塔河油田奥陶系油藏的储层特征和成因机理探讨

本文通过岩心、录井、测井、测试资料的综合研究，在塔河油田奥陶系碳酸盐岩剖面上识别出5类性质有别的储层（洞穴型、风化裂隙型、构造裂隙型、滩相颗粒灰岩溶蚀孔隙型、地表残积带裂隙-孔隙型），阐述了各类储层的储集性能及发育分布特征，并对碳酸盐岩古岩溶作用机制及岩溶洞穴型的发育控制因素进行了探讨。指出在不整合面下0～250m的深度内，区域性发育3套洞穴型储层，洞穴型储层的发育是油气高产、稳产的关键，风化裂隙型储层主要集中在海西早期不整合侵蚀面附近及洞穴层上下；构造裂隙型储层发育分布具有普遍性，海西早期构造裂隙发育状况与洞穴层发育状况之间有着良好的匹配关系，滩相颗粒灰岩溶蚀孔隙性储层具有相控和层控的特征，主要发育在塔河油田南平台-间房组上部（礁）滩相储集体中，岩溶洞穴层发育主要受岩溶地貌及裂缝发育程度控制，岩溶缓坡（特别是其上的丘丛）与阿克库勒凸起轴部的叠合部位是岩溶最发育的地区。     

塔河油田奥陶系岩溶油藏溶洞储集体成因及演化

古岩溶作用形成的溶洞、溶孔、裂缝构成了塔河油田奥陶系缝洞型油藏的重要储集体,控制油气分布。塔河油田奥陶系古岩溶发育主要经历了加里东期和海西早期岩溶作用的改造,通过对塔河油田岩溶作用演化及发育期次的研究,认为O3s尖灭线以北为海西早期岩溶及加里东期岩溶共同作用的结果,以南区域主要为加里东期岩溶发育区。利用岩心、钻井、录井、测井、地震等资料相结合的方法,将塔河油田溶洞储集体从成因上划分为侵蚀型溶洞、异地沉积物充填型、原地沉积物充填型、塌陷型溶洞4种类型。结合塔河油田岩溶储层发育特征,建立了塔河油田奥陶系岩溶洞穴型储层的纵向分布模式和平面分布模式。     

塔河油田12区海西早期岩溶作用

通过沉积学、地震学、地球化学等研究表明,塔河油田12区发育了海西早期岩溶作用,表现为中下奥陶统碳酸盐岩与下石炭统巴楚组不整合接触、溶塌角砾岩与暗河沉积的存在以及溶洞充填物Sr/Ba值存在的差异特征等识别标志,该期岩溶地貌可划分为岩溶高地、岩溶Ⅰ及Ⅱ级斜坡和岩溶盆地4类地貌单元,研究区主要处于岩溶Ⅱ级斜坡区。由于海西早期运动具有脉动式抬升的特点,因而发育了3套岩溶旋回,研究区主要发育第Ⅱ和第Ⅲ套洞穴层;该期岩溶平面上发育在上奥陶统桑塔木组尖灭线以北的地区,纵向上发育在中下奥陶统质地较纯的碳酸盐岩中,古地貌和断裂对该期岩溶具有根本的控制作用,同时岩溶作用所形成的裂缝和溶蚀孔洞是影响储层储渗性能的关键;最后综合上述成果建立了海西早期岩溶发育模式,并将其发展进程划分为快速抬升剥蚀阶段、三幕抬升岩溶发育阶段及下降改造阶段。     

塔河油田浅覆盖区中—下奥陶统承压岩溶缝洞结构特征——以T738井区为例

塔河油田浅覆盖区中—下奥陶统岩溶缝洞体发育,油气开发效果较好。受上奥陶统良里塔格组和隔水层的围限,浅覆盖区中—下奥陶统缝洞体的岩溶发育特征不同于受排泄基准面控制的裸露型岩溶和岩溶水深循环的埋藏型岩溶。为了明确塔河油田浅覆盖区T738井区中—下奥陶统的洞穴成因机理和岩溶缝洞结构,利用“残厚趋势组合法”恢复了海西早期浅覆盖区的古地貌、古水系,综合测井、地震等手段识别了隔水层、岩溶洞穴层,结合油藏动态生产特征构建了浅覆盖区承压岩溶条件下的缝洞结构模式。结果表明：(1)海西早期古地貌总体北东高、南西低,发育北东—南西走向浅切割型树枝状地表水系,北部裸露区提供高水力梯度、高流量的岩溶水补给;(2)T738井区处于半开放式承压岩溶环境,中—下奥陶统发育3套隔水层围限下的2套迷宫型岩溶缝洞系统;(3)受隔水层、水动力梯度、走滑断裂等因素影响,一间房组、鹰山组上段洞穴层具有纵向水动力联系,发育侧向-上升型、孤立型、侧向型和盲端型等4类承压岩溶缝洞结构。研究成果对塔河油田浅覆盖区T738井区的缝洞型油藏开发有重要地质指导意义。     

