利用測井方法識別和評價塔河油田巖溶溶洞

馬暉

（1.中國地質大學（北京），北京 100083；2.中國石化勝利油田分公司純梁采油廠，山東 博興 256504）

利用測井方法識別和評價塔河油田巖溶溶洞

馬暉1，2

（1.中國地質大學（北京），北京 100083；2.中國石化勝利油田分公司純梁采油廠，山東 博興 256504）

溶洞型儲層在塔河油田奧陶系地層中比較常見。文中通過對洞穴在常規測井及成像測井的響應特征的分析研究，建立了塔河油田溶蝕孔洞的測井識別方法，即利用自然伽馬與電阻率的交會圖，結合常規測井資料和全井眼地層電阻率掃描成像測井，可以評價溶蝕孔洞的發育及充填程度；利用多種不同徑向探測深度測井資料的對比，可以評價溶蝕孔洞的徑向延伸程度。實例分析表明，利用測井資料識別溶洞的方法是可行的。

溶洞；測井響應特征；成像測井；塔河油田

根據巖心描述、測井解釋、物性、壓汞、鑄體及顯微薄片觀察發現，基質孔隙、裂縫和溶蝕孔洞是塔河油田奧陶系儲層的主要儲集空間［1-6］。其中，溶洞型儲層在塔河油田奧陶系地層中比較常見，按充填程度可分為充填、半充填和未充填洞穴3類，常見灰巖角礫、砂質、粉砂質、泥質充填［7］；按大小可分為大型、中型和小型洞穴3類，大者直徑可達20 m，小的僅1 m左右。未完全充填的大型溶洞與洞頂破裂帶是油氣富集的最好場所，構成完整的油氣藏。因此，要尋找有效識別巖溶溶洞的方法，正確地評價溶蝕孔洞的充填物、發育程度及徑向延伸程度。

1 洞穴型儲層的測井響應特征

洞穴型儲層儲集空間為大型洞穴和裂縫，洞穴（包括大洞、巨洞）儲集空間巨大，加之裂縫具有溝通洞穴和改善滲流性能的作用，從而形成了儲集空間巨大、儲滲能力極好的有利儲層類型。在塔河油田奧陶系地層中，主要發育有3種洞穴型儲層：第1種為地表巖溶帶中發育的洞穴型儲層，第2種為垂直滲流帶中發育的落水洞，第3種為發育在水平潛流帶中的縫洞層。大中型溶洞由于其徑向延伸遠，大大超過了測井儀器的徑向探測深度［8］，但由于溶洞中常有泥質等充填物存在，溶洞的充填物未經受充分壓實作用，充填物的各項物理特性與正常沉積地層會有一定的差異，因此，大中型溶洞在測井曲線上具有明顯的響應特征。

1.1 洞穴在常規測井曲線上的響應特征

1）自然伽馬測井曲線。自然伽馬值常常出現高值：一是由于溶洞多與地下水活動有關，易造成鈾的富集，形成高伽馬高鈾的測井特征；二是由于溶洞中多泥質充填，也出現自然伽馬高的現象。如果溶洞未充填，自然伽馬值有可能不高。

2）井徑測井曲線。井徑曲線異常增大。無充填的洞穴，井徑可達到儀器的最大探測深度，在測井曲線顯示井徑異常增大；有充填的洞穴，由于充填物的壓實程度差，易被鉆井液侵入溶蝕垮塌，造成井徑增大或呈鋸齒狀，如果泥質充填程度高，井徑也可能無明顯變化。

3）聲波時差測井曲線。無充填或充填程度低的洞穴聲波時差出現跳波異常或根本測不到信息，同時聲波幅度也將嚴重衰減，多數情況下，縱橫波能量會出現衰減。如果充填程度高，聲波可能無明顯變化。

4）中子測井曲線。無充填或充填程度低的洞穴視中子孔隙度將異常增大。井壁附近無礦物充填的溶洞，其內被鉆井液充滿，視中子孔隙度將異常增大；有泥質充填時，由于這些泥質未壓實或壓實不充分，其束縛水含量遠比正常壓實地層中泥質的束縛水含量高，也就是說其含氫指數比正常沉積地層中泥質的含氫指數高，此時視中子孔隙度也會增大；全充填或充填程度高的洞穴視中子孔隙度可能變化不明顯。

