轮古油田奥陶系潜山洞穴型储层发育特征及油气分布控制因素

塔里木盆地轮古油田奥陶系油藏属于典型的非均质碳酸盐岩潜山油藏。采用补偿厚度印模法和残留厚度法进行古地貌恢复,将轮古油田二级古地貌自西向东划分为岩溶缓坡、岩溶台地、岩溶高地、峰丛谷地和岩溶盆地共5种类型。研究区奥陶系岩溶储层以洞穴型储层为主,可细分为山高洞大型和暗河连通型2种;目前已勘探开发的洞穴型储层主要发育于奥陶系潜山面以下0~135 m,不同埋深、不同区块洞穴型储层的充填特征存在较大差异,洞穴充填相可划分为化学沉积相、搬运型岩相、垮塌型岩相和渗流充填相4种类型;洞穴充填模式可划分为峡谷区顺河潜流型洞道充填模式、峡谷区伏流型洞道洪水回泛及深潜型洞道垮塌充填模式、顺河潜流垮塌落水洞充填模式和深潜流型竖井未充填模式4种。油气主要富集于轮古油田奥陶系潜山残丘高部位,沟谷趋势面指示原始的油水界面,不同井区控制油水界面的沟谷存在差异。     

深层碳酸盐岩储层溶洞垮塌物理模拟及分布预测

大型古岩溶洞穴是深层碳酸盐岩储层的重要储集空间类型,钻井揭示溶洞大多存在不同程度的垮塌角砾充填,对溶洞垮塌机制、垮塌模式及分布规律的认识直接影响此类油藏的高效开发。依据相似性理论,以塔河油田奥陶系储层大型溶洞为工程背景,利用融蜡成腔方法制作未充填、砂泥充填和水充填3类球型溶洞,开展溶洞垮塌的地质力学物理模型试验,揭示不同充填类型溶洞的垮塌机制,分析垮塌形态及破坏范围,建立溶洞垮塌体模式,根据其地震反射特征,探索不同类型溶洞垮塌体地震预测方法。结果表明：物理模型试验适用于塔河地区深层应力作用下溶洞垮塌研究,弥补了传统方法在直观、真实方面的不足;揭示了溶洞垮塌机制主要为压实破坏和剪切破坏,溶洞顶板及周边原岩垮落,并出现剪切滑移破坏带,范围为2～3倍洞径;砂泥充填溶洞稳定性大于水充填溶洞的稳定性,未充填溶洞稳定性最差;建立了2类溶洞垮塌模式,Ⅰ类垮塌模式主要受上覆重力影响,Ⅱ类垮塌模式主要受剪切应力影响,二者地震反射特征存在局部差异,综合有色反演、分频能量、GR反演及相干能量梯度等地震属性能够实现2类溶洞垮塌体的预测,研究区不同类型垮塌体分布预测结果与油井产能具有较好对应关系。     

塔北地区奥陶系地下河溶洞充填规律与储集性能

基于野外露头、油田钻井、测井及地震资料，从溶洞充填物类型及旋回组合分析入手，开展古岩溶地下河溶洞充填序列及规律研究，同时探讨其油气地质意义。研究结果表明，塔河油田奥陶系岩溶地下河溶洞充填率达89.9%，且以沉积砂泥岩和垮塌角砾岩充填为主，发育下粗上细多个组合旋回，构成多旋回沉积充填组合和多旋回垮塌-沉积充填组合2种类型。前者分布于岩溶斜坡下游地貌平坦区，放空漏失井比例小、低产井比例高；后者分布于地貌落差较大的岩溶斜坡上游区，放空漏失井比例大，出现大量高产井。分析认为，地下河迂回曲折的空间结构及其径流强搬运能力，使大量岩溶碎屑物质充填其中，导致其超高充填率；潜水面季节性升降使其充填物具旋回性及可对比性，加之水流冲蚀和构造活动，导致溶洞多期垮塌，构成了上游区多旋回垮塌-沉积充填组合，未充填空间发育；地下相对封闭的碳酸钙过饱和环境，使其充填物钙质胶结严重，孔隙度降低；未充填空间将是油气挖潜的重点靶区。     