塔河油田奥陶系海西早期、加里东中期岩溶对比研究

塔河油田为我国第一个、第一大古生界海相大油田,奥陶系是最主要的层位,产量占塔河油田总产量的75%以上,海西早期、加里东中期岩溶作用对塔河油田奥陶系碳酸盐岩储层的形成和分布具有重要的控制作用。通过岩溶的平面分布、缝洞充填物类型、古生物、锶同位素、碳、氧同位素、稀土元素、包裹体、荧光等可以区分海西早期岩溶和加里东中期岩溶;海西早期岩溶古地貌起伏较大,对储层具有明显的控制作用,加里东中期岩溶古地貌总体起伏较小,对储层的控制作用不明显。海西早期岩溶主要受构造、不整合面、古地貌和岩性的控制,其中构造是最重要的因素;加里东中期岩溶主要受构造、加里东中期Ⅰ、Ⅱ幕不整合面、岩性的控制,具有明显的断控和层控特征,最后对海西早期、加里东中期岩溶有利储层分布区进行了预测。     

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型碳酸盐岩油藏储集空间发育特征及地质模式探讨

碳酸盐岩表生岩溶作用控制着塔河油田奥陶系油藏缝洞系统的发育及分布。塔河油田奥陶系油藏经历了加里东期和海西早期两次岩溶作用,造成了储层极强的非均质性。通过塔河油田岩溶作用演化及发育期次的研究,将塔河油田奥陶系垂向岩溶带划分为地表岩溶带、纵向渗滤岩溶带和水平潜流岩溶带,平面上发育岩溶高地、岩溶斜坡和岩溶洼地3个地貌单元。通过对野外露头、岩心、钻井、测井、地震及生产动态资料的综合研究,认为溶洞、溶蚀裂缝及蜂窝状孔洞等连续孔隙是该区有效储集空间,基质作为不渗透（低渗）层对缝洞系统有一定的隔挡作用。结合表生岩溶洞穴的原理及对孔隙状态的控制作用,将塔河油田溶洞储集体根据不同成因分为落水洞、潜流洞和小溶洞,按溶洞充填物类型分为垮塌充填洞、机械充填洞和化学充填洞,同时建立了不同类型孔洞系统的识别特征及地质模式。结合塔河油田洞穴储层发育特征及生产实际,最终建立了塔河油田岩溶储集空间展布模式。     

向源潜流侵蚀岩溶作用及其成因机理——以塔河油田早海西风化壳岩溶洞穴层为例

向源潜流侵蚀作用指在海(水)进环境中,由于盆地边缘岩溶斜坡带内陆区的潜水面上升后,潜水面以下地下潜流在相当长时间内仍然在原有的洞穴内流动,由此产生的连续向上(向着地下水流源头)侵蚀作用,其结果是在原有的洞穴层之上形成多旋回的具有`坍塌角砾- 暗河沉积’ 双层结构的塌积层序及纵向上呈加积方式产出的叠积洞穴层,以及由叠积洞穴与原有洞穴连成一体的复合洞穴层。本文以塔河油田早海西风化壳岩溶洞穴层为例,简要地介绍了古岩溶洞穴层的对比方法,展示了塔河地区早海西风化壳岩溶洞穴层对比成果,并通过典型井的洞穴层内部结构解剖分析,阐述了向源潜流侵蚀岩溶作用的成因机理,并探讨了一些相关的主要问题。      

