滇黔北坳陷燈影組巖溶地層測(cè)井響應(yīng)特征

艾笛 姚亞彬 芮昀 魏寶軍 郭寧 丁邦春

（①中國(guó)石油測(cè)井有限公司地質(zhì)研究院;②中國(guó)石油浙江油田公司勘探開發(fā)一體化中心;③中國(guó)石油測(cè)井有限公司長(zhǎng)慶分公司；④中國(guó)石油測(cè)井有限公司西南分公司）

0 引言

四川盆地高石梯-磨溪地區(qū)震旦系氣藏三級(jí)儲(chǔ)量規(guī)模已達(dá)萬(wàn)億立方米，是四川盆地天然氣上產(chǎn)的重要區(qū)域[1]。震旦系燈影組氣藏屬于巖溶風(fēng)化型碳酸鹽巖氣藏，為四川盆地?zé)粲敖M天然氣藏的有效儲(chǔ)層[2]。

滇黔北坳陷位于上揚(yáng)子地塊西南緣，北鄰四川盆地，南與滇東-黔中隆起相接。滇黔北坳陷與四川盆地有著相似的沉積演化，震旦紀(jì)末的桐灣運(yùn)動(dòng)使該區(qū)燈影組地層抬升遭受剝蝕[3]，大氣對(duì)先前部分充填或完全充填的孔洞、裂縫進(jìn)行溶蝕或擴(kuò)溶改造，從而形成大量的溶蝕孔、洞、縫及巖溶角礫間洞，但其多被“葡萄花邊”膠結(jié)作用纖狀白云石及粒狀亮晶白云石充填[4]，未被充填的溶蝕孔洞仍是燈影組最為重要的儲(chǔ)集空間，故巖溶地層的識(shí)別評(píng)價(jià)顯得尤為重要。國(guó)內(nèi)外巖溶地層測(cè)井評(píng)價(jià)主要依賴常規(guī)測(cè)井和電成像測(cè)井資料，首先進(jìn)行單井巖溶要素表征，進(jìn)而對(duì)巖溶垂向分帶精細(xì)解剖，并與巖溶古地貌耦合[5-8]。鑒于滇黔北坳陷碳酸鹽巖巖溶地層的相關(guān)研究近年來(lái)鮮有報(bào)道，本文基于常規(guī)測(cè)井和電成像測(cè)井開展巖溶儲(chǔ)層測(cè)井精細(xì)評(píng)價(jià)，進(jìn)行滇黔北坳陷燈影組巖溶帶劃分，總結(jié)區(qū)域巖溶縱向發(fā)育規(guī)律，并在橫向上加以對(duì)比，探求儲(chǔ)層發(fā)育規(guī)律，以期為精細(xì)評(píng)價(jià)該區(qū)儲(chǔ)層奠定基礎(chǔ)，為后續(xù)勘探開發(fā)提供指導(dǎo)。

1 巖溶帶地質(zhì)特征

1.1 巖心、薄片上巖溶作用的特征

通過Y 1、B 1、M 1、CL 1 等井的巖心、薄片觀察發(fā)現(xiàn)（圖1），巖溶作用主要有以下標(biāo)志：褐灰色藻白云巖中發(fā)育未充填溶洞，孔徑約2 cm，發(fā)育未充填微裂縫，寬約1 mm（圖1a）;灰色白云巖中微裂縫發(fā)育，多未充填，部分為碳泥質(zhì)半充填（圖1b）；藻團(tuán)塊白云巖中發(fā)育粒內(nèi)溶蝕孔（圖1c）;藻白云巖發(fā)育葡萄狀構(gòu)造，亮晶白云石充填孔洞（圖1d）。巖心觀察表明，Y 1井巖溶發(fā)育程度較強(qiáng)，其余井的發(fā)育程度較弱或特征不明顯。

圖1 巖心薄片上巖溶作用的特征

1.2 鉆、錄井過程中巖溶作用的標(biāo)志

在鉆、錄井過程中，井漏、放空和鉆時(shí)降至極低的現(xiàn)象往往揭示有大型縫洞型儲(chǔ)層，同時(shí)也是鑒別巖溶作用的主要標(biāo)志。在滇黔北坳陷，CL 1、Z 103、Z 101、M 1 井存在鉆井漏失情況，其中M 1 井鉆井有放空現(xiàn)象，表明本區(qū)發(fā)育有一定程度的巖溶（表1）。

表1 滇黔北坳陷鉆井放空漏失統(tǒng)計(jì)

2 巖溶帶測(cè)井響應(yīng)特征

2.1 常規(guī)測(cè)井曲線上巖溶作用的標(biāo)志

常規(guī)測(cè)井曲線在巖溶帶上的測(cè)井響應(yīng)根據(jù)洞穴的大小及充填程度不盡相同。該區(qū)未充填巖溶洞穴層自然伽馬值相對(duì)于圍巖基本不變，井徑曲線通常變化不大，中子孔隙度未見明顯變化，聲波時(shí)差變化不明顯，但密度降低，雙側(cè)向測(cè)井電阻率較正常地層明顯降低（圖2）。

