一种改进的通过白云岩岩屑信息判别白云岩成因的系统

1.本发明涉及地质研究技术领域，尤其涉及一种改进的通过白云岩岩屑信息判别白云岩成因的系统。


背景技术：

2.从全球范围来看，白云岩是重要的油气储集岩，其中发现的油气资源占碳酸盐岩总油气资源的一半以上，白云石化作用对碳酸盐岩储集性能的改善具有重要意义，而白云岩的成因特征控制了其发育规律和展布特征，所以，对白云岩成因的研究能为后期储层预测提供指导。前人对于四川盆地栖霞组白云岩成因的研究已经总结出多种模式并且取得不少成果，传统关于白云岩成因模式的研究主要是基于对岩心样品进行地球化学分析和镜下观察进行研究。
3.现今多数对于白云岩成因机理大都依据岩心来分析白云岩的形成环境而重新建立成因模式类型。而由于岩屑录井成本低且资料连续性好，在近年来油气勘探开发过程中广泛应用。因此，准确地对岩屑进行识别观察，并识别岩石学参数，会大大降低录井成本。用岩屑进行储层研究的基础在于保证岩样深度的可靠性，识别真假岩屑。但由于地质原因、钻井工程等原因影响了岩屑录井的准确性。岩屑真假主要受以下几个因素的影响，首先是岩屑混杂的影响：随钻井液返还地面的岩屑成分混杂，增加了岩屑识别的难度。造成岩屑混杂的因素主要有地质原因、钻井原因以及岩屑的重力沉降等；其次是钻井液的影响：钻井液黏度、剪切力、上返速度等特性直接决定着其携带岩屑能力的大小，影响着岩屑的沉降。钻井液性能越差、上返速度越慢时，会造成钻井液携砂能力不足，导致岩屑沉降，进而重复破碎。最终不但造成岩屑颗粒细小，而且岩屑混杂，岩屑识别困难；还有就是岩屑污染的影响：采用油基钻井液等特殊的钻井液，会造成原油污染岩屑，影响油气层的识别。研究表明，渗透率越好的储层，越容易被原油污染，渗透率差的储层，岩性致密，污染程度较小。


技术实现要素：

4.为了解决背景技术中的问题，本发明提出了一种改进的通过白云岩岩屑信息判别白云岩成因的系统。
5.一种改进的通过白云岩岩屑信息判别白云岩成因的系统包括：白云岩岩屑样品准备模块，白云岩岩石学特征分析模块，白云岩地球化学特征分析模块，白云岩成因分析模块。
6.1.白云岩岩屑样品准备模块包括：真假岩屑识别单元，动静结合验证单元，岩屑中的白云岩样品准备单元。
7.1)真假岩屑识别单元——结合区域地质背景进行测井数据和镜下观察，对真假岩屑进行识别。
8.a.取回岩屑进行磨片。将薄片按颗粒大小分为三组进行磨片，三组分别为：1.选取较大的岩屑颗粒(》0.5cm)；2.随机分取；3.选取较小的岩屑颗粒(《0.5cm)；若每一组的岩屑
薄片中白云岩颗粒数变化较大，则对岩屑薄片中的白云岩进行计数统计；若每一组中的岩屑中白云岩颗粒数稳定，变化较小，则对薄片中白云岩进行面积占比统计。
9.此目的是确定岩屑颗粒的大小对薄片中白云岩岩屑的数量是否存在影响。
10.b.针对a统计出的白云岩颗粒多少，判断岩屑录井时的岩层和钻井环境。若薄片中的白云岩颗粒较少，则说明岩层较薄、钻时较短；若薄片中的白云岩颗粒较多，则说明岩层较厚、钻时较长。基于此，结合测井曲线，对岩屑深度进行确定。
11.假岩屑的产生原因主要为以下类：迟到时间不准确、岩屑循环未捞出和井壁岩屑掉落，导致非岩性对应段出现该岩性。
12.c.结合镜下薄片观察作为真假岩屑的辅助识别。结合地质背景(研究区附近或同一盆地内同一层的沉积和成岩特征)，镜下真岩屑颜色鲜艳、岩屑棱角明显；假岩屑颜色暗沉，岩屑棱角模糊。
13.真假岩屑识别步骤后，若研究区有取心井，则通过对研究区内的取心井的岩心和岩屑进行对比，验证岩屑与岩心的对应程度，对岩屑的可信度进行判别，以便于更精准地对岩屑进行识别和观察。
