耿曉潔， 林暢松， 吳 斌， 李 浩， 薛學(xué)亞

( 1. 北京易華錄信息技術(shù)股份有限公司，北京 100043； 2. 中國石油大學(xué)(北京)博士后流動(dòng)站，北京 102249； 3. 中國地質(zhì)大學(xué)(北京) 海洋學(xué)院，北京 100083； 4. 中海油研究總院，北京 100028； 5. 中國地質(zhì)大學(xué)(北京) 能源學(xué)院，北京 100083 )

塔中地區(qū)鷹山組溶洞型儲(chǔ)層特征及油氣地質(zhì)意義

耿曉潔1,2， 林暢松3， 吳 斌2,4， 李 浩3， 薛學(xué)亞5

( 1. 北京易華錄信息技術(shù)股份有限公司，北京 100043； 2. 中國石油大學(xué)(北京)博士后流動(dòng)站，北京 102249； 3. 中國地質(zhì)大學(xué)(北京) 海洋學(xué)院，北京 100083； 4. 中海油研究總院，北京 100028； 5. 中國地質(zhì)大學(xué)(北京) 能源學(xué)院，北京 100083 )

溶洞型儲(chǔ)層是塔中地區(qū)鷹山組巖溶體系中最易識(shí)別和發(fā)現(xiàn)的儲(chǔ)層類型之一，為探討表生溶洞特征及油氣地質(zhì)意義，根據(jù)塔中地區(qū)鷹山組表生溶洞的野外露頭、鉆井、地震、巖性、測井響應(yīng)等特征，對(duì)成像測井資料進(jìn)行精細(xì)刻畫，分析鷹山組溶洞類型和溶洞充填樣式。結(jié)果表明：塔中地區(qū)鷹山組溶洞受巖性、巖溶古地貌、裂縫及埋藏改造等因素控制，形成復(fù)雜的巖溶體系，溶洞型儲(chǔ)層可分為潛流帶溶洞、滲流帶溶洞和落水洞等3種,包括單旋回充填型、以角礫為主的兩段式充填型、泥少礫多的充填樣式及多段式復(fù)合充填型等。溶洞作為巖溶體系最重要的識(shí)別標(biāo)志和組成部分，研究其類型劃分及充填樣式對(duì)于進(jìn)一步分析鷹山組巖溶體系的成因具有指導(dǎo)意義。

溶洞型儲(chǔ)層； 充填樣式； 鷹山組； 塔中地區(qū)

0 引言

從世界范圍內(nèi)看，蘊(yùn)藏在碳酸鹽巖油氣藏中的油氣資源占總資源的60%以上，與巖溶相關(guān)油氣儲(chǔ)層構(gòu)成碳酸鹽巖儲(chǔ)層的重要組成部分[1-2]。碳酸鹽巖油氣儲(chǔ)層中超過40%的可采儲(chǔ)量與不整合相關(guān)的巖溶作用有關(guān)[3-6]。在巖溶體系研究中，最受關(guān)注的是表生洞穴。20世紀(jì)80年代建立表生溶洞體系的演化模式[7-8]，如William J M等在研究Knox不整合時(shí)，將表生溶蝕地貌劃分巖溶高地和3種表生溶蝕洞穴，對(duì)不整合相關(guān)的溶蝕洞穴及充填物進(jìn)行定量研究[9]。巖溶作用過程中形成的溶洞，及與之相關(guān)的溶蝕孔隙和溶洞崩塌形成的巖溶角礫間孔隙、裂縫等共同組成孔隙網(wǎng)絡(luò)。Loucks R G采用現(xiàn)代巖溶類比方法建立表生巖溶環(huán)境下的洞穴發(fā)育,以及洞穴在埋藏環(huán)境中的演變模式[10]。巖溶洞穴的穩(wěn)定性及其大小與頂部巖層的厚度、破裂程度等密切相關(guān)，寬度或高度超過8 m的洞穴少見[11-13]。隨著溶洞的崩塌，洞頂和洞壁受上覆巖層的重力釋放出來，洞頂和洞壁崩塌的直接產(chǎn)物是巖溶角礫。溶洞內(nèi)充填物作為溶洞形成演化過程中的記錄，記載大量的古環(huán)境信息，特別是大量生物化石對(duì)溶洞形成的時(shí)間、演化具有重要意義。溶洞的演化對(duì)于恢復(fù)溶洞的形成歷史和預(yù)測、評(píng)價(jià)古巖溶有利區(qū)具有指導(dǎo)意義[14]。塔中地區(qū)鷹山組巖溶儲(chǔ)層中鉆遇的溶洞是該區(qū)油氣勘探的重要指示標(biāo)志。根據(jù)塔中地區(qū)鷹山組溶洞的識(shí)別特征及溶洞內(nèi)部充填序列，筆者分析溶洞型儲(chǔ)層的發(fā)育規(guī)律及油氣地質(zhì)意義。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

