层间风化壳岩溶发育演化模式——以塔中川庆EPCC区块奥陶系鹰一段—鹰二段为例

冯仁蔚，欧阳诚，庞艳君，李柱正，罗 璇，张 沁，李世银，周 瑜，程 亮

（1. 中国石油川庆钻探工程公司地质勘探开发研究院；2. 中国石油西南油气田公司勘探开发研究院；3. 中国石油川庆钻探工程公司川东钻探公司；4. 中国石油塔里木油田公司勘探开发研究院）

层间风化壳岩溶发育演化模式
——以塔中川庆EPCC区块奥陶系鹰一段—鹰二段为例

冯仁蔚1，欧阳诚1，庞艳君2，李柱正1，罗 璇3，张 沁1，李世银4，周 瑜1，程 亮1

（1. 中国石油川庆钻探工程公司地质勘探开发研究院；2. 中国石油西南油气田公司勘探开发研究院；3. 中国石油川庆钻探工程公司川东钻探公司；4. 中国石油塔里木油田公司勘探开发研究院）

基于塔中川庆EPCC区块区域地质背景，结合钻井显示、录井取心、成像测井、地震反射等特征，分析鹰山组鹰一段—鹰二段层间风化壳岩溶发育特征及演化过程。研究表明：不整合面附近溶洞充填与否取决于水动力作用的强弱，水动力与纵向上的岩相分布共同决定了层间岩溶内幕溶洞的发育情况；岩溶单元可划分为高地、次高地、上下斜坡、洼地等一级单元，以及溶峰、陡崖、平台、溶丘等次一级单元，整体呈北西—南东向带状展布；表层风化带仅发育在EPCC区块北部，垂直渗流带在南北厚度各异，季节变动带从南部和中部向北部“相变”为水平渗流带；沉积微相影响岩溶发育但非岩溶旋回划分的决定因素，构造隆升、气候、古水文条件是造成岩溶南北分异的主因；EPCC区块鹰一段—鹰二段层间风化壳岩溶可划分为3期旋回、8级次旋回，最终残留第3期旋回（第5～8级次旋回），其中第5、8级次旋回从南到北具有明显“同期异相”特征。图10表2参15

塔中；川庆EPCC区块；奥陶系；层间岩溶；岩溶旋回；发育模式

0 引言

目前，塔里木盆地轮古、塔中、英买力、塔河等地区奥陶系岩溶油气勘探取得了丰硕成果[1-11]。针对塔中北斜坡岩溶，前人开展了大量研究工作：于红枫等[11]认为鹰山组（O1y）大型岩溶不整合面在塔中斜坡区广泛分布，具有较好的成层性，且连通性较好，是有利的储集体；孙崇浩等[6]根据钻测井资料分析认为大型洞穴分布在鹰山组顶部且大部分被充填，中小型溶洞呈层状展布；吉云刚等[5]分析了岩相、断裂、岩溶、白云石化等对鹰山组储集层的控制作用；刘伟方等[4]认为泥质条带中形成的酸性地层水对颗粒灰岩顶面进行溶蚀可形成顺层分布的储集层；蒋春雷等[9]将岩溶相在垂向上划为表层岩溶带、垂直渗流带、季节变动带、水平潜流带和深部缓流带5种；屈海洲等[7]认为层间岩溶发育期次与鹰山组上覆良里塔格组沉积有关；杨海军等[8]建立了塔中北斜坡奥陶系岩溶型储集层叠加改造模式。本文在前人研究成果基础上，旨在建立塔中川庆EPCC（Excogitation/Purchase/Construction/ Commission，川庆公司针对A40和B10构造带进行的设计、采购、施工、试运行一体化总承包）区块奥陶系鹰一段—鹰二段层间风化壳岩溶发育模式，精细刻画层间岩溶储集层的分布规律，以准确定位EPCC区块鹰山组层间岩溶储集层发育区、提高油气层钻遇成功率、实现塔中下奥陶统凝析气藏整体开发。

