鄂尔多斯盆地南部加里东期岩溶古地貌与天然气成藏条件分析

认识鄂尔多斯盆地南部地区岩溶古地貌和成藏条件是加快该地区勘探步伐面临的重要问题。鄂尔多斯盆地南部加里东期风化壳储集层的分布主要受岩溶古地貌、风化壳层位及沉积相控制。马五段为云坪相带，溶蚀孔洞较为发育；平凉组为深水斜坡相带，多形成断裂、裂缝及洞穴储集空间。中央古隆起西侧古地貌为岩溶斜坡，地表岩溶作用较弱，但断裂发育，洞穴系统较发育；中央古隆起南侧古地貌为岩溶台地，断裂、洞穴系统和风化裂隙相对较为发育；中央古隆起区古地貌为岩溶台地，地层较老，岩性致密，风化壳顶部垂直裂隙带发育，岩溶孔洞不发育；中央古隆起东侧古地貌多属于岩溶阶地或鞍地，风化壳多位于云坪及含膏云坪相带，溶蚀孔洞较为发育。岩溶古地貌天然气成藏主控因素主要为生烃中心、岩溶古地貌、风化壳的层位和沉积相带，有利区带主要在耀县、旬邑、淳化平凉组生烃中心和中央古隆起东侧马五段有利沉积相带。图9表1参13     

塔中地区西北部鹰山组成岩早期岩溶作用类型及其特征

根据塔中构造演化历史,厘定了鹰山组沉积-暴露时期均处于早期成岩阶段。基于大量的成像测井、岩心、薄片和部分分析化验资料,以及二维、三维地震数据,结合阴极发光技术、电镜扫描技术和地震属性提取技术,将塔中西北部鹰山组成岩早期岩溶作用划分为混合水岩溶和大气淡水岩溶两种基本类型,并阐述了岩溶发育特征,建立了岩溶作用模式。研究结果表明：①混合水岩溶为一期组构选择性的溶蚀作用,集中发育于塔中北坡折带顺7井,储层受到海岸带高能相带的控制。②大气淡水岩溶为一期非组构选择性的溶蚀作用,平面分布极为普遍。岩溶储层以裂缝型和裂缝孔洞型为主,岩溶垂向结构发育不完整,且储层在岩溶古地貌上的分异特征不显著,与北西西向断裂密切相关,反映了低幅度地貌控制下的开放系统“裂隙-渗流”型岩溶作用模式。     

四川盆地桐湾不整合面古地貌特征与岩溶分布预测

四川盆地震旦系灯影组风化壳岩溶储层的分布主要受桐湾期不整合面古地貌的古高地、古斜坡的控制。利用全盆的地震格架大剖面解释资料和钻井资料,结合厚度印模法,恢复了桐湾不整合面古地貌,古地貌特征呈西北高、中部斜坡、东南洼的格局。综合利用野外、钻井、地震等资料,深入分析灯影组溶蚀孔洞发育特征和有利岩溶发育带。结果表明,岩溶风化壳溶蚀孔洞发育,广泛发育3个岩溶作用带,岩溶作用厚度呈东薄西厚的变化趋势;岩溶有利发育分布区和较发育分布区主要分布在古岩溶斜坡的地貌位置,以自贡—广安—达县—通江县一线为好,局部发育分布区位于古岩溶高地及古岩溶洼地的地貌位置,分布在成都-资阳地区、绵阳-广元地区及川东南一带。     

塔中地区北坡中-下奥陶统早成岩岩溶作用及储层形成模式

高频层序界面下发育的多种类型早成岩岩溶与埋藏阶段沿着断裂带发育的深成岩溶叠加作用,成为深层-超深层碳酸盐岩储层发育的关键要素。在梳理岩溶作用概念的基础上,通过对塔中地区北坡顺南地区深层-超深层中-下奥陶统岩心、薄片岩石学和阴极发光观察以及流体包裹体和稳定氧、碳同位素分析,结合3D地震均方根振幅和古地貌恢复,不仅从微观上识别出了高位体系域上部同生岩溶和层间岩溶作用类型,并从宏观上建立了这种早成岩岩溶储层“准层状”发育模式,认为受控于古地貌和断裂的早成岩岩溶型储层因后续碳酸盐胶结物充填严重,平均残留孔隙度仅约2.0%,但叠加深成岩溶改造了的储层的最高平均孔隙度可达约19%。因此,早成岩岩溶叠加深成岩溶型储层将成为研究区深层-超深层下古生界斜坡带勘探的重要目标。     

