韓長(zhǎng)城，林承焰，魯新便，任麗華，魏 婷，張憲國(guó),段宏臻

[1.中國(guó)石油大學(xué)(華東) 地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，山東 青島 266580；2.中國(guó)石化 西北油田分公司，新疆 烏魯木齊 830011；3.中國(guó)石油 新疆油田分公司 石西采油廠，新疆 克拉瑪依 834000； 4.中國(guó)石油集團(tuán)測(cè)井有限公司 青海事業(yè)部，甘肅 敦煌 736202]

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塔河油田奧陶系碳酸鹽巖巖溶斜坡斷控巖溶儲(chǔ)層特征及形成機(jī)制

韓長(zhǎng)城1，林承焰1，魯新便2，任麗華1，魏 婷3，張憲國(guó)1,段宏臻4

[1.中國(guó)石油大學(xué)(華東) 地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，山東 青島 266580；2.中國(guó)石化 西北油田分公司，新疆 烏魯木齊 830011；3.中國(guó)石油 新疆油田分公司 石西采油廠，新疆 克拉瑪依 834000； 4.中國(guó)石油集團(tuán)測(cè)井有限公司 青海事業(yè)部，甘肅 敦煌 736202]

隨著塔河油田主體區(qū)潛山風(fēng)化殼巖溶勘探開(kāi)發(fā)的不斷深入，斜坡區(qū)的內(nèi)幕巖溶儲(chǔ)集層越來(lái)越受到人們的關(guān)注，斷裂對(duì)巖溶儲(chǔ)集層的形成和分布具有重要控制作用。綜合利用巖心、薄片、測(cè)井、鉆井和地震資料，在儲(chǔ)集層類(lèi)型基礎(chǔ)上，分析了斷裂對(duì)巖溶儲(chǔ)集層發(fā)育的控制作用及斷控巖溶儲(chǔ)集層分布規(guī)律，探討了斷控巖溶儲(chǔ)集層的形成機(jī)制和演化特征。斷裂和巖溶儲(chǔ)集層發(fā)育規(guī)模、期次存在著一定的耦合關(guān)系，多期次繼承發(fā)育的Ⅱ級(jí)和Ⅲ-1級(jí)斷裂對(duì)巖溶儲(chǔ)集層控制作用明顯。平面上巖溶儲(chǔ)集層沿?cái)嗔殉蕳l帶狀分布，垂向上儲(chǔ)集層分布在距奧陶系一間房組頂面0～50和100 m～150 m范圍內(nèi)。深部巖溶儲(chǔ)集層形成作用主要有大氣淡水溶蝕作用、TSR(硫酸鹽熱化學(xué)還原反應(yīng))、熱液溶蝕作用和混合溶蝕作用4種類(lèi)型，海西早期是斷控巖溶儲(chǔ)集層發(fā)育的主要時(shí)期。

斷控巖溶儲(chǔ)集層；斜坡區(qū)；斷裂帶；奧陶系；塔河油田

碳酸鹽巖儲(chǔ)層是世界油氣勘探的一個(gè)重要領(lǐng)域[1]。塔里木盆地古生界蘊(yùn)藏著豐富的油氣資源，其中奧陶系是重要的含油層位[2]。塔河油田是塔里木盆地已發(fā)現(xiàn)油氣田中儲(chǔ)量最大、產(chǎn)量最高的海相大型油田[3]。隨著塔河油田主體區(qū)勘探程度的不斷推進(jìn)，前人對(duì)風(fēng)化殼巖溶儲(chǔ)集層開(kāi)展了大量研究工作，并取得眾多認(rèn)識(shí)[4-7]。近幾年，塔河油田西南斜坡區(qū)的內(nèi)幕巖溶儲(chǔ)層勘探取得重大發(fā)現(xiàn)，逐步意識(shí)到巖溶縫洞的發(fā)育不僅僅局限于潛山風(fēng)化殼區(qū)，內(nèi)幕區(qū)在特定的地質(zhì)背景下同樣可以發(fā)育大規(guī)模的巖溶縫洞[8]。塔河油田主體區(qū)奧陶系中、上統(tǒng)均已剝蝕殆盡，主要發(fā)生加里東期、海西期的表生巖溶作用[9-10]；而斜坡區(qū)主力產(chǎn)層之上覆蓋了上奧陶統(tǒng)溶蝕性較差的泥巖與灰泥巖，一間房組(O2yj)只經(jīng)歷了非常短暫的暴露，未形成較大規(guī)模不整合，表生巖溶作用較弱，因而斷控巖溶作用是斜坡區(qū)內(nèi)幕巖溶儲(chǔ)集層發(fā)育的主要控制因素。

