春风油田石炭系火山岩储层岩性识别

2016-06-27杨东根

石油地质与工程 2016年3期

关键词：准噶尔盆地

张　奉，杨东根

(中国石化胜利油田分公司勘探开发研究院，山东东营 257000)

春风油田石炭系火山岩储层岩性识别

张奉，杨东根

(中国石化胜利油田分公司勘探开发研究院，山东东营 257000)

摘要：通过岩心观察、薄片鉴定等资料，明确了春风油田石炭系发育的岩石类型及其岩石学特征，分别从常规测井和成像测井两个方面对不同岩石类型的测井响应特征进行研究，并通过交会图法和Fisher判别分析方法进行岩性识别。研究结果表明：区内石炭系发育火山碎屑岩、火山熔岩、沉积岩三种岩石类型，不同岩性的常规测井和成像测井响应特征差异明显，通过GR-RD交会图版和Fisher判别方法识别岩性效果较好，识别结果与实际情况吻合较好。

关键词：准噶尔盆地；春风油田；火山岩储层；测井响应；岩性识别

春风油田位于准噶尔盆地西部隆起车排子凸起东部，是胜利西部探区重要的增储上产阵地[1-3]，自2010年发现以来，已在新近系沙湾组上报探明石油地质储量8 000×104t。2012年，作为西部新层系勘探突破的亮点，石炭系成为春风油田新的储量接替阵地，当年上报控制石油地质储量1 600×104t。

石炭系为复杂的火山岩油藏，勘探难度大，勘探程度较低，有许多基础地质问题亟待解决，其中岩性是制约石炭系储层及油藏深入研究的主要因素及难题之一[4,5]。火山岩岩性复杂多变，识别难度大，岩屑录井、薄片鉴定等第一手资料可靠性及完整性良莠不齐，而岩性与储层物性、油气储集空间以及裂缝的发育情况关系密切，是油气成藏的重要控制因素[6-8]。本文针对春风油田石炭系岩性复杂且识别困难的问题，综合应用岩心、薄片及测井资料，通过常规测井交会图版、Fisher判别方法及成像测井识别图版等进行井下剖面的测井学岩性识别，形成了适用于研究区的测井学岩性识别方法，对主要探井的石炭系岩性进行识别校正，取得了理想效果。

1石炭系主要岩石类型

春风油田石炭系发育火山碎屑岩、火山熔岩、沉积岩三种岩石类型，其中火山碎屑岩类包括凝灰岩和火山角砾岩，火山熔岩类主要为玄武岩和安山岩，沉积岩类包括泥岩、细砂岩等。

根据多口井的钻井取心及薄片鉴定资料，各类岩性主要特征如下：①凝灰岩：组成成分为火山碎屑物，包括喷发岩岩屑、玻屑及长石晶屑等，胶结物为火山灰、火山尘及其水解物，通常具凝灰结构或隐晶质结构，块状构造；②火山角砾岩：主要由安山岩或玄武岩岩屑组成，角砾间充填火山灰、黏土等组分，块状构造；③安山岩：具斑状结构，斑晶成分主要为中性斜长石和角闪石，基质具间隐结构-交织结构，含有少量辉石及磁铁矿，块状构造，常发育气孔-杏仁构造； ④玄武岩，主要由辉石和基性斜长石组成，含有少量橄榄石、磁铁矿等，通常具间粒结构-交织结构，也可见斑状结构、块状构造，发育杏仁构造；⑤沉积岩类的泥岩和砂岩，以典型的沉积构造(如水平层理、含有动植物化石等)区别于其它岩类，镜下鉴定其碎屑颗粒的磨圆度和分选性较好。

储层主要岩石类型为火山角砾岩、凝灰岩、安山岩和玄武岩，沉积岩类未见储层发育。

2岩石测井响应特征

火山岩中矿物的共生关系及其化学成分与含量的变化均有一定的规律性, 这种规律性在电学、声学、核物理学等方面有一定的响应特征，这为火山岩的岩石物理学识别奠定了重要的物理基础[6,9]。

