碳酸鹽巖巖溶儲層多井評價方法及地質應用

馮慶付 江青春 任夢怡 汪澤成 劉英明 田 瀚 黃士鵬

中國石油勘探開發研究院

0 引言

測井多井儲層評價技術是現代測井地質學研究的一個重要組成部分，它是以測井、巖心分析、測試及地質等資料分析為基礎，充分利用測井信息精度高、縱向分辨率高等特點，開展測井地質分析，進行油氣藏精細描述，尋找有利儲層發育區，為勘探開發提供技術支持和工程措施決策依據。多井評價是建立在單井精細解釋評價基礎之上的，其內容包括單井解釋和建立在對比與預測基礎上的多井解釋。主要關鍵技術包括測井資料標準化技術、測井解釋模型建立、測井資料對比技術、測井參數平面預測技術等。多井解釋評價的流程主要包括以下幾個方面：①數據準備和預處理，包括單井原始數據的環境校正、深度校正和標準化等工作；②關鍵井研究，對重點井進行各種地質現象研究，劃分標準層，獲取測井資料刻度特征等；③建立符合不同層段不同儲層類型的處理解釋模型；④按照目標要求繪制各種連井圖件；⑤井間沉積相、儲層物性參數、含油氣性參數預測等。

巖溶儲層是指與巖溶作用相關的儲層。巖溶作用所形成的溶蝕縫洞在常規測井曲線或者電成像測井圖像上往往具有與其他儲層類型不同的響應特征，而且非均質性極強。利用傳統的測井解釋評價方法很難解決判斷其儲層類型、識別流體性質、劃分有效儲層等關鍵測井問題，而多井評價方法則能夠較好地解決這些問題。

筆者以四川盆地中部高石梯—磨溪地區中二疊統茅口組作為研究對象，該區茅口組位于西南高、東北低的巖溶緩坡帶，頂部茅四段已經剝蝕殆盡，殘存茅三段，巖性以亮晶灰巖、亮晶藻屑灰巖和泥晶生屑灰巖為主，顆粒灘厚度介于60～100 m，沉積相類型為高能顆粒灘相和灘間海。前人研究表明，茅口組巖溶儲層主要發育在茅三段、茅二段，儲層類型主要為裂縫型、裂縫—溶蝕孔洞型及溶蝕孔洞型。頂部巖溶儲層發育可以劃分為風化殼殘積帶、垂直滲流帶、水平潛流帶，有效儲層發育在垂直滲流帶和水平潛流帶[1-4]。制約該地區勘探開發的關鍵測井問題是：①如何建立合理的地質—測井解釋模型評價儲層在縱向及橫向的展布規律；②電成像測井具有評價縫洞儲層的“直觀、高分辨率”等特點，但是由于該層系在勘探初期屬于“過路層”，多數井沒有取得電成像測井資料，在這種情況下，如何利用常規測井劃分巖溶儲層分帶；③如何利用多井評價結果確定巖溶發育程度在平面上的分布規律。針對上述問題，形成了一套針對該類儲層的多井評價方法并取得了較好的地質應用效果。

1 巖溶儲層地質—電成像測井解釋

1.1 建立巖溶儲層帶成像測井識別標準圖版

首先利用CIFlog 2.0平臺的電成像測井處理模塊，對研究區14口井的電成像測井資料進行了圖像預處理、圖像靜態和動態加強處理。然后，根據研究區取心井巖心描述、薄片鑒定結果與成像測井圖像進行深度歸位及標定，在電成像測井圖上把茅口組從頂部識別并劃分出了風化殼殘積帶、垂直滲流帶、水平潛流帶和基巖等4個層段。其中風化殼殘積帶在成像測井圖像上整體表現為“暗—亮—暗”條帶狀組合，暗色部分是鐵鋁質泥巖，亮色部分是鋁土礦；垂直滲流帶表現為垂直線狀與不規則暗色斑狀組合，是滲流帶垂直淋濾縫與溶蝕孔洞響應；水平潛流帶特征圖像表現為水平線狀—層狀與暗色斑狀組合，是潛流帶層狀溶蝕縫洞特征；基巖特征圖像表現為亮色塊狀模式，是致密高阻灰巖地層響應，偶見線狀或斑狀特征[5-6]。同時建立了茅口組風化殼巖溶帶典型成像測井特征圖版（圖1）。該圖版可作為研究區風化殼巖溶分帶成像測井圖像劃分的標準圖版，對目標井段進行巖溶帶劃分。垂直滲流帶的縫洞最為發育，物性最好，容易形成高產油氣藏，而水平潛流帶縫洞相對發育較差，局部物性較好，一般形成較差的儲層。風化殼殘積帶和基巖一般不發育儲層[7]。筆者認為，由于基巖幾乎不受巖溶風化的作用，可不作為巖溶儲層分帶的一個層段去研究。

圖1 茅口組巖溶儲層各分帶標準圖

1.2 巖溶儲層分帶成像測井—地質解釋模型

針對研究區目標層巖溶發育的特點，在前人研究的基礎上，綜合研究區地質剖面、取心分析描述、地質分析及成像測井等資料[8-10]，通過成像測井圖像特征與巖溶儲層分帶對比分析，參考巖溶儲層各分帶的標準圖像特征，建立了針對高石梯—磨溪地區的茅口組巖溶儲層各分帶的成像測井—地質解釋模型（圖2）。該模型建立了一個地質與電成像測井解釋之間的橋梁，目的就是要用地質信息約束刻度電成像信息。