早奧陶世晚期—中奧陶世，塔中地區(qū)主要為碳酸鹽巖臺(tái)地沉積，鷹山組沉積巨厚的顆?；?guī)r類、泥晶灰?guī)r類及白云質(zhì)灰?guī)r類。受早奧陶世末—晚奧陶世初加里東中期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的控制，塔里木盆地區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場由張扭轉(zhuǎn)變?yōu)閴号?，塔中乃至巴楚地區(qū)整體強(qiáng)烈隆升，導(dǎo)致該地區(qū)中、下奧陶統(tǒng)鷹山組到上奧陶統(tǒng)良里塔格組之間產(chǎn)生近30個(gè)百萬年的缺失，形成廣布塔中地區(qū)的不整合，并在鷹山組頂部形成風(fēng)化殼巖溶；受長期暴露剝蝕影響，地表水不斷向鷹山組內(nèi)部地層運(yùn)移，形成復(fù)雜的巖溶系統(tǒng)[15-17]。其中，洞穴型儲(chǔ)層主要分布在鷹山組頂部風(fēng)化殼附近，平面上主要分布于斷裂活動(dòng)發(fā)育區(qū)，是油氣產(chǎn)出的主要儲(chǔ)層類型，其儲(chǔ)滲空間主要以直徑大于1 m的大型洞穴為主[18]。在鉆井上通常出現(xiàn)鉆具放空、鉆井液漏失等現(xiàn)象。統(tǒng)計(jì)研究區(qū)30余口井的巖心、測井及鉆井?dāng)?shù)據(jù)，識(shí)別溶洞72個(gè)，其中規(guī)模小于0.5 m的占15.28%，規(guī)模為0.5～1.0 m的占18.06%，規(guī)模為1.0～2.0 m的占23.61%，規(guī)模為2.0～5.0 m的占25.00%，規(guī)模大于5.0 m的占18.06%。這些洞穴既包括被充填的洞穴也包括未充填的洞穴，其中鉆遇未充填的洞穴，鉆井液漏失量最大可達(dá)1 621.1 m3。鷹山組表生溶洞不僅是重要的油氣儲(chǔ)集空間，也是發(fā)現(xiàn)其他類型儲(chǔ)層的重要指示，因此分析溶洞型儲(chǔ)層的特征及成因具有重要意義[19-20](見圖1)。

圖1 研究區(qū)構(gòu)造位置Fig.1 Structural location of the study area

2 溶洞型儲(chǔ)層特征

2.1 野外

溶洞是表生巖溶體系的重要組成部分，根據(jù)溶洞發(fā)育的位置及結(jié)構(gòu)，可將溶洞劃分為潛流帶溶洞、滲流帶溶洞和落水洞等3種。塔里木盆地西緣西克爾露頭區(qū)鷹山組大面積出露的古巖溶，是研究鷹山組巖溶特征和揭示巖溶儲(chǔ)層成因規(guī)律的天然場所。西克爾地區(qū)出露的剖面上發(fā)育多種不同規(guī)模的溶洞，直徑從幾十厘米到十幾米不等，研究野外溶洞特征為深入刻畫地下溶洞提供依據(jù)[21]。

潛流帶溶洞位于潛水面之下，水體在溶洞中流動(dòng)的速度相對(duì)緩慢，可能被溶洞頂部或溶洞壁上滑落的角礫充填，圍巖的碳酸鈣使得溶洞內(nèi)流體快速達(dá)到飽和狀態(tài)，溶蝕過程停止。當(dāng)有外部不飽和流體再次注入時(shí)，又開始新的溶蝕過程，圍巖角礫被再次溶蝕，形成圓滑的邊界。地下暗河的水體能量相對(duì)較強(qiáng)，對(duì)表層搬運(yùn)來的泥質(zhì)沉積物形成長期的搬運(yùn)、沖刷作用，形成明顯的層理構(gòu)造，泥質(zhì)充填物中碳酸鹽巖角礫直徑約為15 cm(見圖2(a))。

