張樹東,王興志,任興國(guó),熊宇,林偉川,胡洋

(1.中國(guó)石油集團(tuán)測(cè)井有限公司西南分公司,重慶400021;2.西南石油大學(xué)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,四川成都 610500;3.中國(guó)石油川慶鉆探工程有限公司地質(zhì)勘探開發(fā)研究院,四川成都610051;4.中國(guó)石油集團(tuán)測(cè)井有限公司地質(zhì)研究院,陜西西安710077;5.中國(guó)石油天然氣有限公司測(cè)井重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,陜西西安710077)

0 引 言

碳酸鹽巖表生期巖溶作用,因巖石前期長(zhǎng)時(shí)間暴露地表、經(jīng)歷地表風(fēng)化巖溶和后期地下埋藏巖溶的雙重改造,對(duì)儲(chǔ)層孔洞縫的發(fā)育分布具有較強(qiáng)的控制作用,同時(shí)也產(chǎn)生了特殊的巖溶縫洞體和巖石構(gòu)造特征。地質(zhì)工作者將巖溶作用產(chǎn)物分為巖溶建造巖和巖溶改造巖2類,將巖溶建造巖細(xì)分為殘積巖、塌積巖、沖積巖、填積巖和淀積巖,巖溶改造巖分為巖溶溶蝕巖、巖溶變形巖和巖溶交代巖等[1]。對(duì)這些特征的識(shí)別有助于解釋巖溶作用,例如,利用巖溶角礫巖可追蹤洞穴層的存在,并根據(jù)地下暗河沉積物確定大型或特大型洞穴系統(tǒng)[2],通過(guò)識(shí)別碳酸鹽角礫的大小,指示溶洞的規(guī)模等[3]。

前人研究表明,成像測(cè)井與常規(guī)測(cè)井資料能較好識(shí)別古巖溶塌陷體[4]、基巖、古土壤層、裂縫、溶孔、洞穴以及充填特征等巖溶要素[5]。自然伽馬能譜可用于解釋碳酸鹽巖風(fēng)化面及其風(fēng)化殼的深度和厚度[6],綜合測(cè)井和錄井資料能有效劃分巖溶相帶[7-8]。這些成果較好地用測(cè)井資料識(shí)別部分巖溶特征,為成巖相的研究指明方向?？傮w來(lái)說(shuō),用測(cè)井資料解釋成巖相的難度較大,研究成果不多。

本文利用成像測(cè)井資料高分辨率和井壁成像的優(yōu)勢(shì),結(jié)合常規(guī)測(cè)井和元素測(cè)井資料,在巖心標(biāo)定和地質(zhì)綜合研究成果的基礎(chǔ)上,從巖溶作用產(chǎn)物的識(shí)別和特征分析入手,通過(guò)研究巖溶“六性”關(guān)系,建立了利用測(cè)井資料解釋巖溶作用的方法,為巖溶儲(chǔ)層的測(cè)井解釋和有效性評(píng)價(jià)奠定了基礎(chǔ)。

1 測(cè)井識(shí)別巖溶特征的技術(shù)思路

巖溶特征測(cè)井識(shí)別方法就是研究巖溶的選擇性、方向性、溶蝕與充填性、分帶性、期次性和非均質(zhì)性等“六性”關(guān)系,即對(duì)巖溶作用產(chǎn)物及孔洞縫的特征進(jìn)行測(cè)井識(shí)別和綜合解釋,分析巖溶作用,研究巖溶縫洞的發(fā)育分布規(guī)律,解釋儲(chǔ)層非均質(zhì)性及評(píng)價(jià)儲(chǔ)層有效性,同時(shí)為恢復(fù)古巖溶提供基礎(chǔ)資料。使用的測(cè)井資料以成像測(cè)井和常規(guī)測(cè)井資料為主,巖性復(fù)雜時(shí)需要增加元素測(cè)井資料進(jìn)行標(biāo)定。

2 巖溶“六性”的測(cè)井解釋方法

2.1 巖溶選擇性

巖溶選擇性包括巖溶作用的組構(gòu)選擇性和非組構(gòu)選擇性。組構(gòu)選擇性受巖相控制;非組構(gòu)選擇性受溶蝕條件控制,如裂縫系統(tǒng)、溶洞系統(tǒng)和水動(dòng)力條件等。

