馮梓巖， 殷 文， 鐘云滔， 于 杰， 趙 磊， 馮 程

(1. 中國(guó)石油大學(xué)(北京) 地球物理學(xué)院，北京 昌平 102200; 2. 中國(guó)石油大學(xué)(北京)克拉瑪依校區(qū) 石油學(xué)院，新疆 克拉瑪依 834000; 3. 中國(guó)石油新疆油田公司 實(shí)驗(yàn)檢測(cè)研究院，新疆 克拉瑪依 834000 )

0 引言

近年來，火成巖儲(chǔ)層成為油氣勘探與開發(fā)的研究熱點(diǎn)[1-4]。準(zhǔn)噶爾盆地西北緣是中國(guó)最早進(jìn)行火成巖儲(chǔ)層研究和開發(fā)的地區(qū)[2-5]，不僅發(fā)現(xiàn)具有較大開發(fā)潛力的工業(yè)性火成巖油氣藏，而且揭示關(guān)于火成巖儲(chǔ)層的研究方法和模式?；鸪蓭r儲(chǔ)層的巖性識(shí)別制約后續(xù)測(cè)井評(píng)價(jià)[1,4]，火成巖儲(chǔ)層巖性巖相的展布規(guī)律復(fù)雜[4,6-7]，快速、準(zhǔn)確識(shí)別巖性是火成巖儲(chǔ)層研究的一個(gè)關(guān)鍵問題[1,8-9]。

巖石薄片和鉆井取心是識(shí)別巖性最直觀的資料[10-13]，受成本影響，這種方式無法得到井下連續(xù)性的巖性資料[11-13]。測(cè)井資料中包含巖性信息，且具有連續(xù)性的優(yōu)點(diǎn)，是目前最常用的巖性識(shí)別資料[1,9,11]?；诔Ｒ?guī)測(cè)井資料的火成巖識(shí)別方法主要包括智能算法、常規(guī)交會(huì)圖法和多參數(shù)分布交會(huì)法。智能算法(神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、決策樹、主成分分析和支持向量機(jī)等)是目前使用較多的方法[8,14-18]，優(yōu)點(diǎn)是可以綜合運(yùn)用多種巖性敏感參數(shù)提高識(shí)別效果，且識(shí)別效率高；缺點(diǎn)是建立的模型屬于黑箱模型(識(shí)別界限不清晰)，且有些模型參數(shù)的巖石物理意義不強(qiáng)。常規(guī)交會(huì)圖法是基于不同火成巖的常規(guī)測(cè)井響應(yīng)差異，選取對(duì)巖性敏感的測(cè)井參數(shù)進(jìn)行交會(huì)[18-23]，優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、方便現(xiàn)場(chǎng)快速識(shí)別；缺點(diǎn)是利用測(cè)井信息較少、識(shí)別精度低，且具有較強(qiáng)的區(qū)域性，在其他工區(qū)難以得到較好應(yīng)用。多參數(shù)分布交會(huì)法克服常規(guī)交會(huì)圖法的缺點(diǎn)，不僅可以利用不同的測(cè)井參數(shù)組合對(duì)巖性進(jìn)行識(shí)別，還可以排除其他巖性的干擾，從而提高巖性的識(shí)別精度[24-25]。

紅車斷裂帶石炭系火成巖儲(chǔ)層巖石類型多樣，巖性識(shí)別困難。綜合利用巖石薄片、鉆井取心、巖屑錄井等資料，對(duì)研究區(qū)火成巖巖石類型進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，在優(yōu)選7種優(yōu)勢(shì)巖性(玄武巖、安山巖、火山角礫巖、凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)砂礫巖、凝灰質(zhì)細(xì)砂巖和沉凝灰?guī)r)的基礎(chǔ)上，對(duì)巖性測(cè)井響應(yīng)特征識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行歸納；建立一套多測(cè)井參數(shù)分步交會(huì)識(shí)別火成巖巖性的圖版，在紅車斷裂帶石炭系火成巖儲(chǔ)層巖性識(shí)別中，取得較好的識(shí)別效果，為后續(xù)的測(cè)井評(píng)價(jià)和儲(chǔ)層預(yù)測(cè)提供指導(dǎo)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