塔里木盆地塔河油田逆冲背斜区奥陶系古暗河系统发育特征

塔里木盆地塔河油田古暗河系统研究尚处于初始阶段,主要从暗河的深浅分布、结构样式等特征开展暗河洞穴的划分,较少从构造、断裂、古地貌、地下水位等地质方面综合分析复杂暗河系统的空间发育规律,致使暗河的主次从属关系、空间叠置样式、原始连通关系难以厘清,从而制约了塔河油田开发后期的综合治理研究。为了明确塔河油田主体区逆冲背斜区奥陶系古暗河系统发育特征,利用构造断裂解析、古地貌恢复、地震属性刻画、纵断剖面解读等方法进行了S67井区古暗河的类型识别、系统划分和地质成因研究,尤其首次识别并剖析了潜流回流暗河。结果表明,S67井区处于塔河主体区岩溶台原南缘的低地势区,发育幅差较小的峰丛洼地、溶丘洼地,地表水系下切深度较浅;逆冲背斜为低角度逆冲推覆构造样式,逆冲背斜之上的网格状断裂为多层状暗河系统提供有利溶蚀通道。研究区奥陶系发育相对独立的、树枝状结构的地下水位暗河系统和潜流带暗河系统,地下水位型暗河可分为主干型、支流型和废弃型,潜流回流暗河可分为上升型、对称型。控制逆冲背斜区古暗河发育的主要因素有古地貌、地下水位、逆冲背斜构造和次级断裂网络等。     

塔里木盆地西克尔地区古溶洞特征及主控因素

塔里木盆地西克尔地区碳酸盐岩古岩溶现象十分发育,经研究将西克尔背斜区分布的古溶洞细分为管状分支型、溶洞群型、板型和单一孤立型。管状分支型溶洞受控于地下暗河,为细长管道,可发育多个细长的分支,平面上多呈线性分布于西克尔背斜西北部地貌高部位,距离灰岩顶面常小于3 m;溶洞群型溶洞受潜水面和地下暗河双重控制,主要呈片状集中发育于背斜西北部和中北部高地貌区域,易被方解石、萤石充填;板型溶洞受层间水顺层溶蚀控制,主要分布在背斜中南部,或呈线性顺岩层分布于沟谷两侧岩壁中,地貌位置相对较低,距离灰岩顶面多大于10 m,被铁红色和浅绿色粉砂岩等碎屑岩充填;单一孤立型受断层和裂缝控制,横剖面可出现倒漏斗形和漏斗形,分布分散,处于西克尔背斜地貌较低位置。     

基于BP神经网络预测轮古油田奥陶系碳酸盐岩油藏洞穴充填程度

为了预测碳酸盐岩油藏洞穴型储集层的充填性,利用神经网络能够实现输入目标与输出目标之间的非线性映射,基于暗河网络、古地貌、古水系和暗河出入口的精细刻画,对暗河类型进行划分;利用测井、三维地震以及岩心资料描述单井钻遇洞穴的充填程度,结合单井钻遇洞穴的充填程度与过井暗河的类型之间的对应关系,对轮古油田暗河充填程度进行预测。通过对该地区暗河解剖,认为暗河充填程度的控制因素为暗河级别、暗河类型、洞道样式、与暗河出入口的关系、与厅堂洞的关系和是否垮塌6项,将其作为输入参数,建立暗河充填程度预测模型。预测结果表明,利用BP神经网络对暗河充填程度预测的相对误差在10%左右,可将该方法应用于碳酸盐岩油藏洞穴型储集层的评价。     

塔中西部奥陶系碳酸盐岩潜山精细古地貌研究

碳酸盐岩潜山的古地貌形态对岩溶储层的形成、发育、有效性及含油性等有极为明显的控制作用。基于"等时层序厚度对比法"得到相应的古高程控制点,以不整合地震精细构造解释层面进行约束,恢复了塔中西部奥陶系的古地貌层面。并结合钻探资料,深入剖析了岩溶储层发育的控制因素、连通性以及充填特征,为下一步油气勘探开发工作指明了方向。     

