塔里木盆地縫洞型白云巖儲(chǔ)層測井細(xì)分方法與應(yīng)用

劉沁園 唐 軍 申 威 蔡 明 吳黑志

（1 長江大學(xué)地球物理與石油資源學(xué)院 ；2 中國石油集團(tuán)測井有限公司吉林分公司第一項(xiàng)目部）

0 引言

隨著塔里木盆地中古58井、中深1井獲得戰(zhàn)略突破，首次在寒武系鹽下的原生油氣藏中獲得工業(yè)油氣流，白云巖儲(chǔ)層成為深部地層勘探的又一大熱點(diǎn)領(lǐng)域[1-2]。眾所周知，進(jìn)行復(fù)雜儲(chǔ)層的有效性評(píng)價(jià)，首先需要對儲(chǔ)層類型進(jìn)行精準(zhǔn)分類與識(shí)別。目前，大多數(shù)學(xué)者研究白云巖儲(chǔ)層類型時(shí)，將地質(zhì)資料和測井資料相結(jié)合，利用測井響應(yīng)特征對儲(chǔ)層類型進(jìn)行識(shí)別。唐軍、張輝等探討了利用電阻率掃描成像測井和多極子聲波成像測井對塔中地區(qū)裂縫評(píng)價(jià)和識(shí)別的有效性[3-4]。A.Brie 等闡述了利用斯通利波對裂縫型儲(chǔ)層進(jìn)行評(píng)價(jià)的方法[5]。申本科、鄧模等證明常規(guī)測井方法對碳酸鹽巖儲(chǔ)層裂縫識(shí)別是經(jīng)濟(jì)可行的[6-7]。嚴(yán)威、鄭劍鋒等根據(jù)塔里木盆地白云巖儲(chǔ)層發(fā)育位置、分布特征、孔隙特征和成因?qū)?chǔ)層進(jìn)行分類[8-9]。其中，潮坪白云巖、蒸發(fā)臺(tái)地白云巖等為當(dāng)前主流的白云巖儲(chǔ)層類型，但是其命名較為復(fù)雜，難以直觀了解各類型儲(chǔ)層形成的主控因素和油氣發(fā)育規(guī)律?？傊?，對塔里木盆地白云巖儲(chǔ)層識(shí)別和評(píng)價(jià)的方法很多。目前，大多數(shù)學(xué)者利用塔里木盆地的地質(zhì)資料和巖石物理實(shí)驗(yàn)資料將儲(chǔ)層類型劃分為孔隙型儲(chǔ)層、裂縫型儲(chǔ)層和裂縫—孔洞型儲(chǔ)層（簡稱縫洞型儲(chǔ)層）[8-16]，縫洞型白云巖儲(chǔ)層既是塔里木盆地發(fā)育較多的產(chǎn)層，也是該地區(qū)主力產(chǎn)層，但由于孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜、儲(chǔ)層類型多樣，且不同結(jié)構(gòu)的縫洞型儲(chǔ)層空間組合特征、孔滲條件和試油結(jié)果多樣、差異較大，導(dǎo)致儲(chǔ)層類型劃分存在困難，影響了儲(chǔ)層的精細(xì)描述。應(yīng)該對該地區(qū)縫洞型白云巖儲(chǔ)層進(jìn)行細(xì)分，才能提高該地區(qū)測井解釋精度，加強(qiáng)地質(zhì)認(rèn)識(shí)[17-22]。

本文首先從白云巖孔隙、裂縫、孔洞的形態(tài)特征、巖石物理實(shí)驗(yàn)規(guī)律論證了縫洞型白云巖儲(chǔ)層細(xì)分的合理性，然后依次介紹電成像測井、常規(guī)測井等方法提取的裂縫特征參數(shù)，并評(píng)價(jià)該參數(shù)在細(xì)分方法和應(yīng)用中的效果。最后，以塔里木盆地塔北、塔中地區(qū)井資料為例，利用該井資料中裂縫特征參數(shù)形成了針對縫洞型白云巖儲(chǔ)層細(xì)分的半定量測井判別方法，該分類方法可對該地區(qū)后續(xù)的勘探開發(fā)提供指導(dǎo)借鑒意義。