控制組構(gòu)選擇性因素包括巖性、巖石結(jié)構(gòu)和層厚。巖性指易溶礦物和難溶礦物的選擇性,通常碳酸鹽巖中的石膏、白云石和方解石等為易溶礦物,硅質(zhì)和泥質(zhì)屬于難溶礦物。巖石結(jié)構(gòu)是指顆粒(晶粒)大小、分選、磨圓等特征,通常高能環(huán)境下形成的厚層塊狀粗顆粒巖石易因地下水的流動(dòng)遭受溶蝕,例如顆粒灘相;低能環(huán)境下形成的細(xì)粒巖石不利于地下水的滲透,不易溶蝕,例如灘間海、潮坪、淺海陸棚、深海泥頁(yè)巖相等。層厚指巖相縱向和側(cè)向變化形成的厚度組合關(guān)系,通常厚層塊狀易被溶蝕,形成厚層狀的儲(chǔ)層,例如臺(tái)緣灘相;粗細(xì)互層狀(薄層狀)的沉積物遭受溶蝕程度減弱,常形成薄層狀儲(chǔ)層,例如臺(tái)內(nèi)灘相。巖溶選擇性控制了孔洞縱向發(fā)育層位,通過(guò)常規(guī)測(cè)井和成像測(cè)井資料可較好解釋上述巖相,并與儲(chǔ)層關(guān)聯(lián)用于預(yù)測(cè)儲(chǔ)層發(fā)育分布。

2.2 巖溶的方向性

巖溶的方向主要包括順層、順裂縫、順?biāo)鞣较蚝徒鼰N源巖方向。由于碳酸鹽巖中存在礦物成分、結(jié)構(gòu)組分、裂縫的各向異性和成巖環(huán)境的差異性,巖溶始終沿易溶蝕的優(yōu)勢(shì)方向進(jìn)行,溶蝕產(chǎn)物(孔洞及充填物)在三維空間及井筒內(nèi)的形態(tài)特征和分布狀態(tài)具有明顯的方向性。這些特征可運(yùn)用成像測(cè)井資料井筒二維成像圖的方位探測(cè)特性識(shí)別和解釋。

順層巖溶即順巖相巖溶,沿著可溶性好的巖相方向溶蝕,形成的溶蝕孔洞與層面基本平行,這與巖石結(jié)構(gòu)組分的差異及巖溶的選擇性緊密相關(guān)[見圖1(a)]。順裂縫巖溶是裂縫為地下水體提供了水流通道,對(duì)裂縫壁兩側(cè)進(jìn)行溶蝕,使裂縫加寬以及沿裂縫兩側(cè)巖石溶蝕形成較發(fā)育的溶蝕孔洞(溶蝕帶),這些溶蝕孔洞排列方向與層理面不再平行,而是順裂縫發(fā)育的方向分布,溶蝕裂縫通常成組系分布[見圖1(b)]。塔里木盆地奧陶系斷溶體和四川盆地南部二疊系茅口組儲(chǔ)層主要沿?cái)鄬臃植季褪堑湫偷睦印Ｑ亓黧w流動(dòng)的方向(順?biāo)鞣较?始終是巖溶的優(yōu)選方向,形成的溶蝕孔洞順?biāo)鞣较蚍植?垂直滲流帶因鉛直方向水流形成縱向排列的溶蝕孔洞或長(zhǎng)軸沿縱向延伸的橢圓狀和串珠狀孔洞等分布特征;水平潛流帶形成的溶蝕孔洞具有水平方向分布的特點(diǎn)。油氣生成期的排烴作用產(chǎn)生的酸性水有利于巖溶的發(fā)生,近烴源巖方向溶蝕程度高,遠(yuǎn)離烴源方向溶蝕程度弱[9]。例如,川中震旦系燈影組頂部下寒武統(tǒng)筇竹寺組是主要烴源巖[10],根據(jù)川中高石梯-磨溪震旦系燈影組儲(chǔ)層發(fā)育情況的統(tǒng)計(jì),距離燈影組頂部100 m內(nèi)的儲(chǔ)層占比達(dá)74%,且離頂部越遠(yuǎn)儲(chǔ)層發(fā)育越差,說(shuō)明筇竹寺組烴源巖對(duì)燈影組頂部巖溶作用有重要影響,越向下其影響逐漸減弱。

