某盆地北部火山巖巖相測(cè)井識(shí)別技術(shù)研究

曾巍

(中石油大慶油田有限責(zé)任公司第六采油廠，黑龍江 大慶 163000)

某盆地北部火山巖巖相測(cè)井識(shí)別技術(shù)研究

曾巍

(中石油大慶油田有限責(zé)任公司第六采油廠，黑龍江 大慶 163000)

[摘要]火山巖巖性、巖相是控制火山巖儲(chǔ)層發(fā)育的重要因素，巖性、巖相識(shí)別是火山巖儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的重要基礎(chǔ)工作之一，如何利用測(cè)井資料開(kāi)展井點(diǎn)處火山巖巖相識(shí)別是地質(zhì)和地球物理學(xué)家面臨的一項(xiàng)挑戰(zhàn)。針對(duì)某盆地深層火山巖地層，采用巖心刻度測(cè)井，利用鉆井取心資料提取的巖性、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造等特征標(biāo)志，建立了常規(guī)測(cè)井識(shí)別火山巖成分、微電阻率掃描成像(FMI)測(cè)井識(shí)別火山巖結(jié)構(gòu)構(gòu)造的方法，最后利用測(cè)井識(shí)別的巖性、結(jié)構(gòu)構(gòu)造組合，建立了火山巖巖性識(shí)別的方法和技術(shù)流程。研究結(jié)果表明，常規(guī)測(cè)井資料結(jié)合FMI測(cè)井可以有效識(shí)別火山巖成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造等地質(zhì)特征，進(jìn)而可以有效評(píng)價(jià)火山巖相分布。研究成果對(duì)于進(jìn)一步加大火山巖勘探、測(cè)井資料標(biāo)定地震具有重要的價(jià)值。

[關(guān)鍵詞]火山巖；巖性識(shí)別；巖相；測(cè)井識(shí)別

某盆地北部廣泛發(fā)育火山巖油氣藏，儲(chǔ)層受火山巖巖性、巖相控制，不同巖性、巖相條件從根本上決定了該類儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間的發(fā)育程度與規(guī)模，因此有效識(shí)別火山巖性、巖相是儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的一項(xiàng)重要基礎(chǔ)工作。國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)火山巖巖性巖相識(shí)別做了大量工作，主要方法有地質(zhì)法和地球物理法。地質(zhì)法主要是利用巖心資料通過(guò)礦物鑒定、巖心觀察等多種方法識(shí)別火山巖的成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造等地質(zhì)特征，最終實(shí)現(xiàn)火山巖巖相的識(shí)別與劃分；地球物理法主要是利用地震或測(cè)井資料來(lái)實(shí)現(xiàn)巖相識(shí)別與劃分。相對(duì)于地震資料，測(cè)井資料具有縱向分辨率高、采樣密集等優(yōu)點(diǎn)，適合在鉆遇的火山巖地層開(kāi)展巖相識(shí)別與劃分，其成果對(duì)于井點(diǎn)位置地震相標(biāo)定及所在火山巖體儲(chǔ)層發(fā)育規(guī)律的研究具有重要的作用。

近年來(lái)，隨著火山巖油氣藏的發(fā)現(xiàn)，火山巖巖性、巖相的測(cè)井識(shí)別成為研究熱點(diǎn)，但對(duì)測(cè)井巖相的識(shí)別研究不夠。測(cè)井資料作為一種間接的地球物理手段，只是巖石某一物理特征的響應(yīng)，和巖相很難建立一對(duì)一的映射關(guān)系。為此，筆者針對(duì)某盆地深層火山巖，利用常規(guī)測(cè)井資料和微電阻率掃描成像(FMI)測(cè)井資料相結(jié)合的方法識(shí)別火山巖成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造等特征，建立起火山巖巖相的測(cè)井識(shí)別方法。

