灰質(zhì)泥巖特征及測井響應(yīng)
——以勝坨地區(qū)沙三下亞段為例

姜其沛,張立強(qiáng)

(中國石油大學(xué)(華東) 地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,山東 青島　266580)

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灰質(zhì)泥巖特征及測井響應(yīng)

——以勝坨地區(qū)沙三下亞段為例

姜其沛,張立強(qiáng)

(中國石油大學(xué)(華東) 地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,山東 青島266580)

勝利油田某地區(qū)沙三下亞段濁積巖、三角洲沉積體時空展布復(fù)雜,大量分布的灰質(zhì)泥巖對沉積體系空間描述造成了影響。為更好地對該類沉積體系進(jìn)行研究,基于常規(guī)測井資料、巖心觀察、薄片鑒定及XRF(X-ray fluorescence)元素測試等資料,從沙三下亞段富灰質(zhì)泥巖巖石類型分析入手,對不同尺度灰質(zhì)泥巖巖石學(xué)及測井響應(yīng)特征進(jìn)行了總結(jié),劃分不同的巖石類型組合并建立了測井響應(yīng)模式。研究結(jié)果表明,深灰色灰質(zhì)泥巖具有低GR(自然伽馬)中AC(聲波時差)特征,砂質(zhì)泥巖及深灰色泥巖呈現(xiàn)高GR、高AC特征。砂質(zhì)泥巖的GR均值大于深灰色泥巖,而聲波時差值則偏低。研究區(qū)巖石劃分為灰質(zhì)泥巖—砂巖型、泥巖—砂巖型、灰質(zhì)泥巖—泥巖型、灰質(zhì)泥巖—礫巖型四種類型,建立了相應(yīng)的測井解釋模型。

勝利油田;沙三下亞段;灰質(zhì)泥巖;測井響應(yīng)

勝利油田某地區(qū)沙三段、沙四段發(fā)育的濁積巖、三角洲等沉積體是勝利油田目前重要的勘探對象,但該類沉積體時空展布和沉積演化復(fù)雜,大量發(fā)育的灰質(zhì)泥巖對砂體展布空間的描述造成了影響,隨著勘探開發(fā)的進(jìn)一步深入,對灰質(zhì)泥巖特征、分布及有效識別方法等認(rèn)識不足已成為制約某地區(qū)勘探開發(fā)的重要原因之一[1-4]。內(nèi)灰質(zhì)泥巖與砂巖在測井和地震響應(yīng)特征上相似,巖性難以準(zhǔn)確識別成為部署井位中失利井的主要原因之一。因此,為解決上述問題,以測井地質(zhì)學(xué)、沉積學(xué)等理論為基礎(chǔ),對工區(qū)灰質(zhì)泥巖巖石學(xué)特征及測井響應(yīng)進(jìn)行總結(jié),并建立有效的識別方法,從而更好地對該類沉積體系進(jìn)行研究。

1　區(qū)域地質(zhì)概況

研究區(qū)位于東營凹陷北部構(gòu)造斷裂帶中段,北靠陳家莊凸起,西臨利津生油洼陷,區(qū)域面積為230 km2。東營凹陷為我國東部中新生代典型的陸內(nèi)裂谷盆地。前人將其進(jìn)一步劃分為四個次級構(gòu)造單元,其中發(fā)育三個正向構(gòu)造單元,分別為北部陡坡帶、中央斷裂帶和南部緩坡帶,而發(fā)育的負(fù)向構(gòu)造單元為洼陷帶。內(nèi)部的各級構(gòu)造單元由于其較為發(fā)育的斷裂系統(tǒng),單元內(nèi)部呈多級斷階式存在[5,6]。前人對研究區(qū)的構(gòu)造演化分了五個階段:初陷期(Ek-Es4x)、深陷期(Es4s-Es3z)、收斂期(Es3s-Es2)、再次坳陷期(Es1)、萎縮期(Ed)[7]。處于深陷期(Es4s-Es3z)的沙四上亞段至沙三中亞段,沉積時伴隨濟(jì)陽運(yùn)動I幕的發(fā)生,斷塊強(qiáng)烈活動,盆地沉降幅度增加,水體逐漸加深,沙四上亞段沉積時期,勝北斷層開始形成,下降盤洼陷內(nèi)沉積了巨厚的地層。前人研究得出,研究區(qū)勝北斷層上升盤目的層主要發(fā)育為近岸水下扇相,而下降盤主要發(fā)育滑塌濁積扇相[8]。我們主要對勝坨地區(qū)勝北斷層下降盤灰質(zhì)泥巖進(jìn)行研究。

