地震相和测井相联合预测火山岩相分布特征研究_李勇

矿

石　

JMINERALPETROL　

物岩

地震相和测井相联合预测火山

岩相分布特征研究

李　勇1,　宋宗平2,　李　琼1,　李正文1

1.成都理工大学“地球探测与信息技术”教育部重点实验室,四川成都　610059;

2.大庆油田有限责任公司勘探分公司,黑龙江大庆　163000

【摘　要】　以火山岩的基本地质特征、测井特征与测井相及其地震相特征与地震相分类为基础,依据测井相所建立的火山岩相模式,对地震相进行标定,形成由火山岩相、测井相和地震相组成的“三相”技术。该技术建立起“三相”之间的对应关系,以揭示火山岩相空间展布规律及变化特征。将“三相”技术应用于某盆地北部地区的营城组火山岩相研究,把营城组一段的地震相转换成火山岩相,得到火山岩相的平面分布,有效地预测出某盆地北部地区营城组一段火山岩的空间展布规律和火山岩储层有利相带。钻井证实:火山岩相之通道相岩石的物性最好,侵出相和爆发相次之,火山沉积相最差;火山岩相以火山颈岩物性最好,溢流相顶部次之。【关键词】　火山岩;火山岩相;营城组;测井相;地震相“;三相”技术中图分类号:P31516;P588114　　　文献标识码:A文章编号:1001-6872(2009)01-0106-08

带具有不同种类的孔隙和裂隙,所以,岩相研究是火

0　引　言

在油气勘探开发中,与沉积作用有关的岩石一直被作为储层研究的主要对象,作为非常规的油气储层—火山岩储层的研究在国内外都少有涉及,随着在流纹质火山角砾岩、集块岩中钻遇天然气而经压裂后获高产天然气成果的出现,揭示火山岩可以成为良好的储层[1],火山岩气藏随之成为天然气勘探的新领域。

火山岩相对于揭示火山岩时空展布规律和不同岩性组合之间的成因联系具有重要意义。不同岩相

山岩储层研究的重要方面,由于火山岩深埋地下,缺乏地表露头,钻井取芯及相关资料相对较少,难以全面提供火山岩喷发的期次、旋回,火山岩的产状、岩相等信息。面对如此复杂的对象,如何有效地预测有利岩相成为关键问题之一。对于火山岩储层固有的空间变化的不连续性,仅靠钻井资料要做出相应的预测是很困难的,然而地震资料的空间覆盖范围比钻井资料要广得多,利用地震资料预测火山岩相的空间展布和有利相带具有很强的可操作性[9]。

在实际应用中首先利用地震特征识别技术在宏观揭示出某盆地营城组火山岩分布的基本特征[1],

收稿日期:2008-12-21;　改回日期:2009-02-24

作者简介:李　勇,男,39岁,博士后,石油物理勘探专业,研究方向:储层预测和信息处理等.

　第29卷　第1期李　勇等:地震相和测井相联合预测火山岩相分布特征研究107

建立火山岩相和与震相之间的联系,再将识别出的火山岩相与测井相建立关系,这样三者之间相关关系形成所渭的“三相技术”,进而,利用该技术将地震相转化为火山岩相,实现火山岩岩相划分和空间分布的预测,最后希望能在钻井资料还不完善的背景下推测出油气藏的所在。

构造带受徐中断裂控制呈北北西向延伸(图1),该构造带具有火山活动与构造运动双重成因机制,由受断裂控制的多个断背斜、断块组成,整体表现为北高南低、中部高东西两侧低。徐中断裂贯穿全区,断层延伸长度大于30km,走向为北北西向,断距自北向南由600m减小到100m,研究区中部断距200m左右,兴城南部的丰乐低隆起表现为区域性向东南抬升。

