張宸嘉，樊太亮，孟苗苗，吳俊

（中國地質(zhì)大學(xué) a.能源學(xué)院；b.海相儲(chǔ)層演化與油氣富集機(jī)理教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100083）

塔河油田奧陶系碳酸鹽巖儲(chǔ)集層厚度大，儲(chǔ)集空間類型多，分布復(fù)雜，具有強(qiáng)烈的非均質(zhì)性。在該地區(qū)用常規(guī)方法識(shí)別儲(chǔ)集層巖性、結(jié)構(gòu)等地質(zhì)特征有一定的難度。近年來，以FMI測(cè)井、偶極橫波成像測(cè)井等為代表的現(xiàn)代測(cè)井技術(shù)日趨成熟，碳酸鹽巖儲(chǔ)集層評(píng)價(jià)技術(shù)取得了實(shí)質(zhì)性進(jìn)展[1-14]。FMI測(cè)井在垂向上具有連續(xù)性和直觀性的優(yōu)勢(shì)，利用靜態(tài)圖像可以識(shí)別不同巖性的沉積特征，并能反映電阻率的相對(duì)大小和含油性；動(dòng)態(tài)圖像則能反映沉積結(jié)構(gòu)和構(gòu)造、巖層的頂?shù)捉佑|關(guān)系等，這些都是儲(chǔ)集層地質(zhì)解釋的重要依據(jù)[6]。通過選取塔河油田重點(diǎn)地區(qū)巖心和FMI測(cè)井資料齊全的8口井，以FMI測(cè)井圖像為主，結(jié)合巖心資料、常規(guī)測(cè)井資料（自然伽馬測(cè)井曲線、雙側(cè)向電阻率測(cè)井曲線等），準(zhǔn)確識(shí)別了儲(chǔ)集層巖性和儲(chǔ)集空間類型。利用巖心和FMI測(cè)井的互相標(biāo)定，對(duì)重點(diǎn)井段進(jìn)行精細(xì)刻畫，建立碳酸鹽巖儲(chǔ)集層FMI測(cè)井的地質(zhì)解釋模型，進(jìn)而在未取心井段和其他地區(qū)的相關(guān)研究中推廣使用。同時(shí)，利用FMI測(cè)井圖像識(shí)別低級(jí)序不整合面，可為高精度地層格架的建立奠定基礎(chǔ)。最終，通過對(duì)典型井的分析以及連井剖面對(duì)比，總結(jié)儲(chǔ)集層分布的宏觀特征，分析儲(chǔ)集層發(fā)育的主控因素。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

塔河油田位于塔里木盆地沙雅隆起阿克庫勒凸起西南部，以奧陶系縫洞型碳酸鹽巖儲(chǔ)集層為主，奧陶系自下而上發(fā)育蓬萊壩組、鷹山組、一間房組、恰爾巴克組、良里塔格組和桑塔木組。除蓬萊壩組外，其他層位均受到不同程度的剝蝕。該區(qū)奧陶系以灰?guī)r為主，主要包括砂屑灰?guī)r、砂屑泥晶灰?guī)r、泥晶灰?guī)r、灰質(zhì)白云巖、白云巖等，主要為碳酸鹽巖開闊臺(tái)地沉積。形成主要受控于加里東運(yùn)動(dòng)中期和海西運(yùn)動(dòng)早期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)以及巖溶作用。地層發(fā)育多級(jí)次不整合面，對(duì)儲(chǔ)集層形成均有明顯的控制作用。

2 奧陶系儲(chǔ)集層成像測(cè)井地質(zhì)解釋

2.1 巖性識(shí)別與解釋

結(jié)合常規(guī)測(cè)井曲線和巖心資料，根據(jù)FMI測(cè)井圖像，在S114井、TS301井、YQ6井、TS2井、S110井、S88井、TS1井和TS4井奧陶系識(shí)別出6種主要巖性（表1），并建立巖性解釋模型（圖1）。其中，泥晶灰?guī)r儲(chǔ)集層致密、孔隙空間小，自然伽馬較低（圖1a）。紋層狀泥粒灰?guī)rFMI測(cè)井圖像表現(xiàn)為黃褐色條帶狀，明、暗相間的規(guī)則條帶指示高阻亮層與低阻暗層的反復(fù)交替（圖1b），暗黑條紋為不同期次層間縫隙及其發(fā)育時(shí)所粘結(jié)的泥屑。內(nèi)碎屑灰?guī)rFMI測(cè)井圖像呈明顯的高阻塊狀模式夾雜黑色斑點(diǎn)，整體高亮度，溶蝕孔洞發(fā)育且呈順層分布，自然伽馬較高（圖1c）。鮞粒灰?guī)rFMI測(cè)井圖像也呈高阻塊狀?yuàn)A黑色斑點(diǎn)，由于溶蝕孔泥質(zhì)充填，表現(xiàn)為自然伽馬低（圖1d）。白云質(zhì)泥晶灰?guī)rFMI測(cè)井圖像呈高阻塊狀，均勻分布有細(xì)密的中阻亮色斑點(diǎn)，自然伽馬低，雙側(cè)向電阻率高（圖1e）。角礫狀細(xì)粉晶白云巖FMI測(cè)井圖像上呈高阻塊狀，淺色棱角狀高阻碎屑和不規(guī)則深色充填物相混雜，即輕微角礫化現(xiàn)象，有黑色斑點(diǎn)，自然伽馬低（圖1f）。

