某盆地北部火山岩岩相测井识别技术研究

2015-02-20曾巍

长江大学学报(自科版) 2015年17期

关键词：岩相火山岩

曾巍

(中石油大庆油田有限责任公司第六采油厂，黑龙江大庆 163000)

某盆地北部火山岩岩相测井识别技术研究

曾巍

(中石油大庆油田有限责任公司第六采油厂，黑龙江大庆 163000)

[摘要]火山岩岩性、岩相是控制火山岩储层发育的重要因素，岩性、岩相识别是火山岩储层预测的重要基础工作之一，如何利用测井资料开展井点处火山岩岩相识别是地质和地球物理学家面临的一项挑战。针对某盆地深层火山岩地层，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，建立了常规测井识别火山岩成分、微电阻率扫描成像(FMI)测井识别火山岩结构构造的方法，最后利用测井识别的岩性、结构构造组合，建立了火山岩岩性识别的方法和技术流程。研究结果表明，常规测井资料结合FMI测井可以有效识别火山岩成分、结构、构造等地质特征，进而可以有效评价火山岩相分布。研究成果对于进一步加大火山岩勘探、测井资料标定地震具有重要的价值。

[关键词]火山岩；岩性识别；岩相；测井识别

某盆地北部广泛发育火山岩油气藏，储层受火山岩岩性、岩相控制，不同岩性、岩相条件从根本上决定了该类储层储集空间的发育程度与规模，因此有效识别火山岩性、岩相是储层预测的一项重要基础工作。国内外学者针对火山岩岩性岩相识别做了大量工作，主要方法有地质法和地球物理法。地质法主要是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；地球物理法主要是利用地震或测井资料来实现岩相识别与划分。相对于地震资料，测井资料具有纵向分辨率高、采样密集等优点，适合在钻遇的火山岩地层开展岩相识别与划分，其成果对于井点位置地震相标定及所在火山岩体储层发育规律的研究具有重要的作用。

近年来，随着火山岩油气藏的发现，火山岩岩性、岩相的测井识别成为研究热点，但对测井岩相的识别研究不够。测井资料作为一种间接的地球物理手段，只是岩石某一物理特征的响应，和岩相很难建立一对一的映射关系。为此，笔者针对某盆地深层火山岩，利用常规测井资料和微电阻率扫描成像(FMI)测井资料相结合的方法识别火山岩成分、结构、构造等特征，建立起火山岩岩相的测井识别方法。

1深层火山岩岩相识别研究

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。在某盆地的火山岩岩相分类研究中，前人提出了采用岩性-组构-成因分类方法，将某盆地火山岩岩相分为火山通道相、爆发相、喷溢相、侵出相和火山沉积相5种；每一种火山岩相可以进一步划分为3种亚相，共15种亚相[1,2]。其分类标准强调了储层分类具有储层意义，岩相要具有不同尺度和不同资料的可识别性，即在岩心/岩屑、手标本、剖面上可识别，同时，用测井和地震资料也在一定程度上可识别，每种岩相要尽可能具有明确的甚至是独有的岩性、结构和构造标志等。该分类方案在某盆地的火山岩岩相研究中得到了广泛认可。笔者采用了上述分类方案，在岩心观察的基础上，采用“岩心刻度测井”，开展了火山岩岩相特征研究，提取了不同岩相的火山岩岩性、结构、构造特征，为测井识别火山岩岩相亚相打下了基础。

2火山岩岩相标志的测井响应特征及测井识别方法

2.1典型火山岩结构成像测井响应识别方法

图1　火山岩结构的FMI测井响应特征

岩石的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[3]。

1)熔岩结构该结构在火山岩中最为常见，是识别火山熔岩的重要依据。熔岩结构中岩性较为均一，无粒状特征，通常有裂缝发育。在微电阻率扫描成像(FMI)测井图像中通常为块状模式(图1(a))。

2)熔结结构是指在熔浆流动过程中，塑性碎屑物质发生压扁变形，定向拉长，属于熔结结构，是爆发相热碎屑流亚相的典型标志。研究区主要为流纹质熔结凝灰岩，塑性浆屑成分多为含长石石英的岩石碎屑，因此在FMI图像上多为亮色的角砾或浆屑，并呈定向拉长状排列(图1(b))。

3)火山碎屑结构是指火山爆发所产生的火山碎屑的总称，是碎屑体积分数达到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。火山碎屑结构是火山爆发相的重要指示标志，由于火山角砾之间充填物的矿物成分不同，造成FMI图像上颜色明暗相间，可见颗粒间相互支撑，混杂堆积，不具磨圆特征。在FMI图像上可以清晰地显示出颗粒大小、形状，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。典型的结构特征是具有火山碎屑结构的火山碎屑岩，不规则组合亮斑模式(图1(c))。

4)隐爆角砾结构是由于岩浆侵入烘烤、挤压造成围岩破碎及自身的冷却破碎形成的岩石结构，该结构常见于次火山岩及其与之接触的围岩。岩浆侵入在接近地面时冷却收缩，形成大小不等的碎块，小的为角砾级别，大的为集块级别。具有该结构的岩石由原地火山角砾和同成分或相似成分熔浆组成，是识别隐爆角砾岩亚相的典型标志。因此，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(图1(d))。

2.2典型火山岩构造成像测井识别方法

图2　火山岩构造的FMI测井响应特征

火山岩构造是指组成岩石的各部分(集合体)在形成岩石时，在排列充填空间方式上所构成的岩石特点；或者也可以说是集合体的排列、配置与充填方式的关系。从定义可以看出，构造是反映岩石宏观特征的一种方式，是不同环境下火山成岩时的产物，是识别火山岩岩相、亚相的重要标志。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：块状构造、气孔杏仁构造、流纹构造、变形流纹构造、堆砌构造5种类型。