1 研究区地质特征

EPCC区块位于塔中北斜坡，整体为一北东倾的单面山，其上发育A40构造带和B10构造带两个北西向近似平行的长轴背斜带（见图1）。该区断裂系统非常发育，主要为北西—南东向逆断层和北东—南西向走滑断层。中奥陶统一间房组及上奥陶统吐木休克组缺失，下奥陶统鹰山组与上奥陶统良里塔格组呈角度不整合接触，鹰山组由北东向南西剥蚀程度加大，各亚段出露区沿平行Ⅰ号坡折带方向呈条带状展布。鹰山组由上至下可划分为4段，即鹰一段—鹰四段，EPCC区块北部主要为鹰一段下亚段出露区，南部为鹰二段出露区，其中鹰一段残余厚度95～290 m，可进一步划分为上、下亚段，其中下亚段发育2个油层组、1个隔层；鹰二段残余厚度195～365 m，可划分为上、下亚段（发育5个油层组+4个隔层）。油层组岩性以亮晶砂屑灰岩为主（向深部云质含量增大），沉积微相为台内砂屑滩，孔隙度一般大于2%，渗透率大于0.5×10-3µm2，储集层钻遇率主要集中在40%～80%，以Ⅱ、Ⅲ类储集层为主；隔层岩性以泥晶灰岩或泥晶砂屑灰岩为主（见表1），沉积微相为滩间洼地或台内澙湖，孔隙度为1%左右，渗透率为0.1×10-3µm2左右。由于遭受了长达10 Ma的强烈剥蚀、淋滤和风化，碳酸盐岩层间岩溶储集体多发育在离鹰山组顶280 m范围内，总体呈自南西向北东变深的趋势。

图1 塔中区域构造划分及川庆EPCC区块区域位置图

表1 EPCC区块鹰一段—鹰二段地层划分及物性统计表

2 不整合面溶洞充填与层间岩溶发育关系

早奥陶世末—晚奥陶世初，受控于昆仑岛弧与塔里木板块的弧-陆碰撞[12-15]，塔中—巴楚台地整体强烈隆升，鹰山组裸露为灰云岩山地，遭受强烈剥蚀和风化淋滤后形成岩溶风化壳。不整合面在地震、测井、录井及古生物资料上有明显响应，由于鹰山组顶和良里塔格组底均为灰岩，主要差别在泥质和颗粒含量，故波阻抗相差较小，在地震剖面上呈中—弱振幅、弱连续性，另外加里东中期运动对鹰山组上部地层大规模的削蚀使其具有削截反射终止特征（见图2）。塔中Ⅰ号坡折带在不整合面之下具丘形、杂乱—空白地震反射特征，不整合面之上见上超充填，以中振幅、较连续、亚平行地震反射为主，由坡折带向台地内部可见叠瓦状前积反射。测井曲线上，绝大部分单井在不整合面以下20 m范围内具有明显的泥质含量增大、自然伽马值增大、地层真电阻率与冲洗带电阻率比值降低、密度值降低、井径扩大等特征。鹰山组顶不整合面以下出现的录井响应特征包括：钻井液漏失、钻速加快、放空、蹩跳、井漏、溢流等（见表2）；根据EPCC区块钻遇鹰山组顶不整合面的23口钻井资料统计，有4口井无充填，显示为钻具放空和钻井液漏失，5口井为泥质全充填（距鹰山组顶0～7 m），5口井为泥质半充填（距鹰山组顶3～50 m），4口井为泥质+方解石全充填（距鹰山组顶0～20 m），5口井为泥质+方解石半充填（距鹰山组顶13～40 m）。综合以上资料分析，不整合面附近溶洞充填程度取决于水动力作用的强弱，水动力强则溶蚀范围大，若顶部为较纯的易溶颗粒灰岩，则可在顶面形成大型溶洞（好储集层），这种大型溶洞在纵向上单个延伸范围较大。由于地层水向下垂向溶蚀能力逐渐减弱，使得多套溶洞在总体上呈“倒锥状”形态，即向深部有变小变窄的趋势，且上部水体携带的泥质和碳酸盐可能在岩溶内幕中下部逐渐沉淀，使其储集性逐渐变差。随着地层水逐步向深部垂向下渗，不整合面以下碳酸盐岩溶解性差异趋于明显——颗粒灰岩具渗透效应而泥质（泥晶）灰岩具隔层效应，隔层同时也阻碍了地层水中携带的泥质或碳酸盐在内幕岩溶洞穴中的充填和沉淀，从而发育垂向上的多套顺层状储集层，且各溶洞储集性能差异不大。总体上，鹰山组顶面不整合面以下的鹰一段—鹰二段层间风化壳岩溶发育较好，且EPCC区块北部和南部各单井各层段岩溶横向可对比性较好，表明不整合面对其下伏岩溶带发育具有很好的控制作用。