圖1 順層巖溶與順裂縫巖溶特征圖*非法定計(jì)量單位,1 in=25.4 mm,下同

巖溶方向性影響了孔洞縫的組合關(guān)系及縫洞的空間分布特征,是大型縫洞體儲(chǔ)層發(fā)育的主控因素,也加劇了大型縫洞體與基質(zhì)孔洞在三維空間發(fā)育的差異性和分布的非均質(zhì)性。

2.3 巖溶的充填性

巖溶的充填性主要包括化學(xué)充填、機(jī)械充填和瀝青充填。對(duì)于碳酸鹽巖儲(chǔ)層,溶蝕是建設(shè)性成巖作用,常形成各種次生孔洞;同時(shí),溶蝕作用形成的化學(xué)和機(jī)械產(chǎn)物又可充填早期孔洞,具有破壞性。

化學(xué)充填是指地層水中過(guò)飽和組分的化學(xué)沉淀作用,表現(xiàn)為孔、洞、縫中多期次和多種礦物的存在[11]。圖2是四川南江縣楊壩剖面顯微照片,顯示多期礦物充填,右下角呈紋層狀分布的是含藍(lán)菌藻膠結(jié)的白云石,1個(gè)紋層代表1個(gè)期次(總共5個(gè)期次),向圖片中心方向粗大晶體為晚期膠結(jié)物,中心藍(lán)色區(qū)域?yàn)闅堄嗫锥?說(shuō)明震旦系后期膠結(jié)充填嚴(yán)重。

圖2 楊壩剖面燈二段葡萄花邊及白云石、石英等5期充填物

圖2中,基巖沉積期的顆粒黏連白云巖,I表示成巖期第1期次的白云石化學(xué)充填,II表示第2期次葉片狀白云石,III表示第3期次粉細(xì)晶白云石,IV表示第4期次粗巨晶白云石,V表示第5期次自形石英晶體。機(jī)械充填主要是圍巖機(jī)械垮塌和水流搬運(yùn)沉積的產(chǎn)物,也包括上覆風(fēng)化殘積物對(duì)深部裂縫的滲流充填沉積。這2種充填作用可能有多期次,也可能與溶蝕作用交替發(fā)生。此外,瀝青也可充填在早期孔隙之中,瀝青主要是油氣進(jìn)入后期的有機(jī)碳?xì)埩粑?在燈影組普遍發(fā)育,充填孔洞,堵塞喉道。

孔洞縫的充填特性可以通過(guò)成像測(cè)井、元素測(cè)井和常規(guī)測(cè)井綜合解釋,通過(guò)充填物與圍巖的電性差異、充填物的形態(tài)特征、充填物的結(jié)構(gòu)等識(shí)別。充填作用堵塞孔喉使儲(chǔ)層的孔隙度變小和滲透率變差,常規(guī)測(cè)井表現(xiàn)為低中子、低聲波時(shí)差、高密度和高電阻率等特征,由于充填物組分和充填方式的不同,識(shí)別方法亦不同。通常溶洞垮塌的特征是角礫的雜亂堆積,缺乏分選性。溶洞中水流搬運(yùn)沉積物具有一定的粒度和沉積層理構(gòu)造現(xiàn)象,顆粒較細(xì)、分選均勻且缺乏壓實(shí),表現(xiàn)為一定孔隙特征,通常中子、密度、聲波三孔隙度曲線相關(guān)性較好,用成像測(cè)井資料易于識(shí)別。對(duì)于縫洞泥質(zhì)充填物的識(shí)別主要利用自然伽馬能譜測(cè)井資料,致密層中硅質(zhì)的識(shí)別可用常規(guī)測(cè)井資料,儲(chǔ)層孔洞中充填的石英需要利用元素測(cè)井方法識(shí)別。當(dāng)化學(xué)充填物的礦物成分與圍巖基本一致,通常難以區(qū)分,但由于充填物通常較圍巖更致密,在成像測(cè)井圖像上表現(xiàn)為孔洞縫壁與圍巖電性差異較大,孔洞邊緣圍巖呈高阻亮色特征,孔洞呈孤立狀態(tài)[見圖3(a)],這與未受充填的溶蝕孔洞呈侵染狀邊界不同。而半充填裂縫,沿裂縫面連續(xù)性變差,縫寬變窄且沿裂縫面寬度變化較大[見圖3(b)]。因此,縫洞的充填性嚴(yán)重削弱了孔洞縫的連通性,降低了儲(chǔ)層滲濾性。

