碳酸鹽巖縫洞型油藏古巖溶殘丘控儲(chǔ)、控藏特征分析——以塔河油田五區(qū)為例

曹飛，趙娟，李濤，何成江 （中石化西北油田分公司勘探開發(fā)研究院，新疆 烏魯木齊830011）

1 地質(zhì)背景分析

塔河油田是在長(zhǎng)期發(fā)育的古隆起基礎(chǔ)上形成的下奧陶統(tǒng)碳酸鹽巖巖溶－縫洞型大型油氣田，儲(chǔ)層歷經(jīng)了多期次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、巖溶作用和成巖作用的疊加改造［1～3］。其中，海西早期巖溶對(duì)塔河油田儲(chǔ)集體發(fā)育起主要的控制作用，可將其劃分為3個(gè)古巖溶地貌單元［4，5］。塔河油田五區(qū) （以下簡(jiǎn)稱為 “五區(qū)”）整體位于阿克庫(kù)凸起東南巖溶斜坡部位。

2 古巖溶發(fā)育特征分析

2．1 古巖溶識(shí)別標(biāo)志

塔河油田縫洞型碳酸鹽巖油藏是一種以大型溶洞、溶洞通道和裂縫帶為儲(chǔ)集空間和流動(dòng)空間的新類型油藏［6］。五區(qū)鉆井、測(cè)井、錄井資料為研究提供了豐富的巖溶識(shí)別標(biāo)志，如北部高地上T503井在鷹山組頂面 （T47反射界面）以下11．12～19．6m鉆遇放空，南部TK512H井在水平段鉆遇視洞寬約47m的開放性巖溶系統(tǒng)，被砂泥質(zhì)充填。五區(qū)奧陶系儲(chǔ)集體類型為裂縫型、裂縫－孔洞型、溶洞型，其中最重要的儲(chǔ)集體類型為溶洞型。在40口完鉆井中，共有19井次鉆遇25個(gè)溶洞，溶洞鉆遇率為47．5%，平均洞高4．3m。而在T47反射界面以下0～80m，溶洞鉆遇率為61．1%。由于五區(qū)整體位于上奧陶統(tǒng)剝蝕區(qū)，在巖溶改造程度較高的同時(shí)充填幾率也較高，25個(gè)溶洞中未被充填的僅有12個(gè)。鉆井揭示，洞內(nèi)充填物主要為砂泥質(zhì)，還有少量的方解石、硅質(zhì)膠結(jié)物、垮塌角礫巖。平面上，溶洞充填比例由西北向東南逐漸增加。

2．2 古巖溶發(fā)育特征

古巖溶地貌是巖溶作用與各類地質(zhì)作用綜合疊加形成的結(jié)果，不同地貌形態(tài)對(duì)巖溶儲(chǔ)層發(fā)育起著重要的控制作用［7～10］。利用高精度三維地震資料，采用 “印?！狈ɑ謴?fù)五區(qū)下奧陶統(tǒng)海西早期精細(xì)古巖溶地貌 （圖1）；采用 “趨勢(shì)面”分析技術(shù)刻畫出23個(gè)大小不等的殘丘 （圖2）；根據(jù)現(xiàn)代地貌學(xué)和巖溶學(xué)理論，利用振幅變化率、精細(xì)相干，結(jié)合地貌特征刻畫出海西早期古地表及地下2套水系 （圖3、4）。由圖可知，五區(qū)地表水系由北向南、自西向東逐漸匯聚，水動(dòng)力逐漸增強(qiáng)。5大地表水系的2大干流河將5區(qū)分隔為3大流域。

圖1 塔五區(qū)中－下奧陶統(tǒng)頂面海西早期古地貌圖

圖2 五區(qū)中－下奧陶統(tǒng)頂面古巖溶殘丘及鉆遇溶洞平面分圖

圖3 五區(qū)T47以下20ms精細(xì)相干、地表水系平面圖

圖4 五區(qū)T47以下27～54ms振幅變化率與古暗河平面圖

1）古地貌特征 五區(qū)海西早期巖溶古地貌形態(tài)呈北高南低、西高東低的變化趨勢(shì)，地形相對(duì)高差在340m左右，自西向東可劃分為丘叢壟脊、丘峰壟脊、巖溶洼地－巖溶湖共3個(gè)次級(jí)巖溶地貌單元。巖溶地貌總體上存在正向巖溶地貌單元 （溶丘、溶峰等）和負(fù)向巖溶地貌單元 （溝谷、洼地等）。以正向巖溶地貌為主的地區(qū)為巖溶高地，以負(fù)向巖溶地貌為主的地區(qū)為巖溶洼地，正、負(fù)向巖溶地貌間互發(fā)育的地區(qū)為次級(jí)巖溶斜坡。但在巖溶高地上也有溝谷、洼地，巖溶盆地中也有少量殘丘。全區(qū)共發(fā)育以正向巖溶地貌為主的局部殘丘23個(gè)。