2.2 電成像測(cè)井識(shí)別巖溶

電成像測(cè)井圖像能夠通過電阻率的差異解釋地質(zhì)現(xiàn)象，電阻率差異越大，圖像的反差就越明顯[9]。碳酸鹽巖巖溶帶中的溶洞與裂縫的響應(yīng)特征有所差異，因溶洞形狀通常不規(guī)則，故溶洞在電成像測(cè)井圖像上呈不規(guī)則深色團(tuán)塊狀分布。溶溝成像測(cè)井上表現(xiàn)為近垂直的深色帶狀或不規(guī)則狀，溶孔呈相對(duì)孤立或集群分布，在成像測(cè)井上呈深色斑點(diǎn)狀或蜂窩狀分布（圖2）。燈影組往往伴生裂縫，根據(jù)產(chǎn)狀不同，呈水平、垂直或正弦線狀暗線。

圖2 Y 1井溶洞測(cè)井響應(yīng)特征

3 巖溶垂向分帶及特征

巖溶分帶的研究已有很多[10-12]，前人認(rèn)為，巖溶受地下水分布的影響和運(yùn)動(dòng)的控制，古巖溶地貌在垂向上自下而上可劃分為地表巖溶帶、垂直滲流巖溶帶、水平潛流巖溶帶和深部緩流巖溶帶。受現(xiàn)有資料限制，無(wú)法對(duì)該區(qū)深部緩流巖溶帶進(jìn)行相關(guān)研究。但該區(qū)內(nèi)垂直滲流巖溶帶、水平潛流巖溶帶測(cè)井特征明顯，結(jié)合其他資料可對(duì)其進(jìn)行識(shí)別和劃分；地表巖溶帶未能清楚識(shí)別，推測(cè)其受到桐灣運(yùn)動(dòng)的影響，遭受剝蝕，致使其在該區(qū)中缺失；巖溶作用最大影響深度可達(dá)270 m，溶孔、溶洞、溶溝、溶縫等巖溶作用的產(chǎn)物在電成像測(cè)井上特征明顯（圖3）。

3.1 垂直滲流巖溶帶

由于桐灣運(yùn)動(dòng)構(gòu)造抬升，燈影組碳酸鹽巖在大氣淡水的作用下遭受風(fēng)化、淋濾，其頂部地層中的斷層、裂縫、節(jié)理等為大氣降水和地表水提供了滲流通道，垂向滲流作用明顯，最終形成垂直滲流巖溶帶。該巖溶帶主要產(chǎn)物是縫洞復(fù)合體，包括溶縫、溶溝、溶洞及溶孔。溶縫常是垂直或高角度的；溶溝呈紡錘形或近垂直的不規(guī)則條帶狀；溶蝕孔洞呈串珠狀，未充填或被泥質(zhì)、白云石等充填。垂直滲流帶常位于侵蝕面與最高潛水面之間，主要發(fā)育在距風(fēng)化殼頂約100 m 深度范圍內(nèi)。

通過分析識(shí)別，該區(qū)內(nèi)Y 1井垂直滲流巖溶帶可達(dá)170 m，主要受古巖溶地貌的影響。垂直滲流巖溶帶井徑曲線基本正常，在該帶較大規(guī)模洞穴發(fā)育處有明顯的擴(kuò)徑現(xiàn)象。自然伽馬值范圍為11～77 API，較純的白云巖穩(wěn)定在18 API左右，被泥質(zhì)部分充填的洞穴，自然伽馬曲線可出現(xiàn)明顯的尖峰狀增大。雙側(cè)向電阻率50～14 000 Ω·m，深淺側(cè)向電阻率無(wú)明顯差異，溶蝕孔洞發(fā)育處數(shù)值有所降低。聲波時(shí)差變化較小，密度和補(bǔ)償中子測(cè)井表現(xiàn)為孔隙度向下逐漸減小的趨勢(shì)，從側(cè)面反映了向下溶蝕作用的減弱。垂直滲流帶在電成像測(cè)井圖像上的特征更加直觀，大型的溶溝、溶洞呈近垂直的深色帶狀或不規(guī)則狀，有時(shí)呈紡錘形；伴生的小溶蝕孔洞常常呈集群狀的深色斑點(diǎn)；高角度裂縫發(fā)育，表現(xiàn)為較大振幅的暗色正弦線（圖3）。

