(一)岩溶储集空间类型与划分标准
塔河地区奥陶系碳酸盐岩中普遍发育有孔、洞、缝,由于其形成机理、形态特征、发育规模的差异较大,特别是对油气富集与运移的贡献大小不一,故本次研究对各种储集空间类型采取如下界定标准(表4-1)。
1.原生孔隙
它是指亮晶颗粒灰岩中颗粒之间的粒间孔和生物化石的体腔粒内孔,直径数μm至数十μm,因其对油气储集的意义不大,不作为本次研究的重点。
2.次生孔隙
(1)晶间孔:为晶粒之间的孔隙,形态呈多边形,直径数十μm至数百μm。
(2)晶间溶孔:为晶间孔溶蚀扩大而形成,直径数十μm至数百μm。
(3)晶内溶孔:晶粒内部溶蚀形成,直径十几μm至数十μm。
(4)铸模孔:为矿物晶屑或生物晶屑经选择性溶蚀形成的孔隙,主要有膏模孔、盐模孔等,长数百μm,宽数十μm,大者达数mm。一般形成于埋藏岩溶作用期,充填程度差,发育密度较低,可成为较好的油气储集空间。
(5)粒模孔:由选择性溶蚀作用形成,砂屑颗粒被溶蚀后留下的砂屑外壳,直径数百μm。
(6)溶蚀孔:由溶蚀作用形成的较大规模的不规则孔隙,直径0.01~2mm,肉眼能够观测到。
(7)溶蚀洞(小溶洞):为溶蚀作用形成的较大规模不规则孔洞,直径0.2~20cm。
以上原生孔隙(粒间孔和粒内孔)和次生孔隙(晶间孔、晶间溶孔、晶内溶孔)共同构成碳酸盐岩的“基质孔隙”。由于塔里木盆地奥陶系碳酸盐岩经历了加里东期一喜马拉雅期多期强烈的成岩改造作用,基质孔隙被压实或充填较为严重,致使基质孔隙度偏低,基质平均孔隙度1.049%,小于1%的概率为62%,小于2%的概率为90%,而渗透率一般也小于1×10-4μm2。
3.溶洞
参照现代岩溶研究划分标准,将直径大于20cm的洞体统称为洞穴。塔河地区古岩溶缝洞系统钻遇率为86.67%(古溶洞系统钻遇率为62.22%),古岩溶缝洞系统发育较强烈。
4.裂缝
依据不同的分类原则和标准可划分为不同类型,宜根据研究工作的需要合理选择,避免混淆。
表4-1 奥陶系储集空间类型与划分标准
按成因可分为构造缝、溶蚀缝和成岩缝。构造缝指直接由构造作用形成的裂缝,包括张裂缝、剪裂缝等。研究区构造缝的形成主要有两期,早期构造缝形成于加里东—早海西期,有效性较差;晚期构造缝形成于海西—喜马拉雅期,充填程度弱,是主要的有效缝。溶蚀构造缝是指经历了溶蚀作用改造(扩溶和充填)的裂缝。其特点为缝面没有原始构造缝平直且,张开宽度大,具有钙泥质充填或半充填现象。成岩缝包括干缩缝、垮塌缝、压溶缝等,均可成为油气渗滤通道和储集空间。
依据裂缝的隙宽、延伸长度、隙间距(发育密度)可将缝隙分为3级。微裂缝,隙宽数μm至0.01Hm,延伸长度一般小于10cm,隙间距10cm左右。中等裂缝,隙宽0.01~0.10mm,延伸长度一般10~30cm,隙间距20~30cm。大裂缝,隙宽0.10mm至数mm,延伸长度一般大于30cm,隙间距大于30cm。
按产出状态与组构关系可按如下分类:
垂向缝——裂缝近垂直发育。一些是构造成因,其特点是延伸长,有时延伸长度超过2m;一些是风化溶蚀成因,一般位于风化壳的顶部,由风化壳期岩溶作用引起的垂向劈裂及机械风化作用形成,其特点是缝面不平直,呈微波状,有时数条缝组合成一束破裂。
斜交缝——裂缝成组交叉分布。与层面有一定交角,倾角一般40°~50°。以早期及晚期构造成因的“X”型剪破裂为主,缝面平直,断面有时有擦痕和阶步。
顺层缝——指平行层(理)面发育的裂缝。其成因一是由风化剥蚀卸载,引起地应力减小,造成地层回弹,沿地层中的原生力学薄弱带形成破裂;二是由构造应力作用,在层理、纹层面产生滑脱而形成。至于取心卸载形成的“饼裂”,大多属于非天然破裂或仅代表一定的应力环境,当其在地下天然状态下时一般不存在破裂,故不应作为裂缝看待。