圖3 化學(xué)充填孔洞與裂縫的成像特征圖

2.4 巖溶的分帶性

地質(zhì)上一般將表生期巖溶作用在垂向方向細(xì)分為地表巖溶帶、垂直滲流帶、水平潛流帶和深部緩流帶[3]。根據(jù)前面采用測(cè)井資料對(duì)巖溶選擇性、方向性和充填性等特征的研究,結(jié)合巖心和錄井等信息綜合劃分巖溶相帶。

地表巖溶帶主要巖溶建造巖為風(fēng)化殘積物(風(fēng)化殼),主要由風(fēng)化殘積角礫與上覆沉積物的混合物組成,常規(guī)測(cè)井表現(xiàn)為自然伽馬升高,電阻率同步降低,中子、密度、聲波時(shí)差具有低中等孔隙度響應(yīng)特征,成像測(cè)井有角礫混雜堆積或溶蝕孔縫網(wǎng)絡(luò)狀切割特征(見圖4)。

圖4 四川中部地區(qū)燈影組巖溶相帶測(cè)井識(shí)別模式

垂直滲流帶和水平潛流帶主要通過(guò)孔洞縫的形態(tài)、發(fā)育分布的方向性和充填物的成分與特征等識(shí)別。利用成像測(cè)井可以識(shí)別垂直滲流帶中跨層的近垂向分布的串珠狀溶蝕孔洞與裂縫,常規(guī)測(cè)井表現(xiàn)為低自然伽馬、深淺雙側(cè)向電阻率大段雙軌正差異。燈影組高角度裂縫充填灰黑色泥質(zhì)和滲流粉砂也是垂直滲流帶的標(biāo)志,電性上表現(xiàn)為高自然伽馬對(duì)應(yīng)刺刀狀低電阻率和高中子孔隙度,根據(jù)其分布范圍可大致追蹤垂直滲流帶范圍,自然伽馬能譜高鈾和深淺雙側(cè)向電阻率的長(zhǎng)井段正差異往往指示垂直滲流帶。水平潛流帶則表現(xiàn)為順層狀分布的溶蝕孔洞及大洞中角礫垮塌堆積物和地下暗河中水流搬運(yùn)物等,大的洞穴表現(xiàn)為鉆井放空、測(cè)井特征異常及伴生的垮塌和沖積沉積物,常規(guī)測(cè)井表現(xiàn)為聲波跳波,深淺雙側(cè)向電阻率表現(xiàn)為尖刺狀和正差異。深部緩流帶溶蝕程度顯著降低,孔洞欠發(fā)育,測(cè)井解釋以中小孔洞為主,大溶洞缺乏,面洞率不高,巖石較為致密,自然伽馬為低值,中子與聲波時(shí)差中低值,電阻率中高值。

巖溶的分帶性控制了孔洞縫縱向發(fā)育程度、形態(tài)特征和儲(chǔ)層的發(fā)育分布規(guī)律。垂直滲流帶儲(chǔ)層主要沿裂縫分布,縫洞多具有縱向延伸的特征或與順層溶蝕孔洞組成網(wǎng)狀特征;水平潛流帶易形成大型的洞穴或地下暗河,儲(chǔ)層多水平分布,表現(xiàn)為層狀特征。儲(chǔ)層主要發(fā)育于垂直滲流帶和水平潛流帶,表層殘積帶易受上覆泥巖的充填,孔洞的有效性變差,深部緩流帶因溶蝕作用減弱,儲(chǔ)層孔洞不發(fā)育。