2）古水系特征 研究區(qū)自西向東發(fā)育5大地表水系，以T502CX井～S62CH井為界可劃分為東、西2組。西部水系1號(hào)主流域是沿T503井區(qū)分布的支流河，向西部匯聚成干流河道，流入塔河油田四、五區(qū)的大型南北向巖溶溝谷，控制T503井區(qū)巖溶地貌以及巖溶儲(chǔ)集體的發(fā)育；西部水系2號(hào)流域?yàn)楸辈壳饏矇偶股系腡503、S78、TK508以及TK513等井區(qū)的支流河道，向南部峰叢壟脊上的TK513井區(qū)東以及TK517井區(qū)附近匯集，形成2條干流河道，最后進(jìn)入塔河油田三區(qū) （以下簡(jiǎn)稱 “三區(qū)”），其控制著五區(qū)西部巖溶地貌，地表河改造出2條大型巖溶溝谷，將該區(qū)分隔出多個(gè)規(guī)模不等的溶丘、溶峰；西部水系3號(hào)流域主要為中部的TK515、TK516X、TK514井區(qū)的分支河，近南北向流入三區(qū)并匯集成干流河道，控制著該井區(qū)的巖溶地貌和巖溶縫洞體發(fā)育；東部水系4號(hào)主流域由五區(qū)東部3個(gè)規(guī)模較大的北西向溶丘兩側(cè)的分支河匯聚而成，共有3條干流河，整體向南在TK512H井區(qū)南部匯聚，流入三區(qū)，在研究區(qū)北部形成系列丘從壟脊，中部形成數(shù)量眾多的溶峰，南部形成規(guī)模巨大的地表河；東部水系5號(hào)主要為S73井區(qū)以東及T501井區(qū)分布的一些規(guī)模較小的分支河，向東、南2個(gè)方向匯聚。

在喀斯特巖溶地區(qū)，除了地表河流外，還存在地下巖溶暗河系統(tǒng)，具有地表水系和地下暗河組成的雙層喀斯特溶蝕二元結(jié)構(gòu)。五區(qū)暗河系統(tǒng)破壞嚴(yán)重，呈段塞式，連通性較差。根據(jù)振幅變化率屬性、結(jié)合鉆井資料，識(shí)別出6條規(guī)模較大的地下暗河。地下水系的分布與地表水系密切相關(guān)，在西部與網(wǎng)狀地表水系匹配，沿壟脊形成3條暗河系統(tǒng)；而東部則在溶丘高部位形成3條近南北向暗河。暗河主要為早期巖溶水沿深大斷裂溶蝕形成，后期地表水下切，大部分暗河出露并進(jìn)一步破壞形成地表河。局部古巖溶殘丘內(nèi)部殘留少量暗河段，充填較為嚴(yán)重，連通性較差。

綜合分析認(rèn)為，五區(qū)由北向南、自西向東巖溶發(fā)育程度逐漸增強(qiáng)，從半開放巖溶系統(tǒng)逐步過渡到開放性巖溶系統(tǒng)，儲(chǔ)集體充填性逐步增強(qiáng)。受早期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)及深大斷裂發(fā)育特征影響，五區(qū)東、西兩側(cè)相對(duì)中部巖溶發(fā)育程度要高。

3 古巖溶殘丘儲(chǔ)集體發(fā)育特征及分類

古巖溶殘丘的形態(tài)、規(guī)模及儲(chǔ)集體發(fā)育程度受古構(gòu)造 （斷裂及其伴生裂縫）、古水系等因素控制。斷裂及其伴生裂縫是巖溶作用的先期通道，增加了水與碳酸鹽巖的接觸面積，增大了地表水及地下水的溶蝕范圍，改善了碳酸鹽巖的滲流作用，使溶蝕作用增強(qiáng)，溶蝕速度加快［11～13］。五區(qū)經(jīng)歷了多期巖溶改造，古巖溶殘丘自身的構(gòu)造變形程度、斷裂及裂縫發(fā)育規(guī)模和密度控制著巖溶水的溶蝕范圍和強(qiáng)度，進(jìn)而控制縫洞型儲(chǔ)集體發(fā)育程度及發(fā)育部位。如S48井區(qū)古巖溶殘丘位于阿克庫(kù)凸起軸部，構(gòu)造變形嚴(yán)重，斷裂、裂縫發(fā)育，巖溶改造嚴(yán)重，縫洞體異常發(fā)育。

