川西北二叠系栖霞组白云岩储层结构的井筒高精度刻画——以矿2井为例<br/>

川西北二叠系栖霞组白云岩储层结构的井筒高精度刻画——以矿2井为例

2015-11-29谷明峰厚刚福姚倩颖

海相油气地质 2015年4期

杨柳，谷明峰，杨迅，厚刚福，姚倩颖

（1 中国石油杭州地质研究院；2 中国石油天然气集团公司碳酸盐岩储层重点实验室）

（3 中国石油西南油气田公司川西北气矿）

近年来，白云岩储层逐渐成为我国西部含油气盆地的热点勘探领域，并有向深层拓展的趋势，如塔里木盆地寒武系盐下白云岩［1-4］、鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组中下组合白云岩［5-6］、四川盆地震旦系—寒武系白云岩［7-8］。川西北地区二叠系栖霞组发育一套优质白云岩储层，近两年已有多井突破，被认为是四川盆地继磨溪寒武系龙王庙组和高石梯震旦系灯影组特大气藏发现之后的战略接替领域［9-10］。深层白云岩非均质性普遍较强且取心又少，严重制约着对储层结构的深入认识。井壁微电阻率成像测井（简称成像测井）具有高分辨率、高覆盖率、高直观性的特点，在与地质充分结合的前提下，成像测井是进行储层结构精细刻画的有效技术手段。目前成像测井的碳酸盐岩储层评价工作主要集中于岩溶型和礁滩型储层，白云岩储层的成像测井研究则相对较少［11-13］。本次研究在岩心和薄片标定的基础上，以成像测井为主要手段，建立了川西北栖霞组白云岩储层结构的典型剖面，这对于深入客观地认识储层效果明显，同时表明利用成像测井开展白云岩储层高精度刻画的可行性。

1 研究对象及方法简介

川西北地区二叠系栖霞组白云岩储层埋藏较深，平均约7 100 m；储层的非均质性较强，如相距仅5 000 m 的矿2井和矿3井（位置见图1a），储层发育特点差异较大，这些都增加了勘探风险。区内栖霞组厚70～130 m，按岩性由下至上分为栖霞组一段（简称栖一段）和栖霞组二段（简称栖二段）（图1b）。栖一段主要是开阔台地相的一套低能沉积，主要由泥晶灰岩、含泥质泥晶灰岩、生物碎屑灰岩等组成；栖二段主要是台缘滩相的一套高能沉积，主要由生物碎屑灰岩、“豹斑”白云质灰岩、块状中—粗晶白云岩、斑状中—粗晶白云岩、角砾状白云岩等组成。本次研究以矿2井为实例，开展了井筒储层结构的高精度刻画，该井在栖霞组二段进行了系统取心（共8筒55 m），实施了常规测井和成像测井项目，为研究工作提供了资料基础。

图1 川西北二叠系栖霞组沉积相及地层柱状图

成像测井一般有两种表现形式：静态图像和动态图像。静态图像是根据全井段电阻率分布特征统一配色，主要用于大段的地层对比和岩性识别；动态图像是在固定窗长（本次研究窗长选择0.5m）内根据电阻率分布特征按窗长分段配色，它适合于微细地层结构的识别，如溶蚀孔洞、溶蚀缝、构造缝、砾石颗粒等。井筒尺度的储层结构刻画是储层地质研究中最为基础的，对于缺少岩心条件下的深层储层而言，成像测井显然是储层精细表征的有效手段。但需要注意的是，成像测井尽管具有直观性强的特点，但切勿单纯地顾形思义，只有充分结合地质资料的标定工作才是提高解释可信度的有效途径，而这也是测井地质学的核心思想。

2 岩石类型和储集空间的成像测井识别模式

野外剖面、岩心、薄片等地质观察表明，川西北栖霞组主要发育5 种岩石类型和4 种储集空间类型。在地质标定的基础上，本次研究中以成像测井为主，建立了不同岩石类型和储集空间的识别模式。

