成像测井在大民屯凹陷基底变质岩裂缝性有利储集层段判别中的应用

张庆国，李姊桐，纪 智，周嘉宇

(1.东北石油大学地球科学学院，黑龙江 大庆 163318；2.大庆油田有限责任公司测井公司，黑龙江 大庆 163412)

成像测井在大民屯凹陷基底变质岩裂缝性有利储集层段判别中的应用

张庆国1，李姊桐1，纪 智2，周嘉宇1

(1.东北石油大学地球科学学院，黑龙江 大庆 163318；2.大庆油田有限责任公司测井公司，黑龙江 大庆 163412)

文章依据岩心、薄片、FMI成像测井资料对大民屯凹陷太古宇储集岩岩性及有利储集层段进行了分析研究，不仅从岩石成分角度分析了变质岩的主要储集岩岩性，还在应用成像测井识别裂缝及碎裂段的基础上结合常规测井解析了裂缝性油藏的有利储集层段。研究结果表明，大民屯凹陷太古宇变质岩储集层岩性以混合花岗岩为主，混合花岗岩的碎裂段是良好的流体渗流通道，但不易储集油气，而在碎裂段上部及下部的裂缝发育段则是油气的有利储集层段。

大民屯凹陷；变质岩；FMI成像测井；裂缝；有利储集层段；辽宁省

0 引言

大民屯凹陷是辽河盆地中四个凹陷之一，其形成于古近纪。凹陷基底岩系复杂，基底岩石主要由太古宙花岗片麻岩和中-新元古代碳酸盐岩组成。白垩系发育较薄且范围有限。新生界由古近系ES4、ES3、ES1、Ed四个组以及新近系和第四系碎屑岩组成。

大民屯凹陷于1983年发现了东胜堡、静安堡等太古宇和中-新元古界基岩油气藏[1]。自2009年以来，对大民屯凹陷中部进行整体解剖，分析了大民屯基岩的勘探现状、成藏条件、成藏特征，进而探索低潜山油气成藏模式，并加强了潜山岩性、裂缝预测的技术攻关，低潜山的勘探取得一系列重要突破[2-3]。前人研究资料显示，碎裂及裂缝发育段为油气提供了良好的储集空间及运移通道[4-6]；太古宇变质岩油藏具有独特的成藏特征，具有较大的勘探潜力。因此，本文将依据岩心、薄片和FMI成像测井3个方面的资料，重点对大民屯凹陷太古宇变质岩系裂缝性有利储集层段进行研究，以期对区内的油气勘查有所帮助。

1 变质岩岩性和储集性的关系

大民屯凹陷太古宇变质岩系油气储集岩石由一套区域变质岩及少量受构造作用改造成的碎裂(动力)变质岩组成。基于岩心资料，研究区的取心井变质岩岩性主要有2种类型：第一种类型是以长英质矿物为主的浅粒岩或混合岩；第二种是过渡类型，即发生混合岩化，受脉体的侵入影响而无法分清以何种岩性为主，最典型的岩性是混合花岗岩。

图1 大民屯凹陷太古宇变质岩岩心矿物组分相对含量对比图Fig.1 Diagram showing mineral percentage ofArchean metamorphic rock core of Damintun sag混合花岗岩：1.安150井，深度3246.1 m；2.哈21井，深度3261 m；3.前32井，深度2392.9 m；4.前32井，深度2393.35 m；5.安151井，深度2885.6 m；混合岩：6.安150井，深度3304.8 m；7.曹605井，深度1853.36 m

在对辽河油田太古宇变质岩的研究过程中发现，变质岩不仅岩性分类比较复杂，而且几乎不存在任何原生孔隙，次生溶蚀孔隙(洞)也很不发育。因此，变质岩的各类裂缝系统是油气在变质岩中的主要的储集空间和渗流通道，裂缝的发育程度是形成变质岩裂缝性油气藏的重要条件；裂缝的发育程度越高，变质岩的储集性能就越好[7-10]。岩石成分的不同在很大程度上决定了裂缝发育程度的不同，相比于含脆性成分少的岩石，一般含脆性成分高的岩石中构造裂缝更发育[11-12]。在变质岩中的脆性成分主要为石英(硅质含量高)，其次为长石等矿物。因此，富含石英、长石成分的岩石比其它岩石脆性大；含石英成分更多的岩石比含长石成分更多的岩石脆性大。