图2 EPCC区块寒武系—奥陶系地震反射特征图

图3 EPCC区块加里东中期岩溶古地貌

表2 EPCC区块部分钻井溢流放空井段和钻井液漏失量统计

3 古地貌岩溶单元划分

下奥陶统蓬莱坝组沉积后，塔中地区开始被挤压逐渐形成隆起雏形，鹰山组为海侵体系域沉积，由四周向隆起超覆并稳定沉积。加里东中期运动使塔中地区整体抬升，中下奥陶统由于长期暴露，形成强烈剥蚀区，表层岩溶带和大部分渗流岩溶带遭受剥蚀。研究区层间岩溶的平面分布受构造抬升和风化淋滤作用控制。根据下奥陶统层间岩溶古地貌恢复将岩溶单元划分为岩溶高地（包括溶峰、陡崖、高地平台）、岩溶上斜坡、岩溶次高地（包括次高溶峰、次高陡崖、次高平台）、岩溶下斜坡（溶丘）和岩溶洼地（见图3），整体呈北西—南东向带状展布，向北东塔中Ⅰ号坡折带位置逐渐降低。据统计，具有“纵向串珠状”地震反射特征的溶洞体在研究区南部多分布于A441井和A43井附近的溶峰、陡崖岩溶单元，其原因在于地貌高部位风化剥蚀作用强烈，断层上盘裂缝发育程度高，走滑断裂形成雁行或正花状构造，有利于地表水和地下水的下渗作用，与碳酸盐岩的接触面积和溶蚀范围最大，因此溶洞较窄且具有“纵向串珠状”地震反射特点。而在EPCC北部至Ⅰ号坡折带，“纵向串珠状”地震反射则多分布于A14井、A10井、A11井附近的岩溶下斜坡溶丘岩溶单元，其原因在于下斜坡坡度较缓，溶丘可接受地表水垂向下渗溶蚀和深部径流横向侵蚀，因此溶洞较宽且具有“横向串珠状”地震反射特点，但由于溶蚀时间和程度有限，尚不具备形成地下暗河的规模。

4 岩溶垂向分带特征

理论上，一个发育完整的层间岩溶序列从不整合面向下一般由表层风化带、垂直渗流带、季节变动带、水平潜流带和深部缓流带构成[9]。但由于区域构造脉动性隆升所导致的鹰山组阶段式抬升剥蚀及排泄基准面多期次下降，造成多期层间岩溶叠加以及垂向分带的不完整。岩溶带发育程度与深度随地区、岩性、构造部位、古地貌位置、古水文条件以及暴露时间长短等不同而变化，具有强非均质性。据单井统计，表层风化带仅发育在EPCC区块北部，距鹰山组顶面约30～80 m；垂直渗流带主要发育在EPCC区块南部和中部，距不整合面约160～250 m，而北部则发育在表层风化带之下150～200 m范围；季节变动带在EPCC区块南部和中部均位于垂直渗流带之下，厚约60～70 m，向北部“相变”为水平渗流带，总体向古地貌低部位略增厚；由于本区块钻井均在鹰一段或鹰二段底部完钻，因此推测深部缓流带可能发育在鹰三段。

