利用測(cè)井方法識(shí)別和評(píng)價(jià)塔河油田巖溶溶洞

馬暉

（1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京），北京 100083；2.中國(guó)石化勝利油田分公司純梁采油廠，山東 博興 256504）

利用測(cè)井方法識(shí)別和評(píng)價(jià)塔河油田巖溶溶洞

馬暉1，2

（1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京），北京 100083；2.中國(guó)石化勝利油田分公司純梁采油廠，山東 博興 256504）

溶洞型儲(chǔ)層在塔河油田奧陶系地層中比較常見(jiàn)。文中通過(guò)對(duì)洞穴在常規(guī)測(cè)井及成像測(cè)井的響應(yīng)特征的分析研究，建立了塔河油田溶蝕孔洞的測(cè)井識(shí)別方法，即利用自然伽馬與電阻率的交會(huì)圖，結(jié)合常規(guī)測(cè)井資料和全井眼地層電阻率掃描成像測(cè)井，可以評(píng)價(jià)溶蝕孔洞的發(fā)育及充填程度；利用多種不同徑向探測(cè)深度測(cè)井資料的對(duì)比，可以評(píng)價(jià)溶蝕孔洞的徑向延伸程度。實(shí)例分析表明，利用測(cè)井資料識(shí)別溶洞的方法是可行的。

溶洞；測(cè)井響應(yīng)特征；成像測(cè)井；塔河油田

根據(jù)巖心描述、測(cè)井解釋、物性、壓汞、鑄體及顯微薄片觀察發(fā)現(xiàn)，基質(zhì)孔隙、裂縫和溶蝕孔洞是塔河油田奧陶系儲(chǔ)層的主要儲(chǔ)集空間［1-6］。其中，溶洞型儲(chǔ)層在塔河油田奧陶系地層中比較常見(jiàn)，按充填程度可分為充填、半充填和未充填洞穴3類(lèi)，常見(jiàn)灰?guī)r角礫、砂質(zhì)、粉砂質(zhì)、泥質(zhì)充填［7］；按大小可分為大型、中型和小型洞穴3類(lèi)，大者直徑可達(dá)20 m，小的僅1 m左右。未完全充填的大型溶洞與洞頂破裂帶是油氣富集的最好場(chǎng)所，構(gòu)成完整的油氣藏。因此，要尋找有效識(shí)別巖溶溶洞的方法，正確地評(píng)價(jià)溶蝕孔洞的充填物、發(fā)育程度及徑向延伸程度。

1 洞穴型儲(chǔ)層的測(cè)井響應(yīng)特征

洞穴型儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間為大型洞穴和裂縫，洞穴（包括大洞、巨洞）儲(chǔ)集空間巨大，加之裂縫具有溝通洞穴和改善滲流性能的作用，從而形成了儲(chǔ)集空間巨大、儲(chǔ)滲能力極好的有利儲(chǔ)層類(lèi)型。在塔河油田奧陶系地層中，主要發(fā)育有3種洞穴型儲(chǔ)層：第1種為地表巖溶帶中發(fā)育的洞穴型儲(chǔ)層，第2種為垂直滲流帶中發(fā)育的落水洞，第3種為發(fā)育在水平潛流帶中的縫洞層。大中型溶洞由于其徑向延伸遠(yuǎn)，大大超過(guò)了測(cè)井儀器的徑向探測(cè)深度［8］，但由于溶洞中常有泥質(zhì)等充填物存在，溶洞的充填物未經(jīng)受充分壓實(shí)作用，充填物的各項(xiàng)物理特性與正常沉積地層會(huì)有一定的差異，因此，大中型溶洞在測(cè)井曲線上具有明顯的響應(yīng)特征。

1.1 洞穴在常規(guī)測(cè)井曲線上的響應(yīng)特征

1）自然伽馬測(cè)井曲線。自然伽馬值常常出現(xiàn)高值：一是由于溶洞多與地下水活動(dòng)有關(guān)，易造成鈾的富集，形成高伽馬高鈾的測(cè)井特征；二是由于溶洞中多泥質(zhì)充填，也出現(xiàn)自然伽馬高的現(xiàn)象。如果溶洞未充填，自然伽馬值有可能不高。