1)块状构造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都是一样的，图像整体上由高、低阻基质组成。FMI图像上为高阻亮色分布，但常被裂缝切割，呈现出高阻背景下的暗色条纹，但整体较均一(图2(a))。

2)气孔杏仁构造岩石形成过程中，岩浆中的气体逸出，占据空间，岩浆冷凝后留下气孔，称为气孔构造。气孔构造被岩浆后矿物所充填，形成杏仁构造。气孔的形状有所不同，有时拉长，有一定方向性。气孔后期被绿泥石等黏土矿物充填或充满流体，导电性能强，因此气孔显示为高阻亮色背景下的暗色斑点状；同时，由于气孔是在流动过程中形成的，因此与流动方向及形成环境有关，是火山岩岩相的重要标志。杏仁则由于充填物与原岩成分差异，可能显示为亮色和暗色2种情况(图2(b))。

3)流纹构造是由不同颜色的条纹和拉长的气孔等表现出来的一种流动构造，是酸性火山岩中最为常见的构造。它是由不同颜色、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，是在熔浆流动过程中形成的。FMI图像表现为条带状明暗相间的条纹，条纹连续性好，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物质的气孔(图2(c))。

4)变形流纹构造包括流面构造和流线构造。流面构造是由片状矿物、板状矿物及扁平捕虏体、析离体的平行排列形成的，柱状矿物和长析离体、捕虏体的定向排列形成流线构造，流面和流动构造的产生与岩浆流动有关。应用流面构造、流线构造可以判断火山岩岩浆的流动方向。FMI图像上整体表现为杂色，中低阻橙色基质明暗相间，呈现明显的强烈揉皱状流纹构造，属不规则明暗相间条带状模式，具有明显的变形流纹构造(图2(d))。

5)堆砌构造是识别通道相的重要标志，FMI图像上显示大块颗粒支撑排列。基质破碎割裂为形状规则的碎屑，发育具环状或放射状节理，堆砌构造明显发育。FMI图像上显示为火山集块堆积排列，为不规则组合断续线状模式。

3火山岩岩相测井识别的方法及流程

上述研究结果表明，常规测井在识别火山岩成分、FMI测井在识别火山岩结构构造方面具有与岩心资料相似的能力。借鉴岩心描述及岩相识别方法，可以利用测井资料在识别相标志的基础上，按照地质识别岩相的方法和流程，形成适合深层火山岩岩相测井识别的方法和流程[4]：①利用常规测井资料按照成分识别模板进行岩石成分的识别；②在成分相同的井段内按照结构识别图版识别火山岩的岩石结构，按照结构分别识别火山熔岩、具有熔岩结构的火山碎屑熔岩、具有熔结结构的火山碎屑熔岩、具有隐爆角砾结构的火山碎屑熔岩、火山碎屑岩等岩石类型；③按照各岩相、亚相特有的结构构造，可以有效进行火山岩岩相亚相。

根据该区的岩心资料研究，采用结构识别的岩相亚相有：

1)具有碎屑结构的火山碎屑岩为爆发相空落亚相。

2)具有熔结结构的火山碎屑熔岩为爆发相热碎屑流亚相。

3)具有隐爆角砾结构的火山碎屑熔岩为火山通道相的隐爆角砾亚相。

4)具有熔岩结构的火山熔岩以及火山碎屑熔岩，因其成因具有多样性，因此需要结合构造进行岩相划分。火山熔岩发育在溢流相，在基性和中性岩中发育块状构造和气孔杏仁构造，而在酸性岩中除以上2种构造外还发育流纹构造。溢流相中分为上、中、下3个亚相，上部亚相和下部亚相发育气孔，而中部亚相发育块状构造，岩性较致密。上部亚相气孔顺流纹发育，而下部亚相气孔与流动方向斜交。在火山熔岩中，具有变形流纹构造的火山熔岩是侵出相外带亚相的重要标志。而对于具有熔岩结构的火山碎屑熔岩，堆砌构造是识别火山通道相火山颈亚相的重要标志；而节理发育的自碎屑结构是火山岩溢流相上部亚相的重要标志。

利用上述对应关系，可以划出火山岩爆发相的空落亚相、热碎屑流亚相；溢流相的上部亚相、中部亚相和下部亚相；火山通道相的火山颈亚相和隐爆角砾亚相；侵出相外带亚相。

4结论

1)在岩心观察的基础上，提取了研究区不同火山岩相的识别标志及特征描述。

2)利用“岩心刻度测井”研究了以火山岩成分、结构、构造为相标志的测井响应特征，建立了常规测井识别火山岩成分，FMI测井识别火山岩结构的测井解释方法。

3)对研究区的一些关键井进行了岩相划分，取得了与地质岩相识别符合较好的结果，在一定程度了验证了该技术方法的可行性。

[参考文献]

[1]王璞珺，陈树民，刘万洙，等.松辽盆地火山岩相与火山岩储层的关系[J].石油与天然气地质，2003，24(1)：18～23.

[2]王璞珺，迟元林，刘万洙，等.松辽盆地火山岩相：类型、特征和储层意义[J].吉林大学学报(地球科学版)，2003，33(4)：317～325.

[3]王璞珺，吴河勇，庞颜明，等.松辽盆地火山岩相：相序、相模式与储层物性的定量关系[J].吉林大学学报(地球科学版)，2006，36(5)：805～812.

[4]张莹，潘保芝，印长海，等.成像测井图像在火山岩岩性识别中的应用[J].石油物探，2007，46(3)：288～293.

[编辑]龚丹

[作者简介]雷军(1972-)，男，高级工程师，现主要从事地质录井的科研与生产管理工作， leijun-tlm@petrochina.com.cn。