引言

准噶尔盆地西北缘石炭系在二叠纪长期隆升剥蚀期间，断裂活动和火山活动频繁，地层破碎严重，内部断裂复杂，加之石炭系内部非均质性强，既有层状的凝灰岩，又有块状的火山熔岩，同时还有产状杂乱无序的火山角砾岩，岩性之间界线不明，使得地震资料及地层倾角资料品质差，采用常规测井井间地层对比法、地震解释或地层倾角测井解释^[1-8]进行构造解剖难度大。

成像测井具有良好的分辨率和井周覆盖率，可以直观地反映地层内部构造及结构的变化^[9]。该技术已经广泛应用于沉积岩的构造解释^[10-12]、沉积特征分析^[13-14]、裂缝评价及地应力研究等方面^[15-16]，但对于火山岩地层，成像测井资料主要用于岩性识别及裂缝研究。王坤等^[17]采用成像测井资料对准西车排子凸起石炭系储层特征进行了研究，曹飞等^[18]应用成像测井图像纹理特征对火山岩岩性进行了识别，张关龙、耿晓洁、邓西里等^[19-21]利用成像测井资料对石炭系火山岩裂缝发育特征进行了研究，目前尚未见应用成像测井资料进行火山岩内幕构造解剖。本文利用成像测井资料，对准噶尔盆地西北缘克拉玛依油田三区石炭系油藏内幕构造进行解剖。

1 区域地质概况

克拉玛依油田三区石炭系油藏位于准噶尔盆地西北缘，该区域构造活动频繁，历经晚海西印支运动的强烈挤压及推覆作用，发育北西倾的北黑油山断裂和克浅2北断裂，致使断裂附近地层相对破碎，裂缝较发育。该油藏受控于北黑油山断裂，呈长条状沿断裂上盘分布，石炭系顶部构造形态呈西高东低，局部发育小的鼻状构造（图 1）。区域地层接触关系复杂，以石炭系（C）为基底，与三叠系克拉玛依组呈明显的角度不整合接触。区域内发育火山溢流相、爆发相及喷发沉积相，其中以溢流相、喷发沉积相为主，岩性以灰色、深灰色和黑灰色凝灰岩、火山角砾岩及安山玄武岩为主，火山活动间隙期的砂岩、砂砾岩不发育。

2 成像测井解释火山岩内部断裂

基于倾角测井解释地层构造原理^{[1, 4-5]}，推演出利用成像测井资料解释复杂火山岩内幕断裂的基本思路：①单井地层产状拾取，特别是对于杂乱无序的火山角砾岩和块状熔岩地层产状的解释；②单井构造解释；③多井地层产状平面组合断层识别。

2.1 地层产状识别

利用成像测井资料确定地层产状的机理是，将各种地质现象与井眼相交的轨迹以正弦曲线的方式展现在图像上，准确拟合出正弦曲线，即可确定各种地质现象的倾角及方位^[9]。

设正弦曲线振幅为A，井眼直径为D，则地层倾角（α）的计算公式为：

$ \alpha ={{\tan }^{-1}}(A/D) $

(1)

地层倾向则可根据正弦曲线的最低点直接读取。对于火山岩地层，特别是块状熔岩、杂乱无序的火山角砾岩及裂缝高度发育地层，其产状解释的关键在于准确识别地层岩性与划分岩性层面^[10]。

基于上述原理，对三区石炭系火山岩地层岩性及岩性层面进行划分，并结合常规测井曲线，按岩性细分岩层，然后采用人工抽稀拾取方法，拾取地层产状。拾取原则如下：

（1）对于层状发育、产状稳定的地层，如火山凝灰岩地层，拾取层理面计算产状；

（2）对于块状地层或非层状地层，考虑到火山岩喷发期次或间歇期沉积的连续性，如块状熔岩及杂乱无序的火山角砾岩地层，则结合上下邻近地层产状综合确定；

（3）裂缝高度发育的地层，有效识别裂缝后再确定地层产状；

（4）层段地层产状的确定，应用方位频率图确定层段地层方位，按照统计法求取地层倾角^[12]。

基于以上原则，选取金304井成像测井资料进行地层产状解释。该井石炭系安山玄武岩及凝灰岩地层成层性好，发育稳定，地层倾向及倾角稳定，可以指示地层产状特征，如633~638 m层段，该段地层产状稳定，成像测井与地层倾角测井产状解释一致（图 2a）；地层产状不稳定、充填缝发育的块状火山熔岩（图 2b）及内部杂乱无序的火山角砾岩（图 2c），则结合上下邻近岩层产状综合分析得到，如510~517 m的杂乱无序的火山角砾岩，该段地层倾角测井解释空白缺失，则根据成像测井解释的其上部地层491~510 m层段及下部地层517~531 m层段的产状综合求得。