塔中北部斜坡带古岩溶发育特征及演化模式

塔中地区北部斜坡带加里东运动中期古岩溶在上奥陶统吐木休克组沉积后开始发育,至上奥陶统良里塔格组良四段沉积后结束,古岩溶作用时间长,岩溶特征丰富而明显,可通过地质、钻井、常规测井、成像测井和地震等特征综合识别。古岩溶垂向结构自上而下可划分为表层岩溶带、垂向渗滤带、径流岩溶带和深部缓流带,其中径流岩溶带可进一步分为上、下两个亚带及过渡带。随着古地貌地势的降低,上部的岩溶带有减薄甚至不发育的趋势。古岩溶形成的缝洞体系的储集性能受古地貌及海平面变化控制,岩溶斜坡为有利勘探区带,垂向上以径流岩溶带和表层岩溶带储集性能最好,因而研究区下-中奥陶统鹰山组勘探潜力巨大。     

塔中与塔河地区奥陶系岩溶储层形成条件的差异

对比研究表明,塔中、塔河地区奥陶系岩溶型储层存在显著差异,塔中奥陶系白云岩储层以小型岩溶孔洞为特征,而灰岩储层以发育局限的岩溶洞穴型储层为特征;塔河地区岩溶洞穴型储层以大面积、多层系、叠置连片的分布为特征。造成塔中、塔河地区奥陶系岩溶型储层差异的主要原因是构造演化、古地理岩相和可溶岩岩石类型之间的差异。加里东中期塔中地区冲断褶皱强烈发育,可溶的白云岩或灰岩地层呈窄条带状分散出露,岩溶斜坡发育局限;塔河地区构造活动微弱。海西早期塔河地区整体抬升幅度大,地层强烈剥蚀夷平,可溶的灰岩地层大面积平缓出露,岩溶斜坡发育,大气水沿先前的裂隙系统流动并呈管状流溶蚀改造裂隙,形成大型洞穴系统,多套洞穴储层大面积多层系叠置连片分布;塔中地区构造活动却相对平缓。因此,塔中地区以加里东期岩溶为主,塔河地区以海西期岩溶为主。     

塔中-巴麦地区构造沉积演化及其对奥陶系储层的控制

利用近期获得的钻井、地震资料,开展塔中-巴麦地区早古生代构造沉积演化研究,提出塔中-巴楚-玉北地区加里东中期形成了统一的大型"古隆起",控制着晚奥陶世早、中期沉积相的展布;加里东晚期-海西早期,大型"古隆起"分化发展,和田"古隆起"定型,包括玉北地区东部及塔中南坡在内的塘古巴斯坳陷区北东向"潜山"构造带形成,塔中北坡发育北东向走滑断裂带.受早古生代构造-沉积演化特征控制,塔中-巴麦地区奥陶系碳酸盐岩储层发育宏观地质条件存在差异.塔中-巴楚位于加里东中期大型古隆起的主体部位,中、下奥陶统具备加里东中期Ⅰ幕岩溶储层发育条件;玉北中西部、巴楚西部以及塘古巴斯坳陷区北东向潜山构造带还具备加里东晚期-海西早期岩溶储层发育条件;塔中Ⅰ号断裂带以北的顺托果勒地区长期位于古隆起的斜坡部位,北东向断裂发育且多期活动,奥陶系碳酸盐岩发育与之相关的缝洞型储层.     