1深層火山巖巖相識(shí)別研究

火山巖巖相是指火山活動(dòng)環(huán)境及在該環(huán)境下所形成的特定火山巖巖石類型的綜合，是火山作用產(chǎn)物在空間上的分布格局、產(chǎn)出方式以及這些產(chǎn)物呈現(xiàn)的外貌特征的反映。在某盆地的火山巖巖相分類研究中，前人提出了采用巖性-組構(gòu)-成因分類方法，將某盆地火山巖巖相分為火山通道相、爆發(fā)相、噴溢相、侵出相和火山沉積相5種；每一種火山巖相可以進(jìn)一步劃分為3種亞相，共15種亞相[1,2]。其分類標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)調(diào)了儲(chǔ)層分類具有儲(chǔ)層意義，巖相要具有不同尺度和不同資料的可識(shí)別性，即在巖心/巖屑、手標(biāo)本、剖面上可識(shí)別，同時(shí)，用測(cè)井和地震資料也在一定程度上可識(shí)別，每種巖相要盡可能具有明確的甚至是獨(dú)有的巖性、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造標(biāo)志等。該分類方案在某盆地的火山巖巖相研究中得到了廣泛認(rèn)可。筆者采用了上述分類方案，在巖心觀察的基礎(chǔ)上，采用“巖心刻度測(cè)井”，開(kāi)展了火山巖巖相特征研究，提取了不同巖相的火山巖巖性、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造特征，為測(cè)井識(shí)別火山巖巖相亞相打下了基礎(chǔ)。

2火山巖巖相標(biāo)志的測(cè)井響應(yīng)特征及測(cè)井識(shí)別方法

2.1典型火山巖結(jié)構(gòu)成像測(cè)井響應(yīng)識(shí)別方法

圖1　火山巖結(jié)構(gòu)的FMI測(cè)井響應(yīng)特征

巖石的結(jié)構(gòu)是指巖石物質(zhì)組分的結(jié)晶程度、顆粒大小、形態(tài)特征以及礦物與礦物之間的相互關(guān)系等。不同的結(jié)構(gòu)往往代表著不同的地質(zhì)成因，是火山巖巖相重要的標(biāo)志。常見(jiàn)的火山巖結(jié)構(gòu)包括：熔巖結(jié)構(gòu)、熔結(jié)結(jié)構(gòu)、碎屑結(jié)構(gòu)、隱爆角礫結(jié)構(gòu)[3]。

1)熔巖結(jié)構(gòu)該結(jié)構(gòu)在火山巖中最為常見(jiàn)，是識(shí)別火山熔巖的重要依據(jù)。熔巖結(jié)構(gòu)中巖性較為均一，無(wú)粒狀特征，通常有裂縫發(fā)育。在微電阻率掃描成像(FMI)測(cè)井圖像中通常為塊狀模式(圖1(a))。

2)熔結(jié)結(jié)構(gòu)是指在熔漿流動(dòng)過(guò)程中，塑性碎屑物質(zhì)發(fā)生壓扁變形，定向拉長(zhǎng)，屬于熔結(jié)結(jié)構(gòu)，是爆發(fā)相熱碎屑流亞相的典型標(biāo)志。研究區(qū)主要為流紋質(zhì)熔結(jié)凝灰?guī)r，塑性漿屑成分多為含長(zhǎng)石石英的巖石碎屑，因此在FMI圖像上多為亮色的角礫或漿屑，并呈定向拉長(zhǎng)狀排列(圖1(b))。

3)火山碎屑結(jié)構(gòu)是指火山爆發(fā)所產(chǎn)生的火山碎屑的總稱，是碎屑體積分?jǐn)?shù)達(dá)到90%以上并被相應(yīng)的更細(xì)小的碎屑(通常為火山塵)壓實(shí)固結(jié)所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)。火山碎屑結(jié)構(gòu)是火山爆發(fā)相的重要指示標(biāo)志，由于火山角礫之間充填物的礦物成分不同，造成FMI圖像上顏色明暗相間，可見(jiàn)顆粒間相互支撐，混雜堆積，不具磨圓特征。在FMI圖像上可以清晰地顯示出顆粒大小、形狀，根據(jù)顆粒大小，其碎屑結(jié)構(gòu)特征可以細(xì)分為集塊結(jié)構(gòu)、角礫結(jié)構(gòu)和凝灰結(jié)構(gòu)。典型的結(jié)構(gòu)特征是具有火山碎屑結(jié)構(gòu)的火山碎屑巖，不規(guī)則組合亮斑模式(圖1(c))。

4)隱爆角礫結(jié)構(gòu)是由于巖漿侵入烘烤、擠壓造成圍巖破碎及自身的冷卻破碎形成的巖石結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)常見(jiàn)于次火山巖及其與之接觸的圍巖。巖漿侵入在接近地面時(shí)冷卻收縮，形成大小不等的碎塊，小的為角礫級(jí)別，大的為集塊級(jí)別。具有該結(jié)構(gòu)的巖石由原地火山角礫和同成分或相似成分熔漿組成，是識(shí)別隱爆角礫巖亞相的典型標(biāo)志。因此，在FMI圖像上顯示為不規(guī)則組合亮斑模式和亮暗截切模式，具有明顯的隱爆角礫結(jié)構(gòu)特征(圖1(d))。

