塔中鹰山组高伽马分布特征成因及分析

李笑冉

摘      要： 塔中奥陶系鹰山组为近年来塔里木盆地重要勘探区块之一，为落实鹰山组油气富集有利区，通过大型溶洞与裂缝和小溶孔发育的相互关系，分析了大型溶洞的分布和成因，可以看出裂缝和小型溶孔主要发育在大型溶洞地层的周围，最远不超过200 m，而这些小的裂缝溶孔组成的缝洞体系是良好的储层，塔中鹰山组绝大部分的油气显示都位于大型溶洞下部的风洞体系发育区，因此在进行水平井钻井钻探时，高一伽马和高二伽马可以作为良好的标志层，如何准确地定位这两个高伽马地层，对提高鹰山组水平井储层钻遇率与成功率具有重要的意义。

关  键  词：奥陶系碳酸盐岩;鹰山组;高伽马;油气钻探

中图分类号：P59       文献标识码： A       文章编号： 1671-0460（2020）04-0641-04

Abstract： Yingshan formation of Ordovician in Tazhong area is one of the important exploration blocks in Tarim basin in recent years. In order to implement the favorable area for oil and gas enrichment of Yingshan formation， the distribution and genesis of large-scale karst caves were analyzed based on the relationship between large-scale karst caves and the development of fractures and small-scale karst pores. The results showed that the fractures and small-scale karst pores are mainly developed around the large-scale karst cave strata， and the farthest distance is not more than 200 m. The fracture cavity system composed of these small-scale fractures and dissolved holes is a good reservoir. Most of the oil and gas of Yingshan formation in Tazhong area are located in the wind tunnel system development area under the large-scale karst cave. Therefore， in horizontal well drilling， high gamma can be used as good marker layer. How to accurately locate these high gamma layers is of great significance to improve the drilling rate and success rate of horizontal well reservoir in Yingshan formation.

Key words： Ordovician carbonate rock; Yingshan formation; high gamma ; oil and gas drilling

塔中地区鹰山组钻井普遍钻遇鹰一段、鹰二段，少量构造高部位的钻井钻遇鹰三段，由于奥陶纪末期的大量暴露，鹰山组上部地层受到不同程度的剥蚀，钻井揭示的地层不甚完整[1]。通过对塔中地区鹰山组测井储层的分析发现，除了岩溶储层之外，在水进体系域内部的高伽马地层可以形成良好的隔层，在鹰山组内部发育多套高阻隔层，这些高阻隔层不仅作为鹰山组岩溶体系中的隔水层，也是储层系统中的盖层[2-3]。伽马曲线对岩性具有敏感性，所以经常被用来进行岩性精细划分。塔中地区鹰山组灰岩地层伽马测井曲线多处出现伽马值很高的情况，这可能是由于偏泥质的原始沉积物造成的，也可能是不整合面和潜水面等附近碳酸盐岩盐溶解被泥质充填造成的。如果是前者，则可能形成良好的盖层，而后者则伴随着良好的储层的发育[4]。所以弄清鹰山组地层高伽马的成因，对寻找研究区良好储盖组合具有重要意义。

1  鹰山组高伽马形态特征

结合FMI成像测井技术，對研究区高GR段进行分析研究，得出在研究区目的层段高GR形态多样，并对应有不同的地质现象，首先从形态上将该研究区的高值自然伽马划分为3种类型[5]：

（1）GR值略高，呈指状。在此种形态下，GR曲线的主要特点为其形状呈指状，高低有起伏，且GR值不高，峰值一般为20～38 API，该类型的高伽马一般重复出现数次，且形态特征比较相似。

（2）高GR段曲线升高，呈现小尖峰。该类型的高伽马一般数值跳跃性很大，但大部分大约在30～50 API之间，个别高伽马可达150 API左右，且在单井垂向上无规律性。

（3） GR值呈现一个或者多个锯齿状集中出现，而且值很高，一般在150～200 API，伽马值高的区域跨度大，形态不规则。

2  高伽马类型成因分析及发育部位

2.1  高伽马类型成因分析

不同类型的高伽马，其成因各不相同，针对上述3种类型的高伽马，对其成因进行如下分析。

第一类高伽马对应的FMI图像上表现为发育泥质条带（图1），主要是原始的泥质沉积造成的，从成像测井上可以看到，该高伽马对应的成像测井相为一深色条带状的沉积，成像测井解释为泥质沉积或者含泥质灰岩沉积，成层状出现，该高伽马上下部分的成像测井则显示为浅色层状，为灰岩沉积，这可解释为该类高伽马出现在高频海平面升降的水侵体系域沉积地层，属于原始的泥质沉积造成的伽马值升高，该类高伽马地层分布范围广而连续，可以作为区域上良好的盖层。

第二类高伽马对应的FMI图像上表现裂缝和溶孔发育的区域（图2），造成伽马值变高的主要原因是对应地层发育裂缝和溶孔，并且这些裂缝和溶孔部分被泥质充填，具体表现为：（1）被泥质和方解石充填的溶孔，其中被泥质充填部分成像测井上显示为黑色，而被方解石充填部分显示亮白色，GR最高值为32 API;（2）小型被泥质充填的溶洞，GR最高值为32～41 API，小溶洞（直径约0.1 m）被泥质充填，在FMI图像上表现为黑色圆孔形，在它周围还有更小的溶蚀小溶孔，呈针孔状;（3）高角度裂缝和溶蚀孔被泥质充填，一条高角度裂缝被泥质充填，缝宽较大，周围有针状溶蚀孔发育，此处GR值为45 API。

