測(cè)井資料在準(zhǔn)噶爾盆地火成巖熱液及同化作用中的響應(yīng)特征

孫運(yùn)強(qiáng)，林有志，王志強(qiáng) （中石油西部鉆探工程有限公司測(cè)井公司，新疆 克拉瑪依834000）

近年來(lái)，隨著勘探開發(fā)的不斷深入，準(zhǔn)噶爾盆地越來(lái)越多的火成巖油、氣層被發(fā)現(xiàn)，火成巖地層成為勘探開發(fā)的主要目標(biāo)之一。準(zhǔn)噶爾盆地火成巖地層分布范圍較廣，主要分布在準(zhǔn)噶爾盆地西北緣、腹部和東部，主要集中在石炭系和二疊系。整個(gè)盆地的火成巖巖類復(fù)雜，有火山碎屑巖類和熔巖等，巖相有爆發(fā)相、溢流相、過(guò)渡相，巖性有角礫巖、熔結(jié)角礫巖、玄武巖、安山巖、英安巖、流紋巖、凝灰?guī)r等[1，2]。由于火成巖巖性復(fù)雜，測(cè)井響應(yīng)的一般特性為玄武巖對(duì)應(yīng)低自然伽馬，花崗巖對(duì)應(yīng)高自然伽馬[3]，但經(jīng)過(guò)熱液作用和同化作用后，巖性變的更加復(fù)雜，使得火成巖巖性的判斷更加困難。為此，筆者深入探討了經(jīng)過(guò)熱液作用及同化作用后的復(fù)雜巖性的巖石礦物成分變化，并總結(jié)了這些特殊火成巖的測(cè)井資料響應(yīng)特征，為準(zhǔn)噶爾盆地火成巖巖性的識(shí)別奠定了基礎(chǔ)。

1 火成巖巖性測(cè)井特性分析

火成巖從基性巖、中性巖到酸性巖，其造巖礦物則從鐵鎂礦物 （暗色礦物）到硅鋁礦物。鐵鎂礦物密度大，因此測(cè)井密度高；鉀含量低，測(cè)井自然伽馬低；H2O含量高，加之暗色礦物的角閃石和黑云母的斑晶暗化作用產(chǎn)生脫水，中子測(cè)井值高。硅鋁礦物主要包含石英類、長(zhǎng)石類及似長(zhǎng)石類 （淺色礦物），礦物密度較低，鉀含量高，放射性同位素鍶Sr87極易替換礦物中的鉀分散在巖石中，因此測(cè)井密度較低、自然伽馬高、中子測(cè)井值低。

常規(guī)測(cè)井曲線對(duì)火成巖巖性反映較好的是自然伽馬 （qAPI）、補(bǔ)償密度 （ρc）、補(bǔ)償中子孔隙度（φnc）。具體響應(yīng)特征為：①基性巖，低qAPI、高ρc、高φnc；②酸性巖，高qAPI、低ρc、低φnc；③中性巖，測(cè)井響應(yīng)特征值介于基性和酸性之間，中等qAPI，ρc較基性巖低、較酸性巖高，符合礦物物理參數(shù)表 （見表1）。

一般來(lái)說(shuō)，從基性巖、中性巖到酸性巖，巖石中鉀的含量逐漸增高，酸性巖的鈾、釷含量最高，因而放射性響應(yīng)最強(qiáng)，qAPI最大。從圖1可以看出，在準(zhǔn)噶爾盆地火成巖中，基性巖放射性最低，中性巖放射性居中，酸性巖放射性最高。在同一類巖石中，巖石的結(jié)構(gòu)對(duì)放射性也有影響，基性巖和中性巖從熔巖向火山碎屑巖過(guò)渡，粒度由粗逐漸變細(xì)，放射性增加。準(zhǔn)噶爾盆地基性巖的qAPI一般不超過(guò)40API，中性巖在40～80API之間，酸性巖一般大于100API。

表1 火成巖礦物測(cè)井物理參數(shù)表

通過(guò)對(duì)以上數(shù)據(jù)的分析發(fā)現(xiàn)，qAPI的變化基本反映了火成巖的巖性變化。但是，在準(zhǔn)噶爾盆地西北緣烏夏斷裂帶和中拐凸起上，發(fā)育有高qAPI的玄武巖和低qAPI的花崗巖，這是經(jīng)過(guò)熱液作用和同化作用的結(jié)果，作者對(duì)此進(jìn)行了詳細(xì)分析。