2.2典型火山巖構(gòu)造成像測(cè)井識(shí)別方法

圖2　火山巖構(gòu)造的FMI測(cè)井響應(yīng)特征

火山巖構(gòu)造是指組成巖石的各部分(集合體)在形成巖石時(shí)，在排列充填空間方式上所構(gòu)成的巖石特點(diǎn)；或者也可以說(shuō)是集合體的排列、配置與充填方式的關(guān)系。從定義可以看出，構(gòu)造是反映巖石宏觀特征的一種方式，是不同環(huán)境下火山成巖時(shí)的產(chǎn)物，是識(shí)別火山巖巖相、亞相的重要標(biāo)志。在巖心觀察的基礎(chǔ)上，結(jié)合前人研究成果，總結(jié)出測(cè)井能夠識(shí)別的構(gòu)造主要有：塊狀構(gòu)造、氣孔杏仁構(gòu)造、流紋構(gòu)造、變形流紋構(gòu)造、堆砌構(gòu)造5種類型。

1)塊狀構(gòu)造組成巖石的礦物在巖石中無(wú)定向排列，巖石各部分在成分和結(jié)構(gòu)上都是一樣的，圖像整體上由高、低阻基質(zhì)組成。FMI圖像上為高阻亮色分布，但常被裂縫切割，呈現(xiàn)出高阻背景下的暗色條紋，但整體較均一(圖2(a))。

2)氣孔杏仁構(gòu)造巖石形成過(guò)程中，巖漿中的氣體逸出，占據(jù)空間，巖漿冷凝后留下氣孔，稱為氣孔構(gòu)造。氣孔構(gòu)造被巖漿后礦物所充填，形成杏仁構(gòu)造。氣孔的形狀有所不同，有時(shí)拉長(zhǎng)，有一定方向性。氣孔后期被綠泥石等黏土礦物充填或充滿流體，導(dǎo)電性能強(qiáng)，因此氣孔顯示為高阻亮色背景下的暗色斑點(diǎn)狀；同時(shí)，由于氣孔是在流動(dòng)過(guò)程中形成的，因此與流動(dòng)方向及形成環(huán)境有關(guān)，是火山巖巖相的重要標(biāo)志。杏仁則由于充填物與原巖成分差異，可能顯示為亮色和暗色2種情況(圖2(b))。

3)流紋構(gòu)造是由不同顏色的條紋和拉長(zhǎng)的氣孔等表現(xiàn)出來(lái)的一種流動(dòng)構(gòu)造，是酸性火山巖中最為常見(jiàn)的構(gòu)造。它是由不同顏色、不同成分的條紋、條帶和球粒，雛晶定向排列，以及拉長(zhǎng)的氣孔等表現(xiàn)出來(lái)的一種流動(dòng)構(gòu)造，是在熔漿流動(dòng)過(guò)程中形成的。FMI圖像表現(xiàn)為條帶狀明暗相間的條紋，條紋連續(xù)性好，亮色部分主要成分是熔漿，暗色條紋主要成分是一些暗色礦物及充填有導(dǎo)電能力較強(qiáng)物質(zhì)的氣孔(圖2(c))。

4)變形流紋構(gòu)造包括流面構(gòu)造和流線構(gòu)造。流面構(gòu)造是由片狀礦物、板狀礦物及扁平捕虜體、析離體的平行排列形成的，柱狀礦物和長(zhǎng)析離體、捕虜體的定向排列形成流線構(gòu)造，流面和流動(dòng)構(gòu)造的產(chǎn)生與巖漿流動(dòng)有關(guān)。應(yīng)用流面構(gòu)造、流線構(gòu)造可以判斷火山巖巖漿的流動(dòng)方向。FMI圖像上整體表現(xiàn)為雜色，中低阻橙色基質(zhì)明暗相間，呈現(xiàn)明顯的強(qiáng)烈揉皺狀流紋構(gòu)造，屬不規(guī)則明暗相間條帶狀模式，具有明顯的變形流紋構(gòu)造(圖2(d))。

5)堆砌構(gòu)造是識(shí)別通道相的重要標(biāo)志，F(xiàn)MI圖像上顯示大塊顆粒支撐排列?；|(zhì)破碎割裂為形狀規(guī)則的碎屑，發(fā)育具環(huán)狀或放射狀節(jié)理，堆砌構(gòu)造明顯發(fā)育。FMI圖像上顯示為火山集塊堆積排列，為不規(guī)則組合斷續(xù)線狀模式。