在识别岩心岩性的基础上，综合全岩定量结果，发现混合花岗岩脆性最强，混合岩脆性最弱。在图1中，编号为1—4的岩心为裂缝发育的混合花岗岩岩，石英含量较高；其中编号为2的岩心为碎裂混合花岗岩段。编号为5的岩心为裂缝欠发育的混合花岗岩，石英含量低而闪石含量高。编号为6—7的岩心为混合岩，长石的含量远高于石英的含量，岩石脆性程度较弱，裂缝不发育。通过观察铸体薄片及荧光薄片，并结合对岩心裂缝的观察及试油成果资料，结果显示在岩性为混合花岗岩的层段，其裂缝较发育，并且主要发育构造裂缝。因此，混合花岗岩为本研究区的良好储集岩，裂缝发育的混合花岗岩层段是油气储集的有利区域。

在识别储集岩的基础上，观察岩心照片发现，在构造运动强烈部位有局部的岩心碎裂现象，尤其在研究区裂缝发育的混合花岗岩层段此现象常见；在一些碎裂段岩心中显示含油性很好(图2)。因此，混合花岗岩的碎裂段也有可能是有利储集层段。

图2 大民屯凹陷太古宇变质岩岩心含油性分析Fig.2 Analysis of oil-bearing ability of Archean metamorphic rock core of Damintun sag

2 成像测井识别裂缝和碎裂段

在油气测井勘查解释过程中，需要对裂缝类型进行识别，因而可以划分出裂缝发育层段，从而确定出较好的储集层段，进而结合测井资料、地质录井资料来综合判断油气水层。

FMI成像测井是识别裂缝的有效方法，是为适应复杂非均质油气藏而发展起来的新型测井技术[13-15]。将岩心分析结果与成像测井图像进行对比，可以准确识别及评价裂缝。在成像综合解释过程中，需要对资料进行处理，得到单口井成像测井资料处理后的井眼声、电静态及动态成像图，拾取井眼周围的裂缝，重点识别出高角度和低角度的开启裂缝，进而寻找储层中的有效裂缝[16-20]。在结合成像测井识别裂缝的过程中，规则裂缝较易识别，而碎裂段很难识别。

2.1 电、声成像结合识别裂缝

2.1.1 电成像识别裂缝

为了识别出有效的开启缝，首先应对张开缝和闭合缝进行准确区分：由于在电成像测井图上高阻显示为亮色，低阻显示为暗色，因此高阻矿物充填的闭合缝在电成像上表现为亮色线条；而钻井液电阻率比井壁环形底层剖面的电阻率低得多，并且泥质的电阻率也较低，因此张开缝与泥质填充的闭合缝在电成像上均表现为暗色线条[21-23]。

以安150井为例，在电成像处理成果资料图(图3)中，可以在静态及动态电成像图中清晰的分辨出几条暗色正弦曲线，同时在静态电阻率麻点图像中曲线边缘自动勾画出亮边，这些曲线即为张开缝或泥质充填的闭合缝，同时成像蝌蚪图可以显示出裂缝的倾角及方位。

根据电成像测井解释成果图，很容易识别张开缝及泥质充填的闭合缝，若要进一步区分出张开的有效缝，则需要应用声成像测井解释结果。

图3 安150井电成像测井解释成果图Fig.3 Diagram illustrating electrical imaging logging interpretation results of well An 150

2.1.2 声成像识别裂缝

声波回波幅度成像图反映反射回波能量的衰减状况，一般亮色表示能量衰减少，指示较致密、坚硬地层，暗色表示能量衰减多，指示松软地层、裂缝、泥质、孔洞、井壁崩落等情况；声波回波时间成像图反映井壁的几何形状，一般亮色表示声波回波时间短，暗色表示声波回波时间长[24]，可以指示孔洞、裂缝、井壁崩落等现象；声波幅度麻点成像图会在孔洞、裂缝边缘自动勾画形成亮边。因此，张开缝在声波回波幅度和声波回波时间成像图上均表现为暗色线条，而泥质充填的闭合缝在声波回波时间图中无显示。

以前32井为例，在识别出低阻缝基础上，声成像处理成果资料图显示3 169 m处(图4上)，静态声波回波幅度和动态声波回波时间成像均显示为非均匀的暗色正弦曲线，裂缝边缘处的静态声波幅度麻点图自动勾画出亮边，因此识别该裂缝为张开缝；成像处理成果资料图件显示在3 189 m处(图4下)，只有静态声波回波幅度成像显示为暗色正弦曲线，静态声波幅度麻点图勾画出亮边，但静态和动态声波回波时间成像均无裂缝显示，因此识别该裂缝为泥质充填的闭合缝。

2.2 成像测井识别碎裂段

用声、电成像测井结合的方法容易识别出有效的张开缝，由此可以判断出构造运动强烈的部位，在此基础上进一步识别碎裂段。由于成像测井图像显示的是井眼周围一圈的地层信息，若取心出的井段为碎裂岩井段，则在井眼周围该井段也呈碎裂状，不会有规则的裂缝形态，在成像图上也就无法显示出规则的正弦曲线(图5)。