第三类高伽马对应的FMI图像上表现为大型溶洞发育的区域（图3），高GR段曲线陡然升高，呈现尖峰极大值，横跨范围比较广，主要由大型溶洞或裂缝充填泥质造成的。通过对多口井观察，此形态高GR由平直状态陡然升高呈尖峰状，又陡然下降，此处可细分为两种成因：（1）发育大型溶洞，并被泥质和方解石充填，此处溶洞约1 m高，GR值最大为133 API;（2）发育大型垂向裂缝，被泥质充填，并且有溶蚀孔发育，GR值最大为211 API。

综上所述，第一类高伽马是由原始沉积造成的，由于沉积物的泥质含量高而造成了伽马值的升高，后两类的高伽马主要由碳酸盐岩溶解后被泥质充填造成的。

2.2  不同类型高伽马发育部位

3种高伽马的表现特征及成因均有所不同，其在地层中的发育部位也有所不同，下面对这3种高伽马的发育部位进行具体分析。

较大规模溶洞被泥质充填的高伽马，位于不整合面附近以及下部40～150 m地层，主要是由于鹰山组顶部不整合面表生岩溶泥质充填，不整合面下方50～150 m的地层是潜水面发育部位，该处高伽马由潜水面溶解的溶洞被泥质等充填造成的。塔中鹰山组广泛发育这两套高伽马，被称为高一伽马和高二伽马，相对来说高一伽马分布范围更广，而高二伽马分布范围相对局限，尽在潜水面附近地下河周围地层分布[6]。

对大型溶洞造成的高伽马，顶部（鹰山组顶部）伽马值均升高，高伽马段持续有20 m，形态起伏，伽马值最高147 API，接着发育连续20 m伽马值呈小尖峰，通过成像测井，观测该段5 080 - 6 100 m发育大型洞穴，洞穴顶部发育沉积的泥层，洞穴大部分被泥质充填，偶有亮色方解石，底部发育散状溶孔，通过垂向和网状裂缝与下部洞穴沟通，整个洞穴系统有30余米。通过对应的取芯部位，可见岩心破碎现象明显，对应的是发育溶洞的部位。同时可见发育两个高伽马段（称为高一伽马和高二伽马），高一伽马段规模较大，高二伽马段规模较小，对应发育层状溶洞。

由裂缝和小型溶孔充填泥质造成的高伽没有一定的分布规律，在不同地层都能发现，但其主要的分布地层位于高位域或者大型溶洞发育的周围地层，高位域地层主要由颗粒灰岩等容易被溶蚀或产生裂缝的灰岩沉积，所以当这些裂缝和被溶蚀的地层被泥质充填时，就会形成此类高伽马，而在大型溶洞的周围，由于重力作用造成的围岩垮塌、断裂，使溶洞周围形成裂缝溶孔较为发育的地层，该地层容易被泥质充填形成高伽马[7-8]。

由沉积造成的高伽马主要分布在水进体系域的泥质沉积地层，水进体系域由于水体较深，泥质沉积较为丰富，造成了伽马值的升高，这种地层往往可称为区域上的盖层。

3  高伽马分布及对储层影响

高一伽马和高二伽马都属于大型溶洞充填泥质造成的，高一伽马主要是由鹰山组顶部暴露不整合导致的碳酸盐岩被溶解，充填泥质造成的。由于鹰山顶部不整合暴露时间长，在整个塔里木奥陶系地层中属于比较大的不整合，所以该不整合分布范围广，造成范围很广的区域被泥质充填，所以高一伽马的分布也相应比较广泛[9-10]。

相对于高一伽马，高二伽马的分布范围则相对具有局限性，但是也是广泛连续分布的，鹰山组顶部不整合面的大气淡水在断裂和裂缝等通道的疏导下深入到下部地层，在不整合面50～150 m的深度形成潜水面，在高隆部位潜水面会相对较浅，最浅的部位距不整合面数十米，斜坡带潜水面相对较深，可达150 m。这也就决定了高二伽马几乎都分布在不整合面一下50～150 m的范围，但由于潜水面随着海平面升降会有波动，所以高二伽马在垂向上可能有多层分布。

由于原始沉积物以及断裂裂缝的影响，高二伽马的分布具有一定的选择性，在断裂发育较好的部位，尤其是走滑断裂等高角度断裂发育的部位，能够很好地沟通不整合面附近的大气淡水向深部地层渗透，所以在断层发育的潜水面附近，原始沉积物被溶解的概率和程度都會提高很多，所以在这些位置附近高二伽马是最发育的;大气淡水对不同类型灰岩的能力和强度不尽相同，一般认为灰岩含量较高的颗粒灰岩相对来说比较容易被溶解，而泥质含量较高的泥晶灰岩相对比较难以被溶解，所以在颗粒灰岩发育的潜水面附近更易形成大型溶洞，进而出现高二伽马。由于高二伽马的形成主要与潜水面有关，而潜水面又是穿层的，所以从大的区域看，高二伽马与三级层序没有很密切的联系。

据统计，鹰山组内部高阻层的岩性以泥晶灰岩为主，还有粉晶灰岩、含泥灰岩、云质灰岩及含云灰岩等[11]。其中，60%的高阻隔层岩性为泥晶灰岩，泥晶灰岩的厚度范围是40～100 m，含云灰岩在高阻隔层岩性中占有30 %左右的比例，特别是鹰二段下部和鹰三段的隔层中，云质含量成增高的趋势，粉晶灰岩、含泥灰岩等岩性所占的比例不大。对不同井区的统计结果显示，中古15井西区和中古5井区的泥晶灰岩高阻隔层厚度具有自东向西减薄的变化趋势，中古43井区的高阻隔层也以泥晶灰岩为主，而中古8井区高阻隔层中粉晶灰岩的比例逐渐增大，泥晶灰岩的厚度整体呈东向西减薄的趋势（图4）。