塔9區(qū)西部奧陶系巖溶儲(chǔ)層特征及溶蝕作用期次

鄧翔，李國(guó)蓉，羅韻，任鐘立，劉文僅，黃棋棽

（1.成都理工大學(xué)油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川成都610059；2.中國(guó)石油川慶鉆探有限公司地球物理勘探公司，四川成都610213；3.中國(guó)石油西南油氣田分公司重慶氣礦，重慶400000）

油氣地質(zhì)

塔9區(qū)西部奧陶系巖溶儲(chǔ)層特征及溶蝕作用期次

鄧翔1，李國(guó)蓉1，羅韻1，任鐘立2，劉文僅3，黃棋棽1

（1.成都理工大學(xué)油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川成都610059；2.中國(guó)石油川慶鉆探有限公司地球物理勘探公司，四川成都610213；3.中國(guó)石油西南油氣田分公司重慶氣礦，重慶400000）

有關(guān)鉆井揭示塔河油田9區(qū)西部巖溶儲(chǔ)層發(fā)育，通過(guò)對(duì)研究區(qū)內(nèi)相關(guān)井段的巖心、薄片觀察，結(jié)合對(duì)陰極發(fā)光、碳和氧穩(wěn)定同位素、鍶同位素、稀土元素、微量元素和物性等資料的分析結(jié)果，研究巖溶儲(chǔ)層特征及溶蝕作用期次。結(jié)果表明：區(qū)內(nèi)儲(chǔ)集空間主要為溶蝕孔隙、巖溶縫孔洞、巖溶洞穴、構(gòu)造裂縫4類；物性較差，屬于低孔、低滲的強(qiáng)非均質(zhì)巖溶儲(chǔ)層；儲(chǔ)層經(jīng)歷了同生期大氣水溶蝕作用、加里東中期巖溶作用、海西早期巖溶作用以及海西晚期熱液溶蝕作用等4期溶蝕作用。其中受海西早期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，主要沿斜交和垂直層面的縫合線發(fā)育的海西早期巖溶作用及主要受海西晚期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響與斷裂活動(dòng)及二疊系玄武巖發(fā)育相關(guān)的海西晚期熱液溶蝕作用是最主要的溶蝕作用期次。

溶蝕作用期次；奧陶系；塔河油田9區(qū)西部；海西早期巖溶；海西晚期熱液

碳酸鹽巖古巖溶儲(chǔ)層一直是油氣勘探研究的熱點(diǎn)［1-7］。目前，塔河油田東南部是塔河油田外圍的重點(diǎn)勘探區(qū)，鉆井揭示該地區(qū)奧陶系發(fā)育有巖溶儲(chǔ)層。本文基于9區(qū)西部12口相關(guān)井段的巖心、薄片、物性和地化等資料，分析了奧陶系巖溶儲(chǔ)層的巖石類型、儲(chǔ)集空間、儲(chǔ)層類型，溶蝕作用發(fā)育期次。

1　地質(zhì)背景

本次研究區(qū)（9區(qū)西部）處于塔河油田東南斜坡區(qū)。在消化前人研究成果的基礎(chǔ)上［8］，結(jié)合研究區(qū)鉆井資料的分析認(rèn)識(shí)，認(rèn)為在塔里木盆地整體構(gòu)造演化背景下，阿克庫(kù)勒地區(qū)主要經(jīng)歷了五次重要的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)：加里東中期運(yùn)動(dòng)；海西早期運(yùn)動(dòng)；海西晚期運(yùn)動(dòng)；印支～燕山運(yùn)動(dòng)；喜山運(yùn)動(dòng)。這些構(gòu)造運(yùn)動(dòng)于不同時(shí)期對(duì)阿克庫(kù)勒凸起（包括研究區(qū)在內(nèi)）產(chǎn)生了不同程度的變形改造。