斷裂與油氣的關(guān)系一直是國(guó)內(nèi)外學(xué)者關(guān)注的熱點(diǎn)。尤其是碳酸鹽巖中的斷裂，不僅影響油氣運(yùn)移和成藏，而且對(duì)巖溶縫洞儲(chǔ)層的形成和分布具有重要的控制作用[11-12]。斷裂作用貫穿了巖溶作用的整個(gè)過(guò)程[13]，斷裂具有內(nèi)部結(jié)構(gòu)[14-16]，內(nèi)部結(jié)構(gòu)差異影響巖溶儲(chǔ)層的形成和發(fā)育。認(rèn)識(shí)巖溶儲(chǔ)層的形成機(jī)制，對(duì)尋找斜坡區(qū)內(nèi)幕巖溶儲(chǔ)層發(fā)育帶和高效的勘探開(kāi)發(fā)具有重要指導(dǎo)作用。結(jié)合巖心、薄片分析、測(cè)井和鉆井資料，對(duì)塔河油田斜坡區(qū)儲(chǔ)層類(lèi)型和特征進(jìn)行研究，總結(jié)了斜坡區(qū)斷控巖溶儲(chǔ)層特征及分布規(guī)律，探討碳酸鹽巖斷控巖溶儲(chǔ)層的形成機(jī)制，建立了斷控巖溶儲(chǔ)層構(gòu)造演化模式。

1 地質(zhì)概況

塔河油田位于阿克庫(kù)勒凸起的西南部。阿克庫(kù)勒凸起是在前震旦系變質(zhì)巖基底上長(zhǎng)期發(fā)育的一個(gè)向南傾伏的鼻狀隆起。它經(jīng)歷了加里東期和海西期多次構(gòu)造抬升運(yùn)動(dòng)和海平面變化，并受到后期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的疊加改造作用。經(jīng)歷了震旦系-泥盆系的海相沉積期、石炭系—三疊系的海陸交替相沉積期、三疊系及之后的陸相沉積期[17]。奧陶系碳酸鹽巖縫洞型儲(chǔ)層是主力儲(chǔ)層，自下而上劃分為下統(tǒng)蓬萊壩組(O1p)、中-下統(tǒng)鷹山組(O1-2y)、中統(tǒng)一間房組(O2yj)及上統(tǒng)恰爾巴克組(O3q)、良里塔格組(O3l)和桑塔木組(O3s)。

由于受到構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的不均衡抬升作用的影響，塔河地區(qū)形成了一個(gè)北東方向高，向南西方向傾伏的大型古生代鼻狀隆起。東北部古生界受到強(qiáng)烈剝蝕，剝蝕厚度大。古生界各地層厚度大多向東北隆起區(qū)減薄，上奧陶統(tǒng)桑塔木組(O3s)、良里塔格組(O3l)和中奧陶統(tǒng)一間房組(O2yj)不整合尖滅線呈南西-北東向展布，西南斜坡區(qū)覆蓋了較厚上奧陶統(tǒng)。斷裂大量發(fā)育，在隆起部位的主體區(qū)，發(fā)育大量產(chǎn)狀不規(guī)則、延伸較短的小斷裂，而在斜坡覆蓋區(qū)則發(fā)育大量北東與北西向中大型斷裂，多成組成對(duì)發(fā)育，平面延伸長(zhǎng)，斷裂規(guī)模大，東西向斷裂較少(圖1)。