海平面周期性升降变化与岩溶洞穴层序次关系探讨

层序地层学理论为全球或跨地区的等时地层对比提供了理论和技术方法,它对洞穴层的跨地区对比及序次分析同样适用。从洞穴层的发育期总是与水平面稳定期对应关系出发,通过水平面周期性升降变化与岩溶洞穴层序次关系研究,探索层序地层学与岩溶学交叉学科研究领域中的一些基本问题。认为同一个水平面稳定期发育的所有水平洞穴可形成一个跨地区对比的洞穴层,岩溶旋回应包括侵蚀基准面上升和下降两种旋回,在海平面的间歇性上升(或下降)过程中可以发育多个水平洞穴层及下老上新(或上老下新)的洞穴层序列。在总结前人研究成果及美国YATE油田、四川峨眉山剖面、塔河油田实例分析基础上,概括了3种受海平面间歇性上升(或下降)变化控制的洞穴层序次模式,包括层序地层内部同生期岩溶形成的下老上新的洞穴层序次,以及碳酸盐岩陆块近地表风华壳岩溶形成的上老下新和下老上新的洞穴层序列。利用塔河油田早海西期古岩溶地质条件、洞穴充填结构等直接和间接证据,求证该洞穴系统的洞穴层序次,指出该特大洞穴系统为晚泥盆-早石炭世海平面间歇性上升过程中形成的下老上新的洞穴层序列,并由此推测塔里木盆地早海西期大规模岩溶的时代。指出利用水平洞穴层同时期形成的沉积地层等地质体可以确定洞穴层的形成年代,预测洞穴的发育分布。     

塔河油田奥陶系碳酸盐岩储层特征几点新认识

塔河油田奥陶系发育有洞穴型、风化裂隙型、构造裂隙型、裂隙—孔洞型、溶蚀孔隙型五类性质有别的储层。其中洞穴型储层发育具有普遍性,纵向上往往表现为两个洞穴型储层带的发育,两个洞穴型储层的形成与两个岩溶旋回的潜流溶蚀带相对应;有效洞穴型储层发育是油气高产、稳产的关键。风化裂隙型储层主要集中在海西早期不整合侵蚀面附近及洞穴层上下,其储层的孔隙度和渗透率相对较高,可具有较高的油气产能。区内发育五期构造裂隙,其中第Ⅳ期部分充填裂隙和第Ⅴ期未充填裂隙具有储集意义。     

塔里木盆地塔河油田岩溶峡谷区海西早期洞穴系统发育模式*

塔河油田岩溶峡谷区发育大型岩溶洞穴型储集层,勘探效果较好。基于三维地震资料、钻井资料,并结合地震属性提取技术,对地下岩溶洞穴系统、古地貌、古水文系统进行精细刻画,探讨洞穴形成机理,进而总结洞穴发育模式。研究结果表明: (1)峡谷上游段地表水垂向侵蚀作用强烈,峡谷失去了排水功能演变为干谷,下游段水动力条件减弱。(2)峡谷区岩溶洞穴类型划分为暗河洞穴、峡谷—断裂双控型洞穴。暗河洞穴主要发育在峡谷上游段,与峡谷呈“映射”关系。峡谷—断裂双控洞穴发育于峡谷两侧,垂向上具有多层性特征。(3)综上探讨峡谷区岩溶洞穴形成机理,认为较充足的水源补给条件以及水流强烈的垂向侵蚀溶蚀作用控制了暗河洞穴发育,多期次排泄基面下降以及断裂系统共同控制峡谷—断裂双控洞穴的发育。结合现代恩施地区洞穴系统特征,提出了峡谷地区洞穴发育模式,为下一步洞穴储集层预测和勘探实践提供理论借鉴。     

古今湿热气候条件下典型碳酸盐岩缝洞系统结构模式及发育特征

碳酸盐岩地层在湿热气候条件下可形成典型的裂缝-溶洞系统。塔里木盆地奥陶系碳酸盐岩存在3大构造隆起,与上覆志留系、石炭系地层存在沉积间断,具备了岩溶缝洞形成的基础条件;在泥盆纪、志留纪时塔里木古陆位于低纬度地区,具有与现代中国南方相似的热带、亚热带湿热海洋性气候条件,岩溶作用强烈,为大型岩溶缝洞储层的形成提供了水热条件。为了更好地揭示塔河油田岩溶缝洞储层的发育和分布规律,文章基于对塔北露头区古岩溶的调查分析,结合地震、岩心、测井等资料,并与我国西南岩溶区现代岩溶研究成果相比较,总结了古今湿热气候条件下典型碳酸盐岩缝洞系统的空间结构和发育特征,将其划分为地下河、岩溶洞穴、溶蚀孔洞、溶蚀缝等4种缝洞类型,地下河又细分为单支管道、多支管道、廊道型管道3个亚类,洞穴细分为厅堂型、溶洞型和竖井型洞穴3个亚类,分别建立了这些缝洞类型的地质结构模式,并对其发育特征和地球物理响应特征进行了归纳,为深入认识岩溶缝洞储层油气富集规律和油田地质建模提供科学依据。      