紅車斷裂帶南北全長(zhǎng)近70 km，呈近南北走向，西北地勢(shì)高，東南地勢(shì)低[26]。紅車斷裂帶與克百斷裂帶、烏夏斷裂帶構(gòu)成準(zhǔn)噶爾盆地西北緣的前陸沖斷帶[26-27、23]，整體位于準(zhǔn)噶爾盆地西部隆起和中央坳陷的交接位置[28]。由于構(gòu)造位置具有特殊性，紅車斷裂帶經(jīng)歷海西、印支和燕山等多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)[26,29-31]，形成一個(gè)受多個(gè)近南北向大型逆沖斷裂控制的東—西斷階狀斷裂帶，石炭系至三疊系地層逐漸向上進(jìn)行疊瓦式超覆，并且石炭系地層的頂部與上覆地層為不整合接觸[26](見圖1)。

圖1 紅車斷裂帶構(gòu)造位置Fig.1 The structure location of Hongche Fault Belt

紅車斷裂帶的火山噴發(fā)作用主要是在早二疊世佳木禾組沉積期間進(jìn)行的，大斷裂附近的火山噴發(fā)以線式為主，屬于先斷后噴；小斷裂附近的火山噴發(fā)以點(diǎn)式為主，在噴發(fā)過程中出現(xiàn)伴生的小斷裂[32]。發(fā)育的裂縫類型多樣，構(gòu)造縫主要發(fā)育低角度縫，裂縫成因和巖性與構(gòu)造位置有關(guān)[33]。紅車斷裂帶火成巖油氣藏主要地層是石炭系及二疊系佳木河組，火成巖的巖性巖相、斷裂和不整合面是油氣藏形成的主控因素[26,34-35]。

火成巖儲(chǔ)層巖性為中基性，噴發(fā)環(huán)境呈現(xiàn)海陸交互特征[36-40]。紅車斷裂帶石炭系火成巖儲(chǔ)層巖石類型基本上是以中基性為主，有火山熔巖(玄武巖、安山巖)、火山碎屑巖(火山角礫巖、凝灰?guī)r)、火山碎屑沉積巖(凝灰質(zhì)砂礫巖、凝灰?guī)r砂巖等)、沉火山碎屑巖(沉凝灰?guī)r)、過渡巖性(玄武安山巖、角礫熔巖、凝灰質(zhì)角礫巖等)及少量沉積巖[22,28-31,36]。巖性對(duì)火成巖儲(chǔ)層有利圈閉的分布具有指向性，明確火成巖的巖性巖相展布規(guī)律，對(duì)圈閉預(yù)測(cè)和勘探部署具有重要意義。

2 火成巖巖石類型

基于紅車斷裂帶石炭系火成巖儲(chǔ)層巖石類型的研究成果[26,32-36,40]，結(jié)合研究區(qū)錄井結(jié)果、鉆井取心分析和巖石薄片鑒定等巖性分析資料，對(duì)研究區(qū)火成巖儲(chǔ)層發(fā)育的巖石類型、巖性進(jìn)行整理、分類和統(tǒng)計(jì)。

2.1 巖屑錄井結(jié)果統(tǒng)計(jì)

巖屑錄井統(tǒng)計(jì)結(jié)果(見圖2(a))顯示，研究區(qū)的主要巖性為安山巖(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為17%)、凝灰?guī)r(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為31%)、凝灰質(zhì)砂礫巖和凝灰質(zhì)細(xì)砂巖類(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為29%)、沉凝灰?guī)r(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%)，以及火山角礫巖(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%)。

圖2 研究區(qū)巖性分析資料統(tǒng)計(jì)Fig.2 Lithology analysis information statistics in the study area

2.2 鉆井取心結(jié)果統(tǒng)計(jì)

鉆井取心統(tǒng)計(jì)結(jié)果(見圖2(b))顯示，研究區(qū)的主要巖性為火山熔巖類(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35%)、火山碎屑巖類(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%)和火山碎屑沉積巖類(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為28%)?；鹕饺蹘r類包括安山巖(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為19%)和玄武巖(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為16%)；火山碎屑巖類以凝灰?guī)r為主(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為22%)，其次為火山角礫巖(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%)；火山碎屑沉積巖類中，凝灰質(zhì)細(xì)砂巖(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為18%)比例略高于凝灰質(zhì)砂礫巖的(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%)。