2 巖溶儲(chǔ)集層類(lèi)型及特征

塔河油田斜坡區(qū)奧陶系含油層系的儲(chǔ)集巖主要為泥微晶灰?guī)r、砂屑質(zhì)泥微晶灰?guī)r和亮晶顆粒灰?guī)r。全直徑樣品的孔隙度為0.5%～2.5%，平均值為1.76%；滲透率為0.01×10-3～ 10×10-3μm2，屬于低孔低滲儲(chǔ)層。儲(chǔ)層的非均質(zhì)性極強(qiáng)，樣品所測(cè)得的物性特征一般反映的是儲(chǔ)層基質(zhì)的特征。結(jié)合鉆井、測(cè)井、巖心和薄片的資料觀察和研究，該區(qū)儲(chǔ)層的儲(chǔ)集空間主要為孔、洞和縫3類(lèi)，并根據(jù)其組合類(lèi)型將儲(chǔ)層分為裂縫型、溶蝕孔洞型、裂縫-孔洞型和洞穴型4類(lèi)。

2.1 裂縫型

裂縫是碳酸鹽巖的重要儲(chǔ)集空間，也是主要的滲流通道之一[18]。根據(jù)裂縫成因，可以將裂縫分為構(gòu)造縫、溶蝕縫和成巖縫3種主要類(lèi)型[19]。研究區(qū)裂縫較發(fā)育，但以構(gòu)造縫為主。經(jīng)歷多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，受到多個(gè)方位應(yīng)力場(chǎng)作用，應(yīng)力交匯處可見(jiàn)多組不同角度交叉形成的網(wǎng)絡(luò)狀裂縫系統(tǒng)。早期裂縫多被方解石充填，晚期半充填或未充填(圖2a,b)。成像測(cè)井特征表現(xiàn)為深色的正弦曲線的高導(dǎo)特征(圖2c)。

圖1 塔河油田構(gòu)造位置(a)及奧陶系頂面)斷裂分布(b)Fig.1 Location map (a) and Distribution of faults on the top of the Ordovician ) (b) in Tahe oilfield

2.2 溶蝕孔洞型

主要由直徑為0.15～1 cm，部分被泥質(zhì)、方解石等半充填或未充填的孔洞組成，多密集、孤立發(fā)育(圖2d,e)。常規(guī)測(cè)井表現(xiàn)出密度略低，聲波時(shí)差、中子增大和伽馬降低特征，成像測(cè)井為分散的星點(diǎn)狀或串珠狀，顏色為暗色高導(dǎo)特征(圖2f)。一般是由碳酸鹽巖原生孔隙經(jīng)過(guò)次生溶蝕改造而形成的。

2.3 裂縫-孔洞型

孔洞和裂縫都發(fā)育，是該區(qū)常見(jiàn)的一種儲(chǔ)層類(lèi)型?？锥词侵饕膬?chǔ)集空間(圖2g)，裂縫不僅是儲(chǔ)集空間同時(shí)還是流體的滲流通道?？锥粗饕裳亓芽p溶蝕擴(kuò)大的孔和小-中洞組成(圖2h)。深、淺雙側(cè)向電阻差異明顯，密度、中子及聲波時(shí)差3個(gè)孔隙度曲線相比基質(zhì)段降低，但幅度不如洞穴型儲(chǔ)層明顯。成像測(cè)井表現(xiàn)為暗色斑點(diǎn)呈準(zhǔn)層狀分布，被暗色正弦曲線切割(圖2i)。

圖2 塔河油田斜坡區(qū)奧陶統(tǒng)儲(chǔ)層空間類(lèi)型Fig.2 Reservoir space types in the slope zone of Tahe oilfielda. T737井，O2yj，埋深5 646.70 m，網(wǎng)狀縫發(fā)育，充填-半充填；b. T710井，O2yj，埋深6 030.12 m，生屑泥晶灰?guī)r，多期裂縫交錯(cuò)發(fā)育；c. T740井，O2yj，埋深6 173.48～6 175.61 m；d. T754井，O2yj，埋深5 898.91 m，溶蝕孔洞發(fā)育，未充填-半充填；e. T737，O2yj，埋深6 064.12 m，生物屑藻屑泥微晶灰?guī)r溶蝕孔；f. T740井，O1-2yj，埋深6 341.20～6 345.80 m；g. T754井，O2yj，埋深5 896.48 m，溶蝕孔隙-裂縫發(fā)育，半充填-未充填；h. T737井，O2yj，埋深6 062.22 m，含生屑泥微晶灰?guī)r，裂縫和溶蝕孔；i. T740井，O1-2yj，埋深6 360.91～6 362.68 m；j. T739井，O2yj，埋深6 082.80 m，破碎角礫巖；k. T707井，O2yj，埋深5 750.00～5 760.00 m