2　儲(chǔ)層特征

2.1巖石學(xué)特征

根據(jù)前人研究成果［9］，結(jié)合區(qū)內(nèi)鉆井巖心及薄片觀察，巖石類型主要包括顆?；?guī)r類、微晶灰?guī)r類、藻粘結(jié)灰?guī)r類等多種類型。

2.2儲(chǔ)集空間及儲(chǔ)層類型

根據(jù)巖芯及薄片觀察結(jié)果，儲(chǔ)集空間劃分為溶蝕孔隙、巖溶縫孔洞、巖溶洞穴、構(gòu)造裂縫4類，儲(chǔ)層類型劃分為一間房組灘相溶蝕孔隙型儲(chǔ)層、巖溶縫孔洞型儲(chǔ)層、巖溶洞穴型儲(chǔ)層、構(gòu)造裂縫型儲(chǔ)層4類。

2.2.1溶蝕孔隙型巖心薄片觀察揭示：區(qū)內(nèi)主要為粒內(nèi)溶孔（見(jiàn)圖1a、b），巖心上見(jiàn)細(xì)小的分布不均勻的孔隙。常規(guī)測(cè)井響應(yīng)特征一般為：自然伽瑪值較低，深側(cè)向電阻率低，聲波曲線變化不大，密度相對(duì)低。

2.2.2巖溶縫孔洞型巖芯薄片觀察表明，區(qū)內(nèi)主要表現(xiàn)為沿縫發(fā)育的溶蝕孔洞（見(jiàn)圖1c、d）。常規(guī)測(cè)井響應(yīng)特征一般為：自然伽瑪值較低，聲波時(shí)差增大，電阻率降低，深側(cè)向電阻率低。

2.2.3巖溶洞穴型大的洞穴在鉆井過(guò)程中出現(xiàn)放空，并常伴隨有井漏。常規(guī)測(cè)井響應(yīng)特征一般為：電阻率、中子孔隙度、聲波時(shí)差、密度等參數(shù)與背景值相比均略有降低。

2.2.4構(gòu)造裂縫型區(qū)內(nèi)多為方解石未充填或部分充填（見(jiàn)圖1e、f）的裂縫，常顯原油或?yàn)r青進(jìn)入特征。常規(guī)測(cè)井響應(yīng)特征一般為：自然伽瑪值偏低，密度值變化不明顯，中子孔隙及聲波時(shí)差較高，深側(cè)向電阻率低且深、淺側(cè)向電阻率具有正幅度差。

2.3儲(chǔ)層物性特征

研究區(qū)86個(gè)小柱樣品的孔隙度分布范圍為0.2%～7.1%，平均為1.6%，主要分布區(qū)間為0.2%～0.7%；滲透率分布范圍為（0.002～16.8）×10-3μm2，平均為0.229× 10-3μm2，主要分布區(qū)間為（0.002～0.005）×10-3μm2；21個(gè)全直徑樣品的孔隙度范圍為0.2%～3.8%，平均為1.4%；水平滲透率MAX的分布范圍為（0.017 6～18.1）×10-3μm2，平均為1.040 3×10-3μm2；水平滲透率90°的分布范圍為（0.017 5～2.65）×10-3μm2，平均為0.217 6× 10-3μm2；垂直滲透率分布范圍為（0.000 42～1.05）× 10-3μm2，平均為0.073 88×10-3μm2（見(jiàn)圖2）?？傮w上，低孔低滲的樣品較多，但也存在部分物性較好的樣品，屬于低孔低滲的強(qiáng)非均質(zhì)巖溶儲(chǔ)層。

圖1　研究區(qū)奧陶系儲(chǔ)集空間特征Fig.1 Spatial characteristics of Ordovician reservoir in study area

圖2　研究區(qū)儲(chǔ)層孔滲分布直方圖Fig.2 Distribution histogram of porosity and permeability in study area

