邵家洼陷沙四段湖相碳酸盐岩岩性测井解释模型

杨生超，邱隆伟，刘魁元，徐宁宁，杨勇强，韩　霄，姜嘉诚

（1.中国石油大学地球科学与技术学院，山东青岛266580；2.中国石化胜利油田分公司河口采油厂，山东东营257200；3.中海石油深圳分公司研究院，深圳510240；4.骏马石油装备制造有限公司，山东东营257000）

邵家洼陷沙四段湖相碳酸盐岩岩性测井解释模型

杨生超1，邱隆伟1，刘魁元2，徐宁宁1，杨勇强1，韩霄3，姜嘉诚4

（1.中国石油大学地球科学与技术学院，山东青岛266580；2.中国石化胜利油田分公司河口采油厂，山东东营257200；3.中海石油深圳分公司研究院，深圳510240；4.骏马石油装备制造有限公司，山东东营257000）

综合岩心、薄片、测井以及分析测试资料，以沉积相带限定范围，按沉积相类型分别建立了邵家洼陷渐新统沙河街组四段碳酸盐岩岩性测井解释模型。研究表明，邵家洼陷沙河街组四段发育白云岩、生物灰岩、砂屑灰岩、鲕粒灰岩、泥晶灰岩、泥灰岩和石膏质灰岩等碳酸盐岩，主要沉积类型为生物礁、近岸灰岩滩与远岸灰岩滩。统计各相带内岩石类型及测井响应特征，按相带分别建立岩性测井解释模型。将模型运用于研究区部分井段，经薄片资料验证，识别效果较好。湖相碳酸盐岩岩性测井解释模型提高了岩性的识别精度，对预测碳酸盐岩有利储集层的分布十分有益。

渤海湾盆地；济阳坳陷；沾化凹陷；邵家洼陷；湖相碳酸盐岩；测井解释；岩性识别

TE122.2

A

湖相碳酸盐岩广泛发育于中国各陆相含油气盆地中，且具有良好的生油潜力与储油能力，因此有着较高的勘探价值［1］。然而，录井资料通常将碳酸盐岩笼统地解释为灰岩或白云岩，这制约了湖相碳酸盐岩沉积相及储集层的深入研究，使有利储集层预测难度加大［2］。由于取心成本较高，利用有限的取心资料结合丰富的测井曲线开展测井岩相研究，已成为湖相碳酸盐岩岩性以及沉积相研究的重要手段。

目前，用测井曲线识别碳酸盐岩类型的研究已经较为成熟，按照精细程度可分为定性分析、交会图区分、多参数定量识别。定性分析，主要是根据测井曲线的形态特征、读值相对大小与长期生产积累的经验来识别岩性［3］，这类方法运用得较少，一般限于利用测井响应特征对岩性进行简要描述；交会图区分，主要是通过自然伽马曲线与三孔隙度曲线（声波时差、密度、中子）两两交会［2，4］、光电截面指数与密度交会［5］等，这类方法操作方便，使用最为广泛；多参数定量识别，主要运用主成分分析［6］、灰色关联［7］、聚类分析［3］、神经网络［8］等数学方法，结合测井资料［9］，对岩石类型进行区分（多参数定量识别法部分来自于海相碳酸盐岩的研究成果，但同样也适用于湖相碳酸盐岩）。针对研究区，目前主要是采用交会图［2］与聚类分析［3］这两类方法对岩性进行测井识别。

前人开展湖相碳酸盐岩岩性测井识别的步骤大致如下：首先划分岩石类型，然后统计各类岩石的测井响应特征，在此基础上，对测井曲线或建立的相关中间变量借助交会图或者数学方法进行区分，最终建立各种岩石类型的岩电识别模板。然而，在湖相碳酸盐岩的不同沉积微相中，即便是相同岩性，其产状等特征也会有较大的差异［10］，这些由沉积环境引起的岩石特征差异会对岩石的测井响应造成影响。近年来，地质因素在测井解释中的重要作用，受到越来越多学者的关注，分别提出了相控测井解释［11］以及基于岩石物理相分类的测井解释方法［12］，均较大程度地提高了储集层参数测井解释的准确性。

