塔里木盆地缝洞型白云岩储层测井细分方法与应用

刘沁园 唐 军 申 威 蔡 明 吴黑志

（1 长江大学地球物理与石油资源学院 ；2 中国石油集团测井有限公司吉林分公司第一项目部）

0 引言

随着塔里木盆地中古58井、中深1井获得战略突破，首次在寒武系盐下的原生油气藏中获得工业油气流，白云岩储层成为深部地层勘探的又一大热点领域[1-2]。众所周知，进行复杂储层的有效性评价，首先需要对储层类型进行精准分类与识别。目前，大多数学者研究白云岩储层类型时，将地质资料和测井资料相结合，利用测井响应特征对储层类型进行识别。唐军、张辉等探讨了利用电阻率扫描成像测井和多极子声波成像测井对塔中地区裂缝评价和识别的有效性[3-4]。A.Brie 等阐述了利用斯通利波对裂缝型储层进行评价的方法[5]。申本科、邓模等证明常规测井方法对碳酸盐岩储层裂缝识别是经济可行的[6-7]。严威、郑剑锋等根据塔里木盆地白云岩储层发育位置、分布特征、孔隙特征和成因对储层进行分类[8-9]。其中，潮坪白云岩、蒸发台地白云岩等为当前主流的白云岩储层类型，但是其命名较为复杂，难以直观了解各类型储层形成的主控因素和油气发育规律。总之，对塔里木盆地白云岩储层识别和评价的方法很多。目前，大多数学者利用塔里木盆地的地质资料和岩石物理实验资料将储层类型划分为孔隙型储层、裂缝型储层和裂缝—孔洞型储层（简称缝洞型储层）[8-16]，缝洞型白云岩储层既是塔里木盆地发育较多的产层，也是该地区主力产层，但由于孔隙结构复杂、储层类型多样，且不同结构的缝洞型储层空间组合特征、孔渗条件和试油结果多样、差异较大，导致储层类型划分存在困难，影响了储层的精细描述。应该对该地区缝洞型白云岩储层进行细分，才能提高该地区测井解释精度，加强地质认识[17-22]。

本文首先从白云岩孔隙、裂缝、孔洞的形态特征、岩石物理实验规律论证了缝洞型白云岩储层细分的合理性，然后依次介绍电成像测井、常规测井等方法提取的裂缝特征参数，并评价该参数在细分方法和应用中的效果。最后，以塔里木盆地塔北、塔中地区井资料为例，利用该井资料中裂缝特征参数形成了针对缝洞型白云岩储层细分的半定量测井判别方法，该分类方法可对该地区后续的勘探开发提供指导借鉴意义。

1 缝洞型储层细分依据

依据白云岩微观、离散的裂缝类型、裂缝的几何形态特征和空间组合方式，再参考压汞曲线、核磁共振测井及孔渗实验结果，可将白云岩储层分为孔隙型储层、裂缝型储层、缝洞型储层等。其中，缝洞型储层的裂缝、孔洞同时发育，孔洞和裂缝之间相互溶蚀沟通，形成密集的油气运移通道，该类型储层是塔里木盆地白云岩储层中的优势产层，也是本文研究的重点产层。

1.1 地质依据

缝洞型储层中裂缝既可作为油气储集空间，也可作为渗流通道。裂缝在发育时是否被充填或溶蚀，会直接影响缝洞型储层的储集性能[20]。根据孔隙、裂缝的平面分布特征，可将缝洞型白云岩储层进一步细分为简单组合型储层和溶蚀扩大型储层。

（1）简单组合型:该类型储层中裂缝、孔洞虽然都比较发育，但裂缝大多属于机械压力破坏产生，未经过溶蚀且大部分裂缝被矿物所充填，所以裂缝宽度较窄、发育类型单一。该类型储层岩心裂缝宽度一般在2mm 以内，少许孔洞之间由裂缝相互沟通，所以该类型储层储集空间和渗流通道较小，储集性能较差。图1 为SZG58井3707.36m 处铸体薄片及对应的岩心照片，铸体薄片上表现为孔隙、微裂缝较为发育，但被矿物所充填，同时可见串珠状的小孔，但是孔缝之间连通性较差且未经过溶蚀，具有较低的孔隙度和渗透率。简单组合型储层不能作为缝洞型储层中的优势产层。

图1 简单组合缝洞型储层特征（SZG58井3707.36m）Fig.1 Characteristics of simple combination type fracture-vuggy reservoir (3707.36m in Well SZG58)

（2）溶蚀扩大型:该类型储层中裂缝、孔洞部分或全部溶蚀，形状不规则且非常发育，连通性较好，岩心的裂缝宽度一般为2～10mm，最大的可达厘米级。图2 为SYH23-1-118H井5219.1m 处铸体薄片和对应的岩心照片，该铸体薄片表现为裂缝、孔洞未充填基质且大部分被溶蚀，连通性较好。多数孔洞内可见溶蚀微粒、晶体，偶见晶间微孔、粒内溶蚀微孔。该类储层孔隙度和渗透率较高，具有良好的储集性能，可以作为缝洞型储层中的优势产层。