断裂及火山活动共同控制了本区的构造格局及地层发育,使得地层发育具有明显的差异性:火山岩

1　火山岩的基本地质特征

研究区位于某盆地徐中构造带的中南部,徐中

图1　研究区构造位置图

Fig.1　Tectonicpositionofthestudiedarea

的特征表现为高位喷发,低位填充的特征,沿火山锥一带厚度较大。而沉积岩的发育则受宋西断裂的控制,在断裂的下降盘地层发育较全,厚度较大,而在断裂的上升盘,普遍缺失营二段,营三段及营四段下部。

该盆地北部深层指上白垩统泉头组二段以下地层,主要为上侏罗统—下白垩统断陷构造层和下白垩统坳陷构造层。自下而上分别为火石岭组、沙河子组、营城组和登娄库组及泉头组一段、二段地层。发育的沉积相类型有冲积扇相、河流相、湖漫相、湖泊相、扇三角洲相、三角洲相、湖底扇相。断陷期地层火山岩也十分发育,以爆发相、溢流相和火山沉积相为主。

火石岭组处于断陷盆地形成初期,划分为火石岭组一、二段,底部沉积一套碎屑岩,中上部发育火

山岩及喷发的间歇期间的滨浅湖相沉积。

沙河子组为断陷盆地发育的鼎盛时期,密集段较为发育,主要形成断陷期烃源岩和局部盖层。沙河子组地层岩性为杂色砾岩、黑色灰黑色泥岩夹煤层。

营城组沉积仍然受到边界断层的控制,沉积范围比沙河子组沉积范围扩大,此期内基底断裂活动频繁,火山活动强烈,在断陷内,形成了大范围分布的火山岩。营城组分4段,总体上为两套火山岩、两套碎屑岩互层。营一段为深灰色及黑灰色晶屑凝灰岩、灰色及灰白色流纹岩、杂色火山角砾岩;营二段为含凝灰质的砂、泥岩互层;营三段为流纹岩、流纹质凝灰岩、暗紫色、深灰色安山岩、紫红色、灰绿色安山质凝灰岩和蚀变闪长玢岩;营四段为杂色砾岩及含凝灰质的砂、泥岩互层沉积。

108矿　　物　　岩　　石2009　

研究区目的层为营城组一段火山岩和营四段砾

岩储层。营一段发育大段火山岩,以酸性火山岩为主,钻井揭示的火山岩厚度为70m～900m。营四段主要为砾岩储层,钻井揭示本区营四段地层厚度为10m～370m。根据营四段砾岩的岩性、电性及其组合特征及地层沉积结构的旋回性,可将营四段地层划分为上、下两个沉积旋回。每个旋回由下往上岩性由粗变细,不同的旋回具有不同的沉积中心,研究区主要发育上部旋回地层。

登一段和登三、四段主要发育扇三角洲、河流三角洲、滨浅湖沉积的碎屑岩储层。登二段为坳陷湖盆发育的鼎盛时期,泥岩等致密层发育,形成深层重要的盖层。

泉一、二段为河流相沉积层序,发育河流体系砂岩储层,但河流沉积体系中,特别是泉二段泥岩约占地层总厚度的60%以上,形成深层天然气藏的盖层。

盆地火山岩主要分布于侏罗系火石岭组上部和早白垩系营城组一段,在部分地区营城组三段也有分布。火石岭组岩性主要为基性、中性和中酸性火山岩,岩石类型主要有玄武质安山岩和流纹岩、安山岩、英安岩和安山质火山岩碎屑岩等;营城组一段岩性主要为中酸性火山岩,岩石类型主要有流纹岩、英安岩和酸性火山岩碎屑岩等;营城组三段岩性主要为中基性火山岩,岩石类型主要有玄武岩和安山质玄武岩等。

