方解石充填物对于深层古岩溶洞穴保存的独特意义--以塔河地区奥陶系为例

塔河油田奥陶系古岩溶洞穴埋藏深度之大在世界范围内罕见,但对其为何没有垮塌殆尽的原因却知之甚少。为了探究其保存机制,对比了Fort Worth盆地奥陶系深埋洞穴,发现大量缝、洞充填方解石是塔河地区洞穴中常见且特有的充填物。在统计和综合分析缝洞方解石充填物地球化学数据的基础上,以洞穴充填方解石成因类型为切入点,详细分析了构造运动背景、热液活动、油气充注、方解石的产状以及洞穴受力情况,通过与Fort Worth盆地深埋洞穴埋藏史的对比和分析,提出塔河地区深埋岩溶洞穴的一种保存机制。研究区岩溶洞穴方解石主要是长期浅埋阶段,以大气淡水成因为主,海水成因为辅形成,深埋过程还受到了溶蚀性流体（岩浆热液和有机酸）后期改造。方解石充填物增加了洞穴的抗压性,岩溶洞穴内部充填的方解石在埋藏过程中支撑了洞穴;岩溶洞穴顶部裂纹中充填的方解石还“愈合”了洞穴周边的裂纹,强化了洞穴的顶板,增加了洞穴整体的稳定性。充填的方解石在垮塌前占据了部分洞穴空间,在埋藏后,高温有机酸、CO₂、H₂S和岩浆热液沿着深大断裂等通道对奥陶系碳酸盐岩改造溶蚀作用明显,也对处于优势通道和良好储集性能的洞穴充填方解石进行了改造,恢复了部分洞穴空间。因而认为地表、近地表方解石充填过程是碳酸盐岩洞穴型储层的“保持性成岩作用”。     

塔里木盆地北部露头区与井下古岩溶充填物包裹体特征对比研究

塔里木盆地奥陶系储层经历多期水-岩作用改造,其分布发育规律异常复杂,古岩溶充填物中包裹体特征对古岩溶作用环境和期次具有较好的指示性。本文通过对塔里木盆地北部露头区和井下古岩溶充填物中包裹体进行测试,系统总结了两个地区包裹体的物理、化学特征,从一个新的角度开展露头区和井下岩溶发育规律对比研究。结果表明,研究区以单液相、气液相的盐水包裹体为主,仅塔河主体区井下样品中含有少量烃质包裹体;包裹体的物理特征反映了埋藏期岩溶作用的环境特征;按盐度与均一温度的交互关系划分出5种包裹体类型;根据古地温梯度计算出包裹体形成于浅埋藏、中埋藏、深埋藏3种环境;奥陶系碳酸盐岩经历了风化壳期岩溶、浅埋藏期岩溶、中埋藏期岩溶(早、晚)、深埋藏期岩溶等4期岩溶作用,岩溶储层的充填主要发育在中埋藏期。     

武汉地区浅层岩溶垂向发育特征及其工程意义

通过研究武汉地区碳酸盐岩条带的分布规律,着重研究了碳酸盐岩线岩溶率随基岩面以下埋深的变化规律。发现基岩面下浅部强岩溶下方,均存在有一弱岩溶带,其线岩溶率一般小于3%,该弱岩溶带在孔间CT剖面上有明显的表现。如果选择线岩溶率7%为标准,则线岩溶率所反映的弱岩溶带顶板在基岩面下的埋深与物探CT给出的相对完整基岩顶板基本吻合。弱岩溶带不仅可以作为选择桩基础设计的参考层位,而且也可作为"上部粉细砂、下部碳酸盐岩"地质结构地区岩溶地质灾害防治时水平帷幕的依托层。     

塔河油田下奥陶统碳酸盐岩储层对比及储层剖面模型

塔河油田奥陶系储层为岩溶缝洞型的碳酸盐岩储层，缝洞储层的形成与古岩溶作用密切相关，风化壳期岩溶作用对储集空间的发育程度有明显的控制作用。不同的储集空间类型受控于不同的岩溶古地貌单元。裂缝性储层主要分布于风化壳型岩溶不发育地区，或褶皱和断裂构造较发育的变化强烈部位；裂缝-孔洞型储层的分布与古岩溶发育带和岩溶斜坡地区密切相关；裂缝-溶洞型储层其分布与裂缝及古岩溶发育带密切相关，常常是在古岩溶高地边缘或部分岩溶斜坡区，多位于多组构造线的交汇处及褶皱的轴部等。为进一步探讨研究区缝洞型碳酸盐岩储层的空间展布规律，根据暴露区淡水岩溶作用发育特点，依据碳酸盐岩储层的波阻抗响应特征、测井曲线、测试成果及开发动态资料，在恢复古岩溶地貌的基础上，对塔河油田（6区）的岩溶值得层进行了划分与对比。研究结果显示高产井多位于古岩溶地貌相对较高部位，而产量较少或没有出油气的井，则位于岩溶地貌相对较低部位。表明早期的古地貌形态对奥陶系碳酸盐岩溶蚀孔洞的发育具有明显的控制作用。岩溶储层的垂向发育和分布主要受碳酸盐岩古岩溶风化壳垂向分带性的影响，纵向上由风化壳顶面向下储层发育逐渐变差。以奥陶系古风化壳顶面为界，向下每60m为单位，对深度0-60m、60-120m、120-180m、180-240m岩溶储层的纵横向分布特征进行了分析，并建立了相应的储层剖面结构模型。     