对单井层段地层产状进行统计，结果表明，该井地层可分为产状差异明显的3段：562 m以上，地层倾向SE 135°~SE 170°，倾角60°~70°，产状稳定；590~675 m层段，倾向变为NW 280°~NW 330°，倾角为20°~60°，产状较稳定；562~590 m层段，地层倾向反转。同时，对于杂乱无序地层成像测井解释更具有优势。解释结果见表 1。

根据上述方法，解释得到剩余4口井地层产状（图 3）。

2.2 单井构造解释

在成像测井解释地层产状的基础上，通过地层产状的变化可以确定单井地质构造。

单井成像测井地层产状结果表明，同一口井上下地层均为有规则的产状，并出现产状急剧变化，倾向相反，预示内部断裂的存在，且断点通常位于产状混乱段或空白段。造成这种现象的主要原因是该区构造活动强烈，断层发育，在强烈构造运动影响下，逆断层的上下盘地层产状发生反转，同时，由于火山岩地层较脆，断面附近较为破碎。以金304井为例，该井在560~590 m层段产状空白（图 4a），初步判断断层面位于此层段。利用成像测井解释，绘制单井构造杆状图，判断断点位于产状反转的560~590 m层段（图 4b，图 4c）。

2.3 多井组合断层解释

为避免解释多解性，在断层解释过程中须遵循以下原则：①同一断盘邻井地层产状基本一致或规律性变化；②同一断层上的井，单井解释构造性质应基本一致或不相互矛盾。

基于以上原则进行多井组合断层解释。图 3显示，金17井及金301井上部层段地层倾向基本一致，为西北倾；而金2井、金304井及T33208井上段地层倾向相近，均为东南倾，在平面上整体呈现“西北部、东南部地层倾向一致，两区之间地层倾向相反”的规律性变化特征，根据产状平面分布规律，综合单井岩性对比识别，选取金17井、金304井及金2井进行地层内部构造解剖（图 5）。识别出两条逆断层，分别为古38井至金17井之间的断裂F1，金17井至金304井之间的断裂F2，两条断层近似平行于克浅2井北断裂（图 6），将工区主体切割成倾向、倾角不同的金17井断块、古37井断块；金17井断块地层北西倾，倾角40°~60°，古37井断块地层南东倾，倾角50°~80°。

3 讨论

根据断层解释结果，在该区完钻4口验证井，结果表明，完钻井井1地层倾向为北西，符合F1断裂性质；完钻井井2上部464~529 m层段为南东倾，下部550~630 m层段为西北倾，符合F2断裂性质，证明了前期断裂解释的整体合理性。完钻井井3、井4地层整体倾向为西北倾，符合F1断裂性质。因此，根据井3、井4地层产状对F2断裂进行修正，修正为F2′（图 7）。验证井地层产状符合断层性质，证明了成像测井资料对断层的解释相对可靠。

根据验证井结果，对采用成像测井解剖火山岩内幕构造方法进行讨论：①成像测井可以有效地解剖复杂火山岩内幕构造，但其解释精度与研究区内的构造复杂程度及测试井的密度有关。对比该区前后解释断层变化，表明测试井密度越高，对构造断层的解释越精确；②采用成像测井确定单井断层具体位置及断面产状的准确度与岩性关系较为密切。对沉积岩而言，由于地层为强塑性，在构造活动过程中，断层上下盘通常出现牵引或拖曳现象，因此，成像测井可较为直观的反映断层断面产状；而对复杂火山岩而言，由于其脆性强，断裂发生带并非是一个简单的断面，而通常是沿着一个变动带发生，因此，在断点附近地层通常较为破碎，形成断层破碎带，采用成像测井则无法准确确定其断点及断面产状。以金304井为例，采用成像测井解释该井断点位于560~590 m，该段地层产状杂乱无序，无法确定断点具体位置及断面产状。因此，单独采用成像测井资料精细刻画复杂火山岩内幕构造难度大。

4 结论

（1）成像测井资料可以有效解释火山岩复杂地层产状，特别是块状地层或地层杂乱无序的火山角砾岩地层产状，提高了单井地层产状解释精度。

（2）利用多井成像测井平面组合解剖火山岩地层内幕构造，可以有效弥补火山岩复杂地层、复杂构造带地震资料质量差而无法构造解释的缺陷，为火山岩地层内幕构造解剖提供了一种新的方法。

（3）石炭系地层断点附近地层通常较为破碎，形成断层破碎带，采用成像测井无法直观准确地确定其断点及断面产状，单独采用成像测井资料精细刻画复杂火山岩内幕构造难度大。