变质岩型基岩岩性识别方法

专利2025-12-08  8


本发明属于油气地质勘探,尤其涉及一种变质岩型基岩岩性识别方法。


背景技术:

1、随着油气勘探的不断深入,油田的沉积岩勘探目标越来越少,勘探难度不断增大,常规的沉积岩型油气藏已进入高勘探程度阶段。在继续寻找沉积岩油气藏的同时,基岩储层也成为近年来备受关注的重要领域。据统计,全球基岩油气藏石油储量为248×108t,天然气储量为2681×108m3。近年来,在基岩中发现了丰富的油气资源,例如渤海湾盆地辽河油田等地区在基岩中发现了巨大的油气资源,使基岩油气勘探迈上了新台阶。大量研究证实,不同岩性的变质岩型基岩,其成储能力有明显差异,准确高效识别其具体岩性是预测优质储层、降低勘探风险的有效手段。目前确定变质岩型基岩岩性的传统方法是钻井岩心样品观察以及岩石薄片镜下鉴定,但在实际勘探开发过程中获取钻井岩心样品较难且花费成本较高,不易开展较为系统的岩心薄片磨制和观察工作。加之,此过程本身费时费力,且也不利于对钻探工程提供及时的地质认识和工程建议,因此传统的岩性识别方法难以支撑当前能源企业的高效勘探目标。鉴于此,十分有必要探索一种不依赖岩心样品和岩石薄片等实物资料的变质岩岩性识别方法。

2、2020年董丽新、李庆峰、何雪莹、武波在期刊《测井技术》上发表《xx盆地古中央隆起带基岩岩性测井识别方法》,采用应用地层元素测井技术或者自然伽马和密度孔隙度与中子孔隙度差值交会图,在二维平面上确定基岩成分类别,再根据成像测井从三维立体层面刻度基岩岩石结构,进而对基岩准确命名。其存在的缺陷有:(1).该方法主要是根据测井曲线来识别岩性,即总结不同测井曲线特征来进行岩性识别,没有系统地对岩石的矿物成分进行定性、定量的分析。(2).缺乏岩石结构-构造的制约,仅根据测井曲线识别具有局限性,应结合岩石的特征结构-构造来综合识别岩性。

3、2018年白松涛、唐振兴、安纪星、周琦、曾静波、王俊骏在期刊《测井技术》上发表《变质岩储层优势岩性测井解释》,公开了基于“常规测井、成像测井、核磁共振测井”3种方法,总结了4种类型的变质岩岩性测井响应特征,并在此基础上开展了变质岩岩性识别。其存在的缺点是虽然采用了“常规测井、成像测井、核磁共振测井”3种方法,但是仅考虑了不同变质岩的测井响应特征,缺乏采用矿物含量差异对变质岩岩性识别的制约方式,这将可能会导致变质岩岩性识别出现多解性甚至误判。

4、2008年李云松在期刊《中国石油勘探》上发表《辽河坳陷兴隆台变质岩潜山储层识别及评价》,其针对5类岩性——斜长片麻岩、混合花岗岩、中酸性火山岩岩脉、斜长角闪岩和煌斑岩岩脉开展了岩性识别,其主要利用交会图技术建立针对基岩的岩性识别图版。其存在的缺点是基于测井参数特征的cnl-gr、den-gr岩性识别交会图版,其岩性识别的本质仍是考虑不同岩性的测井响应特征差异,该方法未涉及不同岩性的矿物产量差异。

5、2021年叶涛、牛成民、王清斌、高坤顺、孙哲、陈安清在期刊《岩性油气藏》上发表《用“成分-结构”分类法识别古潜山变质岩岩性:以渤海海域太古界为例》,公开了建立基于“成分-结构”的变质岩测井-地质学分类方案,探索兼顾岩石结构的岩性测井识别方法。基于该方案,其构建了不同岩性的测井交会识别图版,重点建立了岩石结构的常规测井及成像测井识别方法。其存在的缺陷是,虽然摸索了长英质岩石和镁铁质岩石的矿物组合规律,但未能构建出通过矿物组合特征识别岩性的可操作方法。另外,所述采用“对岩石的成分与结构的分别识别”以达到对变质岩岩性进行综合识别的目的,所采取的方法也全部基于测井参数与测井曲线特征。其成分识别部分,主要采用的是基于常规测井的gr-den岩性识别交会图,未考虑矿物含量特征这一重要维度,因此该方法仅能在一定情况下粗略识别岩石大类,无法精细识别变质岩亚类,导致识别结果不准确、识别效果不理想。