1.3 電成像測井劃分巖溶儲層分帶

通過對該區茅口組14口井電成像資料的精細處理解釋，結合常規測井的自然伽馬、三孔隙度曲線所計算的物性參數，利用本文所建立的茅口組巖溶儲層各分帶標準圖版及電成像測井—地質解釋模型，可較準確識別出每口井的巖溶儲層各個分帶的深度范圍和厚度（圖3）。從14口井的統計結果可以看出，該地區茅口組巖溶發育在平面上的非均質性較強，其中殘積帶的厚度介于8～15 m，垂直滲流帶厚度介于20～49 m，水平潛流帶的厚度介于18～64 m。從區域分布看，磨溪地區巖溶儲層各個分帶發育相對穩定，高石梯地區各口井差異相對較大，表明該地區巖溶程度的分異性較強。

1.4 電成像測井刻度常規測井劃分巖溶儲層帶

從14口利用電成像測井劃分的巖溶儲層各個分帶的常規測井可以看出，殘積帶與上覆龍潭組地層界線取三孔隙度曲線與電阻率曲線發生突變部位，該處地層巖性由泥巖轉變為石灰巖；殘積帶下部為垂直滲流巖溶帶，自然伽馬轉變為低值，孔隙度較高且曲線較平穩；水平潛流巖溶帶與垂直滲流巖溶帶界線自然伽馬有所增大，孔隙度相對降低，電阻率增大且有鋸齒狀特征；基巖一般都是高伽馬、高電阻且孔隙不發育，孔隙度低于2%；圖4～6分別是利用CIFlog多井評價模塊制作的自然伽馬、電阻率和中子密度變骨架孔隙度的多井單因素直方圖。根據已知電成像測井劃分各巖溶帶的規律，利用多井連井對比技術，對高石梯—磨溪地區48口只有茅口組常規測井資料的井進行了巖溶帶的劃分。

圖2 茅口組巖溶分帶成像測井—地質解釋模型圖

2 基于地質構造的連井儲層分析

高石梯—磨溪地區茅口組整體上位于巖溶發育的斜坡地帶，但是由于中間發育很多斷層，而且由于暴露巖溶期古地貌的差異，這些因素對巖溶發育都會產生較大的影響，因此有效儲層的發育以及巖溶發育程度各口井差別較大，反映到測井曲線上就是不同類型的井其測井曲線特征不同。為了搞清楚不同構造部位的儲層物性、含油氣性的平面展規律以及儲層發育與斷層、古地貌高低等之間的關系[11-14]，開展了基于地質構造的測井特征研究。首先是在磨溪地區同一構造單元測井解釋的Ⅰ類氣層井進行了連井對比分析。圖7是磨溪8井、磨溪18井、磨溪205井、磨溪46井、磨溪107井在該地區構造圖上的位置標定圖，圖8是這些井的物性及巖溶發育分帶的連井對比圖。可以看出磨溪205井和磨溪107井水平潛流帶的發育厚度要明顯大于其他3口井，成像測井顯示這兩口井在該帶發育較多的低角度及網狀裂縫，而這兩口井剛好位于斷層附近證實了裂縫的發育受斷層影響較大，而巖溶發育又受裂縫發育的控制。

圖3 電成像測井劃分巖溶儲層帶成果圖

圖4 巖溶儲層各分帶自然伽馬多井直方圖

圖5 巖溶儲層各分帶電阻率多井直方圖

圖6 巖溶儲層各分帶變骨架孔隙度多井直方圖

圖7 Ⅰ類氣層井在構造圖上位置標定圖

圖8 Ⅰ類氣層井連井對比圖

圖9 儲層有效厚度預測等值圖

圖10 白云巖厚度預測等值圖

3 多井儲層參數平面預測

根據多井參數處理結果，建立統計標準，統計出各口井的物性、含油性、白云巖發育厚度、巖溶儲層分帶厚度等參數，采用支持斷層和邊界網格化的克里金方法進行儲層參數平面繪圖，在平面上實現了各種參數的厚度預測與分布。圖9～12分別是儲層有效厚度預測等值圖、白云巖厚度預測等值圖、垂直滲流帶厚度預測等值圖和水平潛流帶厚度預測等值圖。從平面厚度圖的預測結果可以看出，儲層發育不是由單一因素控制，它與白云巖化、古地貌及巖溶作用都密切相關。

圖11 垂直滲流帶厚度預測等值圖

圖12 水平潛流帶厚度預測等值圖

4 結論

1）通過巖心刻度電成像測井建立電成像測井識別巖溶儲層分帶的標準圖版，能夠準確劃分巖溶儲層各分帶在縱向上的分布厚度，各分帶發育特征。分析表明，自然伽馬測井、電阻率測井及三孔隙度測井對巖溶發育程度最為敏感，對于只有常規測井資料的井可以作為敏感參數評價巖溶儲層。

2）高石梯—磨溪地區茅口組巖溶帶自上而下可劃分為：風化殼殘積帶、垂直滲流巖溶帶、水平潛流巖溶帶以及受巖溶作用較弱的基巖；風化殼殘積帶在成像測井圖像顯示為“暗—亮—暗”條帶狀模式；垂直滲流巖溶帶為垂直線狀與暗色斑狀組合模式；水平潛流巖溶帶為水平線狀—層狀與斑狀組合模式；基巖整體顯示為亮色塊狀模式，偶見線狀或斑狀特征。有效儲層主要發育在垂直滲流帶和水平潛流帶的頂部。準確識別和劃分巖溶分帶為開發井位部署及試油層位建議提供了可靠技術支撐。

3）優質儲層的巖溶發育與儲層物性參數連井對比分析表明，高石梯—磨溪地區茅口組巖溶發育主要受裂縫發育控制，而裂縫發育與斷層關系密切，建議開展測井標定基礎上的地震裂縫預測研究，同時結合測井參數平面預測結果，為勘探開發尋找優質儲層提供依據。