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1、成像测井资料缝洞关系与岩溶发育强弱研究 傅海成1 一、刘瑞林3 、祁兴中2 张承森2 、刘兴礼2 ( 1 中国石油大学盆地与油藏研究中心教育部石油天然气成藏机理重点实验室，北京1 0 2 2 4 9 ； 2 善里未油田分公司勘探开发研究j 览，新疆库缸钎8 4 1 0 6 0 ： 3 长江太学地球物理与费i E 学院，湖北荆州4 3 4 0 2 3 ) 摘要二本文在研究塔里木盆地轮南地区奥陶系碳酸盐岩储层丈量微电阻率成像测井资料的基础上，主要 通过对溶蚀裂缝、溶凋与成像测井响应特征进行分析，从而总结出该地区岩溶发育的特征。溶蚀程度的差异， 可根据成像测井资料上解释的溶洞中角砾的多寡来度量。溶蚀
2、程度很高的轮古西井区。其大溶洞中角砾已溶 蚀掉，部分井充填泥砂，并且单产状裂缝易溶蚀成小溶洞；轮古2 井区各井溶洞中的角砾还比较大，溶洞溶 蚀程度较弱，单产状裂缝溶洞的洞径比轮古西井区小；桑塔木斜坡区仅见大溶洞的雏形即溶洞还没形成， 未见单产状小溶洞，说明其溶蚀程度更差；轮古东井区未见单产状小溶洞，仅见大溶洞的雏形或只有交叉缝 和溶蚀裂缝。 著踺词：塔里术盆地：碳酸盐岩储层；微电阻率成像测井；岩溶；裂缝；溶洞 一、引言 塔里术盆地轮南地区奥陶系广泛分布着岩溶体系，是该地区奥陶系的主要的油气储集 体。岩溶体系主要发育于奥陶系的顶部，它是碳酸盐岩地层遭受长期风化、剥蚀和淋滤的结 果。在纵向上岩溶体
3、系可分为垂直渗流带和水平潜流带【“。同时溶蚀与该地区的构造运动 相互作用，会形成大量的溶蚀裂逢及溶洞。绝太多数的溶洞均是在先期形成裂缝的基础上经 过岩溶作用后形成的，同时碳酸盐岩储层需经过岩溶作用的改造会大大提高其有效的储集 性。因此岩溶发育的研究是碳酸盐储层集集性研究的一个极为重要的研究内容。微电阻率成 像测井具有很高的分辨率，经过成像测井处理、解释，可以得到井筒附近清晰的地层图像， 从图上可以很容易识别出裂缝、孔洞，溶洞及溶洞的产状以及充填程度。在此基础上结合大 量的岩心分析资料，可以对本地区的岩溶发育程度进行研究。 二、溶蚀裂缝特征 本区的主要储集空问以构造裂缝及沿裂缝形成的岩溶缝洞为主
4、。缝即是储集空间，也是 连通通道【2 J 。因为绝大多数岩溶的形成均是裂缝经过岩溶作用形成的。因此要研究岩溶，必 须建立在对该地区的裂缝的溶蚀特征研究的基础上。溶蚀裂缝型储集层在鹰山组灰岩中普遍 发育，而且有很多不同的产状形式。该类储集层的形成，是在构造运动产生的裂缝和岩溶相 互作用的结果。在中上奥陶统剥蚀区。鹰山组与石炭系巴楚组不整合接触。在处理解释成像 测井资料中，部分并( 轮古1 、轮古5 、轮古1 1 1 、轮古2 0 1 、轮古2 0 2 、轮古3 0 ) 在石炭系 巴楚组与奥陶系鹰山组接触处的风化壳下面可见溶蚀裂缝，如轮古2 0 1 、轮古2 0 2 、轮古3 0 等井顶部见N W
5、 倾向的溶蚀裂缝，其中轮古2 0 1 并见多条N W 倾向的溶蚀缝( 图1 ) 。由此可 见，在中上奥陶统剥蚀区岩溶主要沿裂缝进行。结合岩心分析资料，该地区中的各种产状的 裂缝中，溶蚀程度最大的是N W 倾向与胚倾向的高倾角裂缝，其它产状裂缝的溶蚀程度则 要小得多。轮南地区轮古西井区、轮古2 井区和桑塔木斜坡区的鹰山组溶蚀缝洞型层段，是 有效的储集体之一，同时也是油气流动的通道。 图1 轮古2 0 1 北东倾裂缝图2 轮南地区典型井裂缝走向分布圈 通过轮南地区2 0 余口井的微电阻率成像测井裂缝倾向顺角处理成果所得到的裂缝走向 分布图( 图2 ) 可知。奥陶纪地层中的裂缝主要有六种产状：v W
