塔河油田下奥陶统溶洞分布规律初步探讨

文章编号:1004—5716(2003)08—70—02中图分类号:TE312　文献标识码:B 塔河油田下奥陶统溶洞分布规律初步探讨
王晓东,陈　凌
(中国石化西北分公司勘探开发规化设计研究院,新疆乌鲁木齐830011)
摘　要:介绍了溶洞的判别标志,及溶洞在塔河油田下奥陶统的分布规律,提出了勘探部署建议。

关键词:溶洞;塔河油田;下奥陶统;分布规律;勘探
塔河油田位于塔里木盆地北部隆起区,阿克库勒古凸起的斜坡带上。

该凸起在加里东中期(奥陶纪末)已具雏型,海西早期(泥盆纪末)和晚期(三叠纪末)两度隆升,遭受强烈剥蚀,致使在凸起顶部三叠系直覆于奥陶系之上,凸起的斜坡带下石炭统直覆于奥陶系之上,且缺失上石炭统和二叠系。

奥陶系构造面貌于海西晚期基本定型。

本区下奥陶统为开阔台地相沉积,由一套黄灰色、褐灰色泥晶灰岩、微晶灰岩、亮晶砂屑灰岩组成,厚度>300m。

岩石致密坚硬,孔渗性很差,平均孔隙度<1%,渗透率<0.1×10-3μm2。

储集空间主要为孔、洞、缝组成的网络系统,其与致密围岩配置形成规模大小不等的储渗体,这些储渗体即是大量油气聚存的场所。

勘探实践证明在孔、洞、缝储层中,溶蚀洞穴在整个油田的储、产能中占据最重要的位置(下文中将提及),因此探索溶洞的分布规律对勘探生产有着十分重要的现实意义。

1　溶洞的判别标志
溶洞或洞穴系统,DerekF ord(1988)定名为在地下水入口和出口处之间连续延伸的直径至少为5～15mm的溶解渠道。

参照其定义,凡是溶蚀孔径>5～15mm者皆可视为溶洞,而连续延伸的溶洞则称之溶洞系统或洞穴系统。

塔河油田下奥陶统灰岩地层因长期暴露地表,故其岩溶作用强烈,形成了大量溶蚀缝、溶蚀孔和溶洞。

为了探索溶洞的分布规律,首先必须认识和判别溶洞。

溶洞判别标志:
直接标志:钻井过程中钻头放空或近似放空,同时伴随井漏;钻井岩芯中的洞穴充填物和垮塌物,如砂泥质斑块、较大的方解石、石英晶体或晶簇、燧石团块、角砾状灰岩斑块等。

间接标志:测井曲线上在大套较纯净灰岩的测井响应背景值中出现的高自然伽玛、高声波时差、低密度、低电阻率和井径扩大,可简称为“两高、两低、一扩大”测井响应标志。

在利用以上标志时常常需要综合多方面的因素进行分析方可能得到正确的判断。

例如:直接标志中钻头放空和井漏在溶洞处通常是同时发生的,但是当采取负压钻井钻过溶洞时,由于泥浆柱压力低于地层压力,故只出现放空,并不发生井漏,TK203井5649～5651.24m溶洞就是如此;又如发生井漏并不一定是溶洞所致,发育的裂缝系统也可出现较严重井漏,如T302井5381～5497m井段漏浆达439.9m3,但测井曲线却找不到溶洞的响应标志;再如,有的溶洞直接标志明显,却不完全具有“两高、两低、一扩大”的响应特征,如T301井5545.66～5546.86m、S61井5665.9～5667.19m溶洞,因它们大小接近和略小于钻头直径,故没有井径扩大的反映。

2　溶洞的数量和大小
对油田内17口井和油田3号区块外围2口井(S73、78)共计19口井的分析判别和统计可以看到:
19口井14口发育有溶洞,占统计数的73.7%。

油田内17口井中12口有溶洞,占70.6%。

14口发育溶洞的井内共有溶洞25个,平均1.8个Π井。

一般每口井为1～2个,个别井可达3～6个,油田内岩溶斜坡残丘上的T402井有3个,油田区外岩溶高地上的S78井高达6个。

2.1　溶洞高度
油田内12口井18个溶洞的统计结果表明:溶洞高度1.5～2.0m者有10个,占统计数的55.5%,超过2m者有5个(最高达11m),占27.8%,1.5m者仅3个,占16.7%。