本文以邵家洼陷渐新统沙河街组四段（简称为沙四段）为例，建立沉积约束下的湖相碳酸盐岩岩性测井解释模型。以沉积相限定范围，在各沉积相带内划分岩石类型并统计对应的测井响应特征，最终按沉积相分别建立岩性测井识别模板。旨在更准确识别出各种碳酸盐岩类型，为湖相碳酸盐岩有利储集层预测提供参考。

1　区域地质概况

邵家洼陷位于渤海湾盆地济阳坳陷沾化凹陷的西南部，北以义南断层为界与义和庄凸起相邻，南靠陈家庄凸起，东以邵家断层与四扣洼陷相连（图1），是沾化凹陷内一呈北东东—南西西走向的狭长次级负向构造单元［13］。区域内存在中新统馆陶组、渐新统东营组、沙河街组及奥陶系等多套含油层系，其中，沙四段的湖相碳酸盐岩为主力含油层系之一。主要发育的沉积类型为生物礁、近岸灰岩滩与远岸灰岩滩。岩性以灰岩为主，白云岩相对较少，岩石类型主要为礁白云岩、生物灰岩、砂屑灰岩、鲕粒灰岩、泥晶灰岩、泥灰岩以及石膏质灰岩等。

图1　邵家洼陷构造位置

2　湖相碳酸盐岩类型与沉积特征

2.1湖相碳酸盐岩岩石类型

通过对邵家洼陷沙四段27口取心井岩心观察与220块岩石薄片鉴定，结合前人分析测试资料，对湖相碳酸盐岩的岩石类型进行划分。

（1）礁白云岩由原地生长的造礁生物骨骼建造与障积作用形成，枝管藻为研究区主要造礁生物。岩石一般经历较强的白云岩化，成分以白云石为主，含部分亮晶方解石胶结物与残余方解石等（图2a、图2b）。骨架孔、体腔孔及粒间孔等非常发育，多见于强水动力环境的礁核相中。

（2）生物灰岩主要由藻粒或介壳等生物颗粒组成，形态较为完整（图2c），一般被方解石交代，并发生重结晶作用，发育马牙状或栉壳状碳酸盐胶结物，为滨浅湖高能生物滩沉积。

（3）砂屑灰岩成分以泥晶方解石为主（图2d），发育泥晶与亮晶方解石胶结物，偶见少量生物碎屑，由浪基面附近破碎的灰泥质沉积物再沉积作用形成。

（4）亮晶鲕粒灰岩主要类型为薄皮鲕，复鲕较少，呈圆状、次圆状或长条状，鲕核成分多见陆源碎屑。亮晶方解石胶结（图2e）发育，见溶孔、铸模孔等储集空间类型，为滨浅湖浅滩或岸滩沉积。

（5）含颗粒泥晶白云岩主要成分为泥晶灰岩，含少量生屑、介壳及内碎屑等颗粒组分（图2f），颗粒多被方解石交代，泥晶化现象显著，发育部分溶孔与铸模孔，多为水体能量较低的滩后与滩间沉积。

（6）泥晶灰岩（白云岩）主要由泥晶碳酸盐岩组成，结构较为致密均一，颗粒组分较少，含少量泥质（图2g），一般发育在浪基面以下安静水体中。

（7）泥灰岩为灰岩向泥岩过渡的一种岩石类型，泥质含量较高，常含少量生物介壳碎片（图2h），沉积水体能量较低，为岸滩或灰泥坪沉积。

（8）石膏质灰岩在灰岩沉积时，由水体间歇性浓缩沉积的石膏质与泥晶灰质成分混合沉积所形成（图2i），在研究区罗67井、罗602井中见此类岩石，总体分布较为局限。

2.2湖相碳酸盐岩沉积特征

通过对研究区碳酸盐岩的精细岩心观察，结合95口井的测井和录井资料分析以及地震综合解释，湖相碳酸盐岩平面上主要分布在义东至义南断阶带、邵家南部斜坡及罗家鼻状构造带等水体较浅的地区，纵向上分布在沙四上亚段。发育的沉积类型主要为生物礁、近岸灰岩滩与远岸灰岩滩3类。