五區(qū)斷裂主要受加里東中晚期－海西早期、海西晚期2期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，發(fā)育不同級(jí)別大小斷裂200余條。其中深大斷裂9條，以北西、北東向的逆斷裂為主，斷距較小，約10m左右，延伸范圍平均在4．1km2，傾角為80°，深部斷穿層位為一般（巖性追蹤面）、7（鷹山組底面）。其余為風(fēng)化殼斷裂，主要以北西、北東向弧形展布的逆斷列為主，延伸長(zhǎng)度0．5～1km，斷距3～18m，規(guī)模較小。五區(qū)斷裂整體上自西向東可劃分為3組，深大斷裂控制五區(qū)構(gòu)造格局，次級(jí)斷裂控制局部構(gòu)造形態(tài)及表層儲(chǔ)集體發(fā)育程度。

充分利用鉆井、測(cè)井、錄井以及高精度三維地震數(shù)據(jù)體資料，在精細(xì)刻畫古巖溶殘丘的基礎(chǔ)上，從構(gòu)造內(nèi)力、外力綜合分析其構(gòu)造、斷裂及巖溶的發(fā)育強(qiáng)度。通過對(duì)比，可將塔河油田五區(qū)古巖溶殘丘劃分為4類：Ⅰ類巖溶、管道發(fā)育殘丘；Ⅱ類溶穴、落水洞發(fā)育殘丘；Ⅲ類表生面狀巖溶發(fā)育殘丘；Ⅳ類分水嶺發(fā)育殘丘 （圖5）。

圖5 塔河油田奧陶系古巖溶殘丘綜合分類模式圖

1）Ⅰ類巖溶、管道發(fā)育殘丘。主要分布于塔河油田阿克庫(kù)凸起軸部。殘丘構(gòu)造變形嚴(yán)重，斷裂、裂縫發(fā)育，巖溶水面狀輸入，改造嚴(yán)重，表層及深部溶洞普遍發(fā)育，規(guī)模大、連通性好。

2）Ⅱ類溶穴、落水洞發(fā)育殘丘?？拷⒖藥?kù)凸起軸部?jī)蓚?cè)，存在一定構(gòu)造變形，沿深大斷裂形成的大型巖溶溝谷將其分割，殘丘頂部發(fā)育一定規(guī)模斷裂、裂縫，巖溶水在局部沿?cái)嗔讶芪g形成規(guī)模相對(duì)較小的溶穴、落水洞，與深部早期發(fā)育的古暗河系統(tǒng)形成巖溶水循環(huán)系統(tǒng)。

3）Ⅲ類表生面狀巖溶發(fā)育殘丘。該類殘丘主要位于阿克庫(kù)凸起軸部?jī)蓚?cè)廣大的巖溶斜坡部位，構(gòu)造變形較弱。次級(jí)斷裂欠發(fā)育，但裂縫較發(fā)育，巖溶水主要沿裂縫溶蝕，在殘丘表層形成面狀裂縫孔洞型儲(chǔ)集體。

4）Ⅳ類分水嶺發(fā)育殘丘。該類殘丘構(gòu)造變形弱，斷裂、裂縫欠發(fā)育，巖溶水溶蝕選擇性強(qiáng)，自殘丘頂部向兩側(cè)逐步匯聚，發(fā)育明顯分水嶺，分水嶺附近儲(chǔ)集體欠發(fā)育，殘丘翼部存在一定規(guī)模裂縫－孔洞型儲(chǔ)集體，部分殘丘底部形成規(guī)模較小的腳洞。

綜合構(gòu)造、斷裂、古巖溶分析，4類殘丘構(gòu)造變形、斷裂發(fā)育程度、儲(chǔ)集體發(fā)育規(guī)模逐步減小。五區(qū)奧陶系發(fā)育Ⅱ類殘丘6個(gè)，Ⅲ類殘丘8個(gè)，Ⅳ類殘丘9個(gè) （表1）。Ⅱ類殘丘主要分布于西部TK509X縫洞帶，Ⅲ類殘丘主要分布于TK508、S90縫洞帶南部，Ⅳ類殘丘主要分布于中部T502CX～TK510X分水嶺一帶。

