碳酸盐岩缝洞型油藏古岩溶残丘控储、控藏特征分析——以塔河油田五区为例

曹飞，赵娟，李涛，何成江 （中石化西北油田分公司勘探开发研究院，新疆 乌鲁木齐830011）

1 地质背景分析

塔河油田是在长期发育的古隆起基础上形成的下奥陶统碳酸盐岩岩溶－缝洞型大型油气田，储层历经了多期次构造运动、岩溶作用和成岩作用的叠加改造［1～3］。其中，海西早期岩溶对塔河油田储集体发育起主要的控制作用，可将其划分为3个古岩溶地貌单元［4，5］。塔河油田五区 （以下简称为 “五区”）整体位于阿克库凸起东南岩溶斜坡部位。

2 古岩溶发育特征分析

2．1 古岩溶识别标志

塔河油田缝洞型碳酸盐岩油藏是一种以大型溶洞、溶洞通道和裂缝带为储集空间和流动空间的新类型油藏［6］。五区钻井、测井、录井资料为研究提供了丰富的岩溶识别标志，如北部高地上T503井在鹰山组顶面 （T47反射界面）以下11．12～19．6m钻遇放空，南部TK512H井在水平段钻遇视洞宽约47m的开放性岩溶系统，被砂泥质充填。五区奥陶系储集体类型为裂缝型、裂缝－孔洞型、溶洞型，其中最重要的储集体类型为溶洞型。在40口完钻井中，共有19井次钻遇25个溶洞，溶洞钻遇率为47．5%，平均洞高4．3m。而在T47反射界面以下0～80m，溶洞钻遇率为61．1%。由于五区整体位于上奥陶统剥蚀区，在岩溶改造程度较高的同时充填几率也较高，25个溶洞中未被充填的仅有12个。钻井揭示，洞内充填物主要为砂泥质，还有少量的方解石、硅质胶结物、垮塌角砾岩。平面上，溶洞充填比例由西北向东南逐渐增加。

2．2 古岩溶发育特征

古岩溶地貌是岩溶作用与各类地质作用综合叠加形成的结果，不同地貌形态对岩溶储层发育起着重要的控制作用［7～10］。利用高精度三维地震资料，采用 “印模”法恢复五区下奥陶统海西早期精细古岩溶地貌 （图1）；采用 “趋势面”分析技术刻画出23个大小不等的残丘 （图2）；根据现代地貌学和岩溶学理论，利用振幅变化率、精细相干，结合地貌特征刻画出海西早期古地表及地下2套水系 （图3、4）。由图可知，五区地表水系由北向南、自西向东逐渐汇聚，水动力逐渐增强。5大地表水系的2大干流河将5区分隔为3大流域。

图1 塔五区中－下奥陶统顶面海西早期古地貌图

图2 五区中－下奥陶统顶面古岩溶残丘及钻遇溶洞平面分图

图3 五区T47以下20ms精细相干、地表水系平面图

图4 五区T47以下27～54ms振幅变化率与古暗河平面图

1）古地貌特征 五区海西早期岩溶古地貌形态呈北高南低、西高东低的变化趋势，地形相对高差在340m左右，自西向东可划分为丘丛垄脊、丘峰垄脊、岩溶洼地－岩溶湖共3个次级岩溶地貌单元。岩溶地貌总体上存在正向岩溶地貌单元 （溶丘、溶峰等）和负向岩溶地貌单元 （沟谷、洼地等）。以正向岩溶地貌为主的地区为岩溶高地，以负向岩溶地貌为主的地区为岩溶洼地，正、负向岩溶地貌间互发育的地区为次级岩溶斜坡。但在岩溶高地上也有沟谷、洼地，岩溶盆地中也有少量残丘。全区共发育以正向岩溶地貌为主的局部残丘23个。