图4 前32井声成像测井解释成果图Fig.4 Diagram The illustrating acoustic imaging logging interpretation results of well Qian 32上图：声成像测井解释成果图识别张开缝；下图：声成像测井解释成果图识别泥质充填的闭合缝

图5 沈288井混合花岗岩碎裂段的声成像与岩心照片对比图Fig.5 Diagram showing comparison between acoustic imagingand core photo of the cataclastic sections of migmatized granite core from well 288

图6 沈288井测井综合解释成果图Fig.6 Log interpretation results of well Shen 288

3 混合花岗岩有利储集层段判断

依据上述研究成果，混合花岗岩的有利储集层段可能为裂缝发育层段及其碎裂带，重点结合常规测井解释结果和试油结果对这两个部分的油水情况进行分析。

以沈288井为例，在测井综合解释成果图(图6)中，混合花岗岩碎裂段岩心含油性较好，但测井解释结果为干层，在碎裂段以下试油结果为油层。孔隙度值在碎裂段偏大，在碎裂段以下偏小，并且在碎裂段顶部有一个孔隙度值突然明显变小的层段。

碎裂混合花岗岩层段在更早的地质时期应与其它混合花岗岩层段相同，在这一时期，由于岩石本身脆性成分含量高，是裂缝发育的层段，也是良好的油气储集区域。但在后来某一地质时期某个裂缝发育层段受到强烈的局部构造应力作用，发生碎裂变形，破坏了原有的规则裂缝形态，形成了现在地层中的混合花岗岩碎裂段，同时也破坏了油气的储集空间，而原本在该层段储集的油气可能沿着新形成的无规则碎裂岩石之间的通道向下渗流，因而在混合花岗岩碎裂段下部地层存在大量油气，在测井曲线响应及试油结果中也有相应显示。同时，在碎裂段顶部存在更致密、孔隙度更小的的混合花岗岩层段，因此在发生局部构造运动时，该层段不会被破坏，上部油气也因此被拦截，最终就出现了在碎裂段上部和下部均有油气而在碎裂段反而无油气储集的现象。

通过上述分析得到结论：碎裂混合花岗岩层段不储集油气但却是良好的流体渗流通道；岩心有良好的含油性显示，但测井响应解释为干层。可以推测，只有裂缝的开度适当时，才有利于油气的储集，裂缝开度太大则会成为油气渗流通道，使油气向下部运移，因而在裂缝发育的有利储集层段，碎裂裂缝的下部层段更易储集油气；而当碎裂段顶部岩石比较致密并且孔隙度小时，碎裂段的上部也是油气的有利储集层段。因此，虽然碎裂段不能储集油气，但判断碎裂段的位置对指示其上部和下部的油气有利储集层段起到了关键作用。

4 结语

(1)大民屯凹陷太古宇变质岩主要发育裂缝性油藏，由于混合花岗岩的脆性成分含量高，裂缝更发育，并且在裂缝发育段岩心含油显示好，因此主要的储集岩岩性为混合花岗岩。

(2)在混合花岗岩裂缝发育段局部有碎裂现象，这些碎裂段形成了良好的流体渗流通道，在其下部更易储集油气，并且当其顶部岩石比较致密、孔隙度小时，碎裂段的上部也是油气的有利储集层段。因此，当开度适当的裂缝与碎裂储集岩组合时，会形成良好的油气储集空间。

[1] 郭彦民, 尤桂彬, 林洪利. 辽河坳陷潜山深化勘探理论与实践[J]. 石油钻采工艺, 2009, 31(1): 9-14.

[2] 李晓光, 陈振岩, 陈永诚. 大民屯凹陷低潜山勘探实践及下步勘探方向[J]. 中国石油勘探, 2005(4): 23-28.

[3] 宫丽. 辽宁早前寒武纪变质岩元素地球化学特征及富集模式[J]. 地质找矿论丛, 2008, 23(2): 170-173.

[4] 聂海宽, 唐玄, 边瑞康. 页岩气成藏控制因素及中国南方页岩气发育有利区预测[J]. 石油学报, 2009, 30(4): 484-491.

[5] 刘乐, 杨明慧, 李春霞, 等. 辽西低凸起变质岩潜山裂缝储层及成藏条件[J]. 石油与天然气地质, 2009, 30(2): 189-194.

[6] Marco A, Pauline N M. A Natural Analog for a Fractured and Faulted Reservoir in Dolomite Triassic Sella Group, Northern Italy[J]. AAPG Bulletin, 2000, 84(3): 314-344.

[7] 杨庆红, 张迎春, 吕坐彬, 等. 裂缝性变质岩潜山古风化壳结构及对产能的影响[J]. 大庆石油地质与开发, 2013, 32(1): 33-39.