图2 溶蚀扩大缝洞型储层特征（SYH23-1-118H井5219.1m）Fig.2 Characteristics of dissolution enlargement type fracture-vuggy reservoir (5219.1m in Well SYH23-1-118H)

1.2 岩石物理实验依据

塔里木盆地相关岩石物理资料表明，简单组合型、溶蚀扩大型储层的孔隙度数据和基质渗透率数据均存在明显的规律和差异。

孔隙度、渗透率一直都是评价储层最基础、最重要的物性参数，储层总孔隙度越大，说明岩石中孔隙空间越大;渗透率越高，即岩石内孔隙连通性越好。统计塔里木盆地内6 口井缝洞型储层岩心样品的孔隙度数据，并结合该储层段内岩心实验所测得基质渗透率数据绘制孔隙度—基质渗透率交会图版（图3）。根据孔隙度—基质渗透率关系可将缝洞型储层分为两类，即简单组合型储层和溶蚀扩大型储层。简单组合型储层孔隙度较高，但裂缝未发生溶蚀沟通，连通性较差，基质渗透率相对较低，而且数据分散，相关性不强;溶蚀扩大型储层孔隙度、基质渗透率均较高，数据具有很强的相关性，是很具有研究价值和意义的一类缝洞型储层。

图3 不同类型储层的孔隙度—基质渗透率关系Fig.3 Relationship between porosity and matrix permeability of different types of reservoirs

2 缝洞型储层测井细分方法

从电成像测井资料和常规测井资料中提取裂缝特征参数，开展储层类型的精细识别和划分。

2.1 电成像测井

通过分析塔里木盆地两套碳酸盐岩储层的电成像测井资料，可将缝洞型储层精细识别为溶蚀扩大型储层和简单组合型储层。本文通过FMI 成像测井仪中图像的亮暗特征、色度深浅变化来表征井壁四周电阻率的大小，由此得到 电成像测井资料[23-26]。

2.1.1 电成像裂缝特征参数

微电阻率扫描成像测井能够提供高分辨率的井壁图像，可以直观且方便地确定裂缝产状和类型，是识别裂缝的有效手段。从该测井资料中可提取以下裂缝特征参数:裂缝长度（FVTL）、裂缝密度（FVDC）、裂缝平均张开度（FVAH）及裂缝视孔隙度（FVPA）。其中，裂缝视孔隙度为统计窗长内裂缝张开口面积与FMI 图像面积之比。

在溶蚀扩大型储层段内孔隙度谱的谱峰向右偏移，有效宽度较宽而且集中的有效强度大。基于孔隙度谱可以提取两个特征参数:孔隙度谱峰值（FMFZ）、孔隙度谱宽度（FMKD）。

2.1.2 电成像测井响应特征

结合FMI 交互识别参数及孔隙度谱技术对缝洞型储层进行精准细分[27-30]。如图4 所示，在电成像图上简单组合型储层可见暗色 正弦状裂缝沟通少数豹斑状孔洞，FMI 交互识别参数中裂缝视孔隙度、裂缝长度、裂缝平均张开度和裂缝密度均相对较小，孔隙度谱的谱峰在整个孔隙度值区间内均有分布，但在储层段内谱峰形态变小。如图5 所示，在电成像图上溶蚀扩大型储层可见多条深色条纹且有明显交叉，裂缝周围凹凸不平且有明显的黑色团块，FMI 交互识别参数中裂缝视孔隙度、裂缝长度、裂缝平均张开度和裂缝密度均相对较大，在孔隙度谱上该储层段的谱峰形态变大，且有明显的拖拽现象。

图4 简单组合型电成像图（左）和孔隙度谱（右）Fig.4 Electrical imaging logging (left) and pore spectrum(right) of simple combination type reservoir

图5 溶蚀扩大型电成像图（左）和孔隙度谱（右）Fig.5 Electrical imaging logging (left) and pore spectrum(right) of dissolution enlargement type reservoir

2.2 常规测井

常规测井中的深、浅侧向电阻率曲线和声波时差曲线均蕴含着该地层的相关裂缝信息，利用常规测井特征参数可以对裂缝进行表征和识别[31-35]。

式中： m1——实际计算质量，t；m2——液压千斤顶的设计量程，0～100 t；p——液压千斤顶的设计油压63.7 MPa；p0——液压千斤顶的实际加载油压，MPa； N——千斤顶个数，N=4。

