渤中22-1 構(gòu)造碳酸鹽巖儲(chǔ)層巖溶識(shí)別及影響因素

侯明才，陳 揚(yáng) ，王粵川，高坤順

1.成都理工大學(xué)沉積地質(zhì)研究院，四川 成都610059

2.中海石油（中國(guó)）有限公司天津分公司，天津 濱海新區(qū)300452

引言

渤海海域古潛山油氣自1970 年初始勘探至今已有幾十年，直至2017 年BZ19-6 大氣田的發(fā)現(xiàn)，才昭示出潛山勘探的良好前景[1]。碳酸鹽巖潛山作為其中的重要領(lǐng)域，雖然發(fā)現(xiàn)了多個(gè)含油氣構(gòu)造，但是仍未發(fā)現(xiàn)規(guī)模油氣藏。受碳酸鹽巖潛山儲(chǔ)層埋藏深度大、非均質(zhì)性強(qiáng)，潛山結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣等因素影響，造成碳酸鹽巖潛山儲(chǔ)層預(yù)測(cè)難度大[2-4]。前人對(duì)渤中拗陷古生界碳酸鹽巖潛山沉積相、儲(chǔ)層、成巖、構(gòu)造和成藏等方面做了許多工作[5-9]，對(duì)碳酸鹽巖儲(chǔ)層發(fā)育主控因素存在爭(zhēng)議[10-11]，一部分觀點(diǎn)認(rèn)為區(qū)內(nèi)儲(chǔ)層物性主要受沉積相、巖溶作用和構(gòu)造裂縫控制，其中，巖溶作用最為關(guān)鍵；而另一部分觀點(diǎn)認(rèn)為該區(qū)下古生界碳酸鹽巖儲(chǔ)層溶蝕作用發(fā)育，主要是受大氣淡水環(huán)境下的表生巖溶作用影響[12]。目前對(duì)該區(qū)域儲(chǔ)層巖溶結(jié)構(gòu)進(jìn)行識(shí)別劃分研究不多，渤中22-1 潛山構(gòu)造是一個(gè)完整的斷背斜構(gòu)造，成藏條件較好，該潛山儲(chǔ)層的發(fā)育規(guī)律及巖溶結(jié)構(gòu)尚不明確。本文在前人研究基礎(chǔ)上，結(jié)合巖芯、薄片和測(cè)井等資料，認(rèn)識(shí)潛山巖溶儲(chǔ)層的巖石學(xué)特征和儲(chǔ)集空間發(fā)育特征，通過(guò)成像測(cè)井資料刻畫(huà)儲(chǔ)層孔縫和巖溶旋回結(jié)構(gòu)，探討潛山巖溶儲(chǔ)層發(fā)育特征和影響因素，以期對(duì)該區(qū)域勘探部署提供參考。

1 地質(zhì)背景

研究區(qū)渤中22-1 潛山構(gòu)造面積約60 km2，位于渤中拗陷西南斜坡帶[11]。潛山地處渤中拗陷和渤中西南次凹之間，基底發(fā)育太古界花崗巖、古生界碳酸鹽巖，具有凹中隆構(gòu)造特征（圖1[11]）。其地層展布受斜坡背景控制，表現(xiàn)為西南地層老，東北地層新，向東北方向依次出露太古界、古生界及中生界，整體上覆蓋古近系巨厚泥巖地層[10-12]。目前，研究區(qū)碳酸鹽巖潛山勘探程度較低，僅有科2井是以古生界碳酸鹽巖潛山地層為鉆探目的層的鉆井。該鉆井揭示其古生界碳酸鹽巖儲(chǔ)層發(fā)育較好，地層自下而上依次為奧陶系冶里組、亮甲山組及下馬家溝組，其中，冶里組底部未鉆透，下馬家溝組上與古近系沙河街組不整合接觸。

2 儲(chǔ)層特征

2.1 巖石學(xué)特征

通過(guò)對(duì)渤中22-1 潛山構(gòu)造奧陶系巖芯、鏡下薄片和X 衍射礦物組成資料分析發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)主要發(fā)育灰?guī)r、白云巖及其過(guò)渡巖類；冶里組整體以白云巖為主，底部發(fā)育云質(zhì)灰?guī)r；亮甲山組以白云巖及其過(guò)渡巖類為主；下馬家溝組具有兩段性，下部以白云巖類為主，上部主要發(fā)育灰?guī)r類，頂部發(fā)育一套含泥質(zhì)灰?guī)r。

