灰质泥岩特征及测井响应——以胜坨地区沙三下亚段为例

姜其沛,张立强

(中国石油大学(华东) 地球科学与技术学院,山东 青岛　266580)



灰质泥岩特征及测井响应

——以胜坨地区沙三下亚段为例

姜其沛,张立强

(中国石油大学(华东) 地球科学与技术学院,山东 青岛266580)

胜利油田某地区沙三下亚段浊积岩、三角洲沉积体时空展布复杂,大量分布的灰质泥岩对沉积体系空间描述造成了影响。为更好地对该类沉积体系进行研究,基于常规测井资料、岩心观察、薄片鉴定及XRF(X-ray fluorescence)元素测试等资料,从沙三下亚段富灰质泥岩岩石类型分析入手,对不同尺度灰质泥岩岩石学及测井响应特征进行了总结,划分不同的岩石类型组合并建立了测井响应模式。研究结果表明,深灰色灰质泥岩具有低GR(自然伽马)中AC(声波时差)特征,砂质泥岩及深灰色泥岩呈现高GR、高AC特征。砂质泥岩的GR均值大于深灰色泥岩,而声波时差值则偏低。研究区岩石划分为灰质泥岩—砂岩型、泥岩—砂岩型、灰质泥岩—泥岩型、灰质泥岩—砾岩型四种类型,建立了相应的测井解释模型。

胜利油田;沙三下亚段;灰质泥岩;测井响应

胜利油田某地区沙三段、沙四段发育的浊积岩、三角洲等沉积体是胜利油田目前重要的勘探对象,但该类沉积体时空展布和沉积演化复杂,大量发育的灰质泥岩对砂体展布空间的描述造成了影响,随着勘探开发的进一步深入,对灰质泥岩特征、分布及有效识别方法等认识不足已成为制约某地区勘探开发的重要原因之一[1-4]。内灰质泥岩与砂岩在测井和地震响应特征上相似,岩性难以准确识别成为部署井位中失利井的主要原因之一。因此,为解决上述问题,以测井地质学、沉积学等理论为基础,对工区灰质泥岩岩石学特征及测井响应进行总结,并建立有效的识别方法,从而更好地对该类沉积体系进行研究。

1　区域地质概况

研究区位于东营凹陷北部构造断裂带中段,北靠陈家庄凸起,西临利津生油洼陷,区域面积为230 km2。东营凹陷为我国东部中新生代典型的陆内裂谷盆地。前人将其进一步划分为四个次级构造单元,其中发育三个正向构造单元,分别为北部陡坡带、中央断裂带和南部缓坡带,而发育的负向构造单元为洼陷带。内部的各级构造单元由于其较为发育的断裂系统,单元内部呈多级断阶式存在[5,6]。前人对研究区的构造演化分了五个阶段:初陷期(Ek-Es4x)、深陷期(Es4s-Es3z)、收敛期(Es3s-Es2)、再次坳陷期(Es1)、萎缩期(Ed)[7]。处于深陷期(Es4s-Es3z)的沙四上亚段至沙三中亚段,沉积时伴随济阳运动I幕的发生,断块强烈活动,盆地沉降幅度增加,水体逐渐加深,沙四上亚段沉积时期,胜北断层开始形成,下降盘洼陷内沉积了巨厚的地层。前人研究得出,研究区胜北断层上升盘目的层主要发育为近岸水下扇相,而下降盘主要发育滑塌浊积扇相[8]。我们主要对胜坨地区胜北断层下降盘灰质泥岩进行研究。

2　岩石类型

通过对研究区内A、B、C井进行岩心观察、薄片鉴定,将该区细粒沉积物主要分为砂质泥岩、块状灰质泥岩、纹层状(层状)灰质泥岩、细粉砂岩、油页岩五种,具体成分组成、沉积构造类型见表1。