2.1 岩石类型的成像测井识别模式

川西北栖霞组5 种主要岩石类型分别是：生物碎屑灰岩、“豹斑”白云质灰岩、斑状中—粗晶白云岩、块状中—粗晶白云岩和角砾状白云岩。

生物碎屑灰岩是区内主要的石灰岩类型（图2）。生物主要有腕足、小有孔虫、苔藓虫等，含量10%～30%，生物体的形态保存完好，重结晶形成亮晶方解石；体腔内及生物碎屑间被灰泥充填，孔隙不发育。由于生物体与充填物的矿物成份均为碳酸钙且致密，致使测井电阻率很高，成像测井静态图像上表现为亮块状；同时由于两者的电阻率大致相同，成像上不会产生差异化图像，故图面显得十分干净（注意图像上两条暗色竖线为井眼垮塌）。因此，生物碎屑灰岩在成像测井上表现为均一亮块模式。

“豹斑”白云质灰岩是区内广泛分布的一种特殊的岩石类型（图3）。它与通常所说的白云质灰岩存在区别，后者中白云石的质量分数在25%～50%之间，且在岩石中分布较均匀。而“豹斑”白云质灰岩中的白云石局部集中发育，质量分数在95%以上，且与基质石灰岩的界线往往是截然的。基质石灰岩和白云岩“豹斑”的孔隙度都很低，因此两者的电阻率都高，静态成像上显示为亮色块状；但由于两者的矿物成分不同，而使电阻率有细微差异，并且白云岩在电镜下可以看到十分细小的微孔，这导致了白云岩的电阻率较基质石灰岩部分略低，这种差值在图像上所表现出的斑状在静态图像上不明显，但在动态图像上较为清晰。因此，“豹斑”白云质灰岩在成像测井上表现为亮块背景下的不规则暗斑模式。

斑状中—粗晶白云岩是区内主要的储集岩类型之一（图4）。岩石由两部分组成：基质为他形的中—粗晶白云岩，晶体为镶嵌接触，较致密；斑块为自形的中—粗晶白云岩，晶体为点线接触，晶间孔发育，斑块大小为3～20 cm 不等，孔隙度3%～11%。两者明显的物性差别导致电阻率差值大，即使在静态

图像上也能呈现十分明显的斑状，动态图像上则更加清晰。岩石整体表现为杂乱亮暗斑模式。

图2 川西北栖霞组生物碎屑灰岩的成像测井识别图

图3 川西北栖霞组“豹斑”白云质灰岩的成像测井识别图

图4 川西北栖霞组斑状中—粗晶白云岩的成像测井识别图

块状中—粗晶白云岩是区内主要的白云岩类型（图5），完全由他形的中—粗晶白云石组成，晶体镶嵌接触，基质孔隙不发育，一般发育溶蚀孔洞，整体而言电阻率较低，静态图像上为暗色，在动态图像上表现为亮块模式。

角砾状白云岩在少数井段中发育。砾石相比于砾间填隙物而言，电阻率要高，图像上呈亮斑状；砾石几乎没有分选和磨圆，不定向排列，在图像上显得杂乱。因此，角砾状白云岩在动态、静态图像上均表现为杂乱亮斑模式（图6）。

图5 川西北栖霞组块状中—粗晶白云岩的成像测井识别图

图6 川西北栖霞组角砾状白云岩的成像测井识别图

2.2 储集空间的成像测井识别模式

川西北栖霞组的4 种主要储集空间类型分别是：溶蚀孔洞、扩溶缝、构造缝和晶间孔。

溶蚀孔洞孔洞多为圆形或椭圆形（图7），大小3～12 cm，普遍呈层状或准层状分布，在成像测井上表现为沿层面分布的规则组合暗斑模式。此类溶蚀孔洞发育于块状中—粗晶白云岩中。