2.1.1 灰?guī)r類

（1）泥晶灰?guī)r

泥晶灰?guī)r主要發(fā)育于下馬家溝組，由晶粒大小在4 μm 以下的泥晶方解石組成，以中厚層狀產(chǎn)出，分布連續(xù)，顏色灰色—深灰色；部分含生物碎屑、粒屑等，生物碎屑以三葉蟲(chóng)類、介形蟲(chóng)類、海百合類、棘皮類等狹鹽度生物為主（圖2a）。受表生巖溶作用改造，部分灰?guī)r發(fā)育寬度在0.1～40.0 mm 的不規(guī)則溶縫，溶縫基本被亮晶方解石、灰?guī)r礫屑、泥質(zhì)、有機(jī)質(zhì)充填（圖2b），少部分充填滲流粉晶白云石；泥晶灰?guī)r基巖和脈體中常見(jiàn)黃鐵礦星散分布，部分聚集形成較大的斑塊。

（2）顆?；?guī)r

顆粒含量在75%以上，以砂屑、礫屑為主，含部分生物碎屑；砂屑和礫屑磨圓較好，分選一般，由泥晶方解石組成，顆粒間被亮晶方解石膠結(jié)物充填，膠結(jié)物分為兩期，早期為微—粉晶方解石環(huán)邊膠結(jié)，晚期為細(xì)—粗晶方解石充填顆粒間，部分顆粒發(fā)育粒內(nèi)溶孔，被亮晶方解石充填（圖2c）；生物碎屑主要包括三葉蟲(chóng)類、海百合類、腕足類、棘皮類、骨針?biāo)槠龋▓D2c），顆?；?guī)r主要發(fā)育與下馬家溝組和冶里組底部。

（3）白云質(zhì)灰?guī)r

方解石含量大于50%，白云石含量小于35%；基巖主要為泥晶方解石，自形—半自形白云石晶粒星散分布于基巖中，部分沿裂縫集中發(fā)育（圖2d）。

2.1.2 白云巖類

（1）晶粒白云巖

白云石含量大于90%，晶體以泥晶—細(xì)晶形式產(chǎn)出，少量中晶白云石。泥晶白云巖主要由粒徑小于4 mm 的白云石組成，結(jié)構(gòu)均勻，生物殘?bào)w少，偶見(jiàn)鰓瓣類生物碎屑，泥晶白云巖內(nèi)溶蝕孔縫少，往往被亮晶方解石充填，晶間孔不發(fā)育（圖2e）。粉晶—細(xì)晶白云巖大小不均勻，晶形多為半自形它形，部分晶型發(fā)育較好可見(jiàn)霧心亮邊結(jié)構(gòu)；粉細(xì)晶白云巖孔縫發(fā)育，主要為晶間孔（溶孔）和溶蝕縫，部分被方解石、白云石、石英、有機(jī)質(zhì)充填（圖2f）；中晶白云石晶間溶孔、縫發(fā)育，基本被石英和有機(jī)質(zhì)充填；晶粒白云巖中可見(jiàn)黃鐵礦呈斑狀分布，部分呈條帶狀交代白云石，晶粒白云巖主要發(fā)育于亮甲山組和冶里組。

（2）灰質(zhì)白云巖

白云石含量在50% 以上，方解石含量在30%左右；巖石基巖為泥粉晶白云石，方解石組分主要為不規(guī)則溶蝕孔洞、裂縫中充填的亮晶方解石膠結(jié)物，另外可見(jiàn)泥質(zhì)組分充填溶縫，粒狀黃鐵礦星散分布；灰質(zhì)白云巖常見(jiàn)于亮甲山組（圖2g）。

（3）顆粒白云巖

研究區(qū)分布較少，僅在科2 井下馬家溝組局部遇到，鏡下薄片中可見(jiàn)顆粒白云巖呈團(tuán)塊狀分布在基巖中，白云巖具有顆粒結(jié)構(gòu)，顆粒成分主要為泥晶白云石，顆粒之間由微晶白云石環(huán)邊膠結(jié)，部分充填亮晶方解石（圖2h）。另在表生巖溶發(fā)育部位可見(jiàn)白云石礫屑，礫屑磨圓、分選均較差，由泥晶白云石組成，晶體間可見(jiàn)極微小晶間孔隙（圖2i）；礫屑間充填泥晶方解石、白云石和泥質(zhì)。

2.2 儲(chǔ)集空間類型

通過(guò)對(duì)巖芯、鑄體薄片、掃描電鏡進(jìn)行觀察，認(rèn)為研究區(qū)奧陶系碳酸鹽巖儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間主要為受后期成巖作用、構(gòu)造作用和表生風(fēng)化作用影響所形成孔隙和裂縫，按照成因和形態(tài)將其分為3 大類。