4.1 表层风化带

表层风化带主要发育在EPCC区块北部鹰山组顶部的侵蚀面或不整合面附近，厚约30～80 m。由于顶部地层遭受严重风化剥蚀，发育程度和保存程度在平面上差异较大，在EPCC区块北部从构造高—较高部位（溶峰、陡崖）到斜坡（溶丘）上均有可能残留，发育代表石芽石林垮塌的角砾灰岩或代表紫红色泥岩、古土壤的垮塌充填，或来自阿尔金冲断带火山物质沉积的灰绿色黏土质泥岩充填（见图4a）。在溶沟或洼地若出现灰黑色中—薄层状泥岩则为良里塔格组快速海侵披覆沉积物（见图4b）。在测井曲线上，自然伽马测井表现为尖峰状高值（高钾、低铀、高钍），在地震剖面上，若鹰山组顶面地震反射呈非常典型的中—强振幅“片状”反射特征，则几乎无溶洞或储集层发育（见图4c）；若鹰山组顶面地震反射呈弱振幅、弱连续“片状”特征（见图4d），则说明表层风化带储集层发育，储集层以Ⅲ类为主，厚度小于10 m，距顶面0～5 m，储集空间多以斑点—斑块状中小型溶洞为主，呈不规则等轴状，直径为数毫米至数十厘米，最大不超过井筒直径。

图4 EPCC区块表层风化带特征图

4.2 垂直渗流带

垂直渗流带指在地表以下、丰水期最高潜水面以上的充气带。水流主要沿岩层中的垂直裂隙向下渗透，形成漏斗、竖井、落水洞等垂直形态，在EPCC区块从岩溶高地到岩溶下斜坡均有不同程度发育。在A441井—A46井—B201C井—A43井一线的溶峰—陡崖（见图3），由于地势最高（至高地平台垂直距离超过400 m，至次高地平台垂直距离超过700 m），坡度极陡，断裂和张性节理、北东向走滑断层及裂缝发育，为地表水和地下水的下渗提供了良好的导流通道，故垂直渗流带的发育厚度较大，可达100～200 m，纵向上发育多套中—大型溶洞和缝洞集合体（见图5a、5b）。若鹰二段顶部深色致密层被剥蚀，则垂直渗流带发育在O1y2下-3—

O1y2下-4；若顶部致密层未被剥蚀，则发育在O1y2上-1—O1y2下-3。储集层多以Ⅱ类为主，纵向上厚度存在差异，横向上连续性较好，可追踪对比。具有一定规模且顶底和洞壁保存较好的溶洞在地震上呈“双峰双谷”或“双谷夹一峰”的强反射特征（见图5c），单个串珠的长半径为30～100 ms、短半径为10～30 ms，横向收敛性好，振幅能量大于2 000，平面上多为点或线状。FMI图像上呈暗色条带、暗色团块夹局部亮色团块，测井上井眼局部扩径、密度大幅降低、声波时差和中子曲线跳跃、深浅双侧向电阻率显著降低，变密度图像出现严重干涉；测试特征为流压下降快，压力有衰竭，一般很难出现径向流。由于潜水面的旋回性下降，在各溶洞底部均有泥质沉积充填，再加上非渗透性岩层（隔层）的遮挡作用，将溶洞在纵向上和横向上分隔为相对独立的缝洞单元，储集层之间及与外围的连通性较差。若钻遇单个层状大洞，开井初期产量高，随着开采延续，地层能量亏空衰竭，单井外围无能量补给，往往导致油压下降、产量递减，例如A13井试采5 m后只能通过注水补充地层能量，说明各大型溶洞较为孤立，井间沟通较差，使得该类油气藏产量多快速递减。而在高地平台或次高平台、上下斜坡，垂直渗流带则发育相对较弱，厚度多小于50 m，多发育中小溶洞集合体。

