賴 錦 包 萌 劉士琛 李 棟 王 松 楊科夫 陳 旭 王貴文 丁修建

1油氣資源與探測(cè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，中國(guó)石油大學(xué)(北京)，北京 102249 2中國(guó)石油大學(xué)(北京)地球科學(xué)學(xué)院，北京 102249 3中國(guó)石油塔里木油田公司勘探開發(fā)研究院，新疆庫爾勒 841000 4深層油氣重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，中國(guó)石油大學(xué)(華東)，山東青島 266580

深層、超深層的勘探開發(fā)將是石油工業(yè)未來重要的發(fā)展領(lǐng)域之一，也是中國(guó)石油引領(lǐng)未來油氣勘探與開發(fā)的重要戰(zhàn)略現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域(孫龍德等，2013；張光亞等，2015；Laietal.， 2017)。深層、超深層白云巖儲(chǔ)集層成為未來油氣勘探的重要領(lǐng)域和目標(biāo)，是潛在的優(yōu)質(zhì)油氣儲(chǔ)集體(Jones and Xiao，2005；Lietal.， 2016；陳代釗和錢一雄，2017；Aschwandenetal.， 2019)。近年來塔里木盆地中深1井、中深5井等的鉆探，證實(shí)了寒武系深層、超深層白云巖儲(chǔ)集層具有廣泛的勘探前景(肖承文等，2015)。2019年7月19日完鉆的輪探1井，井深8882 m，在8000 m以深白云巖獲得工業(yè)油氣流(倪新鋒等，2020)。塔里木盆地深層、超深層寒武系白云巖發(fā)育廣泛，是未來勘探的重要接替領(lǐng)域(鄭劍鋒等，2013；Laietal.，2021a)。

然而深層、超深層白云巖一般具有年代古老、成巖和構(gòu)造演化復(fù)雜的特征(Laietal.， 2020；熊鷹等，2020)，亟需在揭示白云巖儲(chǔ)集層成因的基礎(chǔ)上，針對(duì)不同成因白云巖建立起配套的測(cè)井評(píng)價(jià)方法(趙文智等，2012；鄭劍鋒等，2014；肖承文等，2015；馬永生等，2017；Tianetal.， 2019)。研究表明，塔里木盆地深層、超深層白云巖儲(chǔ)集層目前總體上可分為“沉積相控型”和“成巖改造型”兩大類(趙文智等，2015)。成巖改造型在研究區(qū)突出表現(xiàn)為受巖溶相帶控制作用明顯，其他成巖作用改造較弱，因此，后文中多以“巖溶改造型”來描述，更能突出該類白云巖儲(chǔ)集層的特點(diǎn)。沉積相控型儲(chǔ)集層的形成受到沉積相帶展布的控制，不同沉積環(huán)境的差異影響著儲(chǔ)集層原生孔隙的發(fā)育程度(趙文智等，2015)。通過歸納各沉積微相的儲(chǔ)集層發(fā)育特征，能夠建立沉積微相類型與儲(chǔ)集層質(zhì)量對(duì)應(yīng)關(guān)系，在此基礎(chǔ)上建立沉積微相的測(cè)井識(shí)別方法，可為優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層發(fā)育區(qū)帶評(píng)價(jià)提供佐證(趙文智等，2015；賴錦等，2020)。而巖溶改造型白云巖儲(chǔ)集空間發(fā)育受巖溶相帶控制，表現(xiàn)出明顯的垂向分帶特征，如通過常規(guī)、成像測(cè)井結(jié)合巖心和薄片等資料，識(shí)別出單井不同巖溶相帶的分布特征，可在巖溶相帶的控制下尋找有利儲(chǔ)集層分布區(qū)帶(Wangetal.， 2020a)。

作者基于常規(guī)測(cè)井、成像測(cè)井等方法，首先總結(jié)不同沉積微相和巖溶相帶特征，識(shí)別不同孔洞類型及其發(fā)育特征。針對(duì)沉積相控型(以塔中地區(qū)下寒武統(tǒng)肖爾布拉克組為例)和巖溶改造型(以塔北地區(qū)上寒武統(tǒng)下丘里塔格組為例)白云巖儲(chǔ)集層，分別通過常規(guī)和成像測(cè)井識(shí)別白云巖沉積微相以及巖溶相帶，從而在沉積微相和巖溶相帶的約束下優(yōu)選有利儲(chǔ)集層分布。本論文通過開展地質(zhì)與地球物理測(cè)井相結(jié)合的交叉學(xué)科研究，在揭示塔里木盆地寒武系深層、超深層白云巖儲(chǔ)集層發(fā)育地質(zhì)模式的基礎(chǔ)上，建立起一套不同沉積相帶和巖溶相帶控制下的白云巖儲(chǔ)集層的測(cè)井綜合評(píng)價(jià)方法與流程，這可為深層、超深層白云巖有利儲(chǔ)集層分布預(yù)測(cè)提供理論指導(dǎo)和技術(shù)支撐。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