表1　细粒沉积物分类及特征

灰质含量在25%～50%之间称为灰质泥岩,灰质含量介于10%～25%称为含钙泥岩。灰质泥岩为深灰色、灰色,根据结构不同,可以分为纹层状(层状)灰质泥岩和块状灰质泥岩。纹理由含有机质丰度不同的泥质纹层互层显示,方解石呈隐晶结构,白云石为隐晶结构,呈砂屑状、透镜状(疑为藻屑)、纹层状局部分布,陆源碎屑为石英、长石、白云石碎屑等粉砂,少量极细砂,黄铁矿球粒状、凝块状。

泥岩为灰色、深灰色,泥质含量极高,灰质和砂质等成分含量少。一般不具有纹层及其他层理。岩性比较均一。矿物成分主要为粘土矿物,极少量方解石及陆源粉砂组成。方解石显微晶结构,呈星点状分布,陆源碎屑为石英、长石碎屑等细砂、粉砂,个别陆源碎屑颗粒达细砂级,生物碎屑可见介形虫碎片。

3　灰质泥岩的尺度效应

灰质泥岩在研究区沙三下亚段内频繁发育,其在显微镜-电子放大镜-测井-地震尺度下有着不同的特征,不同尺度的特征总结是岩性识别的重要基础。

纹层状(层状)灰质泥岩的特征褐色泥岩与深灰色泥岩成纹层状-层状发育,滴酸起泡剧烈,灰质含量较多。灰质泥岩在显微镜下观察时,其方解石晶体在中部为明显的层状分布,其他部分为点状分布。在电子放大镜下观察如图1所示,灰质泥岩中为层状分布的黑色泥岩和灰褐色泥岩,滴酸起泡剧烈。

图1　C井灰质泥岩特征Fig.1　Characteristics of C well-calcareous clay

灰质泥岩夹有砂质条带,灰质泥岩为层状分布(见图2),其砂质条带区域滴酸起泡剧烈,灰质泥岩区域滴酸起泡量少,灰质含量少。

块状灰质泥岩中,灰质成分分布相对纹层-层状更加均匀(见图3),滴酸起泡剧烈。

进一步从微观和电子放大镜的照片将尺度放大,灰质泥岩的测井-地震特征复杂,以工区内主要发育的纹层状-层状灰质泥岩为例。

图2　B井层状灰质泥岩电子放大镜照片(50倍,夹砂质条带)Fig.2　Hiccough photo of B well-layered calcareous clay(50 times,with chiltern strips)

图3　B井块状灰质泥岩电子放大镜照片(50倍)Fig.3　Hiccough photo of B well-massive calcareous clay (50 times)

A井第六次取芯岩心(扫描),井段3 155.16～3 163.05 m,沙三下段,岩性为深灰色灰质泥岩,该类型的灰质泥岩灰质分布不均匀,滴酸起泡剧烈,对应的测井曲线不断变化,纹层发育少的地方钙质含量少。声波曲线与钙元素含量成负相关关系,与GR曲线有一定的正相关趋势(见图4)。

图4　A井灰质泥岩段取芯及测井曲线Fig.4　Coring and logging curve of A well-calcareous clay

4　灰质泥岩的测井识别

泥页岩的岩相不同,其构成或矿物成分存在较大差异,其测井响应特征就有明显差别。研究表明,泥页岩的层理发育程度、元素组成及碳酸盐岩、砂岩、粘土岩等对电阻率等各类测井信息具有较大影响[9,10],在A井第三至七次取芯中,利用岩心观察、薄片鉴定及XRF测试结果显示岩性,进而标定常规测井资料,经过对比分析总结出以下规律。

在钙元素与声波时差交汇中,普通泥岩声波时差高(100 μs/m),砂岩声波时差较低(55.5 μs/m),钙质矿物的骨架时差远小于泥岩的骨架时差,声波时差较低,灰质含量较高的灰质泥岩声波时差(47 μs/m)比砂岩还要低。A井测井响应特征与元素含量交会图见图5。AC与钙元素含量交会图和Rt与钙元素含量交会图中可以区分灰质泥岩和泥岩,部分砂质泥岩与泥岩无法区分。GR与钙元素含量交会图中三种岩性可以区分。