火山岩相对于揭示火山岩空展布规律和不同岩性组合之间的成因联系具有重要意义。不同岩相带具有不同种类的孔隙和裂隙,所以,岩相研究是火山岩储层研究的主要内容之一。

或双感应曲线除次火山岩亚相幅度较大、尖齿化外,其余2种亚相幅度不大、微齿化(图3)。2.2　爆发相与测井相的相关特征

)可划分为空落亚相(Ⅱ爆发相(Ⅱ热基浪亚1)、

相(Ⅱ热碎屑流亚相(Ⅱ2)、3)。爆发相的三种亚相

自然伽玛值均高值变化大,曲线齿化2尖齿化、高幅度(图4),主要因为这3种亚相的岩石化学成分和物理性质不稳定造成的,如每一层的厚度不大,纵向变化大等;而双侧向曲线或双感应曲线值则由空落亚相到热基浪亚相到热碎屑流亚相齿化程度加剧,其原因可能是由空落亚相到热基浪亚相到热碎屑流亚相孔隙度和面孔率变大,岩石内部流体含量增多使影响双侧向曲线或双感应曲线的因素增多造成的。2.3　喷溢相与测井相的相关特征

)可划分为下部亚相(Ⅲ喷溢相(Ⅲ中部亚相1)、

(Ⅲ上部亚相(Ⅲ2)、3)。喷溢相自然伽玛曲线与双侧向曲线或双感应曲线一般中低幅度、微齿化2齿化,如图5所示,与爆发相明显不同,这是由于溢流相地层由于岩石化学组成和物理性质稳定。从喷溢相下部亚相到中部亚相到上部亚相由于成岩机制等方面的影响其自然伽玛值变小、齿化程度变小,而双侧向曲线或双感应曲线数值变小。齿化程度一般减少,但由于上部亚相孔隙度大可以受流体影响大所以可能出现异常。各种岩性的喷溢相的自然伽玛曲线形态相似但数值不同,一般从基性到中性到酸性自然伽玛值变大。2.4　侵出相与测井相的相关特征

)可划分为内带亚相(Ⅳ侵出相(Ⅳ中带亚相1)、(Ⅳ侵出相在研究区出现比较2)和外带亚相(Ⅳ3)。

2　火山岩相及其与测井相的关系

利用钻井剖面划分出研究区营一段火山岩岩相

类型为火山通道相、爆发相、喷溢相、侵出相和火山沉积相5种相(分别用Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ,Ⅴ表示),每种岩相又分出3种亚相,共计15种亚相(图2),再通过取心井的火山岩相的测井特征建立火山岩相与测井相之间的关系,以达到测井曲线对火山岩相的识别。2.1　火山通道相和喷溢相与测井相的相关特征

)可划分为火山颈亚相(Ⅰ火山通道相(Ⅰ次1)、

火山岩亚相(Ⅰ大量观2)和隐爆角砾岩亚相(Ⅰ3)。测与研究表明,火山通道相和喷溢相的自然伽玛曲线特征一般幅度不大,为平滑2微齿化;双侧向曲线

少,主要是由于侵出相一般发育在火山活动的末期位于局部构造的高点,所以保存条件相对较差。侵出相的测井曲线特征为:自然伽玛曲线平直微齿化,双侧向曲线或双感应曲线箱形微齿化。2.5　火山沉积相与测井相的相关特征

)可划分为火山碎屑沉积岩亚相火山沉积相(Ⅴ

(Ⅴ可能有外来碎屑物加入的火山碎屑沉积岩亚1)、相(Ⅴ凝灰质碎屑岩夹煤亚相(Ⅴ2)、3)。火山沉积相的自然伽玛曲线与双侧向曲线或双感应曲线锯齿状2齿状(图6),双侧向曲线或双感应曲线中高值齿状(凝灰质碎屑岩夹煤亚相一般为指形齿形)。而自然伽玛曲线则差别较大:水流作用改造的火山碎屑沉积岩亚相(无外来碎屑)为微齿状中低值,可能有外来碎屑物加入的火山碎屑沉积岩亚相由于有外来物质的加入所以形态各异但一般为齿化或尖齿化,