2.4 洞穴型

多為直徑大于100×103μm的半充填或未充填溶蝕洞穴，可與裂縫組合，對(duì)儲(chǔ)集空間的貢獻(xiàn)最大。巖心多呈破碎狀(圖2j)，但在鉆井、測(cè)井和地震上具有明顯特征：鉆井過(guò)程中常見(jiàn)放空和嚴(yán)重泥漿漏失；電阻率值明顯降低，深淺電阻率的正負(fù)幅值差較大；成像測(cè)井的波形基本被衰減掉，無(wú)法得到真實(shí)的結(jié)果(圖2k)，這種衰減也同時(shí)證明了大規(guī)模溶洞的存在；地震剖面上呈現(xiàn)“串珠狀”反射特征。

3 斷控巖溶儲(chǔ)集層分布規(guī)律

塔河油田西南斜坡區(qū)處于構(gòu)造低部位，一間房組(O2yj)發(fā)生的加里東中期一幕巖溶為準(zhǔn)同生巖溶作用，作用時(shí)間短，強(qiáng)度弱。巖溶作用主要發(fā)育在不整合面附近，對(duì)內(nèi)幕區(qū)儲(chǔ)層的貢獻(xiàn)很少。上奧陶統(tǒng)覆蓋在中-下奧陶統(tǒng)一間房組(O2yj)和鷹山組(O1-2y)碳酸鹽巖之上，巖性主要為泥巖、灰質(zhì)泥巖和泥質(zhì)灰?guī)r等，泥質(zhì)含量較高，溶蝕性差，厚度從幾十米到數(shù)百米不等，最厚可達(dá)到500 m，阻擋了地表大氣淡水的向下滲透。自加里東期運(yùn)動(dòng)到晚海西期運(yùn)動(dòng)，構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)方向發(fā)生了多次變換，斜坡區(qū)奧陶系發(fā)生了不同程度的變形，發(fā)育大量NNE-NNW向“X”型走滑斷裂及其伴生斷裂。

振幅變化率是一種只與振幅橫向變化有關(guān)，而與振幅絕對(duì)值無(wú)關(guān)的地震屬性[20]，在較純的碳酸鹽巖地層中，當(dāng)有裂縫與溶洞發(fā)育時(shí)，其地震振幅值會(huì)發(fā)生變化。因此，振幅變化率大的地方是裂縫與溶洞等儲(chǔ)集層的發(fā)育處，在屬性圖中表現(xiàn)為高亮顏色區(qū)。振幅變化率屬性、斷裂疊合圖及鉆井放空漏失疊合圖中(圖3)，儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)多沿?cái)嗔炎呦蛘共迹@井過(guò)程中多數(shù)井發(fā)生放空漏失。統(tǒng)計(jì)的312口鉆井中有126口井發(fā)生了放空漏失，放空漏失井占比達(dá)到40.4%。這些井多分布在斷裂兩側(cè)，其中漏失量最大的T708井，達(dá)到1 166 m3，因此該處巖溶儲(chǔ)集層的發(fā)育明顯受到斷裂的控制。

