CN105372716B - 碳酸盐岩表生岩溶储层分布的评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种碳酸盐岩表生岩溶储层分布的评价方法，该方法含有以下步骤：识别表生岩溶特征，建立表生岩溶结构的测井响应标准，划分表生岩溶结构的旋回性，对比各岩溶旋回的发育差异，评价有利岩溶储层的分布。本发明在应用地质和测井资料分析的基础上，考虑表生岩溶发生过程中由于岩溶基准面变化而导致的岩溶旋回性，依据地质观察与测井判识，划分和对比表生岩溶的多旋回性；通过表生岩溶旋回性与已发现岩溶储层的叠合分析，确定有利岩溶储层发育的岩溶旋回及纵向发育层段，并通过相应岩溶旋回岩溶厚度的平面展布来确定有利岩溶储层的平面分布，解决了以往仅通过表生岩溶结构来评价岩溶储层的不足，使岩溶储层评价更符合实际地质演化历史，评价结果更为准确，有效提高了勘探成功率。

Description

碳酸盐岩表生岩溶储层分布的评价方法

技术领域

本发明属于油气地质勘探技术领域，具体地说，涉及一种碳酸盐岩表生岩溶储层分布的评价方法。

背景技术

表生岩溶在碳酸盐岩古岩溶研究中极为重要，它往往在大型不整合面下形成广泛的孔洞缝溶蚀体系，并成为控制优质储层发育和油气藏形成的关键因素之一(Loucks,1999；Hopkins,1999；Wang,2002)。美国奥陶系Ellenburger油田、二叠系Yates油田、阿联酋白垩系Fateh油田和墨西哥白垩系黄金巷油田等油气储层均与不整合面的岩溶作用有关(Saller,1994；Moore,2001)。中国已在塔里木、鄂尔多斯、四川、渤海湾等盆地的震旦系、寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系、三叠系发现了大量与表生岩溶有关的储层，并找到了威远、靖边、塔河、任丘等多个大型油气田(陈学时,2004；何江,2009；漆立新,2010；何自新,2001；徐世琦,2001；周玉琦,2001；罗啸泉,2001；肖笛,2014)，特别是近期勘探获得重大油气突破的川中古***震旦系灯影组、寒武系龙王庙组和川西雷口坡组碳酸盐岩(宋晓波,2013；罗冰,2015)，更是展现了表生岩溶型储层的较大勘探潜力和重要意义。

通过岩溶古地貌恢复、划分古地貌单元来分析古地貌对岩溶储层分布的影响，是岩溶储层分布研究的重要手段，其中残留厚度法、补偿厚度印模法是现今岩溶古地貌研究的主要方法(何自新,2001；徐世琦,2001；庞艳君,2007)。但岩溶古地貌恢复仍面临着古构造与剥蚀厚度恢复、岩溶古地貌单元精细刻画等难题，制约了岩溶古地貌恢复的准确性。另外，古岩溶期次的确定、古岩溶类型的叠加及古岩溶对储层发育的影响等方面的研究仍然不够深入，对古岩溶体系及古岩溶储层的预测仍缺乏相应的手段和技术(***,2011)。

许多学者针对表生岩溶垂向结构进行了详细研究，提出了多种划分方案，如任美锷(1983)、邬长武(2002)、刘善华(2005)等按水动力特征，将表生岩溶结构从上到下划分为垂直渗流带、季节变动带、水平流动带(或水平潜流带)和深部缓流带；李汉瑜(1991)、何金有(2010)、杨柳(2014)、林刚(2014)等以潜水面、混合水带为界限，将表生岩溶结构从上到下划分为垂直渗流带、水平潜流带和深部缓流带，且水平潜流带还可以进一步划分为多个溶蚀带(顾家裕,1999；何江,2013)。但目前关于有利储层是发育于垂直渗流带、水平潜流带或整个岩溶结构的观点不相一致(郭旭升,2012；何江,2013；李浩,2013；董月霞,2015)， 这与纵向上表生岩溶结构的旋回性有一定关系。