5）電阻率測井曲線。在溶洞段，雙側向電阻率明顯低于正常沉積地層的電阻率。無充填或充填程度低的溶洞處，雙側向電阻率值異常降低，深淺雙側向具有大幅度正差異［8］，即使泥質全充填時，深淺雙側向仍具有較大正差異。巨晶方解石充填或全充填的洞穴電阻率值高，與致密灰巖相似。

6）地層傾角測井曲線。地層傾角測井的雙井徑曲線可用于研究井壁不同方向的垮塌情況。在溶洞處，雙井徑一般會明顯變化或呈鋸齒狀變化，利用地層傾角微電阻率曲線的相關性,可以研究溶洞充填物的成層性及溶洞的形狀和延伸情況。通常，充填混雜堆積顯示相關性差，成層堆積或水流搬運沉積則相關性較好。

綜上所述，未充填或充填程度低的洞穴在常規測井曲線上常常表現為：井徑垮塌；自然伽馬值較高、自然伽馬總值與無鈾伽馬有差異（即鈾值較高）；聲波時差常跳波或未測到、補償中子明顯增大或未測到、補償密度異常降低甚至未測到；深淺雙側向電阻率異常降低或未測到、深淺雙側向具正差異。

1.2 洞穴在成像測井圖上的響應特征

利用成像測井比較容易識別各種不同大小的溶洞，并分析其充填情況、滲透性等。大型未充填溶洞（鉆具大段放空），在成像圖上表現為大段暗色［9］；若洞穴中充填砂巖，則在成像測井的動態圖上有較亮的顏色，但較灰巖暗；若洞穴中充填泥巖，則顏色較砂巖更暗一些；若溶洞中充填巨晶方解石，則成像圖中動、靜態圖均為亮色，甚至比灰巖更亮；對于灰巖角礫充填溶洞其成像特征也很明顯，易于區別。

未充填或半充填洞穴，在斯通利波曲線上有明顯能量衰減和反射異常，斯通利波時差明顯增大，變密度資料有明顯干涉條紋或衰減嚴重現象。用斯通利波資料計算的滲透性指數較高［10］。

2 溶洞發育及充填測井評價

全井眼地層電阻率掃描成像測井（FMI，STARII等）是利用電流對井壁掃描而測得井壁電導率圖像的一種測井方法，能夠全面精確地顯示井壁地層的變化。一般來說，用常規測井資料評價溶洞的數量、密度、連通情況有如下規律：溶蝕孔洞數量越多、密度越大、連通情況越好，其聲波時差、中子測井值增加越大，電阻率值降低越多；對于各向異性強的溶蝕孔洞，隨著其發育程度的增加，其深淺雙側向電阻率正差異更明顯，特別發育時，深淺雙側向相關性會變差。因此，結合常規測井資料和全井眼地層電阻率掃描成像測井，比較容易識別和評價井眼附近溶洞的發育及連通情況。

溶蝕孔洞有無產能或產能高低，不僅與溶洞的大小、數量、密度、連通狀況有關，還與溶洞的充填情況密切相關。針對塔河工區的碳酸鹽巖儲層，常用自然伽馬（無鈾伽馬）-電阻率交會法來判斷溶蝕孔洞充填情況。

溶蝕孔洞內無充填物時，主要由鉆井液或地層水充填，這時測量的電阻率很低；有充填時，溶洞內自由空間主要由充填物、鉆井液或地層流體組成，這時電阻率值也低于正常沉積泥質的電阻率。即對于正常沉積地層，電阻率與自然伽馬有近似雙曲線的變化關系，當溶洞充填不充分時，就要偏離這種關系。因此，可利用自然伽馬與電阻率的交會圖來評價泥質的充填程度。具體方法是：根據正常沉積的含泥質地層所做的自然伽馬-電阻率雙曲線建立標準，然后比較待判斷溶洞段自然伽馬-電阻率曲線交會圖中數據點的分布情況，來判斷溶洞的充填程度。如果數據點偏離曲線向下分布，充填程度就低，反之充填程度就高。

3 溶洞徑向延伸分析

可利用多種不同徑向探測深度測井資料的對比來評價溶蝕孔洞、裂縫等徑向延伸情況。

一般來說，井壁附近溶蝕孔洞發育，則全井眼微電阻率成像測井可清楚全面地反映出來，包括其數量、大小和連通情況，常規測井資料上表現出聲波時差增大、中子測井增大、密度降低等特征；如果離井壁稍遠處（如雙側向探測范圍內）溶洞發育，則電阻率會降低，隨溶洞發育程度增加，降低幅度增大，而且對于各向異性強的溶洞，深淺雙側向差異會增大，相關性變差；如果在遠離井壁約2 m附近溶洞發育，則方位電阻率成像（ARI）圖上深側向電阻率值降低，成像圖會有深或暗色斑點或團塊。