[8] 苏向光, 孙萌萌, 张荻楠, 等. 苏德尔特油田浅变质岩潜山油藏裂缝系统研究[J]. 新疆石油地质, 2014, 35(4): 391-394.

[9] 张震, 李浩武, 段宏臻, 等. 扎格罗斯盆地新生界Asmari-Gachsaran成藏组合地质特征及成藏模式[J]. 石油与天然气地质, 2012, 33(2): 190-199.

[10] 肖淑蓉, 张跃明. 辽河盆地基岩潜山油藏裂缝型储层特征[J]. 中国海上油气(地质), 2000, 14(2): 108-111.

[11] 张吉昌, 罗玉庆, 陈和平, 等. 辽河盆地牛心坨变质岩裂缝性储层研究[J]. 汉南石油, 1998, 12(1): 9-12.

[12] 李忠亮. 兴隆台太古宇潜山岩性特征及测井响应[J]. 录井工程, 2008, 19(3): 16-19, 23.

[13] 吴鹏程, 陈一健, 杨琳, 等. 成像测井技术研究现状及应用[J]. 天然气勘探与开发, 2007, 30(2): 36-40.

[14] 赵军龙, 巩泽文, 李甘, 等. 碳酸盐岩裂缝性储层测井识别及评价技术综述与展望[J]. 地球物理学进展, 2012, 27(2): 537-547.

[15] Tang X M, Cheng C H, Toksoz M N. Stoneley-wave propagation in a fluid-filled borehole with a vertical fracture[J]. Geophysics, 1991, 56(4): 447-460.

[16] 牛虎林, 田作基, 胡欣, 等. 成像测井解释模式在基岩油气藏裂缝性储层的应用研究[J]. 地球物理学进展, 2008, 23(5): 1544-1549.

[17] 刘兴周, 顾国忠, 李娜, 等. 成像测井裂缝期次研究及控油裂缝分布确定[J]. 石油地质与工程, 2013, 27(5): 39-42.

[18] 李佳阳, 夏宁, 秦启荣. 成像测井评价致密碎屑岩储层的裂缝与含气性[J]. 测井技术, 2007, 31(1): 17-20.

[19] 赵俊峰, 纪友亮, 陈汉林, 等. 电成像测井在东濮凹陷裂缝性砂岩储层评价中的应用[J]. 石油与天然气地质, 2008, 29(3): 383-390.

[20] Tang X M. Imaging near-borehole structure using directional acoustic-wave measurement[J]. Geophysics, 2004, 69(1): 1-10.

[21] 王永刚. 济阳坳陷太古界变质岩储层裂缝识别与定量解释[J]. 测井技术, 2012, 36(6): 590-595.

[22] 黄继新, 彭仕宓, 王小军, 等. 成像测井资料在裂缝和地应力研究中的应用[J]. 石油学报, 2006, 27(6): 65-69.

[23] 陈冬, 陈力群, 魏修成, 等. 火成岩裂缝性储层测井评价—以准噶尔盆地石炭系火成岩油藏为例[J]. 石油与天然气地质, 2011, 32(1): 83-90.

[24] 徐晨, 刘文洁, 田伟. 声电成像测井技术在火山岩地层中的应用[J]. 油气藏评价与开发, 2011, 1(4): 28-33.

Application of imaging logging to analysis of favorable crack intervals for reservoir in the metamorphic bed rock in the Damintun sag, Liaoning province

ZHANG Qingguo1，LI Zitong1，JI Zhi2，ZHOU Jiayu1

(1.EarthSciencesInstitute,NortheastPetroleumUniversity,Daqing,Helongjiang163318; 2.DaqingOilfieldLimitedCompany,LoggingCompony,Daqing,Helongjiang163412)

Based on data of core, thin section and FMI imaging log are analyzed the lithology of reservoir and the favorable crack interval for reservoir in Archean bed rock of Damintun sag. Not only lithology of the major reservoirs is analyzed from aspect of the rock’s composition but also applied the imaging logging to recognize crack and cataclastic zones and interpret the favorable crack interval for reservoir. The result shows that migmatized granite is the main lithology of Archean reservoir in the sag. Cataclastic interval of the migmatized granite is good passage of fluid but is not the place to accumulate oil and gas. However the crack intervals both above and bellow the cataclastic interval are the favorable interval for reservoir.

Damintun sag；metamorphic rock；FMI imaging logging；crack；favorable reservoir intervals; Liaoning province

2015-03-12； 责任编辑： 王传泰

张庆国(1969—)，男，博士，教授，主要研究测井资料数字处理与解释、复杂性储层测井综合评价，油气藏描述与地质建模，剩余油分布技术。通信地址：黑龙江省大庆市发展路184号，东北石油大学地球科学学院；邮政编码：163318；E-mail：332151496@qq.com

10.6053/j.issn.1001-1412.2015.04.011

TE121.1

A