李 浩，王興志，胡 楊，朱 童，李 順，楊雪飛

（1中海石油（中國）有限公司天津分公司勘探開發(fā)研究院；2西南石油大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院）（3川慶鉆探工程公司地質(zhì)勘探開發(fā)研究院；4成都理工大學(xué)能源學(xué)院；5中國石油西南油氣田分公司）

川北儀隴—平昌地區(qū)雷口坡組頂部古巖溶的識別及其與儲層的關(guān)系

李 浩1，王興志2，胡 楊3，朱 童4，李 順5，楊雪飛2

（1中海石油（中國）有限公司天津分公司勘探開發(fā)研究院；2西南石油大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院）（3川慶鉆探工程公司地質(zhì)勘探開發(fā)研究院；4成都理工大學(xué)能源學(xué)院；5中國石油西南油氣田分公司）

研究區(qū)雷口坡組是一套中三疊統(tǒng)的海相碳酸鹽巖，發(fā)育一至五段共五個地層段，雷五段已被全部剝蝕，頂部以雷四3亞段與上覆的須家河組接觸。雷口坡組殘厚800～950m，雷四3亞段頂部十幾米至一百來米的范圍內(nèi)經(jīng)歷了廣泛的溶蝕作用，主要受到表生期巖溶作用，形成了巖溶角礫巖、溶溝、硅化、膏模孔、溶孔、溶洞以及溶縫等，產(chǎn)生大量的溶蝕空間，但也有較多溶蝕空間被上覆須一段下落的泥質(zhì)物充填或半充填。在成像測井上，巖溶角礫巖表現(xiàn)為明暗相間、大小混雜的棱角狀斑塊，未充填溶洞呈暗色高導(dǎo)特征，裂縫則呈連續(xù)的暗色條帶。發(fā)育垂直滲流、水平潛流以及深部緩流這樣三個巖溶帶，垂直滲流帶的儲層發(fā)育總體好于水平潛流帶，深部緩流帶相對較差，古地貌地勢較高之處溶蝕作用更強(qiáng)，儲層更為發(fā)育。給出了研究區(qū)雷四3亞段儲能系數(shù)分布圖，A21—A19井區(qū)、A22—A23井區(qū)以及A160井區(qū)的儲能系數(shù)都大于0.6，是比較有利的儲集區(qū)帶。

四川盆地北部；雷口坡組；巖溶儲層；儲層特征

川北儀隴—平昌地區(qū)雷口坡組是一套中三疊統(tǒng)的海相碳酸鹽巖，厚度大、分布穩(wěn)定、巖石類型多樣，它經(jīng)歷了多旋回和多期次重大構(gòu)造作用和成巖作用的改造，尤其是古巖溶作用比較發(fā)育。截至2012年9月底，該區(qū)鉆揭雷口坡組的井共57口，其中25口在雷口坡組頂部 （雷四段）的風(fēng)化殼儲層有油氣顯示，且以氣測異常和氣侵為主。在測試的30口井中，有10口井獲天然氣，已投產(chǎn)3口，累計產(chǎn)天然氣2.53×108m3，其中特別是A22井，在雷口坡組四段測試獲日產(chǎn)天然氣15.22×104m3的高產(chǎn)，展示了該區(qū)雷四段具有良好的勘探前景。但是，目前針對雷口坡組頂部風(fēng)化殼巖溶型儲層的勘探程度還較低，對古巖溶的識別特征尚存分歧，古巖溶與儲層的關(guān)系也不清楚，導(dǎo)致儲層展布情況不明，油氣勘探面臨一定困難。

本文旨在通過巖心觀察、薄片鑒定以及成像測井等資料的綜合分析，系統(tǒng)地總結(jié)研究區(qū)雷口坡組頂部古巖溶的識別特征，揭示出古巖溶與儲層的關(guān)系，為進(jìn)一步探明雷口坡組頂部儲層展布情況提供理論依據(jù)。