2.5 巖溶的期次性

表生期發(fā)育的溶蝕孔洞和充填物的期次主要通過(guò)3個(gè)標(biāo)志識(shí)別:巖溶建造巖、巖溶孔洞和巖溶裂縫。不同巖溶期形成不同的巖溶建造巖,它們指示了對(duì)應(yīng)的巖溶期次。表生期巖溶最典型的巖溶建造巖是表層的殘積巖(風(fēng)化殼)、垂直滲流帶溶溝和溶洞中機(jī)械充填物或自上覆沉積巖的充填物和伴生的殘余孔洞等,指示表生期。垂直和水平巖溶帶縫洞的縱向和水平分布特征及大的洞穴是表生期巖溶的標(biāo)志。表生期發(fā)育裂縫的識(shí)別標(biāo)志是裂縫溶蝕擴(kuò)大并引導(dǎo)縫洞沿裂縫方向發(fā)育[見圖1(b)],以及裂縫中充填上覆沉積物等;巖溶早期形成的裂縫多為全充填且與孔洞的發(fā)育分布無(wú)關(guān)聯(lián)性;巖溶后期形成的裂縫則表現(xiàn)為既缺乏溶蝕又缺乏充填,且呈完全切割巖相和巖溶期的各種特征?？梢酝ㄟ^(guò)測(cè)井資料來(lái)識(shí)別和評(píng)價(jià)以上特征。

巖溶的期次性控制了孔洞的溶蝕與充填特性及縫洞的匹配關(guān)系。表生巖溶期是孔洞的主要形成期,也是重要的充填期,發(fā)育于巖溶期的裂縫與孔洞的搭配關(guān)系好,易形成高滲通道。

2.6 巖溶的非均質(zhì)性

碳酸鹽巖巖溶縫洞系統(tǒng)通常具有強(qiáng)烈的非均質(zhì)性,主要表現(xiàn):儲(chǔ)集空間構(gòu)成復(fù)雜,分布不均;儲(chǔ)集層與非儲(chǔ)集層在空間隨機(jī)交互出現(xiàn);儲(chǔ)集層的儲(chǔ)集能力和滲流能力空間分布不均,差別較大[12]。不同層系巖相特征和成巖歷史不同,儲(chǔ)層的非均質(zhì)性表現(xiàn)形式不同。川中地區(qū)燈影組儲(chǔ)層受巖相、巖溶分帶、巖溶條件和后期埋藏作用等一系列成巖作用的影響,縱橫向具有強(qiáng)烈的非均質(zhì)性,主要表現(xiàn)在3個(gè)方面。

(1)孔洞分布上具有非均質(zhì)性。主要表現(xiàn)為3種形式:①受巖相控制的儲(chǔ)層具有非均質(zhì)性,藻紋層、藻黏接、藻凝塊、顆粒灘這4種巖相形成了順層、蜂窩狀和針孔狀3種不同孔洞大小及分布特征[見圖5和圖1(a)];差異溶蝕的巖相縱向上呈互層狀,巖相縱向上的頻繁變化限制了孔洞層的縱向分布范圍;②受巖溶相帶控制的儲(chǔ)層具有非均質(zhì)性,不同巖溶相帶水流方向、氣候條件、溶蝕程度等因素的差異性導(dǎo)致溶蝕孔洞發(fā)育分布的非均質(zhì)性(見圖4);③受膠結(jié)、交代等充填作用加劇儲(chǔ)層的非均質(zhì)性,多期次白云石膠結(jié)和后期硅質(zhì)交代形成致密硅質(zhì)層將儲(chǔ)層縱向分割,再以顯晶質(zhì)石英晶體充填于孔洞和喉道中,這幾種方式大幅度降低了孔隙度和滲透率(見圖2和圖3)。以上特點(diǎn)造成了燈影組孔洞縱向大范圍發(fā)育,又受巖相、巖溶相帶和充填作用的多重影響限制了儲(chǔ)層分布的連續(xù)性,儲(chǔ)層單層厚度不大,橫向連續(xù)性較差,形成了層內(nèi)和層間及井間的非均質(zhì)分布特點(diǎn)。因此,儲(chǔ)層多順層分布,水平方向滲透性高于垂直方向,縱向非均質(zhì)性大于橫向。