塔中、塔北古隆起形成演化及油气地质条件对比

塔中、塔北古隆起构造演化及油气地质条件对比结果表明:中加里东期,塔中隆升使得中奥陶统缺失,风化壳岩溶发育,上奥陶统生油岩及礁滩相储层局限于古隆起分布;而塔北还处于台地-斜坡环境,中、上奥陶统较全,台缘相灰泥丘生油岩分布广,中奥陶统礁滩相层序不整合面岩溶储层发育。中晚加里东期,塔中强烈活动而发育3个背斜构造带,仅背斜顶部碳酸盐岩出露区发育风化壳岩溶;而塔北因整体抬升,风化壳岩溶因为碳酸盐岩未出露地表而不发育。晚加里东期,塔中因古隆起已形成而大量汇聚油气;而塔北则呈零星分散充注。早海西期,塔中东部相对抬高而使古隆起呈东高西低地势,在中西部沉积东河砂岩,在东部潜山带发育多个小规模风化壳岩溶储集体;塔北地区则发生强烈隆升,碳酸盐岩在鼻凸构造上整体暴露地表而发育大型风化壳岩溶系统。早海西期以后,塔中古隆起随盆地升降而呈残留古隆起,其东高西低的地势使其可以通过Ⅰ号断裂带汇聚阿瓦提凹陷油气;而塔北地区继续强烈隆升而呈继承性古隆起,为满加尔凹陷油气运移的主要指向区。据此,认为塔北油气勘探可向南斜坡拓展;而塔中可向西斜坡拓展,其东南外围地区应以寻找晚加里东期古油藏为主。     

塔中地区鹰山组岩溶储层表征与古地貌识别——基于电成像测井的解析

针对塔中地区鹰山组顶部风化壳的储层特征,以成像测井为手段,研究了岩溶古地貌表征和识别方法。利用成像测井进行单井岩溶要素表征,可精细识别的要素包括：基岩、古土壤层、裂缝、溶孔以及洞穴等;对岩溶要素进行二维和三维空间配套,综合划分了古土壤层、垂直淋滤带、水平潜流带等结构单元;根据现代岩溶发育知识,以岩溶带划分结果为依据,刻画和解释了古地貌。研究结果表明：研究区内鹰山组顶部发育岩溶高地、岩溶斜坡和岩溶洼地3种地貌单元,整体表现为由SW向NE渐低的古地貌形态,其中十号带的西部单元为高地,垂直淋滤带发育;十号带与一号带之间为斜坡,水平潜流带发育;一号带为洼地,岩溶不发育。基于以上认识构建了塔中地区鹰山组顶部风化壳储层地质模型,进一步研究表明,绝大多数油气井位于岩溶高地及其周边的岩溶斜坡带,水井多位于远离高地的东部斜坡带或洼地,这表明塔中地区鹰山组顶部岩溶古地貌对成藏具有明显的控制作用。     

鄂尔多斯盆地构造演化与古岩溶储层分布

利用地层残余厚度法,恢复了鄂尔多斯盆地不同时期的古构造面貌,结合奥陶系岩溶储层的分布特征,分析了古构造演化过程对岩溶储层发育的影响。鄂尔多斯盆地奥陶系沉积时期为中部高、东西低,西陡东缓的古构造面貌,东部缓坡带发育含膏白云岩沉积相带,为古岩溶储层的发育奠定了物质基础。自奥陶系沉积后,缺失了大约1.3×10 12 a的沉积,古构造面貌继承发育,中部古隆起东斜坡带在古地貌上隶属于岩溶斜坡区,水流集中,径流活跃,为风化壳岩溶储层的发育创造了有利条件。自石炭纪本溪期重新接受沉积后,至早、中三叠世奥陶系顶部剥蚀面始终保持了中部高、东西低的古构造面貌,古隆起带是地下活动性流体运移的有利指向区,隆起斜坡带在早期风化壳岩溶的基础上,更有利于埋藏期岩溶的形成。     

歧口凹陷北大港构造带奥陶系潜山储层特征、主控因素及发育模式

奥陶系碳酸盐岩潜山是歧口凹陷重要的油气勘探对象,由于其储层的非均质性强,勘探进展缓慢。在分析宏观构造背景、钻井、录井、常规测井、成像测井、试油和地震等资料的基础上,明确了北大港构造带奥陶系潜山的储层特征和储层主控因素,提出了多期次岩溶发育模式。北大港构造带潜山储层的岩性主要为白云岩和膏溶角砾岩,储集空间以溶洞、粒间溶孔、晶间孔和裂缝为主,储层发育主要受控于岩性组合,以及晚加里东期-早海西期、印支期-燕山期和喜马拉雅期3期古岩溶的综合改造。基于恢复的岩溶古地貌、试油表现、溶洞充填物和构造背景,建立了3期古岩溶改造模式,即晚加里东期-早海西期的准平原化岩溶残丘-斜坡-洼地改造模式、印支期-燕山期总体岩溶斜坡背景下的次级残丘-洼地模式、喜马拉雅期的断裂岩溶改造模式。其中,晚加里东期-早海西期是北大港构造带最重要的储层改造阶段,印支期-燕山期古岩溶储层的改造作用仅在千米桥潜山带较明显,而喜马拉雅期的古岩溶改造仅发育于古近系凹陷的边界断裂带,改造了晚加里东期-早海西期的古岩溶地层。     

