四川盆地高磨地区灯影组第四段碳酸盐岩储层溶蚀测井电相划分

白 利 金 燕夏小勇彭 骁莫 静

（1.中国石油西南油气田公司勘探开发研究院，四川 成都 610041；2.斯伦贝谢中国公司，四川 成都 610500）

0 引言

四川盆地高磨地区震旦系灯影组第四段（以下简称灯四段）发育白云岩孔洞型储层，主要受沉积及古岩溶作用的影响。气藏储层储集空间类型复杂，具有大小和规模相差悬殊的溶蚀孔洞和裂缝，储层具有纵横向变化大、各向异性明显、低孔隙度、低渗透率、非均质性强的特点［1］。随着灯四段碳酸盐岩气藏开发程度的逐步深入，复杂缝洞储层的测井评价和气藏生产开发中的诸多问题显得越来越突出。灯四段在纵向上发育多套厚薄不均的储层，间夹硅质云岩或硅质岩。储层物性、缝洞发育程度、孔隙结构特征、孔洞的充填程度等变化较大，对各种测井方法影响程度不同，储层有效性评价存在较大困难。大型岩溶对高产井控制作用明显，测井探测范围较小，无法探测大型溶洞分布规模［2］。储层控制因素复杂，部分井测井解释与试气结论存在较大的差异，产能预测难度大。储层纵横向变化大，各向异性明显，低孔隙度、低渗透率、非均质性强的特点，使得储层测井识别和评价产生多解性、模糊性和不确定性，各井测试产能差异大。笔者充分利用电成像测井资料，引入PoroTex技术，依据不同溶蚀孔洞的特征并结合其不同的地质意义，对灯四段进行了溶蚀测井电相的有效划分。

1 灯四段储层成像测井特征

在电阻率成像测井图像上可以有效地识别泥质条带、薄层、应力释放缝、压裂缝、井壁崩落、溶蚀孔洞及天然裂缝等地质特征。当储层溶蚀孔洞发育时，在电阻率成像图上显示高电导率异常，呈现出不规则小圆状或椭圆形状图像。当储层天然裂缝发育时，在电阻率成像图上显示高电导率异常，呈现出不规则的正弦曲线特征图像。

1.1 储层岩石学特征

根据四川盆地区域地质综合研究、勘探实践分析认为，高磨地区灯四段发育丘滩相白云岩储层，宏观展布受台缘带影响。根据已完钻井岩心描述、岩石化学分析、薄片鉴定、岩心物性测试以及录井资料综合分析，高磨地区灯四段储层均为白云岩，主要发育在丘滩相中，以藻凝块云岩、藻叠层云岩、藻纹层云岩、砂屑云岩为主。

藻凝块云岩是灯四段最主要的储层岩石类型，由藻粘结砂屑、泥或球粒形成凝块或团块组成（图1a），岩心观察面孔率集中在3%～6%，岩溶改造作用明显，主要储集空间类型为凝块间残余格架孔及后期溶孔，具有凝块组构选择性溶孔，溶孔溶洞部分充填沥青或白云石，偶见石英晶柱垂直孔壁生长。藻叠层云岩是发育比例仅次于藻凝块云岩的重要储层岩石类型，其岩溶改造作用强，溶蚀孔洞发育，岩心观察面孔率主要分布在4%～8%，部分在10%以上，其主要为藻类生长过程中形成的水平纹层状、波状或缓丘状藻叠层（图1b），主要储集空间类型为藻丝体腐烂后形成的鸟眼孔洞或窗格孔洞，具顺层分布的特征，故顺层溶蚀作用明显；或者是藻缠绕生长过程中形成的格架孔洞。当沉积界面处于浪基面之上的高能带时，早期的泥晶岩类或藻白云岩被破碎，形成砂屑。若形成环境有利于藻类生长，一方面波浪扰动形成砂屑，另一方面藻类可粘结、缠绕砂屑生长，形成藻粘结砂屑云岩（图1c），这类发育于富藻层段的藻粘结砂屑云岩往往与灰泥丘建造密切相关，为灰泥丘相序的丘坪或丘盖。若形成环境不利于藻类生长，砂屑多由泥晶云岩破碎形成典型的砂屑云岩，其发育环境与灰泥丘关系不大，多为颗粒滩沉积。

图1 磨溪区块灯四段储层岩石类型图

1.2 储集空间类型

碳酸盐岩储层的储集空间类型多样，既有受组构控制的粒间溶孔、粒内溶孔、铸模孔、晶间溶孔等，又有不受组构控制的溶洞、溶缝和构造缝。通过对灯四段野外剖面、钻井岩心及薄片微观的详细观察，根据其成因、形态、大小及分布位置，将其储集空间划分为孔隙、溶洞和裂缝3种类型。

