塔中鷹山組高伽馬分布特征成因及分析

李笑冉

摘 ? ? ?要： 塔中奧陶系鷹山組為近年來(lái)塔里木盆地重要勘探區(qū)塊之一，為落實(shí)鷹山組油氣富集有利區(qū)，通過(guò)大型溶洞與裂縫和小溶孔發(fā)育的相互關(guān)系，分析了大型溶洞的分布和成因，可以看出裂縫和小型溶孔主要發(fā)育在大型溶洞地層的周?chē)?，最遠(yuǎn)不超過(guò)200 m，而這些小的裂縫溶孔組成的縫洞體系是良好的儲(chǔ)層，塔中鷹山組絕大部分的油氣顯示都位于大型溶洞下部的風(fēng)洞體系發(fā)育區(qū)，因此在進(jìn)行水平井鉆井鉆探時(shí)，高一伽馬和高二伽馬可以作為良好的標(biāo)志層，如何準(zhǔn)確地定位這兩個(gè)高伽馬地層，對(duì)提高鷹山組水平井儲(chǔ)層鉆遇率與成功率具有重要的意義。

關(guān) ?鍵 ?詞：奧陶系碳酸鹽巖;鷹山組;高伽馬;油氣鉆探

中圖分類(lèi)號(hào)：P59 ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A ? ? ? 文章編號(hào)： 1671-0460（2020）04-0641-04

Abstract： Yingshan formation of Ordovician in Tazhong area is one of the important exploration blocks in Tarim basin in recent years. In order to implement the favorable area for oil and gas enrichment of Yingshan formation， the distribution and genesis of large-scale karst caves were analyzed based on the relationship between large-scale karst caves and the development of fractures and small-scale karst pores. The results showed that the fractures and small-scale karst pores are mainly developed around the large-scale karst cave strata， and the farthest distance is not more than 200 m. The fracture cavity system composed of these small-scale fractures and dissolved holes is a good reservoir. Most of the oil and gas of Yingshan formation in Tazhong area are located in the wind tunnel system development area under the large-scale karst cave. Therefore， in horizontal well drilling， high gamma can be used as good marker layer. How to accurately locate these high gamma layers is of great significance to improve the drilling rate and success rate of horizontal well reservoir in Yingshan formation.

Key words： Ordovician carbonate rock; Yingshan formation; high gamma ; oil and gas drilling

塔中地區(qū)鷹山組鉆井普遍鉆遇鷹一段、鷹二段，少量構(gòu)造高部位的鉆井鉆遇鷹三段，由于奧陶紀(jì)末期的大量暴露，鷹山組上部地層受到不同程度的剝蝕，鉆井揭示的地層不甚完整[1]。通過(guò)對(duì)塔中地區(qū)鷹山組測(cè)井儲(chǔ)層的分析發(fā)現(xiàn)，除了巖溶儲(chǔ)層之外，在水進(jìn)體系域內(nèi)部的高伽馬地層可以形成良好的隔層，在鷹山組內(nèi)部發(fā)育多套高阻隔層，這些高阻隔層不僅作為鷹山組巖溶體系中的隔水層，也是儲(chǔ)層系統(tǒng)中的蓋層[2-3]。伽馬曲線(xiàn)對(duì)巖性具有敏感性，所以經(jīng)常被用來(lái)進(jìn)行巖性精細(xì)劃分。塔中地區(qū)鷹山組灰?guī)r地層伽馬測(cè)井曲線(xiàn)多處出現(xiàn)伽馬值很高的情況，這可能是由于偏泥質(zhì)的原始沉積物造成的，也可能是不整合面和潛水面等附近碳酸鹽巖鹽溶解被泥質(zhì)充填造成的。如果是前者，則可能形成良好的蓋層，而后者則伴隨著良好的儲(chǔ)層的發(fā)育[4]。所以弄清鷹山組地層高伽馬的成因，對(duì)尋找研究區(qū)良好儲(chǔ)蓋組合具有重要意義。

