阿姆河右岸東部地區(qū)巖溶裂縫的測井識別與評價

張樹東 任興國 羅 利 郭廷亮 梁旭升

1. 中國石油集團(tuán)測井有限公司西南分公司 2. 中國石油川慶鉆探工程公司地質(zhì)勘探開發(fā)研究院

土庫曼斯坦阿姆河右岸東部區(qū)塊位于別什肯特坳陷帶和西南基薩爾褶皺隆起區(qū)，包含阿蓋雷、達(dá)什布魯恩、西召拉麥爾根、召拉麥爾根、霍賈古爾盧克、東霍賈古爾盧克、塔加拉、戈克米亞爾等多個局部構(gòu)造，是一個大型的油氣富集區(qū)[1-4]。區(qū)域斷裂和多期構(gòu)造演化對裂縫的發(fā)育分布有重要的控制作用[5-7]，阿姆河?xùn)|部區(qū)塊構(gòu)造擠壓作用較強(qiáng)，向中部區(qū)塊減弱，東部區(qū)塊表現(xiàn)為裂縫具有多期次、多種類型和發(fā)育程度高的特點(diǎn)，儲集性能主要表現(xiàn)為中孔隙度、低孔隙度和低滲透率、特低滲透率儲層特征[8-12]。測井資料解釋表明，東部區(qū)塊泥質(zhì)含量增加，高能相帶厚度減薄，受巖相控制的溶蝕孔洞發(fā)育程度較中部區(qū)塊變差，裂縫對儲層和產(chǎn)量具有較強(qiáng)的控制作用。

1 不同類型裂縫的巖心與測井特征

1.1 不同類型裂縫的巖心與測井特征對比

根據(jù)巖心觀察和測井解釋的最新研究成果，本區(qū)宏觀裂縫可以分為4類：全充填裂縫、半充填裂縫、巖溶裂縫和未充填裂縫。它們分別對應(yīng)于從老到新的不同形成時期：①全充填縫類型較多、成因復(fù)雜，為最早期裂縫；②半充填縫主要為高角度或直立的張開度較大、充填度較高的裂縫，為早期裂縫；③巖溶裂縫為早期或早期—中期裂縫，多表現(xiàn)為高角度、單組系特征，對應(yīng)于大規(guī)模巖溶發(fā)生前或與之匹配，遭受地下水溶蝕擴(kuò)大形成的裂縫與沿裂縫面兩側(cè)發(fā)育的溶蝕孔洞組成（圖1）；④未充填裂縫主要是晚期構(gòu)造裂縫，多表現(xiàn)為斜交—高角度和單組系特征，裂縫基本未遭受溶蝕和充填作用，解釋為晚期構(gòu)造運(yùn)動形成，對應(yīng)于大規(guī)模巖溶形成后或油氣運(yùn)移期或稍后（圖2）。以上4種裂縫類型中，有效的裂縫是巖溶裂縫和未充填裂縫，其次是半充填縫，而全充填裂縫為無效縫[13]。根據(jù)多井的測井解釋，這3類有效裂縫在同一井段基本不疊加，有各自的發(fā)育和分布規(guī)律。

1.2 巖溶裂縫的儲層特征分析

裂縫的價值在于最大可能連通更多的溶蝕孔洞，提高儲層的滲透性。裂縫與溶蝕孔洞的組合關(guān)系不同，對提高儲層滲透性的貢獻(xiàn)也不同。本區(qū)裂縫與溶蝕孔洞有3種組合模式：①裂縫與溶蝕孔洞無交集（圖3-a）；②裂縫切割溶蝕孔洞（圖3-b）；③溶蝕孔洞沿裂縫發(fā)育（圖3-c）。這3種模式形成儲層的有效性依次變好。巖溶裂縫就屬于第③種模式；未充填裂縫屬于第②種模式，也可能表現(xiàn)為第①種模式；半充填裂縫多為第①種模式。

巖溶裂縫的形成是裂縫與巖溶發(fā)生的時期配伍性較好，裂縫為地下水活動提供了較好的通道，溶蝕首先沿著裂縫面周邊發(fā)生，并不斷擴(kuò)大，形成了寬度較大的溶蝕帶（圖3-c），構(gòu)成溶蝕孔洞與裂縫組成的儲滲一體的系統(tǒng)，孔隙度和滲透率都較高。