网状缝——裂缝不规则分布,无组系,发育程度较高。一类由表生期风化作用形成,如岩溶坍塌、岩溶角砾化、机械物理风化作用等;另一类为构造作用成因,发育于应力集中破碎带。由于网状缝密集发育,相互连通,且与孔洞的连通性好,对油气储集、运移的意义较大。
碎裂缝——常见于岩溶角砾岩中,比网状缝更为杂乱,为构造或岩溶强烈发育的标志。
枝状缝——指不规则分布的微裂缝,延伸较短,延伸长度一般1~5cm,相互不交叉。有时一端较宽,另一端较细,呈尖灭状。由埋藏期的压裂作用或溶蚀、充填作用引起的胀裂作用形成。
枝状交叉缝——比枝状缝延伸稍长,延伸长度1~10cm,相互之间有一定交叉。其成因除岩溶作用与风化作用外,还有构造作用成因。
(二)岩心古岩溶识别标志
塔河油田地区奥陶系碳酸盐岩遭受长期的风化剥蚀与淋滤溶蚀,岩溶特征十分明显,主要古岩溶现象有:长期的沉积间断,古侵蚀面上普遍发育铝土质泥岩、铝土矿、黄铁矿或褐铁矿层等风化残积物,存在与侵蚀面伴生的覆盖角砾灰岩、崩塌角砾岩、填隙角砾岩、灰质粉砂岩、泥质粉砂岩等。
岩心描述中,古岩溶识别标志主要有:与原岩岩性不一致的沉积充填物,如高角度溶蚀缝被红色、灰绿色泥质、方解石等充填(图4-1);被泥质充填或半充填的中小型溶蚀孔洞;具有洞穴崩塌角砾岩和洞穴沉积岩则为大型溶洞,若沉积物具沉积层理或流水痕迹,则多为岩溶管道系统。
(三)古岩溶缝洞系统的地质录井识别标志
在风化壳岩溶发育段,钻进过程中常有钻速加快、放空,并伴有井漏、井涌现象,泥浆槽面常见油花、油膜,岩屑有荧光显示。气测油气显示明显,全烃、重烃、烃组分明显提高。如BK472井钻进入奥陶系14m,钻遇溶洞发育段累计放空3.0m;BK448井5391.5~5399.48m,有4次放空(空洞),累计4.43m,严重井漏,累计漏失油田水2795m3。
(四)古岩溶缝洞系统测井响应特征
1.溶蚀裂缝
在测井曲线上,奥陶系致密灰岩段的双侧向电阻率较高,一般为2000~20000Ω·m;3条孔隙度接近骨架值;自然伽马7API左右,变化幅度较小;井径较规则。在裂缝发育地段,电阻率明显降低,降低程度取决于裂缝和溶洞的发育程度、分布状态、几何形态和其中填充物性质等;中子孔隙度在裂缝发育层段明显增大,声波时差值增高,密度降低;当裂缝中沉淀或吸附有放射性物质或充填泥质时,会导致自然伽马值增高;井径曲线也显示出不规则的扩径和缩径(表4-2)。
表4-2 塔里木盆地奥陶系碳酸盐岩古岩溶缝洞系统测井响应特征统计表
图4-4 BT313溶蚀裂缝发育段测井响应特征
如BT313井,位于丘峰洼地内的洼地边缘,其垂向渗滤溶蚀带厚度64m,发育有4个溶蚀裂缝发育段(以高角度溶蚀裂缝为主),每段的厚度10~15m(图4-4);溶蚀裂缝发育段在测井曲线上表现为:深、浅侧向电阻率变化幅度较大,RD50~1000Ω·m、RD>RS, “双轨”特征明显;自然伽马<15API;声波时差、密度接近基岩,有较小幅度起伏。
2.溶蚀孔洞
小型溶蚀孔洞的测井伽马值低—中等;深浅双侧向差异不明显;井径在孔洞较为发育段扩径明显;中子、密度、声波曲线变化较大;溶蚀孔洞随着泥质充填程度的增加,伽马值增加;深浅双侧向、微侧向数值低;局部有扩径现象;中子、密度、声波曲线变化较大。BS147井在5366~5371m处溶蚀孔洞发育(图4-5),深、浅侧向电阻率变化幅度大,RD50~1000Ω·m、RD>RS,“双轨”特征明显;自然伽马<15API;声波时差、密度略小于基岩。
3.大型溶洞
大型溶洞的深、浅侧向电阻率明显偏低,一般小于40Ω·m;井径扩径严重;中子孔隙度明显增大;地层密度明显降低,一般小于2.35g/cm3;随着充填程度逐渐增高,自然伽马值增大。泥质充填的溶洞,其电阻率为低值,自然伽马为高值,常有扩径现象;因此在识别出溶洞后,可以利用自然伽马相对值判断其充填程度(图4-6)。
图4-5 BS147井溶蚀孔洞发育段测井响应特征
图4-6 溶洞发育段测井曲线特征
(据中石化西北石油分公司内部资料,2009)