1 縫洞型儲(chǔ)層細(xì)分依據(jù)

依據(jù)白云巖微觀、離散的裂縫類型、裂縫的幾何形態(tài)特征和空間組合方式，再參考?jí)汗€、核磁共振測井及孔滲實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可將白云巖儲(chǔ)層分為孔隙型儲(chǔ)層、裂縫型儲(chǔ)層、縫洞型儲(chǔ)層等。其中，縫洞型儲(chǔ)層的裂縫、孔洞同時(shí)發(fā)育，孔洞和裂縫之間相互溶蝕溝通，形成密集的油氣運(yùn)移通道，該類型儲(chǔ)層是塔里木盆地白云巖儲(chǔ)層中的優(yōu)勢產(chǎn)層，也是本文研究的重點(diǎn)產(chǎn)層。

1.1 地質(zhì)依據(jù)

縫洞型儲(chǔ)層中裂縫既可作為油氣儲(chǔ)集空間，也可作為滲流通道。裂縫在發(fā)育時(shí)是否被充填或溶蝕，會(huì)直接影響縫洞型儲(chǔ)層的儲(chǔ)集性能[20]。根據(jù)孔隙、裂縫的平面分布特征，可將縫洞型白云巖儲(chǔ)層進(jìn)一步細(xì)分為簡單組合型儲(chǔ)層和溶蝕擴(kuò)大型儲(chǔ)層。

（1）簡單組合型:該類型儲(chǔ)層中裂縫、孔洞雖然都比較發(fā)育，但裂縫大多屬于機(jī)械壓力破壞產(chǎn)生，未經(jīng)過溶蝕且大部分裂縫被礦物所充填，所以裂縫寬度較窄、發(fā)育類型單一。該類型儲(chǔ)層巖心裂縫寬度一般在2mm 以內(nèi)，少許孔洞之間由裂縫相互溝通，所以該類型儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間和滲流通道較小，儲(chǔ)集性能較差。圖1 為SZG58井3707.36m 處鑄體薄片及對應(yīng)的巖心照片，鑄體薄片上表現(xiàn)為孔隙、微裂縫較為發(fā)育，但被礦物所充填，同時(shí)可見串珠狀的小孔，但是孔縫之間連通性較差且未經(jīng)過溶蝕，具有較低的孔隙度和滲透率。簡單組合型儲(chǔ)層不能作為縫洞型儲(chǔ)層中的優(yōu)勢產(chǎn)層。

圖1 簡單組合縫洞型儲(chǔ)層特征（SZG58井3707.36m）Fig.1 Characteristics of simple combination type fracture-vuggy reservoir (3707.36m in Well SZG58)

（2）溶蝕擴(kuò)大型:該類型儲(chǔ)層中裂縫、孔洞部分或全部溶蝕，形狀不規(guī)則且非常發(fā)育，連通性較好，巖心的裂縫寬度一般為2～10mm，最大的可達(dá)厘米級(jí)。圖2 為SYH23-1-118H井5219.1m 處鑄體薄片和對應(yīng)的巖心照片，該鑄體薄片表現(xiàn)為裂縫、孔洞未充填基質(zhì)且大部分被溶蝕，連通性較好。多數(shù)孔洞內(nèi)可見溶蝕微粒、晶體，偶見晶間微孔、粒內(nèi)溶蝕微孔。該類儲(chǔ)層孔隙度和滲透率較高，具有良好的儲(chǔ)集性能，可以作為縫洞型儲(chǔ)層中的優(yōu)勢產(chǎn)層。

圖2 溶蝕擴(kuò)大縫洞型儲(chǔ)層特征（SYH23-1-118H井5219.1m）Fig.2 Characteristics of dissolution enlargement type fracture-vuggy reservoir (5219.1m in Well SYH23-1-118H)

1.2 巖石物理實(shí)驗(yàn)依據(jù)

塔里木盆地相關(guān)巖石物理資料表明，簡單組合型、溶蝕擴(kuò)大型儲(chǔ)層的孔隙度數(shù)據(jù)和基質(zhì)滲透率數(shù)據(jù)均存在明顯的規(guī)律和差異。