2）井徑測(cè)井曲線。井徑曲線異常增大。無(wú)充填的洞穴，井徑可達(dá)到儀器的最大探測(cè)深度，在測(cè)井曲線顯示井徑異常增大；有充填的洞穴，由于充填物的壓實(shí)程度差，易被鉆井液侵入溶蝕垮塌，造成井徑增大或呈鋸齒狀，如果泥質(zhì)充填程度高，井徑也可能無(wú)明顯變化。

3）聲波時(shí)差測(cè)井曲線。無(wú)充填或充填程度低的洞穴聲波時(shí)差出現(xiàn)跳波異?；蚋緶y(cè)不到信息，同時(shí)聲波幅度也將嚴(yán)重衰減，多數(shù)情況下，縱橫波能量會(huì)出現(xiàn)衰減。如果充填程度高，聲波可能無(wú)明顯變化。

4）中子測(cè)井曲線。無(wú)充填或充填程度低的洞穴視中子孔隙度將異常增大。井壁附近無(wú)礦物充填的溶洞，其內(nèi)被鉆井液充滿(mǎn)，視中子孔隙度將異常增大；有泥質(zhì)充填時(shí)，由于這些泥質(zhì)未壓實(shí)或壓實(shí)不充分，其束縛水含量遠(yuǎn)比正常壓實(shí)地層中泥質(zhì)的束縛水含量高，也就是說(shuō)其含氫指數(shù)比正常沉積地層中泥質(zhì)的含氫指數(shù)高，此時(shí)視中子孔隙度也會(huì)增大；全充填或充填程度高的洞穴視中子孔隙度可能變化不明顯。

5）電阻率測(cè)井曲線。在溶洞段，雙側(cè)向電阻率明顯低于正常沉積地層的電阻率。無(wú)充填或充填程度低的溶洞處，雙側(cè)向電阻率值異常降低，深淺雙側(cè)向具有大幅度正差異［8］，即使泥質(zhì)全充填時(shí)，深淺雙側(cè)向仍具有較大正差異。巨晶方解石充填或全充填的洞穴電阻率值高，與致密灰?guī)r相似。

6）地層傾角測(cè)井曲線。地層傾角測(cè)井的雙井徑曲線可用于研究井壁不同方向的垮塌情況。在溶洞處，雙井徑一般會(huì)明顯變化或呈鋸齒狀變化，利用地層傾角微電阻率曲線的相關(guān)性,可以研究溶洞充填物的成層性及溶洞的形狀和延伸情況。通常，充填混雜堆積顯示相關(guān)性差，成層堆積或水流搬運(yùn)沉積則相關(guān)性較好。

綜上所述，未充填或充填程度低的洞穴在常規(guī)測(cè)井曲線上常常表現(xiàn)為：井徑垮塌；自然伽馬值較高、自然伽馬總值與無(wú)鈾伽馬有差異（即鈾值較高）；聲波時(shí)差常跳波或未測(cè)到、補(bǔ)償中子明顯增大或未測(cè)到、補(bǔ)償密度異常降低甚至未測(cè)到；深淺雙側(cè)向電阻率異常降低或未測(cè)到、深淺雙側(cè)向具正差異。

1.2 洞穴在成像測(cè)井圖上的響應(yīng)特征

利用成像測(cè)井比較容易識(shí)別各種不同大小的溶洞，并分析其充填情況、滲透性等。大型未充填溶洞（鉆具大段放空），在成像圖上表現(xiàn)為大段暗色［9］；若洞穴中充填砂巖，則在成像測(cè)井的動(dòng)態(tài)圖上有較亮的顏色，但較灰?guī)r暗；若洞穴中充填泥巖，則顏色較砂巖更暗一些；若溶洞中充填巨晶方解石，則成像圖中動(dòng)、靜態(tài)圖均為亮色，甚至比灰?guī)r更亮；對(duì)于灰?guī)r角礫充填溶洞其成像特征也很明顯，易于區(qū)別。

未充填或半充填洞穴，在斯通利波曲線上有明顯能量衰減和反射異常，斯通利波時(shí)差明顯增大，變密度資料有明顯干涉條紋或衰減嚴(yán)重現(xiàn)象。用斯通利波資料計(jì)算的滲透性指數(shù)較高［10］。

2 溶洞發(fā)育及充填測(cè)井評(píng)價(jià)