14.2)动静结合验证单元
15.a.静态资料——通过测井参数、地球化学参数和沉积相序资料进行验证
[0016]ⅰ.对应深度的测井参数验证：
[0017]
先对有取心的井进行岩心归位，确定岩心对应深度无差异的情况下，读取不同岩性对应的测井曲线值。再与对应深度段的岩屑进行对比后判断岩屑的可信度。
[0018]ⅱ.地球化学分析结果验证
[0019]
挑选新鲜的岩屑颗粒进行地球化学分析，在纵向上检测是否有连续的元素组成变化。
[0020]ⅲ.沉积相序建立的微相模式验证
[0021]
通过建立的沉积相序对岩屑进行鉴定，排除不符合沉积规律的岩屑。
[0022]
例如发现滩间发育白云岩，则为假岩屑。
[0023]
b.动态资料——通过单井产能资料验证(单井产能资料包括单井上的射孔显示和产能)
[0024]
i.通过单井上的射孔显示验证
[0025]
综合解释段为气层的地方为白云岩储层，所以岩屑里在这个深度段识别为白云岩的都是真岩屑。
[0026]ⅱ.通过产能验证
[0027]
产能高的井，对应的岩屑白云岩颗粒数较多，所以产能高的地方对应白云岩储层。
[0028]
3)岩屑中的白云岩样品准备单元
[0029]
a.铸体薄片准备
[0030]
挑选直径较大且岩性比较新鲜的岩屑颗粒。
[0031]
因为是进行铸体处理，岩屑尽可能选择大颗粒的，有助于铸体的成功。并且，岩屑是否对应测井很重要，所以，岩屑要选择新鲜的，即表面无刮痕等的。
[0032]
b.阴极发光薄片准备
[0033]
阴极发光需要在离子放电情况下完成，盖片处理会使盖片在阴极发光仪器下均显
蓝色，制片时不能盖片。
[0034]
c.地球化学样品准备
[0035]
挑选新鲜、纯净的岩屑
[0036]
地球化学选样时除了像铸体薄片那样选取之外，选择方法还很重要，做到科学的挑选，才能保证岩屑所代表的层位的特征，不能带有人为的进行选择。
[0037]
d.包裹体薄片磨制
[0038]
这一步要在上面的铸体薄片完成后，进行镜下观察，确定岩性后再进行，尽可能保证所选岩性为白云岩，在岩性确定为白云岩的段进行选样制片，更容易在镜下找到包裹体。
[0039]
2.白云岩岩石学特征分析模块
[0040]
1)划分白云岩类型单元
[0041]
根据普通岩屑薄片划分白云岩类型，依据晶粒大小、沉积构造、岩石结构划分为晶粒白云岩、斑状白云岩和颗粒白云岩三大类，统计云化颗粒含量。
[0042]
晶粒白云岩：颜色为浅灰色或灰白色，呈块状，晶粒大小为0.25-1.0mm，岩石成分主要为致密的基质晶粒。
[0043]
斑状白云岩：是一种处于灰岩和云岩之间的过渡岩性，呈斑状，岩石成分由云质和灰质两部分组成，云质部分较暗，为灰色、深灰色；灰质部分颜色较浅，呈浅灰色、灰白色，云质的斑块大小在3-10mm。
[0044]
颗粒白云岩：粒中可见砂屑残余结构，颗粒大小大于1.0mm，颗粒颗粒具有雾心亮边结构，薄片下可见砂屑磨圆、分选中等。
[0045]
2)测定白云石形成时的mn
2
含量单元
[0046]
根据阴极发光薄片分析，通过白云岩阴极发光特征反映白云石形成时的mn
2
含量，偏低则说明形成于早期低温阶段。研究区栖霞组白云岩阴极发光特征分为三类，第一类白云岩阴极发光呈暗红色，主要为细晶白云岩；第二类白云岩阴极发光呈红色，且白云石晶体边缘发斑驳状亮红色光，主要为细-中晶和中晶白云岩；第三类白云岩阴极发光呈橘红色，白云石晶体具有明显的环带特征，主要为中-粗晶白云岩。
[0047]
3)测定白云石有序度单元
[0048]
