川東北地區(qū)茅口組巖溶儲層測井特征及有效性評價(jià)

劉帥 王建波

中國石化勘探分公司 四川 成都 610041

受東吳運(yùn)動(dòng)構(gòu)造抬升和淡水淋濾作用共同影響，四川盆地茅口組頂部發(fā)育不整合巖溶縫洞型儲層。元壩地區(qū)茅口組鉆遇淺灘疊巖溶新類型儲層，獲得高產(chǎn)工業(yè)氣流，證實(shí)了元壩地區(qū)茅口組的巨大潛力，同時(shí)明確了儲層發(fā)育受臺緣相帶、暴露溶蝕等作用的聯(lián)合控制[1-2]。儲層致密且非均質(zhì)性強(qiáng)、儲集空間類型多樣，具有弱敏感地球物理參數(shù)特征，這些因素為利用地球物理測井技術(shù)開展儲層有效性評價(jià)帶來了很大的困難[3]。

近年來，針對巖溶縫洞型儲層有效性評價(jià)方法開展了很多研究。吳豐和習(xí)研平等[4]建立了4類巖溶儲層識別模式，明確鉀含量較高儲層的有效性與地層水的活躍程度密切相關(guān)，總結(jié)分析巖石放射性強(qiáng)度、儲層發(fā)育深度與有效性的關(guān)系。張峰等[5]基于三孔隙度模型進(jìn)行儲層儲集空間劃分，建立了孔隙型、孔洞型和裂縫型儲層的有效性評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。為了更好地明確茅口組淺灘疊巖溶新類型儲層的測井響應(yīng)特征，開展有效性評價(jià)，本文通過巖心精細(xì)標(biāo)定成像、成像刻度常規(guī)測井信息，建立垂向巖溶分帶及識別標(biāo)準(zhǔn)，明確縫洞型、孔洞型和縫孔型3類儲層識別圖版，從而建立茅口組巖溶儲層有效性評價(jià)方法和評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

1 巖溶垂向分帶及特征

根據(jù)川東北地區(qū)茅口組地質(zhì)背景，結(jié)合巖心和電成像測井資料，將茅口組頂部地層劃分為表層巖溶帶、垂直滲流帶、水平潛流帶和基巖。

通過典型井電成像測井信息分析，表層巖溶帶表現(xiàn)為不規(guī)則亮黃色團(tuán)塊被暗色低阻包絡(luò)的角礫狀組合（圖1a）；垂直滲流帶表現(xiàn)為不規(guī)則分布暗色斑點(diǎn)，縫洞網(wǎng)狀呈中高角度縱向延伸，是垂直淋濾縫與溶蝕孔洞響應(yīng)，被有機(jī)質(zhì)和方解石半充填，偶見殘余孔洞（圖1b）；水平潛流帶表現(xiàn)為近似水平方向延伸的溶蝕孔、縫，水平層狀與暗色斑狀組合（圖1c、1d）；基巖表現(xiàn)為亮色塊狀結(jié)構(gòu)，為致密灰?guī)r響應(yīng)（圖1e），偶見線狀或斑狀特征[6]。此外茅三段底部普遍發(fā)育薄層狀構(gòu)造，為泥質(zhì)條帶與灰?guī)r巖性互層（圖1f）。元壩地區(qū)茅三段巖溶作用整體以垂直滲流作用為主，巖溶高地的巖溶作用表現(xiàn)更強(qiáng)，根據(jù)測井響應(yīng)特征差異性，建立了垂向巖溶分帶的測井識別模式（表1）。

表1 茅口組典型垂向巖溶帶儲層測井識別模式

圖1 茅口組典型垂向巖溶帶的電成像特征圖版

3 儲層類型劃分及識別

川東北地區(qū)茅口組碳酸鹽巖為淺灘和巖溶兩種作用的共同影響，除受到沉積相帶控制外，同時(shí)受到大氣淡水淋濾、剝蝕和溶蝕等作用改造，發(fā)育孔隙、溶洞和裂縫3類儲集空間，按孔、洞、縫的組合方式及其所占比例將儲層劃分為4種類型[7-8]。本文根據(jù)巖心、成像資料，結(jié)合常規(guī)測井的響應(yīng)特征差異建立了其余3類儲層識別圖版。