图2　邵家洼陷沙四段湖相碳酸盐岩类型

（1）生物礁发育于断阶带或水下高能坡折带等构造位置，受物源影响较小，沉积厚度大，具有多期次发育的特点。礁核常发育生物骨架块体，礁前由于风浪的破碎作用，常沉积礁角砾等碎块与灰质砂屑，礁后为静水低能环境，多发育含球粒、鲕粒的泥晶灰岩或灰质白云岩，礁缘位于礁体最远端，能量最低，主要发育泥晶灰岩。统计生物礁内各岩石类型的含量，藻白云岩最为发育，占总量的25%左右，其次为内碎屑灰岩与内碎屑白云岩，分别占21%与20%，其他岩石类型相对较少（图3a）。

（2）近岸灰岩滩发育于离岸较近的弱水动力环境，主要发育有生屑-砂屑白云岩（灰岩）和生屑-砂屑泥晶灰岩等岩石类型。其中，内碎屑灰岩含量最高，超过总体含量的50%，此外还发育有粉屑-生物灰岩、生物灰岩、泥晶灰岩与泥灰岩，其他岩石类型较少见（图3b）。

图3　邵家洼陷沙四段各沉积相带内不同碳酸盐岩类型和含量

（3）远岸灰岩滩发育于缓坡带浪基面附近水体能量较高的部位，较强的水动力环境下发育鲕粒灰岩、砂屑灰岩及生屑灰岩。在能量相对较低的环境下发育泥晶（生屑）灰岩、砂屑-泥晶灰岩。其中，泥晶灰岩与生物灰岩含量最高，分别占总体含量的33%与22%，内碎屑白云岩也较发育，含量为13%，鲕粒灰岩等其他岩石类型均不足10%（图3c）。

3　湖相碳酸盐岩岩性测井识别的可行性

湖相碳酸盐岩岩性测井识别的研究已经取得较多成果，学者们成功地尝试了不同测井解释方法，利用测井资料对湖相碳酸盐岩岩石类型进行解释的思想已经被地质学家普遍接受。此外，从原理上，常规测井曲线（三孔隙度曲线、自然伽马曲线、电阻率曲线等）可以较好地反映岩石的岩性及物性特征。因此，用测井资料对湖相碳酸盐岩进行岩性识别具有坚实的理论基础和成熟的应用经验。

4　湖相碳酸盐岩岩性测井解释模型

岩性测井解释模型的建立是利用测井资料识别岩性的关键步骤，本文提出沉积约束下的湖相碳酸盐岩岩性测井解释模型，对邵家洼陷湖相碳酸盐岩进行更精确的岩性识别。具体步骤概括如下：①明确沉积相类型及各沉积相内发育的碳酸盐岩类型；②收集整理不同沉积相带内各类碳酸盐岩的测井响应特征；③以沉积相限定范围，按沉积类型分别建立各类碳酸盐岩的测井识别模板；④用建立的岩性测井识别模型，在不同相带中进行岩石类型的识别。

4.1沉积相带内岩石测井响应特征

研究区各沉积相带发育的碳酸盐岩种类多且含量差别较大（图3）。由于部分岩性的测井响应数值非常接近，测井曲线难以区分。因此，将原来确定的十余种岩性，在随后的研究中进行选择性地合并［3］。

通过对220块岩石薄片进行鉴定与岩性分类，借助经预处理的测井资料，挑选出各薄片对应的测井数值。统计整理各相带内不同碳酸盐岩的测井响应，从而得到各类岩石的测井响应数值范围（表1）。不同类型岩石由于成分的差异、结构组分的不同以及流体环境等因素的影响，测井响应存在较大差别。鉴于自然伽马曲线能较好地反映沉积水动力与泥质含量，声波时差曲线可以较好地反映孔隙发育情况，借助自然伽马与声波时差曲线可以区分出部分岩石类型（表1）。

