摘要：在岩心刻度和常规测井标定基础上，根据FMI、EMI成像测井资料研究了塔里木盆地轮古东地区奥陶系良里塔格组和一间房组碳酸盐岩储层中溶洞的类型、特征及分布。将溶洞划分为斑点一斑块状溶洞、层状大洞、片状及网状缝洞等类型，提出了各类溶洞的成像测井识别标志。引入溶洞发育带的厚度、相对于古岩溶面的埋藏深度及分布密度(即溶洞发育带厚度占地层总厚度的百分数)等参数，研究了该区溶洞的空间分布。结果表明：90%左右的溶洞发育带的厚度都小于10m，70%的溶洞发育带分布于良里塔格组顶部古岩溶不整合面以下200m深度范围内；一间房组溶洞发育带的分布密度明显高于良里塔格组；总体上，自南东而北西，溶洞发育带的分布密度增大，指示古岩溶作用的强度朝北西方向逐渐增强。
关键词：碳酸盐岩；溶洞；喀斯特；储集层；预测；成像测井；奥陶纪；塔里木盆地
溶洞是碳酸盐岩最重要的储集空间类型之一，其成因复杂，分布的非均质性强烈，预测难度很大[1]。前人多从露头、岩心、常规测井及三维地震等资料的分析开展溶洞型碳酸盐岩储层的预测研究。笔者在岩心刻度和常规测井标定基础上，根据FMI、EMI电成像测井资料，研究了塔里木盆地轮古东地区奥陶系碳酸盐岩储层中溶洞的类型、特征及分布。
电成像测井技术出现于1986年，是迄今分辨率最高的地球物理测井技术，已成功地应用于裂缝识别、油藏描述、沉积学分析及成岩作用研究等方面[2～5]，在古岩溶研究方面虽亦有文献涉及[6]，但以成像测井为主开展溶洞分布预测研究还很少见。
1 区域地质背景及资料概况
研究区位于塔里木盆地塔北隆起中部一个古生代大型断背斜(或古潜山)东部斜坡带上。该区奥陶系地层发育比较齐全，自下而上依次为：下奥陶统蓬莱坝组、中-下奥陶统鹰山组、中奥陶统一间房组，以及上奥陶统吐木休克组、良里塔格组和桑塔木组。除桑塔木组以碎屑岩为主外，其余各组段主要为碳酸盐岩。其中，蓬莱坝组以细粉晶-泥晶灰岩、云质灰岩为主；鹰山组主要由亮晶和泥晶砂屑灰岩交替组成，下部含云质；一间房组主要由亮晶生屑、鲕粒、砂屑灰岩组成，夹泥-粉晶颗粒灰岩及少量泥晶灰岩；吐木休克组主要由褐灰色、紫红色泥晶灰岩组成，夹褐色泥岩和泥灰岩；良里塔格组以瘤状灰岩为主，其中瘤体由泥晶颗粒灰岩、颗粒泥晶灰岩或泥晶灰岩组成，瘤体间则被灰-深灰色泥岩、灰质泥岩充填。良里塔格组、一间房组和鹰山组是主要的油气勘探目的层系。受后期构造抬升活动影响，奥陶系上覆泥盆、志留系被剥缺，奥陶系内部各组段自上而下亦遭到不同程度的剥蚀，剥蚀程度自东南而西北朝断背斜或古潜山高部位方向加剧，至研究区西北部，仅残存鹰山组及以下地层。
笔者以FMI、EMI成像测井资料为主，结合岩心观察及常规测井解释开展溶洞的识别与分布研究。研究过程中，共观察岩心28口，解释成像测井资料29口(累计7863.89m)。考虑到多数井未钻穿鹰山组，故研究重点放在一间房组和良里塔格组。
2 溶洞的类型及成像测井特征
岩心观察表明，研究区奥陶系碳酸盐岩地层中溶洞比较发育。溶洞的大小悬殊，形态各异，小的似针孔，大的在数厘米甚至数米；既有等轴状的或近圆形的溶洞，也有层状或片状溶洞。综合形态、大小、结构及产状特征，将溶洞划分为斑点一斑块状溶洞、层状大洞、片状或网状缝洞等类型。
2.1 斑点-斑块状溶洞
此类溶洞外形呈等轴状，但尺寸较小，单个溶洞的直径一般从2mm～20cm不等，其中规模较小者(2mm～2cm)在岩心或成像测井图像上表现为小斑点；规模较大者(数厘米至20cm)则呈斑块状。未充填、半充填或充填溶洞均有分布，但多数溶洞被绿灰色岩溶泥质沉积物等充填。一般成群、成带产出，沿孔渗条件较好的颗粒灰岩层内发育(图1-a)，或沿层理、裂缝、缝合线及方解石脉等呈线状或串珠状分布，表现出一定程度的组构选择性。在成像测井图像上，未充填或泥质充填的斑点一斑块状溶洞一般表现为暗色高导斑点或斑块，与碳酸盐围岩亮色高阻显示形成鲜明的反差，易于识别(图1-a)。
2.2 层状大洞
指洞径大于井简直径的等轴状大溶洞或厚度大于10cm且在各极板图像上连续分布的大型溶洞，因其在岩心或成像测井图像上似层状而得名，其顶、底界面多不规则，通常切割围岩层理(图1-b、c)。此类溶洞多被充填，充填物的成分以砂泥岩和岩溶角砾岩为主，前者在成像上表现为深色高导特征，有时还可见明显的纹理构造，相应的常规测井曲线表现为高伽马、低电阻率特点(图1-b)；后者则呈斑块状，其中斑块颜色较浅，与围岩一致，为碳酸盐角砾，与上、下碳酸盐围岩相比，相应的常规测井表现为较高伽马和较低电阻率特征(图1-c)。此外，亦见有少数未充填的大型溶洞，在成像测井图像上表现为黑色高导块状特征，相应的常规测井曲线表现为扩径、低伽马、低电阻率特点。