2）古水系特征 研究区自西向东发育5大地表水系，以T502CX井～S62CH井为界可划分为东、西2组。西部水系1号主流域是沿T503井区分布的支流河，向西部汇聚成干流河道，流入塔河油田四、五区的大型南北向岩溶沟谷，控制T503井区岩溶地貌以及岩溶储集体的发育；西部水系2号流域为北部丘丛垄脊上的T503、S78、TK508以及TK513等井区的支流河道，向南部峰丛垄脊上的TK513井区东以及TK517井区附近汇集，形成2条干流河道，最后进入塔河油田三区 （以下简称 “三区”），其控制着五区西部岩溶地貌，地表河改造出2条大型岩溶沟谷，将该区分隔出多个规模不等的溶丘、溶峰；西部水系3号流域主要为中部的TK515、TK516X、TK514井区的分支河，近南北向流入三区并汇集成干流河道，控制着该井区的岩溶地貌和岩溶缝洞体发育；东部水系4号主流域由五区东部3个规模较大的北西向溶丘两侧的分支河汇聚而成，共有3条干流河，整体向南在TK512H井区南部汇聚，流入三区，在研究区北部形成系列丘从垄脊，中部形成数量众多的溶峰，南部形成规模巨大的地表河；东部水系5号主要为S73井区以东及T501井区分布的一些规模较小的分支河，向东、南2个方向汇聚。

在喀斯特岩溶地区，除了地表河流外，还存在地下岩溶暗河系统，具有地表水系和地下暗河组成的双层喀斯特溶蚀二元结构。五区暗河系统破坏严重，呈段塞式，连通性较差。根据振幅变化率属性、结合钻井资料，识别出6条规模较大的地下暗河。地下水系的分布与地表水系密切相关，在西部与网状地表水系匹配，沿垄脊形成3条暗河系统；而东部则在溶丘高部位形成3条近南北向暗河。暗河主要为早期岩溶水沿深大断裂溶蚀形成，后期地表水下切，大部分暗河出露并进一步破坏形成地表河。局部古岩溶残丘内部残留少量暗河段，充填较为严重，连通性较差。

综合分析认为，五区由北向南、自西向东岩溶发育程度逐渐增强，从半开放岩溶系统逐步过渡到开放性岩溶系统，储集体充填性逐步增强。受早期构造运动及深大断裂发育特征影响，五区东、西两侧相对中部岩溶发育程度要高。

3 古岩溶残丘储集体发育特征及分类

古岩溶残丘的形态、规模及储集体发育程度受古构造 （断裂及其伴生裂缝）、古水系等因素控制。断裂及其伴生裂缝是岩溶作用的先期通道，增加了水与碳酸盐岩的接触面积，增大了地表水及地下水的溶蚀范围，改善了碳酸盐岩的渗流作用，使溶蚀作用增强，溶蚀速度加快［11～13］。五区经历了多期岩溶改造，古岩溶残丘自身的构造变形程度、断裂及裂缝发育规模和密度控制着岩溶水的溶蚀范围和强度，进而控制缝洞型储集体发育程度及发育部位。如S48井区古岩溶残丘位于阿克库凸起轴部，构造变形严重，断裂、裂缝发育，岩溶改造严重，缝洞体异常发育。

五区断裂主要受加里东中晚期－海西早期、海西晚期2期构造运动影响，发育不同级别大小断裂200余条。其中深大断裂9条，以北西、北东向的逆断裂为主，断距较小，约10m左右，延伸范围平均在4．1km2，倾角为80°，深部断穿层位为一般（岩性追踪面）、7（鹰山组底面）。其余为风化壳断裂，主要以北西、北东向弧形展布的逆断列为主，延伸长度0．5～1km，断距3～18m，规模较小。五区断裂整体上自西向东可划分为3组，深大断裂控制五区构造格局，次级断裂控制局部构造形态及表层储集体发育程度。

充分利用钻井、测井、录井以及高精度三维地震数据体资料，在精细刻画古岩溶残丘的基础上，从构造内力、外力综合分析其构造、断裂及岩溶的发育强度。通过对比，可将塔河油田五区古岩溶残丘划分为4类：Ⅰ类岩溶、管道发育残丘；Ⅱ类溶穴、落水洞发育残丘；Ⅲ类表生面状岩溶发育残丘；Ⅳ类分水岭发育残丘 （图5）。