图5 EPCC区块垂直渗流带特征图

图6 EPCC区块季节变动带特征图

4.3 季节变动带

季节变动带是由于潜水面随季节变化上下波动而形成的介于垂直渗流带和水平渗流带之间的过渡带。季节变动带范围大小及岩溶化程度和地下水运移呈反向关系，在岩溶山区较厚，岩溶平台区较薄。若垂直下渗作用强于横向渗溶作用，则发育垂直伸长状、高角度的裂缝和溶洞（见图6a），与地层产状近于正交，若沟通中型溶洞则形成“羊肉串”；若下渗作用弱于或与横向渗溶同步进行，则可发育大量水平纹层状的溶洞与溶孔平行层面（见图6b），地震上呈中等—弱连续片状反射或长轴状串珠、算珠状反射（见图6c）。EPCC区块鹰山组为向满加尔凹陷倾斜的单面山，由于地层坡度较陡（大于5°），故虽然古气候较为潮湿，但汇水能力不强，岩溶形成时间较短，所以地下廊道、地下河等大型岩溶并不发育。在EPCC区块南部的高地溶峰—高地陡崖—高地平台—上斜坡区主要发育在O1y2下-4—O1y2下-5，厚约30～60 m；在EPCC区块北部的次高溶峰—陡崖—次高平台—下斜坡区主要发育在O1y2上-1—O1y2上-2，厚约20～40 m。储集层以Ⅱ—Ⅲ类为主，横向上连续性一般，局部不发育，基本可追踪对比。

4.4 水平渗流带

由于EPCC区块目前绝大部分钻井均在鹰二段或鹰三段顶部完钻，根据邻区少量钻井显示，受上奥陶统良里塔格组沉积初期海侵影响，仅在EPCC区块北部鹰二段下部或底部有0～50 m的水平渗流带；之下的鹰三段岩性以泥晶砂屑灰岩和泥晶灰岩为主，可溶蚀性相对较差，加之鹰二段发育的数套隔层起到了“遮挡”效果，地下水活动能力较差，层间风化壳岩溶发育程度较弱或逐步转变为受深部热液作用控制的埋藏岩溶，需通过加深钻井进行验证。

5 层间岩溶发育控制因素

5.1 沉积微相

从鹰山组沉积环境看，鹰一段下亚段和鹰二段以发育中—高能台内砂屑滩夹台内澙湖为主，其中O1y1下-1和-2、O-1—O-4为砂屑滩核微相，岩性以亮晶砂屑灰岩为主，在同生期受大气淡水和海水溶蚀后形成较多原生孔隙，可溶蚀性强，并且没有受到上覆地层强烈压实作用，使得在接受加里东中期层间风化岩溶作用之前仍保留有相当数量的储集空间，在受到垂向水体下渗作用和横向溶蚀作用后易形成各类溶洞；随4～5级海平面的高频振荡，可在滩体顶部相对低洼处及滩间洼地堆积泥质含量较高的泥晶灰岩，此类灰岩厚度不大，一般在10～20 m左右，在横向上成层性较好，局部井段较厚，可追踪对比（见图7），其渗透性较差，可作为上下颗粒滩体之间的隔层。但由于碳酸盐岩自身具有易溶解性，根据经典理论：从矿物成分看，碳酸盐岩的可溶性由强到弱依次为石灰岩、白云质灰岩、白云岩、不纯灰岩；从岩石结构看，厚层亮晶内碎屑灰岩可溶性强于内碎屑白云岩，由结晶白云岩到泥晶灰岩、泥质灰岩，可溶性降低。由于鹰一段—鹰二段岩性以亮晶砂屑灰岩夹泥晶灰岩为主，虽然泥晶灰岩溶解性弱于亮晶砂屑灰岩，但在酸性大气淡水、海水、地层水长期持续冲刷侵蚀下，岩石本身的溶解强弱性已不再具有主导作用，是否被水体溶蚀及被溶蚀的程度基本取决于当时水体能量的强弱、时间长短及其他突发因素，具有明显的跨层性、随机性和偶然性，例如某一局部深度，可能砂屑灰岩未被溶蚀，而泥晶灰岩却被溶蚀。岩相的差异主要体现在准层状展布规律，纵向上1套隔层（泥晶灰岩）加1个油层组（砂屑灰岩）对应5级海平面的一次短暂升降，同时也控制了一期层间岩溶储集层发育的大致层位。因此，鹰一段—鹰二段层间风化壳岩溶层位主要受控于泄水面的下降—暂停—下降的间歇长短。