1 概 況

川北儀隴—平昌地區(qū)位于四川盆地北部川北古中坳陷低緩帶的東部偏南位置，落在儀隴—平昌平緩構(gòu)造帶上［1］，雷口坡組表現(xiàn)為東南部最淺、基本上從南向北傾伏的單斜構(gòu)造，斷層較為發(fā)育（圖1）。研究區(qū)雷口坡組殘厚800～950 m，主要由一套淺灰、灰、深灰色的石灰?guī)r、白云巖、膏巖和巖溶角礫巖，以及灰質(zhì)白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r、膏質(zhì)白云巖等過渡巖類的不等厚互層組成。根據(jù)巖性特征，雷口坡組自下而上可劃分為一段至四段共4個地層段［2~3］（五段已全部被剝蝕），頂部雷四段又可細(xì)分為三個亞段，自下而上為雷四1、雷四2和雷四3亞段（圖2）。研究區(qū)在A30—A271井一線的西北廣大地區(qū)均殘留雷四3亞段，且以一套深灰色、灰色的泥-粉晶白云巖、泥晶石灰?guī)r、灰質(zhì)白云巖夾巖溶角礫巖與上覆須家河組

一段底部的灰黑色泥頁巖接觸，而在該線的東南局部地區(qū)，雷四3亞段已被全部剝蝕。受大氣淡水淋濾和表生期巖溶作用的改造，雷四段風(fēng)化殼巖溶型儲層主要分布在頂部的雷四3亞段，儲層厚度范圍在5～26m之間。該亞段受風(fēng)化殼巖溶的影響顯著，溶溝、溶縫及溶蝕孔洞發(fā)育，可形成溶塌角礫巖夾層。

李浩：1987生。2010年畢業(yè)于西南石油大學(xué)；2013年碩士畢業(yè)于西南石油大學(xué)礦產(chǎn)普查與勘探專業(yè)，主要從事沉積與儲層研究。通訊地址:300452天津市塘沽區(qū)；電話:(022)25804574

圖1 川北儀隴—平昌地區(qū)雷口坡組頂面構(gòu)造等值線圖

2 古巖溶特征

2.1 雷口坡組頂部的剝蝕特征

川北儀隴—平昌地區(qū)在中三疊世先后沉積了雷口坡組一段至五段共五個地層段。在印支運動晚期（中三疊世末），四川盆地整體抬升，研究區(qū)雷口坡組出露地表并遭受剝蝕［4-5］，雷五段被全部剝蝕干凈，雷四段也被部分剝蝕，且以研究區(qū)東南部剝蝕最為劇烈，局部缺失了雷四3亞段。在經(jīng)受剝蝕的同時，雷口坡組頂部的雷四3亞段發(fā)生大氣淡水的溶蝕淋濾，溶蝕作用一直延續(xù)至晚三疊世，并在雷口坡組頂部與須家河組底部之間形成一區(qū)域性的不整合面。總體而言，雷口坡組頂部雷四3亞段主體沿北西—南東向展布，厚度普遍在40～80 m，在A1、A19、A23、A170等井附近的厚度達(dá)80m以上，而在A30—A271井一線東南，雷四3亞段已全被剝蝕（圖3）。

2.2 巖心溶蝕特征

川北儀隴—平昌地區(qū)雷口坡組頂部巖溶作用主要發(fā)生在須一段沉積之前的表生作用階段，在地下水和地表水的作用下，雷口坡組頂部地層發(fā)生強(qiáng)烈變化，形成巖溶角礫巖及巖溶孔縫洞［6-7］，同時伴隨有去白云石化、去膏化以及硅化等巖溶作用，亦有充填作用發(fā)生。按照張美良等［8］對全國大地構(gòu)造發(fā)育時序關(guān)系劃分的5個巖溶建造期，研究區(qū)雷口坡組處于中生代印支巖溶期和燕山巖溶期。雷四3亞段臺內(nèi)點灘環(huán)境中，顆粒白云巖經(jīng)過表生期巖溶作用之后形成大量溶蝕孔隙，極大地增強(qiáng)了儲集性能，從而有利于儲層的發(fā)育。

對區(qū)內(nèi)16口取心井（圖3）的巖心進(jìn)行系統(tǒng)觀察，并對600余個薄片進(jìn)行詳細(xì)鑒定，證實雷口坡期存在

表生期巖溶作用，形成了巖溶角礫巖（圖4a）、溶溝（圖4b）、硅化（圖4c）、膏模孔（圖4d）、溶孔和溶洞（圖4e）以及溶縫（圖4f），溶蝕孔洞縫多被方解石半充填—全充填，在充填物中還可見黃鐵礦(圖4g)及滲流帶產(chǎn)物滲流鮞豆（圖4h）。