1.1 沉積相及白云化模式

塔里木盆地寒武系沉積相控型白云巖儲(chǔ)集層質(zhì)量主要受沉積微相控制，以塔中地區(qū)下寒武統(tǒng)肖爾布拉克組為典型代表。針對(duì)塔里木盆地寒武紀(jì)沉積古地理特征已開展了相關(guān)研究，馮增昭等(2006)認(rèn)為塔里木盆地寒武紀(jì)總體上為海進(jìn)環(huán)境，早寒武世為碳酸鹽巖臺(tái)地，中晚寒武世盡管盆地?cái)U(kuò)大但臺(tái)地變化不大。倪新峰等(2015)認(rèn)為早寒武世為緩坡型臺(tái)地、中寒武世為鑲邊型蒸發(fā)臺(tái)地、晚寒武世為鑲邊型臺(tái)地，發(fā)育陡坡型及緩坡型碳酸鹽巖臺(tái)地邊緣。張光亞等(2015)認(rèn)為早寒武世自西向東發(fā)育開闊臺(tái)地、局限臺(tái)地、臺(tái)地邊緣等沉積相帶，中寒武世以開闊臺(tái)地相、斜坡相為主，晚寒武世有斜坡相、廣海陸棚相和半深海盆地相等展布。塔里木盆地寒武系白云巖儲(chǔ)集層主要成因分類有薩布哈白云巖、滲透回流白云巖、埋藏白云巖和熱液白云巖(趙文智等，2012；鄭劍鋒等，2013；Jiangetal.， 2016)。

圖 1 塔里木盆地構(gòu)造區(qū)帶劃分Fig.1 Structural division of Tarim Basin

1.2 巖溶改造

塔里木盆地巖溶改造型儲(chǔ)集層主要發(fā)育于塔北地區(qū)寒武系下丘里塔格組(Wangetal.， 2020a)。巖溶類型包括潛山巖溶、內(nèi)幕層間巖溶、埋藏—熱液巖溶等(沈安江等，2015；趙文智等，2015；鄭劍鋒等，2015)。潛山巖溶受大型的角度不整合以及地表剝蝕和峰丘地貌控制(沈安江等，2015；趙文智等，2015)。潛山巖溶形成的大規(guī)模洞穴和溶蝕孔洞及其伴生的裂縫是下丘里塔格組白云巖主要的儲(chǔ)集空間類型(鄭劍鋒等，2015；Wangetal.， 2020a)。高能沉積相帶控制了巖溶分布范圍，與不整合相關(guān)的淋濾是巖溶作用的關(guān)鍵，斷裂發(fā)育對(duì)巖溶儲(chǔ)集層進(jìn)一步疊加改造(沈安江等，2015；朱光有等，2018)。牙哈—英買力潛山巖溶區(qū)，位于潛山風(fēng)化殼之下，白云巖儲(chǔ)集層垂向上長(zhǎng)期遭受大氣淡水淋濾，形成規(guī)模的溶孔洞縫，甚至大規(guī)模洞穴(鄭劍鋒等，2015；Wangetal.， 2020a)。

表 1 塔里木盆地深層、超深層白云巖儲(chǔ)集層沉積相控型和巖溶改造型成因?qū)Ρ?據(jù)沈安江等，2015；趙文智等，2015；有修改)Table 1 Comparison of genetic mechanisms of depositional facies controlled and karst controlled reservoirs in deep and ultra-deep dolostones in Tarim Basin(modified from Shen et al.， 2015;Zhao et al.， 2015)

2 白云巖儲(chǔ)集層成因類型

碳酸鹽巖優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層是在沉積、改造雙重因素控制作用下發(fā)育的(焦偉偉等，2011；Laietal.， 2019)。塔里木盆地深層、超深層白云巖儲(chǔ)集層目前總體上可分為沉積相控型和成巖改造型(主要為巖溶儲(chǔ)集層，即可稱為巖溶改造型)兩大類(表 1)(沈安江等，2015；趙文智等，2015; Laietal.，2021a)。高能灘相沉積體原始孔隙發(fā)育，為后期白云化及巖溶流體提供滲流通道，同時(shí)表生巖溶是優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層發(fā)育的關(guān)鍵因素(張德民等，2016)。

高能沉積相帶(礁灘相)是儲(chǔ)集層發(fā)育的物質(zhì)基礎(chǔ)(焦偉偉等，2011；沈安江等，2015；朱光有等，2018)。白云巖后期若未經(jīng)受巖溶改造，其儲(chǔ)集孔隙主要包括組構(gòu)選擇性溶蝕孔隙(膏模孔、顆粒溶蝕孔等)，那么其儲(chǔ)集層質(zhì)量主要受到沉積微相控制，表現(xiàn)出明顯的沉積相控特征(沈安江等，2015；趙文智等，2015)。沉積相控型規(guī)模儲(chǔ)集層主要發(fā)育于蒸發(fā)臺(tái)地、碳酸鹽巖緩坡及臺(tái)地邊緣3類相對(duì)高能沉積背景(趙文智等，2015)。塔中地區(qū)下寒武統(tǒng)肖爾布拉克組白云巖儲(chǔ)集層質(zhì)量表現(xiàn)出明顯的沉積相控特征(表 1)(杜金虎和潘文慶，2016；倪新鋒等，2017；王珊等，2018)。

相應(yīng)地，如果白云巖后期經(jīng)歷潛山巖溶改造或與斷裂相關(guān)的熱液流體改造，那么其儲(chǔ)集層質(zhì)量則受到巖溶改造強(qiáng)度的控制，雖說高能沉積相帶決定了巖溶的物質(zhì)基礎(chǔ)，但此時(shí)白云巖儲(chǔ)集層主要儲(chǔ)集空間形成于巖溶過程中的孔、洞、縫(非組構(gòu)選擇性溶蝕孔隙)，其儲(chǔ)集層質(zhì)量主控因素為巖溶改造強(qiáng)度(表 1)(沈安江等，2015；趙文智等，2015)。塔北地區(qū)英買—牙哈地區(qū)上寒武統(tǒng)下丘里塔格組為典型巖溶改造型白云巖風(fēng)化殼，不整合(潛山)巖溶作用控制了儲(chǔ)集層縱向分帶性(表 1)(Wangetal.， 2020a)。