技术实现思路

1、本发明的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷,提供变质岩型基岩岩性识别方法。本发明不同于传统的基于岩心观察和岩石薄片鉴定岩性的方法,基于不同变质岩岩性的矿物含量差异特点,本发明提出变质岩型基岩xrd矿物组分岩性识别图版,并将其与常规测井、电成像测井所表征的岩石结构-构造相结合,采用变质岩“矿物组分-结构-构造”的岩性综合判别方法,提高了变质岩岩性识别的精度和准度,适应了当前变质岩型基岩油气藏勘探开发的现实需求,为石油天然气勘探开发提质增效提供了一项新的技术支持。

2、本发明采用如下技术方案:

3、变质岩型基岩岩性识别方法,包括如下步骤:

4、步骤1.xrd矿物组分数据的收集和整理,根据xrd矿物组分初步识别岩性。

5、步骤2.常规测井曲线数据的收集和整理,根据常规测井曲线特征进一步识别岩性。

6、步骤3.电成像测井图像资料的收集和整理,根据电成像测井图像特征判断岩石结构和构造,进行岩性识别。

7、步骤4.综合xrd矿物含量特征、常规测井曲线特征以及电成像测井图像特征获得的岩石结构特点,来进行岩性识别。

8、进一步的,步骤1包括根据xrd识别出的不同岩石中的特征矿物组分来进行初步划分定名,具体包括:步骤101.花岗片麻岩由石英、钾长石、斜长石、方解石和黏土矿物组成,其中钾长石和斜长石含量在20%-50%;斜长片麻岩由石英、斜长石、黏土矿物、钾长石和方解石组成,其中斜长石含量大于40%;钙质片麻岩由石英、斜长石、方解石、钾长石、白云石、角闪石和黏土矿物组成,其中钙质碳酸岩矿物含量为30%;角闪片麻岩由石英、长石、角闪石、黏土矿物组成,角闪石含量为20%;钙质片岩成分与钙质片麻岩成分相近;变质灰岩由方解石、石英和黏土矿物组成,方解石含量大于70%;板岩由黏土矿物、石英和方解石组成,其中黏土矿物含量为40%,石英、方解石含量均介于20%-40%;石英片岩由石英、黏土矿物组成,石英含量为50%。

9、步骤102. 花岗片麻岩与斜长片麻岩在成分上的区别在于斜长石含量,花岗片麻岩的钾长石含量介于30-50%,大于斜长石含量的20-30%;斜长片麻岩中的斜长石含量大于钾长石含量;钙质片麻岩和钙质片岩在xrd组分中,相比较花岗片麻岩、斜长片麻岩、角闪片麻岩,含钙的碳酸盐岩矿物会更多;角闪片麻岩相比较花岗片麻岩、斜长片麻岩、钙质片麻岩、钙质片岩,其角闪石含量偏高;板岩、变质灰岩、石英片岩中,变质灰岩中的方解石含量大于70%,其次是板岩,方解石含量为30%-40%,最后是石英片岩,方解石含量为10%,石英片岩中,石英为主要矿物成分,石英含量为50%。步骤103. 初步整理xrd矿物含量数据,将其投入岩性识别图版,得出初步结果。