3.1 儲層測井響應(yīng)特征

縫洞型儲層儲集空間主要為溶洞，裂縫為主要滲流通道，溶洞常沿裂縫發(fā)育溝通，YB702井為典型井。巖心資料表明，茅三段中下部發(fā)育受巖溶作用影響的半充填巖溶縫洞儲層，巖性主要為生屑灰?guī)r，儲集空間主要為半充填巖溶縫洞，殘余部分空間。測井響應(yīng)是裂縫和溶蝕孔洞的疊加，表現(xiàn)為“三低兩高”：即低GR、低DEN、中低RT、高AC和高CNL。曲線形態(tài)總體為“箱型”或“漏斗型”，由于裂縫發(fā)育，局部為“鋸齒狀”。電成像圖像見大小不一的暗色斑塊狀，裂縫呈一系列寬窄變化、具有溶蝕的、可中斷的暗色線條，指示溶洞和裂縫同時(shí)發(fā)育（圖2a）。

圖2 茅口組不同儲層類型測井響應(yīng)特征

孔洞型儲層儲集空間主要為溶孔，發(fā)育少量溶洞，YB8井為典型井。茅三段頂部巖性主要為云質(zhì)生屑灰?guī)r、細(xì)-中晶白云巖，儲集空間主要為晶間孔、晶間溶孔和生屑溶蝕孔。測井響應(yīng)同樣表現(xiàn)“三低兩高”的特征，取值范圍與縫洞型有所區(qū)別，AC和CNL輕微增大。曲線形態(tài)總體變化平緩或鋸齒狀，RT呈“箱型”或“鐘型”。電成像圖像表現(xiàn)為大小不一的暗色斑點(diǎn)狀或蜂窩狀（圖2b）。

縫孔型儲層基質(zhì)孔隙較低，溶蝕孔洞基本不發(fā)育，以裂縫為主，一般為構(gòu)造縫經(jīng)溶蝕擴(kuò)大形成的溶蝕縫或網(wǎng)狀縫，裂縫既是儲集空間又是滲流通道。曲線鋸齒狀特征明顯，裂縫發(fā)育位置AC、CNL增大，DEN整體變化幅度不大，RT略微降低。電成像表現(xiàn)為亮黃色背景下一系列寬窄變化、帶溶蝕、隨意切割地層的局部中斷正弦曲線（圖2c）。

3.2 儲層類型測井識別

根據(jù)儲層類型特征，建立不同類型儲層測井曲線交會圖。從圖3可以看出，圖版①反映縫洞型儲層隨著裂縫、溶蝕孔洞發(fā)育程度增加，AC、CNL明顯增大，圖版②反映縫孔型儲層RT較高（YB8井電阻率高背景值，大于50000Ω.M），縫洞型儲層RT最低，孔洞型儲層介于之間。首先根據(jù)圖版①識別縫洞型儲層，應(yīng)用圖版②區(qū)分孔洞型、縫孔型儲層。由于巖溶儲層中溶蝕孔洞、裂縫發(fā)育的非均質(zhì)性，常規(guī)測井會出現(xiàn)反應(yīng)不靈敏或夸大其響應(yīng)等情況，存在一定多解性。

圖3 茅口組儲層類型測井識別圖版

4 儲層有效性測井評價(jià)

川東北地區(qū)茅口組縱向以垂向滲流帶縫洞型和水平潛流帶孔洞型儲層為主，儲集空間中充填泥質(zhì)時(shí)與儲層響應(yīng)相似，充填程度往往與自然伽馬高低無正相關(guān)關(guān)系，為儲層有效性評價(jià)帶來困擾。筆者在分析巖溶帶、儲層類型對儲層有效性影響基礎(chǔ)上，利用巖心和測試資料刻度測井，建立有效性評價(jià)圖版，為巖溶儲層有效性評價(jià)提供新思路。