轮古西奥陶系潜山洞穴型岩溶储层发育特征与充填规律

洞穴型岩溶储层是塔里木盆地轮古油田缝洞型碳酸盐岩油藏的主要储集空间类型,多数高效井均钻遇大型洞穴型岩溶储层。依据轮古西奥陶系潜山大量单井资料分析,洞穴型岩溶储层可分为充填洞穴、半充填洞穴和未充填洞穴三种类型。结合古地貌精细刻画与岩溶垂向分带成果,认为古地貌位置由岩溶台地向岩溶缓坡和岩溶盆地逐渐降低,而洞穴发育和充填程度在逐渐增高。未充填与半充填洞穴主要发育在岩溶台地和岩溶缓坡的溶峰边坡、溶丘边坡及沟槽谷洼地边坡等地貌单元。表层岩溶带、径流溶蚀带洞穴型岩溶储层发育频率最高,其次为垂直渗滤带和潜流溶蚀带。未充填与半充填洞穴型岩溶储层主要发育在表层岩溶带。     

塔河岩溶型碳酸盐岩缝洞系统流体动态连通性研究

塔里木盆地塔河油田下奥陶统碳酸盐岩储集体属于表生岩溶作用形成的喀斯特缝洞系统。其储集体孔隙空间类型主要为与原始组构无关的连通孔洞,其孔隙系统由岩溶洞穴、溶蚀裂缝和溶蚀孔三大类型的储集空间复合而成。油田开发实践证实,油藏呈现出多压力系统、差异连通的特征。文中针对缝洞型碳酸盐岩连通缝洞孔隙系统的特征,分析了区别于分散型碳酸盐岩储集体的特征。基于油藏的孔洞系统复杂的特点,说明利用各类动态资料对油藏储层缝洞体研究十分重要。通过动态研究方法,推测喀斯特缝洞系统中的连通体--“缝洞单元”。笔者提出了利用动态信息分析油藏之间缝洞连通性的研究思路和方法:（1）同一缝洞单元内,单井地层压力趋势下降相似;（2）井间干扰系统测试是较直接的连通确定方法;（3）开发井生产异常,导致同一缝洞单元相邻井出现相应动态变化;（4）注水井的示踪剂注入,检测邻近井检测示踪剂的含量、受效时间等,判断井间的连通级别;（5）不通缝洞单元的流体组分、密度和粘度等存在差异。结合塔河油田实际资料,共划分了42个缝洞单元,认为缝洞储集体的分布与岩溶古地貌、古水系和断裂带有一定的吻合性。     

塔河油田碳酸盐岩油藏古岩溶洞穴层状结构与形成机理

随着岩溶型碳酸盐岩油藏开发实践的不断深入,层状洞穴储层结构特征和流体同层连通特点逐渐被学者重视。层控岩溶结构、形成要素和过程等是本类油藏有效开发的关键。通过原始地层组构对比和野外溶洞特点,认为:塔河奥陶系岩溶层具较好的对比标志层和岩性差异,为层状岩溶洞穴发育奠定了物质基础;野外顺水平层理多层溶洞和受控于层理缝的管道型古暗河等地质现象,证实了层控岩溶普遍存在。在岩溶洞穴单井识别、连井测井对比、单井动态及地震波形特征的基础上,以典型溶洞带为例,识别出3个主要洞穴层,建立了全新的3层洞穴储集体地质结构剖面:第1层洞穴以砂砾岩充填为主要特点,第2层洞穴呈现洞穴规模大且泥质充填严重,第3层规模较小,主要发育于岩溶地貌高地。运用现代岩溶理论,探讨了层控岩溶的形成机制:碳酸盐岩原岩组构差异是岩溶作用的物质基础和主控因素之一;潜流带岩溶水(饱含CO₂)控制着岩溶洞穴的横向发育,岩溶古地貌控制同层洞穴的横向差异;平缓地层条件下的潜水面水位垂向带迁移控制洞穴的岩溶期次及层状结构。基于各岩溶要素认识,构建了层状岩溶储层发育模式。     