2　巖石類型

通過對研究區(qū)內(nèi)A、B、C井進(jìn)行巖心觀察、薄片鑒定,將該區(qū)細(xì)粒沉積物主要分為砂質(zhì)泥巖、塊狀灰質(zhì)泥巖、紋層狀(層狀)灰質(zhì)泥巖、細(xì)粉砂巖、油頁巖五種,具體成分組成、沉積構(gòu)造類型見表1。

表1　細(xì)粒沉積物分類及特征

灰質(zhì)含量在25%～50%之間稱為灰質(zhì)泥巖,灰質(zhì)含量介于10%～25%稱為含鈣泥巖?；屹|(zhì)泥巖為深灰色、灰色,根據(jù)結(jié)構(gòu)不同,可以分為紋層狀(層狀)灰質(zhì)泥巖和塊狀灰質(zhì)泥巖。紋理由含有機(jī)質(zhì)豐度不同的泥質(zhì)紋層互層顯示,方解石呈隱晶結(jié)構(gòu),白云石為隱晶結(jié)構(gòu),呈砂屑狀、透鏡狀(疑為藻屑)、紋層狀局部分布,陸源碎屑為石英、長石、白云石碎屑等粉砂,少量極細(xì)砂,黃鐵礦球粒狀、凝塊狀。

泥巖為灰色、深灰色,泥質(zhì)含量極高,灰質(zhì)和砂質(zhì)等成分含量少。一般不具有紋層及其他層理。巖性比較均一。礦物成分主要為粘土礦物,極少量方解石及陸源粉砂組成。方解石顯微晶結(jié)構(gòu),呈星點(diǎn)狀分布,陸源碎屑為石英、長石碎屑等細(xì)砂、粉砂,個別陸源碎屑顆粒達(dá)細(xì)砂級,生物碎屑可見介形蟲碎片。

3　灰質(zhì)泥巖的尺度效應(yīng)

灰質(zhì)泥巖在研究區(qū)沙三下亞段內(nèi)頻繁發(fā)育,其在顯微鏡-電子放大鏡-測井-地震尺度下有著不同的特征,不同尺度的特征總結(jié)是巖性識別的重要基礎(chǔ)。

紋層狀(層狀)灰質(zhì)泥巖的特征褐色泥巖與深灰色泥巖成紋層狀-層狀發(fā)育,滴酸起泡劇烈,灰質(zhì)含量較多?；屹|(zhì)泥巖在顯微鏡下觀察時,其方解石晶體在中部為明顯的層狀分布,其他部分為點(diǎn)狀分布。在電子放大鏡下觀察如圖1所示,灰質(zhì)泥巖中為層狀分布的黑色泥巖和灰褐色泥巖,滴酸起泡劇烈。

圖1　C井灰質(zhì)泥巖特征Fig.1　Characteristics of C well-calcareous clay

灰質(zhì)泥巖夾有砂質(zhì)條帶,灰質(zhì)泥巖為層狀分布(見圖2),其砂質(zhì)條帶區(qū)域滴酸起泡劇烈,灰質(zhì)泥巖區(qū)域滴酸起泡量少,灰質(zhì)含量少。

塊狀灰質(zhì)泥巖中,灰質(zhì)成分分布相對紋層-層狀更加均勻(見圖3),滴酸起泡劇烈。

進(jìn)一步從微觀和電子放大鏡的照片將尺度放大,灰質(zhì)泥巖的測井-地震特征復(fù)雜,以工區(qū)內(nèi)主要發(fā)育的紋層狀-層狀灰質(zhì)泥巖為例。

圖2　B井層狀灰質(zhì)泥巖電子放大鏡照片(50倍,夾砂質(zhì)條帶)Fig.2　Hiccough photo of B well-layered calcareous clay(50 times,with chiltern strips)

圖3　B井塊狀灰質(zhì)泥巖電子放大鏡照片(50倍)Fig.3　Hiccough photo of B well-massive calcareous clay (50 times)

A井第六次取芯巖心(掃描),井段3 155.16～3 163.05 m,沙三下段,巖性為深灰色灰質(zhì)泥巖,該類型的灰質(zhì)泥巖灰質(zhì)分布不均勻,滴酸起泡劇烈,對應(yīng)的測井曲線不斷變化,紋層發(fā)育少的地方鈣質(zhì)含量少。聲波曲線與鈣元素含量成負(fù)相關(guān)關(guān)系,與GR曲線有一定的正相關(guān)趨勢(見圖4)。

