徐家围子断陷火山岩岩相测井识别方法研究

2014-05-10王春阳覃豪

测井技术 2014年4期

王春阳, 覃豪

(大庆油田有限责任公司勘探开发研究院, 黑龙江大庆 163712)

0 引言

徐家围子断陷火山岩气藏发育,储层发育程度及规模受火山岩岩相发育情况控制[1-4]。深层火山岩勘探开发中岩相研究是决定火山岩储层预测成败的关键之一。火山岩岩相识别主要方法有地质法和地球物理法[5-6]。地质法利用岩心资料通过矿物鉴定、岩心观察等多种方法识别火山岩的成分、结构、构造等地质特征,最终实现火山岩岩相的识别与划分[7];地球物理法利用地震或测井资料实现,由于地震资料的分辨率原因,其确定的火山岩岩相精度相对较低,需要应用测井资料进行刻度。虽然测井资料具有信息丰富、精度高的优势,但是没有成形的方法,需要开展应用测井资料识别火山岩岩相的方法研究。本文采用岩心刻度测井,利用钻井取心资料提取的岩性、结构、构造等特征标志对测井资料进行刻度,提取测井资料识别岩相的火山岩岩性、结构、构造,结合区域火山岩岩相序列模式建立了火山岩岩相识别的方法和技术流程。应用该方法在徐家围子地区进行了火山岩岩相划分,取得了较好的识别效果,为该区的火山岩储层精细预测提供有有力的技术保障。

1 火山岩岩相分类及识别标志

火山岩岩相是指火山活动环境及在该环境下所形成的特定火山岩岩石类型的综合,是火山作用产物在空间上的分布格局、产出方式以及这些产物呈现的外貌特征的反映。在松辽盆地的火山岩岩相分类研究中,王璞君等[1]根据岩性-组构-成因将松辽盆地火山岩相分为5个相15个亚相,其分类标准强调了岩相的可识别性,即在岩心/岩屑、手标本、剖面上可识别,用测井和地震资料也在一定程度上可识别。通过30口井岩心及薄片观察,其中11个亚相在测井上具有明显的响应特征,对地质归纳的岩性、结构、构造进行归类(见表1)以及为测井资料识别火山岩岩相奠定了基础。

表1 火山岩岩相分类及相标志

2 火山岩岩相的测井相标志及识别

不同岩相具有不同的岩性、结构、构造特征,测井识别岩相就是识别岩性、结构、构造,通过这些相标志最终确定岩相、亚相。

2.1 火山岩岩性识别

火山岩由各类造岩矿物组成。火山岩的矿物成分是火山岩重要的分类依据。对不同岩性的测井响应特征进行深入研究表明,随着岩石从基性到酸性变化,火山岩的放射性不断增强,密度降低,中子孔隙度降低。选用对岩性敏感的自然伽马、密度和中子等3条测井曲线进行岩性识别,建立识别标准(见图1)。由于储层物性及含气性变化,使得单独应用密度、中子测井识别岩石成分的敏感性降低,利用二者的差构建了新的指示曲线φDEN-φCNL,有

(1)

式中,φDEN、φCNL分别为密度孔隙度和中子孔隙度,%。

图1 火山岩成分识别图版

2.2 火山岩结构识别

岩石结构是指岩石物质组分的结晶程度、颗粒大小、形态特征以及矿物与矿物之间的相互关系等。不同的结构往往代表着不同的地质成因,是火山岩岩相重要的标志。常见的火山岩结构包括熔岩结构、熔结结构、碎屑结构、隐爆角砾结构。研究采用电阻率成像测井图像进行识别(见图2)。

熔岩结构在岩心上不具有粒度特征的斑状结构、交织结构和少斑结构,3种结构在成像上难以区分,故合称为熔岩结构。在微电阻率扫描成像测井(FMI)图像中整体色调均匀的高电阻率亮色和中低电阻率橙色基质组成,不具粒状特征,属块状模式[见图2(a)]。熔结结构是塑性玻屑、岩屑等经火山流运移堆积时靠本身的高温熔结而成,塑性碎屑发生压扁变形、定向拉长,呈近平行状分布,可含有刚性岩屑和晶屑。FMI图像上可见高电阻率亮色的蠕虫状浆屑平行排列,压扁拉长特征明显,气孔较发育[见图2(b)]。火山碎屑结构是火山爆发所产生的火山碎屑的总称,是碎屑含量达到90%以上并被相应的更细小的碎屑(通常为火山尘)压实固结所产生的结构。FMI图像上颜色明暗相间,不具磨圆及压扁拉长特征,根据颗粒大小,其碎屑结构特征可以细分为集块结构、角砾结构和凝灰结构[见图2(c)]。隐爆角砾结构是在火山口附近或潜火山岩体的顶部,由于强烈爆破使岩体本身及其顶部围岩破碎成大小不等的各种角砾,被其自身成分或某些气液矿物胶结形成,角砾形态多为棱角状、次棱角状。在FMI图像上显示为不规则组合亮斑模式和亮暗截切模式,具有明显的隐爆角砾结构特征[见图2(d)]。