2.1 沉積相控型

“沉積相控型”白云巖儲(chǔ)集層的形成受到沉積相帶展布的控制，各沉積微相對(duì)應(yīng)不同沉積環(huán)境的差異影響著碳酸鹽巖儲(chǔ)集層中原生孔隙發(fā)育程度，一定程度上影響了儲(chǔ)集層的品質(zhì)(趙文智等，2015；賴錦等，2020)。塔里木盆地寒武系發(fā)育開闊臺(tái)地、局限臺(tái)地和蒸發(fā)臺(tái)地等沉積相帶，其中鹽上下丘里塔格組主要為局限臺(tái)地沉積，發(fā)育潮坪(云坪和灰云坪等)和灘間海等沉積微相，鹽間(阿瓦塔格組、沙依里克組和吾松格爾組)以蒸發(fā)臺(tái)地沉積為主，發(fā)育膏鹽湖和潮坪(膏云坪、膏泥坪)等沉積微相，而鹽下肖爾布拉克組則大規(guī)模發(fā)育碳酸鹽巖緩坡沉積，發(fā)育砂屑灘、微生物丘等沉積微相。

A—泥粉晶白云巖，中深1井，寒武系肖爾布拉克組，6767.56 m；B—結(jié)晶白云巖，中古58井，寒武系下丘里塔格組，3712.28 m；C—結(jié)晶白云巖，中古58井，寒武系下丘里塔格組，3710.92 m；D—?dú)堄囝w粒白云巖，楚探1井，寒武系肖爾布拉克組，7756.61 m；E—膏質(zhì)白云巖，中深5井，寒武系沙依里克組，6555.16 m；F—膏質(zhì)白云巖，中深5井，寒武系沙依里克組，6596.51 m圖 2 塔里木盆地寒武系沉積相控型白云巖不同巖性巖心特征Fig.2 Core photos showing various lithologies of depositional facies controlled Cambrian dolostones in Tarim Basin

A—泥粉晶白云巖，和田2井，5045 m，寒武系下丘里塔格組；B—?dú)堄囝w粒白云巖，中古582井，3626.98 m，寒武系下丘里塔格組；C—薩布哈白云巖，膏?？?，牙哈10井；D—滲透回流白云巖，顆粒溶孔(選擇性溶蝕孔)，楚探1井，7770.25 m，寒武系肖爾布拉克組；E—埋藏白云巖，中細(xì)晶白云巖，霧心亮邊，晶間溶孔，中古61井，3550.42 m，寒武系下丘里塔格組；F—熱液白云巖，殘余顆粒白云巖，螢石，中古 61井，3548.6 m，寒武系下丘里塔格組圖 3 塔里木盆地寒武系不同白云巖的儲(chǔ)集空間鏡下特征Fig.3 Thin section images showing various lithologies and pore spaces of the Cambrian dolostones in Tarim Basin

在不同相帶沉積背景下，該白云巖儲(chǔ)集層巖性主要包括泥粉晶白云巖(圖 2-A)、結(jié)晶白云巖(圖 2-B，2-C)、殘余顆粒白云巖(圖 2-D)和膏質(zhì)白云巖(圖 2-E，2-F)，隨著結(jié)晶程度的增加，白云巖顏色由灰黑色變?yōu)榛野咨{(diào)(圖 2)(Zhuetal.， 2015；鄭劍鋒等，2016； Laietal.，2021a)。鏡下可見泥粉晶白云巖(圖 3-A)和殘余顆粒白云巖(圖 3-B)，部分沉積原始組構(gòu)特征得以保留，體現(xiàn)出沉積相控的特征。薄片鏡下觀察表明其主要儲(chǔ)集空間為組構(gòu)選擇性溶蝕孔隙，包括膏?？?、顆粒溶蝕孔等(圖 3-C，3-D)(趙文智等，2012；鄭劍鋒等，2013； Laietal.，2021a)。如下寒武統(tǒng)肖爾布拉克組丘灘相、緩坡相沉積體系白云巖儲(chǔ)集層發(fā)育于水動(dòng)力條件較強(qiáng)的環(huán)境，具有相對(duì)較好的物性特征(杜金虎和潘文慶，2016；王珊等，2018；喬占峰等，2019)。

薩布哈白云巖和滲透回流白云巖屬于典型沉積相控型白云巖儲(chǔ)集層(趙文智等，2015；鄭劍鋒等，2015)。其中薩布哈白云巖巖性以泥晶、粉晶白云巖為主，主要形成于膏云坪等沉積微相，可見泥裂及鳥眼等暴露構(gòu)造，常伴生硬石膏，儲(chǔ)集層空間主要是膏?？?組構(gòu)選擇性溶蝕)(圖 3-C)(趙文智等，2012；鄭劍鋒等，2013)。滲透回流白云巖巖性主要為(殘余)顆粒白云巖，白云石晶體以粉—細(xì)晶為主，伴生硬石膏，多形成于蒸發(fā)臺(tái)地相帶的云坪微相或顆粒灘微相，儲(chǔ)集空間主要為殘留粒間孔(組構(gòu)選擇性溶蝕)、格架溶蝕孔等(圖 3-D)(趙文智等，2012；鄭劍鋒等，2013； Laietal.，2021a)。