斷裂規(guī)模和期次對(duì)巖溶儲(chǔ)集層的發(fā)育起著重要作用。較大規(guī)模斷裂特別是多期次繼承發(fā)育的斷裂附近巖溶儲(chǔ)集層發(fā)育。較小級(jí)別斷裂其斷裂帶發(fā)育不完整，垂向延伸長(zhǎng)度較短，對(duì)流體的運(yùn)移較為不利；而斷裂規(guī)模越大，破碎帶越發(fā)育，有利于流體運(yùn)移，巖溶儲(chǔ)集層也越發(fā)育。斷裂的不同部位位移量不同，其斷裂帶內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征也發(fā)生變化，儲(chǔ)集層發(fā)育情況也不同。斷層的末端應(yīng)力釋放區(qū)發(fā)育一系列微裂隙，巖石破碎較弱，僅發(fā)育一些裂縫型儲(chǔ)層，而在斷裂中部斷距最大處易發(fā)育大型溶洞，如Th10231井位于一條NW向斷裂的中部，鉆至5 750.76 m發(fā)生放空漏失，放空段長(zhǎng)75.24 m，泥漿漏失量1 787 m3，發(fā)育大型溶洞。放空漏失井多分布在Ⅱ級(jí)和Ⅲ-1級(jí)斷裂附近，斷裂平面延伸長(zhǎng)度較大，NE-NW走向，多形成于加里東中晚期，海西期繼續(xù)活動(dòng)，巖石受強(qiáng)烈擠壓破碎，發(fā)育一定范圍的斷裂帶，大型溶洞型儲(chǔ)層發(fā)育，而延伸較短的Ⅲ-2級(jí)斷裂很少有放空漏失井。因此，巖溶儲(chǔ)集層多分布在NNE-NNW向斷裂和少量近EW斷裂附近，特別是一組NNE-NNW向大型“X”型走滑斷裂(圖4)，放空漏失井大量分布，儲(chǔ)層沿著斷裂呈條帶狀展布。

圖3 塔河油田之下30 ms)振幅變化率屬性和斷裂疊合圖Fig.3 Overlay map of amplitude change rate attributes of Tahe oilfield (30 ms under ) and faults

圖4 塔河油田之下30 ms)相干屬性Fig.4 Coherence attributes of Tahe oilfileld (30 ms under )

4 斷控巖溶形成機(jī)制及演化

4.1 斷控巖溶形成機(jī)制

碳酸鹽巖斷裂帶是一個(gè)復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)體，具有較好的孔隙度和滲透率，其物性特征對(duì)流體運(yùn)移及巖溶作用發(fā)生具有重要的作用。國(guó)內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)對(duì)斷層包絡(luò)體特征進(jìn)行了大量研究，斷層核根據(jù)斷層巖的固結(jié)和非固結(jié)的特征，可劃分為有粘結(jié)力的斷層巖帶和無(wú)粘結(jié)力的斷層巖帶兩部分[21]。Graham[22]通過(guò)分析Venere盆地的一條斷層的斷裂帶結(jié)構(gòu)和物性的變化關(guān)系，從圍巖-破碎帶-斷層核，裂縫密度逐漸增加，巖石破碎強(qiáng)度增強(qiáng)，孔隙度和滲透率呈先增高再降低的趨勢(shì)。斷裂產(chǎn)生大量伴生裂縫，斷裂和裂縫不僅是流體重要的儲(chǔ)集空間[23]，而且為大氣淡水透過(guò)隔水層垂直下滲創(chuàng)造了有利條件。斷裂破碎帶增加了水-巖的接觸面積，增大了地下水的溶蝕范圍，改善了碳酸鹽巖的滲流作用，使溶蝕作用增強(qiáng)[24]。

圖5 塔河油田連井解釋和地震屬性剖面(平面見(jiàn)圖4)Fig.5 Well-tie interpretation and seismic attributes profiles of Tahe oilfield (see Fig 4 for the plain view)a.測(cè)井儲(chǔ)層解釋連井剖面；b.均方根振幅屬性連井剖面

圖6 塔河油田西南斜坡區(qū)溶洞、放空漏失井段與不整合面關(guān)系Fig.6 Relationship between leakage well intervals penetrating caverns and unconformity surfaces in the southwest slope zone of Tahe oilfield

斷裂延伸至地表，成為流體運(yùn)移通道。地表大氣淡水順著斷裂帶透過(guò)上奧陶統(tǒng)向下運(yùn)移，外界CO2和大氣淡水不斷補(bǔ)充，致使巖溶作用持續(xù)進(jìn)行。斷裂交叉部位受到多期不同方向的應(yīng)力作用，巖石破碎強(qiáng)烈，裂縫更為發(fā)育，水體流動(dòng)更順暢，巖溶作用強(qiáng)烈，因此多發(fā)育較大規(guī)模的溶蝕洞穴型儲(chǔ)層，如廳堂洞穴等。巖層界面是流體橫向運(yùn)移的有利路徑，可以形成橫向溶洞。