2.2.1 孔隙

（1）粒間溶孔

中高能沉積環(huán)境下形成的顆粒白云巖、砂屑灰?guī)r中，孔隙形態(tài)不規(guī)則，孔徑變化大，由顆粒間未充填部分或原先的充填物被溶蝕形成（圖2h、圖2i）。

（2）粒內(nèi)溶孔

研究區(qū)主要表現(xiàn)為生物骨骼內(nèi)的溶蝕孔隙，孔隙被殘留生物骨架隔層所包圍，也可見(jiàn)砂礫屑灰?guī)r顆粒內(nèi)部溶蝕孔隙被亮晶方解石充填（圖2c）。另外可見(jiàn)脈內(nèi)孔發(fā)育于方解石脈體中心部位，溶孔連通性較好，可能是方解石沿裂縫生長(zhǎng)過(guò)程中未充填的殘留部分形成（圖2j）。

（3）晶間孔（溶孔）

主要見(jiàn)于粉細(xì)晶白云巖中，晶間孔大小均一，孔隙形態(tài)不規(guī)則受白云石晶體大小、自形程度、接觸方式控制，直徑一般在5～15 μm（圖2f）；部分晶間孔受溶蝕作用影響，直徑超過(guò)20 μm，大小不均一，在晶體間呈斑點(diǎn)狀，同時(shí)可見(jiàn)溶縫發(fā)育，縫寬大于5 μm（圖2k）。部分由泥晶白云石組成的白云巖礫屑中可見(jiàn)孔徑在5 μm 以下的微孔，可能是受表生風(fēng)化作用溶蝕形成（圖2i）；晶間孔是研究區(qū)較為常見(jiàn)的孔隙類型。

（4）晶內(nèi)孔

由方解石晶體發(fā)生不均速溶蝕形成的，孔隙直徑小，連通性差，研究區(qū)內(nèi)較少發(fā)育（圖2l）。

圖2 渤中22-1 潛山構(gòu)造巖性及孔隙顯微特征Fig.2 Microscopic characteristics of lithology and pore of Bozhong 22-1 buried hill structure

2.2.2 溶洞

小型的溶洞可以在巖芯中觀察到，大型的溶洞或溶縫常被晶簇狀方解石、灰?guī)r角礫、泥質(zhì)等充填（圖2m）。

2.2.3 裂縫

研究區(qū)內(nèi)裂縫較為發(fā)育，以巖溶縫、構(gòu)造裂縫為主。

巖溶縫多發(fā)育于風(fēng)化殼附近，由巖溶作用形成，裂縫形態(tài)不規(guī)則，寬度變化大，最寬可達(dá)2 cm，大部分被亮晶方解石、泥質(zhì)等充填（圖2n）；構(gòu)造裂縫縫體邊緣一般較平直，微裂縫寬度在25 μm 左右（圖2o），構(gòu)造裂縫大部分經(jīng)溶蝕作用改造擴(kuò)溶，被方解石、有機(jī)質(zhì)等充填。

鏡下觀察可發(fā)現(xiàn)三期裂縫，前兩期裂縫被方解石充填，第三期未充填，有效改善儲(chǔ)集性能（圖2p）。

2.3 儲(chǔ)層物性

由于樣品測(cè)試問(wèn)題，研究區(qū)無(wú)儲(chǔ)層滲透率資料。通過(guò)對(duì)渤中22-1 潛山構(gòu)造儲(chǔ)層孔隙度資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，顯示研究區(qū)孔隙度在1.1%～16.7%，平均值為4.1%?？紫抖确植挤秶兓艽?，且不隨埋藏深度增加而降低，說(shuō)明儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，非均質(zhì)性較強(qiáng)，可能是受溶蝕作用或構(gòu)造裂縫影響[8]。

從發(fā)育層位來(lái)看，亮甲山組儲(chǔ)層物性最好，平均孔隙度為7.7%（圖3），巖性主要為灰質(zhì)白云巖。

圖3 渤中22-1 潛山構(gòu)造奧陶系各層位孔隙度發(fā)育情況Fig.3 The porosity development of the ordovician strata in Bozhong 221 buried hill structure

3 巖溶測(cè)井識(shí)別

成像測(cè)井作為一種直觀、可視的測(cè)井技術(shù)，前人已在各油田做了大量應(yīng)用，在對(duì)沉積和儲(chǔ)層特征的識(shí)別等方面取得了諸多成果[13-15]。結(jié)合微電阻率成像測(cè)井、巖芯和常規(guī)測(cè)井資料，對(duì)科2 井巖溶特征進(jìn)行精細(xì)識(shí)別。