3　溶蝕（巖溶）作用期次

巖芯、薄片觀察結(jié)合地化分析表明，存在同生期大氣水溶蝕作用、加里東中期巖溶作用、海西早期巖溶作用以及海西晚期熱液溶蝕作用四期溶蝕（巖溶）作用。

3.1同生期大氣水溶蝕作用

沉積物沉積后尚未埋藏脫離沉積環(huán)境水體就遭受的大氣水改造作用，也稱之為沉積期的大氣水改造作用，往往表現(xiàn)為組構(gòu)選擇性溶蝕孔隙（見(jiàn)圖2a、b）的形成以及明顯的層位控制性。主要表現(xiàn)為：在T913井的巖芯上可見(jiàn)不均勻分布、或孤立分布的細(xì)小溶蝕孔隙，具有原油進(jìn)入特征；在T903井和S100井的巖石薄片中可見(jiàn)到少量未充填的粒內(nèi)溶孔。

3.2加里東中期巖溶作用

研究區(qū)內(nèi)發(fā)育的此期巖溶作用較其他幾期巖溶作用微弱。加里東中期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)主要有三幕，研究區(qū)內(nèi)發(fā)育的巖溶作用主要是指加里東中期第II幕，其他兩幕的巖溶作用均非常弱，甚至缺乏［10］。在T114井的巖芯上可見(jiàn)到孤立孔洞，粒狀亮晶方解石部分充填；鏡下見(jiàn)縫洞邊緣方解石被氧化等現(xiàn)象（見(jiàn)圖3a、b）。

3.3海西早期巖溶作用

圖3　區(qū)內(nèi)奧陶系各期溶蝕作用特征Fig.3 Karst characteristics in study area

3.3.1巖石學(xué)標(biāo)志受海西早期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，發(fā)生一期破裂作用及與擠壓構(gòu)造運(yùn)動(dòng)相關(guān)的壓溶作用，形成斜交和垂直層面的縫合線，故區(qū)內(nèi)海西早期溶蝕作用（巖溶作用）主要表現(xiàn)形式為：沿縫合線溶蝕孔洞（見(jiàn)圖3c、d）、可切割裂縫方解石、縫合線（見(jiàn)圖3f）及白云石斑塊的不規(guī)則縫洞；縫合線裂開溶蝕孔洞等。

3.3.2地化特征分析陰極射線下，巖溶縫洞內(nèi)化學(xué)沉淀方解石往往不發(fā)光，是碳酸鹽礦物中錳、鐵含量均低的反映，揭示可能是氧化或強(qiáng)氧化環(huán)境；機(jī)械填積的碳酸鹽巖砂泥質(zhì)發(fā)桔紅色光，明顯較圍巖強(qiáng)，則可能是氧化條件下，F(xiàn)e2+率先從碳酸鹽礦物晶格中釋放出來(lái)并轉(zhuǎn)變?yōu)镕e3+，致碳酸鹽礦物中Mn/Fe比值增加的反映。巖溶縫洞內(nèi)化學(xué)沉淀方解石的δ13C值變化范圍較寬，在0.577‰～-5.07‰PDB，與奧陶系正常海相灰?guī)r有較大差異，與塔河油田主體區(qū)海西早期巖溶縫洞方解石的δ13C值相似［11］，可暗示發(fā)育于海西早期。部分δ13C值為負(fù)值，反映了有機(jī)質(zhì)氧化產(chǎn)生的輕CO2的加入；δ18O值低，為-7.35‰～-17.42‰PDB（見(jiàn)圖4），揭示了奧陶系地層被大氣水改造的比較徹底。

3.4海西晚期熱液溶蝕作用

3.4.1巖石學(xué)標(biāo)志早石炭世之后至現(xiàn)今的成巖作用晚期，奧陶系碳酸鹽巖受到海西晚期、印支-燕山、喜山等多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，發(fā)生兩期期破裂作用及熱液溶蝕作用，主要以鮞粒內(nèi)部自生石英生長(zhǎng)交代（見(jiàn)圖3e）；構(gòu)造裂縫壁發(fā)生熱液蝕變褪色現(xiàn)象（見(jiàn)圖3f）等為特征。