A—細(xì)晶白云巖，英買321井，5350～5354.6 m；B—巖溶角礫巖，英買321井，5350.64 m；C—巖心破碎，英買321井； D—巖溶角礫巖，溶洞和溶縫，牙哈23-1-118H井，5911.37 m；E—巖溶角礫巖，溶洞和溶縫，牙哈1-3井，6032 m圖 4 塔里木盆地寒武系下丘里塔格組巖溶改造型白云巖巖性和儲(chǔ)集空間特征Fig.4 Core photos showing various lithologies and pore spaces of karst controlled the Cambrian Xiaqiulitage Formation dolostones in Tarim Basin

埋藏白云巖和熱液白云巖雖然其儲(chǔ)集空間(晶間孔、晶間溶孔和熱液溶蝕孔隙)具有一定的非組構(gòu)選擇性，但其儲(chǔ)集層品質(zhì)依然受到沉積相帶的控制，即晶間孔、晶間溶蝕孔等多出現(xiàn)于中細(xì)晶白云巖以及殘余顆粒白云巖中(高能沉積相帶)(圖 3-E，3-F)(趙文智等，2012；鄭劍鋒等，2012，2013；Jiangetal.， 2016)。因此雖然埋藏白云巖和熱液白云巖有時(shí)將其歸類“成巖改造型”白云巖儲(chǔ)集層中(趙文智等，2015)，但由于該類儲(chǔ)集層未經(jīng)歷規(guī)模巖溶改造，其儲(chǔ)集層質(zhì)量仍然受到有利沉積微相的控制，依然可以通過沉積微相的約束決定其有利儲(chǔ)集層的展布(賴錦等，2020)。

2.2 巖溶改造型

巖溶改造型白云巖儲(chǔ)集層巖性主要為巖溶角礫巖，此外也包括一部分結(jié)晶白云巖，其儲(chǔ)集空間為明顯的溶蝕孔洞、溶縫以及洞穴，大多數(shù)巖心表現(xiàn)得很破碎，體現(xiàn)出巖溶改造型白云巖規(guī)模發(fā)育的孔、洞、縫等特征(圖 4)。英買—牙哈地區(qū)寒武系下丘里塔格組白云巖主要巖性包括殘余顆粒云巖(圖 4-A)、硅質(zhì)云巖、結(jié)晶白云巖(泥粉晶到中細(xì)晶)(圖 4-B)，以及普遍發(fā)育的巖溶角礫巖(圖 4-C，4-D，4-E)。儲(chǔ)集空間主要是非組構(gòu)選擇性溶蝕形成，包括溶孔、溶洞、溶縫以及大規(guī)模發(fā)育的洞穴(圖 4-D，4-E)。其儲(chǔ)集層空間明顯不具有沉積相控型白云巖儲(chǔ)集層的強(qiáng)烈?guī)r性選擇性(沈安江等，2015)。

巖溶改造型儲(chǔ)集層類型主要發(fā)育洞穴型、孔洞型和裂縫型(朱光有等，2018)，裂縫甚至可溝通孔洞，形成裂縫—孔洞型儲(chǔ)集體，而大規(guī)模發(fā)育的洞穴往往巖心表現(xiàn)為比較破碎(圖 4)，表現(xiàn)為鉆井過程中的鉆具放空和鉆井液漏失(朱光有等，2018)。巖溶改造型儲(chǔ)集層孔洞縫發(fā)育主要受不整合面及斷裂控制，孔洞縫主要分布在不整合面之下0～100 m范圍，垂向上串珠狀分布，橫向上沿潛水面呈準(zhǔn)層狀分布(Loucks，1999；沈安江等，2015；趙文智等，2015)。

當(dāng)碳酸鹽巖經(jīng)構(gòu)造抬升裸露地表后，將遭受大氣淡水不同程度的溶解和充填作用，儲(chǔ)集體發(fā)育垂向上顯分帶性(何江等，2013)。根據(jù)不同的溶蝕動(dòng)力差異，可以將通常所說的巖溶改造型儲(chǔ)集層垂向上自上而下劃分出表層巖溶帶、垂直滲流帶、水平潛流帶和深部緩流帶等4個(gè)巖溶相帶(焦偉偉等，2011；何江等，2013；達(dá)麗亞等，2019；華曉莉等，2020；Wangetal.， 2020a)。表層巖溶帶，也叫風(fēng)化殘積帶，是地表巖石遭受強(qiáng)烈風(fēng)化淋濾的產(chǎn)物，可見陸源碎屑顆粒充填溶蝕洞縫等現(xiàn)象；垂向滲流帶出露在潛水面以上，形成于大氣淡水在重力驅(qū)動(dòng)下發(fā)生垂直滲流，以垂直或高角度裂縫發(fā)育為特征；水平潛流帶在潛水面之下，緩流帶之上，當(dāng)垂向滲流帶的水進(jìn)入潛水面之后，發(fā)生橫向近水平流動(dòng)，因此水平潛流帶發(fā)育順層溶蝕孔洞為主。最后水流至泄水面，由于水流動(dòng)極其緩慢，溶蝕作用較弱，形成深部緩流帶，孔縫不太發(fā)育(焦偉偉等，2011；達(dá)麗亞等，2019；華曉莉等，2020)。因此巖溶改造型儲(chǔ)集層垂直滲流帶、水平潛流帶發(fā)育有規(guī)模分布的裂縫和沿裂縫分布的溶蝕孔洞，二者常?；ハ噙B通，構(gòu)成統(tǒng)一的縫洞儲(chǔ)集層系統(tǒng)，成為有利的巖溶儲(chǔ)集層發(fā)育帶(焦偉偉等，2011；Wangetal.， 2020a)。