表1 塔河油田五區(qū)奧陶系古巖溶殘丘要素統(tǒng)計(jì)表

4 古巖溶殘丘油氣富集規(guī)律分析

勘探實(shí)踐證實(shí)，古巖溶殘丘、斷裂、巖溶縫洞、不整合面和疏導(dǎo)層共同構(gòu)成了研究區(qū)復(fù)雜的油氣運(yùn)聚動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)［1］。其油氣分布特征不受古巖溶殘丘構(gòu)造頂面形態(tài)及閉合高度控制，而受阿克庫(kù)勒凸起區(qū)域構(gòu)造背景、儲(chǔ)集體發(fā)育程度控制，主要分布在風(fēng)化面以下300m范圍內(nèi)［5］。由于古巖溶殘丘控制儲(chǔ)集體發(fā)育程度和發(fā)育部位，同時(shí)五區(qū)建產(chǎn)井平均含油高度僅48m，普遍低于古巖溶殘丘閉合幅度，殘丘之外的相對(duì)低部位油氣充注較差，故形成了五區(qū)古巖溶殘丘控油、深溝控水的特征。古巖溶殘丘較高部位規(guī)?？p洞體含油高度大，累計(jì)產(chǎn)量高。

采用測(cè)井、常規(guī)測(cè)試、生產(chǎn)測(cè)井、生產(chǎn)動(dòng)態(tài)等多方面資料進(jìn)行綜合研究確定各古巖溶殘丘的油水界面。塔河油田五區(qū)T47構(gòu)造整體呈北高南低，隨著T47構(gòu)造的變化，儲(chǔ)集體內(nèi)的油水層深度受T47構(gòu)造起伏的影響，整體沒有統(tǒng)一的油水界面，但具自南向北逐步抬升趨勢(shì)，呈現(xiàn) “山高水高”的特點(diǎn)（圖6、7）。僅有局部古巖溶殘丘區(qū)存在相對(duì)統(tǒng)一的油水界面。

各類古巖溶殘丘縫洞體發(fā)育程度和發(fā)育部位決定了油氣富集程度，Ⅱ、Ⅲ類殘丘溶洞、裂縫、孔洞發(fā)育部位在殘丘頂部、翼部，含油高度較大，如Ⅱ類殘丘的TK508井、TK509X井等，Ⅲ類的S61CH井等井。而Ⅳ類殘丘相對(duì)其他類型，斷裂、裂縫密度要小，導(dǎo)致殘丘發(fā)育分水嶺。高部位的分水嶺上儲(chǔ)集體相對(duì)欠發(fā)育，以小型孔洞、裂縫為主，翼部的分支河附近發(fā)育厚度相對(duì)較大的孔洞，底部可能發(fā)育溶洞。即Ⅳ類殘丘由底至頂儲(chǔ)集體發(fā)育程度逐漸變差。

圖6 塔河油田五區(qū)奧陶系油藏不同縫洞帶單井測(cè)試情況圖 （海拔對(duì)齊）

圖7 塔河油田五區(qū)奧陶系油藏不同古巖溶殘丘單井測(cè)試情況平面分布圖

5 有利目標(biāo)優(yōu)選

在古巖溶控儲(chǔ)、控藏分析的基礎(chǔ)上，以鉆井儲(chǔ)層解釋結(jié)果為基礎(chǔ)，結(jié)合構(gòu)造的精細(xì)解釋和地震屬性特征，綜合采用振幅變化率分析技術(shù)、地震反射特征結(jié)構(gòu)分析技術(shù)、趨勢(shì)面分析技術(shù)、精細(xì)相干分析技術(shù)等多種方法，實(shí)現(xiàn)了各類古巖溶殘丘有利地質(zhì)體、有利反射特征的優(yōu)選。

五區(qū)主要發(fā)育Ⅱ至Ⅳ類殘丘，實(shí)鉆和儲(chǔ)集體預(yù)測(cè)顯示Ⅱ、Ⅲ類殘丘頂部發(fā)育溶洞、面狀孔洞型儲(chǔ)集體，Ⅳ類殘丘翼部、底部?jī)?chǔ)集體較發(fā)育，同時(shí)古巖溶殘丘控油作用明顯，根據(jù)不同類型殘丘儲(chǔ)集體發(fā)育程度和油氣富集規(guī)律，優(yōu)選出各類殘丘頂部、翼部縫洞體對(duì)應(yīng)的反射特征，進(jìn)行井位部署，各類殘丘有利目標(biāo)地質(zhì)、地震反射模式分別為：