全井眼地層電阻率掃描成像測(cè)井（FMI，STARII等）是利用電流對(duì)井壁掃描而測(cè)得井壁電導(dǎo)率圖像的一種測(cè)井方法，能夠全面精確地顯示井壁地層的變化。一般來(lái)說(shuō)，用常規(guī)測(cè)井資料評(píng)價(jià)溶洞的數(shù)量、密度、連通情況有如下規(guī)律：溶蝕孔洞數(shù)量越多、密度越大、連通情況越好，其聲波時(shí)差、中子測(cè)井值增加越大，電阻率值降低越多；對(duì)于各向異性強(qiáng)的溶蝕孔洞，隨著其發(fā)育程度的增加，其深淺雙側(cè)向電阻率正差異更明顯，特別發(fā)育時(shí)，深淺雙側(cè)向相關(guān)性會(huì)變差。因此，結(jié)合常規(guī)測(cè)井資料和全井眼地層電阻率掃描成像測(cè)井，比較容易識(shí)別和評(píng)價(jià)井眼附近溶洞的發(fā)育及連通情況。

溶蝕孔洞有無(wú)產(chǎn)能或產(chǎn)能高低，不僅與溶洞的大小、數(shù)量、密度、連通狀況有關(guān)，還與溶洞的充填情況密切相關(guān)。針對(duì)塔河工區(qū)的碳酸鹽巖儲(chǔ)層，常用自然伽馬（無(wú)鈾伽馬）-電阻率交會(huì)法來(lái)判斷溶蝕孔洞充填情況。

溶蝕孔洞內(nèi)無(wú)充填物時(shí)，主要由鉆井液或地層水充填，這時(shí)測(cè)量的電阻率很低；有充填時(shí)，溶洞內(nèi)自由空間主要由充填物、鉆井液或地層流體組成，這時(shí)電阻率值也低于正常沉積泥質(zhì)的電阻率。即對(duì)于正常沉積地層，電阻率與自然伽馬有近似雙曲線的變化關(guān)系，當(dāng)溶洞充填不充分時(shí)，就要偏離這種關(guān)系。因此，可利用自然伽馬與電阻率的交會(huì)圖來(lái)評(píng)價(jià)泥質(zhì)的充填程度。具體方法是：根據(jù)正常沉積的含泥質(zhì)地層所做的自然伽馬-電阻率雙曲線建立標(biāo)準(zhǔn)，然后比較待判斷溶洞段自然伽馬-電阻率曲線交會(huì)圖中數(shù)據(jù)點(diǎn)的分布情況，來(lái)判斷溶洞的充填程度。如果數(shù)據(jù)點(diǎn)偏離曲線向下分布，充填程度就低，反之充填程度就高。

3 溶洞徑向延伸分析

可利用多種不同徑向探測(cè)深度測(cè)井資料的對(duì)比來(lái)評(píng)價(jià)溶蝕孔洞、裂縫等徑向延伸情況。

一般來(lái)說(shuō)，井壁附近溶蝕孔洞發(fā)育，則全井眼微電阻率成像測(cè)井可清楚全面地反映出來(lái)，包括其數(shù)量、大小和連通情況，常規(guī)測(cè)井資料上表現(xiàn)出聲波時(shí)差增大、中子測(cè)井增大、密度降低等特征；如果離井壁稍遠(yuǎn)處（如雙側(cè)向探測(cè)范圍內(nèi)）溶洞發(fā)育，則電阻率會(huì)降低，隨溶洞發(fā)育程度增加，降低幅度增大，而且對(duì)于各向異性強(qiáng)的溶洞，深淺雙側(cè)向差異會(huì)增大，相關(guān)性變差；如果在遠(yuǎn)離井壁約2 m附近溶洞發(fā)育，則方位電阻率成像（ARI）圖上深側(cè)向電阻率值降低，成像圖會(huì)有深或暗色斑點(diǎn)或團(tuán)塊。

4 應(yīng)用實(shí)例

實(shí)例1：T×××井的常規(guī)測(cè)井資料和井周微電阻率掃描成像都顯示，井段5716.0～5723.0m，5729.5～5732.0 m，5 737.0～5 741.0 m溶蝕孔洞發(fā)育，且發(fā)育裂縫，特別是5 737.0～5 741.0 m高角度裂縫發(fā)育。方位電阻率成像資料顯示，只有5 719.2～5 723.0 m，5 729.5～5 732.0 m，5 737.0～5741.0m有溶蝕孔洞發(fā)育，5737.0～5741.0m裂縫發(fā)育，井段5 716.0～5 719.2 m為泥質(zhì)與灰?guī)r薄互層，溶蝕孔洞和裂縫都不發(fā)育，說(shuō)明5 719.2～5 723.0m，5 729.5～5 732.0 m，5 737.0～5 741.0m溶蝕孔洞和井段5737.0～5741.0m裂縫有一定的徑向延伸（不小于2 m），但5 716.0～5 719.2 m溶蝕孔洞延伸不是很遠(yuǎn)（見(jiàn)圖1）。