图7 EPCC区块南部鹰山组井间岩溶带及沉积相对比图

5.2 构造隆升、气候与古水文条件

寒武纪—奥陶纪，塔里木古板块处于靠近古赤道的南纬热带季风地区，气候炎热潮湿[15]，EPCC区块乃至整个塔中地区的古水系呈两大流向，主流为西南向东北方向，支流为东南向西北方向，而泄水基准面主要沿主流向满加尔凹陷方向倾斜，且EPCC区块南部坡陡而流速快、流水对岩石作用时间较短，使得溶洞发育程度中等，但充填物相对较少；向中部和北部坡度逐渐减缓水流流速减慢，水体对岩石作用时间相对变长，使得溶洞发育程度增强，但充填物相对较多；加里东中期运动对区域地层的影响大致可划分为3期：挤压隆升阶段EPCC区块南部于Ⅰ期率先隆起，南部和中部于Ⅱ期同步隆起，Ⅲ期EPCC区块整体抬升，同时也使得泄水面分阶段逐渐下降。泄水面沿构造高部位向低部位平缓降低，与鹰山组（油层组、隔层）下倾方向近似，但由于碳酸盐岩的随机溶解差异性，使其具有明显的跨层性。上述几种因素最终造成了鹰山组层间风化壳岩溶储集层纵横向上的南北分异。

6 层间风化壳岩溶旋回划分及演化

将区域内垂向上的表层风化带、垂直渗流带、季节变动带作为整体考虑，结合纵向上洞穴（储集层）的发育程度，把在同一期构造隆升阶段形成的岩溶单元组合划分为一期岩溶旋回，把同一个稳定泄水面水动力条件下形成的岩溶产物划分为一个岩溶次旋回。基于以上认识，将EPCC区块鹰一段—鹰二段层间风化壳岩溶共划分为3期旋回、8级次旋回（C-Ⅰ—C-Ⅷ），到上奥陶世海侵初期，鹰山组最终保留第3期旋回（局部残留的第2期已转化为第3期）、第5～8级次旋回，局部残留第4级次旋回。层间岩溶沿南西—北东下倾方向发育，与地层展布无关，主要受地块隆升的南北幅度差异、剥蚀程度不同及泄水基准面的阶段性下降等因素控制，因此具有明显的穿时性，地层在横向上具有明显的“同期异相”特征（相指岩溶单元和垂向分带）。

6.1 第1期旋回：表层+垂渗组合带（1～3级次旋回）

早奥陶世末期，随着鹰一段上亚段沉积结束，加里东中期运动使塔里木板块南部与南昆仑板块相撞，挤压挠曲使塔中成为塔南前陆盆地向塔里木克拉通盆地过渡的前缘隆起。初期隆起部位构造相对平缓，无明显的构造位移发生，海水向四周逐渐退去，造成塔中低凸起上的沉积间断，EPCC区块南部区域首先抬升出海平面，在处于岩溶高地—上斜坡的鹰一段上亚段形成厚约30～50 m的第1级次旋回，发育具地表风化带岩溶特征的石林、石芽、溶沟等形态，在其之下形成厚约100 m的第2～3级垂直渗流带；随着第1期地块隆升结束，EPCC区块南部O1y1上和O1y1-1以及形成的1～2级次旋回的表层风化带和垂直渗流带被完全剥蚀，第3级暂被保留；与此同时，EPCC区块中部在第1期隆升末也初步抬升，在顶部形成第3级0～20 m厚的具表层风化带特征的次旋回，靠近塔中Ⅰ号坡折带的EPCC区块北部区域尚处于泄水基准面之下，鹰一段上亚段尚未被剥蚀，未受到大气淡水和海水的溶蚀作用，因此不发育第1期旋回（见图8）。