2.3 不同成因白云巖儲(chǔ)集層物性特征

無論是沉積相控型白云巖儲(chǔ)集層，抑或是巖溶改造型白云巖儲(chǔ)集層，其儲(chǔ)集空間的形成與儲(chǔ)集層的成因地質(zhì)模式有著必然的關(guān)聯(lián)，這也是儲(chǔ)集層的預(yù)測(cè)地質(zhì)依據(jù)(趙文智等，2015；鄭劍鋒等，2015)。

沉積相控型白云巖優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層主要發(fā)育于局限臺(tái)地相帶的云坪微相或顆粒灘微相、蒸發(fā)臺(tái)地的膏云坪等或碳酸鹽巖緩坡沉積中的高能顆粒灘等沉積微相。相對(duì)高能沉積背景下形成的顆粒碳酸鹽巖具有較高的原生孔隙度，同時(shí)也有利于后期白云化以及溶蝕流體改造，因此易于發(fā)育優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層(圖 5)(張德民等，2016；賴錦等，2020)。

圖 5 塔里木盆地寒武系不同類型白云巖孔滲關(guān)系圖Fig.5 Crossplot of permeability and porosity of various types of the Cambrian dolostones in Tarim Basin

而巖溶改造型白云巖儲(chǔ)集層質(zhì)量受沉積相帶的控制已經(jīng)不明顯，強(qiáng)烈的潛山巖溶作用導(dǎo)致規(guī)模孔、洞、縫發(fā)育的白云巖儲(chǔ)集層在垂向上表現(xiàn)出明顯的分帶性，優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層的發(fā)育明顯受巖溶相帶的控制(Wangetal.， 2020a)。風(fēng)化殘積帶可形成大型洞穴、垂直滲流帶則以規(guī)模發(fā)育的高角度和垂直裂縫為主，水平潛流帶可見順層發(fā)育的溶蝕孔洞，因此，除深部緩流帶以外，表層巖溶帶、垂直滲流帶、水平潛流帶均可形成有利的儲(chǔ)集體，尤其是垂直滲流帶和水平潛流帶裂縫和孔洞可相互溝通形成有利的縫洞網(wǎng)絡(luò)，是有利的油氣儲(chǔ)集區(qū)帶(圖 5)。

根據(jù)塔里木油田生產(chǎn)實(shí)踐，優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層發(fā)育標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于巖溶改造型儲(chǔ)集層而言，滿足基質(zhì)孔隙度大于8.0%、裂縫孔隙度大于0.1%即為有利儲(chǔ)集層，一般不用酸化壓裂，就可獲得工業(yè)產(chǎn)能的儲(chǔ)集層。而針對(duì)沉積相控型儲(chǔ)集層，滿足基質(zhì)孔隙度大于2.0%即為有利儲(chǔ)集層，在經(jīng)先進(jìn)的工藝技術(shù)酸化、壓裂改造后即能獲得工業(yè)產(chǎn)能的儲(chǔ)集層。

3 沉積相控型儲(chǔ)集層測(cè)井預(yù)測(cè)

沉積相控型白云巖儲(chǔ)集層孔隙發(fā)育明顯受到優(yōu)勢(shì)相帶的控制，綜合利用常規(guī)、成像測(cè)井結(jié)合巖心和薄片資料，可實(shí)現(xiàn)單井沉積微相測(cè)井識(shí)別與評(píng)價(jià)，從而根據(jù)優(yōu)勢(shì)沉積微相展布實(shí)現(xiàn)有利儲(chǔ)集層分布特征的預(yù)測(cè)(于洲等，2012；Laietal.， 2018；賴錦等，2020)。

3.1 沉積微相識(shí)別與劃分

白云巖不同沉積微相具有典型識(shí)別相標(biāo)志，在常規(guī)及成像測(cè)井資料中有著不同的綜合識(shí)別特征(賴錦等，2021)，因此要實(shí)現(xiàn)沉積微相的單井測(cè)井識(shí)別與劃分，首先應(yīng)總結(jié)不同沉積微相的測(cè)井綜合響應(yīng)特征，建立“常規(guī)—成像—巖心特征”的不同沉積微相測(cè)井識(shí)別圖版。

塔中、柯坪—巴楚地區(qū)肖爾布拉克組分布面積廣，受海平面升降和波浪作用的影響，高能帶灘相沉積搬運(yùn)距離可以很遠(yuǎn)，在緩坡型碳酸鹽巖臺(tái)地內(nèi)形成廣布的顆粒灘(趙文智等，2014)。據(jù)前人研究和巖心薄片分析結(jié)果認(rèn)為肖爾布拉克組沉積環(huán)境主要為碳酸鹽巖緩坡，包括內(nèi)緩坡、中緩坡、中緩坡外帶等亞相。由陸向?？杉?xì)分為混積坪、泥云坪、藻紋層丘、顆粒灘、云坪和潮下帶等主要的微相類型(倪新鋒等，2015；黃擎宇等，2016；嚴(yán)威等，2017；田雷等，2018；王珊等，2018)。

混積坪相發(fā)育于內(nèi)緩坡亞相，形成于潮上帶環(huán)境陸源碎屑供給，巖性為云質(zhì)粉砂巖，可見明顯的泥質(zhì)紋層。常規(guī)測(cè)井曲線表現(xiàn)為中等自然伽馬、電阻率偏低、低聲波時(shí)差的特點(diǎn)，在成像測(cè)井圖像上展現(xiàn)出薄層狀模式，指示其中泥質(zhì)紋層的發(fā)育(圖 6-A)。