2.3 巖石薄片結(jié)果統(tǒng)計(jì)

巖石薄片統(tǒng)計(jì)結(jié)果(見圖2(c))顯示，研究區(qū)的主要巖性為火山熔巖類(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%)和火山碎屑巖類(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為39%)，其次為以凝灰質(zhì)細(xì)砂巖為主的火山碎屑沉積巖類(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%)，最少的是以沉凝灰?guī)r為主的沉火山碎屑巖(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%)?；鹕饺蹘r類以玄武巖為主(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%)，還包括安山巖(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7%)和過渡的玄武安山巖(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%)；火山碎屑巖類以火山角礫巖為主(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為28%)，其次為凝灰?guī)r(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為11%)。

綜合巖屑錄井、鉆井取心、巖石薄片等分析資料及巖石類型統(tǒng)計(jì)結(jié)果，由紅車斷裂帶石炭系火成巖儲(chǔ)層的巖石類型中提取玄武巖、安山巖、火山角礫巖、凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)砂礫巖、凝灰質(zhì)細(xì)砂巖和沉凝灰?guī)r7種優(yōu)勢(shì)巖性，作為巖性識(shí)別的研究對(duì)象。

3 測(cè)井響應(yīng)特征

不同類型火成巖的常規(guī)測(cè)井曲線存在差異，常規(guī)測(cè)井曲線是巖石的化學(xué)成分、孔隙結(jié)構(gòu)及所含流體性質(zhì)的綜合表征信息，常規(guī)測(cè)井巖性響應(yīng)特征變化與火山巖的礦物共生組合關(guān)系、化學(xué)成分及含量變化有關(guān)[41-45]?？梢曰诓煌瑤r性反映的常規(guī)測(cè)井曲線響應(yīng)特征差異，建立火成巖巖性響應(yīng)敏感參數(shù)，定性識(shí)別火成巖巖性。

對(duì)研究區(qū)鉆井取心分析資料、巖石薄片資料進(jìn)行優(yōu)選，選取26口井、400多個(gè)火成巖巖性數(shù)據(jù)，提取相應(yīng)的常規(guī)測(cè)井響應(yīng)，并進(jìn)行常規(guī)測(cè)井響應(yīng)特征分析。對(duì)優(yōu)選的7種優(yōu)勢(shì)巖性火成巖數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行常規(guī)測(cè)井響應(yīng)特征分析和總結(jié)，明確各種測(cè)井響應(yīng)參數(shù)在不同類型火成巖中的變化規(guī)律，建立火成巖的標(biāo)準(zhǔn)識(shí)別模式，作為研究區(qū)火成巖巖石類型的識(shí)別參考和依據(jù)。

3.1 玄武巖

玄武巖的常規(guī)測(cè)井響應(yīng)表現(xiàn)為“三低兩高”特征(見圖3)?！叭汀笔侵感鋷r的自然伽馬(GR)低(低于30 API)、聲波時(shí)差(AC)低(低于80 μs/ft)、中子孔隙度(CNL)低到中等(不超過35%)；“兩高”是指玄武巖的密度(DEN)高(高于2.52 g/cm3)和電阻率(RT)高(50～500 Ω·m)。玄武巖作為研究區(qū)的基性火山熔巖，其U、Th、K元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)比其他巖性的低，導(dǎo)致自然伽馬測(cè)井值低；玄武巖的鐵鎂礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)比研究區(qū)其他巖性的高，密度相對(duì)較高。在電成像測(cè)井圖上，呈高阻亮塊狀，具有氣孔—杏仁構(gòu)造，直劈縫發(fā)育。

圖3 研究區(qū)玄武巖測(cè)井響應(yīng)特征(C20x井,2 714.0～2 718.0 m)Fig.3 Logging response characteristics of basalt in the study area (well C20x, 2 714.0-2 718.0 m)