4 應用實例

實例1：T×××井的常規測井資料和井周微電阻率掃描成像都顯示，井段5716.0～5723.0m，5729.5～5732.0 m，5 737.0～5 741.0 m溶蝕孔洞發育，且發育裂縫，特別是5 737.0～5 741.0 m高角度裂縫發育。方位電阻率成像資料顯示，只有5 719.2～5 723.0 m，5 729.5～5 732.0 m，5 737.0～5741.0m有溶蝕孔洞發育，5737.0～5741.0m裂縫發育，井段5 716.0～5 719.2 m為泥質與灰巖薄互層，溶蝕孔洞和裂縫都不發育，說明5 719.2～5 723.0m，5 729.5～5 732.0 m，5 737.0～5 741.0m溶蝕孔洞和井段5737.0～5741.0m裂縫有一定的徑向延伸（不小于2 m），但5 716.0～5 719.2 m溶蝕孔洞延伸不是很遠（見圖1）。

圖1 T×××井溶蝕孔洞和高角度裂縫測井響應特征

實例2：T×××井巖心測井資料顯示發育3個洞穴型儲層段，即5 652.0～5 658.0 m，5 688.0～5 692.0 m和5 747.0～5 753.0 m。第1個和第2個洞穴主要為砂泥巖未完全充填，第3個洞穴為巨晶方解石全充填。從該井自然伽馬-深側向電阻率交會圖（見圖2）上可知，井段5 652.0～5 658.0 m（第1個洞穴）和井段5 688.0～5 692.0 m（第2個洞穴）絕大多數交會點（分別為玫紅色和紅色）落在正常沉積線的下方，說明這2個洞穴充填程度低；井段5 692.0～5 786.0 m交會點基本落在正常沉積曲線上，說明第3個洞穴基本為全充填。該井5 537.4～5 782.6 m原鉆具放噴求產，7 mm油嘴產油385 m3/d、氣24900 m3/d、水45 m3/d，之后生產測試證明，主要為井段5 649.0～5 654.5 m（第1個洞穴）和5 685.0～5 691.0 m（第2個洞穴）產液，與自然伽馬-深側向電阻率交會圖判斷的溶洞充填程度相符。

圖 2 T×××井深側向電阻率-自然伽馬交會圖

5 結論

1）利用自然伽馬（無鈾伽馬）-電阻率交會法，結合常規測井資料和全井眼地層電阻率掃描成像測井，可以識別溶蝕孔洞的發育及充填情況。

2）全井眼地層微電阻率掃描成像測井、深淺雙側向測井和方位電阻率成像測井的徑向探測深度不同，通過對比不同徑向探測深度的測井響應特征，可以分析判斷溶洞徑向延伸程度。

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（編輯 李宗華）

Identification and evaluation of karst caves with well logging method in Tahe Oilfield

Ma Hui1，2
(1.China University of Geosciences,Beijing 100083,China;2.Chunliang Oil Production Plant, Shengli Oilfield Company,SINOPEC,Boxing 256504,China)

Cave reservoir is common in Ordovician strata of Tahe Oilfield.Based on the analysis of response characteristics of conventional logging and imaging logging of the caves,the identification method of cave has been established in Tahe Oilfield, namely through the use of the cross plot of gamma ray and resistivity combined with conventional logging data and formation scanner log of full hole,the development and filling situation of cave can be evaluated.Through the comparison of logging data of different radial depths,the extension of corrosion caves can be evaluated.Case analysis shows that the identification method of cave using logging data is feasible.

cave;logging response characteristics;imaging logging;Tahe Oilfield

TE122.2+21；P631.8+1

：A

1055-8907（2012）02-0266-04

2011-11-18；改回日期：2012-02-01。

馬暉，男，1966年生，高級工程師，博士，主要從事油田開發研究工作。電話：（0546）8753317，E-mail：mahui.slyt@sinopec. com。

馬暉.利用測井方法識別和評價塔河油田巖溶溶洞［J］.斷塊油氣田，2012，19（2）：266-269. Ma Hui.Identification and evaluation of karst caves with well logging method in Tahe Oilfield［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2012，19（2）：266-269.