2.3 片状或网状缝洞
单个溶洞的形态呈片状，在岩心表面或展开的二维井壁成像测井图像上呈线形，与裂缝类似，但其形状多不规则，宽窄不一，局部膨大，解释为被溶蚀作用改造的裂缝或层理。按产状可以进一步细分为水平缝洞、倾斜缝洞和垂直缝洞等类型。水平缝洞平行于层面分布，多为溶蚀加宽的层理缝(图2*a)；倾斜和垂直缝洞分别沿倾斜和垂直裂缝发育，主要是裂缝被溶蚀拓宽的产物(图2-b、c)。不同产状的缝洞彼此交织，可以构成复杂的网状缝洞，其成因与溶解作用沿层面、缝合线和多期构造裂缝发育有关，一般分布于岩溶风化带(图2-d)。
3 溶洞的纵向分布
在岩心刻度和常规测井标定基础上，根据FMI、EMI成像测井资料，逐井对溶洞发育带进行了解释，共识别溶洞发育带261个，它们主要分布于良里塔格组、一间房组及鹰山组等储集层段中。为了定量地刻画溶洞发育带的纵向分布特点，对溶洞发育带的厚度和分布深度进行了统计。其中，溶洞发育带的厚度用其底、顶深度差表示；溶洞发育带的深度则以良里塔格组顶部不整合(古岩溶面)为参考面，定义为溶洞发育带的底界相对于该参考面的埋藏深度。统计结果表明，溶洞发育带的厚度变化很大，从5cm～100m，平均为4.60m。溶洞发育带的厚度大致服从负指数分布，即溶洞发育带的厚度越大，其分布频率越小。此外，90%左右的溶洞发育带其厚度都小于10m，说明本区古岩溶作用的强度比较弱，可能与区域上距离西侧古岩溶潜山高部位较远有关；约70%的溶洞发育带分布于良里塔格组顶部古岩溶风化不整合面以下200m深度范围内。
4 溶洞的平面分布及有利溶洞发育带预测
引入“溶洞密度”参数对各组段溶洞的发育程度进行描述，定义为溶洞发育带厚度占地层总厚度的百分数。以地层组段为单位，逐井对主要目的层段(良里塔格组、一间房组)溶洞发育带厚度进行统计，计算得到各组段溶洞密度，并编制其平面等值线图(图3-a、b)，它们直观地展示了各组段溶洞发育带的平面分布特点及变化趋势。统计表明，一间房组溶洞较发育，其溶}同密度值最大可达81.76%，平均为24.49%；良里塔格组溶洞发育较差，溶洞密度值介于0～42.9%之间，平均为12.39%。图3显示，无论一间房组，还是良里塔格组，其溶洞密度值的井间变化均很大，表明溶洞分布的横向非均质性强烈(图3-a、b)。根据溶洞密度值的大小，将溶洞的平面发育程度划分为以下3类区域：Ⅰ类为溶洞发育区，其溶洞密度值大于30%0；Ⅱ类为溶洞较发育区，其溶洞密度值介于10%～30%之间；Ⅲ类为溶洞欠发育区，其溶洞密度值小于10%。据此可以对溶洞的平面分布进行预测：图3-c表明，良里塔格组溶洞总体不发育，Ⅰ类区很少，以Ⅱ类和Ⅲ类区为主，其中Ⅰ、区主要分布于西部靠近良里塔格组尖灭线附近；图3-d表明，一间房组溶洞较发育，Ⅰ类和Ⅱ类区主要分布于研究区西部和北部靠近一间房组地层尖灭线附近的弧形地带内，研究区东南部溶洞不发育。
5 结论
溶洞是塔里木盆地轮古东地区奥陶系碳酸盐岩储层主要的储集空间类型之一，按其形态及产状可以划分为斑点-斑块状溶洞、层状大洞及片状和网状缝洞等类型。70%左右的溶洞发育集中带分布在良里塔格组顶部古岩溶不整合面以下200m深度范围内。主要目的层段中，一间房组溶洞较发育，良里塔格组相对较差。总体上，西部及北部靠近地层尖灭线附近，溶洞较发育，自此往东南方向，溶洞发育程度变差。本项研究为利用高分辨率成像测井资料预测古岩溶储层的分布提供了新的途径。
参考文献
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[5] 钟广法，马在田.利用高分辨率成像测井技术识别沉积构造[J].同济大学学报：自然科学版，2001，29(5)：576-580.
[6] 钟广法，刘瑞林，柳建华，等.塔北隆起奥陶系古岩溶的电成像测井识别[J].天然气工业，2004，24(6)：57-60.
(本文作者：钟广法1 惠冠军1 杨海军2 肖承文2 祁兴中2 郭秀丽2 1.同济大学海洋地质国家重点实验室；2.中国石油塔里木油田公司勘探开发研究院)
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