利用新鲜白云岩岩屑测定白云石有序度。通过白云石有序度特征反映白云石晶体特征，细-粉晶白云岩有序度为0.69～0.82，平均0.75。细-中晶白云岩具中等有序度，平均有序度为0.85。中-粗晶白云岩具有高有序度，达0.91，接近理想白云石。
[0049]
4)确定孔喉结构单元
[0050]
利用铸体薄片分析孔隙、软件图像分析，以确定孔喉结构。将岩石薄片照片导入软件，软件自动分析孔隙、孔喉关系等参数，形成结果表，软件图像里面红色部分为软件识别出的孔隙。
[0051]
通过以上步骤，确定白云岩沉积-成岩环境，根据白云岩典型特征信息，判定白云岩沉积环境，进而初步确定白云岩成因类型。
[0052]
3.白云岩地球化学特征分析模块——针对初步确定的白云岩成因类型，选择对应的地球化学参数进行分析，分析的参数分别有：元素组成特征分析，同位素组成特征分析，包裹体均一温度分析。
[0053]
1)元素组成特征分析单元
[0054]
利用挑选的新鲜岩屑样品测定元素组成，通过白云岩元素组成特征分析，细晶白云岩、细-中晶白云岩、中-粗晶白云岩和代表同期海水的泥晶灰岩微量元素进行对比分析，判断白云岩的成岩流体性质和成岩蚀变强度。
[0055]
通过对单颗粒白云石不同部位微量元素组成进行分析，从环带内部到外部选择8个测点进行元素测定，测得各测点微量元素含量。
[0056]
结果：单颗粒白云石不同部位的mgco3和caco3含量基本相似，然而不同部位微量元素含量存在差异，在白云石环带发亮部位mn含量偏高，但相应的fe含量降低。th、u含量从晶体内部向边缘逐渐增加。这些微量元素的变化特征指示区内白云岩形成过程中成岩流体存在差异。
[0057]
2)同位素组成特征分析单元
[0058]
利用挑选的新鲜岩屑样品测定碳、氧、锶同位素组成，通过白云岩同位素组成特征进行分析。
[0059]
a.锶同位素
[0060]
白云岩
87
sr/
86
sr与同期海水的
87
sr/
86
sr来判别白云石化流体来源，
87
sr/
86
sr比值位于同期海水sr同位素组成范围之内，说明海水是主要的白云石化流体，否则为外源异地流体。
[0061]
b.碳同位素
[0062]
δ
13
c值指示沉积环境，偏负为大气淡水环境，偏正为海水环境。
[0063]
c.氧同位素
[0064]
δ
18
o指示温度，温度升高导致其偏负。
[0065]
3)利用新鲜岩屑的包裹体片进行盐水包裹体均一温度和盐度测定。
[0066]
包裹体均一温度，是指包裹体经过人工加热，当温度升高到一定程度的时候，包裹体由两相转变成单相流体时的瞬间温度。
[0067]
包裹体，是指岩石中晶体生长过程中捕获的杂物，可以对岩石形成时间、形成环境等具有一定的指示作用。
[0068]
盐水包裹体，是指被捕获的成分为各种盐类。
[0069]
4.白云岩成因分析模块——通过综合以上白云岩的岩石学特征及白云岩地球化学特征，结合构造背景，得出结论：
[0070]
研究区细晶和细-中晶白云岩主要为早期白云石化作用形成，埋藏期存在改造。中-粗晶白云岩以埋藏白云石化为主，且遭受过不同程度的后期热液改造作用；
[0071]
综合白云岩岩屑样品准备模块，白云岩岩石学特征分析模块，白云岩地球化学特征分析模块得到的结果，进行成分分析判别：
[0072]
1)细晶白云岩成因分析单元
[0073]
识别细晶白云岩成因的排他性指标为：阴极发光呈暗红色；有序度偏低；稀土元素配分模式与同期灰岩相似；
87
sr/
86
sr值接近同期海水值；为灰泥经准同生快速云化，在浅埋藏期发生重结晶而成。
[0074]
结论：细晶白云岩主要为准同生期灰泥经快速云化而成，并在浅埋藏期发生重结晶作用。
[0075]