3.1 巖溶測(cè)井響應(yīng)特征

地層中不同的巖性、孔隙電阻率不同，微電阻率成像測(cè)井通過(guò)對(duì)井壁各點(diǎn)電阻率進(jìn)行測(cè)量，并通過(guò)色度來(lái)表示出來(lái)，通常情況下淺色代表高電阻率，深色代表低電阻率，這樣轉(zhuǎn)化出的彩色圖像具有直觀性、可視性的特點(diǎn)[13-15]。

本文主要使用動(dòng)態(tài)標(biāo)準(zhǔn)化微電阻成像測(cè)井對(duì)研究區(qū)巖溶特征進(jìn)行識(shí)別，動(dòng)態(tài)圖像對(duì)地層的特征進(jìn)行了增強(qiáng)，優(yōu)點(diǎn)是適于識(shí)別研究區(qū)內(nèi)非均質(zhì)性強(qiáng)的表生巖溶儲(chǔ)層特征，缺點(diǎn)是失去統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，相同顏色的地層代表的電阻率可能不一樣，難以識(shí)別大段的基巖帶和洞穴發(fā)育帶。基于此特，筆者在動(dòng)態(tài)圖像的基礎(chǔ)上綜合靜態(tài)圖像表征和常規(guī)測(cè)井對(duì)巖溶特征進(jìn)行綜合的判別（圖4）。

3.1.1 裂縫

（1）擴(kuò)溶構(gòu)造縫

構(gòu)造作用形成的裂縫在充當(dāng)流體運(yùn)移通道的同時(shí)，自身也被擴(kuò)溶，按裂縫傾角可將裂縫分為垂直縫（75°～90°）、高角度斜交縫（45°～75°）、低角度斜交縫（15°～45°）、水平縫（0°～15°）[24]。

垂直和高角度構(gòu)造擴(kuò)溶縫多發(fā)育在垂直滲流帶，呈高角度不規(guī)則正弦狀暗線（圖4a、圖4b）；有時(shí)沿裂縫溶蝕呈串珠溶蝕孔洞，成像測(cè)井上表現(xiàn)為近垂向的組合暗斑（圖4c），部分溶縫被化學(xué)膠結(jié)物充填，膠結(jié)物呈縱向亮色條帶（圖4d）。低角度和水平擴(kuò)溶縫一般發(fā)育在水平潛流帶，裂縫傾角較低，被順層流體擴(kuò)溶形成一系列溶洞，在成像測(cè)井上表現(xiàn)為低角度的不規(guī)則正弦狀暗線或正弦分布的橢圓形組合暗斑（圖4e），部分溶縫沉淀化學(xué)膠結(jié)物，在成像測(cè)井上則表現(xiàn)為與裂縫形態(tài)相似的亮色條帶（圖4f）。

（2）層間縫

為地層原生縫，是表生巖溶中重要的流體通道，地下水沿其擴(kuò)溶可形成層狀孔洞乃至洞穴，表現(xiàn)為較為平直的暗線（圖4g）。

3.1.2 溶孔

（1）層狀溶孔

研究區(qū)內(nèi)較為常見(jiàn)，為順層分布的溶蝕孔洞，在成像測(cè)井上表現(xiàn)為較規(guī)則的水平向組合暗斑，部分溶蝕強(qiáng)烈向洞穴發(fā)育，表現(xiàn)為厚度不一的層狀暗線（圖4g）。

（2）分散溶孔

分布較為雜亂，在成像測(cè)井上表現(xiàn)為雜亂或孤立分布的暗斑（圖4h）。

3.1.3 洞穴

未充填洞穴一般會(huì)在鉆井過(guò)程中出現(xiàn)放空、漏液等，易于識(shí)別。

而充填洞穴的充填物一般為泥質(zhì)、化學(xué)膠結(jié)物、角礫等。其中，泥質(zhì)充填物由于較低的電阻率在成像測(cè)井中主要表現(xiàn)為暗色塊狀或條帶狀，并具有較高的GR 值（圖4i、圖4j）；化學(xué)充填物通常晶型較好，電阻率極高，通常表現(xiàn)為均勻亮白色（圖4i、圖4j）；角礫充填物在垂直滲流帶和水平潛流帶均可以見(jiàn)到，成像測(cè)井上主要表現(xiàn)為規(guī)則或不規(guī)則的亮斑，色彩與基巖相同，并具有相對(duì)基巖更高的GR值（圖4k）。

3.1.4 基巖

成分均勻的碳酸鹽巖在成像測(cè)井上一般呈亮色塊狀，部分具有層間縫和零星分布的溶孔（圖4l）。

圖4 渤中22-1 潛山構(gòu)造表生巖溶儲(chǔ)層特征的成像測(cè)井響應(yīng)Fig.4 Imaging logging responses of karst reservoir elements of the Bozhong 22-1 buried hill structure