3.2 安山巖

安山巖的常規(guī)測(cè)井響應(yīng)表現(xiàn)為“兩低一中兩高”特征(見圖4)?！皟傻汀笔侵赴采綆r的中子孔隙度為低到中等(低于35%)、聲波時(shí)差低(低于85 μs/ft)；“一中”是指自然伽馬表現(xiàn)為低到中等(低于35 API)，略高于玄武巖的；“兩高”是指安山巖密度高(高于2.43 g/cm3)和電阻率高(50～500 Ω·m)。安山巖作為研究區(qū)的中性火山熔巖，其Th、U、K元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)略高于基性巖的，自然伽馬測(cè)井值略高于玄武巖的；安山巖的鐵鎂礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于玄武巖的，密度略低于玄武巖的，密度測(cè)井值較高，中子孔隙度、聲波時(shí)差表現(xiàn)與密度測(cè)井相反的特征。在電成像測(cè)井圖上，表現(xiàn)為亮色高阻塊狀的熔巖結(jié)構(gòu)，充填縫發(fā)育。

3.3 火山角礫巖

火山角礫巖的常規(guī)測(cè)井響應(yīng)表現(xiàn)為“兩低兩中一高”特征(見圖5)?！皟傻汀笔侵富鹕浇堑[巖的密度為低到中等(2.29～2.61 g/cm3)、自然伽馬表現(xiàn)為低到中等(低于40 API)；“兩中”是指聲波時(shí)差表現(xiàn)為中等(64～99 μs/ft)、電阻率表現(xiàn)為中等(5～150 Ω·m)；“一高”是指火山角礫巖的中子孔隙度表現(xiàn)為中等到高(25%～45%)。自然伽馬測(cè)井對(duì)巖石結(jié)構(gòu)也有一定的反映，準(zhǔn)噶爾盆地不同地區(qū)的熔巖樣品和角礫巖樣品放射性元素[1]測(cè)定結(jié)果表明，同質(zhì)的火山角礫巖比火山熔巖的放射性強(qiáng)度低，由于研究區(qū)所含角礫成分以中基性巖屑為主，導(dǎo)致自然伽馬變化幅度較大；對(duì)于同質(zhì)的火山熔巖，火山角礫巖的結(jié)構(gòu)使得物性變好，密度測(cè)井值相對(duì)較低，中子孔隙度、聲波時(shí)差表現(xiàn)與密度測(cè)井相反的特征。在電成像測(cè)井圖上，具有明顯的亮色火山角礫，輪廓十分明顯，角礫多呈次磨圓—次棱角狀。

圖4 研究區(qū)安山巖測(cè)井響應(yīng)特征(C20x井,2 624.0～2627.5 m)Fig.4 Logging response characteristics of andesite in the study area (well C20x, 2 624.0-2 627.5 m)

圖5 研究區(qū)火山角礫巖測(cè)井響應(yīng)特征(C20x井,1 979.0～1 982.0 m)Fig.5 Logging response characteristics of volcanic breccia in the study area (well C20x, 1 979.0-1 982.0 m)

3.4 凝灰?guī)r

凝灰?guī)r的常規(guī)測(cè)井響應(yīng)表現(xiàn)為“兩低三高”特征(見圖6)?！皟傻汀笔侵改?guī)r的密度較低(低于2.52 g/cm3)、電阻率較低(低于40 Ω·m)；“三高”是指自然伽馬高(高于40 API)、聲波時(shí)差(高于70 μs/ft)和中子孔隙度(高于30%)較高。凝灰?guī)r中富含凝灰質(zhì)，對(duì)放射性元素吸收能力較強(qiáng)，自然伽馬表現(xiàn)為高值。在電成像測(cè)井圖上，具有凝灰結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)為暗色過渡，邊界模糊且具淺色的低阻特征。

