测井地质学的核心思路是探寻正确的“测井-地质转换”关系，获得这种关系的正确途径是，建立准确、有效的测井地质学分析技术.然而，学术界长期以地球物理作为测井曲线的成因基础，这虽有助于数学见长的测井评价方法，但尝试用地球物理方法识别地质现象，显然勉为其难.获取“测井-地质转换”关系的关键，仍在于不断探索该转换关系的依据和原则.测井信息内涵与具体地质应用的深度交流，有助于获得测井信息对地质事件记录的准确成因解释，为测井地质学分析原理、方法的建立，提供理论依据. 1 测井信息内含地质属性

就测井信息的形成机制而言，测井信息同时具备地球物理属性和地质属性.其地球物理属性来自于测井仪器在井下由发射、传输到接收形成的地球物理响应，不同的仪器测出不同的数据结果；其地质属性来自于测井数值对地下地质背景的信息表现，不同地质背景同样测出不同的曲线特征.测井信息同时具有这两种属性，是对地下真实情况的间接表达(李浩和刘双莲，2009).目前的测井评价主要是用其地球物理属性，对其地质属性的认识和应用相对不足.

测井信息地质属性的具体表现在于，地质演化过程中的特征现象，必有一些特征信息记录在测井曲线之中(刘伟等，2013).只要建立正确的测井-地质转换关系，就有可能利用测井信息恢复部分或主要的储层地质原貌，因此，加强测井信息的地质属性的研究有可能是深化测井地质学的理论依据. 2 测井信息存在地质属性的论证

属性是指事物本身所具有的性质、特点.测井信息是否具备地质属性的关键在于，在测井信息上能否找到表达地质内涵的性质、特点.

从测井信息的来源上看，有什么样的地球物理方法，就有什么样的测井信息响应.这表明测井信息来自于地球物理技术与方法，具有地球物理属性；但是，同样的，有什么样的地质背景，就必有与之相对应的测井信息响应.例如，与强烈成岩作用相对应，必然会出现高电阻率、低声波时差和高密度值的测井响应关系；在干旱的咸水地质背景条件下，必然会出现很低的储层电阻率测量值等等.

测井信息记录了井筒中岩石的地球物理响应特征，同时也内涵地质背景演化的变动关系.因此，利用测井信息的地质属性及其相关分析方法，就有可能找到测井信息与地质背景之间的转换关系.本文对测井信息是否内含地质属性加以论证，具体研究方法将另撰一文.2.1 测井信息与局部地质背景演化的对应关系

弄清楚测井与局部地质背景演化的对应关系，是利用测井技术建立测井信息与地质背景之间的转换关系的关键所在.对于沉积相分析及地层界面的研究，可以做到利用测井分析推测其地质模型. 2.1.1 测井相分析证据

测井相是由斯伦贝谢公司及测井分析家O.serra于1979年提出来(Serra，1992)，其目的在于利用测井资料(即数据集)来评价或解释沉积相.其分析思路主要基于测井曲线特征与沉积特征内在关系的深入研究，获得各种测井相到地质相的映射转换关系，并达到利用测井资料研究地层沉积相的目的(操应长等，2003；吴海燕，2007；胡望水和彭佳，2010).

以沉积水动力为线索，沉积变化反映在测井相特征的对应关系上，主要有以下几方面：

一是沉积水动力的变迁.沉积水动力变迁决定了测井曲线响应的连续性特征及其变化特点.其中，测井曲线响应的连续性特征与沉积水动力条件的对应关系，表现在自然伽马测井曲线形态上分别有：

1 )柱形曲线特征.反映沉积物供给丰富、水动力条件稳定的快速堆积或环境稳定的沉积.

2)钟形曲线特征.自然伽马测井曲线为下部低值、往上渐变高值的正粒序，反映水流能量逐渐减弱或物源供给越来越少的表现.

3)漏斗形曲线特征.与钟形相反，垂向上为水退的反粒序，反映水动力能量逐渐加强和物源区物质供给越来越丰富的沉积环境.

4)复合形曲线特征.表示由两种或两种以上的曲线形态组合，如下部为柱形，上部为钟形或漏斗形组成，表示一种水动力环境向另一种水动力环境的变化(宋子齐等， 2011a，2011b).

二是沉积水动力的稳定性.与沉积水动力稳定性相对应的测井曲线形态变化，是测井曲线的光滑程度.它属于测井曲线形态的次一级变化，可分为光滑、微齿、齿化三级.光滑代表物源丰富、水动力作用稳定；齿化代表间歇性沉积的叠积或各种物理化学量有较大的频繁变化.