3.2 科2 井巖溶特征的識(shí)別

科2 井的取芯段為4 360.0～4 366.0 m，成像測(cè)井分析的井段為4 366.0～4 605.0 m，在巖芯資料分析和巖溶要素識(shí)別的基礎(chǔ)上，對(duì)科2 井的全井段進(jìn)行了巖溶特征的識(shí)別分析，各井段的分析結(jié)果如圖5所示。

圖5 渤中22-1 潛山構(gòu)造成像測(cè)井巖溶要素識(shí)別Fig.5 Karst element features of the Bozhong 22-1 buried hill structure characterized by imaging logging

（1）4 360.0～4 366.0 m。巖芯取芯段，無(wú)成像測(cè)井資料。該段上部洞穴發(fā)育，充填巖溶角礫、灰質(zhì)、化學(xué)膠結(jié)物，化學(xué)膠結(jié)物主要為晶簇狀方解石，部分附著角礫底部生長(zhǎng)；下部發(fā)育高角度溶縫和垂直溶縫，被灰質(zhì)和方解石膠結(jié)物充填；整段GR 值較低。認(rèn)為該段屬于垂直滲流帶。

（2）4 366.0～4 382.0 m。巖溶較為發(fā)育，可識(shí)別要素有低角度構(gòu)造擴(kuò)溶縫、層狀溶孔、高角度構(gòu)造擴(kuò)溶縫、串珠狀溶洞、巖溶角礫充填洞穴。該井段上部發(fā)育大段的高角度溶縫，GR 值較低，下段發(fā)育巖溶角礫充填洞穴，該段具有較高GR 值，鏡下可見(jiàn)泥質(zhì)、方解石膠結(jié)物、礫屑充填溶縫。認(rèn)為該段屬于垂直滲流帶。

（3）4 482.0～4 410.0 m。巖溶發(fā)育段，可識(shí)別的要素有層間縫、層狀溶孔、低角度溶縫、分散溶孔，各要素交替出現(xiàn)，GR 整體處于中低值以下。認(rèn)為該段屬于水平潛流帶。

（4）4 410.0～4 419.0 m。該段可識(shí)別的要素有縱向串珠狀溶孔、層間縫、分散溶孔。該段頂部巖溶較不發(fā)育，中下部發(fā)育縱向串珠狀溶孔與分散溶孔，層間縫發(fā)育較少且受改造較弱。認(rèn)為該段屬于垂直滲流帶。

（5）4 419.0～4 435.0 m。頂部發(fā)育有一套洞穴，靜態(tài)圖像上表現(xiàn)為黑色塊狀，GR 值極高，洞穴頂部可見(jiàn)亮白色條帶，認(rèn)為是流體向下滲流至洞穴后，沿洞頂生長(zhǎng)形成的化學(xué)膠結(jié)物，洞穴內(nèi)部可識(shí)別亮白色化學(xué)膠結(jié)充填物和垮塌角礫，該洞穴可能受多期巖溶改造；中下部可識(shí)別分散溶孔、低角度溶縫、層間縫、層間溶孔。認(rèn)為該段屬于水平潛流帶。

（6）4 435.0～4 440.0 m。該段可識(shí)別出縱向串珠狀溶洞和低角度溶縫，巖溶發(fā)育程度一般。認(rèn)為該段屬于垂直滲流帶。

（7）4 440.0～4 460.0 m。該段可識(shí)別要素有高角度溶縫、層間縫、層間溶孔、泥質(zhì)洞穴和分散溶孔，泥質(zhì)洞穴GR 值極高，頂部可識(shí)別亮白色條帶狀化學(xué)膠結(jié)物，屬于滲流流體沿洞頂膠結(jié)形成?？傮w上認(rèn)為該段屬于水平潛流帶。

（8）4 460.0～4 469.0 m。該段可識(shí)別縱向串珠狀溶孔，部分溶縫被化學(xué)膠結(jié)物充填，認(rèn)為該段屬于垂直滲流帶。

（9）4 469.0～4 510.0 m。該段GR 值波動(dòng)較大，總體屬于中高值。GR 高值部位可識(shí)別泥質(zhì)條帶，4 500 m 附近靜態(tài)圖像表現(xiàn)為黑色塊狀，結(jié)合動(dòng)態(tài)圖像識(shí)別為充填洞穴，充填物主要為化學(xué)膠結(jié)物和泥質(zhì)。巖溶要素以低價(jià)度溶縫、層間縫、層間溶孔為主，部分溶縫被化學(xué)膠結(jié)物充填呈亮白色正弦條帶。該段深淺雙側(cè)向曲線無(wú)差異，認(rèn)為該段屬于水平徑流帶。