在前人研究的基礎(chǔ)上，將斷控巖溶儲(chǔ)集層溶蝕作用劃分為4種類(lèi)型(圖7)。第一種是地表大氣淡水在重力作用下，沿著高孔滲的斷裂破碎帶快速下滲，透過(guò)隔水層，進(jìn)入奧陶系碳酸鹽巖地層中，酸性的CO2-H2O溶液與周?chē)妓猁}巖發(fā)生溶蝕作用。由于斷裂的溝通，外界有機(jī)質(zhì)氧化和生物呼吸產(chǎn)生的CO2不斷補(bǔ)充，流體中的H2CO3維持平衡，溶解作用可以持續(xù)進(jìn)行，裂縫溶蝕擴(kuò)大，進(jìn)而形成大型溶洞。這類(lèi)溶洞較為常見(jiàn)。第二種是熱液溶蝕作用。火山活動(dòng)產(chǎn)生大量熱液，富含CO2的熱液沿?cái)嗔焉仙^(guò)程中逐漸冷卻，CO2溶解其中提高了碳酸鹽巖的溶解作用。通過(guò)流體包裹體測(cè)溫和地球化學(xué)證據(jù)證明了塔里木盆地?zé)嵋毫黧w活動(dòng)普遍存在[25]。二疊紀(jì)末的海西晚期運(yùn)動(dòng)，整個(gè)塔里木盆地廣泛存在巖漿火山活動(dòng)[26]，熱液對(duì)碳酸鹽巖儲(chǔ)層具有改造作用[27]。第三種是烴類(lèi)與硫酸鹽巖在熱動(dòng)力條件驅(qū)動(dòng)下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)(TSR)，產(chǎn)生酸性流體進(jìn)行的溶蝕改造作用。TSR產(chǎn)生大量CO2和H2S，硫化氫溶于水中形成氫硫酸，具有強(qiáng)烈的腐蝕性，加速了碳酸鹽巖的溶蝕，形成孔隙性的海綿狀孔洞體系。塔河油田天然氣中高含硫與TSR有關(guān)。四川盆地普光氣田深部碳酸鹽巖優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層是H2S與CO2等酸性流體對(duì)碳酸鹽巖強(qiáng)烈的溶蝕改造作用形成的[28]。第四種是混合溶蝕作用。大氣淡水下滲，熱液、H2S與CO2等上移，深成的CO2-H2S-承壓水與大氣淡水混合后溶蝕作用增強(qiáng)。斷裂作用使碳酸鹽巖巖層發(fā)生破碎，深部流體沿著破碎巖間裂縫網(wǎng)絡(luò)運(yùn)移，并對(duì)裂縫不斷溶蝕，裂縫寬度明顯增加，往往會(huì)擴(kuò)大至原始寬度的幾倍甚至幾十倍；隨著溶蝕的進(jìn)行，裂縫相互溝通，形成一個(gè)縱向連通的溶蝕孔洞。兩條或多條斷裂交匯部位巖石破碎嚴(yán)重，流體流通較暢，溶蝕作用較強(qiáng)，形成溶蝕擴(kuò)大縫或小型溶蝕孔洞。地層流體縱向運(yùn)移，在遇到巖性界面、不整合面、低角度裂縫和斷裂時(shí)會(huì)發(fā)生橫向溶蝕，隨著溶蝕的進(jìn)行，會(huì)形成較大的橫向溶洞。

圖7 斷控巖溶儲(chǔ)集層形成機(jī)制Fig.7 Forming mechanism of fault-controlled karst reservoirs

4.2 斷控巖溶演化模式

加里東中期一幕巖溶作用發(fā)生于一間房組(O2yj)沉積末期[29]，塔里木盆地發(fā)生區(qū)域性擠壓構(gòu)造運(yùn)動(dòng)[30]，阿克庫(kù)勒凸起距板塊碰撞邊緣較遠(yuǎn)，受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響相對(duì)較弱，斷裂發(fā)育較少，發(fā)生短暫的準(zhǔn)同生巖溶作用，作用時(shí)間短，儲(chǔ)層規(guī)模較小(圖8a)。