10、进一步的,步骤2具体包括选用gr、cnl、den、ac,4种曲线识别岩性:其中,花岗片麻岩常规测井响应特征为高gr,为100-200api,低cnl,小于5%,低den,小于2.272g/cm3,中-高ac,为53-58μs/fs;斜长片麻岩常规测井响应特征为中-低gr,为60-100api,中-高cnl,为7-12%,中-高den,为2.7-2.8g/cm3,高ac,为55-60μs/ft;钙质片麻岩常规测井响应特征为中-低gr,为40-90api,高cnl,大于10%,低den,小于2.7g/cm3,中-高ac,为53-58μs/ft;角闪片麻岩常规测井响应特征为低gr,小于70api,极高den,大于2.85g/cm3、高cnl,大于8%、中-低ac,为50.2-53.5μs/ft;钙质片岩常规测井响应特征为中-高gr,为90-120api,中-高cnl,为4.5-9%,中-高den,为2.68-2.78g/cm3,中-低ac,为51.2-57.5μs/ft;变质灰岩常规测井响应特征为低gr,小于90api,低cnl,小于5%,中-高den,为2.7-2.78g/cm3,中-低ac,为48.6-55μs/ft;板岩常规测井响应特征为高gr,大于125api,高cnl,大于6.7%,中-高den,为2.7-2.78g/cm3,中ac,为53.5-57.5μs/ft;石英片岩常规测井响应特征为中-低gr,为40-80api,高cnl,大于10%,低den,小于2.65g/cm3,高ac,大于55μs/ft。

11、进一步的,步骤3具体包括致密块状特征在各种岩性中均有发育,图像中显示为较致密块状结构,且动态图像与静态图像类似;杂乱状特征发育在钙质片岩、板岩中,其次为花岗片麻岩、钙质片麻岩,静态图像中显示为中-高阻特征,但存在部分低阻斑块或条带,动态图像中低阻斑块或条带杂乱分布更加明显;层状特征发育在变质灰岩、钙质片岩、石英片岩中,其动态图像显示为非常明显且密集分布的正弦曲线或水平线,将动态图像分割为厘米级的薄层;变形状特征在钙质片岩中发育最好,静态图像中显示为中-高阻特征,且存在部分低阻斑点;动态图像中存在明显变形的似条带状结构、同心圆状结构;片麻状特征在斜长片麻岩中发育最为明显,在钙质片麻岩、花岗片麻岩、角闪片麻岩中也有发育,动态图像中表现为密集分布的毫米级的斑点;斑状特征发育在板岩、斜长片麻岩、花岗片麻岩中,其地层电阻率低,导致静态图像中显示为低阻背景特征,在低阻背景中出现大小不一的斑块或斑点,在动态图像中斑块、斑点更加明显。

12、进一步的,步骤4具体包括首先根据xrd矿物含量进行初步区分判定每种岩石中的主要矿物、次要矿物的组成和含量,再根据主要矿物类型及含量初步判断其岩性,再结合常规测井曲线特征继续进行判别,缩小范围,最后根据电成像测井图像特征获得的岩石结构和构造进行最终岩性的确定。

13、本发明的有益效果:

14、(1).变质岩岩性识别准确可靠。结合xrd矿物组分数据、常规测井曲线数据、电成像测井资料,综合考虑了岩石矿物组分和结构构造,能更加有效和准确地识别各种变质岩型基岩岩性。

15、(2).简便易行、经济实用。传统岩性识别采用岩石手标本和显微镜下岩石薄片观察等手段,但在油气勘探行业实际生产中,岩心样品及岩石薄片获取不易且成本较高。本发明基于xrd矿物组分数据和测井资料,不需借助岩心样品及岩石薄片等实物资料,即可识别变质岩岩性,节约成本且简便易行。


技术特征:

1.变质岩型基岩岩性识别方法,其特征在于,包括如下步骤:

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤1包括根据xrd识别出的不同岩石中的特征矿物组分来进行初步划分定名,具体包括:步骤101.花岗片麻岩由石英、钾长石、斜长石、方解石和黏土矿物组成,其中钾长石和斜长石含量介于20%-50%;斜长片麻岩由石英、斜长石、黏土矿物、钾长石和方解石组成,其中斜长石含量大于40%;钙质片麻岩由石英、斜长石、方解石、钾长石、白云石、角闪石和黏土矿物组成,其中钙质碳酸岩矿物含量为30%;角闪片麻岩由石英、长石、角闪石、黏土矿物组成,角闪石含量为20%;钙质片岩与钙质片麻岩成分中90-95%矿物含量重叠;变质灰岩由方解石、石英和黏土矿物组成,方解石含量大于70%;板岩由黏土矿物、石英和方解石组成,其中黏土矿物含量为40%,石英、方解石含量均介于20%-40%;石英片岩由石英、黏土矿物组成,石英含量为50%;