塔里木盆地轮南地区下奥陶统碳酸盐岩岩溶储层特征及形成模式

轮南地区是塔里木盆地重点产油气地区之一,对其下奥陶统碳酸盐岩储层性能及分布的研究具有重要的实际意义。通过对研究区岩溶、裂缝发育、沉积和洞穴充填物分析研究,认为具渗透可溶性碳酸盐岩及温暖潮湿、多大气降水是岩溶储层形成的必要条件,构造裂缝的发育为岩溶储层发育创造了有利条件。根据裂缝性质及充填程度,本区裂缝可分为方解石完全充填张裂缝、方解石半充填张裂缝、泥质充填扭压性裂缝、未充填微细裂缝和缝合线5种,其中方解石半充填裂缝和缝合线对储层岩溶发育起重要作用。本区岩溶具明显的垂直分带性,可分为垂直渗流岩溶带、水平潜流岩溶带和过渡带,其中垂直渗流带底部及水平潜流岩溶带上部储集物性最佳。轮南地区发育的两期岩溶与石炭纪两次较大的海侵时间相一致。作者还研究了充填物的沉积特征,探讨了储层的演化模式。     

武汉地区浅层岩溶发育特征与岩溶塌陷灾害防治

运用综合分析和数学统计的方法,较为深入地研究了武汉地区浅层岩溶的发育特征。武汉地区存在6个走向 NWW-SEE、各自相对独立的碳酸盐岩条带。根据上覆盖层工程地质性能的差异,划分出5种岩溶地质结构类型。武汉地区浅层岩溶主要类型有溶隙、落水洞及小型溶洞等,钻孔遇洞率46.0%-50.1%,线岩溶率5.93%-6.00%。浅层岩溶带中,1/3的溶洞洞高小于0.6 m,50%小于1.0 m,90%小于3.0 m。1/3的溶洞顶板在基岩面以下2.5 m 以内,50%在4.5 m 以内,90%在12.5 m 以内。溶洞充填物主要是黏土,含有灰岩碎块石。全充填溶洞占70.8%,未充填溶洞约占1/5,半充填溶洞不到8%。全充填溶洞顶板在基岩面以下平均埋深5.13 m,半充填5.71 m,无充填7.69 m,且具有全充填和半充填溶洞埋深较小、无充填溶洞埋深较大的特点,反映出溶洞充填方式是自上而下充填,充填物主要来源于上部覆盖层。武汉地区浅层岩溶为上部“垂直渗流岩溶带”地下水垂直渗流作用下的产物。根据岩溶发育程度的差异,基岩面以下浅部碳酸盐岩在垂直方向上可分为上部强岩溶和下部弱岩溶两个带;岩溶塌陷灾害平面上可划分出高、中、低3个危险性区,各区防治原则不同。高危险区是岩溶塌陷灾害防治的重点,防治的基本原则是阻止上覆粉细砂的流失;中等危险区的防治原则是保护中部老黏土层或红层的完整性;低危险区应注意远城区土洞存在的可能性。各危险区治理应以岩溶地质结构为基础,在防治原则指导下制定相应的防治措施。此外,工程建设中应合理选择和利用弱岩溶带。     