良里塔格組為緩坡-臺(tái)地碳酸鹽沉積，發(fā)育砂屑灘、鮞粒灘、礫屑灘、生屑灘、泥晶灰?guī)r、泥灰?guī)r和粒屑泥晶灰?guī)r七種沉積微相。隨著海平面的波動(dòng)，較高地貌的礁灘復(fù)合體暴露在大氣淡水環(huán)境中，發(fā)生選擇性溶蝕，形成溶蝕孔隙。礁灘復(fù)合體在經(jīng)歷了較弱的壓實(shí)與固結(jié)等成巖作用后，于加里東中期二幕時(shí)期整體抬升暴露地表，發(fā)生非選擇性溶蝕和充填作用，形成大量溶蝕孔洞。

加里東中期三幕巖溶作用發(fā)生于桑塔木組(O3s)沉積末期[30]，阿克庫(kù)勒凸起雛形形成。受N-S向的區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)作用，NE向，NW向與近E-W向斷裂形成。東北剝蝕區(qū)暴露發(fā)生表生巖溶作用，西南部的構(gòu)造低部位，一間房組(O2yj)上覆上奧陶統(tǒng)溶蝕性較差，表生巖溶作用不發(fā)育。但大氣淡水通過(guò)斷裂下滲到碳酸鹽巖地層中進(jìn)行溶蝕，斷控巖溶儲(chǔ)集層初步形成。發(fā)育程度較低，為一些小型孤立溶蝕洞穴和溶縫，順斷裂走向分布(圖8b)。

海西早期巖溶作用發(fā)生在泥盆紀(jì)(S)沉積末期。區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)為NW-SE向，斷裂活動(dòng)強(qiáng)烈，形成了一系列NNW向，NW向和NE向斷裂和褶皺。塔河主體區(qū)強(qiáng)烈抬升，泥盆系、志留系、上奧陶統(tǒng)及部分中下奧陶統(tǒng)遭受快速剝蝕[10]。東北部隆起區(qū)發(fā)育表生巖溶儲(chǔ)集層及部分?jǐn)嗫貎?chǔ)層。西南覆蓋區(qū)發(fā)育大量大型斷裂，斷裂溝通地表，地表水通過(guò)斷裂及裂縫進(jìn)入中-下奧陶統(tǒng)灰?guī)r地層進(jìn)行溶蝕。斷裂發(fā)育深度加深，巖溶儲(chǔ)集層在斷裂附近發(fā)育，巖溶作用強(qiáng)度增強(qiáng)，主要溶蝕作用類(lèi)型為第一、第三和第四種。發(fā)育保存較好的大型溶蝕洞穴型、溶蝕孔洞型和裂縫型儲(chǔ)層，順斷裂帶分布，受斷裂控制作用明顯。該期是斷控巖溶儲(chǔ)集層形成的最主要時(shí)期[31](圖8c)。

二疊紀(jì)末的海西晚期，研究區(qū)繼續(xù)抬升，斷裂規(guī)模較大，切割深度加大，部分?jǐn)嗔牙^續(xù)活動(dòng)，上穿地表。該時(shí)期整個(gè)塔里木盆地廣泛存在火山巖漿活動(dòng)。巖溶作用對(duì)上兩期的儲(chǔ)層進(jìn)行溶蝕擴(kuò)張改造，儲(chǔ)層規(guī)模變大，同時(shí)該時(shí)期發(fā)育由巖漿熱液溶蝕作用形成的縫洞儲(chǔ)層(圖8d)。

構(gòu)造運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的斷裂期次和斷控巖溶儲(chǔ)集層發(fā)育的規(guī)模與期次存在著一定的耦合關(guān)系。加里東中期斷控巖溶儲(chǔ)集層發(fā)育相對(duì)較弱，海西早期是巖溶儲(chǔ)集層發(fā)育的主要時(shí)期，海西晚期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)對(duì)前期巖溶進(jìn)行了改造。隨著構(gòu)造演化的進(jìn)行，斷裂逐漸增多，規(guī)模增大，垂向延伸加深，相應(yīng)地，斷控巖溶儲(chǔ)集層發(fā)育增強(qiáng)，多期斷裂導(dǎo)致多期巖溶儲(chǔ)集層形成，后期巖溶對(duì)前期儲(chǔ)層進(jìn)行擴(kuò)大與改造，形成了現(xiàn)今復(fù)雜的斷控巖溶儲(chǔ)集層系統(tǒng)。