图5 塔河油田奥陶系古岩溶残丘综合分类模式图

1）Ⅰ类岩溶、管道发育残丘。主要分布于塔河油田阿克库凸起轴部。残丘构造变形严重，断裂、裂缝发育，岩溶水面状输入，改造严重，表层及深部溶洞普遍发育，规模大、连通性好。

2）Ⅱ类溶穴、落水洞发育残丘。靠近阿克库凸起轴部两侧，存在一定构造变形，沿深大断裂形成的大型岩溶沟谷将其分割，残丘顶部发育一定规模断裂、裂缝，岩溶水在局部沿断裂溶蚀形成规模相对较小的溶穴、落水洞，与深部早期发育的古暗河系统形成岩溶水循环系统。

3）Ⅲ类表生面状岩溶发育残丘。该类残丘主要位于阿克库凸起轴部两侧广大的岩溶斜坡部位，构造变形较弱。次级断裂欠发育，但裂缝较发育，岩溶水主要沿裂缝溶蚀，在残丘表层形成面状裂缝孔洞型储集体。

4）Ⅳ类分水岭发育残丘。该类残丘构造变形弱，断裂、裂缝欠发育，岩溶水溶蚀选择性强，自残丘顶部向两侧逐步汇聚，发育明显分水岭，分水岭附近储集体欠发育，残丘翼部存在一定规模裂缝－孔洞型储集体，部分残丘底部形成规模较小的脚洞。

综合构造、断裂、古岩溶分析，4类残丘构造变形、断裂发育程度、储集体发育规模逐步减小。五区奥陶系发育Ⅱ类残丘6个，Ⅲ类残丘8个，Ⅳ类残丘9个 （表1）。Ⅱ类残丘主要分布于西部TK509X缝洞带，Ⅲ类残丘主要分布于TK508、S90缝洞带南部，Ⅳ类残丘主要分布于中部T502CX～TK510X分水岭一带。

表1 塔河油田五区奥陶系古岩溶残丘要素统计表

4 古岩溶残丘油气富集规律分析

勘探实践证实，古岩溶残丘、断裂、岩溶缝洞、不整合面和疏导层共同构成了研究区复杂的油气运聚动力学系统［1］。其油气分布特征不受古岩溶残丘构造顶面形态及闭合高度控制，而受阿克库勒凸起区域构造背景、储集体发育程度控制，主要分布在风化面以下300m范围内［5］。由于古岩溶残丘控制储集体发育程度和发育部位，同时五区建产井平均含油高度仅48m，普遍低于古岩溶残丘闭合幅度，残丘之外的相对低部位油气充注较差，故形成了五区古岩溶残丘控油、深沟控水的特征。古岩溶残丘较高部位规模缝洞体含油高度大，累计产量高。

采用测井、常规测试、生产测井、生产动态等多方面资料进行综合研究确定各古岩溶残丘的油水界面。塔河油田五区T47构造整体呈北高南低，随着T47构造的变化，储集体内的油水层深度受T47构造起伏的影响，整体没有统一的油水界面，但具自南向北逐步抬升趋势，呈现 “山高水高”的特点（图6、7）。仅有局部古岩溶残丘区存在相对统一的油水界面。

各类古岩溶残丘缝洞体发育程度和发育部位决定了油气富集程度，Ⅱ、Ⅲ类残丘溶洞、裂缝、孔洞发育部位在残丘顶部、翼部，含油高度较大，如Ⅱ类残丘的TK508井、TK509X井等，Ⅲ类的S61CH井等井。而Ⅳ类残丘相对其他类型，断裂、裂缝密度要小，导致残丘发育分水岭。高部位的分水岭上储集体相对欠发育，以小型孔洞、裂缝为主，翼部的分支河附近发育厚度相对较大的孔洞，底部可能发育溶洞。即Ⅳ类残丘由底至顶储集体发育程度逐渐变差。