3.5 凝灰質(zhì)砂礫巖

凝灰質(zhì)砂礫巖的常規(guī)測(cè)井響應(yīng)表現(xiàn)為“兩低兩中一高”特征(見圖7)?！皟傻汀笔侵改屹|(zhì)砂礫巖的電阻率較低(低于20 Ω·m)、密度偏低(2.30～2.55 g/cm3)；“兩中”是指凝灰質(zhì)砂礫巖的自然伽馬(33～60 API)、聲波時(shí)差(60～90 μs/ft)測(cè)井表現(xiàn)為中等；“一高”是指凝灰質(zhì)砂礫巖的中子孔隙度較高(高于25%)。研究區(qū)凝灰質(zhì)砂礫巖的礫石成分以安山巖屑為主，膠結(jié)物成分以凝灰質(zhì)為主，自然伽馬表現(xiàn)為中到高值。在電成像測(cè)井圖上，可在凝灰結(jié)構(gòu)中見到明顯的亮色高阻礫石。

3.6 凝灰質(zhì)細(xì)砂巖

凝灰質(zhì)細(xì)砂巖的常規(guī)測(cè)井響應(yīng)表現(xiàn)為“三低一中一高”(見圖8)?！叭汀笔侵改屹|(zhì)細(xì)砂巖的中子孔隙度(低于25%)、聲波時(shí)差(低于75 μs/ft)和電阻率低(低于50 Ω·m)；“一中”是指密度測(cè)井表現(xiàn)為中等(2.40～2.60 g/cm3)；“一高”是指凝灰質(zhì)細(xì)砂巖的自然伽馬較高(高于50 API)。在電成像測(cè)井圖上，具有明顯的層理結(jié)構(gòu)，呈亮暗條帶交互狀。

圖6 研究區(qū)凝灰?guī)r測(cè)井響應(yīng)特征(C48x井,2 342.5～2 345.1 m)Fig.6 Logging response characteristics of tuff in the study area (well C48x,2 342.5-2 345.1 m)

圖7 研究區(qū)凝灰質(zhì)砂礫巖測(cè)井響應(yīng)特征(C20x井,1 944.0～1 947.0 m)Fig.7 Logging response characteristics of tuffaceous glutenite in the study area (well C20x, 1 944.0-1 947.0 m)

圖8 研究區(qū)凝灰質(zhì)細(xì)砂巖測(cè)井響應(yīng)特征(C20x井,2 241.0～2 245.0 m)Fig.8 Logging response characteristics of tuffaceous sandstone in the study area (well C20x, 2 241.0-2 245.0 m)

3.7 沉凝灰?guī)r

沉凝灰?guī)r的常規(guī)測(cè)井響應(yīng)表現(xiàn)為兩低一中兩高”特征(見圖9)。“兩低”是指沉凝灰?guī)r的電阻率低(低于10 Ω·m)、密度偏低(2.30～2.56 g/cm3)；“一中”是指沉凝灰?guī)r的自然伽馬表現(xiàn)為中等到高(40～65 API)；“兩高”是指沉凝灰?guī)r的中子孔隙度高(15%～40%)、聲波時(shí)差高(高于80 μs/ft)。在電成像測(cè)井圖上，具有明顯的層理構(gòu)造和凝灰結(jié)構(gòu)。

根據(jù)7種優(yōu)勢(shì)巖性的常規(guī)測(cè)井響應(yīng)特征分析，結(jié)合巖石薄片、鉆井取心、測(cè)井曲線等資料，對(duì)優(yōu)選的巖性數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行常規(guī)測(cè)井響應(yīng)統(tǒng)計(jì)，結(jié)果見表1。由表1可知，各類火成巖巖性在巖心與薄片資料的常規(guī)測(cè)井響應(yīng)特征上與標(biāo)準(zhǔn)識(shí)別模式略有差異，總體規(guī)律符合各類巖性的標(biāo)準(zhǔn)識(shí)別模式。

圖9 研究區(qū)沉凝灰?guī)r測(cè)井響應(yīng)特征(C47x井,2 479.0～2 481.0 m)Fig.9 Logging response characteristics of tuffite in the study area (well C48x,2 479.0-2 481.0 m)

表1 紅車斷裂帶主要火成巖類型常規(guī)測(cè)井響應(yīng)統(tǒng)計(jì)(薄片和取心資料)

