电成像测井资料在碳酸盐岩中的应用
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摘要： 目前油气勘探趋势已偏向于非常规油气藏，特别是针对具有低基质孔隙度和低基质渗透率的碳酸盐岩储集层。传统的测井方法已经无法满足对碳酸盐岩储集层评价的需要，然而微电阻率扫描成像测井高分辨率的特征正好满足这一需要，将这一技术应用在塔里木盆地台盆区碳酸盐岩储集层上，在裂缝识别及其定量参数计算以及洞穴有效性评价上取得较好的应用效果。
关键词： 电成像测井；裂缝识别；洞穴有效性
1 概述
塔里木盆地是我国最大的含油气盆地，拥有巨大的油气资源潜力[1]，塔中地区下古生界奥陶系碳酸盐岩更是其中一个重要的勘探领域。由于碳酸盐岩储集层的复杂性，仅仅依据常规测井资料难以达到精确评价储集层的效果，因此，将微电阻率成像测井方法应用于该地区碳酸盐岩储集层的评价上，是一种比较好的方法。
1.1 地质概况。该区碳酸盐岩主要由方解在、白云石这两种碳酸盐岩矿物组成，岩性以灰岩为主，填隙物则以亮晶方解石和泥质为主。由于该区储集岩的主要矿物成分是方解在，它具有较强的化学活泼性，因此，这一区域碳酸盐岩储集空间类型显得十分复杂。根据孔洞裂缝在地下储层中的不同组合方式，可将此工区储层类型分为四类：裂缝型、孔洞型、裂缝孔洞型和洞穴型。
1.2 微电阻率扫描成像测井简介。微电阻率扫描成像测井具有不同于常规测井的地质响应模式，能够提供直观的井下地层岩石物理图像，因此，在油气勘探领域特别是复杂油气藏的勘探开发中得到了广泛的应用。主要的微电成像测井仪有斯仑贝谢公司的FMS/FMI、哈里伯顿公司的EMI和阿特拉斯公司的STAR-Ⅱ，它们的测井原理基本相同，只是电极个数有差异，对井眼的覆盖率有所不同。以FMI为例，根据其成像测井原理[2]，FMI图像具有高分辨率和高密度采样的特点，因此，它可以很好地反应井壁周围地层的岩性，结构和构造变化，可应用于地层识别、构造、沉积相、储层评价研究等多个方面[3]。
2 成像测井资料在碳酸盐岩储层中的综合应用
2.1 裂缝性储层综合评价方法。对于塔中地区碳酸盐岩储层而言，裂缝是影响储层产能的关键因素，因为裂缝既可作为储集空间，又是重要的渗流通道。
2.1.1 裂缝识别。在成像图上，大致可将裂缝分为天然裂缝（包括张开缝和闭合裂缝）和钻井诱生裂缝。
对于张开裂缝，由于裂缝是张开的，里面往往充填有泥浆或钻井液等低阻物质，因此在成像图像上显示为深色或黑色的正弦曲线状，角度不同在图像上的表现形态也不一样，主要可分为斜交张开缝、组合斜交缝、高角度开启缝和网状开启缝。
闭合裂缝是由于地层的压溶作用形成，往往充填有高阻物质如方解石等，因此在电成像图上具有高阻浅色的曲线特征，但当泥质充填时，表现为暗色的正统曲线。
钻井诱生裂缝是指当钻开地层以后，由于地层内部应力释放，以及钻具在井壁造成的擦痕所形成的裂缝，它可以有有效地确定地层的现今主应力方向。
总之，诱导裂缝与天然裂缝在形态上差别很大，天然裂缝总是与构造运动和溶蚀相伴生，因此电导率异常既不平行，也不规则；而诱导裂缝在在径向延伸上通常很短，且裂缝面较规则，缝宽变化也不大。
2.1.2 裂缝产状。裂缝的产状通常是指裂缝的倾角、倾向和走向，将井壁沿正北方向展开，裂缝在0°～360°的成像展开图上呈正弦曲线状。平面与井轴相交的角度愈大，正弦曲线的幅度也愈大，并能从展开图上确定平面的倾角和走向。最低点的方位指示裂缝的倾斜方位，倾角等于正弦波的振幅除以井孔直径的反正弦，裂缝的倾向是正弦图上最低点和最高点连线的方向，裂缝的走向则和倾向垂直。
2.1.3 裂缝参数定量计算。在生成的电成像图像上，通过人机交互解释，人工描述出各井段中出现的裂缝，在得到裂缝产状的同时计算该裂缝的有关参数。裂缝参数主要包括：1）裂缝长度：该参数表示每平方米井壁所见到的裂缝长度，单位：1/m或m/m2；2）裂缝密度：该参数表示单位长度井段中裂缝的条数，单位：条/m；3）裂缝平均张开度：该参数表示各裂缝轨迹张开度的平均值，单位：mm；4）裂缝孔隙度：电成像裂缝孔隙度表示统计窗长内裂缝的视开口面积与FMI图像的面积之比，单位为%。
2.2 电成像测井资料评价洞穴有效性。洞穴是碳酸盐岩地层中最优质的储集空间，往往经过后期构造作用再改造而被充填，使其有效性变差，严重的以致完全填充而成为无效洞穴。这种大型洞穴既有可能被泥质充填也有可能被岩石碎屑、方解石等其他碎屑岩充填物充填，其充填方式可大致分为全充填、半充填和未充填三种方式。
2.2.1 洞穴充填物识别。评价洞穴储层有效性也即评价其充填程度，而识别岩溶洞穴的充填物是评价其充填程度的前提。塔里木地区所钻遇的岩溶洞穴充填物按类型分，可分为泥岩、角砾岩、岩石碎屑等类型，其成因分属于洞穴流水机械沉积、重力坍塌堆积、洞穴水化学沉淀等。被岩石碎屑全充填的溶洞，相对于泥质充填，井径、自然伽马幅度变化不明显，电阻率、密度降低程度小，声波时差增大程度小。
2.2.2 洞穴充填程度评价。洞穴的测井响应特征在FMI成像图上显示极板拖行暗色条带夹局部亮色团块，偶极子声波成像测井（DSI）图像上严重干涉表现为“人”字形条纹；大型溶洞在EMI或FMI图像上表现为所有极板全是黑色。不同充填程度的洞穴，其电成像特征是不一样的。未充填洞穴储层中电成像各极板未贴靠井壁，呈滑脱现象，测量的泥浆流体电阻率，图像均匀；半充填洞穴由于局部井眼扩径，导致电成像极板部分贴靠井壁，呈亮暗相间的斑块状；完全充填洞穴中电成像各极板较好贴靠井壁，尤其动态图像显示均匀。