　第29卷　第1期李　勇等:地震相和测井相联合预测火山岩相分布特征研究109

图2　X801井火山岩亚相划分综合图

Fig.2　Syntheticdiagramforthesubfaciesclassificationofvolcanicrocks,X801well

图3　X1井火山通道相和喷溢相的测井相特征

Fig.3　Characteristicsofloggingfaciesforthevolcanic

channelandvolcaniceruption

图4　X8井爆发相和火山沉积相水流作用改造的

火山碎屑沉积岩相的测井相特征

Fig.4　Characteristicsofloggingfaciesforthevolcanic

classicrocksfromchannelandvolcaniceruptionmodifiedbyflowingwater,X8well

凝灰质碎屑岩夹煤亚相为齿状中高值,高值段一般对应煤系地层。

通过对上述X1井,X8井,X3井和X4井的分析,建立起各井钻遇火山岩相和测井相之间的对应

关系(表1),进而可实现火山岩相的测井划相。

110矿　　物　　岩　　石2009　

表1　火山岩相测井曲线特征

Table1　Characteristicsofloggingcurveforthevolcanic井号

X1

火山岩岩相火山通道相Ⅰ2次火山岩亚相爆发相Ⅱ1空落亚相喷溢相Ⅲ3上部亚相火山沉积相Ⅴ1火山碎屑沉积岩亚相

自然伽玛曲线特征平滑低值尖齿化中高值变化大平滑中高值90GAPI～

135GAPI

X8

图5　X4井喷溢相和火山沉积相水流作用改造的

火山碎屑沉积岩相的测井相特征

Fig.5　Characteristicsofloggingfaciesforthevolcanic

classicrocksfromchannelandvolcaniceruptionmodifiedbyflowingwater,X4well

X4

双侧向曲线特征或双感应曲线特征箱形尖齿化极高值大于100Ωm

指形中低值低于上下的火山沉积相齿状-尖齿化中低值2Ωm～20Ωm尖齿化高值

深度

/m

火石岭组2910m～

2928m

营城组3434m～

3454m

火石岭组30m～

3100m

X3

平滑变化很小100GAPI左右

营城组2547m～

2572m

地震相之间的关系,进而预测火山岩相的平面分布。

爆发相:地震剖面反射特征为呈丘状加厚外形,同向轴呈现强弱相间突变,不连续性,杂乱零碎分布,振幅强弱相间(图7)。

溢流相:反射波组外形呈近水平状,同向轴横向上有一定连续性,局部呈杂乱分布,振幅较强(图8)。

侵出相:地震反射波组外形呈伞状,同向轴横向不连续性,不平行,振幅较弱,或为穿层性,内部反射杂乱(图9)。在研究区,近火山口多种相叠合区,从取心井岩相分析看,主要是爆发相与喷溢相叠合,发育一部分火山通道、侵出相等火山口相带。剖面特征为丘状加厚外形,内部极短轴杂乱、空白反射。

图6　X3井火山沉积相水流作用改造的火山碎屑

沉积岩相和喷溢相的测井相特征

Fig.6　Characteristicsofloggingfaciesforthevolcanic

classicrocksfromchannelandvolcaniceruptionmodifiedbyflowingwater,X3well3　火山岩相与地震相的相关特征利用过井取心的火山岩划相,建立火山岩相与

