基于成像测井塔中鹰山组岩溶特征分析

涂向阳

摘      要： 塔中奥陶系碳酸盐岩油气藏由于地层埋深大，常规曲线对于塔中地区奥陶系碳酸盐岩地层的响应变化并不是非常明显，特别是想要通过测井曲线来刻画整体岩溶结构难度很大，且准确率很低。本文利用成像测井技术分析了塔中奥陶系鹰山组储层特征，结合常规测井曲线，特别是自然伽马曲线，将成像测井图像划分了6种相、15种亚相类型。通过成像测井结合岩心解释划分出了4类基本储层，分别是裂缝型、裂缝-孔洞型、孔洞型以及溶孔型。从地层的角度分析，认为在塔中地区鹰山组发育两套主要的岩溶体系，为油气勘探的有利区。

关  键  词：成像测井;碳酸盐岩;岩溶储层;储层类型

中图分类号：P618.13      文献标识码： A      文章编号： 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

晚奥陶世末期塔中地区下奥陶统鹰山组广泛发育多种形态的溶蚀孔洞及裂缝，且具有形成优质油气储层的条件[1]。油气勘探所关注的是溶蚀孔洞缝，并青睐于大型溶洞，对溶蚀孔洞的分析和落实是明确油气藏的重要条件。近年来研究表明，塔中奥陶系鹰山组的岩溶体系具有垂向分带性，对岩溶相研究及岩溶结构划分对油气勘探具有重要意义[2]。对于溶蚀孔洞的识别具有以下4种方法：

（1）野外岩石露头。塔里木盆地西克尔地区出露大量鹰山组碳酸盐岩地层中不同规模的溶洞[3];有泥质充填的溶洞，洞内充填的泥岩在地下流体搬运过程中形成水平层理，这类溶洞主要发育在潜流带。

（2）地球物理勘探预测。鹰山组大型的表生溶洞在地震剖面上显示为串珠状的反射特征。

（3）钻井取岩心。钻井取岩心，通过分析岩心内的溶蚀孔洞、裂缝等。

（4）成像测井。在成像测井图像上，溶洞的特征是最容易識别的，可以直观的分析溶蚀孔洞的规模、裂缝发育的特征。

岩溶结构的划分受限于资料的精度，地震资料的精度只能刻画岩溶带整体的地震反射异常，如鹰山组岩溶储层在地震振幅属性上表现为强于非岩溶储层[4]。因此，想要精细刻画岩溶带内部的特征需要更高精度的资料，如岩心、测井等。在塔中地区奥陶系埋藏深度均在5 000 m以下，碳酸盐岩的钻井和取心成本较大，从生产的角度讲，全井段取心可能性不大，特别是钻遇溶洞时压力释放，钻井取心的难度较大，目前还没有一口钻井是全井取心，这对于用岩心来分析岩溶结构来说是不可能完成的，即使有不同井段的岩心，受取心率、归位准确性的影响，用岩心来反映地层整体特征也不具有代表性，相比地震和岩心资料，连续性最好的是测井曲线。

1  成像测井特征识别

1.1  成像测井的岩心标定

尽管岩心上看到的很多微小的变化，不能在成像测井图像上得到显示，但是成像测井图像的分辨尺度与岩心是基本一致的[4]。因此，为确保成像测井解释的合理性和准确性，第一步是用有限的取心资料对其相对应的成像测井图像进行相互标定，用成像测井指导岩心归位，同时用岩心来刻画成像测井图像类型，以对于没有取心的成像测井图像进行更准确的解释[5]。

例如中古41井5 562 m 围岩为浅灰色的亮晶砂屑灰岩，上部为小型的溶洞充填角砾，岩心上显示洞底具有明显的冲刷面特征，洞内充填的角砾及暗色泥岩发育水平层理，且角砾的排列具有定向性。与之相对应的成像测井图像显示接触面上下图像的特征具有突变性，上部为溶洞充填的具有层理特征的明暗相间的条带，下部围岩为高阻块状特征。自然伽马曲线在溶洞充填层上显示了增高的趋势，是对充填物泥质含量增高的响应（图1）。

中古41井5 560 m 岩心上钻遇小型溶洞，洞内物质破碎，可见有充填的方解石角砾，与围岩的浅灰色亮晶砂屑灰岩具有电阻率明显差异。在成像测井静态图像上可见溶洞部分为深褐色块状响应，动态图像上可以看到洞内充填物有低阻的暗色物质也有高阻亮白色角砾状物质，正是方解石角砾。岩心上可见洞底部有暗色泥质充填的裂缝，对应与成像测井图像上亮黄色背景上的暗色条带。同时自然伽马测井曲线对溶洞和围岩的响应也具有突然降低的变化趋势。

中古41井5 600 m岩心显示岩性为浅灰色亮晶砂屑灰岩，发育大量水平裂缝，裂缝充填白色方解石，发育缝合线，缝合线内充填暗色泥质物质。与之相对应的成像测井图像整体电阻偏高为亮黄色，动态图像上有明暗相间的条带，可能是沉积作用造成的岩性的细微变化引起的电阻率的变化，从与岩心的对比发现，高阻部分为方解石含量相对较高的部分和方解石充填的水平裂缝。缝合线在成像测井上显示为暗色锯齿状水平条带（图2）。对于无溶蚀特征、泥质含量极低的碳酸盐岩地层，自然伽马曲线为平直状，不具有判断价值。