扩溶缝沿裂缝空间对缝壁发生溶蚀作用，由于溶蚀不均匀，形成沿缝分布的串珠状孔洞，在成像测井上表现为沿正弦线分布的组合暗斑（图8）。扩溶缝发育于块状中—粗晶白云岩和斑状中—粗晶白云岩中。

构造缝是针对扩溶缝而言的未发生溶蚀作用的裂缝，缝壁平直,在成像测井上表现为规则正弦线（图9）。构造缝在全井段不同岩性中均有发育。

图7 川西北栖霞组溶蚀孔洞的成像测井识别图

图8 川西北栖霞组扩溶缝的成像测井识别图

图9 川西北栖霞组构造缝的成像测井识别图

晶间孔成像测井对体状物体的分辨率为5mm，对晶间孔不能单独识别。但是，由于区内栖霞组白云岩储层中的晶间孔绝大多数都发育于斑状中—粗晶白云岩的斑块部分，因此，可以参照斑状中—粗晶白云岩的识别方法。

3 岩石类型和储集空间的纵向分布特征

岩石类型纵向组合关系的识别通常以静态图像为主、动态图像为辅，而储集空间类型纵向组合关系的识别则通常以动态图像为主、静态图像与常规孔隙度测井为辅。如图10为矿2井2400～2460m的成像测井图像，自上而下按不同岩性可分为四段：

第一段（2400～2402m）：为二叠系茅口组一段（简称茅一段），发育泥质泥晶灰岩。成像测井上表现为规则的、明暗相间的条带状，发育水平层理；同时GR值较大，说明泥质含量高，二者共同说明该段沉积于水体较深的环境。该段泥质泥晶灰岩孔隙不发育，测井孔隙度为0.2%。

第二段（2402～2410m）：为栖霞组顶部“豹斑”白云质灰岩，厚8m，与上覆茅一段GR突变接触，说明两者之间存在着较大的沉积环境变迁，其间可能存在沉积间断；两者的层理发育产状一致，说明上下地层之间没有明显的构造运动。该段白云质灰岩较致密，孔隙不发育，测井孔隙度为0.5%。

第三段（2410～2454.6m）：为栖二段白云岩，厚44.6 m。岩石孔洞和孔隙发育，电阻率为低值，在静态图像上表现为整体暗块状，白云岩可进一步细分为三类：块状中—粗晶白云岩（厚39.5 m）、斑状中—粗晶白云岩（厚4.4 m）和角砾状白云岩（厚0.6 m）。这段整体而言，白云岩段的测井孔隙度显示，基质孔隙度不高，平均为1.6%。但从局部来看，白云岩段测井孔隙度中发育有4 个小尖峰（见图10），分别是2 414.9～2 415.7 m、2 432.8～2 434.5 m、2 440～2 441.05 m 和2 450.8～2 451.7 m，平均厚度1.1 m，平均孔隙度7.8%，说明基质孔隙发育；成像测井上显示为斑状中—粗晶白云岩，这与前述斑状中—粗晶白云岩中晶间孔发育的地质认识也相符合。在第三段中，块状中—粗晶白云岩厚度达39.5 m，它们的测井孔隙度虽然较低（平均1.3%），但成像测井上显示溶蚀孔洞发育，故仍然为好储层，这些溶蚀孔洞呈层状或准层状分布。此外，第三段中还零星发育扩溶缝和构造缝。

第四段（2454.6～2460m）：为栖二段生物碎屑灰岩，成像测井上表现为整体亮块状。该段生物碎屑灰岩较致密，孔隙不发育，测井孔隙度为0.2%。

综上所述，4种储层空间类型中，溶蚀孔洞是主要储集空间，它们在39.5m的巨厚块状中—粗晶白云岩段中密集发育，呈层状或准层状分布；晶间孔是次一级的储集空间，发育于4套薄层的斑状中—粗晶白云岩中，平均厚度为1.1m；扩溶缝和构造缝对储集性能的贡献不大。