圖4　A井灰質(zhì)泥巖段取芯及測井曲線Fig.4　Coring and logging curve of A well-calcareous clay

4　灰質(zhì)泥巖的測井識別

泥頁巖的巖相不同,其構(gòu)成或礦物成分存在較大差異,其測井響應(yīng)特征就有明顯差別。研究表明,泥頁巖的層理發(fā)育程度、元素組成及碳酸鹽巖、砂巖、粘土巖等對電阻率等各類測井信息具有較大影響[9,10],在A井第三至七次取芯中,利用巖心觀察、薄片鑒定及XRF測試結(jié)果顯示巖性,進(jìn)而標(biāo)定常規(guī)測井資料,經(jīng)過對比分析總結(jié)出以下規(guī)律。

在鈣元素與聲波時差交匯中,普通泥巖聲波時差高(100 μs/m),砂巖聲波時差較低(55.5 μs/m),鈣質(zhì)礦物的骨架時差遠(yuǎn)小于泥巖的骨架時差,聲波時差較低,灰質(zhì)含量較高的灰質(zhì)泥巖聲波時差(47 μs/m)比砂巖還要低。A井測井響應(yīng)特征與元素含量交會圖見圖5。AC與鈣元素含量交會圖和Rt與鈣元素含量交會圖中可以區(qū)分灰質(zhì)泥巖和泥巖,部分砂質(zhì)泥巖與泥巖無法區(qū)分。GR與鈣元素含量交會圖中三種巖性可以區(qū)分。

圖5　A井測井響應(yīng)特征與元素含量交會圖Fig.5　Cross plot of well response characteristics and element content of A well logging

A井AC和GR交合圖見圖6。從圖6可以看出深灰色灰質(zhì)泥巖GR值較低,而AC中等,砂質(zhì)泥巖與深灰色泥巖均具有高GR、高AC特征,但砂質(zhì)泥巖的GR均值要大于深灰色泥巖,深灰色泥巖中的聲波時差要高于砂質(zhì)泥巖的聲波時差,在交會圖上可以明顯區(qū)分三種巖性(圖6)。

5　測井解釋模型

根據(jù)勝坨地區(qū)錄井資料及取芯井段巖心巖石類型組合關(guān)系,將勝坨地區(qū)的巖性組合分成四類:灰質(zhì)泥巖—砂巖型接觸型、泥巖—砂巖接觸型、灰質(zhì)泥巖—泥巖接觸型、灰質(zhì)泥巖—礫巖接觸型,并總結(jié)了四類巖相類型的測井曲線特征,建立了測井解釋模型(見圖7)。

(1)灰質(zhì)泥巖—砂巖接觸型:SP曲線特征為砂巖呈現(xiàn)負(fù)異常,灰質(zhì)泥巖泥巖基線。GR曲線特征為砂巖為低值,灰質(zhì)泥巖為高值。AC曲線根據(jù)灰質(zhì)泥巖灰質(zhì)含量的不同表現(xiàn)為兩種形態(tài),當(dāng)灰質(zhì)含量高時,其曲線特征為B曲線較為平直,不易區(qū)分巖性;當(dāng)灰質(zhì)含量低時,AC曲線特征為A曲線砂巖段曲線值相對較低,灰質(zhì)泥巖段曲線值較高。電阻率曲線根據(jù)灰質(zhì)含量的不同也表現(xiàn)為兩種形態(tài),當(dāng)灰質(zhì)含量高時,曲線較為平直,不易區(qū)分巖性;當(dāng)灰質(zhì)含量低時,砂巖段的曲線值相對較高,灰質(zhì)泥巖段的曲線值相對較低。伽馬能譜曲線表現(xiàn)為,當(dāng)灰質(zhì)泥巖灰質(zhì)含量高時,為A型,U值灰質(zhì)泥巖比砂巖高,當(dāng)灰質(zhì)含量低時,為B型,灰質(zhì)泥巖與砂巖U值Th值幾乎一致;K值砂巖比灰質(zhì)泥巖略高。

圖6　A井AC和GR交會圖Fig.6　Cross plot of AC and GR of A well

注:A模式代表灰質(zhì)含量低,B模式代表灰質(zhì)含量高;GR為自然伽馬;AC為聲波時差;U、Th、K分別為鈾、釷、鉀伽馬能譜測井.圖7　不同巖性組合的測井響應(yīng)模型Fig.7　Well logging response model of different lithological association

