不同测井方法的响应特征

2025-04-06 02:24:44

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回答1：

火山岩测井响应特征是岩石的成分、结构、热蚀变、孔隙发育程度和含油性的综合反映。在准噶尔盆地，组成岩石矿物的成分主要有:石英、长石、似长石、辉石、角闪石、橄榄石、云母。组成岩石的主要化学成分有8种:SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、FeO、CaO、MgO、Na₂O、K₂O，其总和是火山岩总成分的95%左右，主要化学成分随SiO₂的含量增加呈相关性变化，构成了基性、中性、酸性火山岩，从而表现出有规律的地球物理测井响应特征。

1. 电阻率测井

现场应用的电阻率测井仪基本为聚集电极系，主要有两类，一类是侧向电阻率测井仪，一类是感应电阻率测井仪。由于火山岩的电阻率一般为高阻，故火山岩测井一般采用侧向电阻率测井仪。

火山岩电阻率变化非常大，是岩性、热蚀变、裂缝发育程度和含油性的综合反映，致密的玄武岩的电阻率可达20000Ω·m，颗粒较细的酸性流纹质凝灰岩仅5～8Ω·m。热蚀变改善了地层的物性和导电性，使电阻率降低，在裂缝发育带，电阻率明显下降。深、浅、微电阻率出现较大的幅度差。对于岩石成分相同、结构一致的岩石，电阻率仍可以反映地层的含油性。

火山岩的骨架是不导电的，电阻率测井值的主要受孔隙结构及孔隙内流体类型的影响。盆地内各类火山岩的电阻率测井值变化较大，从几欧姆到几千欧姆均有分布(图1－28)。

图1－28 盆地内不同岩性火山岩测井值分布范围图

2. 自然伽马测井

自然伽马反映岩石中放射性元素的总效应，岩石中的放射性主要由U²³⁸、Th²³²开头的两个放射系和钾的放射性同位素⁴⁰K决定，火山岩中放射性主要取决于⁴⁰K与微量元素的含量。岩石由基性经中性至酸性，其SiO₂的含量也逐渐增加，K和Na的含量也随之增加，岩石的放射性增强，自然伽马测井值增加。准噶尔盆地油区范围内基性、中性、酸性火山岩中⁴⁰K的平均含量是1.03×10^－6、1.53×10^－6、7.01×10^－6，世界上火山岩的钾的含量分别为1.4×10^－6、2.0×10^－6、2.6×10^－6，钍的含量为4.0×10^－6、4.4×10^－6、13.0×10^－6，铀的含量为1.1×10^－5、1.4×10^－6、4.0×10^－6。因而在火山岩中，玄武岩放射性低，仅3～30API;安山岩居中，流纹岩最高，可达140API(图1－29)。同一岩类中岩石结构对放射性也有影响。

图1－29 盆地内不同类型火山岩的自然伽马平均值图

自然伽马是由岩石中放射性同位素引起的，岩石中放射性同位素越多，其放射性强度越大。通过对岩石中放射性同位素含量的测定和自然伽马测井响应的统计得出:

1) 火山岩的天然放射性与二氧化硅的含量存在明显的关联性，成正比。从基性火山岩到酸性火山岩，天然放射性的强度逐渐增强，火山岩的天然放射性能够敏感地反应火山岩化学成分的变化。

2) 火山碎屑岩的天然放射性强度低于同质的熔岩，火山岩的天然放射性强度的变化可以在一定程度上反应火山岩岩石结构的变化。

3. 补偿中子测井

火山岩测井主要应用的是补偿中子测井。从基性到酸性，火山岩的抗蚀变能力逐渐增强，基性火山岩在同等条件下最容易发生蚀变;火山岩骨架中子异常增大主要是由火山岩的蚀变引起的，通常火山岩的蚀变程度越高，高含水矿物的含量越高，骨架中子越大，中子测井值越高;孔洞被绿泥石等高含水矿物填充的火山岩中子测井值明显高于孔洞未充填的火山岩。

中子测井反映地层的含氢量，是岩石的矿物成分、孔隙裂缝的流体的综合反映，从基性到酸性，中子的孔隙度平均值降低，并随孔隙、裂缝流体的含量而升降。因岩石蚀变次生的绿泥石，绢云母等含有大量的结合水，具有很高的中子孔隙度值。当蚀变很严重时，中子测井反映敏感，蚀变玄武岩补偿中子测井值高达30%～40%以上，明显高于未蚀变的同类岩石。从盆地内不同岩性火山岩的中子测井分布图(图1－30)可以看出:

1) 各类火山岩的中子测井值都有一个较大的分布范围。

2) 从基性到酸性火山岩，中子测井值的分布有依次减小的趋势。

3) 火山质角砾岩的中子测井值一般比其对应的熔岩中子测井值高。

4. 密度测井

从基性到酸性，火山岩的密度测井值逐渐降低(图1－31)，且异常较大，密度测井值的变化可以有效地反映火山岩岩石化学成分的变化;每种岩类的密度测井值都有一定的变化范围，主要为成分渐变、次生变化和物性引起的;同种火山碎屑岩的密度低于熔岩，密度测井值能够在一定程度上反应火山岩结构的变化;密度测井对孔隙度计算的分辨率较高，但骨架密度随岩性的变化较大，给密度测井孔隙度计算带来了一定的不确定性;从基性到酸性，火山岩的密度测井值逐渐降低、同质火山碎屑岩的密度低于熔岩的现象是火山岩岩石学在物理学上的反应，具有内在的岩石物理学成因。

图1－30 盆地内不同岩性火山岩中子测井分布图

图1－31 盆地内不同岩性火山岩密度测井分布图

密度测井值受组成岩石的矿物成分、孔隙、裂缝的影响。从基性到酸性，岩石中铁镁矿物的含量减少，钙铝矿物的含量增加，密度由大变小。致密玄武岩密度高达2.97g/cm³，而流纹岩的平均密度为2.48g/cm³。同类岩石中，火山碎屑岩的密度低于熔岩。裂缝发育段密度明显下降，并呈锯齿剧烈变化，岩石蚀变次生的沸石填于气孔，裂缝之中，也会造成密度的下降，井眼粗糙不平造成密度失真。

5. 声波测井

(1) 速度(声波时差)

随着岩性的变化，火山熔岩的声波传播速度变化不大，即声波速度对火山岩化学成分的变化反应不敏感(图1－32);各类火山岩的声波时差测井值都有一个分布范围，不同岩性火山岩的声波时差相互重叠，无明显的差异。火山角砾岩的声波时差测井值比其对应的熔岩要高，也有逐渐增大的趋势。

火山岩的声波时差变化不大，原因主要与声波测井滑行波的传播特性有关。岩石骨架的声速主要决定岩石的主要化学成分，作为硅酸盐类的火山岩主要化学成分是二氧化硅，含量较小的基性岩二氧化硅含量也达到45%以上。由声波传播的特点可知，火山岩的声速基本与二氧化硅的声速相当，应该在55μs/ft左右，中基性岩略低，而酸性岩略高。

图1－32 盆地内不同岩性火山岩声波测井分布图

(2) 动态泊松比

动态泊松比可由声波纵、横波的速度比值求得。纵波反应的是岩石动态压缩性，其速度值主要受岩石的矿物成分、岩石致密程度、结构以及岩石孔隙中流体性质的影响。横波时差反应的是岩石的动态剪切特性，因而不受孔隙内流体类型的影响。动态泊松比是反应岩石的形变机械特性的重要参数。从基性到酸性火山岩的泊松比逐渐减小(图1－33)。

图1－33 盆地内不同岩性火山岩动态泊松比分布图

(3) 波阻抗

波阻抗是声波速度和密度的乘积，可根据波阻抗的变化定性分析火山岩物性。从基性到酸性岩，声波时差有逐渐增大的趋势，但总体变化不大;火山碎屑岩的声波时差大于同质的熔岩，且从基性到酸性逐渐增大;火山熔岩从基性到酸性泊松比逐渐减小;不同岩性的声波速度变化不大，但是密度变化较大，故声阻抗的变化较大;不同岩性熔岩泊松比变化较大，且岩性相同的前提下孔隙度越大，泊松比越大，泊松比是识别岩性的敏感参数。

6. ECS测井

ECS是利用快中子与地层中的原子核发生非弹性散射碰撞及热中子被俘获的原理，通过解谱和氧化物闭合模型得到地层中主要造岩元素(Si、Ca、Fe、Al、S、Ti、Cl、Cr)和SO₂、Al₂O₃、K₂O、Na₂O、FeO、Fe₂O₃、CaCO₃、CaSO₄、FeS等各种氧化物的百分含量，在此基础上，用氧化物闭合模型可以确定地层中各种元素的百分含量。ECS测井测得的曲线中，Si含量随着火山岩由基性到中性再到酸性逐渐增加，折算成SiO₂的百分含量后基本与火山岩按化学成分分类的分类标准一致。

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