由上可知，利用测井信息恢复和建立沉积相演化模式，其认识上的出发点，是以测井信息所表现的沉积物堆积方式作为分析依据，以物质的变化关系为桥梁，建立了测井信息与其地质背景之间的转换关系.因此，是利用了测井信息的地质属性；而以地球物理属性作为认识上的出发点，则看到的往往是地球物理测量数据的变化，很难认识到沉积物质变化的关系，这也就是为什么绝大多数测井解释人员难以从事测井相研究的原因.

图 1为一利用测井相研究建立区域沉积相模型的实例，图中左面的测井信息清晰的表达出河道变迁形成的“二元结构”；图中右面为三角洲前缘沉积模式.

图 1

Fig. 1

图 1 测井相与沉积相的响应关系及地质建模(据曹忠辉，2005) Fig. 1 The response and geological modeling of Log phase and sedimentary phase(According to Cao，2005)

不同的地层边界因为构造、沉积及物源等的较大变化，在其上下形成不同的地层结构组合.利用测井信息识别不同的地层结构组合，是准确建立其测井—地质转换模式的关键(李浩等，2007).

利用测井信息识别不同地层结构组合的方法，通常运用对层序地层结构、沉积相、沉积韵律及沉积物质组成等等的明显转变来确认(李新虎，2006；于英华和袁红旗，2013).以地层不整合为例，不同的地层演化背景，在不整合面上下常常形成各自不同的地层结构组合.在层序地层结构方面，不整合面之下，常为高水位体系域背景的、被剥蚀的残缺不全的反旋回沉积事件，其上部常突变为河道或水体加深的沉积事件；在沉积相和沉积旋回的认识上，不整合面之下常表现为三角洲或浅水沉积，测井相多为反旋回或被剥蚀的残余旋回，与之对应的岩性常为砂岩、白云岩以及地层剥蚀剩余的其他岩性.不整合面之上常因构造演化而表现出不同的测井相响应，深水背景的测井相可见厚层泥岩或深水浊积砂岩，浅水背景的测井相可见河道砂岩或海陆交互沉积.图 2为一不整合面的测井分析模式图，其左图为反旋回浅水沉积背景下，水体快速加深超覆在不整合面之上；右图为一长期发育的不整合，河流相发育其上.

图 2

Fig. 2

图 2 测井信息与地层界面建模 Fig. 2 Logging information and modeling of stratigraphic boundaries

地质内因从根本上决定了不同地质条件下的测井信息响应特征.深刻的认识到这一点，就有可能利用测井技术识别地质事件或揭示隐含的重要地质现象，为地质家提供研究和参考的依据、为特殊油气层的预测提供指向. 2.2.1 沉积背景决定了测井信息内在响应特征的不同

图 3展示了不同沉积背景下，泥岩测井信息的不同响应特征，其中左图为大港油田刘官庄地区一探井，1630 m为其古近系与新近系之间的不整合面，不整合面上的1550~1600 m为辫状河沉积背景.由图可知，浅水背景下沉积的泥岩和粉砂质泥岩，由于水动力的不稳定，自然伽马和电阻率测井曲线均具有齿化现象，泥岩之中间夹着或多或少的砂质成分，反映出浅水沉积背景沉积水动力的扰动性；右图为澳大利亚某探区的一口探井，图中的测井曲线记录了深海泥岩的沉积特征，与左图比较，其自然伽马和电阻率测井曲线均具有稳定平直的特点，清晰的表现出泥岩的静水沉积背景.可见，沉积背景决定或影响着测井信息的内涵，加以研究，是有可能利用测井技术推测其自身隐含的石油地质信息(成志刚等，2013).

图 3

Fig. 3

图 3 不同沉积背景下的泥岩测井响应特征 Fig. 3 Logging response characteristics of mudstone in different deposition backgrounds

以早古近系为例，该时期是我国重要的成油期之一，也是气候带分异明显的时期，自北而南可以分为四个气候带：北部潮湿暖温带——温带，该带包括东北大部和内蒙古自治区东北部；半潮湿半干旱亚热带，该带东起渤海湾盆地，西至准噶尔盆地；干旱亚热带，该带包括华中地区至青海和新疆南部；南部潮湿亚热带-热带，该带包括华南地区至西藏及广东、广西沿海大陆架(胡见义和黄第藩，1991).