4 多參數(shù)分步交會(huì)法

火成巖巖性識(shí)別方法是以常規(guī)交會(huì)圖法為主[26,38]，但研究區(qū)發(fā)育的火成巖類型比較復(fù)雜，常規(guī)交會(huì)圖法只能利用較少的測(cè)井參數(shù)，應(yīng)用效果較差。考慮火成巖類型復(fù)雜，擬采用多參數(shù)組合分步交會(huì)圖版法識(shí)別火成巖的類型，一方面可以利用更多的測(cè)井信息，另一方面可以較好地排除其他巖性干擾，從而提高識(shí)別精度。多參數(shù)分步交會(huì)法是指在某一巖性識(shí)別圖版上，當(dāng)存在兩種或兩種以上的巖性數(shù)據(jù)重疊而難以區(qū)分時(shí)，在原圖版的基礎(chǔ)上單獨(dú)將巖性數(shù)據(jù)點(diǎn)重疊區(qū)域劃分出來，提取或構(gòu)建其他類型的參數(shù)對(duì)多種巖性進(jìn)行分步劃分，直至每類巖性可以單獨(dú)識(shí)別為止。

首先，利用GR和DEN交會(huì)圖(見圖10) 將7種優(yōu)勢(shì)巖性整體上劃分為兩部分(以圖10的黑色虛線為界)：一部分為富含凝灰質(zhì)的巖性組合(見圖10B區(qū)，包括凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)細(xì)砂巖、凝灰質(zhì)砂礫巖和沉凝灰?guī)r)；另一部分以玄武巖、安山巖和火山角礫巖為主(見圖10A區(qū))。

然后，在圖10(B)區(qū)域中，凝灰?guī)r整體的密度明顯比其他3類巖性的低，主要分布在圖版的下部，其他3類巖性可以根據(jù)GR和DEN的變化規(guī)律進(jìn)行區(qū)分：在自然伽馬上，凝灰質(zhì)砂礫巖<沉凝灰?guī)r<凝灰質(zhì)細(xì)砂巖；在密度上，凝灰質(zhì)砂礫巖<沉凝灰?guī)r≈凝灰質(zhì)細(xì)砂巖。常規(guī)測(cè)井響應(yīng)特征發(fā)生變化主要是受到巖石礦物成分的影響[42-45]：準(zhǔn)噶爾盆地西北緣的凝灰質(zhì)砂礫巖的礫石成分以安山質(zhì)為主[26,41]，凝灰質(zhì)砂礫巖的自然伽馬偏低；沉凝灰?guī)r的薄片鑒定顯示火山碎屑物以安山質(zhì)為主，同時(shí)還存在綠泥石化和方解石化的現(xiàn)象，導(dǎo)致沉凝灰?guī)r的自然伽馬偏向中性；凝灰質(zhì)細(xì)砂巖以較細(xì)粒的凝灰質(zhì)粉—細(xì)砂巖為主，主要成分為以凝灰質(zhì)為主的巖屑，自然伽馬偏高。

圖10 研究區(qū)巖性識(shí)別總圖版(GR—DEN)Fig.10 General chart of lithology identification in the study area (GR-DEN)

圖11 研究區(qū)CNL—DEN交會(huì)Fig.11 CNL-DEN cross plot in the study area

在圖10A區(qū)域中，數(shù)據(jù)以玄武巖、安山巖和火山角礫巖為主，但不同巖性間的數(shù)據(jù)存在明顯重疊，還需要利用其他測(cè)井參數(shù)分步進(jìn)行交會(huì)識(shí)別。

第一步，利用CNL和DEN圖版進(jìn)行火山角礫巖識(shí)別和分離(見圖11)。

第二步，為突出巖性特征，利用AC和CNL構(gòu)建參數(shù)P。在中子孔隙度和聲波時(shí)差交會(huì)圖上，如果將單礦物骨架點(diǎn)和水點(diǎn)引一直線，則各孔隙度下的結(jié)果將根據(jù)礦物體積模型而落在一條直線上，將直線的斜率定義為P(量綱為一)，即