滲流帶溶洞形成于潛水面之上，在流體速度較快的條件下，洞壁上崩塌的角礫未被溶蝕就已經(jīng)被搬運(yùn)，流體長時(shí)間處于不飽和狀態(tài)，不斷進(jìn)行溶蝕，形成窄而深的溶蝕峽谷。在野外可見較小型的水平溶洞充填物，為含灰?guī)r角礫紅色泥質(zhì)支撐的沉積物，以灰?guī)r為溶洞頂?shù)?，與充填物之間的接觸界面非常明顯，且充填的灰?guī)r角礫具有定向性，表明這種溶洞距離地表相對(duì)較近，內(nèi)部以地表徑流攜帶的表層風(fēng)化土壤沉積為主，在間歇性暴雨期，由于降水補(bǔ)充，地表徑流的水體能量增強(qiáng)，將碳酸鹽巖的角礫搬運(yùn)，并使它定向排列沉積(見圖2(b))。

圖2 西克爾野外剖面鷹山組溶洞及充填Fig.2 Paleo-caves and their filling in the Yingshan formation of Xikeer outcrops

落水洞屬于表層巖溶帶，主要位于潛水面之上，作為地表水侵入地層的入口。其周圍伴生大量垂向裂縫，落水洞形態(tài)呈上大下小的垂向分布，內(nèi)部充填大量灰?guī)r角礫和表層泥砂沉積，當(dāng)有外部水體補(bǔ)充時(shí)，落水洞沿著水平裂縫方向，向側(cè)向發(fā)育一定距離(見圖2(c))。在較大型溶洞中，充填物的規(guī)模相對(duì)較大，有大型崩塌的碳酸鹽角礫，甚至直徑超過20 cm的砂巖角礫等(見圖2(d))。其形成是由于水體沿著垂直裂縫溶蝕巖層，溶蝕孔洞逐漸擴(kuò)大，再加上水體中夾帶大量的地表泥沙，對(duì)溶洞進(jìn)行長時(shí)間的磨蝕，使溶洞規(guī)模擴(kuò)大，甚至發(fā)生崩塌。

野外大型溶洞的充填物縱向上具有一定的序列性，在西克爾剖面出露一處巨型溶洞，溶洞高為15 m ，除了上下層狀沉積的碳酸鹽巖之外，主要由垮塌巨礫巖充填。洞內(nèi)充填物可以分為3類:(1)靠近洞頂，是一層厚度約為1 m的砂巖，內(nèi)部發(fā)育水平層理;(2)砂巖之下,是較小的碳酸鹽巖角礫與泥沙的混合沉積，受外界氧化作用的影響，泥沙質(zhì)呈紅色;(3)第三層充填物,是靠近洞底的大型崩塌的碳酸鹽巖角礫，最大角礫長度約為5 m，是洞頂在壓力卸載之后整體崩塌滑落的結(jié)果(見圖3)。

2.2 地震反射

通常洞高為0.5～5.0 m的洞穴在地震和鉆井上沒有明顯異常，超過5.0 m的洞穴在三維地震資料上有顯示[13]。由于地震分辨率限制，縱向鉆遇的溶洞在地震剖面上并不能顯示完整的外部形態(tài)，而是典型的串珠狀異常反射，也是鷹山組大型表生溶洞的主要地震識(shí)別特征。如塔中地區(qū)中古9井、中古7井等井區(qū)地震剖面上可見典型的洞穴反射異常(見圖4)。

圖3 西克爾野外剖面鷹山組溶洞充填序Fig.3 Filling cycle of cave in the Yingshan formation of Xikeer outcrop

圖4 鷹山組巖溶體系的串珠狀地震反射Fig.4 Beaded reflections of paleokarst systems on seismic profiles