2)细-中晶白云岩成因分析单元
[0076]
识别细-中晶白云岩成因的排他性指标为：阴极发光呈红色，且白云石晶体边缘呈斑驳状亮红色；中等有序度；稀土元素配分模式与同期灰岩相似；
87
sr/
86
sr值略高于同期海水值，较高的mn含量、低sr/ba比值。白云石化形成于埋藏成岩环境。
[0077]
结论：细-中晶白云岩和斑状白云岩为孔隙型颗粒灰岩在准同生期发生白云石化，后期叠加埋藏期白云石化作用而成。
[0078]
3)中-粗晶白云岩成因分析单元
[0079]
识别中-粗晶白云岩成因的排他性指标为：阴极发光呈橘红色，白云石晶体具有明显的环带特征；有序度中等到高；包裹体均一温度较高；具明显铕的正异常；
87
sr/
86
sr值高于同期海水值，较高的mn含量、低sr/ba比值。白云石化形成于埋藏成岩环境，为颗粒灰岩在埋藏期受持续、充足的云化流体供给而发生白云石化，结晶速度较慢，云化时间较长。
[0080]
结论：中-粗晶白云岩为颗粒灰岩在埋藏期受持续、充足的云化流体供给而成，且局部存在一定程度热液流体的影响。
[0081]
有益效果
[0082]
1.在真假岩屑识别单元中，通过对不同岩屑颗粒大小的白云岩颗粒数进行统计，可以消除岩屑样品本身对白云岩颗粒数的影响，保证样品本身不会给白云岩颗粒统计带来误差。
[0083]
2.在动静结合验证单元中，可以辅助验证岩屑样品的真假，并且可以确定岩屑样品深度的可靠性，确保岩屑为真实的、深度准确的。
[0084]
3.本发明通过岩屑来进行白云岩成因分析，能大大降低录井的成本，也为只有岩屑录井资料的地区提供了白云岩成因分析的参考。
附图说明
[0085]
图1a是磨溪42井岩心、岩屑对应识别图版ⅰ；
[0086]
图1b是磨溪42井岩心、岩屑对应识别图版ⅱ；
[0087]
图2是研究区白云岩元素组成特征；
[0088]
图3a是gs001-45井综合柱状图ⅰ；
[0089]
图3b是gs001-45井综合柱状图ⅱ；
[0090]
图4是研究区产能统计表；
[0091]
图5a是铸体薄片照片；
[0092]
图5b是铸体薄片照片；
[0093]
图5c是铸体薄片照片；
[0094]
图6a是较粗的岩屑颗粒图；
[0095]
图6b是均匀的岩屑颗粒图；
[0096]
图6c是较细的岩屑颗粒图；
[0097]
图7是本发明流程图。
具体实施例
[0098]
为了使本发明更清楚明白，下面通过具体实施例来对本发明进行更详细的阐述，使本发明更清楚明白。
[0099]
根据图7所示，一种改进的通过白云岩岩屑信息判别白云岩成因的系统包括：白云岩岩屑样品准备模块，白云岩岩石学特征分析模块，白云岩地球化学特征分析模块，白云岩成因分析模块；
[0100]
其中所述的白云岩岩屑样品准备模块包括：真假岩屑识别单元，动静结合验证单元，岩屑中的白云岩样品准备单元；
[0101]
其中所述的白云岩岩石学特征分析模块包括：划分白云岩类型单元、测定白云石形成时的mn
2
含量单元、测定白云石有序度单元、确定孔喉结构单元；
[0102]
其中所述的白云岩地球化学特征分析模块包括：元素组成特征分析单元、同位素组成特征分析单元、利用新鲜岩屑的包裹体片进行盐水包裹体均一温度和盐度测定单元；
[0103]
其中所述的白云岩成因分析模块是通过综合以上白云岩的岩石学特征及白云岩地球化学特征，结合构造背景，得出结论研究区细晶和细-中晶白云岩主要为早期白云石化作用形成，埋藏期存在改造；中-粗晶白云岩以埋藏白云石化为主，且遭受过不同程度的后期热液改造作用；
[0104]
白云岩成因分析模块包括：细晶白云岩成因分析单元、细-中晶白云岩成因分析单元、中-粗晶白云岩成因分析单元。