圖3 溶洞與裂縫的3種組合模式圖

未充填裂縫與孔洞的關(guān)系是地層先發(fā)育溶洞，再發(fā)育裂縫，裂縫與孔洞為切割關(guān)系，缺乏巖溶過程中的成因聯(lián)系。因此，裂縫只能連通局部的孔洞，故溶洞與裂縫常呈分離狀態(tài)，只能改善部分儲集空間的滲透性。裂縫與孔洞搭配好可獲高產(chǎn)氣井[14-15]，搭配不好儲層變差。

例如Aga22井，井深3 293～3 318 m儲層段宏觀裂縫較發(fā)育，裂縫數(shù)量多、密度高，測井特征上表現(xiàn)為較高張開度、低孔隙度，裂縫連通部分孔洞，這是典型的晚期未充填裂縫形成的儲層，該段測試產(chǎn)氣 28.1×104m3/d（圖 2）。

例如Aga23井，井深3 212～3 234 m儲層段發(fā)育的巖溶裂縫，測井特征上表現(xiàn)為高張開度、中等孔隙度的特征，溶蝕孔洞沿裂縫發(fā)育形成高滲透溶蝕帶，是典型的溶蝕擴(kuò)大裂縫形成的儲層。從電阻率成像對比可看出，該井溶蝕孔洞和裂縫均較發(fā)育，由于沿裂縫面兩側(cè)溶蝕程度高，縫洞連通性好，且同一井段發(fā)育多條巖溶裂縫，測試結(jié)果產(chǎn)氣121.89×104m3/d，其產(chǎn)量大大高于Aga22井（圖4）。

2 巖溶裂縫的測井識別方法

2.1 成像測井識別

經(jīng)地下水充分溶蝕擴(kuò)大形成巖溶裂縫的測井特征十分明顯，易于識別：①裂縫的寬度較大，且沿裂縫面以及裂縫之間電性特征變化較大；②溶蝕孔洞不是順層分布而是沿裂縫方向分布，造成裂縫面邊界不十分清晰，以溶蝕帶的形式出現(xiàn)，其內(nèi)部溶蝕不均勻性和溶蝕的不規(guī)則性的電性特征明顯；③部分裂縫溶蝕與填充現(xiàn)象均存在；④基本為高角度裂縫，有較好的組系特征。例如Jor21井（圖1）：①圖1-a巖溶裂縫穿過石灰?guī)r段的頂界，被上覆泥質(zhì)層覆蓋，由于裂縫位于頂部低能環(huán)境，形成的石灰?guī)r相顆粒細(xì)，巖性不純，含泥質(zhì)，影響巖溶發(fā)育程度，溶蝕帶的寬度不大；圖1-b同樣是裂縫位于低能相帶，巖石顆粒細(xì)，溶蝕程度受限。該類型裂縫發(fā)育在以上兩種情況下都可以解釋為有效儲層。②圖1-c和圖1-d為裂縫位于有利于巖溶的高能相帶，巖石顆粒粗，巖溶程度相對高[16-17]，溶蝕帶相對較寬，但沿裂縫面兩側(cè)溶蝕程度和溶蝕寬度有差異，同時也觀察到部分填充作用。

圖4 Aga23井裂縫及孔隙發(fā)育情況解釋成果圖

2.2 常規(guī)測井識別

利用常規(guī)測井3個特征識別巖溶裂縫：①中子、密度和聲波三孔隙度均較高，表現(xiàn)為優(yōu)質(zhì)儲層的測井響應(yīng)，與壓裂縫的低孔隙度特征不同；②聲波跳波嚴(yán)重，聲波孔隙度遠(yuǎn)高于中子孔隙度；③深淺雙側(cè)向降低幅度較大且正差異特征明顯[18]。例如Aga23井3 225～3 228 m井段（圖4）。

3 巖溶裂縫的分布特征

3.1 縱向分布特征

巖溶裂縫主要分布在卡洛夫—牛津階XVhp層的頂部或中上部，其次分布在XVa2—XVI層之間，少數(shù)分布在XVa1層。據(jù)統(tǒng)計，這類裂縫以高角度縫為主，成組系出現(xiàn)，傾角相近，傾向一致（圖1-a、b、c右邊道解釋的裂縫傾角與傾向有一致性），巖溶裂縫的傾向多為北東或南西方向，但走向基本為北西—南東方向，說明它們具有明顯的組系特征和成因聯(lián)系[19]。同時巖溶裂縫的間距大于晚期未充填裂縫，說明裂縫的尺度較大，延伸的長度較長，分布范圍廣，影響儲層分布的范圍大。