2.3 巖心

鉆遇大型溶洞的井通常發(fā)生鉆井液漏失、鉆空等情況，取心困難。塔中地區(qū)鷹山組取心有限，巖心上揭示的溶洞多為充填溶洞，充填角礫成分不一，有破碎的方解石充填(見圖5(a))，有原狀地層的灰?guī)r角礫和泥質(zhì)混合充填(見圖5(c-e))。這一類角礫充填的溶洞往往是水平潛流帶的產(chǎn)物，代表上覆地層垮塌的產(chǎn)物被地下水短距離搬運(yùn)改造，角礫間充填的泥砂等細(xì)粒成分是在地下水搬運(yùn)過程中下滲、潛流的結(jié)果。小型未充填的溶蝕孔洞也是鷹山組主要的儲(chǔ)集空間之一(見圖5(b、d))。

2.4 成像測井

溶洞的測井響應(yīng)特征表現(xiàn)為隨泥質(zhì)充填程度增大，伽馬值逐漸升高，深淺雙側(cè)向、微側(cè)向電阻率值低，且有差異；井徑擴(kuò)徑嚴(yán)重；補(bǔ)償中子、補(bǔ)償密度、聲波時(shí)差曲線變化極大。作為地震和測井的重要補(bǔ)充資料，成像測井高精度的井筒圖像基本可以達(dá)到巖心的識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)，在取心及其有限的鷹山組巖溶儲(chǔ)層研究中成為重要的工具，在一定程度上可以稱之為“電子巖心”。溶洞型儲(chǔ)層也是成像測井圖像上最易識(shí)別的一類儲(chǔ)層，根據(jù)溶洞規(guī)模不同、充填物質(zhì)不同，相應(yīng)成像測井圖像的響應(yīng)也不同，主要有暗色低阻塊狀、垂直條帶狀、斑狀圖像(包括亮色雜亂斑塊、暗色雜亂斑塊和亮色有序斑塊)等(見圖6)。

泥質(zhì)充填的溶洞，在成像測井圖像上顯示為暗色低阻塊狀，動(dòng)態(tài)、靜態(tài)圖像呈深褐色—黑色塊狀，顏色分布均勻，無明顯層理特征，厚度一般為1～10 m，在動(dòng)態(tài)圖像上可以看到細(xì)微變化，偶爾可見小的亮色斑塊，是泥質(zhì)充填物中的碳酸鹽巖巖溶角礫(見圖6(a-b))。與之對(duì)應(yīng)的伽馬曲線出現(xiàn)大幅度突變?cè)龈?，最大超過200 API。

圖5 溶洞的鉆井巖心特征Fig.5 Features of paleo-caves in cores

圖6 洞穴型儲(chǔ)層的成像測井特征Fig.6 FMI images features of paleo-cave reservoirs

在鉆井過程中發(fā)生崩塌滑脫的溶洞，在成像測井上顯示為明暗相間的垂直條帶狀(見圖6(c))。這類溶洞一般伴隨鉆井液漏失，鉆時(shí)增大，整體呈低阻高伽馬的測井響應(yīng)特征。

圍巖角礫充填的溶洞，在成像測井上表現(xiàn)為亮色雜亂斑塊狀圖像，整體為高阻背景下雜亂分布的亮斑塊，斑塊大小不一，邊界模糊，排列不具有序列性，無特殊鉆井響應(yīng)，自然伽馬極低。通過與鉆遇的巖心標(biāo)定，這一亞相可能為局部破碎的巖溶角礫，角礫間被低阻泥質(zhì)充填，在后期壓實(shí)過程中角礫被壓實(shí)接觸緊密而形成響應(yīng)(見圖6(d))。

還有一種充填的溶洞表現(xiàn)為暗色雜亂斑塊狀圖像，整體電阻率偏低，特別是在動(dòng)態(tài)圖像中可以看到大小不一的高阻斑塊無序分布，具有極高的自然伽馬響應(yīng)且在鉆進(jìn)過程中出現(xiàn)低幅度增加。該亞相是圍巖角礫充填的溶洞，角礫可能在地下流體運(yùn)動(dòng)過程中部分被搬運(yùn)，角礫間泥質(zhì)含量較高(見圖6(e))。

原地碎裂的角礫充填的洞穴在成像測井上表現(xiàn)為低阻背景下亮色有序斑塊圖像，斑塊邊界清晰，大小較均勻，角礫未發(fā)生搬運(yùn)，原地碎裂沉積，角礫間為線接觸關(guān)系，角礫間暗色充填為低阻泥質(zhì)充填的裂縫響應(yīng)?？赡芪挥谌芏吹捻敳浚芽p發(fā)育但未發(fā)生崩塌，因此無特殊鉆井響應(yīng)，自然伽馬也沒有增加(見圖6(f))。