圖1 T×××井溶蝕孔洞和高角度裂縫測(cè)井響應(yīng)特征

實(shí)例2：T×××井巖心測(cè)井資料顯示發(fā)育3個(gè)洞穴型儲(chǔ)層段，即5 652.0～5 658.0 m，5 688.0～5 692.0 m和5 747.0～5 753.0 m。第1個(gè)和第2個(gè)洞穴主要為砂泥巖未完全充填，第3個(gè)洞穴為巨晶方解石全充填。從該井自然伽馬-深側(cè)向電阻率交會(huì)圖（見(jiàn)圖2）上可知，井段5 652.0～5 658.0 m（第1個(gè)洞穴）和井段5 688.0～5 692.0 m（第2個(gè)洞穴）絕大多數(shù)交會(huì)點(diǎn)（分別為玫紅色和紅色）落在正常沉積線的下方，說(shuō)明這2個(gè)洞穴充填程度低；井段5 692.0～5 786.0 m交會(huì)點(diǎn)基本落在正常沉積曲線上，說(shuō)明第3個(gè)洞穴基本為全充填。該井5 537.4～5 782.6 m原鉆具放噴求產(chǎn)，7 mm油嘴產(chǎn)油385 m3/d、氣24900 m3/d、水45 m3/d，之后生產(chǎn)測(cè)試證明，主要為井段5 649.0～5 654.5 m（第1個(gè)洞穴）和5 685.0～5 691.0 m（第2個(gè)洞穴）產(chǎn)液，與自然伽馬-深側(cè)向電阻率交會(huì)圖判斷的溶洞充填程度相符。

圖 2 T×××井深側(cè)向電阻率-自然伽馬交會(huì)圖

5 結(jié)論

1）利用自然伽馬（無(wú)鈾伽馬）-電阻率交會(huì)法，結(jié)合常規(guī)測(cè)井資料和全井眼地層電阻率掃描成像測(cè)井，可以識(shí)別溶蝕孔洞的發(fā)育及充填情況。

2）全井眼地層微電阻率掃描成像測(cè)井、深淺雙側(cè)向測(cè)井和方位電阻率成像測(cè)井的徑向探測(cè)深度不同，通過(guò)對(duì)比不同徑向探測(cè)深度的測(cè)井響應(yīng)特征，可以分析判斷溶洞徑向延伸程度。

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（編輯 李宗華）

Identification and evaluation of karst caves with well logging method in Tahe Oilfield

Ma Hui1，2
(1.China University of Geosciences,Beijing 100083,China;2.Chunliang Oil Production Plant, Shengli Oilfield Company,SINOPEC,Boxing 256504,China)

Cave reservoir is common in Ordovician strata of Tahe Oilfield.Based on the analysis of response characteristics of conventional logging and imaging logging of the caves,the identification method of cave has been established in Tahe Oilfield, namely through the use of the cross plot of gamma ray and resistivity combined with conventional logging data and formation scanner log of full hole,the development and filling situation of cave can be evaluated.Through the comparison of logging data of different radial depths,the extension of corrosion caves can be evaluated.Case analysis shows that the identification method of cave using logging data is feasible.

cave;logging response characteristics;imaging logging;Tahe Oilfield

TE122.2+21；P631.8+1

：A

1055-8907（2012）02-0266-04

2011-11-18；改回日期：2012-02-01。

馬暉，男，1966年生，高級(jí)工程師，博士，主要從事油田開(kāi)發(fā)研究工作。電話：（0546）8753317，E-mail：mahui.slyt@sinopec. com。

馬暉.利用測(cè)井方法識(shí)別和評(píng)價(jià)塔河油田巖溶溶洞［J］.斷塊油氣田，2012，19（2）：266-269. Ma Hui.Identification and evaluation of karst caves with well logging method in Tahe Oilfield［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2012，19（2）：266-269.