孔隙度、滲透率一直都是評(píng)價(jià)儲(chǔ)層最基礎(chǔ)、最重要的物性參數(shù)，儲(chǔ)層總孔隙度越大，說明巖石中孔隙空間越大;滲透率越高，即巖石內(nèi)孔隙連通性越好。統(tǒng)計(jì)塔里木盆地內(nèi)6 口井縫洞型儲(chǔ)層巖心樣品的孔隙度數(shù)據(jù)，并結(jié)合該儲(chǔ)層段內(nèi)巖心實(shí)驗(yàn)所測得基質(zhì)滲透率數(shù)據(jù)繪制孔隙度—基質(zhì)滲透率交會(huì)圖版（圖3）。根據(jù)孔隙度—基質(zhì)滲透率關(guān)系可將縫洞型儲(chǔ)層分為兩類，即簡單組合型儲(chǔ)層和溶蝕擴(kuò)大型儲(chǔ)層。簡單組合型儲(chǔ)層孔隙度較高，但裂縫未發(fā)生溶蝕溝通，連通性較差，基質(zhì)滲透率相對較低，而且數(shù)據(jù)分散，相關(guān)性不強(qiáng);溶蝕擴(kuò)大型儲(chǔ)層孔隙度、基質(zhì)滲透率均較高，數(shù)據(jù)具有很強(qiáng)的相關(guān)性，是很具有研究價(jià)值和意義的一類縫洞型儲(chǔ)層。

圖3 不同類型儲(chǔ)層的孔隙度—基質(zhì)滲透率關(guān)系Fig.3 Relationship between porosity and matrix permeability of different types of reservoirs

2 縫洞型儲(chǔ)層測井細(xì)分方法

從電成像測井資料和常規(guī)測井資料中提取裂縫特征參數(shù)，開展儲(chǔ)層類型的精細(xì)識(shí)別和劃分。

2.1 電成像測井

通過分析塔里木盆地兩套碳酸鹽巖儲(chǔ)層的電成像測井資料，可將縫洞型儲(chǔ)層精細(xì)識(shí)別為溶蝕擴(kuò)大型儲(chǔ)層和簡單組合型儲(chǔ)層。本文通過FMI 成像測井儀中圖像的亮暗特征、色度深淺變化來表征井壁四周電阻率的大小，由此得到 電成像測井資料[23-26]。

2.1.1 電成像裂縫特征參數(shù)

微電阻率掃描成像測井能夠提供高分辨率的井壁圖像，可以直觀且方便地確定裂縫產(chǎn)狀和類型，是識(shí)別裂縫的有效手段。從該測井資料中可提取以下裂縫特征參數(shù):裂縫長度（FVTL）、裂縫密度（FVDC）、裂縫平均張開度（FVAH）及裂縫視孔隙度（FVPA）。其中，裂縫視孔隙度為統(tǒng)計(jì)窗長內(nèi)裂縫張開口面積與FMI 圖像面積之比。

在溶蝕擴(kuò)大型儲(chǔ)層段內(nèi)孔隙度譜的譜峰向右偏移，有效寬度較寬而且集中的有效強(qiáng)度大?；诳紫抖茸V可以提取兩個(gè)特征參數(shù):孔隙度譜峰值（FMFZ）、孔隙度譜寬度（FMKD）。

2.1.2 電成像測井響應(yīng)特征

結(jié)合FMI 交互識(shí)別參數(shù)及孔隙度譜技術(shù)對縫洞型儲(chǔ)層進(jìn)行精準(zhǔn)細(xì)分[27-30]。如圖4 所示，在電成像圖上簡單組合型儲(chǔ)層可見暗色 正弦狀裂縫溝通少數(shù)豹斑狀孔洞，F(xiàn)MI 交互識(shí)別參數(shù)中裂縫視孔隙度、裂縫長度、裂縫平均張開度和裂縫密度均相對較小，孔隙度譜的譜峰在整個(gè)孔隙度值區(qū)間內(nèi)均有分布，但在儲(chǔ)層段內(nèi)譜峰形態(tài)變小。如圖5 所示，在電成像圖上溶蝕擴(kuò)大型儲(chǔ)層可見多條深色條紋且有明顯交叉，裂縫周圍凹凸不平且有明顯的黑色團(tuán)塊，F(xiàn)MI 交互識(shí)別參數(shù)中裂縫視孔隙度、裂縫長度、裂縫平均張開度和裂縫密度均相對較大，在孔隙度譜上該儲(chǔ)層段的譜峰形態(tài)變大，且有明顯的拖拽現(xiàn)象。