1 ?鷹山組高伽馬形態(tài)特征

結(jié)合FMI成像測(cè)井技術(shù)，對(duì)研究區(qū)高GR段進(jìn)行分析研究，得出在研究區(qū)目的層段高GR形態(tài)多樣，并對(duì)應(yīng)有不同的地質(zhì)現(xiàn)象，首先從形態(tài)上將該研究區(qū)的高值自然伽馬劃分為3種類(lèi)型[5]：

（1）GR值略高，呈指狀。在此種形態(tài)下，GR曲線(xiàn)的主要特點(diǎn)為其形狀呈指狀，高低有起伏，且GR值不高，峰值一般為20～38 API，該類(lèi)型的高伽馬一般重復(fù)出現(xiàn)數(shù)次，且形態(tài)特征比較相似。

（2）高GR段曲線(xiàn)升高，呈現(xiàn)小尖峰。該類(lèi)型的高伽馬一般數(shù)值跳躍性很大，但大部分大約在30～50 API之間，個(gè)別高伽馬可達(dá)150 API左右，且在單井垂向上無(wú)規(guī)律性。

（3） GR值呈現(xiàn)一個(gè)或者多個(gè)鋸齒狀集中出現(xiàn)，而且值很高，一般在150～200 API，伽馬值高的區(qū)域跨度大，形態(tài)不規(guī)則。

2 ?高伽馬類(lèi)型成因分析及發(fā)育部位

2.1 ?高伽馬類(lèi)型成因分析

不同類(lèi)型的高伽馬，其成因各不相同，針對(duì)上述3種類(lèi)型的高伽馬，對(duì)其成因進(jìn)行如下分析。

第一類(lèi)高伽馬對(duì)應(yīng)的FMI圖像上表現(xiàn)為發(fā)育泥質(zhì)條帶（圖1），主要是原始的泥質(zhì)沉積造成的，從成像測(cè)井上可以看到，該高伽馬對(duì)應(yīng)的成像測(cè)井相為一深色條帶狀的沉積，成像測(cè)井解釋為泥質(zhì)沉積或者含泥質(zhì)灰?guī)r沉積，成層狀出現(xiàn)，該高伽馬上下部分的成像測(cè)井則顯示為淺色層狀，為灰?guī)r沉積，這可解釋為該類(lèi)高伽馬出現(xiàn)在高頻海平面升降的水侵體系域沉積地層，屬于原始的泥質(zhì)沉積造成的伽馬值升高，該類(lèi)高伽馬地層分布范圍廣而連續(xù)，可以作為區(qū)域上良好的蓋層。

第二類(lèi)高伽馬對(duì)應(yīng)的FMI圖像上表現(xiàn)裂縫和溶孔發(fā)育的區(qū)域（圖2），造成伽馬值變高的主要原因是對(duì)應(yīng)地層發(fā)育裂縫和溶孔，并且這些裂縫和溶孔部分被泥質(zhì)充填，具體表現(xiàn)為：（1）被泥質(zhì)和方解石充填的溶孔，其中被泥質(zhì)充填部分成像測(cè)井上顯示為黑色，而被方解石充填部分顯示亮白色，GR最高值為32 API;（2）小型被泥質(zhì)充填的溶洞，GR最高值為32～41 API，小溶洞（直徑約0.1 m）被泥質(zhì)充填，在FMI圖像上表現(xiàn)為黑色圓孔形，在它周?chē)€有更小的溶蝕小溶孔，呈針孔狀;（3）高角度裂縫和溶蝕孔被泥質(zhì)充填，一條高角度裂縫被泥質(zhì)充填，縫寬較大，周?chē)嗅槧钊芪g孔發(fā)育，此處GR值為45 API。