3.2 平面分布特征

巖溶裂縫主要發(fā)育于召拉麥爾根（Jor21、wJor21井）、霍賈古爾盧克（Hojg21、Hojg22、eHojg21 、eHojg22井）、阿蓋雷（Aga23井）等井區(qū)。同時也在中部區(qū)塊的部分井中發(fā)育，例如Pir23、Yed21、San21、Yal21、Вer22、wOja21、Вush21 等井。

4 巖溶裂縫對儲層的控制作用

4.1 對儲層發(fā)育的控制作用

由于巖溶沿裂縫溶蝕，裂縫與溶蝕孔洞之間組成了關(guān)聯(lián)度較高的儲滲系統(tǒng)，大尺度裂縫提供了高滲通道[20]，極大地提高了儲層的連通性和產(chǎn)油氣能力，形成東部區(qū)塊主要的高產(chǎn)儲層類型。通常1條裂縫經(jīng)溶蝕就能形成1個有效儲層，例如Aga23井3 256 m的1條溶蝕裂縫解釋為氣層（圖4）。同時這類裂縫即使出現(xiàn)在低能相帶（較高自然伽馬段）也能形成儲層，甚至是高產(chǎn)儲層，例如Jor21井3 210～3 252 m井段（XVa2～XVI層）發(fā)育4條這類裂縫，測試產(chǎn)氣118×104m3/d。

4.2 對儲層縱向分布的控制作用

與順層溶蝕的儲層不同，巖溶裂縫的溶蝕孔洞沿裂縫面分布，裂縫多以單組系的形式存在，形成的儲層也是順裂縫面方向成組系出現(xiàn)。因此，裂縫的延展方向即是儲層發(fā)育的位置。裂縫的長度、傾角、方位及組系控制了該類儲層的空間分布，特別是下部（XVa1—XVI層）有效儲層的發(fā)育與該類裂縫的發(fā)育和分布有關(guān)，也是下部（XVa2—XVI層）高自然伽馬值地層中仍發(fā)育該類儲層并高產(chǎn)的原因。說明下部儲層發(fā)育分布，受溶蝕孔洞發(fā)育度和有效裂縫發(fā)育分布的雙重控制，也是影響下部儲層橫向分布的不穩(wěn)定性的重要因素[21]。例如，Hojg22井與eHojg21井下部儲層發(fā)育于較深部的XVI層，而eHojg22井發(fā)育于較高部位的XVa2層，Gok21井發(fā)育于更高部位的XVa1層，這與井鉆遇該類裂縫的位置不同有關(guān)。

4.3 對產(chǎn)量的控制作用

高產(chǎn)井與巖溶裂縫的發(fā)育密切相關(guān)，發(fā)育該類裂縫的井都高產(chǎn)，其形成的儲層在高產(chǎn)井中占有較大的份額。據(jù)統(tǒng)計：天然氣產(chǎn)量在50×104m3/d以上的9口高產(chǎn)井中，巖溶裂縫形成的儲層占6口井，占比66.7%；產(chǎn)量高于50×104m3/d的解釋層有19層，11層為該類型儲層，占比58%。這說明巖溶裂縫對東部區(qū)塊高產(chǎn)井有重要貢獻(xiàn)。

5 結(jié)論

1）巖溶裂縫是東部區(qū)塊主要的有效裂縫，其中經(jīng)溶蝕擴(kuò)大的巖溶裂縫有效地連通了溶蝕孔洞，形成的儲層孔隙度高、滲透性好，是東部區(qū)塊重要的儲層類型，也是主要的高產(chǎn)氣層。

2）成像測井和常規(guī)測井資料能較好識別和評價巖溶裂縫與未充填裂縫、半充填縫和全充填縫。

3）巖溶裂縫主要分布于XVhp層上部和XVa2—XVI層，以高角度為主、成組系出現(xiàn)，建議部署大斜度井或水平井以提高該類裂縫的鉆遇率。

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