X區(qū)塊火成巖風(fēng)化殼結(jié)構(gòu)測井評價(jià)探究

＊祝 勇

（中石化經(jīng)緯有限公司勝利測井公司 山東 257045）

引言

火成巖油氣藏屬于三大巖類油氣藏之一，是一種分布面廣、數(shù)量小、規(guī)模小的油氣藏，其儲(chǔ)量比重遠(yuǎn)小于1%?；鸪蓭r的巖性極為復(fù)雜，現(xiàn)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)700多種，巖性種類繁多導(dǎo)致火成巖油氣藏的儲(chǔ)層分布十分復(fù)雜，儲(chǔ)集空間的類型和發(fā)育程度也存在著很大的差別[1]。鉆探結(jié)果揭示，X區(qū)塊石炭系火成巖油藏主要為頂面風(fēng)化殼型，自上而下，依次發(fā)育粘土層、水解層、淋濾層、原巖等四個(gè)結(jié)構(gòu)帶，油氣主要儲(chǔ)集在淋濾層中，風(fēng)化殼頂部的水解層和底部的原巖均未見到油氣顯示。巖層主要包括基性、酸性、中性火成巖等巖石類型，巖性控制著風(fēng)化殼各結(jié)構(gòu)層的發(fā)育、平面分布和厚度。其中基性火成巖形成的水解層厚度大、粘土化和蝕變程度高，導(dǎo)致測井信息呈大中子、大聲波、低密度，低電阻率的“似儲(chǔ)層”特征，制約著該類油氣藏的勘探和發(fā)現(xiàn)，是該類油氣藏發(fā)現(xiàn)率低的主要原因。

本文深入分析X區(qū)塊火成巖儲(chǔ)層的特點(diǎn)，建立了利用測井資料建立Fisher識(shí)別模型法識(shí)別火成巖巖性的方法，分析風(fēng)化殼各結(jié)構(gòu)層的測井響應(yīng)特征，尋找敏感測井信息，利用測井計(jì)算雙因子參數(shù)定量劃分風(fēng)化殼的四層結(jié)構(gòu)，評價(jià)淋濾層儲(chǔ)集空間發(fā)育程度，從而精細(xì)評價(jià)火成巖油層有效儲(chǔ)層，在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用，收到良好的效果。

1.風(fēng)化殼型火成巖油氣藏的特點(diǎn)

火山巖巖性是劃分巖相、研究儲(chǔ)集空間類型及發(fā)育規(guī)律尋找火成巖油氣藏的基礎(chǔ)[2]。X區(qū)塊風(fēng)化殼型火成巖油氣藏，巖性以中－基性巖為主，含少量酸性巖。鉆遇巖性既有溢流相的玄武巖、安山巖等，也有噴發(fā)相的火山角礫巖、凝灰?guī)r，火山沉積相的沉凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)泥巖，以及侵入相的輝綠巖、花崗巖等[3]。

X區(qū)塊風(fēng)化殼粘土層的巖石已經(jīng)完全粘土化，為泥巖。水解層的粘土化程度為50%～80%，網(wǎng)狀風(fēng)化縫發(fā)育，充填泥質(zhì)、鐵質(zhì)等為主，無滲透性，為典型的遮擋層。淋濾層的蝕變產(chǎn)物主要為粘土礦物，粘土化程度為0～50%，垂直縫發(fā)育，充填程度低，沸石、鈣質(zhì)為主，為油氣主要儲(chǔ)集段。原巖礦物沒有蝕變，為厚度大的塊狀火成巖，巖性致密，儲(chǔ)集空間不發(fā)育，一般不儲(chǔ)集油氣。從風(fēng)化殼礦物學(xué)特征來看，自上而下，礦物蝕變程度由強(qiáng)變?nèi)酰敝料?。?shí)鉆井巖心、測井資料分析表明，巖石從基性到酸性巖，粘土化的能力逐漸減弱，粘土層、水解層的厚度逐漸減小。油藏富集的有利巖石類型為安山巖、火山角礫巖和凝灰?guī)r等。