第三類(lèi)高伽馬對(duì)應(yīng)的FMI圖像上表現(xiàn)為大型溶洞發(fā)育的區(qū)域（圖3），高GR段曲線(xiàn)陡然升高，呈現(xiàn)尖峰極大值，橫跨范圍比較廣，主要由大型溶洞或裂縫充填泥質(zhì)造成的。通過(guò)對(duì)多口井觀察，此形態(tài)高GR由平直狀態(tài)陡然升高呈尖峰狀，又陡然下降，此處可細(xì)分為兩種成因：（1）發(fā)育大型溶洞，并被泥質(zhì)和方解石充填，此處溶洞約1 m高，GR值最大為133 API;（2）發(fā)育大型垂向裂縫，被泥質(zhì)充填，并且有溶蝕孔發(fā)育，GR值最大為211 API。

綜上所述，第一類(lèi)高伽馬是由原始沉積造成的，由于沉積物的泥質(zhì)含量高而造成了伽馬值的升高，后兩類(lèi)的高伽馬主要由碳酸鹽巖溶解后被泥質(zhì)充填造成的。

2.2 ?不同類(lèi)型高伽馬發(fā)育部位

3種高伽馬的表現(xiàn)特征及成因均有所不同，其在地層中的發(fā)育部位也有所不同，下面對(duì)這3種高伽馬的發(fā)育部位進(jìn)行具體分析。

較大規(guī)模溶洞被泥質(zhì)充填的高伽馬，位于不整合面附近以及下部40～150 m地層，主要是由于鷹山組頂部不整合面表生巖溶泥質(zhì)充填，不整合面下方50～150 m的地層是潛水面發(fā)育部位，該處高伽馬由潛水面溶解的溶洞被泥質(zhì)等充填造成的。塔中鷹山組廣泛發(fā)育這兩套高伽馬，被稱(chēng)為高一伽馬和高二伽馬，相對(duì)來(lái)說(shuō)高一伽馬分布范圍更廣，而高二伽馬分布范圍相對(duì)局限，盡在潛水面附近地下河周?chē)貙臃植糩6]。

對(duì)大型溶洞造成的高伽馬，頂部（鷹山組頂部）伽馬值均升高，高伽馬段持續(xù)有20 m，形態(tài)起伏，伽馬值最高147 API，接著發(fā)育連續(xù)20 m伽馬值呈小尖峰，通過(guò)成像測(cè)井，觀測(cè)該段5 080 - 6 100 m發(fā)育大型洞穴，洞穴頂部發(fā)育沉積的泥層，洞穴大部分被泥質(zhì)充填，偶有亮色方解石，底部發(fā)育散狀溶孔，通過(guò)垂向和網(wǎng)狀裂縫與下部洞穴溝通，整個(gè)洞穴系統(tǒng)有30余米。通過(guò)對(duì)應(yīng)的取芯部位，可見(jiàn)巖心破碎現(xiàn)象明顯，對(duì)應(yīng)的是發(fā)育溶洞的部位。同時(shí)可見(jiàn)發(fā)育兩個(gè)高伽馬段（稱(chēng)為高一伽馬和高二伽馬），高一伽馬段規(guī)模較大，高二伽馬段規(guī)模較小，對(duì)應(yīng)發(fā)育層狀溶洞。

由裂縫和小型溶孔充填泥質(zhì)造成的高伽沒(méi)有一定的分布規(guī)律，在不同地層都能發(fā)現(xiàn)，但其主要的分布地層位于高位域或者大型溶洞發(fā)育的周?chē)貙樱呶挥虻貙又饕深w?；?guī)r等容易被溶蝕或產(chǎn)生裂縫的灰?guī)r沉積，所以當(dāng)這些裂縫和被溶蝕的地層被泥質(zhì)充填時(shí)，就會(huì)形成此類(lèi)高伽馬，而在大型溶洞的周?chē)?，由于重力作用造成的圍巖垮塌、斷裂，使溶洞周?chē)纬闪芽p溶孔較為發(fā)育的地層，該地層容易被泥質(zhì)充填形成高伽馬[7-8]。