3 溶洞充填序列特征

溶洞的充填物是溶洞形成和演化的記錄，研究充填物的充填特征對(duì)于分析溶洞的演化具有重要意義。通過對(duì)成像測井溶洞及其內(nèi)部充填物的精細(xì)刻畫，鷹山組發(fā)育的溶洞規(guī)模較大，直徑從2 m到10多米常見，溶洞的充填物在成像測井圖像上也顯示一定的序列特征，且縱向充填序列具有多種組合樣式。

3.1 樣式Ⅰ

圖7 中古111井溶洞充填樣式Fig.7 Filling pattern of paleo-cave ZG111

單旋回充填溶洞，以中古111井為例(見圖7)。中古111井鉆遇鷹山組頂部表層落水洞，溶洞縱向深度約為12 m，溶洞段的自然伽馬曲線整體呈現(xiàn)由低到高的一個(gè)旋回，最大高于150 API，溶洞主體為泥質(zhì)充填。根據(jù)成像測井的分段刻畫，溶洞內(nèi)上部發(fā)育水平層理的泥質(zhì)充填，下部充填物成分較復(fù)雜，除暗色泥質(zhì)充填之外，在成像測井動(dòng)態(tài)圖像上，還可分辨呈漂浮狀態(tài)分布在泥質(zhì)充填物中的高阻圍巖角礫，角礫大小不一，經(jīng)過一定距離的搬運(yùn)作用。洞穴底部，充填物與原狀地層呈突變接觸，成像測井圖像由深褐色變?yōu)榱咙S色。

3.2 樣式Ⅱ

以角礫為主的兩段式充填溶洞，以中古51井為例(見圖8)。中古51井鉆遇的洞穴靠近鷹山組頂面不整合發(fā)育，縱向深度可達(dá)25 m，規(guī)模較大，根據(jù)成像測井的分段刻畫，至少是2個(gè)洞穴縱向疊置發(fā)育的結(jié)果。5 100 m為鷹山組頂界面，具有伽馬曲線突變?cè)龃蟮臉?biāo)志，為洞頂不整合面附近的低阻古土壤的響應(yīng)特征；向下12 m左右，成像測井圖像為暗色塊狀，相應(yīng)的伽馬曲線呈由高到低再升高的旋回特征。5 101～5 116 m為上部洞穴，頂部5 101～5 107 m對(duì)應(yīng)高伽馬低阻暗色塊狀相，是高含量泥質(zhì)充填的洞穴段，盡管從動(dòng)態(tài)圖像上可以看到破碎的角礫，但是角礫邊界模糊，大小不一，可見經(jīng)過多期的沖刷溶蝕甚至是泥砂充填物對(duì)它磨蝕，使得角礫成分復(fù)雜，同時(shí)滯留泥質(zhì)含量急劇增高，導(dǎo)致電阻極低、自然伽馬極高的響應(yīng)特征。5 107～5 112 m相對(duì)上部自然伽馬有所降低，在靜態(tài)圖像上也可分辨破碎的圍巖角礫，在泥質(zhì)充填物中呈漂浮狀的分布形式，與上部相比泥質(zhì)含量有所降低，但充填物中以泥質(zhì)為主。5 113～5 115 m是厚度為3 m的角礫堆積充填，以低阻背景下的高阻有序斑塊狀圖像為主，無論是靜態(tài)圖像還是動(dòng)態(tài)圖像都可清晰分辨角礫的邊界，角礫呈面接觸的接觸關(guān)系，角礫間為泥質(zhì)充填的裂縫。根據(jù)平直的低值自然伽馬曲線，可以判斷裂縫間的泥質(zhì)充填物含量極低，可見洞穴底部的破碎角礫未發(fā)生明顯的位移。5 116～5 122 m是另一期的洞穴，洞頂是低阻單向網(wǎng)狀圖像，一組近垂直的裂縫將這一洞穴與上一洞穴溝通，作為地下流體的通道，洞穴主要為泥質(zhì)充填，充填物中有少量呈漂浮狀的高阻亮色角礫，從5 122 m開始恢復(fù)到原狀圍巖地層。