[0105]
实施例
[0106]
对四川中部地区栖霞组进行了白云岩成因研究。
[0107]
由于本次研究在研究区内没有取心井，使岩性的识别乃至各项参数的认定变得十分困难，为尽可能对岩屑进行准确的识别，本次研究进行了两次岩屑取样，一共进行了16个单井的栖霞组岩屑取样，共得岩屑薄片600个。并分别进行了磨片、铸体和地球化学分析。
[0108]
1.白云岩岩屑样品准备模块：
[0109]
1)真假岩屑识别单元
[0110]
根据图6a-图6c所示，将600个岩屑薄片按照颗粒大小分为三类，第1类为较大的岩屑颗粒(》0.5cm)；第2类为随机分取；第3类为较小的岩屑颗粒(《0.5cm)。
[0111]
统计三类的岩屑颗粒大小是否影响白云石数量，分析认为：岩屑颗粒大小与白云岩岩屑数量无直接关系。
[0112]
如图1a-图1b所示，通过对邻区井取心井的岩屑和岩心薄片对应分析，说明此岩屑识别方法有效。
[0113]
2)动静结合验证单元
[0114]
如图3a-图4所示，通过生产动态资料验证：综合解释段为气层的地方为白云岩储层。所以，岩屑里在这个深度段识别为白云岩的，都是真岩屑。以此也能说明岩屑识别方法有效。
[0115]
3)岩屑中的白云岩样品准备单元
[0116]
铸体薄片制备、阴极发光薄片制备、地球化学样品挑选、包裹体薄片磨制。
[0117]
2.白云岩岩石学特征分析模块
[0118]
1)划分白云岩类型单元
[0119]
划分岩石类型：
[0120]
晶粒白云岩：颜色为浅灰色或灰白色，呈块状，晶粒大小为0.25-1.0mm，岩石成分主要为致密的基质晶粒。
[0121]
斑状白云岩：是一种处于灰岩和云岩之间的过渡岩性，呈斑状，岩石成分由云质和灰质两部分组成，云质部分较暗，为灰色、深灰色；灰质部分颜色较浅，呈浅灰色、灰白色，云质的斑块大小在3-10mm。
[0122]
颗粒白云岩：颗粒主要为砂屑，颗粒大小大于1.0mm，颗粒无圈层结构，薄片下可见砂屑磨圆、分选中等。
[0123]
地球化学特征分析模块：
[0124]
如图2所示，细晶-中晶白云岩：稀土元素配分模式与同期灰岩相似，sr同位素比值接近同期海水值，高的mn含量、低sr/ba比值反映白云石化形成于埋藏成岩环境。
[0125]
中-粗晶白云岩：较高的mn含量、低sr/ba比值反映白云石化形成于埋藏成岩环境，铕的正异常及较高的包裹体均一温度显示有热液流体的参与。成因为埋藏期持续充足的云化流体供给和热液流体的长时间云化。
[0126]
斑状白云岩：云质灰岩高mn，为热液成因；灰质云岩高fe，为晚期充填溶蚀成因。
[0127]
如图5a-5c所示，孔隙分析：通过孔隙图像分析研究孔喉特征。
[0128]
最终白云岩成因特征及展布规律如下：
[0129]
成因特征：
[0130]
研究区白云岩成因以准同生白云岩化和埋藏白云石化为主，局部存在热液白云石化。其中，细晶、细-中晶白云岩为准同生白云岩化叠加埋藏白云石化成因；中-粗晶白云岩为埋藏白云岩化成因，局部存在热液改造；斑状白云岩为埋藏白云岩化成因，局部存在热液改造。
[0131]
展布规律：
[0132]
a.栖二段白云岩纵向上厚度变化大，且横向连续性差，主要为细晶和斑状白云岩。
[0133]
b.栖一段顶部存在两层较稳定的白云岩，主要为细晶、细-中晶白云岩，见鞍状白云石。
[0134]
c.栖一段和栖二段平面上白云岩展布主要受滩相范围控制，呈北东南西向的团块状。
[0135]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。