1.2  成像测井相的划分

国外有学者在研究高分辨率随钻成像测井中提出了“成像测井相”和“成像测井相组合”的概念，用于描述具有不同岩相或构造特征的地层。本次研究中，综合分析了研究区50余口井的成像测井图像，尽管成像测井图像类型多样，在研究过程中发现，图像具有一定的规律性，因此为了更好地反映鹰山组岩溶体系的结构特征，根据成像测井图像的特点，并结合常规测井曲线，特别是自然伽马曲线，将成像测井图像划分了6种相、15种亚相类型，具体介绍如下：

（1）块状相。以成像测井图像呈现颜色均匀的块状为特征，单层块状厚度大于1 m，内部缺乏纹理或其他结构特征。进一步划分为暗色低阻块状亚相和亮色高阻块状亚相。成像静态图像是对整个测量井段统一做归一化处理，可以为岩性解释提供绝对的参考。

（2）条带状相。成像测井图像显示为明暗相间的条带，认为宽度在10～50 cm为条带，根据条带的颜色、明暗条带的比例、条带的分布方向，将条带相划分为3种亚相，分别为暗色低阻水平条带状亚相、亮色高阻水平条帶状亚相和垂直条带状相。虽然都为条带，但是以静态图像的电阻率区分为暗色低阻水平条带状亚相和亮色高阻水平条带状亚相。暗色低阻水平条带亚相的静态图像整体颜色偏暗，一般为浅棕色-棕色，条带厚度为0.1 m左右或更大;从动态图像上可以看到，暗色条带可能为蜂窝状的溶孔发育的薄层或泥质充填的小型溶洞，因此也伴随有自然伽马的高值尖峰。

（3）层状相。与条带状相的主要区别是层厚度一般小于0.1 m，纹层密度大，根据电阻率高低划分为两种亚相亮色高阻层状亚相和暗色低阻层状亚相，其中亮色高阻层状亚相成像测井图像整体为亮黄色-浅棕色，无特殊钻井特征，自然伽马值极低，认为是沉积水体能量高频变化造成的岩性的细微变化，整体电阻率高，溶蚀程度很低，也是岩溶体系中隔层的一种响应特征，一般位于岩溶段的上部。暗色低阻层状亚相是整体低阻背景下明暗薄层互层，层密度较大，均为0.1 m以下，所不同的是这一亚相常常发育于鹰山组顶部不整合附近，具有极高的自然伽马响应，下伏多为较大型的溶洞，因此认为暗色低阻层状亚相是不整合面附近的古土壤或大型溶洞顶部的泥质充填物。

（4）斑块状相。成像测井图像特征为斑块状，无层理特征，由深浅两种颜色构成，孤立斑块为一种颜色，分散在相对连续的背景之中，或为高阻背景下的低阻斑块或低阻背景下的高阻斑块。根据电阻率特征及斑块的分布特征进一步划分为亮色杂乱斑块亚相、暗色杂乱斑块亚相和亮色有序斑块亚相。

（5）斑点状相。成像测井图像特征为均匀背景图像上针孔状或蜂窝状的小型斑点，根据斑点的分布特征进一步划分为杂乱斑点相和层状斑点相。其中杂乱斑点相在成像测井图像上显示为高阻背景下的暗色斑点，斑点形状多样，分布杂乱无章，认为是小型溶蚀孔洞，这样的溶孔多与扩溶裂缝伴生。层状斑点相为针孔状的斑点，米级成层分布，厚度多为1 m左右，认为是层状分布的溶孔层，层间多为高阻隔层分隔。

（6）网状相。将图像不均质又没有明显层理结构和溶蚀孔洞的成像测井图像归纳为网状相，这一相类型多为不同角度的裂缝发育的岩层的成像测井响应类型，根据裂缝发育的密度和背景电阻率的高低进一步划分3类，包括高阻单向网状亚相、高阻交错网状亚相和低阻单向网状亚相。其中单向网状亚相整体电阻率偏高，图像呈亮黄色，多条通向的暗色正弦曲线近平行分布，这些正弦曲线正式高角度的裂缝，常常沿着裂缝面还有不同程度的扩溶现象。高阻交错网状亚相整体图像颜色偏亮，不同幅度的正弦曲线交错分布，说明多期构造裂缝发育，裂缝为开启或泥质充填状态，一般为岩溶体系中渗流带的主要响应特征。

