基于成像測井塔中鷹山組巖溶特征分析

涂向陽

摘 ? ? ?要： 塔中奧陶系碳酸鹽巖油氣藏由于地層埋深大，常規曲線對于塔中地區奧陶系碳酸鹽巖地層的響應變化并不是非常明顯，特別是想要通過測井曲線來刻畫整體巖溶結構難度很大，且準確率很低。本文利用成像測井技術分析了塔中奧陶系鷹山組儲層特征，結合常規測井曲線，特別是自然伽馬曲線，將成像測井圖像劃分了6種相、15種亞相類型。通過成像測井結合巖心解釋劃分出了4類基本儲層，分別是裂縫型、裂縫-孔洞型、孔洞型以及溶孔型。從地層的角度分析，認為在塔中地區鷹山組發育兩套主要的巖溶體系，為油氣勘探的有利區。

關 ?鍵 ?詞：成像測井;碳酸鹽巖;巖溶儲層;儲層類型

中圖分類號：P618.13 ? ? ?文獻標識碼： A ? ? ?文章編號： 1671-0460（2020）04-0672-04

Abstract： ?Because of the deep buried depth of the Ordovician carbonate reservoir in the middle of Tarim basin， the response of the conventional curve to the Ordovician carbonate formation is not very obvious， especially it is very difficult to describe the overall karst structure through the logging curve， and the accuracy is very low. In this paper， the reservoir characteristics of Yingshan formation of Ordovician in Tazhong area were analyzed by using imaging logging technology. Combined with conventional logging curve， especially natural gamma curve， the imaging logging image was divided into 6 kinds of facies and 15 kinds of subfacies. Through imaging logging and core interpretation， four types of basic reservoirs were divided， including fracture type， fracture-cavity type， cavity type and dissolved pore type. From the stratigraphic point of view， it was considered that there are two main karst systems in Yingshan formation of Tazhong area， which are favorable for oil and gas exploration.

Key words： imaging logging; carbonate rock; karst reservoir; reservoir type

晚奧陶世末期塔中地區下奧陶統鷹山組廣泛發育多種形態的溶蝕孔洞及裂縫，且具有形成優質油氣儲層的條件[1]。油氣勘探所關注的是溶蝕孔洞縫，并青睞于大型溶洞，對溶蝕孔洞的分析和落實是明確油氣藏的重要條件。近年來研究表明，塔中奧陶系鷹山組的巖溶體系具有垂向分帶性，對巖溶相研究及巖溶結構劃分對油氣勘探具有重要意義[2]。對于溶蝕孔洞的識別具有以下4種方法：

（1）野外巖石露頭。塔里木盆地西克爾地區出露大量鷹山組碳酸鹽巖地層中不同規模的溶洞[3];有泥質充填的溶洞，洞內充填的泥巖在地下流體搬運過程中形成水平層理，這類溶洞主要發育在潛流帶。

（2）地球物理勘探預測。鷹山組大型的表生溶洞在地震剖面上顯示為串珠狀的反射特征。

（3）鉆井取巖心。鉆井取巖心，通過分析巖心內的溶蝕孔洞、裂縫等。

（4）成像測井。在成像測井圖像上，溶洞的特征是最容易識別的，可以直觀的分析溶蝕孔洞的規模、裂縫發育的特征。

巖溶結構的劃分受限于資料的精度，地震資料的精度只能刻畫巖溶帶整體的地震反射異常，如鷹山組巖溶儲層在地震振幅屬性上表現為強于非巖溶儲層[4]。因此，想要精細刻畫巖溶帶內部的特征需要更高精度的資料，如巖心、測井等。在塔中地區奧陶系埋藏深度均在5 000 m以下，碳酸鹽巖的鉆井和取心成本較大，從生產的角度講，全井段取心可能性不大，特別是鉆遇溶洞時壓力釋放，鉆井取心的難度較大，目前還沒有一口鉆井是全井取心，這對于用巖心來分析巖溶結構來說是不可能完成的，即使有不同井段的巖心，受取心率、歸位準確性的影響，用巖心來反映地層整體特征也不具有代表性，相比地震和巖心資料，連續性最好的是測井曲線。