大巴山国家地质公园岩溶景观空间分层结构及受新构造运动的影响

大巴山国家地质公园岩溶景观种类齐全、组成系统完整,其发育和分布受构造控制作用显著。文章探讨大巴山国家地质公园岩溶景观特征及其空间分层结构受构造控制的作用机制,发现岩溶空间形态总体呈现掀斜式强烈抬升、河流深切的亚热带中低山峡谷岩溶特点,新构造运动间歇性隆升对岩溶景观垂向发育影响较为显著。岩溶发育的空间层位划分为三个高程层级,从下至上连续分段为440～700 m,700～1 200 m,1 200～1 890 m。空间分层结构反映某一阶段地壳总体处于相对稳定的时期,发育水平岩溶系统（溶洞）,后期地壳发生快速抬升,出现少量竖向岩溶系统（落水洞）,溶洞的分布与相应的侵蚀基准面（现代河床、各级阶地）相适应。根据发育层级推测,研究区至少经历过四次规模较大的间歇性快速抬升构造活动,各级夷平面先后受喜马拉雅运动第Ⅱ幕和第Ⅲ幕影响。喜马拉雅运动多次间歇性快速抬升过程中,丰沛的地下水和地表水下切并快速溶蚀形成多层剥蚀台地。在新构造运动相对稳定期,有充分的条件循环交替溶蚀导致垂向、水平岩溶均出现较大规模发育。      

塔河油田四区奥陶系古岩溶流域的倒淌河及其成因研究

在现代岩溶区,由于构造运动、岩性差异以及地貌起伏等因素,常常出现水系袭夺现象,并随之伴生一系列反常的水文地貌现象,如分水岭迁移和破坏、袭夺肘、风峡、断头河和倒淌河等。基于三维地震资料,应用层拉平技术、精细相干分析技术及相关地震成图技术,对塔河油田四区中—下奥陶统顶部海西早期的岩溶古地貌和古水系进行了恢复识别,发现也存在类似的反常水文地貌现象。借鉴现代水系袭夺理论,证实了塔河油田四区东部岩溶流域早期为南向汇流结构,而后期由于构造运动引起西北部侵蚀基准面下降,并通过地下途径对邻近南向流域北缘进行逐步袭夺,形成了大型倒淌河,再现了本区岩溶古水系及流域的阶段性演化过程,从而为揭示塔河油田奥陶系古岩溶发育规律提供了重要的依据。     

断裂对塔北地区哈拉哈塘油田奥陶系非暴露岩溶缝洞型储集层的控制作用*

塔里木盆地海相碳酸盐岩缝洞型储集层形成机理复杂,非均质性极强。当前以塔河油田为代表的潜山风化壳缝洞型储集层是碳酸盐岩地层暴露地表受到大气淡水淋滤所形成的,而在塔北地区哈拉哈塘油田奥陶系发育的非暴露区仍存在大量非暴露岩溶缝洞型储集层。在充分认识该油田区域构造背景的基础上,选取油田非暴露区典型区块,应用岩石学、地球化学等资料,对非暴露岩溶缝洞型储集层进行研究。研究认为:(1)大气淡水是非暴露区岩溶作用最关键的岩溶流体,岩溶储集层的形成并不受热液影响;(2)非暴露区存在“三期三级”构造缝和“两期三级”走滑断裂,断裂及伴生构造裂缝是非暴露区岩溶缝洞型储集层发育的必要条件;(3)从断裂对岩溶的控制出发将缝洞型储集层细分为早期断裂和明河双控洞穴、晚期断控洞穴、早期裂缝孔洞和晚期微裂缝孔洞4类;(4)非暴露区非暴露缝洞型储集层先后经历了加里东中期断裂发育、良里塔格组水系下切溶蚀、晚加里东—早海西期断裂发育3个主要过程。此研究深化了非暴露缝洞型储集层的形成机理,并在一定程度上拓宽了非暴露区岩溶储集层勘探开发的思路。     

塔河油田下奥陶统碳酸盐岩古岩溶储层研究--以塔河油田6区为例

通过对研究区FMI成像测井和XMAC，DSI测井等资料的综合，并结合该区的油气地质、地球物理资料，对下奥陶统缝洞型碳酸盐岩古岩溶储层的剖面结构及展布特征进行了较为深入地分析结果表明，研究区古岩溶储层主要分布于下奥陶统顶部不整合面之下约250m的范围内，储层垂向发育具有明显分带性，岩溶剖面的纵向分带与该区多期次岩淀旋回作用密切相关。古岩溶储层的发育与分布受多种因素控制。