3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤2具体包括选用gr、cnl、den、ac,4种曲线识别岩性:其中,花岗片麻岩常规测井响应为高gr,为100-200api,低cnl,小于5%,低den,小于2.272g/cm3,中-高ac,为53-58μs/fs;斜长片麻岩常规测井响应为中-低gr,为60-100api,中-高cnl,为7-12%,中-高den,为2.7-2.8g/cm3,高ac,为55-60μs/ft;钙质片麻岩常规测井响应特征为中-低gr,为40-90api,高cnl,大于10%,低den,小于2.7g/cm3,中-高ac,为53-58μs/ft;角闪片麻岩常规测井响应特征为低gr,小于70api,极高den,大于2.85g/cm3,高cnl,大于8%,中-低ac,为50.2-53.5μs/ft;钙质片岩常规测井响应特征为中-高gr,为90-120api,中-高cnl,为4.5-9%,中-高den,为2.68-2.78g/cm3,中-低ac,为51.2-57.5μs/ft;变质灰岩常规测井响应特征为低gr,小于90api,低cnl,小于5%,中-高den,为2.7-2.78g/cm3,中-低ac,为48.6-55μs/ft;板岩常规测井响应特征为高gr,大于125api,高cnl,大于6.7%,中-高den,为2.7-2.78g/cm3,中ac, 为53.5-57.5μs/ft;石英片岩常规测井响应特征为中-低gr,为40-80api,高cnl,大于10%,低den,小于2.65g/cm3,高ac,大于55μs/ft。

4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤3具体包括致密块状特征在各种岩性中均有发育,图像中显示为较致密块状结构,且动态图像与静态图像类似;杂乱状特征发育在钙质片岩、板岩中,其次为花岗片麻岩、钙质片麻岩,静态图像中显示为中-高阻特征,但存在部分低阻斑块或条带,动态图像中低阻斑块或条带杂乱分布更加明显;层状特征发育在变质灰岩、钙质片岩、石英片岩中,其动态图像显示为非常明显且密集分布的正弦曲线或水平线,将动态图像分割为厘米级的薄层;变形状特征在钙质片岩中发育最好,静态图像中显示为中-高阻特征,且存在部分低阻斑点;动态图像中存在明显变形的似条带状结构、同心圆状结构;片麻状特征在斜长片麻岩中发育最为明显,在钙质片麻岩、花岗片麻岩、角闪片麻岩中也有发育,动态图像中表现为密集分布的毫米级的斑点;斑状特征发育在板岩、斜长片麻岩、花岗片麻岩中,其地层电阻率低,导致静态图像中显示为低阻背景特征,在低阻背景中出现大小不一的斑块或斑点,在动态图像中斑块、斑点更加明显。

5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤4具体包括首先根据xrd矿物含量进行初步区分判定每种岩石中的主要矿物、次要矿物的组成和含量,再根据主要矿物类型及含量初步判断其岩性,再结合常规测井曲线特征继续进行判别,缩小范围,最后根据电成像测井图像特征获得的岩石结构和构造进行最终岩性的确定。


技术总结
本发明提供变质岩型基岩岩性识别方法,包括如下步骤:步骤1.XRD矿物组分数据的收集和整理,根据XRD矿物组分初步识别岩性。步骤2.常规测井曲线数据的收集和整理,根据常规测井曲线特征进一步识别岩性。步骤3.电成像测井图像资料的收集和整理,根据电成像测井图像特征判断岩石结构和构造,进行岩性识别。步骤4.综合XRD矿物含量特征、常规测井曲线特征以及电成像测井图像特征获得的岩石结构特点,来进行岩性识别。本发明采用变质岩矿物组分、结构和构造的岩性组合判别方法,提高了变质岩岩性识别的精度和准度,适应了当前变质岩型基岩油气勘探开发的现实需求,为石油天然气勘探开发提质增效提供了一项新的技术支持。

技术研发人员:周翊,魏靖依,李奕臻,李瑞琦,王亮,李积永,王海成,马元琨,温中林
受保护的技术使用者:西南石油大学
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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