表1 塔河油田奧陶系儲(chǔ)集層典型巖性測(cè)井響應(yīng)特征

2.2 儲(chǔ)集空間識(shí)別與解釋

以典型井TS1井和YQ6井為標(biāo)準(zhǔn)，建立研究區(qū)縫洞解釋模型（圖2，圖3），主要包括3大類：孔（分散孔、順層孔）、洞（充填洞、未充填洞）和縫（誘導(dǎo)縫、天然縫）。

（1）溶蝕孔 溶蝕孔常分2種形態(tài)，一種是順層分布，另一種呈不規(guī)則分散狀。YQ6井6 774—6 778 m井段（圖3a）的FMI測(cè)井圖像上觀察到層狀暗色條帶，并帶有暗色斑塊和明亮小點(diǎn)，說明孔徑較小的晶間溶孔和晶內(nèi)溶孔順層發(fā)育。該井6 980—6 984 m井段發(fā)育形狀不規(guī)則的較大暗色斑塊（圖3b），可知此井段溶孔也較發(fā)育，但其對(duì)應(yīng)的自然伽馬為中值，說明被泥質(zhì)充填，滲透性可能較差。

TS1井5 734—5 735 m井段發(fā)育順層溶蝕孔（圖2a），在FMI測(cè)井圖像上接近于層狀分布，呈黑色斑點(diǎn)狀，孔徑較大的溶蝕孔往往表現(xiàn)為黑色斑塊，不受巖石組構(gòu)限制。該井5 884—5 885 m井段溶蝕孔孔徑較小，呈分散狀分布（圖2b）。

溶蝕孔有多種成因，如不整合面形成的暴露巖溶型溶蝕孔、地下水或底部熱液形成的深部埋藏巖溶型溶蝕孔。如果溶蝕孔沿裂縫面分布，反映溶蝕孔的形成是地下水沿裂縫溶蝕的結(jié)果[1]。

（2）溶洞 溶洞多出現(xiàn)在下奧陶統(tǒng)的灰?guī)r中，F(xiàn)MI測(cè)井圖像上呈不規(guī)則暗色大片分布，呈塊狀、片狀或條帶分布狀，延伸較短，無定向性。

圖1 塔河油田奧陶系儲(chǔ)集層FMI測(cè)井巖性解釋模型

TS1井5 610—5 611 m，6 393—6 394 m和6 238—6 241 m井段發(fā)育不同形態(tài)的溶洞（圖2c，圖2d，圖2e）。其中6 393—6 394 m井段溶洞在FMI測(cè)井圖像上具明顯滑脫現(xiàn)象（圖2d），表明鉆井時(shí)由于鉆遇溶洞，鉆速迅速提高，圍巖發(fā)生崩塌，圖像呈垂向明暗相間條帶[1]。YQ6井蓬萊壩組6 664—6 668 m井段溶洞內(nèi)部保持了充填角礫的沉積特征（圖3c），大量外來泥質(zhì)或鉆井泥漿的充填，導(dǎo)致自然伽馬升高，自然伽馬測(cè)井曲線通常會(huì)形成突出的尖峰。

（3）誘導(dǎo)縫 誘導(dǎo)縫屬于鉆井過程中由鉆具震動(dòng)、應(yīng)力釋放和鉆井液壓裂等因素造成的人工縫，在圖像上往往表現(xiàn)為2組羽狀、雁列狀排列或2條近于直立的暗色線條[2]。TS1井5 628—5 629 m井段（圖2f）和YQ6井5 708—5 712 m井段（圖3d）發(fā)育典型的雁列狀誘導(dǎo)縫。其走向一般與最大主應(yīng)力平行，無填充，在雙側(cè)向電阻率測(cè)井曲線上，雁列狀誘導(dǎo)縫的淺側(cè)向電阻率高于深側(cè)向電阻率[3]。

（4）天然裂縫 TS1井5 622—5 623 m，5 675—5 676 m和5 873—5 874 m井段分別發(fā)育水平縫、高角度裂縫和網(wǎng)狀縫（圖2g，圖2h，圖2i）。水平縫近于水平，呈低幅度正弦或余弦狀高導(dǎo)暗色條紋；高角度裂縫則呈高幅度正弦或余弦狀高導(dǎo)暗色條紋，二者幾乎切割整個(gè)井眼；網(wǎng)狀縫交錯(cuò)分布形成網(wǎng)狀。

