滇黔北坳陷燈影組巖溶地層測井響應特征

艾笛 姚亞彬 芮昀 魏寶軍 郭寧 丁邦春

（①中國石油測井有限公司地質研究院;②中國石油浙江油田公司勘探開發一體化中心;③中國石油測井有限公司長慶分公司；
④中國石油測井有限公司西南分公司）

四川盆地高石梯-磨溪地區震旦系氣藏三級儲量規模已達萬億立方米，是四川盆地天然氣上產的重要區域[1]。震旦系燈影組氣藏屬于巖溶風化型碳酸鹽巖氣藏，為四川盆地燈影組天然氣藏的有效儲層[2]。

滇黔北坳陷位于上揚子地塊西南緣，北鄰四川盆地，南與滇東-黔中隆起相接。滇黔北坳陷與四川盆地有著相似的沉積演化，震旦紀末的桐灣運動使該區燈影組地層抬升遭受剝蝕[3]，大氣對先前部分充填或完全充填的孔洞、裂縫進行溶蝕或擴溶改造，從而形成大量的溶蝕孔、洞、縫及巖溶角礫間洞，但其多被“葡萄花邊”膠結作用纖狀白云石及粒狀亮晶白云石充填[4]，未被充填的溶蝕孔洞仍是燈影組最為重要的儲集空間，故巖溶地層的識別評價顯得尤為重要。國內外巖溶地層測井評價主要依賴常規測井和電成像測井資料，首先進行單井巖溶要素表征，進而對巖溶垂向分帶精細解剖，并與巖溶古地貌耦合[5-8]。鑒于滇黔北坳陷碳酸鹽巖巖溶地層的相關研究近年來鮮有報道，本文基于常規測井和電成像測井開展巖溶儲層測井精細評價，進行滇黔北坳陷燈影組巖溶帶劃分，總結區域巖溶縱向發育規律，并在橫向上加以對比，探求儲層發育規律，以期為精細評價該區儲層奠定基礎，為后續勘探開發提供指導。

1.1 巖心、薄片上巖溶作用的特征

通過Y 1、B 1、M 1、CL 1 等井的巖心、薄片觀察發現（圖1），巖溶作用主要有以下標志：褐灰色藻白云巖中發育未充填溶洞，孔徑約2 cm，發育未充填微裂縫，寬約1 mm（圖1a）;灰色白云巖中微裂縫發育，多未充填，部分為碳泥質半充填（圖1b）；
藻團塊白云巖中發育粒內溶蝕孔（圖1c）;藻白云巖發育葡萄狀構造，亮晶白云石充填孔洞（圖1d）。巖心觀察表明，Y 1井巖溶發育程度較強，其余井的發育程度較弱或特征不明顯。

圖1 巖心薄片上巖溶作用的特征

1.2 鉆、錄井過程中巖溶作用的標志

在鉆、錄井過程中，井漏、放空和鉆時降至極低的現象往往揭示有大型縫洞型儲層，同時也是鑒別巖溶作用的主要標志。在滇黔北坳陷，CL 1、Z 103、Z 101、M 1 井存在鉆井漏失情況，其中M 1 井鉆井有放空現象，表明本區發育有一定程度的巖溶（表1）。

表1 滇黔北坳陷鉆井放空漏失統計

2.1 常規測井曲線上巖溶作用的標志

常規測井曲線在巖溶帶上的測井響應根據洞穴的大小及充填程度不盡相同。該區未充填巖溶洞穴層自然伽馬值相對于圍巖基本不變，井徑曲線通常變化不大，中子孔隙度未見明顯變化，聲波時差變化不明顯，但密度降低，雙側向測井電阻率較正常地層明顯降低（圖2）。

2.2 電成像測井識別巖溶

電成像測井圖像能夠通過電阻率的差異解釋地質現象，電阻率差異越大，圖像的反差就越明顯[9]。碳酸鹽巖巖溶帶中的溶洞與裂縫的響應特征有所差異，因溶洞形狀通常不規則，故溶洞在電成像測井圖像上呈不規則深色團塊狀分布。溶溝成像測井上表現為近垂直的深色帶狀或不規則狀，溶孔呈相對孤立或集群分布，在成像測井上呈深色斑點狀或蜂窩狀分布（圖2）。燈影組往往伴生裂縫，根據產狀不同，呈水平、垂直或正弦線狀暗線。

圖2 Y 1井溶洞測井響應特征

巖溶分帶的研究已有很多[10-12]，前人認為，巖溶受地下水分布的影響和運動的控制，古巖溶地貌在垂向上自下而上可劃分為地表巖溶帶、垂直滲流巖溶帶、水平潛流巖溶帶和深部緩流巖溶帶。受現有資料限制，無法對該區深部緩流巖溶帶進行相關研究。但該區內垂直滲流巖溶帶、水平潛流巖溶帶測井特征明顯，結合其他資料可對其進行識別和劃分；
地表巖溶帶未能清楚識別，推測其受到桐灣運動的影響，遭受剝蝕，致使其在該區中缺失；
巖溶作用最大影響深度可達270 m，溶孔、溶洞、溶溝、溶縫等巖溶作用的產物在電成像測井上特征明顯（圖3）。