2.Fisher識(shí)別法識(shí)別巖性

(1)Fisher識(shí)別法

通過Fisher識(shí)別法對火成巖風(fēng)化殼結(jié)構(gòu)做測井評價(jià)，能夠?qū)y井?dāng)?shù)據(jù)信息降維分類。首先，需要選擇能夠反映火成巖風(fēng)化殼結(jié)構(gòu)測井?dāng)?shù)據(jù)信息特點(diǎn)，并且盡可能獨(dú)立的測井資料然后構(gòu)建樣品點(diǎn)的觀測向量，并結(jié)合實(shí)際情況變換樣品變量，確保其能夠投影到判別向量的方向，最后就能夠建立判別函數(shù)。比如說，在判別過程中，常常會(huì)做對比，那么就需要通過Fisher識(shí)別法針對兩類測井知識(shí)做判別分析，可以體現(xiàn)Fisher識(shí)別法的原理（如圖1所示）。圖中通過兩類知識(shí)的研究數(shù)據(jù)在x、y的方向上投影展示，數(shù)據(jù)投影方向用箭頭進(jìn)行表示，而G1與G2為測井?dāng)?shù)據(jù)，在x軸以及y軸上的數(shù)據(jù)點(diǎn)便是G1以及G2的投影。結(jié)合Fisher識(shí)別法原理，能夠發(fā)現(xiàn)I類與II類測井?dāng)?shù)據(jù)信息重疊程度比較大，那么就意味著需要找到一個(gè)新的y軸，即：直線L，這樣散點(diǎn)便能夠在新y軸上投影，此時(shí)I類與II類測井?dāng)?shù)據(jù)的重疊程度會(huì)比較小，這就意味著兩類測井?dāng)?shù)據(jù)的類內(nèi)離差比較小，但是類間離差比較大，這樣就可以提升識(shí)別效率。因此，將Fisher識(shí)別法用于識(shí)別巖性，將有利于提升識(shí)別成效。

圖1 Fisher識(shí)別法原理

(2)Fisher識(shí)別法識(shí)別巖性

X區(qū)塊火成巖風(fēng)化殼巖性非常復(fù)雜，有基性玄武巖、中性安山巖、英安巖，也有玄武巖和安山巖混積的熔巖，以及爆發(fā)相的玄武質(zhì)或安山質(zhì)凝灰?guī)r，不同巖性在單一測井信息上區(qū)別不明顯，因此考慮采用多信息融合技術(shù)，利用Fisher識(shí)別法對巖性識(shí)別方法進(jìn)行研究[4]。

分析表明自然伽馬（GR）、深探測電阻率（RD）、聲波時(shí)差（AC）、補(bǔ)償中子（CNL）、體積密度（DEN）對不同巖性的火成巖較為敏感，因此，利用這5項(xiàng)測井資料采用Fisher識(shí)別法得到不同巖性的判別函數(shù)。在這個(gè)過程中，Y1、Y2、Y3、Y4、Y5分別對應(yīng)玄武巖、安山巖、安山質(zhì)玄武巖、凝灰?guī)r及英安巖。對于需要進(jìn)行巖性識(shí)別的對象，將輸入的測井參數(shù)代入判別公式中，Y1～Y5中獲得的最大值就對應(yīng)著識(shí)別得到的巖性。

當(dāng)輸入聲波時(shí)差、補(bǔ)償中子、補(bǔ)償密度、自然伽馬、深探測電阻率等5項(xiàng)測井信息，對應(yīng)的巖性判別公式如下：

Y1=19.852*AC+10.568*CNL+1995.754*DEN-0.622*GR-0.322*RD-3978

Y2=24.998*AC+11.422*CNL+2178.534*DEN-0.009*GR-0.659*RD-3700

Y3=24.053*AC+11.772*CNL+2245.520*DEN-0.648*GR-0.657*RD-3581

Y4=25.947*AC+14.276*CNL+2300.687*DEN-0.430*GR-0.594*RD-3596

Y5=25.221*AC+11.105*CNL+2239.929*DEN-0.423*GR-0.653*RD-3655

圖2是不同巖性在經(jīng)過壓縮后的測井參數(shù)中的投影（橫縱坐標(biāo)分別為典型函數(shù)1（即X）和典型函數(shù)2（即Y））。X和Y的表達(dá)式為：

圖2 Fisher識(shí)別法識(shí)別火成巖

X=0.080*GR+0.0015*RD+0.148*AC+0.325*CNL-1.028*DEN-10.753

Y=-0.098*GR+0.020*RD-0.200*AC+0.101*CNL+2.224*DEN-1.288

從Fisher識(shí)別分析得出的巖性劃分結(jié)果可以看出，安山巖和安山質(zhì)凝灰?guī)r與其他巖性區(qū)分較為明顯，而玄武巖、安山玄武巖、玄武安山巖有一定的重疊。