(2)泥巖—砂巖接觸型:SP曲線特征為砂巖呈現(xiàn)負(fù)異常,泥巖處于泥巖基線位置。GR曲線特征為砂巖為低值,泥巖為高值。AC曲線特征為砂巖為低值,泥巖為高值。電阻率曲線特征為砂巖為高值,泥巖為低值。伽馬能譜曲線表現(xiàn)為U值砂巖比泥巖高,Th值砂巖比泥巖低,K值砂巖比泥巖低。

(3)灰質(zhì)泥巖—泥巖接觸型:SP曲線特征為較為平直,二者不易區(qū)分。GR曲線表現(xiàn)為二者值都較高,但灰質(zhì)泥巖比泥巖略低。AC曲線特征為灰質(zhì)泥巖比泥巖略低?；屹|(zhì)泥巖電阻率曲線值比泥巖高。伽馬能譜曲線表現(xiàn)為U值灰質(zhì)泥巖比泥巖高,Th值及K值灰質(zhì)泥巖比泥巖低。

(4)灰質(zhì)泥巖—礫巖接觸型:SP曲線特征為礫巖表現(xiàn)為負(fù)異常,灰質(zhì)泥巖處于泥巖基線位置。GR曲線特征為礫巖為低值,灰質(zhì)泥巖為高值,礫巖的GR值比砂巖略高。AC曲線根據(jù)灰質(zhì)泥巖灰質(zhì)含量的不同表現(xiàn)為兩種形態(tài),當(dāng)灰質(zhì)含量高時,其曲線特征為B曲線較為平直,不易區(qū)分巖性;當(dāng)灰質(zhì)含量低時,AC曲線特征為A曲線,礫巖段曲線值相對較低,灰質(zhì)泥巖段曲線值較高。電阻率曲線根據(jù)灰質(zhì)含量的不同也表現(xiàn)為兩種形態(tài),當(dāng)灰質(zhì)含量高時,曲線較為平直,不易區(qū)分巖性;當(dāng)灰質(zhì)含量低時,礫巖段的曲線值相對較高,灰質(zhì)泥巖段的曲線值相對較低。伽馬能譜曲線表現(xiàn)為,當(dāng)灰質(zhì)泥巖灰質(zhì)含量高時為A型,U值灰質(zhì)泥巖比礫巖高,當(dāng)灰質(zhì)含量低時為B型,灰質(zhì)泥巖與礫巖U值及Th值幾乎一致;K值礫巖比灰質(zhì)泥巖略高。

6　結(jié)論

(1)灰質(zhì)含量在25%～50%之間稱為灰質(zhì)泥巖,灰質(zhì)含量介于10%～25%稱為含鈣泥巖。灰質(zhì)泥巖為深灰色、灰色,根據(jù)結(jié)構(gòu)不同,可以分為紋層狀(層狀)灰質(zhì)泥巖和塊狀灰質(zhì)泥巖。

(2)普通泥巖聲波時差高(100 μs/m),砂巖的低(55.5 μs/m),鈣質(zhì)礦物的骨架時差遠(yuǎn)小于泥巖的骨架時差,聲波時差較低,灰質(zhì)含量較高的灰質(zhì)泥巖(47 μs/m)比砂巖聲波時差還要低,聲波時差與泥巖中鈣質(zhì)含量成負(fù)相關(guān)。

(3)GR和AC交會圖可以區(qū)分灰質(zhì)泥巖、泥巖和砂紙泥巖。深灰色灰質(zhì)泥巖,低GR中AC,砂質(zhì)泥巖高GR、高AC,深灰色泥巖高GR高AC,但砂質(zhì)泥巖的GR均值要大于深灰色泥巖,深灰色泥巖中的聲波時差要高于砂質(zhì)泥巖的聲波時差。

(4)將勝坨地區(qū)的巖相類型分成了四類:灰質(zhì)泥巖—砂巖型、泥巖—砂巖型、灰質(zhì)泥巖—泥巖型、灰質(zhì)泥巖—礫巖型,并總結(jié)了四類巖相類型的測井曲線特征,建立了四種測井解釋模型。

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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,黑龍江尚志人,碩士,研究方向?yàn)橛蜌獾刭|(zhì)與勘探.E-mail:497574259@qq.com.

張立強(qiáng).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,張立強(qiáng).灰質(zhì)泥巖特征及測井響應(yīng)——以勝坨地區(qū)沙三下亞段為例[J].甘肅科學(xué)學(xué)報(bào),2016,28(4):51-56.]