6、 倾向、艇倾向、N W - S E 倾 向、近南倾向、近北倾向和N E - S W 倾向；裂缝走向主要有N E - S W 向、近县矿向、近G 向 三组。部分井( 如轮古1 、轮古1 6 等) 阳倾向与N W 倾向的裂缝以等概率出现。由于大多 数溶蚀缝是海西早期的N W - S E 向构造挤压影响形成的剪切缝经溶蚀扩大而成，即N E - S W 走 向是主要走向，也就是N W 倾向、艇倾向的裂缝是主要的裂缝倾向；并且裂缝的倾角以高角 度裂缝为主，低倾角裂缝并不常见，表明裂缝形成时的最大主应力为上覆地层压力与侧向应 力之差。经过溶蚀改造的裂缝，其形状多不规则，裂缝宽窄不一。 处理结果进一步表明受
7、海西早期N W S E 向构造挤压和海西晚期N - S 向的构造挤压作用 的影响，轮南地区奥陶系碳酸盐岩地层中普遍发育裂缝。根据库伦摩尔剪切破裂原理 3 1 ， 当上覆地层压力o1 大于地层围压o2 或o3 且上覆地层压力与侧向压力之差达到一定条件 下，地层受力会形成共轭缝，两裂缝面的共轭剪裂角理论上为6 0 左右。 实际地层中的共轭缝受后期构造运动的影响，共轭剪裂角可能偏离6 0 。较大，如轮古 1 6 井5 5 4 5 - - 5 5 5 8 米井段N W 倾向裂缝面的倾角平均值约为7 5 2 6 。，倾向裂缝面的倾向 方位角平均值约为N W 3 3 2 0 9 。；艇倾向裂缝砸的倾角平均
8、值约为7 6 7 r ，跖倾向裂缝面 的倾向方位角平均值约为S E l 6 0 1 2 4 。根据上述产状计算，N W - S E 倾向共轭裂缝面的共轭剪 裂角约为2 7 9 。可能受到海西晚期孓向挤压变形的影响，使这个角度变小在这些共轭 裂缝面的交叉处已发育成大溶洞的雏形。 三、溶蚀裂缝与洛洞关系研究 1 单产状裂缝溶蚀扩大形成的小溶洞 在轮古西井区的轮古4 2 、轮古4 0 、轮古4 0 3 等井和轮古2 井区的轮古1 1 1 等井的成像测 井资料上，可见由单产状裂缝面或一组单产状裂缝面溶蚀扩大形成的小溶洞。单产状小溶洞 的主要特点是：洞径多小于1 米，仍可见形成小溶洞的裂缝的粗略产状，倾
9、向方位多为N g ： 向或踞向；小溶洞上下地层少见坍塌及与交叉缝切割的角砾；由于裂缝倾角多为高倾角， 因而沿溶洞倾向的水动力强，小溶洞一般不易充填。若充填，则充填灰绿色砂泥；部分井小 溶洞中可见后期充填砂泥岩沉积的交错层理，其古水流方向与该井S E 倾向的裂缝走向一致 ( 如轮古4 0 井的5 6 1 0 5 5 8 1 1 2 米井段溶洞) ；倾角较高，溶洞周边裂缝不发育。这种成园 的小溶洞若未充填或半充填，则形成“矿脉”。这些由单产状裂缝经溶蚀扩大形成的小溶洞 因为是面状地质体，总体积大，若未充填砂泥，则构成轮南地区重要的储集空间之一。 2 同期缝相交处溶蚀彤成的大溶洞 受海西早期的N W
10、 - 6 E 方向( 塔里木板块现今构造方向与海西早期相比，至今约有9 0 度 顺时针转动，即现今方向是N E - S W , 贾承造等1 4 I ，1 9 9 7 ) 构造运动的影响，在轮南地区形成 分布广泛的共轭剪切裂缝( 又称共轭剪节理) 。N W 倾向与髓倾向的溶蚀裂缝和溶洞是一不 可分割的整体，海西早期的N g ：- S E 向构造挤压决定裂缝和溶洞的初始产状特点。轮南地区中 上奥陶统剥蚀区的同期共轭缝的相交处经充分溶蚀扩大形成大溶洞。通常由于大溶洞为 N W - S E 倾向裂缝的交叉处溶蚀扩大形成，大溶洞沿走向的倾伏角一般很低，在地层中近为水 平状展布。大溶洞为近柱状的储集体，构
11、成轮南地区中上奥陶剥蚀区重要的油气储集体之一。 对于l V - W 倾向和S E 倾向的同期共轭裂缝，直井的大部分井段仅打在某一产状的裂缝面 上，因而不易观察到共轭裂缝的另一产状。由于共轭裂缝面组切割的小菱形己被溶蚀掉，在 直井的大溶洞上下不易观察到共轭裂缝，但在溶洞附近仍可见共轭裂缝的痕迹( 如轮古1 6 井5 5 4 8 - - 5 5 5 5 米) 。由于大溶洞在地层中近水平分布的特点，沿大溶洞走向的水动力条件比 较弱，在巴楚组沉积时，沿裂缝进入这种大溶洞中的泥质，易填积其中，如轮古4 2 井5 8 1 0 5 8 3 0 米井段大溶洞全砂泥充填的情形。 图3 轮古1 井裂缝倾向方位与倾