可见，纬向的气候带对陆相沉积物的形成有重要的影响.在潮湿带发育暗色泥岩及有机岩组合，在干旱带发育红色沉积和膏岩沉积及部分暗色沉积，在干湿交替的过渡带发育暗色、灰绿色沉积，有时含煤线和杂色沉积.

图 4为不同气候背景下储层的测井响应特征.其中Y6-11井为中国西部吐哈某油田的一口探井，该油田位于吐鲁番坳陷台北凹陷胜南-雁木西构造带西端，其油层主要分布于古近纪的鄯善群和白垩系的三十里大敦组，是在被破坏的古油藏之上形成的低幅度次生油藏.古近纪鄯善群中上部为一套冲积泛滥平原沉积的紫红色泥岩，厚度为300~350 m，下部为一套干盐湖滩砂沉积的粉砂岩、细砂岩、砂砾岩，砂层厚度40~60 m(王劲松和张宗和，2000).

图 4

Fig. 4

图 4 不同气候背景下储层的测井响应特征 Fig. 4 The logging response characteristics of reservoir in different climate backgrounds

由上可知研究区为半干旱、干旱的亚热带气候环境，这种气候背景为储层高矿化度地层水的形成提供了必要的物质基础，试水资料表明，研究区地层水矿化度达到20万ppm，极高的地层水矿化度使该油田的一些油层电阻率极低，图中油层的电阻率最低可达0.7 Ωm，这种电阻率小于2 Ωm的油层被一些学者称做绝对低电阻率油层(曾文冲等.2014)，研究表明，这种低电阻率油层多出现在我国干旱带的气候背景条件下.

G99-1井为大港油田港西开发区某井，由自然伽马曲线可知，该井的沙一下段储层整体为一套反韵律沉积，43号层沉积水动力较强，测井曲线光滑又匀称，岩性较纯且组分较 单一，电阻率测值达到12 Ωm，试油为纯油层，日产油8.48吨； 46号层则沉积水动力较弱，测井曲线齿化明显，表明岩石组分中，粗粒与细粒共存且按一定比例交互叠置，电阻率测值 为4~5 Ωm，解释为水层，试油却为纯油层，日产油6.95吨. 由于气候背景条件造成地层水矿化度不高，一般小于5万ppm，这种电阻率大于2 Ωm的油层被一些学者称做相对低电阻率油层，研究表明，这种低电阻率油层多出现在我国非干旱带的气候背景条件下(牛栓文等，2013). 2.2.3 不同的岩石成因决定或影响了不同的测井响应特征

岩石的成因机制不同，测井信息记录的地球物理响应特征必然不同，这是测井技术具有的独特优势.但是，对于各种测量数据均接近、分析上不易区分的岩性，依照其地球物理属性加以分析则一筹莫展(范宜仁等，2012).图 5为大港油田枣35井区两口生产井的对比分析图，1996年初，大港油田在枣35井意外发现了多年勘探开发均被漏失掉的玄武岩高产油藏后，推动了对该区玄武岩油藏的大规模复查，生物灰岩干扰火成岩的识别，成为油气复查的首要障碍，两种测量数据非常接近的岩性埋深接近，难以区分.

图 5

Fig. 5

图 5 不同岩石成因背景下储层的测井响应特征 Fig. 5 The logging response characteristic of reservoir in different cause’s background of types of rocks

在具体的研究中，从两种岩性的定义出发，应用其地质属性，则很轻易的将两种岩性区分开.如图所示，玄武岩经高温熔融(玄武岩岩浆温度为800 ℃，喷出地表氧化温度可达1400 ℃)，具有高度的均质性，其测井曲线光滑均匀(张丽华等，2013)；而生物灰岩形成于沉积背景条件，水动力的强弱变化，造成局部岩性组成分异，其测井曲线齿化特征明显(王伟锋等，2012).经过岩性识别、储层识别及含油性分析，很快在该油区复查出被漏失掉的油层，其中提出的Z8-14井和Z6-12井玄武岩测试层位，经试油均获得高产，两口井投产后日产油量稳定在50吨左右，经济效益显著. 2.2.4 地应力与测井响应特征

地应力大小直接影响声波和电阻率的响应特征.以塔里木盆地库车山前构造带为例，在其强挤压应力区，形成了各种复杂的推覆构造样式(图 6).在这些构造带中，泥岩对地应力响应灵敏，强挤压应力作用造成显著的地球物理响应特征(余伟健等，2013).在正常压实条件下泥岩的声波时差和电阻率随深度呈指数变化，反映在单对数坐标图上是一条直线，这就是通常的正常趋势线(李军等，2004).