泥云坪微相發(fā)育于碳酸鹽巖臺(tái)地潮上帶，屬于潮坪亞相，泥質(zhì)含量較高。常規(guī)曲線特征為高自然伽馬，低電阻率，高聲波時(shí)差，低密度。在成像測(cè)井圖像上展現(xiàn)出明顯的條帶狀模式，與其中的泥質(zhì)條帶相對(duì)應(yīng)(圖 6-B)。

微生物(藻紋層)丘微相具有典型潮上帶沉積特征，屬于內(nèi)緩坡丘灘亞相。巖心有較好的成層性，藻紋層明顯。常規(guī)曲線特征為低—中自然伽馬、中—高電阻率、低聲波時(shí)差、低密度。在成像測(cè)井圖像上展現(xiàn)出層狀模式。此處以中深5井為例，成像測(cè)井為薄層狀模式(圖 6-C)。

顆粒灘(砂屑灘)微相具典型潮間帶沉積特征，屬于中緩坡丘灘亞相，與其他微相區(qū)別在于巖性主要為殘余砂屑云巖。常規(guī)測(cè)井表現(xiàn)為中等自然伽馬、低電阻率、中高聲波時(shí)差、低密度的特點(diǎn)，成像測(cè)井為暗斑狀模式(圖 6-D)。

云坪微相位于中緩坡沉積亞相，其巖性以淺灰色泥粉晶白云巖為主，部分發(fā)育中細(xì)晶白云巖，巖心上未見明顯的溶蝕孔洞，其儲(chǔ)集空間多以晶間孔和晶間溶孔為主。常規(guī)測(cè)井表現(xiàn)為低自然伽馬值、中—高密度以及中—高電阻率的響應(yīng)特征，成像測(cè)井上則表現(xiàn)為亮色塊狀模式，內(nèi)部缺乏明顯的紋層構(gòu)造(圖 6-E)。

潮下帶沉積環(huán)境水動(dòng)力條件較弱，屬于中緩坡外帶亞相，主要巖性為深灰色泥晶白云巖。常規(guī)測(cè)井表現(xiàn)為高自然伽馬、低電阻率、高聲波時(shí)差、低密度的特點(diǎn)，成像測(cè)井以薄層—斑狀復(fù)合模式為主(圖 6-F)。

A—混積坪沉積微相，中寒1井；B—泥坪沉積微相，舒探1井；C—藻紋層丘沉積微相，中深5井；D—砂屑灘沉積微相，楚探1井； E—云坪沉積微相，中寒1井；F—潮下帶沉積微相，和田2井圖 6 塔中地區(qū)寒武系肖爾布拉克組白云巖不同沉積微相測(cè)井綜合識(shí)別圖版Fig.6 Well log recognition models of various depositional microfacies of the Cambrian Xiaoerbulake dolostones in central Tarim Basin

3.2 沉積微相約束下優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層分布

針對(duì)沉積相控型白云巖，優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層形成主要受控于沉積微相的展布，同時(shí)也受到后期成巖和構(gòu)造改造影響(具體表現(xiàn)為發(fā)育溶孔、溶洞和裂縫等不同儲(chǔ)集空間)，因此通過總結(jié)沉積微相的測(cè)井響應(yīng)特征從而建立不同沉積微相的測(cè)井識(shí)別評(píng)價(jià)方法，可在沉積微相約束下實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層的測(cè)井預(yù)測(cè)(李國(guó)欣等，2018；賴錦等，2020； Laietal.，2021a)。通過取心資料與常規(guī)測(cè)井曲線的相互標(biāo)定，分析不同沉積微相在常規(guī)測(cè)井曲線及成像測(cè)井圖像的響應(yīng)特征，能夠?qū)崿F(xiàn)基于測(cè)井資料的沉積微相定性、半定量測(cè)井判別(Donselaar and Schmidt，2005；王珺等，2005；倪新峰等，2007；Xuetal.， 2007；孫魯平等，2009；吳煜宇等，2013；Keetonetal.， 2015；賴錦等，2018)。鑒于成像測(cè)井地質(zhì)信息的豐富性，基于成像測(cè)井的方法已在復(fù)雜古老碳酸鹽巖儲(chǔ)集層沉積微相識(shí)別中得到了廣泛的應(yīng)用(何小胡等，2011；Wangetal.， 2020b；賴錦等，2020)。

圖 7 塔里木盆地中寒1井單井沉積相劃分及優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層預(yù)測(cè)Fig.7 Depositional facies division and prediction of high quality reservoirs using well logs in Well Zhonghan 1 in Tarim Basin

充分利用常規(guī)測(cè)井結(jié)合成像測(cè)井實(shí)現(xiàn)了各單井沉積微相連續(xù)識(shí)別劃分，劃分結(jié)果表明，中寒1井肖爾布拉克組以碳酸鹽巖緩坡沉積為主，主要的微相包括內(nèi)緩坡的混積坪、泥云坪，同時(shí)也可見微生物丘沉積微相，此外中緩坡的顆粒灘沉積微相以及云坪微相也規(guī)模發(fā)育。結(jié)合試油資料可以得知，有利儲(chǔ)集體發(fā)育段對(duì)應(yīng)的沉積微相類型主要為顆粒灘及云坪，相應(yīng)地，混積坪和泥云坪對(duì)應(yīng)的微相儲(chǔ)集層質(zhì)量較差(圖 7)。中寒1井單井縱向上劃分結(jié)果表明，有利的儲(chǔ)集體主要對(duì)應(yīng)于中緩坡顆粒灘沉積微相，常規(guī)曲線的低自然伽馬、低密度和相對(duì)低電阻指示了比較好的物性，在成像測(cè)井上表現(xiàn)為暗斑狀，指示溶蝕孔洞發(fā)育的特征，該段孔隙度值可達(dá)5.0%以上，為典型有利儲(chǔ)集層發(fā)育特征(圖 7)。

