X区块火成岩风化壳结构测井评价探究

＊祝 勇

（中石化经纬有限公司胜利测井公司 山东 257045）

引言

火成岩油气藏属于三大岩类油气藏之一，是一种分布面广、数量小、规模小的油气藏，其储量比重远小于1%。火成岩的岩性极为复杂，现已经发现700多种，岩性种类繁多导致火成岩油气藏的储层分布十分复杂，储集空间的类型和发育程度也存在着很大的差别[1]。钻探结果揭示，X区块石炭系火成岩油藏主要为顶面风化壳型，自上而下，依次发育粘土层、水解层、淋滤层、原岩等四个结构带，油气主要储集在淋滤层中，风化壳顶部的水解层和底部的原岩均未见到油气显示。岩层主要包括基性、酸性、中性火成岩等岩石类型，岩性控制着风化壳各结构层的发育、平面分布和厚度。其中基性火成岩形成的水解层厚度大、粘土化和蚀变程度高，导致测井信息呈大中子、大声波、低密度，低电阻率的“似储层”特征，制约着该类油气藏的勘探和发现，是该类油气藏发现率低的主要原因。

本文深入分析X区块火成岩储层的特点，建立了利用测井资料建立Fisher识别模型法识别火成岩岩性的方法，分析风化壳各结构层的测井响应特征，寻找敏感测井信息，利用测井计算双因子参数定量划分风化壳的四层结构，评价淋滤层储集空间发育程度，从而精细评价火成岩油层有效储层，在实际生产中应用，收到良好的效果。

1.风化壳型火成岩油气藏的特点

火山岩岩性是划分岩相、研究储集空间类型及发育规律寻找火成岩油气藏的基础[2]。X区块风化壳型火成岩油气藏，岩性以中－基性岩为主，含少量酸性岩。钻遇岩性既有溢流相的玄武岩、安山岩等，也有喷发相的火山角砾岩、凝灰岩，火山沉积相的沉凝灰岩、凝灰质泥岩，以及侵入相的辉绿岩、花岗岩等[3]。

X区块风化壳粘土层的岩石已经完全粘土化，为泥岩。水解层的粘土化程度为50%～80%，网状风化缝发育，充填泥质、铁质等为主，无渗透性，为典型的遮挡层。淋滤层的蚀变产物主要为粘土矿物，粘土化程度为0～50%，垂直缝发育，充填程度低，沸石、钙质为主，为油气主要储集段。原岩矿物没有蚀变，为厚度大的块状火成岩，岩性致密，储集空间不发育，一般不储集油气。从风化壳矿物学特征来看，自上而下，矿物蚀变程度由强变弱，直至消失。实钻井岩心、测井资料分析表明，岩石从基性到酸性岩，粘土化的能力逐渐减弱，粘土层、水解层的厚度逐渐减小。油藏富集的有利岩石类型为安山岩、火山角砾岩和凝灰岩等。

2.Fisher识别法识别岩性

(1)Fisher识别法

通过Fisher识别法对火成岩风化壳结构做测井评价，能够将测井数据信息降维分类。首先，需要选择能够反映火成岩风化壳结构测井数据信息特点，并且尽可能独立的测井资料然后构建样品点的观测向量，并结合实际情况变换样品变量，确保其能够投影到判别向量的方向，最后就能够建立判别函数。比如说，在判别过程中，常常会做对比，那么就需要通过Fisher识别法针对两类测井知识做判别分析，可以体现Fisher识别法的原理（如图1所示）。图中通过两类知识的研究数据在x、y的方向上投影展示，数据投影方向用箭头进行表示，而G1与G2为测井数据，在x轴以及y轴上的数据点便是G1以及G2的投影。结合Fisher识别法原理，能够发现I类与II类测井数据信息重叠程度比较大，那么就意味着需要找到一个新的y轴，即：直线L，这样散点便能够在新y轴上投影，此时I类与II类测井数据的重叠程度会比较小，这就意味着两类测井数据的类内离差比较小，但是类间离差比较大，这样就可以提升识别效率。因此，将Fisher识别法用于识别岩性，将有利于提升识别成效。

图1 Fisher识别法原理

(2)Fisher识别法识别岩性

X区块火成岩风化壳岩性非常复杂，有基性玄武岩、中性安山岩、英安岩，也有玄武岩和安山岩混积的熔岩，以及爆发相的玄武质或安山质凝灰岩，不同岩性在单一测井信息上区别不明显，因此考虑采用多信息融合技术，利用Fisher识别法对岩性识别方法进行研究[4]。