2.2.1 常规测井特征参数

从常规测井资料中可提取裂缝孔隙度、声速偏差对裂缝进行识别和表征，其中，裂缝孔隙度为裂缝孔隙体积与岩石外观体积的比值;声速偏差为总孔隙度与基质孔隙度转换成声速后相减的绝对值。

2.2.2 常规测井响应特征

如图6 所示，在常规测井曲线中简单组合型储层的补偿中子、声波时差升高，密度降低，深、浅侧向电阻率差异较小，由于孔洞和裂缝之间没有相互溶蚀连通，井壁钻井液侵入较少，裂缝孔隙度增大，声速偏差较低。

图6 常规测井响应图Fig.6 Comprehensive response diagram of conventional logs

溶蚀扩大型储层中孔洞沿裂缝溶蚀发育，裂缝间的有效沟通提高了储层的储集性能。在常规测井曲线中该类储层补偿中子、声波时差升高，密度降低，深、浅侧向电阻率差异明显增大，声速偏差相对简单组合型储层更低，裂缝孔隙度也明显增大。

3 储层类型测井细分效果及实例

利用电成像测井和常规测井方法提取塔里木盆地7 口井的测井响应参数，建立半定量判别图版，对塔北、塔中地区缝洞型白云岩储层进行细分。

3.1 测井细分效果

根据文中提到的缝洞型储层测井细分方法提取塔里木盆地SYH1-3井、SYM32井等7 口井白云岩储层段的孔隙度、孔隙度谱峰值、孔隙度谱宽度等测井响应参数，以及通过岩心实验测量得到的基质渗透率，建立如图7 所示的判别图版，利用该图版将塔里木盆地缝洞型白云岩储层半定量细分。如图7 所示，将孔隙度大于8%、基质渗透率大于3mD、孔隙度谱宽度大于26、孔隙度谱峰值大于80 的储层划分为溶蚀扩大型储层，其他划分为简单组合型储层，划分效果较好。

图7 缝洞型白云岩储层测井细分判别图版Fig.7 Discrimination chart for classification of fracture-vuggy dolomite reservoir by logging

3.2 实例应用

3.2.1 SYM32井

图8 为SYM32井综合测井解释图，该井位于塔里木盆地塔北地区，如图8 所示，在溶蚀扩大型储层中孔隙度谱谱峰右移明显，裂缝长度、裂缝密度、裂缝视孔隙度、裂缝平均张开度增大;电成像图上该储层段的黑色条纹明显增多且交叉分布;常规测井图上该储层段的孔渗性较好，裂缝孔隙度增大，声速偏差降低，符合储层类型划分特征。

图8 SYM32井5405～5426m井段综合测井解释图Fig.8 Comprehensive logging interpretation results of interval 5405～5426m in Well SYM32

图9 为SZS1井综合测井解释图，该井位于塔里木盆地塔中地区，如图9 所示，在溶蚀扩大型储层中孔隙度谱谱峰右移明显，且存在拖拽现象，裂缝特征参数增大;电成像图上溶蚀扩大型储层的黑色条纹明显增多且交叉分布;常规测井图上该储层段孔渗性更好，裂缝孔隙度高，声速偏差降低，符合储层类型划分特征。

图9 SZS1井6770～6807m井段综合测井解释图Fig.9 Comprehensive logging interpretation results of interval 6770～6807m in Well SZS1

基于以上测井响应特征，利用电成像测井资料和常规测井资料对缝洞型白云岩储层类型进行划分（表1）。

表1 基于测井资料的储层类型划分特征Table 1 Classification of reservoir types and the corresponding characteristics based on logging data

4 结论

（1）根据缝洞型白云岩储层裂缝和孔洞的组合特征，可将该类储层细分为简单组合型和溶蚀扩大型两类。在铸体薄片上简单组合型储层多表现为微裂缝，一般裂缝宽度较窄，且多为充填缝，孔洞之间连通性较差，渗透率、孔隙度相对较低;在铸体薄片上溶蚀扩大型储层多表现为未充填的溶蚀沟缝，溶孔较多且沿裂缝溶蚀处明显发育，其裂缝宽度较大，渗透率、孔隙度均较高。

（2）利用电成像测井、常规测井等资料提取裂缝特征参数，可实现两类缝洞型储层测井细分。其中，声电成像测井判别效果好，结合电成像图+裂缝特征参数+孔隙度谱，可实现缝洞型储层类型细分;基于常规测井的裂缝孔隙度和声速偏差可作为裂缝识别及储层类型划分的有利补充。

（3）对SYH1-3井、SZG58井等10 口井缝洞型白云岩储层统计分析可知，塔北地区7 口井钻遇溶蚀扩大型储层11段、简单组合型储层14段;塔中地区3 口井钻遇溶蚀扩大型储层12段、简单组合型储层8段。统计结果表明，塔中地区盐下白云岩溶蚀扩大型储层最为发育，而塔北地区则多以简单组合型储层为主。