图8 EPCC区块鹰山组层间风化壳岩溶1期发育演化模式图

6.2 第2期旋回：表层+垂渗+季变组合带（4～5级次旋回）

随着EPCC区块开始经历第2期挤压隆升，海平面和泄水基准面继续相对下降，EPCC区块南部鹰一段上亚段完全剥蚀、-1上部被剥蚀，与EPCC区块中部同步形成第4级垂直渗流次旋回，而EPCC区块北部依然未开始溶蚀作用；至地块第2次隆升末期，EPCC区块南部O-2已被剥蚀殆尽，鹰二段上亚段顶部致密层也被局部溶蚀，同时EPCC区块中部鹰一段上亚段被完全剥蚀，仅保留部分-1。虽然昆仑板块与塔里木板块碰撞作用一直持续至泥盆纪末，但其对塔中隆起的影响已进入末期，从第5级次旋回开始，EPCC区块南、中、北3区同步发育，EPCC区块南部鹰二段上亚段致密层和被少量剥蚀，EPCC区块南部重力水（岩土中在重力作用下能自由运动的地下水）在经历约100 m的下渗作用后变为垂直和水平流动周期性交替，形成第5级次旋回的季节变动带，以Ⅱ、Ⅲ类储集层为主，储集层厚约0～30 m；EPCC区块中部抬升后残留形成岩溶次高地地貌，在第5级次旋回依然为垂直渗流带；EPCC区块北部在鹰一段上亚段形成沟壑交错古风化壳地貌，岩性以泥晶灰岩为主，夹泥晶砂屑灰岩，受大气淡水和海水的溶蚀作用发育了第5级次旋回以Ⅲ类储集层为主的地表风化岩溶带，储集层厚约0～40 m。因此第5级次旋回在横向上从南向北具有“同期异相”的过渡特征（见图9）。

图9 EPCC区块鹰山组层间风化壳岩溶2期发育演化模式图

6.3 第3期旋回：表层+垂渗+季变+平流组合带（6～8级次旋回）

加里东中期运动末期，EPCC开始第3期构造抬升，至隆起尾期，泄水基准面仍然下降。随着上部地层的剥蚀和重力水作用强度的恢复，EPCC区块南部第5级次旋回从季节变动带重新转变为垂直渗流带，其-3—-4和EPCC区块中部的-2—-1以及北部-1—-2在第6～7级次旋回继续发育80～120 m的垂直渗流带，岩溶储集层厚度及类型分别为：40～60 m（Ⅱ、Ⅲ类）、30～50 m（Ⅱ类）、50～160 m（Ⅱ、Ⅲ类），储集性能相对较好；由于地表水下渗到一定深度，随着垂向上向下侵蚀作用的减弱，3期隆升造成鹰山组岩层坡度增加、隔层渗透性降低，地下水流向由纵向逐渐向横向转化，因此第8级次旋回在EPCC区块南部-4—-5、中部O1y2上-2—3从垂直渗流带逐渐转变为厚约50～70 m的季节变动带，形成的岩溶储集层厚度及类型分别为：10～20 m（Ⅱ、Ⅲ类）、10～30 m（Ⅱ、Ⅲ类）。由于晚奥陶世由满加尔向塔中Ⅰ号坡折带方向的快速海侵，使得EPCC区块北部1—O-2向海一侧的水位上涨，加之从南部和中部高部位向北部的侧向水平流动，使得地下水和海水形成排水-倒灌的交替性混合型溶蚀，使得EPCC区块北部在第8级次旋回发育水平渗流带，可能形成中—大型水平通道、廊道、暗河，需通过钻井加以验证，储集层厚约10～50 m（Ⅲ类）（见图10）。

由于EPCC区块南部坡度相对较陡，随着潜水面快速下降，岩溶尤其是溶洞发育规模不大，沉积充填的泥质较少，可形成良好的储集空间；而EPCC区块北部因为坡度较缓，汇水时间相对较长，因此厚度略大于中部和南部，但沉淀的泥质相对较多，因此储集性不如南部和中部。海西期形成的北东—南西向多组走滑断裂可沟通深部富含镁离子的流体，加之受多期岩溶改造后的砂屑灰岩具有良好的渗透性，也是热液汇聚的部位，使其发生埋藏白云石化或热液白云石化，可进一步改善储集岩物性，中奥陶世末—晚奥陶世区域大规模海侵环境下沉积的良里塔格组五段和四段的泥质灰岩可对鹰山组层间岩溶储集层形成良好的遮盖，加上后期中下寒武统烃源岩的成熟和油气运移，最终形成了EPCC区块鹰山组大型凝析气藏。