YQ6井5 830—5 835 m井段（圖3e）發(fā)育典型的高角度裂縫，雙側(cè)向電阻率減小。6 362—6 365 m井段發(fā)育典型的低角度裂縫（圖3f）。5 798—5 802 m井段為不規(guī)則裂縫（圖3g），形態(tài)各異，不切割整個(gè)井眼，相應(yīng)巖心上可見參差不齊的裂痕。

（5）縫合線 縫合線可存在于任何沉積巖中，它是壓溶作用的結(jié)果。YQ6井奧陶系發(fā)育大量縫合線（圖3h），分布不規(guī)則，不連續(xù)，呈鋸齒狀，通常不具有滲透性。FMI測(cè)井圖像顯示其近乎平行于層理面，說明壓溶作用主要來自于上覆巖層壓力。

2.3 層序界面識(shí)別與解釋

圖2 TS1井FMI測(cè)井圖像縫洞解釋模型

圖3 YQ6井FMI測(cè)井圖像縫洞解釋模型

以FMI測(cè)井資料為主，結(jié)合其他常規(guī)測(cè)井方法，分析奧陶系內(nèi)部低級(jí)序不整合面發(fā)育特征，總結(jié)出FMI測(cè)井圖像識(shí)別碳酸鹽巖儲(chǔ)集層界面的一般模式和規(guī)律。主要利用3種標(biāo)志識(shí)別碳酸鹽巖層序界面。

（1）電阻率差異 根據(jù)FMI測(cè)井圖像因電阻率差異所顯示的顏色差別進(jìn)行界面識(shí)別。TS301井鷹山組頂部FMI測(cè)井圖像上顯示為黃褐色到黑褐色層狀，雙側(cè)向電阻率較低，順層溶蝕孔洞較發(fā)育（圖4）。一間房組底部表現(xiàn)為亮黃色塊狀，雙側(cè)向電阻率較高，僅界面附近有微小溶蝕孔發(fā)育。

圖4 TS301井一間房組與鷹山組分界面

（2）孔洞縫展布 根據(jù)FMI測(cè)井圖像所顯示的孔洞縫展布特征進(jìn)行識(shí)別。以S88井為例，整體上每個(gè)界面之下（每段頂部）均發(fā)育溶蝕孔洞（圖5），推測(cè)界面處受海退暴露溶蝕作用，形成溶洞。

（3）巖性和構(gòu)造 根據(jù)界面處巖性、沉積結(jié)構(gòu)構(gòu)造等特征進(jìn)行識(shí)別。利用自然伽馬測(cè)井曲線、FMI測(cè)井圖像，可看出地層泥質(zhì)含量變化，識(shí)別出TS301井典型井段小型反旋回疊加，為進(jìn)積序列（圖6）。地層巖性為淺黃灰色泥晶灰?guī)r和內(nèi)碎屑灰?guī)r互層。

3 典型井儲(chǔ)集層FMI測(cè)井分析

3.1 單井儲(chǔ)集層識(shí)別

以S88井為例，結(jié)合常規(guī)測(cè)井曲線和巖心、錄井資料，利用FMI測(cè)井圖像，對(duì)儲(chǔ)集層特征進(jìn)行分析（圖5）。

地層巖性在縱向上可見2個(gè)明顯的巖性段：5 620—6 096 m井段以灰?guī)r為主，6 096—6 350 m井段以白云質(zhì)灰?guī)r和灰質(zhì)白云巖互層為主。

FMI測(cè)井圖像分析表明，儲(chǔ)集層主要集中在5630—5 706 m井段溶洞發(fā)育和影響帶，其上部為巨大的溶洞，下部為崩塌角礫白云巖充填溶洞，臨近底部的地層中可見一些天然裂縫。5 706—5 940 m井段為塊狀灰?guī)r，裂縫、孔洞極少，相對(duì)其他井段比較致密，可能為局部蓋層。在5 940—6 095 m井段有裂縫零星分布，但主要存在溶洞，為潛在儲(chǔ)集層。6 098—6 310 m井段發(fā)育溶洞和溶蝕孔。

分析可知，儲(chǔ)集層的發(fā)育與沉積環(huán)境、巖性和成巖變化密切相關(guān)，臺(tái)地邊緣水動(dòng)力較強(qiáng)，可形成具交錯(cuò)層理的灰?guī)r和砂屑灰?guī)r。在臺(tái)地微相和臺(tái)地邊緣微相交互沉積時(shí)，界面一般為沖蝕面或暴露面，成為相對(duì)的高孔滲帶，為有利儲(chǔ)集帶。但由于成巖膠結(jié)作用很強(qiáng)，導(dǎo)致大部分的裂縫和孔洞被充填，所以由于滲流粉砂富集而形成的孔隙度較高、硅質(zhì)較高的層段變得相對(duì)較為有利。不過，大量充填縫的存在也有其有利的一面，充填縫使儲(chǔ)集層便于進(jìn)行壓裂改造。

