火山岩相测井曲线识别技术研究

火山岩相测井曲线识别技术研究

岩相是指岩相和特定岩相环境中形成的岩相和样品的总数。对火山岩相分析是火山岩储层综合评价与预测、井网部署、开发方案编制的基础。火山岩相与火山岩石岩性、类型、构造和成因有关。火山岩石类型多,识别难度大,一直是火山岩储层评价技术走向成熟和完善的瓶颈。但国内外的经验已经证明,利用测井资料分析火山岩相,是一种快速而有效的方法。它可以为鉴定火山岩相提供十分有参考价值的资料【2】。利用测井资料不仅可以详细识别火山岩相中特殊岩性地层的存在,而且可以直观、形象地指示出火山岩相中储集层的储集性能。本文将以松辽盆地兴城火山岩相为例,来介绍测井资料的特征及应用。1乐地区火山岩相体系的形成松辽盆地北部晚侏罗世—早白垩世经历了多期次火山活动,火山以裂隙式喷发为主,其喷发受南北走向的宋西断裂控制,在兴城—丰乐地区形成了3个近北北西走向的有利火山岩条带,并叠加连片,面积约340km2。经后期多期构造运动改造,火山岩体产生大量裂缝,储集性能提高,从而造成了火山岩储层随地质演化过程,而逐渐发育的独具特色的火山岩相体系。在前人研究的基础上,利用钻井和地质资料,可将松辽盆地北部兴城火山岩相分为火山通道相、爆发相、喷溢相和侵出相4种和12个亚相【3】(图1)。2火山岩相中井的特征2.1火山旋回内各岩相特征火山通道指从岩浆房到火山口顶部的整个岩浆导运系统。火山通道相,是岩浆向上运移到达地表过程中滞流和回填在火山管道中的火山岩类组合。可以划分为火山颈亚相、次火山岩亚相和隐爆角砾岩亚相。它们可形成于火山旋回的整个过程中,但保留下来的主要是后期活动产物。从研究区火山通道相电测资料(表1)看,火山通道相岩性主要为隐爆角砾岩、英安—安山岩、流纹岩、流纹质角砾熔岩、玄武岩和凝灰岩。该相中除了火山颈亚相玄武岩显示低伽马和火山颈亚相凝灰岩显示低阻外,均为高伽马、中阻。特别是次火山岩亚相安山岩深、浅侧向测井差值较大,反映了明显的正幅度差。2.2亚相及凝灰岩爆发相形成于火山作用的早期和后期,是分布最广的火山岩相,也是构造类型繁多、易于与正常沉积岩混淆的火山岩类。可分为3个亚相:空落亚相、热基浪亚相、热碎屑流亚相。该区爆发相火山岩以火山碎屑为主,所见热碎屑流亚相流纹岩和安山岩大多含有角砾和凝灰物质。在测井资料(表2)中自然伽马测井对岩性反映也不同:流纹岩为高伽马,安山岩为中伽马,而凝灰岩大多为流纹质,所以显示高伽马偏低。爆发相双侧向测井值除了空落亚相为低—中低阻外都是低阻。2.3熔浆的形成过程喷溢相形成于火山喷发旋回的中期,是含晶出物和同生角砾的熔浆在后续喷出物推动和自身重力的共同作用下,沿着地表流动过程中熔浆逐渐冷凝、固结而形成。喷溢相在酸性、中性、基性火山岩中均可见到,一般可分为下部亚相、中部亚相、上部亚相。测井资料在各亚相中所显示的特征也不同。自然伽马测井可以区分喷溢相火山岩的岩性,流纹岩显示高伽马;安山岩显示中伽马;玄武岩显示低伽马。双侧向测井显示喷溢相火山岩为中低阻、中阻。特别是下部亚相流纹岩为低阻(表3)。2.4出地表或在大气冷却侵出相主要见于酸性岩中,形成于火山喷发旋回的晚期。当破火山口—火山湖系己经形成、高粘度岩浆受内力挤压流出地表时,遇水淬火或在大气中快速冷却便在火山口附近形成侵出相(玻璃质)火山岩体。可划分为内带亚相、中带亚相和外带亚相。从研究区该相电测资料(表4)看出,侵出相火山熔岩自然伽马测井显示高值;双侧向测井显示低—中低值。其中,流纹岩自然伽马值高于珍珠岩。侵出相外带亚相熔结凝灰岩自然伽马值为中值;双侧向测井显示中值。2.5不含模拟矿物的性质火山岩主要造岩矿物为:石英、长石、黑云母、角闪石、辉石、橄榄石和蛋白石。石英GR为<5GAPI,碱性长石GR为:(73～275)GAPI,斜长石GR为:(4～75)GAPI,其他少量造岩矿物除角闪石GR为:(28～445)GAPI外,值均小于10GAPI。由此可见,在火山岩中放射性元素40K、232Th和238U无异常富集的情况下,其伽马值主要受长石特别是碱性长石含量的制约,火山岩储层的导电性受储层岩性、孔渗、含油气饱和度以及金属元素富集状况和埋深等因素不同程度的影响。对于储层,油气相会使电阻率大幅的升高,而水相则起到相反的作用。