图7　爆发相火山岩的剖面特征

Fig.7　Profilecharacteroferuptivevolcanicrock

图8　溢流相火山岩的剖面特征

Fig.8　Profilecharacterofeffusivevolcanicrock

　　远火山口爆发-喷溢相叠合区,爆发相、溢流相互层叠置,可能出现少量侵出、通道相。爆发相多为粗碎屑空落亚相角砾岩、集块岩和热碎屑流亚相熔

结凝灰岩等。剖面特征为板状或楔形外形,内部近

　第29卷　第1期李　勇等:地震相和测井相联合预测火山岩相分布特征研究111

图9　侵出相火山岩的剖面特征

Fig.9　Profilecharacterofintrusivevolcanicrock

平行(反射同相轴有起伏、倾斜变化)、低频、较连续强振幅反射。

远火山口爆发相2火山沉积相区,离火山口较远,在远火山口爆发2喷溢相叠合区之外,主要为爆发相空落亚相的细碎屑凝灰岩,少量热碎屑流熔结凝灰岩及喷溢相熔岩,局部与沉积作用过渡,形成沉凝灰岩或凝灰质砂岩、砾岩等。剖面特征为板状外形,近(亚)平行、较高频、连续图10　连井剖面地震波反射特征弱反射或顶底强反射、内部蚯蚓Fig.10　Characteristicsoftheprofileseismicreflection

状杂乱较强反射(图10)。类型的平面分布(图11),图11中的地震相被分为6　　最后对所形成的地震相进行分类,得到地震相

图11　某盆地北部地区营一段Ⅰ气层组上段地震相图

Fig.11　Seismicfaciesdiagramfortheuppergas2bearingformationinthenorthernpartofcertainbasin

112矿　　物　　岩　　石2009　

种不同类型。

4　三相(火山岩相、测井相与地震

相)关系及火山岩岩相预测

4.1　三相关系的建立

为准确的地震和识别手段。

4.2　火山岩岩相预测及分布特征

依据三相关系,将图11所示的平面分布的地震相转换成火山岩相的平面分布(图13)。由图13可看出,在X8井区以侵出相的内带亚相、喷溢相上部亚相和下部亚相、爆发相的热碎屑流亚相为主,X821和X8井岩相相同;X801井区则发育火山通道相的火山颈亚相、喷溢相上部亚相和下部亚相、爆发相的热基浪和空落亚相为主;X8火山口周边发育喷溢相的上部亚相和下部亚相、爆发相的热基浪和空落

利用测井划相建立的火山岩相模式,对地震相进行标定,实现地震相转换成火山岩岩相,建立起三

相之间的对应关系,其相关性在80%以上(图12),得到这样的对应关系对于钻井资料少的地区就有较

图12　X2,X13井区火山岩岩相、测井相与地震相之间的对应关系图

Fig.12　Correlationamongthevolcanicrockfacies,loggingfaciesandseismicfaciesfortheX2andX13wells

图13　某盆地北部地区营一段Ⅰ气层组上段岩相图

Fig.13　Lithologicfaciesdiagramfortheuppergas2bearingformationinthenorthernpartofcertainbasin

　第29卷　第1期李　勇等:地震相和测井相联合预测火山岩相分布特征研究113

亚相,不发育侵出相和火山通道相;X7井区发育爆发相的热碎屑流亚相、喷溢相的上部亚相和中部亚相,以爆发相为主;X3井区发育侵出相中带和外带亚相、喷溢相的上部亚相和中部亚相;X9井区在高部位X902—X924,X9井附近发育火山通道相的火山颈亚相外,其周边主要发育喷溢相的中部和下部亚相、爆发相的热碎屑流亚相,总体是以喷溢相为主;X16井区以喷溢相的上部和下部亚相为主。

5　结　语

在测井资料丰富的地区建立火山岩相与测井相

和地震相之间相关关系基础上,然后将地震相转化为火山岩相,就可以对火山岩岩相空间分布进行预测,经过在某盆地北部地区营城组一段火山岩相的空间展布规律应用中展示出这是一种对于寻找火山岩储层有利相带很有实际价值方法。