（10）4 510.0～4 526.0 m。該段巖溶發(fā)育一般，可識(shí)別要素有分散溶孔和層間縫，層間縫未受改造。鏡下薄片顯示該段主要發(fā)育粉細(xì)晶白云巖，晶間溶孔、縫發(fā)育較差。認(rèn)為該段屬于深部緩流帶。

（11）4 526.0～4 605.0 m。成像測(cè)井無(wú)巖溶特征響應(yīng)，表生巖溶不發(fā)育。

4 潛山巖溶作用的影響因素

4.1 沉積微相影響溶蝕程度

沉積環(huán)境是碳酸鹽巖儲(chǔ)層發(fā)育的重要基礎(chǔ)，原始巖石礦物的類型及其可改造性是儲(chǔ)層發(fā)育的根本[16-17]。前人研究認(rèn)為，渤海灣盆地早古生代主要為陸表海環(huán)境下的海相碳酸鹽巖沉積，晚寒武世—早奧陶世海平面較低并緩慢下降，發(fā)育局限臺(tái)地相，中奧陶世受持續(xù)海侵影響，海平面升高，至上馬家溝期規(guī)模達(dá)到最大，發(fā)育開(kāi)闊臺(tái)地相[9，18-19]。

綜合研究區(qū)巖芯、薄片等資料，對(duì)渤中22-1 潛山構(gòu)造沉積相進(jìn)行分析，認(rèn)為渤中22-1 潛山構(gòu)造冶里組、亮甲山組發(fā)育以白云巖類為主的局限臺(tái)地相，云質(zhì)瀉湖、灰質(zhì)瀉湖、白云巖坪、臺(tái)內(nèi)灘微相；下馬家溝組下部以白云巖為主，發(fā)育局限臺(tái)地相，云質(zhì)瀉湖、白云巖坪微相；上部以灰?guī)r為主，發(fā)育開(kāi)闊臺(tái)地相，灰泥灘間海和臺(tái)內(nèi)灘微相。薄片鑒定巖性和孔隙關(guān)系直方圖如圖6 所示。由圖6 可知，顆?；?guī)r和粉細(xì)晶白云巖孔隙度在5%以上，物性較好。

圖6 巖性-孔隙度關(guān)系直方圖Fig.6 Histograms of lithology and pore property

顆?；?guī)r主要發(fā)育在開(kāi)闊臺(tái)地相臺(tái)內(nèi)灘微相中，可見(jiàn)粒內(nèi)溶孔，大部分被亮晶方解石充填，灰?guī)r中部分生物鑄?？孜闯涮?，成為良好的儲(chǔ)集空間；局限臺(tái)地相云質(zhì)瀉湖微相中粉細(xì)晶白云巖發(fā)育大量晶間孔，部分被溶蝕擴(kuò)大，成為性能較好的儲(chǔ)集層。從孔隙演化的角度，認(rèn)為沉積微相影響溶蝕發(fā)育程度；臺(tái)內(nèi)灘微相和云質(zhì)瀉湖微相中原始儲(chǔ)集性能較好，微相相帶本身后期溶蝕作用易發(fā)；顆粒灰?guī)r基質(zhì)孔隙優(yōu)秀，大量孔隙促進(jìn)流體滲流，粉細(xì)晶白云巖中存在大量晶間孔，有利于溶蝕作用發(fā)生。泥晶灰?guī)r及泥晶白云巖等原巖較為致密，受溶蝕作用影響后，形成的溶蝕孔洞縫易被過(guò)飽和流體中沉淀的化學(xué)膠結(jié)物充填，導(dǎo)致物性較差。