2  鹰山组岩溶结构特征

2.1  单井岩溶结构

下面以塔中地区几口典型的单井为例，利用成像测井资料，对其岩溶结构进行分析。

（1）中古111井。钻遇鹰山组地层总厚度为168 m，岩溶发育段为6 080～6 180 m，为鹰山组顶部以下的100 m范围内，通过成像测井的精细解释发现，鹰山组顶部钻遇厚度约16 m的表层风化带岩溶古土壤层，成像测井图像显示为暗色低阻层状亚相，自然伽马值突变增高。对于中古111井来说，在表层溶洞发育段之下，6 100～6 180 m才是岩溶储层最发育的地层，从成像测井相的角度分析，主要构成相有杂乱斑点相、高阻单向网状亚相、低阻单向网状亚相等亚相类型，其中6 160 m为小型泥质充填洞穴，洞穴底部与下伏地层接触片平直，认为是潜流带溶洞特征。这一段整体看属于裂缝发育密集段，且与裂缝伴生的是大量的溶蚀孔洞。裂缝作为地下流体的溶蚀通道，将上下地层缓慢溶蚀，并形成有利的油气储集层段。6 180 m以下为深部缓流带的分散状溶孔，整体电阻变高，不具有含油气性，其下为亮色高阻块状亚相构成的高阻隔层。因此，中古111井鹰一段钻遇一套比较完成的岩溶体系，由表层岩溶带、垂向渗流带和水平潜流带及深部缓流带构成，其主要储集空间为溶洞和裂缝复合形式。

（2）中古5井。成像测井的精细刻画发现，尽管中古5井的岩溶储层比较发育，但其钻遇的岩溶体系纵向结构具有不同的特征。中古5井在鹰山组顶部没有自然伽马值的突变增高，在成像测井上也未见典型的低阻块状相，鹰山组顶部不整合之下30 m左右范围内均为裂缝带与高阻隔层段相间发育，且裂缝的扩溶特征不明显。6 234 m处厚度约10 m的高阻层之下，电阻率迅速降低，发育高角度裂缝及与裂缝伴生的大量溶蚀孔洞，形成厚度约50 m的垂直渗流带。鹰二段与鹰一段岩溶特征相似，在鹰二段顶部也发育厚度约为30 m的相对高阻层，尽管该段地层中也有薄层的层状溶孔分布，但溶蚀程度相对较低。

2.2  成像測井相的划分

根据单井岩溶结构的精细解释，认为塔中地区岩溶体系的发育类型可以归纳为以下3种：

（1）洞穴发育型。洞穴发育型岩溶体系以表生洞穴和潜流带溶洞最为发育，以中古7井区为代表。一个明显的特征是鹰山组顶部具有高伽马峰值，成像测井显示为暗色低阻层状亚相为低阻背景下明暗互层，层密度大，单层厚度小，认为是与不整合相关的表生风化古土壤层，发育水平层理。同时也发育表生的落水洞，洞内为泥质和围岩角砾的充填。整体比较发现洞穴的规模较大，与不整合面直接联系，是表生作用崩塌的结果。成像测井相以暗色杂乱斑块状亚相为主，且溶洞在横向分布具有局限性。从表层岩溶带到水平潜流带之间水体的运动方向以垂向运动为主。

（2）潜流-渗流带发育型。表层岩溶带和渗流带发育，潜流带洞穴规模较小甚至不发育。鹰山组顶面以自然伽马的小尖峰与上覆良里塔格组地层分隔，成像测井上显示为薄层的暗色低阻层状亚相，为表层薄层的风化壳残积。表层不发育大型的落水洞，以中古5井区为代表，表层之下是较厚层的垂向水流带，渗流带厚度较大，形成高角度的裂缝及与裂缝相伴生的扩溶现象和小型的溶蚀洞穴。洞穴内充填的序列性不明显，裂缝与溶洞的符合相也是这一类岩溶体系中主要的储集空间。

（3）隔层-渗流带发育型。渗流带发育程度高，无大型洞穴层。这一类岩溶体系的发育是塔中地区鹰山组岩溶体系中溶蚀程度最低的一类。首先，表层不具有高伽马值的古土壤层，鹰山组与上覆良里塔格组以岩性的突变为区别，电阻率成变低的趋势。表层常常发育高阻隔层。这一类岩溶结构是鹰二段中特征性的岩溶结构体系，高阻隔层之下发育裂缝及与裂缝相伴生的扩溶和小型溶蚀孔洞。不仅没有表层的落水洞，在渗流带之下也不存在大型的潜流带洞穴，而是以层状溶孔层为主要的储集空间。这种岩溶结构类型常常在塔中西部地区出现地下水体的流动方式以垂直或顺层流通为主。

3  结 论

（1）对成像测井内识别的溶洞的充填物进行了分析，认为充填型溶洞的充填物主要有3种类型洞顶砂泥质沉积充填，并发育水平层理;中部泥质充填，夹杂少量小型角砾;洞下部主要充填垮塌角砾，角砾间隙被泥质充填，洞底由块状泥质充填。

（2）从地层的角度分析，认为在塔中地区鹰山组发育两套主要的岩溶体系。第一套主要发育于鹰一段，第二套主要发育于鹰二段，尽管不同井钻遇的岩溶结构的部位不同，鹰山组的岩溶结构在纵向上可以划分为表生岩溶带、垂直渗流带、水平潜流带和深部缓流带，不同的岩溶具有特征性的成像测井图相类型。

参考文献：

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