圖4　研究區(qū)內(nèi)各種方解石碳、氧同位素特征Fig.4 C-O isotope characteristics of different calcite in study area

表1　海西晚期熱液作用縫洞方解石微量元素特征Table1 Microelement characteristics of fracture cave calcite by Hydrothermal alteration in late Hercynian

圖5　海西晚期縫洞方解石特征Fig.5 Calcite late hercynian seam hole features

3.4.2地化特征分析海西晚期熱液作用縫洞方解石的δ13C值較高，與成巖縫洞方解石的δ13C值相似，缺乏有機(jī)質(zhì)氧化產(chǎn)生的輕CO2的加入作用；而海西晚期熱液作用縫洞方解石的δ18O值較低，與海西早期巖溶縫洞方解石的δ18O值相似，但揭示的不是大氣水加入的作用，而可能是熱液溫度升高作用對(duì)縫洞方解石δ18O值的控制（見(jiàn)圖4）。微量元素組成具有高Ba、Sr、Mn的特征（見(jiàn)表1），揭示熱液成因礦物的混合作用存在，或者方解石是深部熱液中形成的。海西晚期縫洞方解石具有明顯的正Eu異常特征（見(jiàn)圖5），與曾志剛等［12］（1999，2000）、蔣少涌等［13］（2006）揭示的大西洋中脊26.08°N的TAG熱液區(qū)，曹振華等［14］（2008）揭示的印度洋中脊區(qū)熱液成因礦物的稀土元素組成具有一定的相似性，可能表明研究區(qū)奧陶系是高溫流體介入的熱液作用，與拉張背景及其玄武巖噴發(fā)活動(dòng)有關(guān)。

4　結(jié)論

（1）儲(chǔ)集空間類型包括溶蝕孔隙、巖溶縫孔洞、巖溶洞穴、構(gòu)造裂縫，其中巖溶縫孔洞類、巖溶洞穴是區(qū)內(nèi)奧陶系最主要的儲(chǔ)集空間。

（2）為低孔低滲的強(qiáng)非均質(zhì)性儲(chǔ)層，類型主要?jiǎng)澐譃椋阂婚g房組灘相溶蝕孔隙型儲(chǔ)層、巖溶縫孔洞型儲(chǔ)層、巖溶洞穴型儲(chǔ)層、構(gòu)造裂縫型儲(chǔ)層。

（3）提出并深入研究了區(qū)內(nèi)奧陶系共發(fā)生四期溶蝕或巖溶作用：同生期大氣水溶蝕作用、加里東中期巖溶作用、海西早期巖溶作用、海西晚期熱液溶蝕作用，其中后兩種為區(qū)內(nèi)主要的溶蝕（巖溶）作用期次，對(duì)儲(chǔ)層的發(fā)育展布影響最大。

［1］S.J.Mazzullo and Charles Kerans.Karst-Controlled Reservoir Heterogeneity in Ellenburger Group Carbonates of West Texas［J］.AAPG Bulletin，1990，74：1119-1125.

［2］Gordon M.Walkden.Palaeokarstic surfaces in upper Visean（Carboniferous）limestones of the Derbyshire Block，England［J］.Journal of Sedimentary Research，1974，44：1232-1247.

［3］V.P.Wright.The recognition and interpretation of paleokarsts，two examples from the Lower Carboniferous of South Wales［J］.Journal of Sedimentary Research，1982，52：83-94.

［4］Sean A.Guidry，Mark Grasmueck，Daniel G.Carpenter，Andrew M.Gombos，Jr.，Steven L.Bachtel，and David A.Viggiano.Karst and Early Fracture Networks in Carbonates，Turks and Caicos Islands，British West Indies［J］.Journal of Sedimentary Research，2007，77：508-524.

［5］俞仁連.塔里木盆地塔河油田加里東中期古巖溶特征及其意義［J］.石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，2005，27（5）：468-473.

［6］陳清華，劉池陽(yáng)，王書香.碳酸鹽巖縫洞系統(tǒng)研究現(xiàn)狀與展望［J］.石油與天然氣地質(zhì)，2002，23（2）：196-201.

