利用测井方法识别和评价塔河油田岩溶溶洞

马晖

（1.中国地质大学（北京），北京 100083；2.中国石化胜利油田分公司纯梁采油厂，山东 博兴 256504）

利用测井方法识别和评价塔河油田岩溶溶洞

马晖1，2

（1.中国地质大学（北京），北京 100083；2.中国石化胜利油田分公司纯梁采油厂，山东 博兴 256504）

溶洞型储层在塔河油田奥陶系地层中比较常见。文中通过对洞穴在常规测井及成像测井的响应特征的分析研究，建立了塔河油田溶蚀孔洞的测井识别方法，即利用自然伽马与电阻率的交会图，结合常规测井资料和全井眼地层电阻率扫描成像测井，可以评价溶蚀孔洞的发育及充填程度；利用多种不同径向探测深度测井资料的对比，可以评价溶蚀孔洞的径向延伸程度。实例分析表明，利用测井资料识别溶洞的方法是可行的。

溶洞；测井响应特征；成像测井；塔河油田

根据岩心描述、测井解释、物性、压汞、铸体及显微薄片观察发现，基质孔隙、裂缝和溶蚀孔洞是塔河油田奥陶系储层的主要储集空间［1-6］。其中，溶洞型储层在塔河油田奥陶系地层中比较常见，按充填程度可分为充填、半充填和未充填洞穴3类，常见灰岩角砾、砂质、粉砂质、泥质充填［7］；按大小可分为大型、中型和小型洞穴3类，大者直径可达20 m，小的仅1 m左右。未完全充填的大型溶洞与洞顶破裂带是油气富集的最好场所，构成完整的油气藏。因此，要寻找有效识别岩溶溶洞的方法，正确地评价溶蚀孔洞的充填物、发育程度及径向延伸程度。

1 洞穴型储层的测井响应特征

洞穴型储层储集空间为大型洞穴和裂缝，洞穴（包括大洞、巨洞）储集空间巨大，加之裂缝具有沟通洞穴和改善渗流性能的作用，从而形成了储集空间巨大、储渗能力极好的有利储层类型。在塔河油田奥陶系地层中，主要发育有3种洞穴型储层：第1种为地表岩溶带中发育的洞穴型储层，第2种为垂直渗流带中发育的落水洞，第3种为发育在水平潜流带中的缝洞层。大中型溶洞由于其径向延伸远，大大超过了测井仪器的径向探测深度［8］，但由于溶洞中常有泥质等充填物存在，溶洞的充填物未经受充分压实作用，充填物的各项物理特性与正常沉积地层会有一定的差异，因此，大中型溶洞在测井曲线上具有明显的响应特征。

1.1 洞穴在常规测井曲线上的响应特征

1）自然伽马测井曲线。自然伽马值常常出现高值：一是由于溶洞多与地下水活动有关，易造成铀的富集，形成高伽马高铀的测井特征；二是由于溶洞中多泥质充填，也出现自然伽马高的现象。如果溶洞未充填，自然伽马值有可能不高。

2）井径测井曲线。井径曲线异常增大。无充填的洞穴，井径可达到仪器的最大探测深度，在测井曲线显示井径异常增大；有充填的洞穴，由于充填物的压实程度差，易被钻井液侵入溶蚀垮塌，造成井径增大或呈锯齿状，如果泥质充填程度高，井径也可能无明显变化。

3）声波时差测井曲线。无充填或充填程度低的洞穴声波时差出现跳波异常或根本测不到信息，同时声波幅度也将严重衰减，多数情况下，纵横波能量会出现衰减。如果充填程度高，声波可能无明显变化。

4）中子测井曲线。无充填或充填程度低的洞穴视中子孔隙度将异常增大。井壁附近无矿物充填的溶洞，其内被钻井液充满，视中子孔隙度将异常增大；有泥质充填时，由于这些泥质未压实或压实不充分，其束缚水含量远比正常压实地层中泥质的束缚水含量高，也就是说其含氢指数比正常沉积地层中泥质的含氢指数高，此时视中子孔隙度也会增大；全充填或充填程度高的洞穴视中子孔隙度可能变化不明显。