圖5 燈四段4種不同巖相類型的溶蝕特征的巖心與測(cè)井結(jié)果對(duì)比

(2)縫洞搭配上具有非均質(zhì)性。燈影組裂縫類型較多[13],表現(xiàn)為多傾角、多組系和多期次的特點(diǎn)?？p與洞表現(xiàn)為3種搭配關(guān)系:縫洞一體、縫洞相交和縫洞無(wú)關(guān)。巖溶期形成的裂縫與孔洞同步溶蝕,裂縫引導(dǎo)地下水沿裂縫兩側(cè)溶蝕,孔洞多沿裂縫方向分布,表現(xiàn)為裂縫與孔洞是巖溶一體、儲(chǔ)滲一體的相互依存關(guān)系,縫洞這種匹配關(guān)系滲透性最好,其非均質(zhì)性表現(xiàn)為縫洞空間分布的強(qiáng)非均質(zhì)性[見圖6(a)和圖6(b)]。晚期裂縫與巖溶孔洞相交,裂縫與部分孔洞相連,提高縫洞滲流能力,其非均質(zhì)性表現(xiàn)為裂縫與孔洞滲透性的差異性[見圖6(c)]。晚期裂縫發(fā)育于致密層中,與孔洞無(wú)關(guān)聯(lián),形成裂縫型儲(chǔ)層,多數(shù)情況下裂縫基本無(wú)效,其非均質(zhì)性表現(xiàn)為裂縫發(fā)育分布的方向性[見圖6(d)]?？p洞的3種搭配方式既指示了縫洞的成因聯(lián)系,又體現(xiàn)了縫洞組合對(duì)滲透性的影響程度。

圖6 裂縫與孔洞關(guān)系成像特征圖

(3)滲流能力具有非均質(zhì)性。影響滲流能力的因素除了縫洞發(fā)育程度和分布特點(diǎn)外,縫洞填充的多期次和強(qiáng)烈程度對(duì)殘余孔洞發(fā)育和有效性具有控制作用。不同充填程度造成殘留孔洞的差異性,導(dǎo)致了3種低滲透通道和3種高滲透通道。大面積分布受充填影響的低滲透通道:薄層基質(zhì)孔隙型(或薄互層型)、分散孔洞型、充填裂縫型,測(cè)井解釋方法主要是成像+核磁共振測(cè)井的孔隙結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)方法。局部發(fā)育受強(qiáng)巖溶和裂縫影響的高滲透通道:大型洞穴型、大尺度縫洞型、順層強(qiáng)巖溶孔洞型,測(cè)井評(píng)價(jià)方法主要是成像+遠(yuǎn)探測(cè)聲波的多尺度縫洞評(píng)價(jià)方法。

儲(chǔ)層非均質(zhì)性的測(cè)井描述方法是用成像測(cè)井拾取孔洞及分析連通性,核磁共振解釋孔隙結(jié)構(gòu),成像測(cè)井+遠(yuǎn)探測(cè)聲波解釋多尺度裂縫,三維數(shù)字巖心建模等多種方法分析評(píng)價(jià)縫洞的非均質(zhì)性[14]。這些方法雖不能充分描述儲(chǔ)層的非均質(zhì)性及其分布,但隨著遠(yuǎn)探測(cè)和三維掃描成像技術(shù)應(yīng)用,三維掃描成像+數(shù)字巖心+遠(yuǎn)探測(cè)聲波+精細(xì)地質(zhì)建模是描述儲(chǔ)層非均質(zhì)性的有效手段。

3 應(yīng)用實(shí)例

震旦系燈影組經(jīng)歷了桐灣I期(燈二段)和II期(燈四段)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的改造,四川盆地?zé)粲敖M暴露地表遭受剝蝕,地層殘存厚度介于0～300 m,川中高石梯-磨溪區(qū)塊部分地區(qū)厚度超過(guò)300 m,在四川盆地西部和南部大面積缺失燈四段。通過(guò)燈影組“殘余厚度”法和下寒武統(tǒng)“印模厚度”法,高石1井區(qū)(高石6、高石1、高石2、高科1)主要位于巖溶臺(tái)地(見圖7),有利于溶蝕孔洞的發(fā)育。

圖7 川中高石梯-磨溪地區(qū)震旦系末期巖溶地貌示意圖(自西南油氣田川中油氣礦)