由沉積造成的高伽馬主要分布在水進(jìn)體系域的泥質(zhì)沉積地層，水進(jìn)體系域由于水體較深，泥質(zhì)沉積較為豐富，造成了伽馬值的升高，這種地層往往可稱(chēng)為區(qū)域上的蓋層。

3 ?高伽馬分布及對(duì)儲(chǔ)層影響

高一伽馬和高二伽馬都屬于大型溶洞充填泥質(zhì)造成的，高一伽馬主要是由鷹山組頂部暴露不整合導(dǎo)致的碳酸鹽巖被溶解，充填泥質(zhì)造成的。由于鷹山頂部不整合暴露時(shí)間長(zhǎng)，在整個(gè)塔里木奧陶系地層中屬于比較大的不整合，所以該不整合分布范圍廣，造成范圍很廣的區(qū)域被泥質(zhì)充填，所以高一伽馬的分布也相應(yīng)比較廣泛[9-10]。

相對(duì)于高一伽馬，高二伽馬的分布范圍則相對(duì)具有局限性，但是也是廣泛連續(xù)分布的，鷹山組頂部不整合面的大氣淡水在斷裂和裂縫等通道的疏導(dǎo)下深入到下部地層，在不整合面50～150 m的深度形成潛水面，在高隆部位潛水面會(huì)相對(duì)較淺，最淺的部位距不整合面數(shù)十米，斜坡帶潛水面相對(duì)較深，可達(dá)150 m。這也就決定了高二伽馬幾乎都分布在不整合面一下50～150 m的范圍，但由于潛水面隨著海平面升降會(huì)有波動(dòng)，所以高二伽馬在垂向上可能有多層分布。

由于原始沉積物以及斷裂裂縫的影響，高二伽馬的分布具有一定的選擇性，在斷裂發(fā)育較好的部位，尤其是走滑斷裂等高角度斷裂發(fā)育的部位，能夠很好地溝通不整合面附近的大氣淡水向深部地層滲透，所以在斷層發(fā)育的潛水面附近，原始沉積物被溶解的概率和程度都會(huì)提高很多，所以在這些位置附近高二伽馬是最發(fā)育的;大氣淡水對(duì)不同類(lèi)型灰?guī)r的能力和強(qiáng)度不盡相同，一般認(rèn)為灰?guī)r含量較高的顆粒灰?guī)r相對(duì)來(lái)說(shuō)比較容易被溶解，而泥質(zhì)含量較高的泥晶灰?guī)r相對(duì)比較難以被溶解，所以在顆粒灰?guī)r發(fā)育的潛水面附近更易形成大型溶洞，進(jìn)而出現(xiàn)高二伽馬。由于高二伽馬的形成主要與潛水面有關(guān)，而潛水面又是穿層的，所以從大的區(qū)域看，高二伽馬與三級(jí)層序沒(méi)有很密切的聯(lián)系。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，鷹山組內(nèi)部高阻層的巖性以泥晶灰?guī)r為主，還有粉晶灰?guī)r、含泥灰?guī)r、云質(zhì)灰?guī)r及含云灰?guī)r等[11]。其中，60%的高阻隔層巖性為泥晶灰?guī)r，泥晶灰?guī)r的厚度范圍是40～100 m，含云灰?guī)r在高阻隔層巖性中占有30 %左右的比例，特別是鷹二段下部和鷹三段的隔層中，云質(zhì)含量成增高的趨勢(shì)，粉晶灰?guī)r、含泥灰?guī)r等巖性所占的比例不大。對(duì)不同井區(qū)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，中古15井西區(qū)和中古5井區(qū)的泥晶灰?guī)r高阻隔層厚度具有自東向西減薄的變化趨勢(shì)，中古43井區(qū)的高阻隔層也以泥晶灰?guī)r為主，而中古8井區(qū)高阻隔層中粉晶灰?guī)r的比例逐漸增大，泥晶灰?guī)r的厚度整體呈東向西減薄的趨勢(shì)（圖4）。