［7］康志宏.塔河碳酸鹽巖油藏巖溶古地貌研究［J］.新疆石油地質(zhì)，2006，27（5）：522-525.

［8］趙錫奎.阿克庫(kù)勒凸起構(gòu)造演化與古構(gòu)造研究［R］.內(nèi)部報(bào)告，2009.

［9］曾允孚，夏文杰.沉積巖石學(xué)［M］.北京：地質(zhì)出版社，1986.

［10］張濤，蔡希源.塔河地區(qū)加里東中期古巖溶作用及分布模式［J］.地質(zhì)學(xué)報(bào)，2007，81（8）：1125－1134.

［11］江茂生，朱井泉.塔里木盆地奧陶紀(jì)碳酸鹽巖碳、鍶同位素特征及其對(duì)海平面變化的響應(yīng)［J］.中國(guó)科學(xué)［D輯］，2002，32（1）：36-42.

［12］曾志剛，翟世奎，趙一陽(yáng).大西洋中脊TAG熱液活動(dòng)區(qū)中熱液沉積物的稀土元素地球化學(xué)特征［J］.海洋地質(zhì)與第四紀(jì)地質(zhì)，1999，19（3）：59-66.

［13］蔣少涌，楊濤，李亮.大西洋洋中脊TAG熱液區(qū)硫化物的鉛和硫同位素研究［J］.巖石學(xué)報(bào)2006，22（10）：2597-2602.

［14］曹振華，胡超涌.熱液硫酸鹽礦物中稀土元素地球化學(xué)特征［J］.非金屬礦，2008，31（4）：18-20.

Characteristics and karstification of the Ordovician reservoir in the west of block 9 of Tahe oilfield

DENG Xiang1，LI Guorong1，LUO Yun1，REN Zhongli2，LIU Wenjin3，HUANG Qichen1
（1.State Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploitation，Chengdu University of Technology，Chengdu Sichuan 610059，China；2.Geophysical Exploration PetroChina Sichuan and Changqing Drilling Engineering Corporation，Chengdu Sichuan 610213，China；3.Chongqing Gas Field，Southwest Oil and Gas Field Branch of China Petroleum，Chongqing 400000，China）

The well drilling revealed that karst reservoirs were developed in the west of block 9 of Tahe oilfield，by studying the cores and thin sections of the strata of relating well instudy area，combined with Cathode luminescence，carbon and oxygen stable isotope，strontium isotope，Ree，microelement and physical analysis，study the Karst reservoir characteristics and diagenesis.The results indicate，the Ordovician reservoir space can be divided into karst porosity，karst fractured-vug，karst cave and structural fracture.Poor physical property，it belongs to the low porosity and low permeability and strong heterogeneity karst reservoir，the dissolution（karst）is one of the most important diagenesis for reservoir formation in study area，there are at least four period dissolution（karst），including contemporary water corrosion，middle Caledonian Paleokarst，early Hercynian karst and late Hercynian kars.Affected by the early Hercynian tectonic movement，the early Hercynian karst mainly along the diagonal and vertical dimension of the suture line developed and mainly affected by late Hercynian tectonic movement，the late Hercynian hydrothermal dissolution associated with fault activity and Permian basalt development are more important mechanism.

karst period；Ordovician；west of block 9 Tahe oilfield；early Hercynian；late Hercynian

10.3969/j.issn.1673-5285.2015.06.019

TE122.23

A

1673-5285（2015）06-0069-05

2015－03-30

國(guó)家科技重大專項(xiàng)，項(xiàng)目編號(hào)：2011ZX05005。

鄧翔，男（1988-），四川蒼溪人，成都理工大學(xué)碩士研究生，專業(yè)：礦產(chǎn)普查與勘探，研究方向?yàn)楹蜌馀璧氐卣鸬貙訉W(xué)與層序地層學(xué)，郵箱：815751928@qq.com。