1 ?成像測井特征識別

1.1 ?成像測井的巖心標定

盡管巖心上看到的很多微小的變化，不能在成像測井圖像上得到顯示，但是成像測井圖像的分辨尺度與巖心是基本一致的[4]。因此，為確保成像測井解釋的合理性和準確性，第一步是用有限的取心資料對其相對應的成像測井圖像進行相互標定，用成像測井指導巖心歸位，同時用巖心來刻畫成像測井圖像類型，以對于沒有取心的成像測井圖像進行更準確的解釋[5]。

例如中古41井5 562 m 圍巖為淺灰色的亮晶砂屑灰巖，上部為小型的溶洞充填角礫，巖心上顯示洞底具有明顯的沖刷面特征，洞內充填的角礫及暗色泥巖發育水平層理，且角礫的排列具有定向性。與之相對應的成像測井圖像顯示接觸面上下圖像的特征具有突變性，上部為溶洞充填的具有層理特征的明暗相間的條帶，下部圍巖為高阻塊狀特征。自然伽馬曲線在溶洞充填層上顯示了增高的趨勢，是對充填物泥質含量增高的響應（圖1）。

中古41井5 560 m 巖心上鉆遇小型溶洞，洞內物質破碎，可見有充填的方解石角礫，與圍巖的淺灰色亮晶砂屑灰巖具有電阻率明顯差異。在成像測井靜態圖像上可見溶洞部分為深褐色塊狀響應，動態圖像上可以看到洞內充填物有低阻的暗色物質也有高阻亮白色角礫狀物質，正是方解石角礫。巖心上可見洞底部有暗色泥質充填的裂縫，對應與成像測井圖像上亮黃色背景上的暗色條帶。同時自然伽馬測井曲線對溶洞和圍巖的響應也具有突然降低的變化趨勢。

中古41井5 600 m巖心顯示巖性為淺灰色亮晶砂屑灰巖，發育大量水平裂縫，裂縫充填白色方解石，發育縫合線，縫合線內充填暗色泥質物質。與之相對應的成像測井圖像整體電阻偏高為亮黃色，動態圖像上有明暗相間的條帶，可能是沉積作用造成的巖性的細微變化引起的電阻率的變化，從與巖心的對比發現，高阻部分為方解石含量相對較高的部分和方解石充填的水平裂縫。縫合線在成像測井上顯示為暗色鋸齒狀水平條帶（圖2）。對于無溶蝕特征、泥質含量極低的碳酸鹽巖地層，自然伽馬曲線為平直狀，不具有判斷價值。

1.2 ?成像測井相的劃分

國外有學者在研究高分辨率隨鉆成像測井中提出了“成像測井相”和“成像測井相組合”的概念，用于描述具有不同巖相或構造特征的地層。本次研究中，綜合分析了研究區50余口井的成像測井圖像，盡管成像測井圖像類型多樣，在研究過程中發現，圖像具有一定的規律性，因此為了更好地反映鷹山組巖溶體系的結構特征，根據成像測井圖像的特點，并結合常規測井曲線，特別是自然伽馬曲線，將成像測井圖像劃分了6種相、15種亞相類型，具體介紹如下：

（1）塊狀相。以成像測井圖像呈現顏色均勻的塊狀為特征，單層塊狀厚度大于1 m，內部缺乏紋理或其他結構特征。進一步劃分為暗色低阻塊狀亞相和亮色高阻塊狀亞相。成像靜態圖像是對整個測量井段統一做歸一化處理，可以為巖性解釋提供絕對的參考。

（2）條帶狀相。成像測井圖像顯示為明暗相間的條帶，認為寬度在10～50 cm為條帶，根據條帶的顏色、明暗條帶的比例、條帶的分布方向，將條帶相劃分為3種亞相，分別為暗色低阻水平條帶狀亞相、亮色高阻水平條帶狀亞相和垂直條帶狀相。雖然都為條帶，但是以靜態圖像的電阻率區分為暗色低阻水平條帶狀亞相和亮色高阻水平條帶狀亞相。暗色低阻水平條帶亞相的靜態圖像整體顏色偏暗，一般為淺棕色-棕色，條帶厚度為0.1 m左右或更大;從動態圖像上可以看到，暗色條帶可能為蜂窩狀的溶孔發育的薄層或泥質充填的小型溶洞，因此也伴隨有自然伽馬的高值尖峰。