塔北奥陶系露头古溶洞充填特征及其油气储层意义

塔河油田是中国储量规模最大的碳酸盐岩岩溶缝洞型油藏,是1种极为特殊且复杂的油藏类型。塔北柯坪—巴楚地区与塔河油区具有相似的地质演化过程,奥陶系露头广泛发育古岩溶,溶洞被不同程度充填,充填物包括洞穴沉积物、垮塌角砾岩和化学充填物3种类型,同一溶洞中可以出现2种或3种充填物组合,形成复合充填物。文中对该区溶洞砂泥质沉积充填、垮塌角砾充填及化学充填特征进行分析,探讨溶洞的成因模式,从而指导塔河油田缝洞型储层的充填物识别和充填过程研究,有助于查明该类储层的形成机制。     

地下暗河溶洞系统特征描述及地质建模——以塔里木盆地哈拉哈塘地区为例

塔里木盆地哈拉哈塘地区奥陶系碳酸盐岩的主要油气产层为岩溶缝洞型储层,通过岩心观察、薄片鉴定,并根据录井、测井、地震和生产资料等,针对该储层建立了地下暗河溶洞系统的地质概念模型,总结出地下暗河溶洞识别的3种地震反射特征:片状反射、杂乱反射和弱反射。根据该地质概念模型进一步提出了哈拉哈塘地区潜山围斜区的岩溶水循环模型和圈闭聚油模型,可以从理论上较好地解释该地区的实际生产情况。地下暗河溶洞系统地质概念模型的建立,将为哈拉哈塘地区奥陶系碳酸盐岩岩溶缝洞型储层的油气勘探开发的快速推进、储量产量的快速增长提供地质基础保证。     

鄂尔多斯盆地东部奥陶系风化壳古地貌特征嬗变及地质意义

鄂尔多斯盆地奥陶系风化壳气藏的发育与前石炭纪古地貌格局密切相关,目前主要认为发育西高东低的古地貌格局,自西向东依次发育岩溶高地、岩溶斜坡及岩溶盆地的古地貌单元。但随着勘探的深入,在盆地东部地区奥陶系早期认为的岩溶盆地区已经发现了大量代表了较强岩溶作用的岩溶角砾岩等地质现象,因此有必要从古地貌动态演化角度重新认识影响岩溶古地貌发育的内外因素,研究地质历史中奥陶系风化壳古地貌的性质嬗变,指导对区域储集空间发育规律的进一步研究与预测。以盆地东部奥陶系顶部风化壳古地貌恢复为目的,综合研究了古地理背景、残留地层厚度、古岩溶特征等因素。认为早期在盆地中东部存在一个大范围的岩溶古高地,形成了岩溶型储集空间,但后期盆地东部逐渐演变为古岩溶盆地,形成了现今的前石炭纪古地貌格局,并造成早期形成的溶蚀类储集空间被大量充填,整体储层较致密,但由于溶洞塌陷形成的裂缝网络沟通了白云岩晶间孔储集空间,局部仍然可以保留有较好的储层,是值得重视的勘探目标。     

塔河油田海西早期古水文地貌特征及其对洞穴发育的控制

塔河油田奥陶系岩溶洞穴系统内具有较大的油气资源。基于三维地震资料、地震属性提取、岩心资料及钻井资料,对地下岩溶洞穴系统、古地貌和古水文系统进行精细刻画,探讨水文地貌对洞穴发育的控制作用,研究结果表明：①东部主体区古地貌处于岩溶高原、岩溶斜坡区,以峰丛等高幅差地貌为主,地表水系垂向侵蚀作用强烈,大部分转入地下;西部区位于岩溶盆地,以低幅度溶丘为主,地形平缓,水系展现出大量蛇曲特征,以水平溶蚀为主。②东部主体区洞穴网络主要表现为单支状、树枝状,局部发育网络状洞穴,洞穴具有发育规模大、埋藏深、连通性较好的特征;西部地区洞穴主要表现为孤立状,未形成连续的洞穴网络,洞穴具有发育规模小、埋藏浅、连通性较差的特征。③综合水文地貌发育特征,提出塔河地区水文地貌控制下的岩溶洞穴发育模式,为下一步储层预测和勘探实践提供理论借鉴。     