前人关于不同构造运动期的岩溶叠加期次开展了一些研究(倪新锋，2009；张学丰，2012)，但针对同一构造运动期间的岩溶变化却很少涉及。在同一构造运动期，受古地貌、古气候、古环境等因素影响，岩溶基准面往往会不断发生变化，表生岩溶结构随之会表现出明显的旋回性。不同旋回的岩溶强度、规模往往存在较大差异，对古地貌形态演化、岩溶储层发育等均会产生重要的控制作用。郑荣才(2003)曾提出了多期次岩溶旋回的观点，但没有针对多期次岩溶旋回划分及其与有利储层分布的关系开展具体分析。

综合来看，以往从地质上评价碳酸盐岩表生岩溶储层分布的方法，主要是基于岩溶古地貌恢复或对岩溶垂向结构进行划分。这些方法没有考虑表生岩溶结构的旋回性，不仅无法实现小的尺度上有利岩溶储层空间分布的预测，而且宏观的评价结果也不够准确，影响了对岩溶储层发育规律的认识，降低了油气勘探过程中的钻井成功率。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供了一种碳酸盐岩表生岩溶储层分布的评价方法，该方法在应用地质和测井资料分析的基础上，对碳酸盐岩表生岩溶结构多旋回性进行划分，对比不同旋回岩溶作用对岩溶储层的影响程度，实现有利岩溶储层分布的预测。解决了以往仅通过表生岩溶结构来评价岩溶储层的不足，使岩溶储层评价更符合实际地质演化历史，评价结果更为准确，有效提高了勘探成功率。

根据本发明一实施例，提供了一种碳酸盐岩表生岩溶储层分布的评价方法，含有以下步骤：

识别表生岩溶特征：对研究区进行岩心观察、薄片镜下分析、阴极发光下胶结矿物颜色分析，识别出受大气淡水溶蚀的各种现象，并依据溶蚀孔洞缝的发育形态、组合关系及充填特征，将典型的表生岩溶现象分别归类为地表岩溶带、垂直渗流带和水平潜流带；根据地层水矿化度由低到高的显著变化，判别表生岩溶流体的运移方向；

建立表生岩溶结构的测井响应标准：提取出各典型岩溶特征所对应的自然伽马、铀钍钾、双侧向电阻率、声波时差和中子伽马的测井信息，对地表岩溶带、垂直渗流带和水平潜流带的典型岩溶特征的各类测井响应进行分析，确定出各岩溶带对应的测井响应的变化，建立表生岩溶结构的测井响应判识标准；

划分表生岩溶结构的旋回性：从单井出发，依据测井响应判识标准，对目的层段表生岩溶结构带进行划分，依据各岩溶带重复出现的次数确定出岩溶结构的旋回数量，并自上而下 划分出由老至新的岩溶旋回；

对比各岩溶旋回的发育差异：根据单井表生岩溶旋回划分的结果，进行井-井对比，建立各岩溶旋回的分布格架，对比各岩溶旋回发育层段、岩溶厚度沿岩溶流体运移方向上的变化，以及各岩溶旋回之间的差异；分别统计单井上各岩溶旋回的岩溶厚度，编制各岩溶旋回岩溶厚度的平面分布图，分析各岩溶旋回岩溶厚度在平面上的分布特征；

评价有利岩溶储层的分布：依据已有的岩心观察、薄片镜下分析及储层孔隙度、渗透率数据结果，确定出溶蚀孔洞缝发育且孔隙度、渗透率高的岩溶储层发育深度段，并与建立的各岩溶旋回的分布格架进行叠合，分析物性好的岩溶储层所在的岩溶旋回，确定出有利于岩溶储层发育的岩溶旋回及纵向发育层段，并依据该岩溶旋回岩溶厚度的平面分布，确定出有利岩溶储层的分布。

在根据本发明实施例的评价方法中，表生岩溶结构的测井响应标准为：

地表岩溶带：自然伽马、铀钍钾曲线均由高到低剧烈变化，双侧向电阻率曲线由低到高变化，声波时差和中子伽马曲线由高到低剧烈变化；

垂直渗流带：低自然伽马、低铀钍钾、高双侧向电阻率、低声波时差、低中子伽马为主要特征，自然伽马和铀钍钾曲线由上向下表现出逐渐降低的趋势，双侧向电阻率曲线由上向下表现出逐渐增大的趋势，声波时差和中子伽马曲线由上向下表现出逐渐降低的趋势，成像测井表现为串珠状分布的高角度溶蚀孔缝，呈暗斑状或明亮斑状；