图10 EPCC区块鹰山组层间风化壳岩溶3期发育演化模式图

7 结论

早奥陶世末—晚奥陶世初，昆仑岛弧与塔里木板块的弧-陆碰撞使塔中—巴楚台地整体强烈隆升，EPCC区块鹰山组遭受强烈剥蚀和风化淋滤形成层间风化壳岩溶。鹰山组顶部不整合面附近溶洞充填与否取决于水动力作用的强弱，水动力与纵向上岩相的差异决定了层间岩溶内幕溶洞的发育情况；岩溶单元可划分为高地、次高地、上下斜坡、洼地等一级单元，以及溶峰、陡崖、平台、溶丘等次一级单元，整体呈北西—南东向带状展布；表层风化带仅发育在EPCC区块北部，垂直渗流带在南北厚度各异，季节变动带从南部和中部向北部“相变”为水平渗流带；沉积微相影响岩溶发育但非岩溶旋回划分的决定因素，构造隆升、气候、古水文条件是造成岩溶南北分异的主因；EPCC区块鹰一段—鹰二段层间风化壳岩溶可划分为3期旋回、8级次旋回，最终残留第3期旋回（第5～8级次旋回），其中第5、8级次旋回从南到北具有明显的“同期异相”特征。

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Evolution modes of interbedded weathering crust karst: A case study of the 1stand 2ndmembers of Ordovician Yingshan Formation in EPCC block, Tazhong, Tarim Basin

Feng Renwei1, Ouyang Cheng1, Pang Yanjun2, Li Zhuzheng1, Luo Xuan3, Zhang Qin1, Li Shiyin4, Zhou Yu1, Cheng Liang1
(1. Geological Exploration & Development Research Institute, CNPC Chuanqing Drilling Engineering Co., Ltd, Chengdu 610051, China; 2. PetroChina Southwest Oil & Gas Field Company, Chengdu 610051, China; 3. Chuandong Drilling Company, CNPC Chuanqing Drilling Engineering Co., Ltd, Chongqing 400021, China; 4. PetroChina Tarim Oilfield Company, Korla 841000, China)

The evolution of interbedded weathering crust karst on the top of the Ordovician Yingshan Formation were described based on the geological background, oil and gas show while drilling, core, log imaging and seismic reflection features in the Tazhong area. The study shows that: Filling features of dissolved caves near unconformities depend on the hydrodynamic strength, which, together with the vertical lithofacies, determines the development degree of the interbedded karst. Karst units are classified into several first order units, namely highland, sub-high, slope, and sub-sag, and some secondary units such as dissolved peak, cliff, platform, and dissolved mound, stretching like a strip from northwest to southeast on the whole. The surface weathering zone developed only in the north of the EPCC block, the vertical vadose zone has different thickness in south and north, while the seasonal variation zone changes to horizontal vadose zone from south to north. Sedimentary microfacies affects karst development, but it is not the deciding factor of karst cycle classification, the main factors resulting in the karst difference between south and north are structural uplift, climate, and ancient hydrological conditions. Three cycles and eight secondary cycles are identified in the interbedded weathering karst in Member Ying1-Ying2 in the EPCC block, among them, the third cycle, including the fifth to the eighth secondary cycles, remains, and the fifth and eighth secondary cycles show obvious “different facies” features from south to north.

Tazhong; EPCC block; Ordovician; interbedded karst; karst cycle; evolution mode

TE122.1

A

冯仁蔚（1982-），男，四川成都人，博士，主要从事石油天然气地质方面研究。地址：四川省成都市建设北路一段83号，中国石油川庆钻探公司地质勘探开发研究院，邮政编码：610051。E-mail：18702800801@163.com

2012-12-03

2013-10-28

（编辑 黄昌武 绘图 刘方方）

1000-0747(2014)01-0045-10

10.11698/PED.2014.01.05

国家科技重大专项“大型油气田及煤层气开发”（2011ZX05059-001）