大牛地氣田奧陶系上組合巖溶地層測井響應特征

崔 璐

（中國石化華北油氣分公司勘探開發(fā)研究院，河南鄭州 450000）

下古生界奧陶系海相碳酸鹽巖是鄂爾多斯盆地天然氣勘探開發(fā)的重要領域，位于盆地中部的靖邊氣田為大型巖溶風化殼氣藏，地質(zhì)儲量達7000.0×108m3，展示出了盆地下古生界碳酸鹽巖氣藏的巨大潛力[1]。大牛地氣田構造上處于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡東北部，與靖邊氣田同屬盆地中部風化巖溶斜坡帶，是風化巖溶儲層發(fā)育有利區(qū)。目前鉆至奧陶系的多口井試氣效果較好，其中 PG26井試氣獲 52.7×104m3/d的高產(chǎn)氣流，進一步證實風化巖溶儲層是重要的油氣儲集體。本次研究以奧陶系風化殼上組合為目的層段，利用大量鉆井、巖心、常規(guī)測井、成像測井、分析化驗及測試等資料對不同巖溶類型、巖溶相帶的識別標志及測井響應特征進行研究，總結(jié)古巖溶測井響應規(guī)律及綜合評價識別標準，為研究區(qū)儲層評價提供基礎資料。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

鄂爾多斯盆地奧陶系馬家溝組沉積期為華北克拉通陸表海碳酸鹽臺地的組成部分，整體上為陸表海潮坪相沉積。加里東晚期的構造運動使得盆地區(qū)域性抬升[2]，奧陶系頂部受到了近1.5億年的風化剝蝕、化學溶蝕及淋濾作用，風化巖溶儲層發(fā)育，是天然氣富集的重要場所。大牛地氣田下古生界奧陶系風化殼上組合地層為馬五1-馬五5亞段，現(xiàn)存厚度50～100 m，其中馬五1+2亞段發(fā)育潮間、潮上沉積，地層缺失嚴重，主要位于巖溶斜坡帶，厚度0～20 m，以粉、細晶白云巖為主；馬五3-4亞段地層垮塌嚴重，厚度為25～55 m，為泥云巖、粉晶云巖、含膏白云巖的不等厚互層，角礫巖發(fā)育；馬五5亞段為潮下帶沉積，地層保存較全，厚度25 m左右，發(fā)育黑色、灰黑色的泥微晶灰?guī)r，底部可見疊層石構造。

2 巖溶期次及發(fā)育特征

研究區(qū)奧陶系上組合地層沉積成巖后經(jīng)歷了漫長的構造演化并受到復雜地質(zhì)作用的影響，形成了多期次的巖溶地層，不同巖溶期次的特征和發(fā)育強度存在明顯的差異。本文參考現(xiàn)代巖溶發(fā)育分帶機理[3]，結(jié)合巖心、常規(guī)-成像測井等資料反映出的巖溶類型及發(fā)育特征，將大牛地氣田奧陶系上組合從風化殼頂面向下依次劃分為垂直滲流帶、水平潛流帶和深部緩流帶。

2.1 垂直滲流帶

垂直滲流帶主要分布于馬五1+2亞段，整體位于鋁土巖層底部與水平潛流帶頂部之間，發(fā)育含膏白云巖、微-粉晶白云巖和泥質(zhì)白云巖的互層，受到表生期古巖溶作用影響強烈，地層剝蝕嚴重，主要發(fā)育在巖溶斜坡，開殼層位較高的巖溶高地和侵蝕溝槽基本不發(fā)育。該滲流帶主要發(fā)育高角度裂縫，大部分裂縫未見充填，地下水沿裂縫向下滲流并發(fā)生淋濾溶蝕，常見沿垂向裂縫分布的連續(xù)串珠狀小溶孔[4]，與此同時表生期地表水的淋濾作用將部分膏質(zhì)溶解并帶走，形成大量的膏?？?、膏溶孔[5]，局部可見巖溶角礫及黃鐵礦。

2.2 水平潛流帶

水平潛流帶主要分布于馬五3+4亞段，發(fā)育泥云巖與粉晶云巖的不等厚互層，受潛水面頂托及壓力梯度控制作用影響[6]，地下水垂直滲流到該巖溶帶時水流方向逐漸轉(zhuǎn)為水平向，流動區(qū)域發(fā)生的強烈機械破碎作用和化學溶蝕作用導致地層垮塌較嚴重，多見紊亂角礫巖，角礫大小不等，多為毫米級至厘米級，局部見數(shù)十厘米級大顆粒[7]，分選較差，存在一定的磨圓度。考慮顆粒支撐類型進一步細分為顆粒支撐紊亂角礫巖和雜基支撐紊亂角礫巖[8]，顆粒支撐紊亂角礫巖成分單一且角礫相互接觸，分選、磨圓差，礫間充填泥質(zhì)云巖；雜基支撐紊亂角礫巖同樣位于水平潛流帶，巖溶作用強于顆粒支撐型，角礫成分復雜，次棱角狀-次圓狀、分選差、大小不一，反應了地下暗河多期次，能量不一的搬運與沉積?；屹|(zhì)角礫發(fā)育并漂浮于基質(zhì)中，溶蝕孔充填或半充填。

2.3 深部緩流帶

深部緩流帶主要分布于馬五5亞段，發(fā)育一套厚度穩(wěn)定的泥微晶灰?guī)r。該帶位于水平潛流帶下部，地下水流速緩慢，局部流動出現(xiàn)停滯，古巖溶作用相對較弱，地層保存完整，主要發(fā)育裂紋角礫、裂紋-鑲嵌角礫巖，角礫未發(fā)生明顯位移，棱角明顯，礫間由于巖溶作用形成的溶蝕縫洞被亮晶方解石充填。