圖2 川北儀隴—平昌地區(qū)雷口坡組四段地層綜合柱狀圖

2.3 成像測井

對于古巖溶的識別，成像測井是除直接觀察巖心之外最可靠、最準(zhǔn)確的方法，它可以分為井壁聲波成像、方位側(cè)向測井、陣列感應(yīng)測井以及地層微電阻率掃描成像測井（FMI）等。其中的FMI通過探測記錄井壁四周電阻率的細(xì)微變化，并經(jīng)校正處理后，能形成精確反映地層電阻率變化的圖象。高精度的FMI不僅可以反映地層的巖性或物性變化，而且還可用于識別巖層中不同尺度的裂縫、孔洞等［9］。本文利用研究區(qū)各井成像測井資料，結(jié)合巖心標(biāo)定和常規(guī)測井等資料，來有效地識別碳酸鹽巖地層中的古巖溶，并判斷其充填與否以及充填物的性質(zhì)等［8］。

2.3.1 未充填溶洞、裂縫的識別

未充填溶洞是指由古巖溶作用形成的未被充填的洞穴或其未被充填的某一部分。由于溶洞在鉆揭后被泥漿所充填，其電阻率較低，在靜態(tài)成像測井圖上一般呈暗色高導(dǎo)特征［10-11］，與鄰近的碳酸鹽巖有鮮明的反差，后者電阻率較大，在成像測井圖上顏色較淺，多呈淺棕色—亮黃色（圖5）。此外，由于溶孔空間大小比溶洞小得多，因而在成像測井圖上顯示為星點狀密集分布的暗色斑點。而裂縫在成像圖上則呈連續(xù)的暗色條帶，特別是斜交縫（張開縫），在成像測井上顯示為較暗的正弦曲線條帶特征，有的連續(xù)性較高，有的成半封閉狀態(tài)（圖6）。

研究區(qū)雷口坡組頂部巖溶層位與上覆須家河組底部的泥巖呈不整合接觸，故須家河組一段底部往往通過孔隙空間向雷口坡組頂部落入泥質(zhì)物 （圖5b）。由于在成像測井圖上，泥質(zhì)團(tuán)塊、泥礫、黃鐵礦團(tuán)塊以及塊狀泥巖等層段亦呈暗色高導(dǎo)特征，因而與未充填溶洞不易區(qū)別。因此，要準(zhǔn)確區(qū)分圖像上暗色高導(dǎo)斑點、斑塊是否代表未充填的空間，還需要結(jié)合鉆井、常規(guī)測井或巖心等資料加以綜合分析。一般地，在鉆遇溶洞發(fā)育帶時，會出現(xiàn)鉆時加快、鉆具放空、井漏、井徑擴(kuò)大、側(cè)向電阻率降低、中子孔隙度急劇增大、巖石密度顯著降低等特征［7］。例如，位于研究區(qū)西南部的B21井，在其2657.72～2665.25m井段的雷四段發(fā)現(xiàn)溶洞和裂縫，溶洞大小10×30mm～60×80mm，出現(xiàn)井漏，漏失泥漿體積約為158.32m3。同時在2 652.8～2 665.25 m井段測井綜合解釋為含氣水層，在2657.72～2665.25m井漏段測試，折算日產(chǎn)水283m3，估計產(chǎn)氣150 m3/d。這些特征均說明B21井在2657.72～2665.25m井段存在溶洞。

2.3.2 角礫巖和角礫間充填物的識別

研究區(qū)雷口坡組頂部巖溶空間中所充填的物質(zhì)主要由巖溶角礫構(gòu)成，角礫成分一般為碳酸鹽巖。該區(qū)巖溶作用強(qiáng)烈，角礫廣泛分布于溶洞之中，其成因多樣，大致可分為三種情形:

（1）雷口坡組頂部由于物質(zhì)被溶解，由上覆地層

的坍塌而形成網(wǎng)縫鑲嵌狀巖溶角礫；

（2）風(fēng)化殼頂部巖石受到物理風(fēng)化，形成大小不等的角礫，在原地(殘積)或異地(坡積)堆積而形成殘積角礫；

（3）大氣淡水的下滲，發(fā)生溶蝕，使得地下洞穴或地下暗河進(jìn)一步擴(kuò)大，在洞穴內(nèi)部由于溶洞自身的垮塌而形成充填于洞穴內(nèi)部的角礫支撐巖溶角礫和基質(zhì)支撐巖溶角礫。

在成像測井圖上，角礫巖的顏色與灰度不均一，表現(xiàn)為明暗相間大小混雜的棱角狀斑塊 （圖7），大致由深色和淺色兩部分組成。其中，淺色部分呈斑塊狀分布，其顏色與上下圍巖一致，一般呈黃色—白色，為碳酸鹽巖角礫，如圖7a中的白云巖角礫和圖7b中的石灰?guī)r角礫；深色部分呈黑色、棕色或深黃色，可解釋為角礫間充填物，如圖7a和7b中兩處箭頭所指之處。

此外，研究區(qū)雷口坡組頂部古巖溶在地震資料上也有明顯反映。在溶洞及其周圍，地震波比較凌亂，呈雜亂反射和弱反射，能量衰減，造成振幅和頻率減小。

總起來講，川北儀隴—平昌地區(qū)雷口坡組受表生期巖溶作用明顯，表現(xiàn)在其頂部地層的缺失，并且與上覆須家河組一段底部呈不整合接觸，形成了各類大小不一且在成像測井上很容易識別的溶蝕孔洞縫及巖溶角礫巖等，此外，溶蝕空間的存在必然導(dǎo)致該處在鉆進(jìn)過程中會出現(xiàn)泥漿漏失等現(xiàn)象。研究區(qū)雷四3亞段頂部十幾米至一百來米的范圍內(nèi)廣泛遭受溶蝕作用，形成大量的溶蝕空間及巖溶角礫巖，但有較多溶蝕空間被上覆須家河組一段下落的泥質(zhì)物充填—半充填，對儲層發(fā)育有一定的不利影響。

3 巖溶與儲層

川北儀隴—平昌地區(qū)雷口坡組沉積之后受印支運動的影響，遭受不同程度的抬升、風(fēng)化剝蝕，發(fā)生風(fēng)化殼溶蝕作用。風(fēng)化殼溶蝕作用不僅改善了原有地層的孔隙，提高了儲集性能，同時也為油氣運移提供了更多的有效通道。

下面從巖溶分帶及巖溶古地貌這兩者分別與儲層發(fā)育的關(guān)系予以分析探討。

3.1 巖溶分帶與儲層

一般而言，根據(jù)水動力條件可在垂向上將巖溶剖面劃分為地表巖溶帶、垂直滲流帶、水平潛流帶以及深部緩流帶共四種巖溶分帶。根據(jù)巖心及錄井資料，本區(qū)可識別出垂直滲流、水平潛流以及深部緩流這三個巖溶分帶。

圖3 川北儀隴—平昌地區(qū)雷四3亞段殘余厚度圖

圖4 川北儀隴—平昌地區(qū)雷四3亞段巖石類型及其巖溶特征

圖5 川北儀隴—平昌地區(qū)雷四3亞段溶洞的成像測井識別

垂直滲流帶 主要可以形成兩類儲集巖:一是巖溶角礫巖，儲集空間可以是粒間孔，也可以是角礫間溶孔，但是這些孔隙空間多被來自上覆須家河組的機(jī)械充填物所破環(huán)；二是滲流帶的顆粒白云巖，大氣淡水的垂直滲流可使先期存在的顆粒白云巖形成大量溶蝕孔洞、溶縫，呈半充填—未充填，能有效改善儲層的儲集空間。