2 烏夏斷裂帶火成巖熱液作用分析

火成巖中的玄武巖屬基性巖，其礦物成份主要由斜長(zhǎng)石和輝石組成，次要礦物有橄欖石、角閃石及黑云母等，巖石多呈黑色或灰黑色，經(jīng)風(fēng)化后可呈暗紅色、黑褐色或暗綠色，斑狀結(jié)構(gòu)，基質(zhì)多為微晶－隱晶質(zhì)，普遍發(fā)育氣孔構(gòu)造、杏仁構(gòu)造和柱狀節(jié)理構(gòu)造。熱液作用是指含礦物的溶液在巖石孔隙中沉積形成礦床：沉積的礦物沿洞穴的兩壁排列，而且一般向內(nèi)生長(zhǎng)，其晶面的發(fā)育指向溶液供給的方向；在某些情況下，同樣一種礦物或一些礦物會(huì)連續(xù)在兩壁沉積，直到洞穴被填滿或接近填滿為止，這樣的充填作用會(huì)造成均質(zhì)的或塊狀的礦石。地下熱液作用可分為巖漿期后熱液作用、火山熱液作用、地下水熱液作用和變質(zhì)熱液作用。在熱液作用的影響下，玄武巖中的斜長(zhǎng)石、輝石、橄欖石變得不穩(wěn)定，裂縫、氣孔等被充填，使礦物發(fā)生蝕變。

圖1 火成巖qAPI測(cè)井曲線圖

風(fēng)A井位于準(zhǔn)噶爾盆地西部隆起烏夏斷裂帶，二疊系佳木河組巖性主要為玄武巖和安山巖，而佳木河組上覆的風(fēng)城組發(fā)育了大套非常規(guī)的白云質(zhì)碎屑巖，這是由于火山活動(dòng)過(guò)程中，地下深處巖漿噴出地面，礦物自巖漿熔體或火山噴氣中迅速結(jié)晶，或由火山熱液充填氣孔交代火成巖形成。風(fēng)A井在4292.0m 和 4405.0m 井 壁 取 心：4292.0m井壁取心，鏡下巖石定名為玄武巖，巖石中發(fā)育一寬大裂縫，縫中充填含鐵白云石、泥質(zhì)，泥質(zhì)具水云母化；4405.0m井壁取心，鏡下巖石定名為碎裂蝕變玄武巖，巖石具水下噴發(fā)特征，球形、弧形裂縫發(fā)育，裂縫中多充填黃鐵礦及少量泥質(zhì)，泥質(zhì)具水云母化，巖石中杏仁體多呈拉長(zhǎng)狀、橢圓狀，內(nèi)充填硅質(zhì)、含鐵白云石，個(gè)別為半充填，巖石后期具鈉化。風(fēng)A井巖心鏡下分析的巖石礦物中含有典型的熱液礦物，如黃鐵礦等，表明該區(qū)有過(guò)熱液作用。

從風(fēng)A井測(cè)井綜合曲線圖（圖2）上可以看出，常規(guī)曲線的qAPI為高值，曲線呈齒狀，并有跳變尖峰的特點(diǎn)，這是由于在熱液作用下，放射性元素易溶于熱液中，在裂縫、氣孔、節(jié)理處吸附，從而增加了放射性元素的含量，導(dǎo)致qAPI較高；ρc、φnc、Δtp等測(cè)井響應(yīng)特征符合火成巖礦物測(cè)井物理參數(shù)中的基性巖特征。地層微電阻率掃描成像 （FMI）測(cè)井具有很高的縱向和橫向分辨率，它可以清楚地反映井壁地層各種尺度的巖性、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造及井壁結(jié)構(gòu)的變化，如層理、裂縫、氣孔等，風(fēng)A井的FMI圖顯示，裂縫發(fā)育，裂縫被礦物不同程度的充填。