碳酸盐岩溶洞数值模拟及地震识别

碳酸盐岩岩溶性储集层具有很强的非均质性，其预测非常困难。地震正演可以了解碳酸盐岩风化壳地震反射同相轴的变化特征和来自内幕洞穴的地震反射、散射等波场特征。应用高阶差分数值模拟方法，对一系列不同尺度、不同充填物（速度）的溶洞模型进行了系列的正演数值模拟，并对具地震反射特征及反射波振幅进行了综合分析。研究表明：①溶洞型油气藏的地震波沿溶洞边缘往复滑行形成多次绕射波，在地震剖面上表现为“串珠状”强短反射段；②溶洞横向尺度的大小对振幅影响很大，尺度越大，振幅越大；③溶洞充填物速度越高，其振幅越小。通过正演数值模拟研究，建立了溶洞的识别模式，将其应用于塔河油田碳酸盐岩储层的地震预测，效果较好，提高了钻井符合率。     

塔里木盆地塔河油田西部斜坡区中下奥陶统古岩溶洞穴发育特征

为研究塔里木盆地塔河油田西部斜坡深切曲流峡谷区中下奥陶统的古岩溶发育条件和洞穴发育特征,基于地震及钻井资料,利用层拉平法、构造趋势面、振幅异常等方法,还原了古水文地貌条件和古岩溶水系统,划分了深切曲流峡谷区岩溶洞穴类型,构建了深切曲流峡谷背景下岩溶洞穴的发育模式。结果表明:(1)研究区发育海西早期古岩溶作用,古地貌总体东高西低,岩溶地貌单元以峡谷、溶丘和洼地为主,地表主干水系深切曲流为研究区最低的岩溶水排泄基准,地下、地表分支水系由南北平台区向中心主干汇流;(2)深切曲流峡谷区地下河洞穴识别了暗河型、伏流型、穿洞型、顺河潜流型、渗流入流型等5种类型,主要分布在不整合面以下0~90 m,穿洞型、顺河潜流型溶洞易被泥质充填;(3)深切曲流峡谷、岩溶残丘和断裂联合控制了古岩溶洞穴的发育,形成了塔河岩溶盆地海西早期深切曲流峡谷区中心汇流型岩溶洞穴模式。      

塔河油田奥陶系岩溶分带及缝洞结构特征

塔河油田是中国发现的储量最大的碳酸盐岩油田,其岩溶储层埋藏深度大、储集空间复杂。通过古今岩溶地质考察,查明了塔北隆起奥陶系岩溶层序中古地貌与岩溶分带及缝洞系统;通过不同岩溶带缝洞成因分析,提出表层岩溶带由地表河、落水洞等缝洞组成,渗流岩溶带缝洞由驻水洞和渗流井组成,径流岩溶带缝洞由厅堂洞、干流洞、支流洞和末梢洞组成;通过岩溶期地表河与地下河沉积、埋藏期垮塌、钙华及热液化学充填作用分析,查明了岩溶缝洞充填特征与缝洞单元的形成。研究结果表明,缝洞系统是由流水溶蚀碳酸盐岩所形成,其始于岩溶高地或岩溶斜坡的落水洞,终于岩溶洼地地下河出水口;一旦缝洞系统部分地被地下河沉积、垮塌和化学充填后,可以形成一个或多个缝洞单元。通过缝洞结构和充填特征分析,认为岩溶期古地貌、潜水面升降和埋藏期的断层活动控制了缝洞单元的形成。研究综合利用地震、测井和地质资料建立缝洞类型和充填物类型识别方法,统一了不同成因类型缝洞的描述术语,为油田开发地质模型的建立提供了详尽的依据。     

塔河地区奥陶系深埋岩溶洞穴特征及保存机制初探

塔河地区奥陶系碳酸盐岩深埋岩溶洞穴的埋藏深度较大,在世界范围内罕见,是研究深埋洞穴的典型实例。目前对于其保存机制尚不清楚。根据钻井、测井和地震资料,在深入调研研究区深埋古岩溶洞穴的识别、分布和充填特征的基础上发现：①岩溶高地充填程度相对于岩溶斜坡明显偏高;②伴随垮塌的钟乳石类次生化学沉淀多集中于岩溶高地;⑧洞穴内可见海岸碎屑岩;④T74不整合面以下200m深度段内存在多个洞穴系统,均暗示洞穴的保存与潜水面有关,因此可推测出该区埋藏岩溶洞穴的保存与潜流带水力支撑作用有关。     