4.2 裂縫作用影響巖溶的發(fā)育

研究區(qū)奧陶系受多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，發(fā)育大量裂縫。奧陶系地層加里東期整體抬升、印支期SN向擠壓應(yīng)力場(chǎng)以及燕山末期NW—SE 向壓扭性應(yīng)力場(chǎng)作用下，多次抬升至地表，并長(zhǎng)時(shí)間暴露遭受風(fēng)化剝蝕作用改造[11，20]，促進(jìn)表生巖溶作用在奧陶系儲(chǔ)層能較大規(guī)模進(jìn)行，并導(dǎo)致了研究區(qū)內(nèi)奧陶系與古近系之間的角度不整合接觸。構(gòu)造運(yùn)動(dòng)形成的斷裂及裂縫、微裂縫成為了良好的流體通道，本身作為有利儲(chǔ)集空間的同時(shí)也提高的儲(chǔ)層的滲流能力，擴(kuò)大了巖溶作用范圍，使儲(chǔ)層規(guī)模變大。研究區(qū)渤中22-1 潛山構(gòu)造南部受一條近東西向的深大斷裂控制與渤中西南次凹相隔，該斷裂為長(zhǎng)期活動(dòng)斷裂，控制了潛山發(fā)育的形態(tài)；潛山內(nèi)部主要受內(nèi)幕斷裂控制，內(nèi)幕斷裂與潛山自古生代中生代長(zhǎng)期暴露地表有關(guān)，受擠壓應(yīng)力作用整體為NE 走向；新生代以來(lái)受伸展走滑運(yùn)動(dòng)影響，研究區(qū)主要發(fā)育近WE 向的斷裂[11]。多期多類型斷裂形成大量裂縫，為地表水向下滲流提供了豐富通道，并使裂縫擴(kuò)溶。成像測(cè)井識(shí)別發(fā)現(xiàn)研究區(qū)發(fā)育大量擴(kuò)溶縫，為儲(chǔ)層提供了豐富的儲(chǔ)集空間。研究區(qū)東北部被中生界覆蓋，地表水下滲受阻，儲(chǔ)層發(fā)育明顯弱于古生界暴露地塊[6]，因此，裂縫作用影響了巖溶儲(chǔ)層的發(fā)育。

4.3 多期巖溶作用與巖溶旋回結(jié)構(gòu)

表生巖溶作用分布對(duì)巖溶儲(chǔ)層形成具有明顯控制作用[13-14，21-23]。橫向上主要表現(xiàn)為巖溶古地貌對(duì)不同巖溶帶發(fā)育的控制，縱向上表現(xiàn)為不同巖溶帶差異的巖溶形態(tài)所形成的縫洞結(jié)構(gòu)和充填特征[22]。前人研究認(rèn)為，一個(gè)完整的表生巖溶垂向上可以分為頂部地表巖溶帶、垂直滲流帶、水平潛流帶和底部深部緩流帶[24-25]。各帶巖溶形態(tài)不同，垂直滲流帶主要發(fā)育垂向、近垂向的溶縫、串珠狀溶洞以及拉伸狀小型溶洞，當(dāng)巖石可溶性較強(qiáng)時(shí)可形成駐水洞，一般被泥質(zhì)、巖溶角礫等充填。水平潛流帶主要發(fā)育近水平狀溶洞，暗河等，一般被沉積物、垮塌角礫和化學(xué)膠結(jié)物充填。深部緩流帶流體不活躍，以零星發(fā)育的孤立溶蝕孔縫為主[22，24]。但通常經(jīng)歷過(guò)多期巖溶作用以及巖溶旋回疊加后，往往會(huì)使得垂向的巖溶結(jié)構(gòu)更復(fù)雜。

渤中22-1 潛山構(gòu)造整體處于巖溶高地和巖溶斜坡古地貌，科2 井位于巖溶高地部位，巖溶發(fā)育較好[6，10]。垂向上受限于研究區(qū)深層鉆井有限的巖芯取芯量以及常規(guī)測(cè)井較低的分辨率，不能直觀精細(xì)地對(duì)科2 井垂向巖溶帶進(jìn)行劃分。結(jié)合巖芯資料與巖溶特征成像測(cè)井識(shí)別結(jié)果，根據(jù)不同的巖溶形態(tài)對(duì)科2 井巖溶分帶進(jìn)行劃分（圖7）?？傮w上，科2井垂向上巖溶分帶完整，影響深度達(dá)不整合面以下180 m，巖溶結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。頂部垂直滲流帶厚度僅22 m，發(fā)育近垂向溶縫和小的落水洞且基本被角礫、滲流物、化學(xué)膠結(jié)物等充填；水平潛流帶受到滲流水體與周源地區(qū)地下水補(bǔ)充，溶蝕作用強(qiáng)烈，主要發(fā)育層狀溶孔、縫、洞穴，雖然大部分被化學(xué)膠結(jié)物、泥質(zhì)、垮塌角礫等充填物充填，但殘余溶蝕孔隙依然可觀。4 410 m 向下發(fā)育3 個(gè)垂直滲流帶和水平潛流帶。下部垂直滲流帶巖溶程度相對(duì)較弱，影響厚度較薄，僅見(jiàn)縱向串珠狀溶孔發(fā)育，溶縫大部分被膠結(jié)物充填。下部水平潛流帶巖溶發(fā)育較好，最底部水平潛流帶厚41 m，發(fā)育多套泥質(zhì)條帶段，最大一套厚度近2 m，為泥質(zhì)充填的地下洞穴，水平潛流帶低角度裂縫大量發(fā)育，且基本被溶蝕改造，形成大量?jī)?chǔ)集空間。深部緩流帶在4 510 m 以下，巖溶較不發(fā)育，以零散分布的溶孔和層間縫為主。4 526 m 以下表生巖溶不發(fā)育。