圖2 風(fēng)A井測(cè)井綜合曲線圖

3 中拐凸起火成巖同化作用分析

火成巖中的花崗巖屬酸性巖，其礦物成份主要由石英、長(zhǎng)石、少量云母組成，花崗巖的顏色取決于其化學(xué)物質(zhì)和礦物質(zhì)的含量。巖漿侵入過(guò)程中，以自身的高溫熔化了圍巖及捕虜體，或與其發(fā)生反應(yīng)，稱為同化作用。同化作用使巖漿成分發(fā)生變化，巖漿遭受了混染，可稱為混染巖漿。同化作用的規(guī)模及強(qiáng)度主要決定于巖漿的熱狀態(tài)，巖漿可以熔化比自己熔點(diǎn)低的礦物集合體，使熔體總成分發(fā)生變化。

金A井位于準(zhǔn)噶爾盆地西部隆起中拐凸起，石炭系巖性主要為玄武巖和花崗巖，在石炭系的3473.5m由玄武巖過(guò)渡為花崗巖，這種由噴出巖直接過(guò)渡到侵入巖的特性，表明該區(qū)有過(guò)同化作用?；◢弾r中的主要造巖礦物都位于反應(yīng)系列的低溫位置，所以玄武巖不需要有過(guò)熱的溫度，只需應(yīng)用其結(jié)晶作用供給的熱量就可以熔化花崗巖。金A井在3470.0m井壁取心，鏡下巖石定名為玄武巖，巖石中杏仁體中充填硅質(zhì)、綠泥石，巖石后期具輕度蝕變；3476.0m井壁取心，鏡下巖石定名為花崗巖，巖石中角閃石已發(fā)生蝕變，向云母轉(zhuǎn)化，石英呈他形粒狀，斜長(zhǎng)石呈半自形粒狀，巖石中偶見一碎粒條帶。

從金A井常規(guī)及元素俘獲測(cè)井曲線圖 （圖3）上可以看出，玄武巖顯示為低qAPI、高ρc、高φnc、w （Si）較低、w （Al）、w （Fe）等較高的特性，符合基性巖特性；花崗巖顯示為低qAPI、低ρc、低φnc、w （Si）明顯增加、w （Al）、w （Fe）減少的特性；除qAPI外，其他測(cè)井響應(yīng)特性均符合酸性巖特征，qAPI較玄武巖變化不大，在35API左右。

從金A井FMI測(cè)井圖 （圖4）上可以看出，玄武巖和花崗巖的圖像特征差別很大，玄武巖在靜態(tài)圖像上呈暗色，一般為黑色、暗褐色，動(dòng)態(tài)圖像上可見密集發(fā)育的高阻縫；花崗巖在靜態(tài)圖像上呈亮色，一般為亮黃色、黃紅色，動(dòng)態(tài)圖像上高阻縫少見，而高導(dǎo)縫異常發(fā)育。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)西北緣烏夏斷裂帶上發(fā)育的高自然伽馬的玄武巖和中拐凸起上發(fā)育的低自然伽馬的花崗巖測(cè)井響應(yīng)特征的總結(jié)可以看出，在準(zhǔn)噶爾盆地發(fā)育了一些經(jīng)過(guò)特殊作用后產(chǎn)生的火成巖，對(duì)火成巖巖性的判斷增加了難度，低自然伽馬、高密度、高補(bǔ)償中子孔隙度的基性巖和高自然伽馬、低密度、低補(bǔ)償中子孔隙度的酸性巖作為判斷火成巖巖性的一般規(guī)律，已不能完全符合準(zhǔn)噶爾盆地的火成巖巖性的判斷規(guī)律?？偨Y(jié)了準(zhǔn)噶爾盆地特殊火成巖巖性的測(cè)井響應(yīng)特征，即經(jīng)過(guò)熱液作用后的玄武巖對(duì)應(yīng)高自然伽馬，經(jīng)過(guò)同化作用后的花崗巖則對(duì)應(yīng)低自然伽馬。將其作為準(zhǔn)噶爾盆地特殊巖性的識(shí)別方法，以期為研究區(qū)的火成巖巖性識(shí)別提供依據(jù)。

圖3 金A井測(cè)井綜合曲線圖

圖4 金A井FMI測(cè)井圖

[1]邱家驤 .巖漿巖巖石學(xué) [M].北京：地質(zhì)出版社，1985.

[2]徐耀鑒 .巖石學(xué) [M].北京：地質(zhì)出版社，2007.

[3]李寧，陶宏根，劉傳平 .酸性火山巖測(cè)井解釋理論、方法與應(yīng)用 [M].北京：石油工業(yè)出版社，2009.