分析表明自然伽马（GR）、深探测电阻率（RD）、声波时差（AC）、补偿中子（CNL）、体积密度（DEN）对不同岩性的火成岩较为敏感，因此，利用这5项测井资料采用Fisher识别法得到不同岩性的判别函数。在这个过程中，Y1、Y2、Y3、Y4、Y5分别对应玄武岩、安山岩、安山质玄武岩、凝灰岩及英安岩。对于需要进行岩性识别的对象，将输入的测井参数代入判别公式中，Y1～Y5中获得的最大值就对应着识别得到的岩性。

当输入声波时差、补偿中子、补偿密度、自然伽马、深探测电阻率等5项测井信息，对应的岩性判别公式如下：

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

图2是不同岩性在经过压缩后的测井参数中的投影（横纵坐标分别为典型函数1（即X）和典型函数2（即Y））。X和Y的表达式为：

图2 Fisher识别法识别火成岩

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

从Fisher识别分析得出的岩性划分结果可以看出，安山岩和安山质凝灰岩与其他岩性区分较为明显，而玄武岩、安山玄武岩、玄武安山岩有一定的重叠。

从Fisher识别分析得出的岩性划分结果可以看出，整体识别效果较好，玄武岩、安山岩及英安岩与其他岩性区分较为明显。

3.风化壳结构划分

(1)风化壳的测井响应特征

X区块火成岩风化壳上部的粘土层、水解层极容易发生溶蚀、蚀变及充填作用，火成岩蚀变后产生含有大量结晶水的泥土，充填于岩石孔隙、裂缝中，造成储集空间被充填。测井信息上表现为补偿中子增大，补偿密度降低，地层视电阻率降低，呈现为良好的“似储层”特征，但实际渗流特性差，为非储层或差储层。一般基性岩和偏基性的中性火山岩更易于蚀变，粘土层、水解层带的原生孔缝被充填，无流体储集能力。

(2)风化壳结构测井划分

笔者采用反映风化壳各结构层特征敏感的声波时差、补偿中子、补偿密度、自然伽马、井径等测井信息，建立反映岩层粘土化的粘土指示因子，以及反映岩层储集空间特性的物性因子模型，精细判识风化壳结构层，有效划分粘土层、水解层、淋滤层、母岩等风化壳四层结构。构建的风化壳结构判别因子计算模型为：

粘土因子：CLAY1=0.258(ΦN-ΦD)/CAL+CAL*GR

物性因子：PORH1=0.0125(ΦA+ΦD)/2CAL

式中：ΦN、ΦD、ΦA分别为补偿中子、补偿密度、声波时差测井信息计算的孔隙度，%；GR为自然伽马，API；CAL为井径，in。

图3为X区块3口井测井资料计算的粘土因子和物性因子关系图，可以看出双因子将风化壳四层结构比较清晰的划分。

图3 X区块双因子划分风化壳四结构关系图

表1是计算的粘土因子和物性因子对风化壳四结构的定量表征，主要含油气段淋滤层的粘土因子及物性因子为0.15～0.3，大于这个范围的为粘土层和水解层，小于这个范围的为高电阻率致密原岩。

图4为X井风化壳各结构层拟合因子划分与岩心描述结果对比，该井风化壳主要岩心为玄武岩，无渗透能力的水解带厚度大，含油性差，为良好的盖层，录井和测井均未见到油气显示，试油测试结果为干层。位于风化壳中段的淋滤层含油性好，录井和测井信息均见到油气显示，试油测试结果为日产油6.5t。双因子划分结果与钻井取心岩性描述结果一致。

图4 Z井风化壳结构测井拟合因子划分

4.结论

（1）X区块为潜山风化壳型火成岩油气藏，油气主要分布在风化壳结构的淋滤层中，火成岩岩性不同，储集能力差别很大，基性岩和偏基性的中性火山岩更易于蚀变，水解层带的原生孔缝被充填，无流体储集能力，是油气良好的遮挡层，油层分布在储集物性较好的淋滤层中。

（2）建立了Fisher识别分析法判断火成岩岩性的模型，实现了对安山玄武岩、安山岩、玄武岩、安山质凝灰岩和玄武安山岩等岩性的划分。

（3）提出利用测井信息计算粘土指示引子和物性指示因子的模型，实现了双因子法量化判识风化壳粘土层、水解层、淋滤层、母岩，在具体完井中应用，取得较好的应用效果。