对经过岩心观察、薄片鉴定等资料已经确定岩性的火山岩提取对应的测井响应，进行测井响应特征分析，可知从火山岩到沉积岩，从基性火山岩到酸性火山岩，其自然伽马曲线由低变高；声波时差曲线、中子孔隙度曲线也有这种规律；密度曲线则相反。从电阻率的分布来看，玄武岩最高，火山岩较高，安山岩和凝灰岩相当，沉积岩相对较低。具体的常规测井响应特征见表1。

此外，成像测井对于各类岩性的差别也有较好的反映。成像测井是利用旋转或阵列扫描的方式，用不同的色度来表示地层岩性、沉积、构造特征变化引起的电阻率变化的一种测井方法，其主要优势在于高分辨率、高井眼覆盖率和可视性[10-12]，对于岩相识别、岩性划分、孔洞、裂缝分析等都具有很好的应用效果，可以用来进行火山岩与沉积岩的划分，以及不同结构的火山岩细分。在FMI(地层微电阻率扫描成像测井)成像图上，沉积岩具有明显的沉积构造，而火山岩没有，因而可以将沉积岩与火山岩进行明显的区分(图1)。

表1　不同岩性的测井响应

图1　沉积岩与火成岩FMI特征区别

火山岩的结构、构造特征等能在成像图上得到很好的反应(图2)。块状构造的玄武岩、安山岩等火山熔岩类呈现出较强的高阻亮色特征，安山岩的气孔构造也有明显反映；凝灰岩整体也为块状构造，呈现整体亮色，但其致密程度低于火山熔岩类，裂缝较为发育；火山角砾岩具有明显的角砾结构。

图2　不同火山岩的FMI成像测井特征

3复杂岩性的测井学识别方法

3.1交会图法

沉积岩与火山岩在构造、成因、矿物组成上都有明显区别，两者的常规测井曲线有一定区别，特别是自然伽马和电阻率曲线。中基性火山岩表现为较低的自然伽马；酸性火山岩表现为较高的自然伽马，较高的电阻率；沉积岩表现为高伽马，相对较低电阻率。从GR-RD(自然伽马测井-电阻率测井)交会图上很容易划分火山岩与沉积岩(图3)。

火山岩的类型受到原生岩浆和喷发特性的共同影响，岩浆性质决定岩石的组分，喷发特征决定岩石的结构。原生岩浆同时也影响着火山岩喷发的特征，所以对火山岩类型起更关键的作用。从基性火山岩到酸性火山岩，成分上相差较大，能够反映岩石矿物成分的测井曲线都可以进行基性和酸性火山岩的识别。除了成分上的差异，由于各自特殊的喷发和成岩作用，不同火山岩在结构和粒级上也有差别，在测井曲线上有所反映。从实际效果来看，GR-RD交会图上可较好地区分各类火山岩(图4)。

图3　火山岩与沉积岩GR-RD交会图

图4　火山岩GR-RD识别模板

3.2模糊识别方法

用统计方法进行模式识别时，许多问题涉及到维数，在低维空间行得通的方法，在高维空间往往行不通。因此，降低维数就成为解决实际问题的关键。Fisher线性分类方法是一种模式识别中降维最为有效的方法，将高维的多参数向低维空间映射[13]。

根据火成岩的测井响应特征，选取GR(自然伽马测井)、SP(自然电位测井)、AC(声波时差测井)、DEN(密度测井)、CNL(补偿中子测井)、RD(电阻率测井)5个对不整合结构反映较为敏感的参数进行计算，提取到2个参数C1和C2，C1主要由GR、AC占较大权重构成，C2主要由SP、DEN占较大权重构成，这两个参数累积贡献率达97%。从这两个参数交会图上可以较为明显地区分不同火山岩的岩性，如图5所示。