3.1 巖溶相帶的劃分

通過(guò)巖溶標(biāo)志的識(shí)別和多井對(duì)比分析,高石1井區(qū)燈四段可分為4個(gè)巖溶帶(見圖8)。圖8中儲(chǔ)層類型符號(hào):I-孔隙型,ll-孔洞型,lll-縫洞型,lV-裂縫型,V-洞穴型,紅色箭頭指示泥質(zhì)充填,綠色箭頭指示大縫大洞儲(chǔ)層。

頂部風(fēng)化殘積帶(簡(jiǎn)稱殘積帶)主要通過(guò)巖石結(jié)構(gòu)的成像特征和常規(guī)測(cè)井資料的高自然伽馬、中低孔隙度和中高電阻率特征進(jìn)行識(shí)別,這個(gè)相帶大部分井缺失或特征不明顯,僅高石2井殘積帶測(cè)井解釋差氣層厚度為13 m。該相帶溶蝕程度高,充填強(qiáng)烈,儲(chǔ)層品質(zhì)差,儲(chǔ)層厚度與燈四儲(chǔ)層總厚度比值為0～0.07。

垂直滲流帶通過(guò)自然伽馬泥質(zhì)高尖和縫洞形態(tài)和分布特征識(shí)別。高科1井的巖心指示裂縫充填泥質(zhì)位置離燈四頂界178 m,說(shuō)明垂直滲流帶的厚度至少大于178 m,其他井(見圖8)自然伽馬曲線增大處(紅色箭頭所指),縫洞分布特征有縱向串珠狀、橢圓狀、網(wǎng)絡(luò)狀、傾斜狀及孔洞狀(僅分布井筒一側(cè))等5種指示巖溶方向性的形態(tài)特征。高石1井區(qū)位于巖溶臺(tái)地,西鄰巖溶洼地,與垂直滲流帶較長(zhǎng)吻合。根據(jù)多井對(duì)比解釋,該區(qū)垂直滲流帶厚度在170～200 m,此相帶儲(chǔ)層發(fā)育,4口井測(cè)井解釋儲(chǔ)層厚度為50～100 m,儲(chǔ)層厚度與燈四儲(chǔ)層總厚度比值為0.50～0.70。

水平潛流帶。該區(qū)縫洞多順層發(fā)育,形成多個(gè)近水平層狀分布的溶蝕孔洞層,在高石2井還識(shí)別出大型洞穴、圍巖垮塌物及后期充填沉積物。此相帶儲(chǔ)層發(fā)育程度差異較大,往往因鉆遇大的縫洞層獲高產(chǎn)。根據(jù)縫洞的分布形態(tài)和溶蝕強(qiáng)度,測(cè)井解釋儲(chǔ)層厚度為20～55 m,儲(chǔ)層厚度與燈四儲(chǔ)層總厚度比值為0.25～0.30。

深部緩流帶。高石1井區(qū)測(cè)井解釋孔洞發(fā)育程度較差,以小孔小洞為主、較分散,面孔率較低,儲(chǔ)層厚度較薄,一般為0～30 m,儲(chǔ)層厚度與燈四儲(chǔ)層總厚度比值為0～0.16。

3.2 儲(chǔ)層測(cè)井解釋

川中地區(qū)燈影組儲(chǔ)層受巖相和巖溶相的控制,孔洞縫組合有多種形式,高石1井區(qū)燈四段主要的儲(chǔ)層類型可以歸結(jié)為3類。

第1類是受巖相控制的非均勻溶蝕孔洞型儲(chǔ)層。高石1井區(qū)燈四段孔洞主要有順藻紋層分布的順層溶蝕孔洞,表現(xiàn)為連續(xù)性好的順層溶蝕和薄層狀特征;其次為蜂窩狀溶蝕孔洞,孔洞的大小和分布不均,孔洞之間連通性差異較大?？锥纯v向上表現(xiàn)為多個(gè)薄互層狀和少量中厚層狀分布。儲(chǔ)層類型主要為基質(zhì)孔隙型和孔洞型,這類儲(chǔ)層在整個(gè)井段普遍發(fā)育。測(cè)井解釋孔隙度主要分布在2%～10%,滲透率在0.001 7×10-3～0.833 0×10-3μm2,平均為0.082 0×10-3μm2,單層儲(chǔ)層厚度為2～40 m,總體表現(xiàn)為滲透性變化范圍大,孔隙度滲透率關(guān)系復(fù)雜(見圖8)。