塔中地区中晚奥陶世古潜山岩溶储集层特征

通过岩心观察、测井储集层分析等手段,识别出塔中凸起区广泛分布形成于中奥陶世晚期-晚奥陶世早期(兰代洛世-卡拉道克世早期)、发育于下奥陶统鹰山组中上部碳酸盐岩中且被上奥陶统良里塔格组覆盖的古潜山岩溶储集层,其原岩主要为开阔-半局限台地相颗粒灰岩、泥晶灰岩、藻灰岩夹白云岩。有效储集层主控因素是兰代洛世-卡拉道克世早期的岩溶古地貌及多期断裂岩溶作用,其储集空间演化主要经历了兰代洛世—卡拉道克世早期长达10×106 a以上的暴露淡水岩溶及3期(晚奥陶世-泥盆纪、二叠纪-三叠纪、古近-新近纪以来)埋藏岩溶等建设性成岩作用的改造。有利储集层主要分布于岩溶斜坡、次级岩溶高地及断裂-裂缝发育带附近。区域对比分析表明,推测巴楚凸起区特别是玛扎塔格断裂带与吐木休克断裂带之间的地区也广泛分布了该鹰山组中上部古潜山岩溶储集层,在塔北隆起区与之相当的是发育于中下奥陶统一间房组上部的古潜山岩溶储集层。这些古潜山岩溶储集层的发育是中奥陶世晚期-晚奥陶世早期波及全盆地的构造挤压运动在隆起区的表现,该期构造运动推测主要与昆仑-阿尔金岛弧与塔里木陆块的碰撞有关。     

塔中隆起西北部中奥陶统一间房组地层识别对比及地质意义

塔中隆起西北部中古15井区奥陶系的油气突破促进了对中奥陶统一间房组的新认识,因此该套地层在塔中隆起区—斜坡区的分布特征备受地质勘探者的关注。基于旋回地层学、生物地层学、同位素地层学、层序地层学理论与技术,结合地层岩电特征、沉积特征、暴露溶蚀特征,从不同角度论证了塔中隆起西北部一间房组的存在;进而,通过钻井地层对比,阐述了一间房组的空间分布;并基于精细地震层位追踪与解释,厘定了一间房组尖灭线的范围。认为INPEFA测井旋回分析和小波分析技术是识别塔中隆起西北部一间房组地层界面的有效手段;一间房组主要分布在顺西地区和中古15井区,厚度为110~190 m,自北向南依次减薄并上倾尖灭。一间房组及其尖灭线的厘定对于区域性地层分布、中—下奥陶统构造演化过程、岩溶储层分区评价等方面的认识具有重要意义。     

四川盆地茅口组岩溶古地貌刻画及油气勘探意义

四川盆地广泛发育岩溶缝洞型储层。为恢复茅口组岩溶古地貌,开展了钻井岩心分析、测井分析和地震资料解释等研究,并对全盆地茅口组地层进行精细划分和对比,通过井震结合、残厚法和印模法精细刻画了茅口组岩溶古地貌特征。结果表明：①茅口组整体具有“西高东低”的岩溶古地貌形态,由西向东可划分出岩溶高地、岩溶斜坡、岩溶洼地等3个一级地貌单元,细分为残丘、坡地、洼地和沟谷等二级地貌单元;②广元—元坝—达州—奉节一线为岩溶盆地,茅口组残余厚度小于180 m,是在茅口期裂陷槽基础上继承性演变的地貌形态,裂陷槽内发育深水相孤峰段沉积;③蜀南—川中—川北一带为岩溶斜坡,茅口组岩溶作用较为发育,有效岩溶储层保存好,主要分布于岩溶残丘和坡地,而岩溶沟谷内的溶蚀孔洞大多被龙潭组泥质充填;④茅口期的川北剑阁—元坝—龙岗地区处于裂陷槽边缘,为浅水高能台缘滩沉积,为岩溶储层的重要勘探领域。该研究成果为优质岩溶储层勘探指明了方向,具有重要的理论意义和勘探价值。     

