靖邊氣田陜330井區(qū)奧陶紀(jì)喀斯特古地貌研究

代金友，穆中奇，王永林，劉茂國

(1.中國石油大學(xué)(北京)石油工程學(xué)院，北京 102249；2.中國石油長慶油田分公司第一采氣廠，寧夏銀川 750006)

陜330井區(qū)處于靖邊氣田東部，面積約3 000 km2。陜330井區(qū)是一個(gè)與奧陶系海相碳酸鹽巖風(fēng)化殼有關(guān)的古喀斯特氣田[1，2]，儲層由一套以溶蝕為主，經(jīng)深度成巖作用改造的蒸發(fā)潮坪沉積組成，喀斯特古地貌對油氣分布有著極其重要的控制作用[3-6]。

作為靖邊氣田東部擴(kuò)邊建產(chǎn)的新區(qū)，陜330井區(qū)奧陶系儲層喀斯特古地貌特征尚不落實(shí)，不利于后續(xù)開發(fā)建產(chǎn)工作開展。為此筆者結(jié)合最新鉆錄井資料，開展了喀斯特期古構(gòu)造、地層出露狀況、地層沉積厚度以及喀斯特殘留厚度研究，通過單井喀斯特特征資料整理，采用連井地貌剖面標(biāo)定方法進(jìn)行了奧陶紀(jì)鴨絨古地貌恢復(fù)與精細(xì)刻畫。研究成果可直接指導(dǎo)靖邊氣田擴(kuò)邊建產(chǎn)工作，并對我國碳酸鹽巖古喀斯特氣田的地貌恢復(fù)提供方法借鑒。

1 古構(gòu)造

在漫長的地質(zhì)構(gòu)造演化過程中，鄂爾多斯盆地經(jīng)歷了太古代-早元古代的基底形成5段，中晚元古代的大陸裂谷發(fā)育5段，早古生代的陸緣海盆地形成5段，晚石炭世-中三疊世的內(nèi)克拉通盆地形成5段，晚三疊世-早白堊世的前陸盆地發(fā)育5段以及新生代的盆地周緣斷陷盆地形成5段共六個(gè)大的構(gòu)造演化5段。其中，古生代的陸緣海盆地形成5段，陜330井區(qū)所處的靖邊-橫山地區(qū)在加里東運(yùn)動晚期整體抬升，使早古生代中奧陶世海退之后下古生界碳酸鹽巖暴露地表，遭受了1.3億年的風(fēng)化剝蝕、雨水沖刷及化學(xué)溶蝕、淋濾作用，雕鑿出特有的古喀斯特地貌景觀[7]，形成的碳酸鹽巖次生溶蝕孔洞縫儲層對油氣的聚集十分有利。中石炭世鄂爾多斯地塊再度發(fā)生海侵，沉積了海相、海陸過渡相的中上石炭統(tǒng)煤系地層[8]。因此，石炭系沉積與下覆奧陶系地層呈填平補(bǔ)齊關(guān)系[9]，可以利用石炭系原始沉積厚度趨勢來確定奧陶紀(jì)喀斯特期古構(gòu)造特征。

據(jù)此，研究根據(jù)現(xiàn)場測、錄井及鉆井分層數(shù)據(jù)，整理并編制了陜330井區(qū)石炭系原始沉積厚度圖(見圖1)?？梢钥闯觯菏肯档貙雍穸确植加?4 m～72 m，平均68 m。其中，西北部沉積厚度較小，說明處于古構(gòu)造高部位；而向東南部沉積厚度變大，表明處于古構(gòu)造低部位。因此，陜330井區(qū)喀斯特期古地形呈明顯的西北高東南低、朝東南方向傾伏的單斜構(gòu)造，這決定了該區(qū)古喀斯特作用形成的地表喀斯特水體具有由西向東徑流的特征。

