一般較低且曲線呈箱形，聲波時(shí)差曲線變化幅度較大，呈尖峰狀；泥晶灰?guī)r段具自然伽馬值較高、聲波時(shí)差值低而穩(wěn)定的特點(diǎn)（圖4a）。

（2）近岸灰?guī)r灘生屑-砂屑白云巖（灰?guī)r）自然伽馬值較低而穩(wěn)定，呈齒化箱形，聲波時(shí)差曲線較為平直；生屑-砂屑泥晶灰?guī)r自然伽馬值較高，曲線呈不對稱的尖峰狀（圖4b）。

（3）遠(yuǎn)岸灰?guī)r灘鮞粒灰?guī)r沉積水動力較強(qiáng)、泥質(zhì)含量少，自然伽馬值較低而穩(wěn)定，常見鑄模孔與粒內(nèi)孔，故聲波時(shí)差值較高；砂屑-生屑灰?guī)r自然伽馬曲線呈對稱的尖峰狀，泥晶（生屑）灰?guī)r自然伽馬曲線呈齒化箱形，砂屑-泥晶灰?guī)r自然伽馬曲線呈不對稱齒化尖峰狀（圖4c）。

圖4　邵家洼陷沙四段湖相碳酸鹽巖測井識別模板（據(jù)文獻(xiàn)［13］改編）

4.3巖性測井識別模板的效果檢驗(yàn)

建立巖性測井響應(yīng)值與測井識別模板的目的是利用測井資料對湖相碳酸鹽巖進(jìn)行識別，但識別準(zhǔn)確度直接關(guān)系到這項(xiàng)研究是否具有意義。為檢驗(yàn)識別效果，選取具有巖心資料與薄片分析資料的井段進(jìn)行模板運(yùn)用。參考巖心觀察成果，分別選取生物礁較發(fā)育的義深4井3 105—3 182 m井段、近岸灰灘較發(fā)育的邵13井2 787—2 835 m井段、遠(yuǎn)岸灰灘較發(fā)育的邵54井2 786—2 818 m井段，借助識別模板對各井段的測井曲線進(jìn)行巖性識別。

應(yīng)用生物礁巖性測井識別模板對義深4井進(jìn)行分析，較準(zhǔn)確地識別出了高孔隙度儲集層與下部的泥晶灰?guī)r段（圖5a）；將近岸灰?guī)r灘巖性測井識別模板運(yùn)用到邵13井的測井曲線段，識別出砂屑灰?guī)r與生屑-砂屑泥晶灰?guī)r段（圖5b）；用遠(yuǎn)岸灰?guī)r灘巖性測井識別模板對邵54井段進(jìn)行巖性判別，識別出砂屑-生屑灰?guī)r段及砂屑-泥晶灰?guī)r段（圖5c）。借助薄片分析資料對各井段的識別結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)，測井巖性識別剖面與薄片數(shù)據(jù)完全吻合（圖5），說明各種模板的識別效果較好。

5　結(jié)論

（1）邵家洼陷沙四段湖相碳酸鹽巖主要發(fā)育于生物礁、近岸灰?guī)r灘與遠(yuǎn)岸灰?guī)r灘沉積環(huán)境，且各沉積相帶內(nèi)巖石類型與含量差異較大。

圖5　邵家洼陷沙四段湖相碳酸鹽巖測井識別成果

（2）以沉積相限定范圍，在各沉積相帶內(nèi)分別統(tǒng)計(jì)各類巖石的測井響應(yīng)特征，并建立測井響應(yīng)值與巖性測井識別模板。由于最初建模數(shù)據(jù)的選取及后期模板的運(yùn)用均按不同沉積相進(jìn)行，因此巖性識別準(zhǔn)確度較高。

（3）沉積約束下的巖性測井識別，可對錄井資料顯示大段無差異的灰?guī)r（白云巖）進(jìn)行更加精細(xì)地劃分與解釋。在湖相碳酸鹽巖巖性變化快，儲集層預(yù)測困難的背景下，較好地提高了巖性測井識別精度，為有利儲集層的預(yù)測提供了參考。

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Lithology Logging Interpretation Model for Lacustrine Carbonate Rocks of the Es4in Shaojia Sub?Sag，Jiyang Depression，Bohai Bay Basin

YANG Shengchao1，QIU Longwei1，LIU Kuiyuan2，XU Ningning1，YANG Yongqiang1，HAN Xiao3，JIANG Jiacheng4
（1.School of Geosciences，ChinaUniversity of Petroleum，Qingdao，Shandong 266580，China；2.Hekou Production Plant，Shengli Oilfield Company，Sinopec，Dongying，Shandong 257200，China；3.Shenzhen Branch Research Institute，CNOOC，Shenzhen 510240，China；4.JunmaPetroleum Equipment ManufacturingGroup Co.，LTD，Dongying，Shandong 257000，China）

To predict the lithology of lacustrine carbonate rocks is the key of predicting its favorable reservoir distribution.Based on the core data，thin sections，well logs and test information，and taking sedimentary facies as limited ranges，the rock?electrical identification model for the carbonate rocks of Es4in Shaojia sub?sag is developed by means of the types of sedimentary facies.The study shows that in the Es4of Shaojia sub?sag，several categories of carbonates occur in this area，such as reef dolomite，bioclastic limestone，calcarenite，oolit?ic limestone，micrite limestone，packstone，gypsum limestones，etc.，and the main sedimentary types are reef，nearshore limestone bank and infralittoral limstone bank.The rocks and their logging characteristics in each facies are collected，followed by making lithology logging in?terpretation model for each facies.These models are applied to some well sections in this area，which indicate good results from thin?sec?tion verifications in identification accuracy and favorable carbonate reservoir prediction.

Bohai Bay basin；Jiyang depression；Zhanhua sag；Shaojia sub?sag；lacustrine carbonate rock；well log interpretation；lithology identification

1001-3873（2015）06-0708-06

10.7657/XJPG20150613

2015-04-24

2015-08-12

國家油氣重大專項(xiàng)（2011ZX050009-002）；中國石油大學(xué)（華東）研究生創(chuàng)新工程資助項(xiàng)目（YCX20150007）

楊生超（1989-），男，湖北漢川人，碩士研究生，儲層地質(zhì)學(xué)，（Tel）13061473639（E-mail）yangsc_2012@hotmail.com.