4 巖溶改造型儲(chǔ)集層測(cè)井預(yù)測(cè)

巖溶改造型白云巖儲(chǔ)集層，具巖溶改造強(qiáng)度垂向分帶性的特點(diǎn)，其孔洞縫的發(fā)育明顯受巖溶相帶的分布影響，通過綜合常規(guī)和成像測(cè)井，實(shí)現(xiàn)單井巖溶相帶的識(shí)別與劃分，即可尋找單井有利儲(chǔ)集層的分布規(guī)律(何江等，2013；華曉莉等，2020；Wangetal.， 2020a；馮強(qiáng)漢等，2021)。

4.1 巖溶相帶識(shí)別與劃分

通過巖心觀察，結(jié)合常規(guī)和成像測(cè)井研究表明，不同的巖溶相帶，在巖性、儲(chǔ)集空間及其成像測(cè)井響應(yīng)特征方面，均具有特定的特征。

表層巖溶帶巖心相對(duì)破碎，可見充填的巖溶角礫巖，但其規(guī)模較小，偶爾可見發(fā)育的溶蝕孔洞(圖 8)。

垂直滲流帶巖性可以為灰白色中細(xì)晶白云巖，也可見巖溶角礫巖，部分甚至可見泥質(zhì)充填，垂直滲流帶最典型的特征為巖心上可見規(guī)模發(fā)育的高角度裂縫及與高角度裂縫伴生的溶蝕孔洞，在成像測(cè)井上表現(xiàn)為暗色正弦曲線與暗斑特征疊加。高角度裂縫有時(shí)可與溶蝕孔洞相互溝通，形成有效的裂縫型或縫洞型儲(chǔ)集層(圖 8)。

水平潛流帶巖性可見灰白色結(jié)晶白云巖和殘余顆粒白云巖，順層溶蝕而形成的溶蝕孔洞為其主要鑒別特征，巖心上明顯可見順層溶蝕的跡象，并且順層還可能發(fā)育一些近水平裂縫，因此水平潛流帶孔縫主要沿著水平方向分布，其橫向延展性較好，但縱向上分布規(guī)模較小。成像測(cè)井上的暗色條帶內(nèi)部的暗斑以及暗線指示了順層發(fā)育的裂縫以及溶蝕孔洞(圖 8)。水平潛流帶和垂直滲流帶巖溶強(qiáng)度適中，有效的溶蝕既可形成儲(chǔ)滲空間，又不至于崩塌破壞，最有利于孔洞縫發(fā)育(何江等，2013)。

深部緩流帶巖溶作用較弱，孔隙發(fā)育少，巖石相對(duì)致密，成像測(cè)井上指示裂縫和孔洞的正弦曲線和暗斑圖像已基本不可見，說明深部緩流帶由于流體基本不流動(dòng)，巖溶基本不發(fā)生，以沉淀和充填作用為主，因此該巖溶相帶一般難以形成規(guī)模發(fā)育的有利儲(chǔ)集體(何江等，2013)(圖 8)。

4.2 巖溶相帶控制下優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層分布

通過以上巖心觀察結(jié)合成像測(cè)井即可建立不同巖溶相帶的測(cè)井識(shí)別模式與準(zhǔn)則。研究發(fā)現(xiàn)，不同的巖溶相帶，其儲(chǔ)集空間以及成像測(cè)井圖像特征具有明顯差異，因此，通過成像測(cè)井的精細(xì)觀察再結(jié)合常規(guī)測(cè)井等研究，即可實(shí)現(xiàn)巖溶相帶的單井識(shí)別與劃分(圖 8)。

圖 8 塔里木盆地不同巖溶相帶巖心、成像測(cè)井和儲(chǔ)集空間描述Fig.8 Core photo，image logs lithology and pore spaces of various karst facies zones in Tarim Basin

圖 9 塔里木盆地牙哈23-1-118H井白云巖單井巖溶相帶劃分及優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層識(shí)別Fig.9 Division of single well karst facies zone and identification of high quality reservoir of dolostones in Tarim Basin using well logs in Well YH 23-1-118H

單井劃分的結(jié)果表明，塔北地區(qū)英買—牙哈地區(qū)下丘里塔格組巖溶儲(chǔ)集層垂向具有分帶性特征，自上而下分為表層風(fēng)化巖溶帶、垂直滲流帶、水平潛流帶和深部緩流帶。不同的巖溶相帶測(cè)井響應(yīng)特征與孔洞縫等發(fā)育特征差異顯著(圖 9)。

表層巖溶帶常規(guī)測(cè)井特征為自然伽馬急劇降低、電阻率開始增高、孔隙度與上覆地層出現(xiàn)差異，自然伽馬能譜測(cè)井也表現(xiàn)出明顯的突變特征，代表一個(gè)表層風(fēng)化巖溶相帶與上覆碎屑巖的突變接觸關(guān)系，成像測(cè)井在表層巖溶相帶也具有明顯的突變特征，往往表現(xiàn)為暗斑狀模式，代表發(fā)育的巖溶角礫巖以及可見的孔洞特征(圖 9-A)。