中国海相碳酸盐岩的分布及油气地质基础问题

中国海相碳酸盐岩在陆上与海域广泛分布,尤以陆上最具特色。中国大陆由小克拉通地块、微地块及其间的造山带镶嵌构成,发育于这些克拉通上的海相古生代盆地规模小、盆内分异明显、盆缘改造强烈,受中新生代巨厚沉积物覆盖,海相碳酸盐岩埋深大、热演化程度高,储集层非均质性强,油气成藏与分布复杂。自威远、靖边气田发现以来,尤其是近年塔河、普光、元坝、安岳等大型油气田发现以来,海相碳酸盐岩的油气勘探前景逐渐明朗。长期的勘探实践发现了海相碳酸盐岩发育礁滩体、白云岩、岩溶缝洞体、裂缝带等四类储集体,它们受沉积、成岩与构造演化的共同制约;礁/滩储层、斜坡区岩溶、风化壳岩溶、裂缝带均可大规模成藏。目前,海相碳酸盐岩的深化研究与持续勘探面临一系列重大难题。在基础科学层面,古老生物群落、古生态、古气候与古地理特征及其耦合关系,克拉通盆地的成因与构造-沉积分异机制,原始盆地面貌及其演化过程,沉积充填动力学等研究方面亟待加强;在油气勘探应用层面,在岩相古地理重建、碳酸盐岩台地边缘精细刻画与台地内部结构细化、碳酸盐岩储集层多期叠加改造机理、岩溶储集层成因分类、非均质碳酸盐岩储集层描述和评价技术等研究方面需要不断深入,在源-储配置、油气成藏过程、油气保存与调整再分配,油气富集规律方面需要深入探索。建议整体与动态研究海相碳酸盐岩层系的"成盆-成岩-成储-成藏"的全要素、全过程,厘定古裂陷槽、古台地、古隆起的分布,落实烃源岩、有利储集层(礁滩体、白云岩、顺层与层间岩溶、裂缝带等)的分布及其配置关系,构建符合实际的油气成藏模式,为油气资源潜力评价和有利区带预测奠定基础,促进中国海相碳酸盐岩油气勘探的持续发现。     

中国含油气盆地的古岩溶成因类型

<正> 近年来,在鄂尔多斯、渤海湾、塔里木盆地等深埋藏碳酸盐岩中的油气勘探相继取得了重大突破,在埋藏深度约二三千米的碳酸盐岩中发现了高产古岩溶储集层。由于这类储集规律十分复杂,勘探开发有一定难度,为此从1996年起,国家“九五”重点科技攻关项目“中国大中型气田勘探开发研究(96—110)”特设立了油气田碳酸盐岩古岩溶与深岩溶专题研究。该专题研究识别出了多种多样的古岩溶成因类型。(1)鄂尔多斯盆地古岩溶包括早期“层状岩溶”、中期“膏     

塔中16-24井区奥陶系碳酸盐岩古岩溶研究

塔中16－24井区奥陶系碳酸盐岩古岩溶主要分为侵蚀面岩溶和深部岩溶。侵蚀面岩溶在垂向上具有良好的分带性，自上而下大致可分为5个带：风化壳（地表岩溶）、垂直渗流带、季节变化带、水平潜流带和深部缓流带，在地质历史上主要发育了3期。深部岩溶对本区碳酸盐岩储层孔隙发育程度有很大的影响，同时也发育了3期。塔中16－24井区奥陶系碳酸盐岩古岩溶的发育受多种因素的影响，其中岩性、沉积相、构造、温度和古水系对古岩溶的发育起决定性的作用。     

塔河油田西北部加里东中期古水系特征及其地质意义

塔河地区奥陶系中下统碳酸盐岩主要经历了加里东中期-海西期古岩溶作用,前人对海西期岩溶特征研究作了大量工作,并取得了一些共性认识,但加里东中期岩溶作用与古水系的发育特征研究较为薄弱。利用三维地震资料和相关技术,对塔河地区西北部奥陶系古水系进行识别和刻画,并结合区域地层沉积和构造演化等,尤其是不整合面上覆地层接触关系,发现奥陶系上统良里塔格组顶面和桑塔木组顶面分别存在相互独立的水文体系,实现了对加里东中期Ⅱ幕和Ⅲ幕岩溶古水系归属的厘定,首次提出了良里塔格组末期的加里东中期Ⅱ幕运动具有优越的岩溶发育条件,初步探索了加里东中期古岩溶发育模式,从而为深入研究塔河地区奥陶系加里东中期构造特征和古岩溶作用奠定了基础。      

塔河油田加里东期岩溶储层特征及分布预测

岩溶储层是塔河油田奥陶系碳酸盐岩的主要储层，是海西早期与加里东期岩溶作用的结果。海西期岩溶储层主要发育在石炭系直接覆盖于中下奥陶统之上的地区，上奥陶统覆盖区的岩溶储层主要是加里东期岩溶作用形成的。地震剖面奥陶系反射波组底部上超、顶部削切特征，牙形剌化石带的缺失、志留系层序地层对比均证实奥陶系在加里东中期有过隆升剥蚀，说明塔河油田具备有加里东岩溶作用的地质条件，锶同位素特征证实了加里东期岩溶洞穴的存在。在上奥陶统覆盖区，岩溶储层主要发育于加里东不整合面(T47和T27)下300 m之内，岩溶储层中，岩溶洞穴高度主要为0～30 m之间，最大可达75 m，显然是加里东中期岩溶作用的产物。加里东期断裂控制了加里东岩溶储层的发育，由此预测了加里东期岩溶储层的发育区带。     