圖4 簡單組合型電成像圖（左）和孔隙度譜（右）Fig.4 Electrical imaging logging (left) and pore spectrum(right) of simple combination type reservoir

圖5 溶蝕擴(kuò)大型電成像圖（左）和孔隙度譜（右）Fig.5 Electrical imaging logging (left) and pore spectrum(right) of dissolution enlargement type reservoir

2.2 常規(guī)測井

常規(guī)測井中的深、淺側(cè)向電阻率曲線和聲波時(shí)差曲線均蘊(yùn)含著該地層的相關(guān)裂縫信息，利用常規(guī)測井特征參數(shù)可以對裂縫進(jìn)行表征和識(shí)別[31-35]。

式中： m1——實(shí)際計(jì)算質(zhì)量，t；m2——液壓千斤頂?shù)脑O(shè)計(jì)量程，0～100 t；p——液壓千斤頂?shù)脑O(shè)計(jì)油壓63.7 MPa；p0——液壓千斤頂?shù)膶?shí)際加載油壓，MPa； N——千斤頂個(gè)數(shù)，N=4。

2.2.1 常規(guī)測井特征參數(shù)

從常規(guī)測井資料中可提取裂縫孔隙度、聲速偏差對裂縫進(jìn)行識(shí)別和表征，其中，裂縫孔隙度為裂縫孔隙體積與巖石外觀體積的比值;聲速偏差為總孔隙度與基質(zhì)孔隙度轉(zhuǎn)換成聲速后相減的絕對值。

2.2.2 常規(guī)測井響應(yīng)特征

如圖6 所示，在常規(guī)測井曲線中簡單組合型儲(chǔ)層的補(bǔ)償中子、聲波時(shí)差升高，密度降低，深、淺側(cè)向電阻率差異較小，由于孔洞和裂縫之間沒有相互溶蝕連通，井壁鉆井液侵入較少，裂縫孔隙度增大，聲速偏差較低。

圖6 常規(guī)測井響應(yīng)圖Fig.6 Comprehensive response diagram of conventional logs

溶蝕擴(kuò)大型儲(chǔ)層中孔洞沿裂縫溶蝕發(fā)育，裂縫間的有效溝通提高了儲(chǔ)層的儲(chǔ)集性能。在常規(guī)測井曲線中該類儲(chǔ)層補(bǔ)償中子、聲波時(shí)差升高，密度降低，深、淺側(cè)向電阻率差異明顯增大，聲速偏差相對簡單組合型儲(chǔ)層更低，裂縫孔隙度也明顯增大。

3 儲(chǔ)層類型測井細(xì)分效果及實(shí)例

利用電成像測井和常規(guī)測井方法提取塔里木盆地7 口井的測井響應(yīng)參數(shù)，建立半定量判別圖版，對塔北、塔中地區(qū)縫洞型白云巖儲(chǔ)層進(jìn)行細(xì)分。

3.1 測井細(xì)分效果

根據(jù)文中提到的縫洞型儲(chǔ)層測井細(xì)分方法提取塔里木盆地SYH1-3井、SYM32井等7 口井白云巖儲(chǔ)層段的孔隙度、孔隙度譜峰值、孔隙度譜寬度等測井響應(yīng)參數(shù)，以及通過巖心實(shí)驗(yàn)測量得到的基質(zhì)滲透率，建立如圖7 所示的判別圖版，利用該圖版將塔里木盆地縫洞型白云巖儲(chǔ)層半定量細(xì)分。如圖7 所示，將孔隙度大于8%、基質(zhì)滲透率大于3mD、孔隙度譜寬度大于26、孔隙度譜峰值大于80 的儲(chǔ)層劃分為溶蝕擴(kuò)大型儲(chǔ)層，其他劃分為簡單組合型儲(chǔ)層，劃分效果較好。