2 地層出露狀況

陜330井區(qū)儲層為奧陶系頂部馬家溝組馬五1-5亞段，巖性以泥粉晶白云巖為主，厚60 m～120 m。在奧陶紀(jì)西高東低的古構(gòu)造背景下，馬五1-5亞段碳酸鹽巖長期遭受了風(fēng)化剝蝕、雨水沖刷及化學(xué)溶蝕、淋濾作用，形成了頂部地層不同程度的缺失，并表現(xiàn)為小層出露層位差異以及鉆遇率的不同。

為此，結(jié)合測錄井資料開展了細(xì)致的小層對比工作，在此基礎(chǔ)上統(tǒng)計(jì)了該區(qū)小層鉆遇率、地層出露及地層厚度特征(見表1)，并編制了風(fēng)化殼小層出露狀況圖(見圖2)。可以看出，陜330井區(qū)地層出露以馬五1亞段為主，出露層位較淺。其中，小層出露比例由高到低依次為：馬五11(55.7%)、馬五12(18.9%)、馬五13(9.2%)、馬五14(4.8%)、馬五21(1.7%)、馬五22(2.1%)、馬五31(3.8%)、馬五32(3.3%)、馬五33(0.5%)，說明馬五41a以下地層未出露，即古喀斯特最深層位在馬五33。

3 沉積厚度與殘留厚度

由于馬五33小層鉆遇率為100%，即馬五33小層全區(qū)發(fā)育，因此可以利用馬五1-3地層保留完全的井進(jìn)行地層沉積厚度恢復(fù)，以確定儲層風(fēng)化喀斯特之前地層的分布特征。從恢復(fù)結(jié)果(見圖3)表明：陜330井區(qū)馬五1-3地層沉積厚度為52 m～56 m，即研究區(qū)東西50 km范圍內(nèi)，沉積厚度變化不大、最多相差4 m，這反映了寬廣的海相潮坪沉積地層穩(wěn)定發(fā)育的特征。同時(shí)，地層厚度的分布由西向東呈連續(xù)遞變趨勢，其中西部沉積厚度較大，東部沉積厚度較小。這說明隨著海水深度增加，潮坪沉積碳酸鹽巖沉積厚度由西向東有減小趨勢。

在馬五1-3沉積厚度分析基礎(chǔ)上，利用陜330井區(qū)所有井的分層資料編制了該區(qū)馬五1-3地層殘留厚度圖。結(jié)果表明(見圖4)：地層殘留厚度高低相間分布，分布趨勢與地層出露情況(見圖2)十分吻合，即出露層位越老殘留厚度越小。出露層位與殘留厚度回歸分析表明，二者呈線性關(guān)系、復(fù)相關(guān)系數(shù)R2為0.929。

表1 陜330井區(qū)奧陶系馬五1-5亞段小層出露狀況Tab.1 Exposure of layers in Ordovician Ma51-5in Shan 330 area

圖1 石炭系地層厚度圖Fig.1 The arboniferous reservoir thickness

4 古地貌特征及展布

4.1 古地貌剖面標(biāo)定及地貌單元劃分

圖3 馬五1-3原始厚度圖Fig.3 Ma51～Ma53original thickness

圖4 馬五1-3殘留厚度圖Fig.4 Ma51～Ma53residual thickness

通過喀斯特期古構(gòu)造、地層出露、沉積厚度及殘留厚度特征研究，明確了陜330井區(qū)奧陶紀(jì)喀斯特古地貌形成的背景、地層條件及溶蝕狀況，為利用地貌剖面進(jìn)行喀斯特古地貌的恢復(fù)提供了依據(jù)。為此，在單井資料整理和連井地貌剖面繪制基礎(chǔ)上，綜合利用地貌剖面標(biāo)定方法進(jìn)行古地貌恢復(fù)。

通過40條地貌剖面標(biāo)定分析，將陜330井區(qū)劃分出臺丘、斜坡和溝槽等3種地貌單元類型(見圖5)，特征如下：

(1)臺丘區(qū)：地層保存較好、殘留厚度較大的正向地貌單元，它是由許多小規(guī)模的丘狀突起組合而成，馬五1-3殘留厚度一般在45 m以上，平均53 m，出露層位以馬五1亞段為主，地層保留較好，儲層溶蝕淋濾充分。