水平潛流帶 巖性以角礫灰?guī)r為主，角礫可見一定的分選磨圓，定向排列，角礫本身致密，礫間孔隙多被充填，儲集性較差。

深部緩流帶 處于水平潛流帶之下，遭受巖溶作用微弱，對儲層的改造不具有建設(shè)性意義。

從A8井—A27井雷四段儲層對比圖（圖8）可以看出，研究區(qū)的有利儲層主要分布在垂直滲流帶，水平潛流帶次之，而深部緩流帶幾乎無儲層發(fā)育。

研究區(qū)內(nèi)如A001-7井（圖9），垂直滲流帶發(fā)育在4 123.44～4 139.45 m，厚度約為16 m，顆粒白云巖較為發(fā)育；水平潛流帶發(fā)育在4139.45～4175.00m的范圍內(nèi)，厚度約為36m，角礫灰?guī)r發(fā)育。從儲層發(fā)育來看，該井在垂直滲流帶和水平潛流帶各有一段儲層發(fā)育，孔隙度平均值分別為3.43%和4.58%。但是垂直滲流帶儲層測井解釋為13m，且為純氣層；而水平潛流帶測井解釋出的儲層厚度僅為3m，且只是含氣層。因此該井垂直滲流帶儲層總體好于水平潛流帶，而在深部緩流帶則未見儲層發(fā)育。

圖6 川北儀隴—平昌地區(qū)雷四3亞段裂縫的成像測井識別

可見，對研究區(qū)雷口坡組頂部風(fēng)化殼而言，垂直滲流帶儲層發(fā)育優(yōu)于水平潛流帶。滲流帶分布有顆粒白云巖，其原生孔隙較為發(fā)育，這些孔隙經(jīng)過大氣淡水的淋濾發(fā)生溶蝕，形成溶蝕孔洞縫。而在水平潛流帶內(nèi)，雖然溶蝕作用也很強(qiáng)，但角礫灰?guī)r自身儲集性能差，粒間孔多被后期充填物所充填，所以沒能對

儲集性有較大的建設(shè)性影響。這說明，在川北儀隴—平昌地區(qū)，巖性影響了風(fēng)化殼巖溶型儲層的分布。

圖7 川北儀隴—平昌地區(qū)雷四3亞段充填溶洞角礫巖的成像測井識別

3.2 巖溶古地貌與儲層

巖溶古地貌對儲層也有極重要的影響［12-14］，結(jié)合區(qū)域構(gòu)造和古地理背景，對整個四川盆地雷口坡組頂部古地貌進(jìn)行恢復(fù)，可將其劃分為巖溶高地、巖溶斜坡、巖溶盆地三種地貌單元，而川北儀隴—平昌地區(qū)落在巖溶斜坡帶內(nèi)，處于巖溶高地與巖溶盆地的中間地帶，巖溶帶厚度較大。平面上，在潛水面以上的地帶地形較陡，有利于上覆及周邊流體發(fā)生快速下滲和側(cè)向運移，形成較厚的滲流帶和較薄的活躍潛流帶，并且在垂直滲流帶和水平潛流帶的疊合過渡地帶溶蝕作用最為強(qiáng)烈，是最有利于儲層發(fā)育的部位。潛水面以下的地帶地形平緩，地下水礦化度低，以水平徑流為主，水力梯度小，因而地下水水體相對集中，巖溶方式以慢速擴(kuò)散溶蝕為主，主要發(fā)育水平潛流帶（水體不活躍）及較薄的深部巖溶帶，在有利巖性區(qū)易形成良好的溶蝕孔洞，為氣藏提供有利儲集空間。

川北儀隴—平昌地區(qū)雷口坡組頂部局部比較凸起的地帶，如A22井區(qū)、A19—A172井區(qū)，地勢較高，易于接受大氣淡水的淋濾而發(fā)生較強(qiáng)的溶蝕作用，并以水體快速下滲和側(cè)向運移的方式進(jìn)行溶蝕為主。雷四3亞段沉積的顆粒白云巖經(jīng)過巖溶作用后形成大量溶蝕空間，從而明顯增加了儲集性。

4 巖溶儲層分布特征

以上研究表明，川北儀隴—平昌地區(qū)雷口坡組頂部古巖溶作用廣泛發(fā)生，巖溶斜坡環(huán)境中顆粒白云巖發(fā)育且地勢比較凸起的地帶尤為劇烈；垂向上，由于受到巖性等因素的影響，區(qū)內(nèi)垂直滲流帶的儲層發(fā)育優(yōu)于水平潛流帶。