水平潜流带：高自然伽马、高铀钍钾、低双侧向电阻率、高声波时差、高中子伽马为主要特征，自然伽马和铀钍钾曲线表现为锯齿状形态，成像测井表现为近似水平方向延伸的溶蚀孔缝，呈暗斑或明亮斑状。

本发明实施例提出的碳酸盐岩表生岩溶储层分布的评价方法，在应用地质和测井资料分析的基础上，考虑表生岩溶发生过程中由于岩溶基准面变化而导致的岩溶旋回性，依据地质观察与测井判识，划分和对比表生岩溶的多旋回性；通过表生岩溶旋回性与已发现岩溶储层的叠合分析，确定有利岩溶储层发育的岩溶旋回及纵向发育层段，并通过相应岩溶旋回岩溶厚度的平面展布来确定有利岩溶储层的平面分布，解决了以往仅通过表生岩溶结构来评价岩溶储层的不足。通过本发明实施例的碳酸盐岩表生岩溶储层分布的评价方法对表生岩溶储层分布进行评价，由于考虑了表生岩溶结构的旋回性，与现有评价方法相比，实现了小尺度上对有利岩溶储层空间分布的预测，岩溶储层分布的评价结果更为准确，提高对岩溶储层发育规律的认识，使岩溶储层评价更符合实际地质演化历史，提高了油气勘探过程中的钻井成功率。

附图说明

附图1为本发明具体实施例碳酸盐岩表生岩溶储层分布的评价方法的流程图。

附图2为本发明具体实施例鄂尔多斯盆地靖西地区奥陶系顶部表生岩溶结构的测井响应判识标准。

附图3为本发明具体实施例鄂尔多斯盆地靖西地区奥陶系顶部表生岩溶结构旋回性划分结果。

附图4为本发明具体实施例鄂尔多斯盆地靖西地区奥陶系顶部岩溶旋回横向对比图。

附图5为本发明具体实施例鄂尔多斯盆地靖西地区奥陶系顶部各岩溶旋回岩溶厚度分布图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例作进一步说明。

以鄂尔多斯盆地靖西地区奥陶系表生岩溶储层分布的评价为例，图1为根据本发明实施例的一种碳酸盐岩表生岩溶储层分布的评价方法的流程图。该方法含有以下步骤：

步骤1：识别表生岩溶特征

靖西地区紧邻鄂尔多斯盆地中央古***，奥陶系在加里东期遭受了强烈的淋滤剥蚀。通过岩心观察、薄片镜下分析、阴极发光下胶结矿物颜色分析，靖西地区奥陶系顶部发生了广泛的表生岩溶作用，形成较多溶蚀孔洞缝，部分被岩溶角砾、泥质、大气淡水方解石等充填。

根据溶蚀孔洞缝的发育形态、组合关系及充填特征，将典型的表生岩溶现象分别归类为地表岩溶带、垂直渗流带和水平潜流带。

岩心上以残积砂泥岩、黄铁矿和碳酸盐岩角砾为主的岩溶现象属于地表岩溶带。

岩心上为较高角度的溶缝或小型垂直溶洞，多被岩溶角砾、泥质等充填，薄片下为明显的岩溶角砾或狭长不规则状溶缝，角砾间或溶缝中多被渗流砂泥、黄铁矿、方解石等充填，充填的方解石在阴极发光下呈暗多于亮的黄色发光，这些岩溶现象属于垂直渗流带。

岩心上为准层状分布的溶蚀孔或低角度裂缝，并充填机械搬运的砂泥质或垮塌角砾，薄片下为群状溶孔、网状裂缝或多条近于平行的裂缝，被方解石、泥质充填或未充填，充填的方解石在阴极发光下为亮的黄色发光，这些岩溶现象属于水平潜流带。

奥陶系顶部的地层水总矿化度具有自西向东明显增加的趋势，西部地层总水矿化度约 49g/l，东部地层总水矿化度达290g/l，判断表生岩溶流体具有由西向东运移的趋势。