图 6

Fig. 6

图 6 塔里木盆地库车山前构造带克拉2井-依南2井-依南3井构造示意图(据李军等，2004) Fig. 6 The structure diagram of Kela-2 well-Yinan-2 well-Yinan-3 well in piedmont tectonic belt in Kuqa of Tarim(According to Li et al., 2004)

当岩石额外地受到强挤压应力作用时，促使电阻率、声波时差偏离正常趋势线，电阻率往高阻方向偏移，声波时差往低值方向偏移(与欠压实响应相反)(宋连腾等，2011).显然，偏移正常趋势线幅度越大，构造挤压作用越强烈，可以把这种偏移作用称为附加构造地应力作用.克拉2井为500~3100 m的井段，其电阻率呈显著高值，声波时差亦偏离正常趋势线，这表明附加挤压应力强烈；3100~4000 m井段泥岩电阻率低，声波时差增大，表明挤压应力较弱(图 7).

图 7

Fig. 7

图 7 库车山前构造带克拉2井地应力响应(据李军等，2004) Fig. 7 Stress response of Kela-2 well in piedmont tectonic belt of Kuqa(According to Li et al., 2004)

可以看出：在地应力集中段泥岩电阻率呈数量级变化，能灵敏地反映挤压应力存在.在库车山前构造带和吐哈盆地山前构造带，地应力造成的这种响应具有普遍性. 2.3 宏观地质背景与微观岩层结构在测井信息的表现结果具有统一关系

测井信息的响应间接地表达了宏观地质背景的演化，二者具有高度的一致性.众所周知，逆断层的活动在测井曲线上可以找到地层的重复.同样的，正断层的主要活动期，地层拉开往往在海盆或湖盆底部沉积了较厚的泥岩或深水浊积体，测井信息同样给予了忠实的记录，利用这种记录，可以推测断层的活动时间等地质演化信息.下面以沉积背景因素与油层电阻率的测井响应关系为例，探讨宏观地质背景与微观测井响应的一致性(李浩等，2004).

以渤海湾盆地一些砂岩油层电阻率特征为例，沉积水动力的强弱影响砂岩油层的电阻率特征：在形成储层的主沉积相区，沉积水动力较强且沉积物质供给相对稳定，形成的储层岩性相对单一，使其储层内部的孔渗关系比较简单，因此，其油层电阻率比较高且易于识别；在形成储层的次要沉积相区，沉积水动力较弱且不稳定，形成的储层岩性成分复杂，常表现为不同成分的岩性按百分比的多少互为薄互层，与之对应的是储层内部孔渗关系变得复杂，常具有双组孔隙系统，束缚水增加，导致油层电阻率较低，不易识别(李浩和刘双莲，2000).

图 8为大港油田港东开发区某断块的两口生产井，这两口井的生产层位均为东营组一段地层，属于三角洲平原河流相沉积环境，图中右方2井是试油证实的高阻油层(电阻率达到40 Ωm)，为较强沉积水动力的分支河道微相沉积背景，图中左方1井是试油证实的低阻油层(电阻率小于5 Ωm)，为较弱沉积水动力的河间沼泽微相沉积背景，利用这种沉积关系的差异性，曾于1995年在该断块找到多个低阻油层，经生产单位补孔求产后均获得证实(赵军龙等，2013).

图 8

Fig. 8

图 8 宏观、微观统一性与砂岩油层电阻率的关系分析图 Fig. 8 The analysis about relations between the unity of macro and micro and sandstone oil layer’s resistivity

根据测井信息地质属性存在依据的论证，测井信息与其地质内涵的三种关系已充分说明，测井信息存在三类明确的地质属性：对应性(即测井信息与其地质背景的演化具有对应关系)、专属性(测井信息的某些特殊响应常专属于某一特定地质现象或储层物质组构)以及宏观与微观的统一性.

测井曲线内含地质历史演化进程中的密码，这些密码是破解地质问题的重要证据，怎样破译测井信息记录的地质密码，一直是测井地质学理论的核心问题.测井学者与地质家的深入合作，无疑是破译这些密码的唯一途径，测井地质属性中的对应性和专属性是探寻测井地质学理论的重要切入点，测井信息中宏观与微观的统一性，是正确开展测井地质学研究的重要方法论. 