2.2　溶洞大小
油田内9口井15个的统计结果表明:溶洞直径(或宽度)最小为12.7cm,最大32cm,大小不等。

但17～2cm者相对较多,计10个,占统计数的66.7%,超过22cm者仅2个,占13.3%。

3　溶洞的分布
3.1　溶洞的平面展布
油田内各区块均有溶洞发育,可以说遍布整个油田,但数量和大小有一定程度的差异,以4号和3号区块最好,其次为6号区块,1号和2号区块较差(这可能与各区块的钻井数和统计数有一定关系)。

3.2　溶洞的纵向分布
油田3号、4号和6号区块的15个溶洞现今海拔高度分别为:
①-4420～-4430m[3号1个(S47井)、4号3个(S48、T401)];
②-4520～-4580m[3号1个(S70井)、4号2个(S65、T414)、6号2个(S66)];
③-4600～-4780m[3号2个(T301、S61井)、4号3个(T402、S65)、6号2个(S74)]。

据此,溶洞发育的深度总体上可划分为三个带:
①浅层带,海拔-4420～-4430m,距O
1
风化面0～25m;
②中深层带,海拔-4520～-4580m,距O
1
风化面30～70m (个别<10m);
③深层带,海拔-4600～-4780m,距O1风化面170～275m。

总第87期2003年第8期
西部探矿工程
WEST-CHI NA EXP LORATI ON E NGI NEERI NG
series N o.87
Aug.2003
3.3　溶洞分布与O 1古今地貌(构造)的关系
3号区块:溶洞沿以T 301、302为中心的岩溶残丘(构造高部
位)东侧和南侧一线发育,S61→T 301→S47井呈NE -SW 向展布。

溶洞主要发育在深层带(距风化面170～200m ),在浅层带也有发育,如S47井。

在此残丘东斜坡上的S70井亦发育深层的溶洞。

本区块深层溶洞发育除与古今地貌有关外,可能更主要与海西晚期产生的一系列近E -W 向断裂相关,因为地表水和地下水可沿断裂渗入到较深的部位对碳酸盐岩进行溶蚀。

4号区块:溶洞主要发育在岩溶残丘的顶部,如S48、T 401、T 402、S65等井,分布层段以浅层带为主,中深层和深层亦有分布。

有的部位浅层和深层都有溶洞,如T 402井残丘。

也有在中深层和深层带都有溶洞的残丘,如S65井。

浅层带的溶洞大体呈近S -N 向展布,如S48→T 401→T 402井,这与地貌(或构造)高点分布方向一致。

深层带的溶洞大致呈NE 向展布,如S65→T 402井。

在残丘的边缘带亦见零星溶洞,如T 414井。

总体看溶洞的发育不单与地貌(构造)有关,且和井旁的小断层有关。

6号区块:溶洞在斜坡的局部残丘上发育,如S74、S66井。

层段主要为中深层和深层带。

由于本区块内钻井少,统计分析只2口井,故溶洞的发育规律尚须深入研究。

溶洞发育层段与现今构造(今地貌)有良好对应关系(表1)。

从今构造(深度)图上清晰可见:①5360～5370m 等深线封闭的范围恰好是油田3号和4号区块内的构造高点(岩深残丘),这意味着浅层带的溶洞受局部构造的控制,或两者关系十分密切。

②5460～5520m 等深线封闭地区主要为6号区块的局部构造,这表明中深层的溶洞与以上地区的构造(残丘)相关。

③5540m 等深线以下的深层溶蚀(溶洞),在油田各区块都有一定程度的发育。

6号、2号和1号区块主要受C 1b 和O 2+3沉积时所处的近海岩斜坡的海滨地带控制,而3号和4号区块可能主要为构造断裂与其深部的淡水和海水混合带联合控制。

表1　溶洞发育层段与今构造深度对应表
溶洞发育段现今海拔(m )
现今构造(深度)图(m )
浅层带-4420～-44305360～5370中深层带-4520～-45805460～5520深层带
-4600～-4780
5540～5720
4　溶洞与油气
O 1的溶洞与油气的关系极为密切,几乎所有溶洞内都富集
油气。