步骤2：建立表生岩溶结构的测井响应标准

提取出各典型岩溶特征所对应的自然伽马、铀钍钾、双侧向电阻率、声波时差和中子伽马的测井信息，对地表岩溶带、垂直渗流带和水平潜流带的典型岩溶特征的各类测井响应进行分析，确定出各岩溶带对应的测井响应的变化，建立表生岩溶结构的测井响应判识标准。

图2为靖西地区奥陶系顶部表生岩溶结构的测井响应判识标准。由图2可知，靖西地区奥陶系顶部表生岩溶结构的测井响应标准为：

地表岩溶带：自然伽马、铀钍钾曲线均由高到低剧烈变化，双侧向电阻率曲线由低到高变化，声波时差和中子伽马曲线由高到低剧烈变化；

垂直渗流带：低自然伽马、低铀钍钾、高双侧向电阻率、低声波时差、低中子伽马为主要特征，自然伽马和铀钍钾曲线由上向下表现出逐渐降低的趋势，双侧向电阻率曲线由上向下表现出逐渐增大的趋势，声波时差和中子伽马曲线由上向下表现出逐渐降低的趋势，成像测井表现为串珠状分布的高角度溶蚀孔缝，呈暗斑状或明亮斑状；

水平潜流带：高自然伽马、高铀钍钾、低双侧向电阻率、高声波时差、高中子伽马为主要特征，自然伽马和铀钍钾曲线表现为锯齿状形态，成像测井表现为近似水平方向延伸的溶蚀孔缝，呈暗斑或明亮斑状。

步骤3：划分表生岩溶结构的旋回性

依据上述步骤2中的测井响应判识标准，分别处理靖西地区32口钻井的测井资料，对奥陶系顶部表生岩溶结构带进行划分，依据各岩溶带重复出现的次数确定出3期岩溶旋回，自上而下划分出由老至新的岩溶旋回，分别命名为岩溶旋回I、岩溶旋回II、岩溶旋回III。图3为靖西地区奥陶系顶部表生岩溶结构旋回性划分结果图。

步骤4：对比岩溶各旋回的发育差异

选择代表由西向东方向的苏343井、苏345井、苏381井、陕398井和陕377井，进行各岩溶旋回的横向剖面对比，靖西地区奥陶系顶部岩溶旋回横向对比如图4所示。由图4可以发现：岩溶旋回I中的垂直渗流带大多数被完全剥蚀，残留岩溶地层以水平潜流带为主，多分布于马五1-马五4亚段；岩溶旋回II、岩溶旋回III保留完整，岩溶旋回II在西部主要发生于马五5-马五6亚段，表现为顺层岩溶，东部则主要发生于马五4-马五1亚段，表现为穿层岩溶，岩溶旋回III在西部主要发生于马五7-马五9亚段，同样表现为顺层岩溶，中、东部地区则主要发生于马五6-马五4亚段，表现为穿层岩溶。

通过统计上述32口井各岩溶旋回的岩溶厚度，编制了各岩溶旋回岩溶厚度的平面分布 图，如图5所示。由图5所示的靖西地区奥陶系顶部各岩溶旋回岩溶厚度分布图可以看出，岩溶旋回I的岩溶主要分布于桃38井-苏381井区域，残留岩溶厚度在0-60m之间；岩溶旋回II的岩溶存在陕196井、桃37井、苏379井、莲17井、莲30井等多个厚度中心，岩溶厚度在0-70m之间；岩溶旋回III的岩溶发育统46井-桃33井-召18井、桃44井-桃18井、莲12井-陕373井等多个厚度中心，岩溶厚度主要分布于30-100m范围内。

总体来看，由岩溶高地向岩溶洼地方向，这三期岩溶旋回的岩溶厚度均表现为先增加后减小的规律，这符合宏观岩溶地貌对岩溶强度的控制理论，岩溶斜坡的岩溶强度往往最大。但这三期岩溶旋回之间的厚度中心并不完全具有继承性，这主要是由于随着差异剥蚀及岩溶作用的不断进行，在岩溶斜坡的不同位置，古地貌的相对高低存在着交替变化，从而造成各岩溶旋回岩溶厚度的差异。