5）电阻率测井曲线。在溶洞段，双侧向电阻率明显低于正常沉积地层的电阻率。无充填或充填程度低的溶洞处，双侧向电阻率值异常降低，深浅双侧向具有大幅度正差异［8］，即使泥质全充填时，深浅双侧向仍具有较大正差异。巨晶方解石充填或全充填的洞穴电阻率值高，与致密灰岩相似。

6）地层倾角测井曲线。地层倾角测井的双井径曲线可用于研究井壁不同方向的垮塌情况。在溶洞处，双井径一般会明显变化或呈锯齿状变化，利用地层倾角微电阻率曲线的相关性,可以研究溶洞充填物的成层性及溶洞的形状和延伸情况。通常，充填混杂堆积显示相关性差，成层堆积或水流搬运沉积则相关性较好。

综上所述，未充填或充填程度低的洞穴在常规测井曲线上常常表现为：井径垮塌；自然伽马值较高、自然伽马总值与无铀伽马有差异（即铀值较高）；声波时差常跳波或未测到、补偿中子明显增大或未测到、补偿密度异常降低甚至未测到；深浅双侧向电阻率异常降低或未测到、深浅双侧向具正差异。

1.2 洞穴在成像测井图上的响应特征

利用成像测井比较容易识别各种不同大小的溶洞，并分析其充填情况、渗透性等。大型未充填溶洞（钻具大段放空），在成像图上表现为大段暗色［9］；若洞穴中充填砂岩，则在成像测井的动态图上有较亮的颜色，但较灰岩暗；若洞穴中充填泥岩，则颜色较砂岩更暗一些；若溶洞中充填巨晶方解石，则成像图中动、静态图均为亮色，甚至比灰岩更亮；对于灰岩角砾充填溶洞其成像特征也很明显，易于区别。

未充填或半充填洞穴，在斯通利波曲线上有明显能量衰减和反射异常，斯通利波时差明显增大，变密度资料有明显干涉条纹或衰减严重现象。用斯通利波资料计算的渗透性指数较高［10］。

2 溶洞发育及充填测井评价

全井眼地层电阻率扫描成像测井（FMI，STARII等）是利用电流对井壁扫描而测得井壁电导率图像的一种测井方法，能够全面精确地显示井壁地层的变化。一般来说，用常规测井资料评价溶洞的数量、密度、连通情况有如下规律：溶蚀孔洞数量越多、密度越大、连通情况越好，其声波时差、中子测井值增加越大，电阻率值降低越多；对于各向异性强的溶蚀孔洞，随着其发育程度的增加，其深浅双侧向电阻率正差异更明显，特别发育时，深浅双侧向相关性会变差。因此，结合常规测井资料和全井眼地层电阻率扫描成像测井，比较容易识别和评价井眼附近溶洞的发育及连通情况。

溶蚀孔洞有无产能或产能高低，不仅与溶洞的大小、数量、密度、连通状况有关，还与溶洞的充填情况密切相关。针对塔河工区的碳酸盐岩储层，常用自然伽马（无铀伽马）-电阻率交会法来判断溶蚀孔洞充填情况。

溶蚀孔洞内无充填物时，主要由钻井液或地层水充填，这时测量的电阻率很低；有充填时，溶洞内自由空间主要由充填物、钻井液或地层流体组成，这时电阻率值也低于正常沉积泥质的电阻率。即对于正常沉积地层，电阻率与自然伽马有近似双曲线的变化关系，当溶洞充填不充分时，就要偏离这种关系。因此，可利用自然伽马与电阻率的交会图来评价泥质的充填程度。具体方法是：根据正常沉积的含泥质地层所做的自然伽马-电阻率双曲线建立标准，然后比较待判断溶洞段自然伽马-电阻率曲线交会图中数据点的分布情况，来判断溶洞的充填程度。如果数据点偏离曲线向下分布，充填程度就低，反之充填程度就高。