式中：φNf、Δtf分別為流體的中子孔隙度、聲波時(shí)差，分別取為100%和189 μs/ft；φN、Δt分別為巖石薄片和巖心數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的中子孔隙度、聲波時(shí)差測(cè)井值；φNma、Δtma分別為巖石骨架的中子孔隙度、聲波時(shí)差測(cè)井值。P不僅將聲波時(shí)差和中子孔隙度相結(jié)合，還可以消除基質(zhì)孔隙對(duì)巖性識(shí)別的影響。結(jié)合P和GR進(jìn)行交會(huì)，識(shí)別玄武巖和安山巖(見圖12)。

圖12 研究區(qū)GR-P交會(huì)圖Fig.12 GR—P cross plot in the study area

與一般的交會(huì)圖法相比，多參數(shù)分步交會(huì)法優(yōu)點(diǎn)在于對(duì)常規(guī)測(cè)井曲線的利用率高，比較適用于特殊測(cè)井資料缺少的情況。當(dāng)多種巖性數(shù)據(jù)重疊時(shí)，可以對(duì)每一類巖性實(shí)現(xiàn)多種測(cè)井參數(shù)的交會(huì)分析，充分結(jié)合各種巖性的標(biāo)準(zhǔn)識(shí)別模式進(jìn)行劃分，從而提高巖性識(shí)別的準(zhǔn)確率。巖性識(shí)別流程見圖13。由圖13可看出，基于GR、DEN、AC、CNL和P等多參數(shù)組合交會(huì)建立的火成巖優(yōu)勢(shì)巖性識(shí)別方法,可以進(jìn)一步與電成像測(cè)井圖像資料相結(jié)合，在考慮成分和結(jié)構(gòu)兩個(gè)方面對(duì)巖性進(jìn)行綜合識(shí)別。

圖13 研究區(qū)主要火成巖巖性識(shí)別流程Fig.13 Lithologic identification process of dominant igneous rocks in the study area

5 識(shí)別效果驗(yàn)證

為了驗(yàn)證多參數(shù)分步交會(huì)巖性識(shí)別圖版在研究區(qū)的識(shí)別效果，選取具有不同巖性的實(shí)際井段進(jìn)行火成巖巖性識(shí)別(見圖14-16)[46]。在圖14-16的測(cè)井解釋成果圖中，第1道為深度道，第2道為巖性測(cè)井曲線(井徑、自然電位和自然伽馬)，第3道為孔隙度測(cè)井曲線(密度、中子孔隙度和聲波時(shí)差)，第4道為電阻率測(cè)井曲線(深、中、淺電阻率)，第5道為未參與圖版建立過程的巖石薄片結(jié)論，第6道為利用多參數(shù)分步交會(huì)巖性識(shí)別圖版的解釋成果，第7道為利用文獻(xiàn)[46]方法的解釋成果。井段內(nèi)第5道巖石薄片結(jié)論與第6道、第7道解釋成果對(duì)比表明，二者巖性識(shí)別的成果基本符合研究區(qū)不同巖性的測(cè)井響應(yīng)變化規(guī)律，多參數(shù)分步交會(huì)法可以反映更細(xì)致的巖性變化，對(duì)研究區(qū)具有較好的適用性。

CF06x井的2 285.00～2 334.00 m井段(見圖14)，主要巖性為玄武巖，次要巖性為火山角礫巖。第5道與第6道的解釋成果基本符合，第6道的2 311.50 m表現(xiàn)為玄武巖和火山角礫巖的互層，反映玄武巖的碎裂化，與碎裂化玄武巖薄片鑒定結(jié)論相符合；第7道雖然將整段識(shí)別為安山玄武巖，沒有對(duì)火山角礫巖進(jìn)行識(shí)別，但可以反映井段的主要巖性。

C21x井1 203.00～1 226.00 m井段(見圖15)，整體以凝灰?guī)r為主，井段下半段凝灰質(zhì)細(xì)粒巖屑砂巖含量增加。第5道與第6道、第7道的解釋成果基本符合，凝灰?guī)r和凝灰質(zhì)細(xì)砂巖識(shí)別的標(biāo)準(zhǔn)為凝灰?guī)r密度略低于凝灰質(zhì)細(xì)粒巖屑砂巖的(DEN<2.43 g/cm3)。