步骤5：评价有利岩溶储层的分布

不同岩溶旋回的岩溶强度存在差异，会对碳酸盐岩造成不同程度的溶蚀。依据靖西地区已有的岩心观察、薄片镜下分析及奥陶系储层孔隙度、渗透率分析结果，确定出溶蚀孔洞缝发育且孔隙度>2％、渗透率>0.1mD的岩溶储层发育深度段，并将其叠合至奥陶系各岩溶旋回的对比图上，揭示出奥陶系的有利岩溶储层在剖面上多数***行展布，发育位置与第II期岩溶旋回的垂直渗流带、水平潜流带和第III期岩溶旋回的垂直渗流带具有较好的对应关系，层系上主要分布于马五5、马五6亚段。因此靖西地区奥陶系顶部的有利岩溶储层发育区应该是马五5、马五6亚段，平面上，第II期岩溶厚度较大的陕196井、桃37井、苏379井、莲17井、莲30井等区域最为有利，其次为第III期岩溶厚度较大的统46井-桃33井-召18井、桃44井-桃18井、莲12井-陕373井等区域。

上述实施例用来解释本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明做出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种碳酸盐岩表生岩溶储层分布的评价方法，其特征在于：含有以下步骤：

识别表生岩溶特征：对研究区进行岩心观察、薄片镜下分析、阴极发光下胶结矿物颜色分析，识别出受大气淡水溶蚀的各种现象，并依据溶蚀孔洞缝的发育形态、组合关系及充填特征，将典型的表生岩溶现象分别归类为地表岩溶带、垂直渗流带和水平潜流带，根据地层水矿化度由低到高的显著变化，判别表生岩溶流体的运移方向；

建立表生岩溶结构的测井响应标准：提取出各典型岩溶特征所对应的自然伽马、铀钍钾、双侧向电阻率、声波时差和中子伽马的测井信息，对地表岩溶带、垂直渗流带和水平潜流带的典型岩溶特征的各类测井响应进行分析，确定出各岩溶带对应的测井响应的变化，建立表生岩溶结构的测井响应判识标准；

划分表生岩溶结构的旋回性：从单井出发，依据地表岩溶带、垂直渗流带和水平潜流带的测井响应标准，对目的层段表生岩溶结构带进行划分，依据各岩溶带重复出现的次数确定出岩溶结构的旋回数量，并自上而下划分出由老至新的岩溶旋回；

对比各岩溶旋回的发育差异：根据单井表生岩溶旋回划分的结果，进行井-井对比，建立各岩溶旋回的分布格架，对比各岩溶旋回发育层段、岩溶厚度沿岩溶流体运移方向上的变化，以及各岩溶旋回之间的差异；分别统计单井上各岩溶旋回的岩溶厚度，编制各岩溶旋回岩溶厚度的平面分布图，分析各岩溶旋回岩溶厚度在平面上的分布特征；

评价有利岩溶储层的分布：依据已有的岩心观察、薄片镜下分析及储层孔隙度、渗透率数据结果，确定出溶蚀孔洞缝发育且孔隙度、渗透率高的岩溶储层发育深度段，并与建立的各岩溶旋回的分布格架进行叠合，分析已发现岩溶储层所在的岩溶旋回，确定出有利于岩溶储层发育的岩溶旋回及纵向发育层段，并依据该岩溶旋回岩溶厚度的平面分布，确定出有利岩溶储层的分布。

2.根据权利要求1所述的碳酸盐岩表生岩溶储层分布的评价方法，其特征在于：表生岩溶结构的测井响应标准为：

地表岩溶带：自然伽马、铀钍钾曲线均由高到低剧烈变化，双侧向电阻率曲线由低到高变化，声波时差和中子伽马曲线由高到低剧烈变化；

垂直渗流带：低自然伽马、低铀钍钾、高双侧向电阻率、低声波时差、低中子伽马为特征，自然伽马和铀钍钾曲线由上向下表现出逐渐降低的趋势，双侧向电阻率曲线由上向下表现出逐渐增大的趋势，声波时差和中子伽马曲线由上向下表现出逐渐降低的趋势，成像测井表现为串珠状分布的高角度溶蚀孔缝，呈暗斑状或明亮斑状；

水平潜流带：高自然伽马、高铀钍钾、低双侧向电阻率、高声波时差、高中子伽马为特征，自然伽马和铀钍钾曲线表现为锯齿状形态，成像测井表现为水平方向延伸的溶蚀孔缝，呈暗斑或明亮斑状。