3.3 樣式Ⅲ

泥少礫多的充填樣式，以中古106井為例(見圖9)。中古106井鉆遇的溶洞位于距離鷹山組頂不整合面約40 m處，洞穴縱向深度約為10 m，在單井綜合解釋圖上顯示為一個(gè)漏斗型的自然伽馬逐漸降低的半旋回。分析溶洞內(nèi)部充填特征，6 126～6 127 m是溶洞頂部的泥質(zhì)充填，成像測井相為暗色低阻塊狀圖像，只有少量呈漂浮狀的高阻角礫。6 227～6 228 m是水平裂縫及溶孔發(fā)育段，自然伽馬明顯降低，電阻率增高，這種低角度的擴(kuò)溶裂縫成為溝通溶洞上下的流體通道。6 128～6 132 m為溶洞的主體部分，為溶蝕角礫段，角礫溶蝕程度較高，角礫間裂縫為泥質(zhì)充填，自然伽馬偏高，為70 API左右;6 131～6 132 m是一段低阻塊狀圖像，泥質(zhì)含量增高，形成自然伽馬曲線的一個(gè)小峰值。中古106井鉆遇的洞穴整體規(guī)模較小，充填物序列性不強(qiáng)，由于洞頂向下，泥質(zhì)含量逐漸降低，形成的自然伽馬整體呈由高到低的特征。這種裂紋角礫充填，角礫的成分比較單一，無分選，角礫間被泥質(zhì)、方解石充填，泥質(zhì)通過角礫間的裂縫向下灌入，沉積至洞穴的最底部。

圖8 中古51井溶洞充填樣式Fig.8 Filling pattern of paleo-cave ZG51 well

3.4 樣式Ⅳ

多段式復(fù)合充填，以中古43井為例(見圖10)。中古43井鉆遇的溶洞位于鷹山組頂不整合面之下37 m處，溶洞縱向深度約為12 m。溶洞的主體部分是5 263～5 273 m。洞頂原狀底層發(fā)育一組高角度裂縫，可能是洞穴崩塌、重力卸載的結(jié)果。洞穴充填物可自上而下分為4段：(1)頂層的泥砂質(zhì)充填，發(fā)育水平層理，在成像測井圖像上可見明暗相間的紋理；(2)漂浮狀角礫充填段，角礫分選性較差，可從自然伽馬突然增大判斷，角礫間充填大量泥質(zhì)；(3)溶洞角礫充填段(5 268～5 271 m)，角礫的堆疊方式自下而上逐漸變疏松，泥質(zhì)含量增高，角礫由下部的面接觸形式向上變?yōu)槠睿?4)洞底泥質(zhì)充填段，沉積厚度約為2 m的泥質(zhì)，是上部的泥質(zhì)隨地下流體搬運(yùn)過程中，透過角礫間的裂縫向下滲透沉積的產(chǎn)物。中古43井鉆遇溶洞頂部溶洞經(jīng)過壓實(shí)、崩塌，在釋放應(yīng)力過程中導(dǎo)致上覆地層產(chǎn)生裂縫(見圖10)。

圖9 中古106井溶洞充填樣式Fig.9 Filling pattern of paleo-cave ZG106 well

綜上所述，由于溶洞發(fā)育部位不同，其充填樣式也不同，基本符合正旋回充填的特征；充填物從洞頂?shù)哪噘|(zhì)過度為洞底的角礫，受巖溶體系水動(dòng)力的影響，角礫的充填方式不同。

4 成因及油氣地質(zhì)意義

溶洞是塔中地區(qū)鷹山組巖溶體系重要的組成部分和識(shí)別標(biāo)志。未充填的宏觀溶洞及洞穴充填角礫巖中發(fā)育的礫間孔直接構(gòu)成溶洞型儲(chǔ)層中有效的儲(chǔ)集空間。