（3）層狀相。與條帶狀相的主要區別是層厚度一般小于0.1 m，紋層密度大，根據電阻率高低劃分為兩種亞相亮色高阻層狀亞相和暗色低阻層狀亞相，其中亮色高阻層狀亞相成像測井圖像整體為亮黃色-淺棕色，無特殊鉆井特征，自然伽馬值極低，認為是沉積水體能量高頻變化造成的巖性的細微變化，整體電阻率高，溶蝕程度很低，也是巖溶體系中隔層的一種響應特征，一般位于巖溶段的上部。暗色低阻層狀亞相是整體低阻背景下明暗薄層互層，層密度較大，均為0.1 m以下，所不同的是這一亞相常常發育于鷹山組頂部不整合附近，具有極高的自然伽馬響應，下伏多為較大型的溶洞，因此認為暗色低阻層狀亞相是不整合面附近的古土壤或大型溶洞頂部的泥質充填物。

（4）斑塊狀相。成像測井圖像特征為斑塊狀，無層理特征，由深淺兩種顏色構成，孤立斑塊為一種顏色，分散在相對連續的背景之中，或為高阻背景下的低阻斑塊或低阻背景下的高阻斑塊。根據電阻率特征及斑塊的分布特征進一步劃分為亮色雜亂斑塊亞相、暗色雜亂斑塊亞相和亮色有序斑塊亞相。

（5）斑點狀相。成像測井圖像特征為均勻背景圖像上針孔狀或蜂窩狀的小型斑點，根據斑點的分布特征進一步劃分為雜亂斑點相和層狀斑點相。其中雜亂斑點相在成像測井圖像上顯示為高阻背景下的暗色斑點，斑點形狀多樣，分布雜亂無章，認為是小型溶蝕孔洞，這樣的溶孔多與擴溶裂縫伴生。層狀斑點相為針孔狀的斑點，米級成層分布，厚度多為1 m左右，認為是層狀分布的溶孔層，層間多為高阻隔層分隔。

（6）網狀相。將圖像不均質又沒有明顯層理結構和溶蝕孔洞的成像測井圖像歸納為網狀相，這一相類型多為不同角度的裂縫發育的巖層的成像測井響應類型，根據裂縫發育的密度和背景電阻率的高低進一步劃分3類，包括高阻單向網狀亞相、高阻交錯網狀亞相和低阻單向網狀亞相。其中單向網狀亞相整體電阻率偏高，圖像呈亮黃色，多條通向的暗色正弦曲線近平行分布，這些正弦曲線正式高角度的裂縫，常常沿著裂縫面還有不同程度的擴溶現象。高阻交錯網狀亞相整體圖像顏色偏亮，不同幅度的正弦曲線交錯分布，說明多期構造裂縫發育，裂縫為開啟或泥質充填狀態，一般為巖溶體系中滲流帶的主要響應特征。

2 ?鷹山組巖溶結構特征

2.1 ?單井巖溶結構

下面以塔中地區幾口典型的單井為例，利用成像測井資料，對其巖溶結構進行分析。

（1）中古111井。鉆遇鷹山組地層總厚度為168 m，巖溶發育段為6 080～6 180 m，為鷹山組頂部以下的100 m范圍內，通過成像測井的精細解釋發現，鷹山組頂部鉆遇厚度約16 m的表層風化帶巖溶古土壤層，成像測井圖像顯示為暗色低阻層狀亞相，自然伽馬值突變增高。對于中古111井來說，在表層溶洞發育段之下，6 100～6 180 m才是巖溶儲層最發育的地層，從成像測井相的角度分析，主要構成相有雜亂斑點相、高阻單向網狀亞相、低阻單向網狀亞相等亞相類型，其中6 160 m為小型泥質充填洞穴，洞穴底部與下伏地層接觸片平直，認為是潛流帶溶洞特征。這一段整體看屬于裂縫發育密集段，且與裂縫伴生的是大量的溶蝕孔洞。裂縫作為地下流體的溶蝕通道，將上下地層緩慢溶蝕，并形成有利的油氣儲集層段。6 180 m以下為深部緩流帶的分散狀溶孔，整體電阻變高，不具有含油氣性，其下為亮色高阻塊狀亞相構成的高阻隔層。因此，中古111井鷹一段鉆遇一套比較完成的巖溶體系，由表層巖溶帶、垂向滲流帶和水平潛流帶及深部緩流帶構成，其主要儲集空間為溶洞和裂縫復合形式。