C21x井1 139.00～1 148.00 m井段(見圖16)，主要識(shí)別的巖性為安山巖、安山質(zhì)火山角礫巖和巖屑凝灰?guī)r，井段整體以安山質(zhì)火山角礫巖為主，大多與安山巖呈互層出現(xiàn)。第5道與第6道巖性解釋成果基本符合，第7道的解釋成果只能反映井段的主要巖性為火山角礫巖。

圖14 研究區(qū)CF06x井巖性測(cè)井解釋成果(2 285.00～2 334.00 m)Fig.14 Lithologic log interpretation of well CF06x in the study area(2 285.00-2 334.00 m)

圖15 研究區(qū)C21x井巖性測(cè)井解釋成果(1 203.00～1 226.00 m)Fig.15 Lithologic log interpretation of well C21x in the study area(1 203.00-1 226.00 m)

圖16 研究區(qū)C21x井巖性測(cè)井解釋成果(1 139.00～1 148.00 m)Fig.16 Lithologic log interpretation of well C21x in the study area (1 139.00-1 148.00 m)

6 優(yōu)勢(shì)巖性平面分布

圖17 紅車斷裂帶優(yōu)勢(shì)巖性平面分布Fig.17 The dominant lithologic plane distribution of the Hongche Fault Belt

利用基于多參數(shù)分步交會(huì)圖版對(duì)研究區(qū)的37口井進(jìn)行巖性識(shí)別，統(tǒng)計(jì)7種優(yōu)勢(shì)巖性在每口井中位于石炭系儲(chǔ)層的比例，根據(jù)平面上連井間的巖性比例變化對(duì)火成巖優(yōu)勢(shì)巖性分布范圍進(jìn)行清繪。結(jié)合電成像測(cè)井資料，得到紅車斷裂帶優(yōu)勢(shì)巖性平面分布圖(見圖17)。由于凝灰質(zhì)砂(礫)巖和凝灰質(zhì)細(xì)砂巖屬于火山沉積巖，且分布較為分散，在繪圖過程中將二者合并處理。

由圖17可知，根據(jù)中央主斷層附近巖性比例的變化，將巖性分布整體劃分為兩個(gè)區(qū)域：東部的凝灰?guī)r和凝灰質(zhì)砂(礫)巖連續(xù)分布，且二者主要分布于紅車斷裂帶的北部；火山角礫巖和火山熔巖(玄武巖、安山巖)主要分布于主斷層的西部。火山角礫巖整體呈南北走向的不連續(xù)片狀分布，其間被玄武巖和安山巖等火山熔巖充填，玄武巖相對(duì)安山巖在紅車斷裂帶的南部更加發(fā)育。

7 結(jié)論

(1)準(zhǔn)噶爾盆地紅車斷裂帶石炭系火成巖儲(chǔ)層發(fā)育7種主要火成巖類型：玄武巖、安山巖、火山角礫巖、凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)砂礫巖、凝灰質(zhì)細(xì)砂巖及沉凝灰?guī)r?；贕R、DEN、CNL和AC常規(guī)測(cè)井資料建立多參數(shù)分步交會(huì)圖版： GR-DEN總圖版將巖性整體劃分為分別以凝灰質(zhì)(凝灰質(zhì)砂礫巖、凝灰質(zhì)細(xì)砂巖、沉凝灰?guī)r和凝灰?guī)r)為主和以火山熔巖(玄武巖、安山巖)、火山角礫巖為主的兩個(gè)部分；CNL-DEN交會(huì)圖從玄武巖、安山巖和火山角礫巖中有效判別火山角礫巖；GR-構(gòu)造參數(shù)P交會(huì)圖能夠較好地區(qū)分玄武巖和安山巖。

(2)紅車斷裂帶北部和主斷層?xùn)|部以凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)細(xì)砂巖和凝灰質(zhì)砂礫巖為主；主斷層西部主要發(fā)育火山角礫巖和火山熔巖，火山角礫巖呈南北走向不連續(xù)分布，其間被溢流的火山熔巖(玄武巖、安山巖)覆蓋。優(yōu)勢(shì)巖性平面分布為進(jìn)一步尋找優(yōu)勢(shì)目標(biāo)儲(chǔ)集區(qū)提供參考。