1）Ⅱ類溶穴、落水洞發(fā)育殘丘：風(fēng)化殼孔洞型儲(chǔ)集體發(fā)育，局部峰叢鞍部落水洞發(fā)育 （串珠反射）。西北部靠近四區(qū)的TK509X、TK508等殘丘區(qū)，構(gòu)造變形較大，其頂部發(fā)育一定規(guī)模斷裂、裂縫，巖溶水直接沿頂部向下溶蝕，發(fā)育一定規(guī)模的溶穴落水洞，且處于殘丘最高部位，油氣較富集，為井位部署最有利區(qū)域，部署模式為 “殘丘頂部＋強(qiáng)振幅變化率＋串珠”。

2）Ⅲ類表生巖溶發(fā)育殘丘：面狀巖溶、孔洞型儲(chǔ)集體發(fā)育 （紅波谷）。中部的S61CH～S62CH井區(qū)為五區(qū)古巖溶殘丘剝蝕最強(qiáng)烈區(qū)域，面狀溶蝕強(qiáng)烈，裂縫孔洞型儲(chǔ)集體成片發(fā)育，個(gè)別殘丘鞍部發(fā)育落水洞，有利部署模式為 “殘丘頂部＋較強(qiáng)振幅變化率＋連續(xù)紅波谷”。

（3）Ⅳ類主分水嶺發(fā)育殘丘：殘丘翼部，分支河末端發(fā)育 （串珠反射）。中部的T502CX等主分水嶺殘丘發(fā)育區(qū)，巖溶水沿分水嶺快速下泄。分水嶺儲(chǔ)集體欠發(fā)育，以裂縫型為主。古巖溶殘丘翼部和底部水動(dòng)力較大，儲(chǔ)集體較發(fā)育，而翼部的分支河道上儲(chǔ)集體發(fā)育且處于殘丘較高部位，縫洞體空間配置關(guān)系較好，油氣較富集，為該古巖溶殘丘區(qū)井位部署的有利區(qū)域，部署模式為 “殘丘翼部＋較強(qiáng)振幅變化率＋串珠”。

6 結(jié)論

1）塔河油田五區(qū)古巖溶殘丘自身的構(gòu)造變形程度、斷裂及裂縫發(fā)育規(guī)模和密度控制著巖溶水的溶蝕范圍和強(qiáng)度，進(jìn)而控制縫洞型儲(chǔ)集體發(fā)育程度及發(fā)育部位。根據(jù)構(gòu)造作用、巖溶作用差異性，將奧陶系古巖溶殘丘劃分為4類：Ⅰ類巖溶、管道發(fā)育殘丘；Ⅱ類溶穴、落水洞發(fā)育殘丘；Ⅲ類表生面狀巖溶發(fā)育殘丘；Ⅳ類分水嶺發(fā)育殘丘。塔河五區(qū)主要發(fā)育Ⅱ～Ⅳ類殘丘。

2）各類古巖溶殘丘縫洞體發(fā)育程度和發(fā)育部位控制了油氣富集程度，Ⅱ、Ⅲ類殘丘溶洞、裂縫孔洞發(fā)育部位在殘丘頂部、翼部，含油高度較大。Ⅳ類殘丘由底部向頂部?jī)?chǔ)集體發(fā)育程度逐漸變差，導(dǎo)致該類殘丘含油氣性相對(duì)其他類型要差。

3）據(jù)不同類型古巖溶殘丘儲(chǔ)集體發(fā)育和油氣富集規(guī)律，優(yōu)選出各類殘丘頂部、翼部縫洞體對(duì)應(yīng)的反射特征。各類殘丘有利目標(biāo)地質(zhì)、地震反射模式分別為：Ⅱ類殘丘風(fēng)化殼孔洞型儲(chǔ)集體發(fā)育，局部峰叢鞍部落水洞發(fā)育 （串珠反射）；Ⅲ類殘丘面狀巖溶、孔洞型儲(chǔ)集體發(fā)育 （紅波谷）；Ⅳ類殘丘翼部，分支河末端發(fā)育 （串珠反射）。

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