3 溶洞径向延伸分析

可利用多种不同径向探测深度测井资料的对比来评价溶蚀孔洞、裂缝等径向延伸情况。

一般来说，井壁附近溶蚀孔洞发育，则全井眼微电阻率成像测井可清楚全面地反映出来，包括其数量、大小和连通情况，常规测井资料上表现出声波时差增大、中子测井增大、密度降低等特征；如果离井壁稍远处（如双侧向探测范围内）溶洞发育，则电阻率会降低，随溶洞发育程度增加，降低幅度增大，而且对于各向异性强的溶洞，深浅双侧向差异会增大，相关性变差；如果在远离井壁约2 m附近溶洞发育，则方位电阻率成像（ARI）图上深侧向电阻率值降低，成像图会有深或暗色斑点或团块。

4 应用实例

实例1：T×××井的常规测井资料和井周微电阻率扫描成像都显示，井段5716.0～5723.0m，5729.5～5732.0 m，5 737.0～5 741.0 m溶蚀孔洞发育，且发育裂缝，特别是5 737.0～5 741.0 m高角度裂缝发育。方位电阻率成像资料显示，只有5 719.2～5 723.0 m，5 729.5～5 732.0 m，5 737.0～5741.0m有溶蚀孔洞发育，5737.0～5741.0m裂缝发育，井段5 716.0～5 719.2 m为泥质与灰岩薄互层，溶蚀孔洞和裂缝都不发育，说明5 719.2～5 723.0m，5 729.5～5 732.0 m，5 737.0～5 741.0m溶蚀孔洞和井段5737.0～5741.0m裂缝有一定的径向延伸（不小于2 m），但5 716.0～5 719.2 m溶蚀孔洞延伸不是很远（见图1）。

图1 T×××井溶蚀孔洞和高角度裂缝测井响应特征

实例2：T×××井岩心测井资料显示发育3个洞穴型储层段，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个和第2个洞穴主要为砂泥岩未完全充填，第3个洞穴为巨晶方解石全充填。从该井自然伽马-深侧向电阻率交会图（见图2）上可知，井段5 652.0～5 658.0 m（第1个洞穴）和井段5 688.0～5 692.0 m（第2个洞穴）绝大多数交会点（分别为玫红色和红色）落在正常沉积线的下方，说明这2个洞穴充填程度低；井段5 692.0～5 786.0 m交会点基本落在正常沉积曲线上，说明第3个洞穴基本为全充填。该井5 537.4～5 782.6 m原钻具放喷求产，7 mm油嘴产油385 m3/d、气24900 m3/d、水45 m3/d，之后生产测试证明，主要为井段5 649.0～5 654.5 m（第1个洞穴）和5 685.0～5 691.0 m（第2个洞穴）产液，与自然伽马-深侧向电阻率交会图判断的溶洞充填程度相符。

图 2 T×××井深侧向电阻率-自然伽马交会图

5 结论

1）利用自然伽马（无铀伽马）-电阻率交会法，结合常规测井资料和全井眼地层电阻率扫描成像测井，可以识别溶蚀孔洞的发育及充填情况。

2）全井眼地层微电阻率扫描成像测井、深浅双侧向测井和方位电阻率成像测井的径向探测深度不同，通过对比不同径向探测深度的测井响应特征，可以分析判断溶洞径向延伸程度。

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（编辑 李宗华）

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。

马晖，男，1966年生，高级工程师，博士，主要从事油田开发研究工作。电话：（0546）8753317，E-mail：mahui.slyt@sinopec. com。

马晖.利用测井方法识别和评价塔河油田岩溶溶洞［J］.断块油气田，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.