3.1 垂直滲流巖溶帶

由于桐灣運動構造抬升，燈影組碳酸鹽巖在大氣淡水的作用下遭受風化、淋濾，其頂部地層中的斷層、裂縫、節理等為大氣降水和地表水提供了滲流通道，垂向滲流作用明顯，最終形成垂直滲流巖溶帶。該巖溶帶主要產物是縫洞復合體，包括溶縫、溶溝、溶洞及溶孔。溶縫常是垂直或高角度的；
溶溝呈紡錘形或近垂直的不規則條帶狀；
溶蝕孔洞呈串珠狀，未充填或被泥質、白云石等充填。垂直滲流帶常位于侵蝕面與最高潛水面之間，主要發育在距風化殼頂約100 m 深度范圍內。

通過分析識別，該區內Y 1井垂直滲流巖溶帶可達170 m，主要受古巖溶地貌的影響。垂直滲流巖溶帶井徑曲線基本正常，在該帶較大規模洞穴發育處有明顯的擴徑現象。自然伽馬值范圍為11～77 API，較純的白云巖穩定在18 API左右，被泥質部分充填的洞穴，自然伽馬曲線可出現明顯的尖峰狀增大。雙側向電阻率50～14 000 Ω·m，深淺側向電阻率無明顯差異，溶蝕孔洞發育處數值有所降低。聲波時差變化較小，密度和補償中子測井表現為孔隙度向下逐漸減小的趨勢，從側面反映了向下溶蝕作用的減弱。垂直滲流帶在電成像測井圖像上的特征更加直觀，大型的溶溝、溶洞呈近垂直的深色帶狀或不規則狀，有時呈紡錘形；
伴生的小溶蝕孔洞常常呈集群狀的深色斑點；
高角度裂縫發育，表現為較大振幅的暗色正弦線（圖3）。

圖3 Y 1井測井響應特征及巖溶帶劃分

3.2 水平潛流巖溶帶

水平潛流巖溶帶受到了古巖溶高地地下水的側向補給，橫向徑流尤其發育[13]。該巖溶帶主要產物是溶溝、溶洞及溶孔。溶溝呈近水平方向的不規則條帶狀。溶孔呈蜂窩狀，未充填或白云石等半充填-充填，以沿藻白云巖富屑紋層溶蝕形成的近水平方向的溶蝕孔洞最為典型。由于沿溶洞壁發育的“葡萄花邊”溶蝕空間的連通性相對較好，可以形成相當有利的儲集空間。

水平潛流巖溶帶位于地質記錄最高地下潛水面與地質記錄最低排泄基準面之間[14]，距頂100～200 m。水平潛流巖溶帶井徑整體正常，局部受溶洞影響稍有增大。自然伽馬值范圍為12～29 API，曲線整體起伏變化不大，較純的白云巖穩定在18 API 左右。雙側向電阻率100～12 000 Ω·m，深淺側向電阻率無明顯差異?？紫抖葴y井系列顯示出孔隙度較低的特征，聲波時差值144～202 μs/m；
密度變化較小，其值為2.5～2.8 g/cm3；
補償中子穩定在0～5%范圍內。電成像測井圖像上出現的近水平分布的暗色斑點或暗色條帶，往往可與巖心白云巖中發育的順層溶孔對應（圖3）。

滇黔北坳陷及鄰區震旦系燈影組沉積末期巖溶古地貌可以劃分為巖溶臺地、巖溶坡地和巖溶谷地，其中巖溶臺地分布在樂山-犍為以西，永川-江津以北以及古藺-仁懷一帶。巖溶谷地受德陽安岳裂陷槽影響，分布在內江-瀘州-筠連-鎮雄地區，二者之間的區域為巖溶坡地分布區（圖4）。該區整體上位于巖溶坡地以及巖溶谷地區域，垂直滲流巖溶帶分布范圍不大，發育橫向連通性良好的溶蝕孔洞，巖溶儲層發育程度較高。巖溶谷地地勢相對較低，水體相對較深，水動力條件差，流動緩慢，巖溶作用弱，往往處于過飽和狀態，化學沉淀作用強，因而不利于巖溶儲層的形成和保存。

圖4 滇黔北坳陷燈影組巖溶帶平面分布（據文獻[15]修改）

CL 1井燈四段巖溶發育程度偏低，主要因為該井位于巖溶谷地，縫洞易被化學作用形成的白云石充填。相對巖溶臺地及巖溶谷地而言，巖溶坡地區域水動力條件較強，地下水具有較強的垂向滲流和水平徑流作用，加之燈影組丘灘體發育，為巖溶提供良好的物質基礎，并且溶蝕物質能被迅速帶走，從而形成了良好的儲層條件，其中，水平潛流巖溶帶管道系統發育、橫向連通性好，可發育保存較好的大型巖溶孔洞，是油氣勘探的重點。

由于CL 1、B 1、M 1井靠近巖溶谷地，巖溶發育程度低;Y 1井位于古巖溶臺地附近的巖溶坡地，巖溶較發育，與川中GS 1、MX 8井對比，垂直滲流巖溶帶增厚，水平潛流帶略有減薄，具有良好的儲層條件（圖5）。

圖5 燈影組巖溶帶測井響應與連井對比

本文通過測井、錄井、地質資料分析了滇黔北坳陷燈影組巖溶地質特征、測井特征。明確了巖溶垂向分帶與巖溶帶測井特征以及平面上巖溶發育與古地貌的關系。在橫向上通過與川中高石梯-磨溪地區對比，揭示了該區巖溶地層勘探潛力，為精細評價該區儲層奠定了基礎，對油氣勘探下一步決策具有一定的指導意義。