一般情况溶洞的大小与油气丰度成正相关,较典型的井如3号区块的S47、T 301,4号区块的S48、T 401等井。

通常浅层带的溶洞油气最丰富,其次为深层带的溶洞,中深层带的溶洞较差。

浅层带的溶洞一般都不含水或含水很少,而深层带的溶洞常含水较多。

高产油气井储层皆属于裂缝-溶洞型,它是塔河油田奥陶系碳酸盐岩最优秀的储集类型。

众多大小不一的溶洞被裂缝沟通,形成巨大的储集和渗流空间,为油气富集提供了最佳场所,这是大型油田必不可少的重要条件。

5　溶洞成因浅析
O 1的溶洞在纵向上为什么会有成带分布的特征呢?总体看
这和阿克库勒凸起构造发展历史密不可分。

加里东中期、海西早
期和海西晚期的隆升,都导致海水退却,侵蚀基准面的下降,使O 1及其上覆地层遭到不同程度的剥蚀,O 1发生岩溶作用,特别是泥盆纪末的海西早期运动,使凸起及其斜坡上的志留～泥盆系剥蚀殆尽,O 2+3地层也遭到强烈剥蚀,导致O 1地层裸露地表,受到大气降水的强烈岩溶。

随后凸起缓慢沉降,接受石炭纪的海相沉积,在石炭系沉积过程中近海岸斜坡的滨海地带,O 1地层又受大气淡水与海水的混合溶蚀。

海西晚期,凸起再次强烈抬升,并发育众多大小不一的断裂,石炭系遭到不同程度剥蚀,O 1地层进入浅埋藏期的岩溶阶段,此段时期大气降水和地下水主要沿断裂和裂缝向下渗流溶蚀。

凸起的降升、沉降奠定了岩溶溶洞成带分布的基础。

据T 301井和S47井溶缝、溶洞中的方解石充填物元素分析,其中有Sr 和Na 含量较高的层段(这是海水溶蚀的证据),有单一淡水的层段,也有淡水和海水混合溶蚀的层段。

2口井分析结果,O 1浅层(距风化面<50m ,海拔-4466m )主要为地表淡水溶蚀;O 1中深层(距风化面>100m ,海拔-4516m 以下)为淡水与海水混合溶蚀。

参照以上的分析结果,结合溶洞分布的具体位置,溶洞发育的三个深度带的成因可归纳如下:5.1　浅层溶洞带
溶洞发育一般在海拔-4430m 以上,多位于岩溶斜坡的局部构造(残丘)上,距O 1风化面0～25m ,它们大多处于地表岩溶带内,因其暴露期最长,所以主要为大气降水在开放系统下长期溶蚀的结果。

5.2　中深层溶洞带
溶洞发育深度一般在海拔-4520～-4580m 之间,距O 1风化面一般30～70m (个别<10m )。

大多数溶洞处于垂直渗流带范围内,属于侵入渗流带内的渗流溶洞。

其高度可达10m 以上(S70井5490～5501m 溶洞最典型),主要为暴露期大气降水沿断裂,裂缝垂向渗流溶蚀形成,其次在C 1b 沉积过程中有部分海水渗入,成为淡、咸水的混合溶蚀。

5.3　深层溶洞带
溶洞发育深度一般在海拔-4600m 以下(井深5600m 以下),距O 1风化面>170m 。

主要为C 1b 沉积时期海水和淡水、海水混合溶蚀的结果。

6　勘探部署建议
基于大小不一的溶洞是油气的主要储集空间,加之溶洞分布大体上有规律可循,个人提出一点对勘探部署的想法。

(1)由于溶洞和油气都和局部构造高点(残丘)关系密切,故需抓紧对岩溶斜坡上的每个局部高点都进行勘探,以期增储上产。

(2)局部高点总是有限的,因此应着手对油田南部近海岸斜坡地带中深层和深层溶洞的研究与勘探侦察,应该说这是一个有潜力(更接近油源区),有很大希望获得突破的地区。

若能有突破,油田面积将大为扩展。

当然这里还有O 2+3含油性的问题和
O 2+3覆盖下的O 1岩溶发育程度如何的问题待研究。

(3)为提高勘探成功率有必要据钻井资料对现在奥陶系顶面
深(构造)图进行修编。

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7　2003年第8期
王晓东,陈　凌:塔河油田下奥陶统溶洞分布规律初步探讨。