图5　A井测井响应特征与元素含量交会图Fig.5　Cross plot of well response characteristics and element content of A well logging

A井AC和GR交合图见图6。从图6可以看出深灰色灰质泥岩GR值较低,而AC中等,砂质泥岩与深灰色泥岩均具有高GR、高AC特征,但砂质泥岩的GR均值要大于深灰色泥岩,深灰色泥岩中的声波时差要高于砂质泥岩的声波时差,在交会图上可以明显区分三种岩性(图6)。

5　测井解释模型

根据胜坨地区录井资料及取芯井段岩心岩石类型组合关系,将胜坨地区的岩性组合分成四类:灰质泥岩—砂岩型接触型、泥岩—砂岩接触型、灰质泥岩—泥岩接触型、灰质泥岩—砾岩接触型,并总结了四类岩相类型的测井曲线特征,建立了测井解释模型(见图7)。

(1)灰质泥岩—砂岩接触型:SP曲线特征为砂岩呈现负异常,灰质泥岩泥岩基线。GR曲线特征为砂岩为低值,灰质泥岩为高值。AC曲线根据灰质泥岩灰质含量的不同表现为两种形态,当灰质含量高时,其曲线特征为B曲线较为平直,不易区分岩性;当灰质含量低时,AC曲线特征为A曲线砂岩段曲线值相对较低,灰质泥岩段曲线值较高。电阻率曲线根据灰质含量的不同也表现为两种形态,当灰质含量高时,曲线较为平直,不易区分岩性;当灰质含量低时,砂岩段的曲线值相对较高,灰质泥岩段的曲线值相对较低。伽马能谱曲线表现为,当灰质泥岩灰质含量高时,为A型,U值灰质泥岩比砂岩高,当灰质含量低时,为B型,灰质泥岩与砂岩U值Th值几乎一致;K值砂岩比灰质泥岩略高。

图6　A井AC和GR交会图Fig.6　Cross plot of AC and GR of A well

注:A模式代表灰质含量低,B模式代表灰质含量高;GR为自然伽马;AC为声波时差;U、Th、K分别为铀、钍、钾伽马能谱测井.图7　不同岩性组合的测井响应模型Fig.7　Well logging response model of different lithological association

(2)泥岩—砂岩接触型:SP曲线特征为砂岩呈现负异常,泥岩处于泥岩基线位置。GR曲线特征为砂岩为低值,泥岩为高值。AC曲线特征为砂岩为低值,泥岩为高值。电阻率曲线特征为砂岩为高值,泥岩为低值。伽马能谱曲线表现为U值砂岩比泥岩高,Th值砂岩比泥岩低,K值砂岩比泥岩低。

(3)灰质泥岩—泥岩接触型:SP曲线特征为较为平直,二者不易区分。GR曲线表现为二者值都较高,但灰质泥岩比泥岩略低。AC曲线特征为灰质泥岩比泥岩略低。灰质泥岩电阻率曲线值比泥岩高。伽马能谱曲线表现为U值灰质泥岩比泥岩高,Th值及K值灰质泥岩比泥岩低。

(4)灰质泥岩—砾岩接触型:SP曲线特征为砾岩表现为负异常,灰质泥岩处于泥岩基线位置。GR曲线特征为砾岩为低值,灰质泥岩为高值,砾岩的GR值比砂岩略高。AC曲线根据灰质泥岩灰质含量的不同表现为两种形态,当灰质含量高时,其曲线特征为B曲线较为平直,不易区分岩性;当灰质含量低时,AC曲线特征为A曲线,砾岩段曲线值相对较低,灰质泥岩段曲线值较高。电阻率曲线根据灰质含量的不同也表现为两种形态,当灰质含量高时,曲线较为平直,不易区分岩性;当灰质含量低时,砾岩段的曲线值相对较高,灰质泥岩段的曲线值相对较低。伽马能谱曲线表现为,当灰质泥岩灰质含量高时为A型,U值灰质泥岩比砾岩高,当灰质含量低时为B型,灰质泥岩与砾岩U值及Th值几乎一致;K值砾岩比灰质泥岩略高。