塔河油田奥陶系岩溶洞穴发育特征及其与油气的关系

溶蚀孔、洞是塔河油田奥陶系油气的主要储集场所。为深入了解奥陶系的油气分布,研究了该区奥陶系岩溶洞穴的发育特征,介绍岩溶洞穴在钻井录井、岩心、测井、地震等资料上的识别标志,并识别了本区14口井的岩溶洞穴;恢复了本区海西早期的岩溶古地貌。研究发现：岩溶斜坡靠近岩溶高地和岩溶谷地一侧是岩溶洞穴发育且保存最好的所在地,岩溶洞穴主要分布在“双峰灰岩”顶面下40~80 m、110~130 m、150~190 m、230~260 m的深度范围内,多数井在岩溶洞穴发育段表现出了极好的油气生产能力。     

埋藏岩溶洞穴垮塌深度定量图版及其在碳酸盐岩缝洞型储层地质评价预测中的意义

通过对岩溶洞穴垮塌的岩石力学原理及塔里木盆地奥陶系实钻资料的分析,基本明确了洞穴埋藏垮塌的控制因素是岩石抗弯强度、洞穴尺度、洞穴距风化暴露面的距离等,并得到了洞穴垮塌深度的定量图版。该图版对于钻前预测现今埋藏于地下的碳酸盐岩洞穴是否已经垮塌、洞穴埋藏演化史精确恢复以及对裂缝—洞穴型储层的评价预测具有较强的实践意义。     

塔中北斜坡奥陶系鹰山组岩溶储层特征及古岩溶发育模式

塔中北斜坡奥陶系鹰山组碳酸盐岩古岩溶发育,油气资源丰富,具有广阔的勘探开发前景。本次利用岩石化学分析、岩芯钻井、地震测井及成像测井资料,对岩溶储层发育规律及岩溶缝洞发育模式进行研究。认为:鹰一段和鹰二段发育质纯厚层灰岩地层,属强岩溶层组,溶蚀孔,溶蚀裂缝及溶洞均发育,后期古岩溶作用是该区油气聚集的主要场所。垂向岩溶缝洞系统主要发育在鹰山组顶面以下0~50 m及80~180 m范围。同时,溶洞在该区发育,洞穴型岩溶是该区优质岩溶储层,钻井过程常伴有放空、水漏失现象。结合古地貌特征,建立了ZG18~ZG22井区古岩溶缝洞系统发育模式,为岩溶储层预测及勘探开发井位部署提供地质依据。      

云南石林洞穴发育特征

石林位于滇东喀斯特高原南部,喀斯特极其发育,以发育了典型的石林地形而闻名遐迩,倍受国内外喀斯特学者的关注。洞穴是本区广泛发育分布的一种喀斯特地下形态,类型多样。依据它们的剖面形态、成因和所处的地貌部位差异,将其划分为罅状洞穴、水平洞穴和倾斜洞穴三个类型。洞穴在发育分布上受到区域碳酸盐岩地层分布的控制,表现出洞穴分布的相对集中性、洞穴发育对地层的选择性和洞穴发育的成层性等特征。洞穴发育规模绝大多数为中小型洞穴;洞穴多为现代地下洞河,埋藏浅且多天窗,并且洞穴的发育延伸方向明显受裂隙构造的控制。通过对石林地区喀斯特洞穴发育条件、洞穴发育类型、分布特征和洞穴发育的古地理环境特征分析,论述了石林地区洞穴的发育特征。     

塔里木盆地奥陶系古潜山碳酸盐岩岩溶储层评价与预测——以轮古7井区以东为例

塔里木盆地奥陶系古潜山碳酸盐岩岩溶储层具有埋藏深、非均质性强的特点。岩溶储集空间主要为后期溶蚀孔、溶洞和溶缝为主。通过古地貌恢复及岩溶垂向分带研究,结合油藏开采动态,对轮古7井区以东地区奥陶系碳酸盐岩岩溶储层评价与预测。研究认为:高产高效井主要位于岩溶缓坡地的峰丘洼地、丘峰洼地及岩溶峰丛谷地的溶丘、溶峰及其边坡部位。垂向上表层岩溶带和垂向渗滤带的上部,开发效果较好,多发育裂缝-孔洞型、洞穴型储层;径流溶蚀带、潜流溶蚀带岩溶发育相对较弱,局部发育小规模溶洞或岩溶管道,岩溶储层以裂缝型或孔洞型为主。在此基础上预测出五个高产高效油气储层岩溶区,为油气勘探与开发提供依据。