3 巖溶相帶測井響應特征

不同巖溶相帶巖石相類型、巖溶強弱及孔、洞、縫發(fā)育程度不同，其在常規(guī)-成像測井響應上存在明顯的差異。通過深度矯正后的巖心資料對常規(guī)測井進行標定分析，找出不同巖溶相帶的測井響應特點、敏感參數(shù)變化情況等；利用微電阻率電成像測井獲取高精度圖像，對不同巖溶相帶特征如角礫發(fā)育程度、裂縫產(chǎn)狀及數(shù)量、孔洞充填情況等方面進行深入研究，進一步明確不同巖溶相帶發(fā)育特點及常規(guī)-成像測井響應特征。

3.1 垂直滲流帶測井響應特征

井徑局部出現(xiàn)擴徑現(xiàn)象，自然伽馬曲線起伏不平，一般為22～50 API，深淺側(cè)向電阻率起伏明顯，聲波時差、中子明顯增大。電成像測井見雜亂斑點狀分布，黑色裂縫條帶附近不均勻分布串珠狀黑斑。

3.2 水平潛流帶測井響應特征

該帶巖溶作用強，原始地層受溶蝕而垮塌嚴重，普遍發(fā)育紊亂角礫巖。自然伽馬曲線齒化程度反映巖溶作用的強弱，即自然伽馬曲線齒化越嚴重，角礫間泥質(zhì)含量越高，溶蝕、垮塌越嚴重；深淺雙側(cè)向電阻率起伏不平，呈正差異特征[9]；電成像測井見角礫不規(guī)則分布，局部角礫相互接觸，表現(xiàn)為亮白色斑點狀，高導縫圖像表現(xiàn)為暗黑色連續(xù)曲線，巖溶作用改造的裂縫大多數(shù)不規(guī)則，寬度不等（圖 1）。

圖1 D1-530井水平潛流帶測井響應特征

3.3 深部緩流帶測井響應特征

該帶位于水平潛流帶之下，受巖溶作用較弱，自然伽馬數(shù)值小且曲線平滑，灰?guī)r發(fā)育層段深淺側(cè)向電阻率高且曲線平滑，巖性密度（Pe）值增高，為4.5～5.0 巴/電子之間，白云巖層段電阻平緩，Pe值穩(wěn)定在 2.5～3.2 巴/電子，聲波、中子小幅度升高。電成像測井見未受巖溶作用影響的灰?guī)r段呈亮白色條帶狀，高導縫以高角度縫、網(wǎng)狀縫為主，整體不均勻分布，表現(xiàn)為黑色細條帶狀（圖2）。緩流帶偶見縫洞，井徑出現(xiàn)明顯擴徑，深淺側(cè)向電阻率為極低值，聲波、中子跳躍明顯，圖像上表現(xiàn)出暗黑色團狀條帶的特點，縫洞規(guī)?？赏ㄟ^圍巖地層成像差異、常規(guī)測井曲線特征等確定[10]（圖 3）。通過常規(guī)、成像測井綜合判斷PG34井馬五5亞段鉆遇60 cm寬縫洞，出現(xiàn)泥漿失返性漏失，累計漏失量333.84 m3。

4 巖溶相帶評價識別標準

在巖溶期次、類型識別及不同巖溶相帶測井響應特征研究的基礎上，選取擁有完整測井資料的取心井作為典型井[11]，利用巖心-成像測井標定法，定量統(tǒng)計不同巖溶相帶常規(guī)測井曲線上的響應參數(shù)，建立敏感測井參數(shù)交會圖（圖4），以此為基礎總結(jié)不同巖溶相帶評價識別標準（表1），為儲層特征及發(fā)育控制因素研究提供基礎資料。

5 結(jié)論

（1）大牛地氣田奧陶系上組合受巖溶作用影響，由上到下依次劃分為垂直滲流帶、水平潛流帶、深部緩流帶。其中垂直滲流帶主要分布在馬五1+2亞段，受表生期巖溶作用主要發(fā)育膏模（溶）孔、垂直縫；水平潛流帶主要分布在馬五3+4亞段，受巖溶水溶蝕作用垮塌嚴重，發(fā)育紊亂角礫巖；深部緩流帶主要分布在馬五5亞段，地下水流緩慢、停滯，巖溶作用弱，以裂紋角礫-裂紋鑲嵌角礫巖為主。

圖2 D1-530井深部緩流帶測井響應特征

圖3 PG34井（水平段）縫洞測井響應特征

圖4 巖溶相帶敏感測井參數(shù)交會分析

表1 巖溶相帶綜合評價識別標準

（2）大牛地氣田奧陶系上組合不同巖溶相帶在常規(guī)-成像測井響應上存在差異。垂直滲流帶自然伽馬曲線起伏不平，深淺側(cè)向電阻率起伏明顯，聲波時差、中子明顯增大，電成像測井見雜亂斑點狀分布；水平潛流帶自然伽馬曲線存在不同程度的齒化，成像測井見巖溶角礫呈亮白色塊狀，不均勻分布；深部緩流帶自然伽馬曲線值低且平滑，垂直縫、網(wǎng)狀縫在電成像測井表現(xiàn)為暗黑色不規(guī)則細條帶，形狀不規(guī)則且縫寬不等。

（3）利用巖心-測井標定，統(tǒng)計不同巖溶相帶常規(guī)測井曲線上的響應參數(shù)，建立敏感測井參數(shù)交會圖，總結(jié)了不同巖溶相帶評價識別標準，為儲層評價提供支撐。