(2)斜坡區(qū)：為臺丘區(qū)向溝槽的過渡地區(qū)。馬五1-3殘留厚度為32 m～45 m，平均40 m，出露層位主要為馬五2亞段。

(3)溝槽區(qū)：溝槽是古水流沖蝕和溶蝕形成的樹枝狀潛溝，長度在30 km～70 km，多呈較陡的V字型，頂面寬度可達(dá)數(shù)千米[10，11]。不同級次的溝槽往往呈樹枝狀分布，馬五1-3殘留厚度小于32 m，平均20 m，出露層位在馬五2亞段以下。

圖5 陜330井區(qū)連井古地貌剖面圖Fig.5 Paleogomorphic section of Shan 330 area

4.2 古地貌展布特征

圖6 陜330井區(qū)古地貌剖面圖Fig.6 Paleogomorphic profile of Shan 330 area

采用單井判別及剖面標(biāo)定方式重現(xiàn)了陜330井區(qū)奧陶紀(jì)古地貌單元分布規(guī)律(見圖6)，可以看出：陜330井區(qū)古地貌整體以斜坡為背景，受3條樹枝狀溝槽分割形成6塊大小不一的臺丘區(qū)。其中，溝槽在研究區(qū)西部構(gòu)造高部位分支明顯，而向東部分支逐漸減少并匯流到主溝槽。受其影響，研究區(qū)西部地貌單元變化復(fù)雜，臺丘、斜坡、溝槽等地貌間互發(fā)育、轉(zhuǎn)換頻繁(見圖5a)。其中，西部臺丘區(qū)更為發(fā)育，而向東部多過渡為斜坡區(qū)(見圖5b)。

表2 地貌單元與生產(chǎn)資料的對應(yīng)關(guān)系Tab.2 Correspondence between the geomorphic unit and the production data

4.3 地貌與油氣富集關(guān)系

根據(jù)現(xiàn)場測試井無阻流量數(shù)據(jù)和生產(chǎn)資料，統(tǒng)計(jì)了不同地貌單元的生產(chǎn)特征(見表2)。可以看出：不同地貌單元差異明顯，其中臺丘區(qū)井殘留厚度大、主力層發(fā)育、無阻流量高、日產(chǎn)氣量高，是最有利的地貌單元類型；其次為斜坡區(qū)井，殘留厚度較大、無阻流量中等、日產(chǎn)氣量較低；而鉆遇溝槽井殘留厚度小、無阻流量和日產(chǎn)氣量極低，達(dá)不到工業(yè)產(chǎn)能標(biāo)準(zhǔn)，對油氣富集不利。因此，陜330井區(qū)臺丘地貌對油氣富集最有利，可作為下一步產(chǎn)建重點(diǎn)區(qū)。

5 結(jié)論

(1)陜330井區(qū)奧陶紀(jì)喀斯特期古構(gòu)造背景呈西高東低、向東南傾斜單斜構(gòu)造，西部是匯水區(qū)，東部為瀉水區(qū)。馬五1-5地層最大溶蝕層位為馬五33，統(tǒng)計(jì)馬五1-3地層沉積厚度接近、介于52 m～56 m，而喀斯特風(fēng)化后馬五1-3地層殘留厚度差別較大、介于10 m～56 m，且隨出露層位越老殘留厚度變小。

(2)采用單井判別及剖面標(biāo)定方式重現(xiàn)了陜330井區(qū)奧陶紀(jì)古地貌分布規(guī)律，表明古地貌整體以斜坡為背景，受3條樹枝狀溝槽分割形成6塊大小不一的臺丘區(qū)。其中，溝槽在研究區(qū)西部構(gòu)造高部位分支明顯，而向東部分支逐漸減少并匯流到主溝槽。受其影響，研究區(qū)西部地貌單元變化復(fù)雜，臺丘、斜坡、溝槽等地貌間互發(fā)育、轉(zhuǎn)換頻繁，而向東部多過渡為斜坡區(qū)。其中，臺丘區(qū)對油氣富集最有利，可作為下一步產(chǎn)能建設(shè)重點(diǎn)區(qū)。

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