4.1 成因

溶洞的形成與巖性、大氣淡水的溶蝕程度有關(guān)，受氣候、巖溶古地貌及古潛水面的位置等因素共同控制[22-23]。特別是在灰?guī)r地層水平潛流帶中，由于潛流帶長期處于飽水狀態(tài)，水體以擴(kuò)散流的方式穿過潛流帶。溶縫、節(jié)理、裂縫等可以作為水體流動(dòng)的通道，由于體系開放，溶解產(chǎn)物可以被及時(shí)帶出，所以在灰?guī)r地層中易看到大的溶洞。鷹山組大型溶洞發(fā)育于頂部不整合之下150 m以內(nèi)，位于鷹一段或鷹二上段，與鷹山組上部巖層中灰?guī)r厚度大、白云質(zhì)含量低有關(guān)。巖溶角礫常充填于滲流巖溶帶和潛流帶上部的大型溶洞，其中礫石支撐的角礫巖常發(fā)育礫間孔，從而形成有利儲(chǔ)層。位于潛流帶深部的溶洞通常規(guī)模略小，但溶洞內(nèi)部沉積物充填緩慢而使溶洞儲(chǔ)集空間容易得到保存。鷹山組暴露時(shí)期，受巖溶古地貌影響，自巖溶高地向巖溶緩坡區(qū)，淺部地表徑流以垂向滲入為主，形成表層巖溶縫洞體系，巖溶以溶洞系統(tǒng)和溶蝕孔洞為主，發(fā)育程度較強(qiáng)。地表徑流滲入至下部后，受區(qū)域構(gòu)造、斷裂及區(qū)域徑流排泄控制，地下水體以側(cè)向徑流為主，形成側(cè)向發(fā)育的溶洞，并被水體帶來的礫石、泥質(zhì)等充填。

圖10 中古43井溶洞充填樣式Fig.10 Filling pattern of paleo-cave ZG43 well

4.2 油氣地質(zhì)意義

在埋藏條件下，多個(gè)溶洞聯(lián)合、崩塌、連通、疊合在一起，洞頂、洞壁形成的大量裂縫與先存的孔隙、構(gòu)造裂縫等構(gòu)成復(fù)合縫洞系統(tǒng)，最終形成復(fù)雜的洞穴儲(chǔ)集體，使儲(chǔ)層的連通性增大，為油氣提供有利場所。如中古10井，2套溶洞系統(tǒng)分別發(fā)育在距離鷹山組頂部50 m和60 m，自然伽馬曲線呈2個(gè)突變?cè)龈撸诔上駵y井上可見2段泥質(zhì)充填的溶洞發(fā)育，在鉆井過程中有放空，且儲(chǔ)層解釋中2個(gè)溶洞體系有油氣顯示(見圖11)。

塔中地區(qū)鷹山組鉆井放空部位一般在距離鷹山組頂面不整合50～100 m附近，部分鉆井放空部位可大于250 m，井的油氣顯示層段與鷹山組頂面不整合的距離也在類似的深度范圍內(nèi)，且有79%的井的油氣顯示層段靠近鉆井放空層段，可見鉆遇溶洞對(duì)油氣儲(chǔ)層具有一定的指示作用，因此識(shí)別和分析溶洞是尋找?guī)r溶儲(chǔ)層的重要線索。

5 結(jié)論

(1)根據(jù)野外露頭識(shí)別，在塔中地區(qū)鷹山組發(fā)現(xiàn)潛流帶溶洞、滲流帶溶洞和落水洞等3種表生溶洞，井下鉆遇的溶洞，在地震上顯示為串珠狀異常反射，在鉆井上響應(yīng)為放空和鉆井液漏失等特征。

(2)鷹山組溶洞在成像測井上顯示為暗色低阻塊狀、垂直條帶狀、斑狀(包括亮色雜亂斑塊、暗色雜亂斑塊和亮色有序斑塊)等圖像特征。鷹山組表生溶洞包括4種充填樣式，即單旋回充填型、以角礫為主的兩段式充填型、泥少礫多的充填樣式及多段式復(fù)合充填型。

(3)塔中地區(qū)鷹山組的溶洞受巖性、巖溶古地貌、裂縫及埋藏改造等因素的控制，形成復(fù)雜的巖溶體系。溶洞不僅是重要的油氣儲(chǔ)集空間，也是尋找該地區(qū)巖溶型儲(chǔ)層的重要線索。

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2016-07-20；編輯：陸雅玲

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41130422)

耿曉潔(1985-)，女，博士后，主要從事碳酸鹽巖沉積儲(chǔ)層方面的研究。

TE122.1

A

2095-4107(2016)06-0035-09

DOI 10.3969/j.issn.2095-4107.2016.06.005