圖8 塔河油田斜坡區(qū)斷控巖溶演化模式Fig.8 Evolution model of fault-controlled karst reservoirs in the slope area of Tahe oilfield

5 結(jié)論

1) 結(jié)合巖心、薄片分析、測(cè)井和鉆井資料，將塔河油田斜坡區(qū)儲(chǔ)層分為裂縫型、溶蝕孔洞型、裂縫-孔洞型和洞穴型4類(lèi)，以裂縫-孔洞型和洞穴型儲(chǔ)層為主。

2) 斷裂的規(guī)模、期次及斷裂是否斷至地表是斷控巖溶儲(chǔ)集層發(fā)育的主要影響因素。溶蝕孔洞和洞穴均與斷裂和裂縫有關(guān)，特別是大型洞穴均分布在斷裂附近，并通過(guò)斷裂和裂縫相互連通。巖溶儲(chǔ)集層的垂向發(fā)育深度加深，主要分布距一間房組(O2yj)頂面250 m范圍內(nèi)。斷裂交叉部位受到多期不同方向的應(yīng)力作用，巖溶作用強(qiáng)烈，多發(fā)育較大規(guī)模的溶蝕洞穴。

3) 深部巖溶儲(chǔ)集層溶蝕作用主要有大氣淡水溶蝕作用、TSR(硫酸鹽熱化學(xué)還原反應(yīng))、熱液溶蝕作用和混合溶蝕作用4種類(lèi)型。加里東中期斷控巖溶儲(chǔ)集層發(fā)育相對(duì)較弱，海西早期是斷控巖溶儲(chǔ)集層形成的最主要時(shí)期，海西晚期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)對(duì)前期巖溶進(jìn)行了溶蝕改造。

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(編輯 董 立)

Characterization and genesis of fault-controlled karst reservoirs in Ordovician carbonate karst slope of Tahe oilfield,Tarim Basin

Han Changcheng1,Lin Chengyan1,Lu Xinbian2,Ren Lihua1,Wei Ting3,Zhang Xianguo1，Duan Hongzhen4

(1.SchoolofGeosciences,ChinaUniversityofPetroleum,Qingdao,Shandong266580,China; 2.NorthwestOilfieldCompany,SINOPEC,Urumqi,Xinjiang830011,China; 3.ShixiOilProductionPlant,XinjiangOilfieldCompany,PetroChina,Karamay,Xinjiang834000,China；4.CNPCLoggingQinghaiBusinessDivision，Dunhuang,Gansu736202，China)

The internal karst reservoirs in the slope area of Tahe oilfield,Tarim Basin have attracted more and more attention as further exploration and development were carried out in the weathering crust karst reservoirs in the buried hills of the main blocks in the field.It is generally agreed that faults control the formation and distribution of karst reservoirs.Based on reservoir classification,the paper analyzed control effect of faults upon karst reservoirs and their distribution and discussed forming mechanism and evolving characteristics of the reservoirs through study of core,thin sections,logging and drilling as well as seismic data.A coupling relationship between extent and phases of development of faults and karst reservoirs was revealed during the analyses.Multi-phased and inherited faults of gradeⅡand Ⅲ-1 seemed to have a more prominent controlling effect upon the karst reservoirs.Horizontally,the reservoirs distributed as belts along faults; and vertically,they were observed to occur within intervals 0-50 m or 100-150 m below the top of the Ordovician Yijianfang Formation.The paper also suggested that these reservoirs were formed mainly by meteoric water dissolution,TSR (Thermochemical Sulfate Reduction),hydrothermal dissolution,and hybrid dissolution.The Early Hercynian was believed to be the main stage for the development of the fault-controlled karst reservoirs in the field.

fault-controlled karst reservoir,slope zone,fault zone,Ordovician,Tahe oilfield

0253-9985(2016)05-0644-09

10.11743/ogg20160504

2015-11-09;

2016-05-07。

韓長(zhǎng)城(1984—)，男，博士研究生，碳酸鹽巖油藏精細(xì)描述。E-mail:517892849@qq.com。

國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)(2011ZX05009-003)；國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(NO.41602135)；中國(guó)石油大學(xué)(華東)研究生創(chuàng)新工程項(xiàng)目(YCXJ2016003)。

TE122.2

A