3火山巖巖相測(cè)井識(shí)別的方法及流程

上述研究結(jié)果表明，常規(guī)測(cè)井在識(shí)別火山巖成分、FMI測(cè)井在識(shí)別火山巖結(jié)構(gòu)構(gòu)造方面具有與巖心資料相似的能力。借鑒巖心描述及巖相識(shí)別方法，可以利用測(cè)井資料在識(shí)別相標(biāo)志的基礎(chǔ)上，按照地質(zhì)識(shí)別巖相的方法和流程，形成適合深層火山巖巖相測(cè)井識(shí)別的方法和流程[4]：①利用常規(guī)測(cè)井資料按照成分識(shí)別模板進(jìn)行巖石成分的識(shí)別；②在成分相同的井段內(nèi)按照結(jié)構(gòu)識(shí)別圖版識(shí)別火山巖的巖石結(jié)構(gòu)，按照結(jié)構(gòu)分別識(shí)別火山熔巖、具有熔巖結(jié)構(gòu)的火山碎屑熔巖、具有熔結(jié)結(jié)構(gòu)的火山碎屑熔巖、具有隱爆角礫結(jié)構(gòu)的火山碎屑熔巖、火山碎屑巖等巖石類型；③按照各巖相、亞相特有的結(jié)構(gòu)構(gòu)造，可以有效進(jìn)行火山巖巖相亞相。

根據(jù)該區(qū)的巖心資料研究，采用結(jié)構(gòu)識(shí)別的巖相亞相有：

1)具有碎屑結(jié)構(gòu)的火山碎屑巖為爆發(fā)相空落亞相。

2)具有熔結(jié)結(jié)構(gòu)的火山碎屑熔巖為爆發(fā)相熱碎屑流亞相。

3)具有隱爆角礫結(jié)構(gòu)的火山碎屑熔巖為火山通道相的隱爆角礫亞相。

4)具有熔巖結(jié)構(gòu)的火山熔巖以及火山碎屑熔巖，因其成因具有多樣性，因此需要結(jié)合構(gòu)造進(jìn)行巖相劃分?；鹕饺蹘r發(fā)育在溢流相，在基性和中性巖中發(fā)育塊狀構(gòu)造和氣孔杏仁構(gòu)造，而在酸性巖中除以上2種構(gòu)造外還發(fā)育流紋構(gòu)造。溢流相中分為上、中、下3個(gè)亞相，上部亞相和下部亞相發(fā)育氣孔，而中部亞相發(fā)育塊狀構(gòu)造，巖性較致密。上部亞相氣孔順流紋發(fā)育，而下部亞相氣孔與流動(dòng)方向斜交。在火山熔巖中，具有變形流紋構(gòu)造的火山熔巖是侵出相外帶亞相的重要標(biāo)志。而對(duì)于具有熔巖結(jié)構(gòu)的火山碎屑熔巖，堆砌構(gòu)造是識(shí)別火山通道相火山頸亞相的重要標(biāo)志；而節(jié)理發(fā)育的自碎屑結(jié)構(gòu)是火山巖溢流相上部亞相的重要標(biāo)志。

利用上述對(duì)應(yīng)關(guān)系，可以劃出火山巖爆發(fā)相的空落亞相、熱碎屑流亞相；溢流相的上部亞相、中部亞相和下部亞相；火山通道相的火山頸亞相和隱爆角礫亞相；侵出相外帶亞相。

4結(jié)論

1)在巖心觀察的基礎(chǔ)上，提取了研究區(qū)不同火山巖相的識(shí)別標(biāo)志及特征描述。

2)利用“巖心刻度測(cè)井”研究了以火山巖成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造為相標(biāo)志的測(cè)井響應(yīng)特征，建立了常規(guī)測(cè)井識(shí)別火山巖成分，F(xiàn)MI測(cè)井識(shí)別火山巖結(jié)構(gòu)的測(cè)井解釋方法。

3)對(duì)研究區(qū)的一些關(guān)鍵井進(jìn)行了巖相劃分，取得了與地質(zhì)巖相識(shí)別符合較好的結(jié)果，在一定程度了驗(yàn)證了該技術(shù)方法的可行性。

[參考文獻(xiàn)]

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[編輯]龔丹

[作者簡(jiǎn)介]雷軍(1972-)，男，高級(jí)工程師，現(xiàn)主要從事地質(zhì)錄井的科研與生產(chǎn)管理工作， leijun-tlm@petrochina.com.cn。

[收稿日期]2014-10-13

[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A

[文章編號(hào)]1673-1409(2015)17-0042-04

[中圖分類號(hào)]P631.84