垂直滲流帶常規(guī)測(cè)井特征為自然伽馬低且平直，整體高電阻背景，但在裂縫和孔洞發(fā)育段，電阻率出現(xiàn)尖刺狀降低，在高角度和孔洞發(fā)育段，除電阻率有響應(yīng)外，聲波時(shí)差和密度也出現(xiàn)明顯升高和降低，因此垂直滲流帶內(nèi)部孔洞發(fā)育段通過常規(guī)測(cè)井即可定性判別。而結(jié)合成像測(cè)井可進(jìn)一步證實(shí)其中的孔洞和裂縫發(fā)育段，甚至成像測(cè)井上可見沿裂縫溶蝕擴(kuò)大，并進(jìn)一步發(fā)育溶蝕孔洞，孔隙度?？蛇_(dá)到10.0%以上，為典型有利儲(chǔ)集層段，成像測(cè)井總體表現(xiàn)為線狀—斑狀模式(圖 9-B)。

水平潛流帶常規(guī)測(cè)井同樣表現(xiàn)為低而平直的自然伽馬曲線，電阻率的高低同樣也指示了孔洞發(fā)育與否，同時(shí)聲波和密度曲線也是孔洞發(fā)育與否的鑒別標(biāo)志。但與垂直滲流帶的區(qū)別在于，水平潛流帶不發(fā)育高角度裂縫，也少見沿著裂縫的規(guī)模溶蝕現(xiàn)象，且水平潛流帶發(fā)育的溶蝕孔洞規(guī)模明顯比垂直滲流帶要低，成像測(cè)井顯示其為明暗相間的層狀組合，指示水平溶孔溶洞發(fā)育，呈厚層狀模式。水平潛流帶在發(fā)育規(guī)模上要比垂直滲流帶要大，但有利儲(chǔ)集層發(fā)育層段明顯減小，單井縱向上成像測(cè)井的連續(xù)觀察表明，近50 m的水平潛流帶，其中的暗色條帶(指示順層溶蝕孔洞發(fā)育)僅發(fā)育10處，且厚度0.1～0.5 m(圖 9-C)。

深部緩流帶常規(guī)測(cè)井特征為自然伽馬低平、密度增大、聲波時(shí)差降低，孔隙度曲線指示其物性較差；成像測(cè)井顯示其以亮色為主，不發(fā)育暗斑和暗色正弦曲線(圖 9)。

常規(guī)以及成像測(cè)井精細(xì)解釋輔以巖心觀察的結(jié)果表明，針對(duì)塔北地區(qū)英買—牙哈地區(qū)下丘里塔格組巖溶改造型白云巖來看，其有利的儲(chǔ)集體主要發(fā)育在規(guī)模發(fā)育的垂直滲流帶和水平潛流帶，實(shí)際的試油結(jié)果表明在垂直滲流帶，獲得了高產(chǎn)油氣流，論證了巖溶改造型白云巖儲(chǔ)集層期巖溶相帶控制了有利儲(chǔ)集層垂向分帶性(圖 9)。因此通過常規(guī)測(cè)井，結(jié)合成像測(cè)井等劃分單井巖溶相帶，即可實(shí)現(xiàn)普遍致密的古老白云巖儲(chǔ)集層有利儲(chǔ)集體的預(yù)測(cè)工作。

5 結(jié)論

通過巖心、薄片觀察，結(jié)合常規(guī)測(cè)井和成像測(cè)井，闡明了塔里木盆地寒武系沉積相控型和巖溶改造型兩大類白云巖儲(chǔ)集層特征，并建立了相應(yīng)的優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層預(yù)測(cè)方法，得到以下結(jié)論：

1)通過巖心刻度成像測(cè)井揭示塔北地區(qū)下丘里塔格組巖溶改造型白云巖可劃分出表層巖溶帶、垂直滲流帶、水平潛流帶和深部緩流帶4個(gè)巖溶相帶，其中的垂直滲流帶與水平潛流帶分別以高角度裂縫和水平溶蝕孔洞為主要特征，成像測(cè)井上表現(xiàn)為暗色正弦曲線和順層發(fā)育暗色斑狀特征，孔洞有時(shí)可與裂縫相溝通，形成有利儲(chǔ)集體發(fā)育的縫洞系統(tǒng)。

2)塔中、柯坪—巴楚地區(qū)肖爾布拉克組沉積相控型白云巖沉積以碳酸鹽巖緩坡相為主，通過巖心刻度常規(guī)和成像測(cè)井由陸向?？杉?xì)識(shí)別出混積坪、泥云坪、藻紋層丘、顆粒灘、云坪和潮下帶等主要的沉積相或微相類型。其中的顆粒灘高能相帶原始孔隙發(fā)育，后期也有利于進(jìn)一步溶蝕，形成孔洞，成像測(cè)井上表現(xiàn)為暗色斑狀特征，對(duì)應(yīng)物性最好，云坪沉積則主要以晶間孔和晶間溶孔為主，儲(chǔ)集層物性明顯受到沉積相帶的控制。

3)通過巖心刻度常規(guī)和成像測(cè)井分別建立了巖溶改造型和沉積相控型白云巖巖溶相帶以及沉積微相的測(cè)井識(shí)別模式與準(zhǔn)則，實(shí)現(xiàn)了各單井巖溶相和沉積微相的識(shí)別與劃分。結(jié)果表明巖溶改造型白云巖垂直滲流帶和水平潛流帶規(guī)模發(fā)育的高角度裂縫以及順層發(fā)育的溶蝕孔洞，最有利于優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集體發(fā)育。而沉積相控型白云巖高能沉積微相決定了優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層的分布，其中顆粒灘等沉積微相溶蝕孔洞最為發(fā)育。針對(duì)巖溶改造型和沉積相控型白云巖，可分別通過巖溶相帶和沉積微相的識(shí)別與劃分實(shí)現(xiàn)其單井有利儲(chǔ)集體的識(shí)別與劃分。