通过薄片观察，灯四段孔隙发育，主要以粒间溶孔、晶间溶孔为主，其次为晶间孔、粒间孔、格架孔等，可见灯四段以粒间溶孔和晶间溶孔为主的次生孔隙是主要的孔隙类型。灯影组沉积之后经历了漫长的成岩改造，发育不同成因且各具特色的溶洞。高磨地区灯四段储层溶洞十分发育，多呈层状或沿裂缝、溶缝呈串珠状分布，也有围绕岩溶角砾分布。平面上溶蚀孔洞分布不均匀，根据磨溪11口井的岩心统计分析可知，纵向上，溶蚀孔洞层可达震顶侵蚀面以下300 m，且主要为洞径介于2～5 mm的小溶洞，占比为78%，洞径介于5～20 mm的中洞占比为16%，洞径不小于20 mm的大洞占比为6%。可见多类型的中小溶洞构成灯四段另一类重要的储集空间。根据岩心观察，裂缝在灯四段地层中普遍发育，主要为构造缝、压溶缝和扩溶缝。宏观、微观裂缝与各种有效孔洞的良好搭配是四川盆地高磨地区灯四段优质储集层形成和气井高产的重要原因。

1.3 裂缝成像测井特征

四川盆地高磨地区震旦系的裂缝多遭受溶蚀，在成像测井资料上有裂缝面不规则、溶蚀扩大等特征，与规则完整的层理面有明显不同［3-4］。电成像测井将裂缝分为天然裂缝和钻井诱导缝两类。震旦系的天然裂缝主要是构造裂缝，分布具有一定的规律性，但多数裂缝有溶蚀作用，因此，裂缝面往往不规则，有溶蚀扩大现象［4-5］。通过成像测井较容易识别天然裂缝，高角度缝在成像图像上表现为单一暗色正弦线，低角度缝在成像图像上呈不规则暗色线，网状缝在成像图像上呈不规则断续组合暗线。钻井诱导裂缝是在钻井过程中形成的裂缝，主要有重泥浆或应力不平衡造成的压裂缝、应力释放缝和钻井震动裂缝，它们会对天然裂缝的识别造成干扰。压溶缝是在上覆岩层静压力下，岩石受到沿其各种缝隙、粒间孔隙进入的地下水的不均匀溶解并相互挤压形成的（图2）。

图2 天然裂缝、钻井诱导裂缝和压溶缝成像测井特征图

1.4 溶蚀孔洞成像测井特征

溶蚀孔洞会引起电导率异常，边缘呈浸染状且较圆滑，无方向性，在360°方位上随机分布。高磨地区灯四段的溶洞主要以中小溶洞为主，局部见大洞［6-8］。从岩心观察发现溶蚀孔洞部分切割井壁，灯四段的洞主要是蜂窝状溶蚀孔洞和顺藻纹层溶蚀孔洞（图3）。电成像测井可以识别溶洞在井壁的分布情况，分析洞的连通状况，可结合深浅双侧向综合判别。溶洞在常规测井曲线上显示电阻率大幅度降低、三孔隙度异常增大、双井径增大。其中声波时差对层状溶蚀孔洞较为敏感。

图3 溶蚀孔洞成像测井特征图

2 灯四段溶蚀测井电相特征

震旦系灯四段储集类型主要以裂缝—孔隙型、裂缝—溶洞型为主，储集空间以次生溶洞、粒间（溶）孔、晶间溶孔为主［9-11］。储层分布受到多种因素的控制，非均质性较强。利用电成像测井进行碳酸盐岩溶蚀测井电相特征的纵向识别，结合取心井段对溶蚀特征进行刻度，对研究区进行溶蚀测井电相划分。

2.1 溶蚀测井电相类型划分

首先利用取心井段在岩心上观察到的溶蚀特征对电成像测井图进行刻度［12-13］，通过PoroTex技术对震旦系灯影组碳酸盐岩溶蚀缝洞的有效性进行评价。该技术的原理即是通过选取合适的门槛值，提取电成像图上有效的低阻暗色单元，并且计算这些有效低阻暗色单元的连通性指数、面孔率及孔洞大小定量参数。该技术的优势在于通过岩心刻度及人工甄别，采用人机互动的方法，调整选取合适的截止值，提取电成像图上的有效低阻暗色单元，剔除泥质、黄铁矿、井壁崩落及诱导缝等干扰因素，只提取有效的溶蚀缝洞，从而得到有效的溶蚀缝洞参数，定量评价碳酸盐岩溶蚀缝洞的有效性［14-16］。