根據(jù)研究區(qū)雷四3亞段儲能系數(shù)（HΦ）*平面分布圖（圖10）可以對有利儲層分布進(jìn)行預(yù)測。結(jié)合研究區(qū)具體情況，我們一般將HΦ≥0.6的區(qū)帶評價為較有利儲集區(qū)帶；HΦ值為0.2~0.6的區(qū)帶為一般有利儲集區(qū)帶；HΦ≤0.2的區(qū)帶為非有利儲集區(qū)帶。從圖10可以看出，研究區(qū)內(nèi)A21—A19井區(qū)、A22—A23井區(qū)以及A160井區(qū)的儲能系數(shù)都大于0.6，它們遭受的巖溶作用強(qiáng)烈，垂直滲流帶厚度較大，孔滲性較好，屬于研究區(qū)比較有利的儲集區(qū)帶，特別是在A22井周圍，儲能系數(shù)在1.2以上，為本區(qū)最大值。

* 儲能系數(shù)（HΦ）是某一儲層厚度（H，單位“m”）與該儲層平均孔隙度（Φ，無量綱數(shù)值）的乘積，它反映該儲層所能儲集流體量的多少（包括油、氣、水），儲能系數(shù)越高，說明儲層發(fā)育越好

圖8 川北儀隴—平昌地區(qū)A8—A27 井連井剖面雷四3 亞段巖溶儲層對比圖

圖9 川北儀隴—平昌地區(qū)A001-7井雷四3亞段測井解釋成果及巖溶分帶

圖10 川北儀隴—平昌地區(qū)雷四3亞段儲能系數(shù)分布圖

5 結(jié) 論

（1）研究區(qū)雷口坡組雷四3亞段頂部十幾米至一百來米的范圍內(nèi)經(jīng)歷了廣泛的溶蝕作用，極大地增強(qiáng)了儲集性能。

（2）研究區(qū)發(fā)育垂直滲流、水平潛流以及深部緩流三個巖溶帶，垂直滲流帶儲層發(fā)育總體好于水平潛流帶，深部緩流帶相對較差。局部比較凸起的地帶，地勢較高，溶蝕作用更強(qiáng)，儲層更為發(fā)育。

（3）A21—A19井區(qū)、A22—A23井區(qū)以及A160井區(qū)的儲能系數(shù)大于0.6，是比較有利的儲集區(qū)帶，特別是在A22井周圍，儲能系數(shù)在1.2以上，為本區(qū)最大值。

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編輯：吳厚松

Recognition and Potential Zones of Paleokarst at the Top of Middle Triassic Leikoupo Reservoir in Yilong-Pingchang Area, Northern Sichuan Basin

Li Hao,Wang Xingzhi,Hu Yang,Zhu Tong,Li Shun.Yang Xuefei

The Middle Triassic Leikoupo carbonate rock is divided in five members (from T2l1to T2l5)in Yilong-Pingchang Area,Northern Sichuan Basin.The Leikoupo 5th Member has been denudated up and at the top of Leikoupo 4th Member(T2l4)is directly unconformably overlied by Xujiahe Formation(T3x).The residual thickness of leikoupo Fm.is from 800m to 950m.Extensive dissolution had been undergone in a range of over then to a hundred meters at the top of T2l4Member,which resulted in epidiagentic karstification and formed karst breccia,silicification and dissolved ditches,holes,caves and fractures.Contributed to the karstification,a large amounts of dissolution space was produced,in which parts of dissolution space were filled all or locally with argillaceous material that had fallen from the overlying T3x.Acording to the analysis of imaging logging and well cores,it is shown that three karst zones develop, including vertical seepage flow,horizontal underflow and deep slow flowage zones.Overall,the development of the reservoir with the vertical seepage flow zone is better than that with the horizontal underflow zone and the development of the reservoir with slow flowage zone is poor.Besides,the karstification is more extensive and reservoir property is better in higher location.Based on the map of the drawing energy storage coefficient(ESC)distribution of T2l4,it is suggested that the areas of Well A21-Well A19,Well A22-Well A23 and Well A160,in which the ESC are all great than 0.6,are the potential reservoir areas.

Sichuan Basin;Middle Triassic;Leikoupo Fm.;Karst reservoir;Reservoir characteristics

TE112.23

A

2012-09-17；改回日期:2013-04-01

10.3969/j.issn.1672-9854.2013.03.004

1672-9854(2013)-03-0029-10

Li Hao：male,Master.Add:Institute of CNOOC Tianjin Branch Company,Tang-gu,Tianjin,300452,China