從Fisher識(shí)別分析得出的巖性劃分結(jié)果可以看出，整體識(shí)別效果較好，玄武巖、安山巖及英安巖與其他巖性區(qū)分較為明顯。

3.風(fēng)化殼結(jié)構(gòu)劃分

(1)風(fēng)化殼的測井響應(yīng)特征

X區(qū)塊火成巖風(fēng)化殼上部的粘土層、水解層極容易發(fā)生溶蝕、蝕變及充填作用，火成巖蝕變后產(chǎn)生含有大量結(jié)晶水的泥土，充填于巖石孔隙、裂縫中，造成儲(chǔ)集空間被充填。測井信息上表現(xiàn)為補(bǔ)償中子增大，補(bǔ)償密度降低，地層視電阻率降低，呈現(xiàn)為良好的“似儲(chǔ)層”特征，但實(shí)際滲流特性差，為非儲(chǔ)層或差儲(chǔ)層。一般基性巖和偏基性的中性火山巖更易于蝕變，粘土層、水解層帶的原生孔縫被充填，無流體儲(chǔ)集能力。

(2)風(fēng)化殼結(jié)構(gòu)測井劃分

筆者采用反映風(fēng)化殼各結(jié)構(gòu)層特征敏感的聲波時(shí)差、補(bǔ)償中子、補(bǔ)償密度、自然伽馬、井徑等測井信息，建立反映巖層粘土化的粘土指示因子，以及反映巖層儲(chǔ)集空間特性的物性因子模型，精細(xì)判識(shí)風(fēng)化殼結(jié)構(gòu)層，有效劃分粘土層、水解層、淋濾層、母巖等風(fēng)化殼四層結(jié)構(gòu)。構(gòu)建的風(fēng)化殼結(jié)構(gòu)判別因子計(jì)算模型為：

粘土因子：CLAY1=0.258(ΦN-ΦD)/CAL+CAL*GR

物性因子：PORH1=0.0125(ΦA(chǔ)+ΦD)/2CAL

式中：ΦN、ΦD、ΦA(chǔ)分別為補(bǔ)償中子、補(bǔ)償密度、聲波時(shí)差測井信息計(jì)算的孔隙度，%；GR為自然伽馬，API；CAL為井徑，in。

圖3為X區(qū)塊3口井測井資料計(jì)算的粘土因子和物性因子關(guān)系圖，可以看出雙因子將風(fēng)化殼四層結(jié)構(gòu)比較清晰的劃分。

圖3 X區(qū)塊雙因子劃分風(fēng)化殼四結(jié)構(gòu)關(guān)系圖

表1是計(jì)算的粘土因子和物性因子對風(fēng)化殼四結(jié)構(gòu)的定量表征，主要含油氣段淋濾層的粘土因子及物性因子為0.15～0.3，大于這個(gè)范圍的為粘土層和水解層，小于這個(gè)范圍的為高電阻率致密原巖。

圖4為X井風(fēng)化殼各結(jié)構(gòu)層擬合因子劃分與巖心描述結(jié)果對比，該井風(fēng)化殼主要巖心為玄武巖，無滲透能力的水解帶厚度大，含油性差，為良好的蓋層，錄井和測井均未見到油氣顯示，試油測試結(jié)果為干層。位于風(fēng)化殼中段的淋濾層含油性好，錄井和測井信息均見到油氣顯示，試油測試結(jié)果為日產(chǎn)油6.5t。雙因子劃分結(jié)果與鉆井取心巖性描述結(jié)果一致。

圖4 Z井風(fēng)化殼結(jié)構(gòu)測井?dāng)M合因子劃分

4.結(jié)論

（1）X區(qū)塊為潛山風(fēng)化殼型火成巖油氣藏，油氣主要分布在風(fēng)化殼結(jié)構(gòu)的淋濾層中，火成巖巖性不同，儲(chǔ)集能力差別很大，基性巖和偏基性的中性火山巖更易于蝕變，水解層帶的原生孔縫被充填，無流體儲(chǔ)集能力，是油氣良好的遮擋層，油層分布在儲(chǔ)集物性較好的淋濾層中。

（2）建立了Fisher識(shí)別分析法判斷火成巖巖性的模型，實(shí)現(xiàn)了對安山玄武巖、安山巖、玄武巖、安山質(zhì)凝灰?guī)r和玄武安山巖等巖性的劃分。

（3）提出利用測井信息計(jì)算粘土指示引子和物性指示因子的模型，實(shí)現(xiàn)了雙因子法量化判識(shí)風(fēng)化殼粘土層、水解層、淋濾層、母巖，在具體完井中應(yīng)用，取得較好的應(yīng)用效果。