在电成像测井的基础上利用PoroTex技术在纵向上进行全井段碳酸盐岩溶蚀测井电相特征识别，结合取心段对钻井岩心显示的溶蚀特征进行刻度，进而对研究区所有井在纵向上进行全井段溶蚀测井电相划分［17］。共划分出孔洞溶蚀相、洞穴溶蚀相、裂缝—孔洞溶蚀相、致密相及暗色薄层相5种溶蚀测井电相：①孔洞溶蚀相在电成像测井图上显示为高阻背景下的低阻暗色斑点［18-19］，产状呈顺藻叠层特征、蜂窝状特征及顺层状特征，岩心上显示为顺藻叠层溶蚀孔洞、蜂窝状溶蚀孔洞及顺层状溶蚀孔洞，标注为橘黄色。电成像测井图上显示其直径介于0.1～50 cm；②洞穴溶蚀相在电成像测井图上显示高阻背景下的低阻暗色斑点或斑块、正弦曲线特征，标注为红色，电成像图上显示其直径大于50 cm。一般电成像测井图上洞穴型溶蚀的底部可见不规则溶蚀面，未充填“米”级溶洞电相，在录井上表现为井漏、气侵现象，甚至出现钻具放空，图像上还可看到角砾充填，通过PoroTex技术可提取出有效的洞穴；③裂缝—孔洞溶蚀相在电成像测井图上显示为高阻背景下的低阻暗色斑点或斑块，沿裂缝轨迹分布，多为溶蚀扩大缝特征，标注为墨绿色；④致密相在电成像测井图上显示为高阻亮色块状特征，局部为高阻背景下的偶见低阻暗色斑点呈孤立状分布，标注为肉色；⑤暗色薄层相在电成像测井图上显示为高阻亮色层背景下暗色薄层或暗色条发育特征，岩心上为泥云坪环境下形成的深灰色或黑色低能沉积物，通过缝洞有效性技术分析证实这些均为无效低阻特征，该测井电相对沉积环境研究具有一定的指示意义，显示为相对低能沉积产物（表1）。观察岩心显示的溶蚀特征，对电成像测井图像进行刻度，测井电相特征与岩心对应关系较好。

表1 溶蚀测井电相划分标准表

2.2 溶蚀测井相的匹配关系

利用PoroTex缝洞有效性分析技术可以提取出不同溶蚀相的有效性参数。通过对测试段有效性参数的统计可知，洞穴溶蚀相的有效性参数好于裂缝—孔洞溶蚀相，而裂缝—孔洞溶蚀相的有效性参数较孔洞溶蚀相有效性参数略好。不同的溶蚀相，其有效性参数具有一定的差异，溶蚀相纵向的匹配关系与其储集性能具有紧密的关系。MX129H井溶蚀相以洞穴溶蚀相、孔洞溶蚀相及裂缝—孔洞溶蚀相为主，其中井深5 300～5 800 m以洞穴溶蚀相及孔洞溶蚀相为主，5 335 m附近洞穴发育，在图像上可见角砾发育，缝洞有效性分析结果显示洞穴有效性较好；井深5 733 m附近发育孔洞溶蚀相，缝洞有效性分析结果表明孔洞溶蚀相有效性较好，该井溶蚀相匹配关系较好，洞穴发育，测试产量为141.19×104m3/d（图4）。

图4 MX129H井溶蚀相匹配关系图

2.3 研究区块溶蚀测井电相分布

灯四段在沉积后经历了长时间的成岩作用，成岩改造对储层的影响极大，造成储层分布的非均质性较强［20-21］。为了了解并掌握研究区灯影组储层的分布规律，利用研究区20余口直井的电成像测井对灯四段进行溶蚀测井电相识别划分，并建立了研究区溶蚀相三维数据体，对灯四段溶蚀相进行了纵横向分布规律研究（图5）。从该数据体的任意切面均可以直观地展示溶蚀测井电相的分布规律。研究表明台缘及台内的溶蚀窗口特征不同。MX22井区及GS1井区灯四段溶蚀为厚层叠置特征，不仅灯四上亚段溶蚀发育，并且灯四下亚段也发育溶蚀，溶蚀类型可见孔洞型溶蚀、洞穴型溶蚀及裂缝—孔洞型溶蚀。

图5 磨溪—高石梯灯四段溶蚀相三维数据体

3 结论

1）四川盆地高磨地区震旦系灯四段在纵向上分布多套厚薄不均的储层，间夹硅质云岩或硅质岩，裂缝多遭受溶蚀，在成像测井资料上显示出裂缝面不规则、溶蚀扩大等特征，与规则完整的层理面有明显不同。溶洞主要以中小溶洞为主，局部见大洞，储层储集空间类型复杂，具有大小和规模相差悬殊的溶蚀孔洞和裂缝。

2）用PoroTex技术提取出有效的洞穴，共划分出孔洞溶蚀相、洞穴溶蚀相、裂缝—孔洞溶蚀相、致密相及暗色薄层相5种溶蚀测井电相。其中孔洞溶蚀相、洞穴溶蚀相、裂缝—孔洞溶蚀相在电成像测井图像上显示为高阻背景下的低阻暗色斑点、斑块或暗色层特征，溶蚀作用较强，为有利的溶蚀测井电相。

3）通过建立研究区溶蚀相三维数据体，直观展示了溶蚀测井电相纵横向及平面分布规律，溶蚀集中发育于灯四上亚段，灯四下亚段明显减弱。台缘及台内的溶蚀窗口特征不同。