图2 典型火山岩结构特征图

2.3 火山岩构造识别

火山岩构造是指组成岩石的各部分(集合体)在形成岩石时,在排列充填其空间方式上所构成的岩石特点。在岩心观察的基础上,结合前人研究成果,总结出测井能够识别的构造主要有5种类型:块状构造、气孔构造、流纹构造、变形流纹构造、堆砌构造(见图3)。

块状构造是指组成岩石的矿物在岩石中无定向排列,岩石各部分在成分和结构上基本一致,FMI图像上整体上由高低电阻率基质组成为高电阻率亮色分布,常被裂缝切割,呈现出高电阻率背景下的暗色条纹,整体较均一。岩石形成过程中,岩浆中的气体未逸出,占据空间,岩浆冷凝后留下气孔,称为气孔构造;气孔被岩浆期后矿物所填充,形成杏仁构造。从FMI成像可看出2种类型的杏仁构造,一种是气孔被滑石填充,呈高电阻率亮色;另一种是被绿泥石填充,呈低电阻率颜色。流纹构造是酸性火山岩中由不同颜色,不同成分的条纹、条带和球粒、雏晶定向排列,以及拉长的气孔等表现出来的一种流动构造。FMI图像表现为条带状明暗相间、近于等距正弦的条纹。亮色部分主要成分是熔浆,暗色条纹主要成分是一些暗色矿物及充填有导电能力较强的气孔。变形流纹构造是具有强烈揉皱状的流纹构造。成像图像上整体表现为杂色,中低电阻率橙色基质明暗相间,近于等距的螺旋线组成,呈现明显地强烈揉皱状流纹构造,属不规则明暗相间条带状模式。堆砌构造刚性或塑性火山角砾被较细粒火山物质或熔浆胶结,形成貌似混凝土状的火山角砾/集块(熔)岩。FMI图像上高电阻率亮斑状的火山角砾呈混凝土状混杂堆积,大块颗粒支撑排列,不具分选和磨圆特征。

图3 典型火山岩构造特征图

3 火山岩岩相测井识别方法

应用测井资料对火山岩相标志进行了提取。以此为基础,结合岩心识别岩相的方法研制了适合大庆深层的火山岩岩相测井识别方法。首先利用常规测井资料按照成分识别标准进行岩石成分识别;再采用岩心刻度测井对电阻率成像图像进行刻度,建立结构构造识别图版。应用图版对非取心井段进行结构构造识别,结合成分识别结果确定岩性,按照岩性与岩相的对应关系划分岩相。在岩相内,按照岩石的结构、构造进行亚相划分,例如采用结构识别的岩相、亚相有:具有熔结结构的火山碎屑熔岩识别为爆发相的热碎屑流亚相、具有碎屑结构的火山碎屑岩识别为爆发相的空落亚相、具有隐爆角砾结构的火山碎屑熔岩识别为火山通道相的隐爆角砾亚相。采用构造识别的岩相、亚相有:具有块状构造、气孔杏仁构造或流纹构造的为溢流相、在溢流相中气孔沿着流纹发育的为上部亚相、气孔与流纹斜交或垂直的为下部亚相、发育块状构造的为中部亚相、具有变形流纹构造的火山熔岩为侵出相外带亚相、具有堆砌构造的火山碎屑熔岩为火山通道相火山径亚相等。

4 应用效果分析

以爆发相及其亚相为例对火山岩岩相识别方法进行具体说明。徐深×井的3 371～4 079 m段岩性为凝灰岩、角砾凝灰岩、熔结角砾凝灰岩,在成像测井图像上具有碎屑结构特征,因此,该段解释为爆发相。其中3 779.4～3 859.8 m段测井曲线解释岩石成分为酸性岩,FMI图像上颜色明暗相间,具有明显的颗粒特征且无磨圆及压扁拉长特征,是典型的火山碎屑结构,岩相识别结果为爆发相的空落亚相(见图4);3 948.8～3 991 m段测井曲线解释岩石成分为酸性岩,FMI图像上可见具有层理特征角砾凝灰结构,厚度较小,岩相识别结果为爆发相的热基浪亚相(见图5);4 041～4 088 m段测井曲线解释岩石成分为酸性岩,FMI图像上可见高电阻率亮色的蠕虫状浆屑,呈斑状特征,可见颗粒拉长变扁,气孔较发育,具有明显熔结结构特征,岩相识别结果为爆发相的热碎屑流亚相(见图6)。应用该方法对徐家围子地区102口井火山岩进行了岩相划分,经11口井22个层取心段地质相验证,岩相符合率82%,亚相符合率73%。