表1　邵家洼陷沙四段湖相碳酸盐岩测井响应数值（据文献［13］改编）

4.2沉积相带内岩性测井识别模板

在明确各类岩石的测井响应数值范围的基础上，挑选出岩性单一、厚度稳定的层段，对其测井曲线特征进行分析，在不同沉积相带内建立碳酸盐岩的测井识别模板（图4），更直观地反映各类岩石的测井响应特征。

（1）生物礁高孔的藻白云岩/砂屑白云岩段，由于泥质含量少、孔隙度较高，自然伽马值一般较低且曲线呈箱形，声波时差曲线变化幅度较大，呈尖峰状；泥晶灰岩段具自然伽马值较高、声波时差值低而稳定的特点（图4a）。

（2）近岸灰岩滩生屑-砂屑白云岩（灰岩）自然伽马值较低而稳定，呈齿化箱形，声波时差曲线较为平直；生屑-砂屑泥晶灰岩自然伽马值较高，曲线呈不对称的尖峰状（图4b）。

（3）远岸灰岩滩鲕粒灰岩沉积水动力较强、泥质含量少，自然伽马值较低而稳定，常见铸模孔与粒内孔，故声波时差值较高；砂屑-生屑灰岩自然伽马曲线呈对称的尖峰状，泥晶（生屑）灰岩自然伽马曲线呈齿化箱形，砂屑-泥晶灰岩自然伽马曲线呈不对称齿化尖峰状（图4c）。

图4　邵家洼陷沙四段湖相碳酸盐岩测井识别模板（据文献［13］改编）

4.3岩性测井识别模板的效果检验

建立岩性测井响应值与测井识别模板的目的是利用测井资料对湖相碳酸盐岩进行识别，但识别准确度直接关系到这项研究是否具有意义。为检验识别效果，选取具有岩心资料与薄片分析资料的井段进行模板运用。参考岩心观察成果，分别选取生物礁较发育的义深4井3 105—3 182 m井段、近岸灰滩较发育的邵13井2 787—2 835 m井段、远岸灰滩较发育的邵54井2 786—2 818 m井段，借助识别模板对各井段的测井曲线进行岩性识别。

应用生物礁岩性测井识别模板对义深4井进行分析，较准确地识别出了高孔隙度储集层与下部的泥晶灰岩段（图5a）；将近岸灰岩滩岩性测井识别模板运用到邵13井的测井曲线段，识别出砂屑灰岩与生屑-砂屑泥晶灰岩段（图5b）；用远岸灰岩滩岩性测井识别模板对邵54井段进行岩性判别，识别出砂屑-生屑灰岩段及砂屑-泥晶灰岩段（图5c）。借助薄片分析资料对各井段的识别结果进行检验，测井岩性识别剖面与薄片数据完全吻合（图5），说明各种模板的识别效果较好。

5　结论

（1）邵家洼陷沙四段湖相碳酸盐岩主要发育于生物礁、近岸灰岩滩与远岸灰岩滩沉积环境，且各沉积相带内岩石类型与含量差异较大。

图5　邵家洼陷沙四段湖相碳酸盐岩测井识别成果

（2）以沉积相限定范围，在各沉积相带内分别统计各类岩石的测井响应特征，并建立测井响应值与岩性测井识别模板。由于最初建模数据的选取及后期模板的运用均按不同沉积相进行，因此岩性识别准确度较高。

（3）沉积约束下的岩性测井识别，可对录井资料显示大段无差异的灰岩（白云岩）进行更加精细地划分与解释。在湖相碳酸盐岩岩性变化快，储集层预测困难的背景下，较好地提高了岩性测井识别精度，为有利储集层的预测提供了参考。

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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

国家油气重大专项（2011ZX050009-002）；中国石油大学（华东）研究生创新工程资助项目（YCX20150007）

杨生超（1989-），男，湖北汉川人，硕士研究生，储层地质学，（Tel）13061473639（E-mail）yangsc_2012@hotmail.com.