川東北地區(qū)茅口組測試工業(yè)氣流井巖溶帶類型分布具有一定規(guī)律性。由圖4可知，試氣段垂直滲流帶占比66%，表層巖溶帶占比21%，水平潛流帶占比13%。綜合分析認(rèn)為，茅口組巖溶儲層垂直巖溶帶有效性最好，水平潛流帶未充填部分有效性次之。根據(jù)識別的儲層類型，統(tǒng)計(jì)不同儲層類型物性分布（圖5）：孔洞型儲層孔隙度分布在2.0%～3.0%，占比約62%；縫洞型儲層孔隙度主要分布在1.0%～2.0%，占比約69%；縫孔型儲層孔隙度主要小于2%，1.0%～2.0%占比約48%，0.5%～1.0%占比約42%。綜合認(rèn)為，孔洞型儲層物性優(yōu)于縫洞型。由圖6可知，川東北地區(qū)茅口組儲層類型以縫洞型、孔洞型為主，針對以上兩類儲層的測試產(chǎn)量較高。

圖4 川東北地區(qū)茅口組產(chǎn)氣井巖溶帶類型分布

圖5 茅口組不同類型儲層孔隙度分布

圖6 川東北地區(qū)茅口組儲層類型分布

川東北地區(qū)茅口組具有多期溶蝕、硅質(zhì)、泥質(zhì)充填及強(qiáng)非均質(zhì)性的特點(diǎn)，影響儲層有效性評價(jià)準(zhǔn)確性，結(jié)合巖心、薄片、測試等資料，建立常規(guī)測井評價(jià)儲層有效性的圖版，不同有效性井段在自然伽馬與電阻率交會圖上表現(xiàn)出明顯分區(qū)特征，區(qū)域①～⑥為各區(qū)域映射結(jié)果（表2）。試氣層段以枚紅色區(qū)域?yàn)橹?，少部分橙色區(qū)域，表明枚紅色區(qū)域代表的儲層有效性較好。

表2 儲層有效性評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)表

5 結(jié)論

1）元壩地區(qū)茅口組基質(zhì)物性較低，孔隙度介于0.2%～2.0%，滲透率介于0.0005～9.2mD，為低孔、特低滲碳酸鹽巖儲層。巖心孔滲呈正相關(guān)關(guān)系，局部表現(xiàn)出低孔、高滲的巖溶影響特征。

2）茅口組巖溶帶垂向上劃分為表層巖溶帶、垂直滲流帶、水平潛流帶和基巖。表層巖溶帶表現(xiàn)為不規(guī)則亮黃色團(tuán)塊被暗色低阻包絡(luò)的角礫狀組合；垂直滲流帶表現(xiàn)為不規(guī)則分布暗色斑點(diǎn)，縫洞網(wǎng)狀呈中高角度縱向延伸，是垂直淋濾縫與溶蝕孔洞響應(yīng)，被有機(jī)質(zhì)和方解石半充填；水平潛流帶表現(xiàn)為近似水平方向延伸的溶蝕孔、縫，水平層狀與暗色斑狀組合；基巖表現(xiàn)為亮色塊狀結(jié)構(gòu)，偶見線狀或斑狀特征。應(yīng)用巖心刻度電成像、電成像刻度常規(guī)測井的方法，建立了不同巖溶帶測井識別模式。

3）茅口組巖溶儲層劃分為縫洞型、孔洞型和縫孔型3種儲層類型。不同儲層類型具有不同測井響應(yīng)特征，分析認(rèn)為自然伽馬測井、三孔隙度測井和電阻率測井具有較強(qiáng)的敏感性，根據(jù)以上測井曲線的差異性建立了利用聲波時(shí)差與中子圖版識別縫洞型儲層、密度與電阻率圖版區(qū)分孔洞型和縫孔型儲層的測井識別圖版。

4）茅口組巖溶儲層有效性受垂向巖溶帶、儲層類型等因素影響，明確垂直滲流帶縫洞型儲層的有效性最好，水平潛流帶孔洞型儲層未充填部分有效性次之。在此基礎(chǔ)上，建立自然伽馬-深側(cè)向電阻率有效性評價(jià)圖版和評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，與試氣成果具有較強(qiáng)一致性。