圖7 縫洞型白云巖儲(chǔ)層測井細(xì)分判別圖版Fig.7 Discrimination chart for classification of fracture-vuggy dolomite reservoir by logging

3.2 實(shí)例應(yīng)用

3.2.1 SYM32井

圖8 為SYM32井綜合測井解釋圖，該井位于塔里木盆地塔北地區(qū)，如圖8 所示，在溶蝕擴(kuò)大型儲(chǔ)層中孔隙度譜譜峰右移明顯，裂縫長度、裂縫密度、裂縫視孔隙度、裂縫平均張開度增大;電成像圖上該儲(chǔ)層段的黑色條紋明顯增多且交叉分布;常規(guī)測井圖上該儲(chǔ)層段的孔滲性較好，裂縫孔隙度增大，聲速偏差降低，符合儲(chǔ)層類型劃分特征。

圖8 SYM32井5405～5426m井段綜合測井解釋圖Fig.8 Comprehensive logging interpretation results of interval 5405～5426m in Well SYM32

圖9 為SZS1井綜合測井解釋圖，該井位于塔里木盆地塔中地區(qū)，如圖9 所示，在溶蝕擴(kuò)大型儲(chǔ)層中孔隙度譜譜峰右移明顯，且存在拖拽現(xiàn)象，裂縫特征參數(shù)增大;電成像圖上溶蝕擴(kuò)大型儲(chǔ)層的黑色條紋明顯增多且交叉分布;常規(guī)測井圖上該儲(chǔ)層段孔滲性更好，裂縫孔隙度高，聲速偏差降低，符合儲(chǔ)層類型劃分特征。

圖9 SZS1井6770～6807m井段綜合測井解釋圖Fig.9 Comprehensive logging interpretation results of interval 6770～6807m in Well SZS1

基于以上測井響應(yīng)特征，利用電成像測井資料和常規(guī)測井資料對縫洞型白云巖儲(chǔ)層類型進(jìn)行劃分（表1）。

表1 基于測井資料的儲(chǔ)層類型劃分特征Table 1 Classification of reservoir types and the corresponding characteristics based on logging data

4 結(jié)論

（1）根據(jù)縫洞型白云巖儲(chǔ)層裂縫和孔洞的組合特征，可將該類儲(chǔ)層細(xì)分為簡單組合型和溶蝕擴(kuò)大型兩類。在鑄體薄片上簡單組合型儲(chǔ)層多表現(xiàn)為微裂縫，一般裂縫寬度較窄，且多為充填縫，孔洞之間連通性較差，滲透率、孔隙度相對較低;在鑄體薄片上溶蝕擴(kuò)大型儲(chǔ)層多表現(xiàn)為未充填的溶蝕溝縫，溶孔較多且沿裂縫溶蝕處明顯發(fā)育，其裂縫寬度較大，滲透率、孔隙度均較高。

（2）利用電成像測井、常規(guī)測井等資料提取裂縫特征參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)兩類縫洞型儲(chǔ)層測井細(xì)分。其中，聲電成像測井判別效果好，結(jié)合電成像圖+裂縫特征參數(shù)+孔隙度譜，可實(shí)現(xiàn)縫洞型儲(chǔ)層類型細(xì)分;基于常規(guī)測井的裂縫孔隙度和聲速偏差可作為裂縫識(shí)別及儲(chǔ)層類型劃分的有利補(bǔ)充。

（3）對SYH1-3井、SZG58井等10 口井縫洞型白云巖儲(chǔ)層統(tǒng)計(jì)分析可知，塔北地區(qū)7 口井鉆遇溶蝕擴(kuò)大型儲(chǔ)層11段、簡單組合型儲(chǔ)層14段;塔中地區(qū)3 口井鉆遇溶蝕擴(kuò)大型儲(chǔ)層12段、簡單組合型儲(chǔ)層8段。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，塔中地區(qū)鹽下白云巖溶蝕擴(kuò)大型儲(chǔ)層最為發(fā)育，而塔北地區(qū)則多以簡單組合型儲(chǔ)層為主。