（2）中古5井。成像測井的精細刻畫發現，盡管中古5井的巖溶儲層比較發育，但其鉆遇的巖溶體系縱向結構具有不同的特征。中古5井在鷹山組頂部沒有自然伽馬值的突變增高，在成像測井上也未見典型的低阻塊狀相，鷹山組頂部不整合之下30 m左右范圍內均為裂縫帶與高阻隔層段相間發育，且裂縫的擴溶特征不明顯。6 234 m處厚度約10 m的高阻層之下，電阻率迅速降低，發育高角度裂縫及與裂縫伴生的大量溶蝕孔洞，形成厚度約50 m的垂直滲流帶。鷹二段與鷹一段巖溶特征相似，在鷹二段頂部也發育厚度約為30 m的相對高阻層，盡管該段地層中也有薄層的層狀溶孔分布，但溶蝕程度相對較低。

2.2 ?成像測井相的劃分

根據單井巖溶結構的精細解釋，認為塔中地區巖溶體系的發育類型可以歸納為以下3種：

（1）洞穴發育型。洞穴發育型巖溶體系以表生洞穴和潛流帶溶洞最為發育，以中古7井區為代表。一個明顯的特征是鷹山組頂部具有高伽馬峰值，成像測井顯示為暗色低阻層狀亞相為低阻背景下明暗互層，層密度大，單層厚度小，認為是與不整合相關的表生風化古土壤層，發育水平層理。同時也發育表生的落水洞，洞內為泥質和圍巖角礫的充填。整體比較發現洞穴的規模較大，與不整合面直接聯系，是表生作用崩塌的結果。成像測井相以暗色雜亂斑塊狀亞相為主，且溶洞在橫向分布具有局限性。從表層巖溶帶到水平潛流帶之間水體的運動方向以垂向運動為主。

（2）潛流-滲流帶發育型。表層巖溶帶和滲流帶發育，潛流帶洞穴規模較小甚至不發育。鷹山組頂面以自然伽馬的小尖峰與上覆良里塔格組地層分隔，成像測井上顯示為薄層的暗色低阻層狀亞相，為表層薄層的風化殼殘積。表層不發育大型的落水洞，以中古5井區為代表，表層之下是較厚層的垂向水流帶，滲流帶厚度較大，形成高角度的裂縫及與裂縫相伴生的擴溶現象和小型的溶蝕洞穴。洞穴內充填的序列性不明顯，裂縫與溶洞的符合相也是這一類巖溶體系中主要的儲集空間。

（3）隔層-滲流帶發育型。滲流帶發育程度高，無大型洞穴層。這一類巖溶體系的發育是塔中地區鷹山組巖溶體系中溶蝕程度最低的一類。首先，表層不具有高伽馬值的古土壤層，鷹山組與上覆良里塔格組以巖性的突變為區別，電阻率成變低的趨勢。表層常常發育高阻隔層。這一類巖溶結構是鷹二段中特征性的巖溶結構體系，高阻隔層之下發育裂縫及與裂縫相伴生的擴溶和小型溶蝕孔洞。不僅沒有表層的落水洞，在滲流帶之下也不存在大型的潛流帶洞穴，而是以層狀溶孔層為主要的儲集空間。這種巖溶結構類型常常在塔中西部地區出現地下水體的流動方式以垂直或順層流通為主。

3 ?結 論

（1）對成像測井內識別的溶洞的充填物進行了分析，認為充填型溶洞的充填物主要有3種類型洞頂砂泥質沉積充填，并發育水平層理;中部泥質充填，夾雜少量小型角礫;洞下部主要充填垮塌角礫，角礫間隙被泥質充填，洞底由塊狀泥質充填。

（2）從地層的角度分析，認為在塔中地區鷹山組發育兩套主要的巖溶體系。第一套主要發育于鷹一段，第二套主要發育于鷹二段，盡管不同井鉆遇的巖溶結構的部位不同，鷹山組的巖溶結構在縱向上可以劃分為表生巖溶帶、垂直滲流帶、水平潛流帶和深部緩流帶，不同的巖溶具有特征性的成像測井圖相類型。

參考文獻：

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