塔里木盆地麦盖提斜坡奥陶系储层成因与分布

岩心、薄片、钻井及成像测井资料综合研究表明,塔里木盆地麦盖提斜坡奥陶系储集空间以裂缝、孔洞为主,不同区带储层发育程度差异大,玉北地区东部储层最好,发育2套优质储层。按成因将储层类型划分为3种：潜山缝洞型、不整合面岩溶型、顺层深潜流岩溶型。鹰山组缝洞型储层受古地貌与裂缝控制,蓬莱坝组具备发育顺层深潜流带岩溶条件,建立了不同类型储层发育的地质模式。以此为指导,结合地震储层预测成果,预测了麦盖提斜坡不同类型储层分布,指出玉北地区东部断褶翼部及断洼区、中西部岩溶残丘带为有利储层勘探区。     

深层与露头碳酸盐岩岩溶洞穴对比及类比——以塔里木盆地哈拉哈塘油田奥陶系良里塔格组古岩溶洞穴与美国德克萨斯州Longhorn近现代岩溶洞穴为例

塔里木盆地哈拉哈塘油田奥陶系良里塔格组发育特征性的喀斯特地貌和地下古岩溶洞穴系统。通过地震、钻井、测井、岩心、薄片及生产资料的综合运用表征了该古岩溶洞穴系统特征及控制因素，并将其与美国德克萨斯州Marble Falls地区第四系Longhorn近现代典型的表生岩溶洞穴进行了对比。结果表明，哈拉哈塘油田奥陶系良里塔格组古洞穴完全垮塌并形成上覆地层凹陷；古洞穴充填物受陆源碎屑影响并被强烈压实，有效孔隙少，储层物性较差；古洞穴系统平面上呈网状，但古洞穴主干具有直线形态；古洞穴多期发育；控制古洞穴发育的因素有地表暴露、断裂及裂缝等。古岩溶洞穴和近现代岩溶洞穴存在共性和个性：两者在垮塌和压实特征方面存在不同，但在充填特征、洞穴形态、形成期次和控制因素方面均类似，说明两者可类比，即良里塔格组内部的古洞穴系统属于典型的表生岩溶系统。古今岩溶洞穴的对比和类比在研究塔里木盆地奥陶系良里塔格古岩溶洞穴特征、发育形态及期次、控制因素等方面具有参考价值。     

塔里木盆地哈拉哈塘地区奥陶系良里塔格组古地貌与岩溶洞穴特征

塔里木盆地哈拉哈塘地区奥陶系良里塔格组发育典型的表生岩溶体系,形成特征性的喀斯特地貌及地下岩溶洞穴系统。首先利用地震资料表征了良里塔格组顶部喀斯特地貌,然后应用岩心、镜下及测井资料研究了地下岩溶洞穴系统的基本特征,并通过RMS振幅和方差融合技术刻画了岩溶洞穴系统的展布。结合本区地质背景,探讨了岩溶体系发育的控制因素。研究表明,良里塔格组顶部喀斯特发育岩溶高地、岩溶斜坡、岩溶槽谷和落水洞等地貌要素,不同的地貌要素具有不同的分布特征;其内部岩溶洞穴系统发生垮塌、充填及压实,岩溶洞穴通道呈直线形态并交织成复杂网状。控制该区岩溶体系发育的因素有:低水位期海平面下降、先存断裂及裂缝、地表河流体系。     

空气钻井在喀斯特地区的探索与实践——以安页1井为例

古喀斯特潜山是良好的储油气构造,但其独特的地质特征,使钻井工程面临巨大挑战。介绍了喀斯特的形成原理,分析了在喀斯特地区进行石油、天然气钻井的主要施工难点和风险,针对性地提出了应对典型地下喀斯特地貌-溶洞或地下河的措施:空气钻井优点之一是能有效应对恶性溶洞性井漏,实现安全快速钻井。位于典型喀斯特地区的安页1井探索使用空气钻井技术,成功解除了钻遇大型溶洞的困境,同时获得了较高机械钻速,有效缩短了钻井周期。现场应用表明,空气钻井技术是解决恶性溶洞性漏失及提速提效的有效途径,在喀斯特地区钻井中具有重要推广意义。