圖3 Y 1井測(cè)井響應(yīng)特征及巖溶帶劃分

3.2 水平潛流巖溶帶

水平潛流巖溶帶受到了古巖溶高地地下水的側(cè)向補(bǔ)給，橫向徑流尤其發(fā)育[13]。該巖溶帶主要產(chǎn)物是溶溝、溶洞及溶孔。溶溝呈近水平方向的不規(guī)則條帶狀。溶孔呈蜂窩狀，未充填或白云石等半充填-充填，以沿藻白云巖富屑紋層溶蝕形成的近水平方向的溶蝕孔洞最為典型。由于沿溶洞壁發(fā)育的“葡萄花邊”溶蝕空間的連通性相對(duì)較好，可以形成相當(dāng)有利的儲(chǔ)集空間。

水平潛流巖溶帶位于地質(zhì)記錄最高地下潛水面與地質(zhì)記錄最低排泄基準(zhǔn)面之間[14]，距頂100～200 m。水平潛流巖溶帶井徑整體正常，局部受溶洞影響稍有增大。自然伽馬值范圍為12～29 API，曲線整體起伏變化不大，較純的白云巖穩(wěn)定在18 API 左右。雙側(cè)向電阻率100～12 000 Ω·m，深淺側(cè)向電阻率無(wú)明顯差異?？紫抖葴y(cè)井系列顯示出孔隙度較低的特征，聲波時(shí)差值144～202 μs/m；密度變化較小，其值為2.5～2.8 g/cm3；補(bǔ)償中子穩(wěn)定在0～5%范圍內(nèi)。電成像測(cè)井圖像上出現(xiàn)的近水平分布的暗色斑點(diǎn)或暗色條帶，往往可與巖心白云巖中發(fā)育的順層溶孔對(duì)應(yīng)（圖3）。

4 巖溶平面分布特征

滇黔北坳陷及鄰區(qū)震旦系燈影組沉積末期巖溶古地貌可以劃分為巖溶臺(tái)地、巖溶坡地和巖溶谷地，其中巖溶臺(tái)地分布在樂山-犍為以西，永川-江津以北以及古藺-仁懷一帶。巖溶谷地受德陽(yáng)安岳裂陷槽影響，分布在內(nèi)江-瀘州-筠連-鎮(zhèn)雄地區(qū)，二者之間的區(qū)域?yàn)閹r溶坡地分布區(qū)（圖4）。該區(qū)整體上位于巖溶坡地以及巖溶谷地區(qū)域，垂直滲流巖溶帶分布范圍不大，發(fā)育橫向連通性良好的溶蝕孔洞，巖溶儲(chǔ)層發(fā)育程度較高。巖溶谷地地勢(shì)相對(duì)較低，水體相對(duì)較深，水動(dòng)力條件差，流動(dòng)緩慢，巖溶作用弱，往往處于過飽和狀態(tài)，化學(xué)沉淀作用強(qiáng)，因而不利于巖溶儲(chǔ)層的形成和保存。

圖4 滇黔北坳陷燈影組巖溶帶平面分布（據(jù)文獻(xiàn)[15]修改）

CL 1井燈四段巖溶發(fā)育程度偏低，主要因?yàn)樵摼挥趲r溶谷地，縫洞易被化學(xué)作用形成的白云石充填。相對(duì)巖溶臺(tái)地及巖溶谷地而言，巖溶坡地區(qū)域水動(dòng)力條件較強(qiáng)，地下水具有較強(qiáng)的垂向滲流和水平徑流作用，加之燈影組丘灘體發(fā)育，為巖溶提供良好的物質(zhì)基礎(chǔ)，并且溶蝕物質(zhì)能被迅速帶走，從而形成了良好的儲(chǔ)層條件，其中，水平潛流巖溶帶管道系統(tǒng)發(fā)育、橫向連通性好，可發(fā)育保存較好的大型巖溶孔洞，是油氣勘探的重點(diǎn)。

由于CL 1、B 1、M 1井靠近巖溶谷地，巖溶發(fā)育程度低;Y 1井位于古巖溶臺(tái)地附近的巖溶坡地，巖溶較發(fā)育，與川中GS 1、MX 8井對(duì)比，垂直滲流巖溶帶增厚，水平潛流帶略有減薄，具有良好的儲(chǔ)層條件（圖5）。

圖5 燈影組巖溶帶測(cè)井響應(yīng)與連井對(duì)比

5 結(jié)論

本文通過測(cè)井、錄井、地質(zhì)資料分析了滇黔北坳陷燈影組巖溶地質(zhì)特征、測(cè)井特征。明確了巖溶垂向分帶與巖溶帶測(cè)井特征以及平面上巖溶發(fā)育與古地貌的關(guān)系。在橫向上通過與川中高石梯-磨溪地區(qū)對(duì)比，揭示了該區(qū)巖溶地層勘探潛力，為精細(xì)評(píng)價(jià)該區(qū)儲(chǔ)層奠定了基礎(chǔ)，對(duì)油氣勘探下一步?jīng)Q策具有一定的指導(dǎo)意義。