风化壳岩溶储层地质-地震综合预测技术与应用——以塔中北部斜坡带下奥陶统为例

塔中地区下奥陶统风化壳储层成因的多样性和地震资料的差异性造成储层地震响应特征差异大。利用地质—地震一体化数据平台直观地标定和识别了岩溶储层的地震响应特征,在储层主控因素分析基础上,建立了储层地质模型,利用分频振幅、瞬时频率、相关长度、多属性约束井—震联合反演和地质—地震多信息融合储层综合预测与评价等技术,分层次刻画了不同级别岩溶储层的分布规律,提高了储层预测的精度,有效地指导了该区的勘探生产。     

古地貌对塔中地区鹰山组岩溶结构及分布的控制作用

古地貌是控制塔中地区鹰山组岩溶储层发育的重要外部因素之一。在对地震剖面进行精细解释的基础上,采用地层趋势外延法对鹰山组沉积之后的古地貌进行了恢复,划分出岩溶地貌单元,并对不同地貌单元的岩溶剖面进行了解剖。结果表明：塔中地区鹰山组的岩溶结构具有表层洞穴发育型、隔层-渗流带发育型和渗流带-潜流带发育型等3种类型。岩溶古地貌单元的分布受区域构造带控制作用明显。其中,塔中10号断裂构造带是主要的岩溶高地,该构造带作为地下水的主要补给区,发育有大型溶蚀洞穴,这些溶蚀洞穴在地震剖面上通常表现为“串珠状”反射。塔中10号断裂带与塔中Ⅰ号断裂带之间为岩溶斜坡区,该构造带作为地下水体的侧向补给区,水流方向从垂向渗流为主变为水平潜流为主,是潜流带洞穴和裂缝最为发育的地区。古地貌的低洼地带是岩溶洼地的主要分布区,岩溶洼地几乎没有岩溶储层发育。这种从岩溶高地到岩溶斜坡再到岩溶洼地的古地貌格局,可以促进溶蚀性流体从高势区向低势区的自然运移,为岩溶储层的连片发育提供了良好的构造背景。     

塔里木盆地塔中地区奥陶系储层成因类型及分布预测

将塔中地区奥陶系碳酸盐岩有效储层分为古潜山岩溶储层、埋藏溶蚀储层及内幕白云岩储层3大类,其中古潜山岩溶储层又可分为志留纪后古潜山储层及中晚奥陶世古潜山储层2类。志留纪后古潜山储层主控因素为志留纪—泥盆纪,特别是泥盆纪期间的岩溶古地貌及二叠纪岩浆热液(硅化)改造作用;有利勘探领域主要分布于中央断垒带的塔中1—塔中4—塔中403井区、塔中19—塔中9井区及塔中16—塔中15井区。对新发现的中晚奥陶世古潜山储层起主要控制作用的应该是中奥陶世晚期—晚奥陶世早期(兰代洛世—卡拉道克世早期)的岩溶古地貌及多期断裂岩溶作用,该储层主要分布于下奥陶统鹰山组中上部,并在塔中凸起—巴楚凸起区均有分布。以上奥陶统良里塔格组为主的埋藏溶蚀储层主要受沉积相(滩相)及准同生暴露淡水溶蚀、埋藏(有机—无机)溶蚀作用、断裂沟通淡水溶蚀作用控制,有效储层主要分布于沿塔中I号断裂带南侧发育的良里塔格组陆棚边缘高能礁滩相带中,并具备形成特大型碳酸盐岩非均质岩溶储层成岩圈闭原生岩性油气藏的条件。下奥陶统内幕白云岩储层主控因素应为沉积相(半局限—局限台地相)、埋藏重结晶作用、埋藏岩溶-断裂沟通淡水溶蚀作用,储层总体呈层状大面积分布,在整个塔中—巴楚凸起区甚至更广的范围内均有分布,以小型孔洞型储层为主。