参考文献

　李　勇,宋宗平,李　琼,等.火山岩体地震特征识别技术与应用研究[J].矿物岩石,2008.28(3):1052110.　王璞珺,陈树民,刘万洙,等.松辽盆地火山岩相及其与火山岩储层的关系[J].石油与天然气地质,2003,24(1):18230.　王璞珺,王树学,曲永宝,等.松辽盆地火山事件研究--营城组火山岩特征[J].长春科技大学学报,1999,29(专辑):50254.　王璞珺,单玄龙,程日辉,等.大庆目标区火山喷发岩储层建模机制分析及数学表达[D].国家自然科学基金重大项目三级课题(494190213号)研究报告,2000.[5]　蒙启安,门广田,张正和.松辽盆地深层火山岩体、岩相预测方法及应用[J].大庆石油地质与开发,2001,3.[6]　陈建文,王德发,张晓东,等.松辽盆地徐家围子断陷营城组火山岩相和火山机构分析图[J].地学前缘,2000,7(4):3712379.[7]　陈建文,魏　斌,李长山,等.火山岩岩性的测井识别[J].地学前缘,2000,7(4):458.[8]　綦敦科,吴海波,陈立英.徐家围子火山岩气藏储层测井响应特征[J].测井技术,2002,26(1):52254.[9]　卲正奎,孟宪禄,王璞珺.松辽盆地储层火山岩地震反射特征及其分布规律[J].长春科技大学学报,1999,29(1):33236.[10]宋宗平.火山岩储层地震预测技术研究[D].成都理工大学,2008.[11]李正文.地震勘探资料解释[M].北京:地质出版社,1988.

[1][2][3][4]

PREDICTIONOFDISTRIBUTIONCHARACTERSSOF・

VOLCANICFACIESBYUSINGSEISMICANDLOGGINGFACIES

LIYong1,　SONGZong2ping2,　LIQiong1,　LIZheng2wen1

1.KeyLab.of\"EarthExplorationandInformationTechnology\",Chengdu

UniversityofTechnology,Chengdu　610059,China;

2.ExplorationCompanyofDaqingOilFieldCo.Ltd,Daqing　163000,ChinaAbstract:　Aspecialandcomplicatedoil/gasreservoir,thevolcanicoil/gasreservoirshavebe2

comethenewfieldforoil/gasexplorationandproduction.Thispaperdiscussedcharacteristicsofvolcanicgeology,loggingandloggingfaciesclassification,seismicfaciesandseismicfaciesclassi2fication.Builtthepatternsofvolcanicfacieswereestablishedandtheseismicfacieswerecalibra2tedaccordingtotheclassificationofloggingfacies.Thekindoftechniqueconsistsof3aspectsofvolcanicfacies,loggingfaciesandseismicfaciesandtherefore,canbecalled\"Threefacies\"tech2nique.Inordertorevealthedistributionrulesandvariationpropertiesofthevolcanicrocks,the\"Threefacies\"techniquewasemployedforthevolcanicrocksoftheYingchengFormationinacertainbasin.First,theseismicfaciesweretransformedintovolcanicfaciestoobtainplandistri2butionofvolcanicfacies.Thenthespatialdistributionrulesandfavorablezonesofvolcanicreser2voirswerepredictedeffectivelyinthevolcanicsectionofYingchengFormation.Thewelldrillingverifiedthatthevolcanicchannelfacieshadthebestpetrophysicalproperties,followedbyintru2sivefaciesanderuptivefacies,withthevolcanicsedimentaryfaciesbeingtheworst.\"Threefaci2es\"techniqueisofimportantpracticabilityandsignificanceforresearchingthespecialdistributionandfavorablezonesofvolcanicfacies,andcanspeedtheprogressofexplorationandproductionforthiskindofspecialandcomplexoil/gasreservoirs.

Keywords:　volcanicrock;volcanicfacies;YingchengFormation;loggingfacies;seismicfacies;\"threefacies\"technique

ISSN1001-6872(2009)01-0106-08;　CODEN:KUYAE2Synopsisofthefirstauthor:　LiYong,male,39yearsold,apostdoctorofgeophysics.Nowheisengagedintheresearchofreservoirpredictionandinformationprocess.