图6 塔河油田五区奥陶系油藏不同缝洞带单井测试情况图 （海拔对齐）

图7 塔河油田五区奥陶系油藏不同古岩溶残丘单井测试情况平面分布图

5 有利目标优选

在古岩溶控储、控藏分析的基础上，以钻井储层解释结果为基础，结合构造的精细解释和地震属性特征，综合采用振幅变化率分析技术、地震反射特征结构分析技术、趋势面分析技术、精细相干分析技术等多种方法，实现了各类古岩溶残丘有利地质体、有利反射特征的优选。

五区主要发育Ⅱ至Ⅳ类残丘，实钻和储集体预测显示Ⅱ、Ⅲ类残丘顶部发育溶洞、面状孔洞型储集体，Ⅳ类残丘翼部、底部储集体较发育，同时古岩溶残丘控油作用明显，根据不同类型残丘储集体发育程度和油气富集规律，优选出各类残丘顶部、翼部缝洞体对应的反射特征，进行井位部署，各类残丘有利目标地质、地震反射模式分别为：

1）Ⅱ类溶穴、落水洞发育残丘：风化壳孔洞型储集体发育，局部峰丛鞍部落水洞发育 （串珠反射）。西北部靠近四区的TK509X、TK508等残丘区，构造变形较大，其顶部发育一定规模断裂、裂缝，岩溶水直接沿顶部向下溶蚀，发育一定规模的溶穴落水洞，且处于残丘最高部位，油气较富集，为井位部署最有利区域，部署模式为 “残丘顶部＋强振幅变化率＋串珠”。

2）Ⅲ类表生岩溶发育残丘：面状岩溶、孔洞型储集体发育 （红波谷）。中部的S61CH～S62CH井区为五区古岩溶残丘剥蚀最强烈区域，面状溶蚀强烈，裂缝孔洞型储集体成片发育，个别残丘鞍部发育落水洞，有利部署模式为 “残丘顶部＋较强振幅变化率＋连续红波谷”。

（3）Ⅳ类主分水岭发育残丘：残丘翼部，分支河末端发育 （串珠反射）。中部的T502CX等主分水岭残丘发育区，岩溶水沿分水岭快速下泄。分水岭储集体欠发育，以裂缝型为主。古岩溶残丘翼部和底部水动力较大，储集体较发育，而翼部的分支河道上储集体发育且处于残丘较高部位，缝洞体空间配置关系较好，油气较富集，为该古岩溶残丘区井位部署的有利区域，部署模式为 “残丘翼部＋较强振幅变化率＋串珠”。

6 结论

1）塔河油田五区古岩溶残丘自身的构造变形程度、断裂及裂缝发育规模和密度控制着岩溶水的溶蚀范围和强度，进而控制缝洞型储集体发育程度及发育部位。根据构造作用、岩溶作用差异性，将奥陶系古岩溶残丘划分为4类：Ⅰ类岩溶、管道发育残丘；Ⅱ类溶穴、落水洞发育残丘；Ⅲ类表生面状岩溶发育残丘；Ⅳ类分水岭发育残丘。塔河五区主要发育Ⅱ～Ⅳ类残丘。

2）各类古岩溶残丘缝洞体发育程度和发育部位控制了油气富集程度，Ⅱ、Ⅲ类残丘溶洞、裂缝孔洞发育部位在残丘顶部、翼部，含油高度较大。Ⅳ类残丘由底部向顶部储集体发育程度逐渐变差，导致该类残丘含油气性相对其他类型要差。

3）据不同类型古岩溶残丘储集体发育和油气富集规律，优选出各类残丘顶部、翼部缝洞体对应的反射特征。各类残丘有利目标地质、地震反射模式分别为：Ⅱ类残丘风化壳孔洞型储集体发育，局部峰丛鞍部落水洞发育 （串珠反射）；Ⅲ类残丘面状岩溶、孔洞型储集体发育 （红波谷）；Ⅳ类残丘翼部，分支河末端发育 （串珠反射）。

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