对于较为致密的岩石,岩石骨架颗粒是导电的主要途径,在此种情况下,岩相、岩性及埋深是岩石导电能力和测井值变化的主要因素。3岩相或含气层特征通过以上研究能够得到测井资料在火山岩相中的基本特征。利用这些特征在对火山岩相的分析过程中,往往能比较快速准确的找到岩相及其亚相的界面,识别储集层的位置和岩性,寻找含气层。下面通过实例来说明测井资料在火山岩相中的几种应用。3.1研究区火山岩火山通道相次火山岩亚相火山岩相中有些特殊的岩层(如角砾岩)夹在其它岩层中,常常是很好的储集层,岩心观察时很难被识别。如何快速准确地识别该岩性和位置,显得尤为重要。利用测井资料的特征异常来分析,往往很容易解决这样的问题。研究区火山岩火山通道相次火山岩亚相发育较少,并且层位较深,岩性主要为英安—安山岩,斑状结构,全晶质结构。如表1中升深7井沙河子组3770m～3780m井段安山岩,中伽马为75GAPI、中阻为310Ω·m。其自然伽马曲线为中高幅齿形,双侧向曲线为齿化箱形,曲线出现峰值(图2)。值得注意的是深侧向值明显高于浅侧向值,这种异常情况说明,在该层中含有一种不同岩性的岩层。从火山岩相中测井曲线的特征看出,隐爆角砾岩对于深侧向测井的影响,远大于其对浅侧向测井的影响。该段双侧向测井正幅度差明显,说明此层除了含安山岩还含有少量角砾岩,并可识别该角砾层的位置处于3775m～3777m。3.2气水同层及含气层兴城储量区火山岩爆发相热碎屑流亚相岩性主要为:流纹岩、安山岩和凝灰岩。岩性结构为:熔结凝灰结构,火山碎屑结构。在热碎屑流亚相流纹岩和安山岩中有火山碎屑物质,储层空间类型为颗粒间孔,并在每一冷凝单元有上、下松散层。通常,热碎屑流亚相流纹岩显示高伽马、低阻的特征,如表2中朝深5井营一段3393m～3399m井段就是这样,而徐深6井营一段3831m～3877m井段双侧向测井显示中低阻,说明该段物性好,且气水同层。经测试该段孔隙度为12.9%,渗透率为45.29mD,由于气水同层使电阻率偏高,在自然伽马测井显示高伽马,中—高幅齿形;双测向曲线显示中低阻,低幅齿形(图3)。此外,在这一冷凝单元的上、下部松散层,显示出振幅增大的特点。在热碎屑流亚相安山岩显示出中伽马,低阻的特征,如表2中达深2井营三段3305m～3312m井段测试为中伽马116GAPI,低阻22Ω·m;营三段3172m～3202m井段为U、Th高异常的气水层,测试显示高伽马180AGPI、中低阻63Ω·m(图4);在营一段3500m～3510m井段测试为高伽马140GAPI,低阻28Ω·m。在徐深5井营一段3630m～3665m井段,热碎屑流亚相凝灰岩测试为高伽马147GAPI,高阻611Ω·m,电阻率明显升高说明该层含气。综上所述,对于物性比较好的气层或含气层,GR值偏高,DLL测井曲线幅值明显增大,但曲线形态基本保持干层火山岩各亚相的特征。利用这一特征能够很好的识别火山岩相中的气水层。3.3自然系空间特征岩相边界通常也是岩性突变界面。界面两侧的岩性差异在大多数测井曲线上都有显著的响应,即在小同的岩性分界面上,物理性质的变化最明显,测井曲线往往表现为突变。这样,就能够有效的识别火山岩相的界面。从升深5井热基浪亚相凝灰岩测井曲线看出,自然伽马曲线为高幅齿形,双侧向曲线为少有的弱齿平直状,其与之上的热碎屑流亚相中幅齿形形成鲜明对比,之下是热基浪亚相夹空落亚相,最下部是空落亚相(图5)。通过测井曲线特征,能很容易发现这是一个完整的爆发相火山岩序列。火山岩爆发相空落亚相岩性主要为凝灰岩,凝灰结构,含角砾和集块。储层类型以晶粒间孔隙和角砾间孔缝为主。空落亚相凝灰岩以高伽马,低阻—中低阻为特征。在芳深9井营一段3578m～3595m井段,测试为高伽马120GAPI,低阻30Ω·m。自然伽马曲线为高幅齿形,双侧向曲线为低幅齿化箱状,在下部亚相过渡处,电测曲线明显振幅增大(图6),这是由于空落亚相具有一定的分选性,最下部往往是角砾和集块居多的原因。根据这些特征,就能很快识别落空亚相与下部亚相的分界面。4.相火山岩的岩性(1)火山通道相除火山颈亚相玄武岩显示低伽马和火山颈亚相凝灰岩显示低阻外,均为高伽马、中阻,次火山岩亚相安山岩测井曲线正幅度差明显。(2)爆发相除空落亚相为低—中低阻外都是低