圖5 S88井儲(chǔ)集空間綜合柱狀剖面

3.2 連井儲(chǔ)集層對(duì)比分析

連井對(duì)比分析（圖7）可知，TS1井和TS2井鷹四段裂縫極其發(fā)育，受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響強(qiáng)烈。S88井一間房組被剝蝕掉，鷹四段發(fā)育多段溶洞，主要受不整合面控制。鷹三段僅頂界之下孔洞發(fā)育，儲(chǔ)集層較差，中部發(fā)育區(qū)域性高阻蓋層。鷹二段受不整合面控制，整體孔洞發(fā)育。鷹一段小溶洞較發(fā)育，薄而多，位于高能灘相帶，受低級(jí)序不整合和白云巖化作用影響。

圖6 TS301井小旋回及層序界面特征

對(duì)比層序界面可知，TS1井和TS2井一間房組與鷹山組界面之下均發(fā)育裂縫，3口井在不整合面之下均發(fā)育溶洞，相鄰近的下部多發(fā)育溶蝕孔。越靠近不整合面，巖溶程度越高。對(duì)比可知，TS2井不整合面之上電阻率低，誘導(dǎo)縫發(fā)育，層理不明顯；不整合面之下電阻率高，無誘導(dǎo)縫，水平層理發(fā)育。S88井不整合面之上電阻率中—高，發(fā)育厚層塊狀泥晶灰?guī)r；不整合面之下電阻率低—中，層狀溶孔發(fā)育。TS1井不整合面之上電阻率高，裂縫和水平層理發(fā)育；不整合面之下電阻率低，孔洞發(fā)育，存在交錯(cuò)層理段。綜上所述，不整合面處受海退暴露溶蝕作用，故不整合面之下發(fā)育規(guī)模不大的溶洞，多為層內(nèi)巖溶，這是因?yàn)樘妓猁}沉積物形成后不久的短期周期性暴露引起的同生或準(zhǔn)同生巖溶作用難以形成影響深度大、規(guī)模大、分布廣泛的巖溶，常常發(fā)育粒內(nèi)溶孔、鑄模孔等。而較深部地層在表生期受大氣淡水淋濾作用，巖石中的細(xì)粒物質(zhì)發(fā)生遷移，孔隙連通性增強(qiáng)，為深埋時(shí)期流體排放提供了通道。不整合面形成后，隨著流體的溶蝕作用，次生孔隙、溶蝕孔進(jìn)一步發(fā)育，儲(chǔ)集性能改善，為油氣提供了儲(chǔ)集空間。

4 結(jié)論

（1）通過優(yōu)選的常規(guī)測(cè)井方法和巖心資料，分析研究區(qū)8口井FMI測(cè)井圖像，建立了6種FMI測(cè)井巖性解釋模型，分別為泥晶灰?guī)r、紋層狀泥?；?guī)r、內(nèi)碎屑灰?guī)r、鮞?；?guī)r、白云質(zhì)泥晶灰?guī)r和角礫狀細(xì)粉晶白云巖；并建立了3類縫洞的FMI測(cè)井解釋模型，包括孔（分散孔、順層孔）、洞（充填洞、未充填洞）和縫（誘導(dǎo)縫、天然縫）。

圖7 TS2井—S88井—TS1井連井剖面

（2）利用FMI測(cè)井圖像具體識(shí)別界面時(shí)，主要依據(jù)3種標(biāo)志：①電阻率差異標(biāo)志，即電阻率不同所顯示的顏色差異進(jìn)行識(shí)別；②孔洞縫展布標(biāo)志，孔洞縫的展布特征與界面關(guān)系密切，孔洞常常大量發(fā)育于界面之下；③巖性及構(gòu)造標(biāo)志，界面處的巖性和構(gòu)造特征常發(fā)生明顯的變化。

（3）通過單井儲(chǔ)集層識(shí)別以及連井對(duì)比可知，沉積背景、層序格架與古地理格局共同影響著塔河油田奧陶系碳酸鹽巖儲(chǔ)集層的發(fā)育。其中，構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、巖溶作用和海退暴露溶蝕作用導(dǎo)致的層序不整合面控制著儲(chǔ)集空間的發(fā)育。鷹四段受不整合面的控制，裂縫極其發(fā)育。鷹一段位于高能灘相帶，孔洞較發(fā)育，主要受低級(jí)序不整合面和白云巖化作用影響。

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