第2類是受徑向流控制的大縫大洞型儲(chǔ)層。受巖溶相帶和水文地質(zhì)條件的控制,地下水突破巖石組構(gòu)溶蝕形成巖溶洞穴,通常有大裂縫與之相連。儲(chǔ)層表現(xiàn)為強(qiáng)巖溶的特征,形成局部水平方向高滲透通道。高石1井井區(qū)這類儲(chǔ)層主要分布在水平潛流帶和垂直滲流帶,由于非均質(zhì)強(qiáng),規(guī)模小,單井鉆遇率較低,4口井中的高石1、2、6井發(fā)育,但鉆具放空的大洞穴僅發(fā)育于高石2井。形成的儲(chǔ)層類型主要有洞穴型和縫洞型。測(cè)井解釋孔隙度3%～12%,單層厚度6～10 m(圖8綠色箭頭所指)。

圖8 高石1井區(qū)巖溶相帶對(duì)比圖

第3類是受裂縫系統(tǒng)控制的縫洞型儲(chǔ)層。受裂縫的成因和裂縫所處巖溶相帶和水文地質(zhì)條件等因素控制,裂縫網(wǎng)絡(luò)經(jīng)溶蝕擴(kuò)大形成不規(guī)則的與孔洞相連的縫洞系統(tǒng),該類儲(chǔ)層主要發(fā)育于垂直滲流帶?？臻g上裂縫發(fā)育度、產(chǎn)狀與分布嚴(yán)重不均,縱橫向非均質(zhì)性強(qiáng)。裂縫多為高角度裂縫,高石1井井區(qū)直井鉆遇的幾率較低,水平井鉆遇的幾率較高。該類裂縫常形成垂直方向的高滲透通道,連通縱向多套儲(chǔ)層,成為水平井高產(chǎn)的主控因素。儲(chǔ)層的電性特征是高孔隙度和較低電阻率,裂縫寬度通常較大。

通過(guò)多井對(duì)比解釋,儲(chǔ)層主要發(fā)育于燈四段中上部,向下儲(chǔ)層發(fā)育程度變差。橫向上看,優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層主要發(fā)育在垂直滲流帶中上部和水平潛流帶中部,垂直滲流帶的優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層類型以孔洞型和裂縫-孔洞型為主,水平潛流帶以縫洞型和洞穴型為主,儲(chǔ)層發(fā)育程度和儲(chǔ)層類型縱橫向變化較大,表現(xiàn)出縱橫向強(qiáng)烈的非均質(zhì)性。

4 結(jié) 論

(1)表生期巖溶作用留下了大量的巖石證據(jù),有利于測(cè)井識(shí)別。本文提出的“六性”關(guān)系測(cè)井解釋法能較好地識(shí)別巖溶特征,并進(jìn)行巖溶作用的地質(zhì)解釋。

(2)深埋藏碳酸鹽巖儲(chǔ)層大多經(jīng)歷了多期次巖溶作用,造成孔洞縫的發(fā)育分布規(guī)律復(fù)雜多變,增加了測(cè)井解釋的難度。通過(guò)測(cè)井”六性”關(guān)系研究有助于研究表生期巖溶作用對(duì)孔洞縫發(fā)育演化的控制作用,探索儲(chǔ)層的發(fā)育分布規(guī)律和非均質(zhì)性。特別是通過(guò)研究縫洞的匹配關(guān)系,幫助尋找高滲透縫洞體。

(3)測(cè)井“六性”關(guān)系研究表明,由于川中地區(qū)震旦系燈影組儲(chǔ)層受巖相和巖溶作用的雙重控制,其孔、洞和縫形成的多種特殊的組合模式,造就了該區(qū)主體儲(chǔ)層在低孔隙度、低滲透率背景下,仍然局部發(fā)育高孔隙度和高滲透率儲(chǔ)集體。這些局部發(fā)育的高孔隙度和高滲透率儲(chǔ)集體成為目前水平井鉆探的主要目標(biāo)。