12、角频率分布圈，胛倾 向裂缝与皿倾向裂缝近等概率出现 图4 轮古1 井裂缝走向分布图，胛倾向裂缝 和晒倾向裂缝的走向中线约为l i E 6 1 。 在溶蚀发育的斜城区，两共轭裂缝面的相交处一般经溶蚀扩大易形成太溶渝。轮古l 井 是斜坡区的一日大斜度势，井斜角约为6 7 4 ，井斜方位角为近东方向。该井测有孙缸成像 铡井资料，经解释该井裂缝比较发育，N 矿倾向裂缝与嬲倾向裂缝近等概率出现，如图3 所示，且裂缝倾角为高倾角。在深度5 2 6 4 - - 5 2 6 8 米和5 3 6 卜s 3 7 l 米处各发育有太溶漏，两 溶洞的中心深度点分别为5 2 6 6 和5 3 7 0 米，深度闻隔约为1
13、 0 4 米( 图5 ) 。根始并斜深度可算 得两溶灏的垂直深度间隔约为4 2 4 米，这与该地区多口直并中两个大溶澜中点深度间隔约为 8 5 米是吻合的。根据矽倾向裂缝与逝倾向裂缝的走向，我们可驵推测两犬溶洞的空目走 向为N E 6 1 。( 如图4 所示) 。 在溶蚀程度较弱的桑塔术斜坡区和轮古东井区，同期缝仅能麓育出洛渝雏形( 如轮古1 6 并5 5 4 8 - - 5 5 5 5 米) ，清晰可见交叉缝，尚束发育成溶洞( 如雀马l 井5 7 4 3 5 7 4 9 米) 。 圉5 直弗与斜井钴遇大溶澜示意图，实际地层饭平缓 四、磐溶发育程度的强弱 如前所述，单产状裂缝或相同单产状的一组
14、裂缝经溶蚀扩大形成小溶洞，共轭裂缝或一 组共轭裂缝的交叉处经溶蚀作用易形成犬溶洞，岩溶作用则对储集空问的形成起着笑键作 用。岩溶程度的差异使轮南地区不同区块的溶澜发育程度有较大区别。在成像测井资料上司 以找到这种差异盼直接证据。 对轮南地区的轮古西井区、轮古2 并医、桑塔术斜坡区和轮古东势区四个匿块的测井i 料处理和解释襄明，不同区块溶洞中角砾的多少是不同的。溶洞中角砾溶蚀程度的差异反f 了岩溶程度的差异。 轮古西并区的轮吉4 2 井( 5 8 1 0 “ - - 5 8 3 0 米) 大溶洞发育有2 0 杂米厚，常规测并曲线吝 洞处变化明显，该溶洞充填有大量泥质充填，溶洞中已无角砾，说明该洞
15、溶蚀充分，角曹 被溶蚀掉。轮古2 并区的轮古1 并( 5 2 6 3 争q 2 6 8 米) 和轮古2 井( 5 3 7 1 - - 5 3 7 9 米) ，： 锅清晰可见裂缝切割角砾，洞中角砾呈块状或长条状，被裂缝切割的痕迹明显，溶洞中。 尚未完全溶蚀掉，可见该医的溶蚀程度不如轮古西并区。 桑塔本斜坡区的轮古1 6 井5 5 5 0 - - 5 5 5 1 。2 米处仅发育一大溶裥的雏形虽然电阻霉 得很小，但密度孔隙度值几乎无变化，中子孔隙度略降，说明溶洞尚未发育，裂缝切割的灰 岩角砾尚未溶蚀掉；而轮古1 7 井( 5 5 4 1 - - 5 5 4 8 米) 的大溶洞井段，从常规测井曲线中
16、的自 然伽马值、去铀伽马值变小，双测向电阻率增大，出现“正差异”；密度孔隙度增大，中子 孔隙度和声波孔隙度等变化反映溶洞含有大量角砾，并且成像测井资料上可见矽倾向的裂 缝。上述两口井的角砾赋存状态表明，桑塔木斜坡区大溶洞中角砾的溶蚀状态弱于轮古2 井 区的轮古l 、轮古2 和轮古2 0 1 等井，表明该区溶蚀程度较低。 轮古东井区的雀马l 井5 7 4 2 - - 5 7 5 0 米处有一对同期交叉缝，尚未发育成洞，该井段在 常规测井资料上各曲线都无变化；轮古3 8 井的同期交叉缝仅发育成溶蚀裂缝，尚未形成大 溶洞。由此可见，轮古东井区的岩溶程度弱于桑塔木斜坡区。 不同井区溶洞的发育状态，也支持上述不同区块岩溶发育强弱的认识。轮古4 0 井大溶 洞( 5 6 3 0 一5 6 3 4 ) ) 和轮古4 2 井大溶洞洞径较大，洞口较平直，无角砾，溶洞处各常规测井 曲线变化明显：在轮古2 井区的轮古1 1 1 井、轮古2 0 2 井和轮古2 0 8 等井，其中的溶洞洞径 较小或含小角砾，密度孔隙度在溶洞处