垂向上識(shí)別潛水面位置判別巖溶旋回期次，科2井可劃分出4 個(gè)巖溶旋回（圖7）。每個(gè)旋回包含垂直滲流帶、水平潛流帶。I 期巖溶旋回形成時(shí)間最早，為加里東構(gòu)造抬升期形成，其原有巖溶結(jié)構(gòu)基本被印支、燕山末期巖溶作用改造，大部分旋回隨地層剝蝕消失。II、III 期巖溶旋回為印支期擠壓褶皺成山階段形成，該時(shí)期研究區(qū)潛山結(jié)構(gòu)基本形成，受區(qū)域隆升引起侵蝕基準(zhǔn)面下降，造成潛水面下降和多期旋回發(fā)育。IV 期巖溶旋回為燕山末期所形成，旋回厚度最大，結(jié)構(gòu)也最完整。

不同時(shí)期的巖溶旋回均有疊加現(xiàn)象，如I 期巖溶旋回的垂直滲流帶中可識(shí)別部分低角度溶縫、層狀溶孔等水平潛流帶特征，以及少部分以分散溶孔為主的深部緩流帶特征。

II、III 期巖溶旋回的水平潛流帶中可識(shí)別部分高角度溶縫、滲流流體形成的懸垂?fàn)罨瘜W(xué)膠結(jié)物以及分散溶孔等垂直滲流帶和深部潛流帶特征。IV期巖溶旋回由于形成時(shí)間最晚，其底部的水平潛流帶及深部緩流帶未見(jiàn)其他巖溶特征疊加發(fā)育。

圖7 科2 井沉積相及巖溶旋回結(jié)構(gòu)Fig.7 Sedimentary facies and karst cycle structure of Well Ke2

多期巖溶作用和巖溶旋回疊加造成研究區(qū)儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)，孔隙分布不均。對(duì)各巖溶帶孔隙度統(tǒng)計(jì)可知，水平潛流帶孔隙度最高，平均為5.7%，深部潛流帶孔隙度最低，平均為1.1%（圖8）。

結(jié)合沉積微相展布特征，臺(tái)內(nèi)灘、云質(zhì)瀉湖微相與水平潛流帶疊合區(qū)平均孔隙度為8.7%，為有利儲(chǔ)層發(fā)育的主要地帶。原因是臺(tái)內(nèi)灘微相和云質(zhì)瀉湖微相的原始儲(chǔ)集空間較大，能夠?yàn)楹笃趲r溶作用發(fā)生時(shí)提供了流體運(yùn)移的空間，促進(jìn)了新儲(chǔ)集空間的產(chǎn)生。

圖8 渤中22-1 潛山構(gòu)造各巖溶帶孔隙度發(fā)育情況Fig.8 The porosity development of the ordovician strata in Bozhong 22-1 buried hill structure

5 結(jié)論

（1）渤海海域渤中22-1 潛山構(gòu)造碳酸鹽巖潛山主要發(fā)育泥晶灰?guī)r、砂屑灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、泥晶—中晶白云巖以及灰質(zhì)白云巖，晶間孔（溶孔）和溶蝕孔、洞及縫是主要的儲(chǔ)集空間。

（2）成像測(cè)井識(shí)別潛山表生巖溶的多種巖溶要素，包括構(gòu)造擴(kuò)溶縫、串珠狀溶孔、層間縫、層狀溶孔、洞穴、分散溶孔等，依據(jù)巖溶要素建構(gòu)的巖溶結(jié)構(gòu)能識(shí)別垂直滲流帶、水平潛流帶和深部緩流帶。

（3）巖溶儲(chǔ)層受多因素控制。沉積微相影響溶蝕程度，臺(tái)內(nèi)灘、云質(zhì)瀉湖微相基質(zhì)孔隙發(fā)育，利于溶蝕發(fā)生；裂縫影響巖溶儲(chǔ)層發(fā)育，為巖溶作用的先期通道，促進(jìn)溶蝕作用，提升儲(chǔ)集空間；多期巖溶作用是優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育的關(guān)鍵，研究區(qū)儲(chǔ)層受加里東期、印支期和燕山期等多期巖溶作用影響。巖溶旋回發(fā)育，垂向上發(fā)育4 個(gè)垂直滲流水平潛流帶，其中，臺(tái)內(nèi)灘、瀉湖微相與水平潛流帶疊合區(qū)域?yàn)橛欣麅?chǔ)層發(fā)育地帶。