6　结论

(1)灰质含量在25%～50%之间称为灰质泥岩,灰质含量介于10%～25%称为含钙泥岩。灰质泥岩为深灰色、灰色,根据结构不同,可以分为纹层状(层状)灰质泥岩和块状灰质泥岩。

(2)普通泥岩声波时差高(100 μs/m),砂岩的低(55.5 μs/m),钙质矿物的骨架时差远小于泥岩的骨架时差,声波时差较低,灰质含量较高的灰质泥岩(47 μs/m)比砂岩声波时差还要低,声波时差与泥岩中钙质含量成负相关。

(3)GR和AC交会图可以区分灰质泥岩、泥岩和砂纸泥岩。深灰色灰质泥岩,低GR中AC,砂质泥岩高GR、高AC,深灰色泥岩高GR高AC,但砂质泥岩的GR均值要大于深灰色泥岩,深灰色泥岩中的声波时差要高于砂质泥岩的声波时差。

(4)将胜坨地区的岩相类型分成了四类:灰质泥岩—砂岩型、泥岩—砂岩型、灰质泥岩—泥岩型、灰质泥岩—砾岩型,并总结了四类岩相类型的测井曲线特征,建立了四种测井解释模型。

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Calcareous Clay Characteristics and Log Response——A Case Study of Sha 3 Lower Subinterval in Shengtuo Area

Jiang Qipei,Zhang Liqiang

(School of Geosciences,China University of Petroleum,Qingdao 266580,China)

It is with complex spatio-temporal distribution of turbidite and deltaic deposit body of Sha 3 lower subinterval in Shengtuo area,and great distribution of calcareous clay has made great influence on sedimentary system space description.In order to make better study of this type of sedimentary system,base on conventional well log data,core observation,thin section authentication and XRF(X-ray fluorescence) element test,and starts from the rock type analysis of rich grey matter mudstone in Sha 3 lower subinterval,this paper makes a conclusion on the calcareous clay characteristics and log response of different sizes.It divides the different rock types combination and establishes the logging response mode.The results show that the dark gray lime mudstone is with a low GR and medium AC characteristics,and sandy mudstone and dark gray mudstone show a high GR and high AC.The GR average value of sandy mudstone is greater than dark gray mudstone,while the seismic transit time deviation is low.The rocks in study area are divided into four types of calcareous clay-sandstone-type,mudstone-sandstone-type,calcareous clay-pelitic rock type and calcareous clay-conglomerate type,establishing the corresponding log interpretation model.

Shengli oilfield;Sha 3 lower subinterval;Calcareous clay;Logging response

10.16468/j.cnki.issn1004-0366.2016.04.011.

2016-03-04;

2016-04-11.

姜其沛(1991-),女,黑龙江尚志人,硕士,研究方向为油气地质与勘探.E-mail:497574259@qq.com.

张立强.E-mail:liqiangzhangwxm@163.com.

P618.13

A

1004-0366(2016)04-0051-06

引用格式:Jiang Qipei,Zhang Liqiang.Calcareous Clay Characteristics and Log Response——A Case Study of Sha 3 Lower Subinterval in Shengtuo Area[J].Journal of Gansu Sciences,2016,28(4):51-56.[姜其沛,张立强.灰质泥岩特征及测井响应——以胜坨地区沙三下亚段为例[J].甘肃科学学报,2016,28(4):51-56.]