郭　川,田　亮,鮑　典

(中國石化西北油田分公司勘探開發(fā)研究院，新疆烏魯木齊 830011)

塔河油田12區(qū)奧陶系油藏東部區(qū)域巖溶古河道識別及其意義

郭川,田亮,鮑典

(中國石化西北油田分公司勘探開發(fā)研究院，新疆烏魯木齊 830011)

摘要：塔河油田12區(qū)奧陶系油藏東部區(qū)域海西早期巖溶發(fā)育，地表水及地下水活動強(qiáng)，古河道的分布與巖溶儲集層的發(fā)育有著密切的關(guān)系，因此研究該區(qū)域儲集體發(fā)育狀況的前提條件就是需要識別出古河道。首先，基于提取振幅、相干等地球物理手段，查明了研究區(qū)古河道的總體面貌；其次，通過實(shí)鉆井鉆、錄、測井資料分析，識別出古暗河，并采用雙峰灰?guī)r段層拉平技術(shù)，恢復(fù)了研究區(qū)古地貌，識別出古地表河；最后，通過成圖拼接技術(shù)，明確了研究區(qū)古河道的發(fā)育特征。同時，根據(jù)實(shí)鉆井儲集體發(fā)育及油氣富集狀況分析結(jié)果，認(rèn)為古河道發(fā)育區(qū)具有兩種優(yōu)勢的儲集體發(fā)育模式，對于指導(dǎo)開發(fā)井位部署具有重要的意義。

關(guān)鍵詞：塔河12區(qū)；古河道識別；儲集體模式

1區(qū)域地質(zhì)概況

塔河油田12區(qū)奧陶系油藏位于塔河油田西北部，構(gòu)造上位于塔里木盆地沙雅隆起中段阿克庫勒凸起軸部的西北翼(圖1)，先后經(jīng)歷了加里東期、海西期、印支-燕山期及喜馬拉雅期等多期構(gòu)造運(yùn)動[1-2]，發(fā)育五條北東、北西向主干斷裂及多組北北西-北西、北北東-北東向次級斷裂(表1)。中下奧陶統(tǒng)為塔河12區(qū)主要目的層，巖溶縫洞型儲集體的形成主要受加里東中晚期-海西早期巖溶控制。塔河12區(qū)巖溶風(fēng)化殼頂面呈南東高、北西低形態(tài)，自東向西分為巖溶高地、巖溶斜坡以及巖溶洼地三大地貌單元。研究區(qū)位于塔河12區(qū)東部巖溶斜坡-巖溶高地，巖溶發(fā)育程度高，巖溶古河道現(xiàn)象尤為豐富。

圖1　 塔河油田12區(qū)位置

2古河道識別

喀斯特巖溶作用實(shí)質(zhì)上是一種大規(guī)模的大氣淡水溶蝕作用[3]，在古巖溶發(fā)育時期，巖溶水作用至關(guān)重要。巖溶古河道分為古地表河及古暗河，古地表河對巖溶不整合面具有改造作用，平面上沿古地表河溝谷發(fā)育一系列溶蝕殘丘。古地表河的刻畫主要依據(jù)古地貌恢復(fù)，通過識別古地貌溝谷判別古地表河的發(fā)育特征，包括走向、延伸長短以及縱向下切深度等。古暗河的形成與斷裂破碎帶相關(guān)，可溶性大氣水經(jīng)斷裂進(jìn)入碳酸鹽巖地層，對形成的斷裂系統(tǒng)進(jìn)行溶蝕改造，最終形成管道狀水流通道。古暗河主要通過地震屬性(振幅、相干、SVI等)以及實(shí)鉆資料分析、測井等手段進(jìn)行識別。

2.1地震資料識別古河道總體面貌

研究區(qū)三維開發(fā)地震資料包括2000年采集的艾丁常規(guī)三維資料，以及2011年采集的“10區(qū)東”高精度三維資料?！?0區(qū)東”高精度三維地震資料較常規(guī)三維資料解釋精度顯著提高，對古河道識別起到了極大的推動作用。

表1　塔河油田12區(qū)斷裂要素

借助于高精度三維資料，現(xiàn)階段適用于古河道形態(tài)刻畫的主要地震屬性包括振幅、精細(xì)相干、SVI三色混頻等。研究認(rèn)為該區(qū)振幅屬性以及精細(xì)相干屬性對古河道的刻畫更具有代表性。通過沿風(fēng)化殼面選取不同時窗進(jìn)行對比分析，研究區(qū)古河道在0～20、20～40 ms時窗刻畫較為清晰，尤其是20～40 ms時窗對古河道反映最為敏感，反映研究區(qū)主干古河道發(fā)育深度大致集中風(fēng)化殼面下60～120 m范圍之內(nèi)。不同屬性之間，敏感時窗存在一定差異性，風(fēng)化殼面下0～30 ms精細(xì)相干能較為清晰的反映古河道，而振幅屬性在20～40 ms刻畫古河道效果最好(圖2)。順強(qiáng)振幅以及弱精細(xì)相干識別出的古河道進(jìn)行剖面追蹤，即沿古河道延伸方向，風(fēng)化殼面下古河道呈現(xiàn)出連續(xù)性較好的強(qiáng)反射特征。

由于振幅屬性主要基于能量數(shù)據(jù)體的處理，在同一時窗內(nèi)，強(qiáng)振幅既表征著溶洞為主的儲集體發(fā)育帶(古暗河帶)，也可代表地貌溝谷(古地表河溝谷)內(nèi)的上覆碎屑巖地層，精細(xì)相干識別與振幅識別原理類似，因此現(xiàn)階段地震屬性只能籠統(tǒng)刻畫出古河道形態(tài)，而無法有效分辨出古明暗河性質(zhì)。

2.2鉆、錄、測井資料識別古暗河

圖2　塔河油田12區(qū)東部地震屬性平面圖

形成于徑流帶的古暗河通常規(guī)模較大，延伸遠(yuǎn)，形成的大型溶洞型儲集體一般在橫向上具有可追蹤型，在縱向上具有可對比性。分析研究鉆井資料及測井解釋成果有助于古暗河識別。實(shí)鉆中發(fā)生放空漏失的鉆井，由于缺乏測井資料，通常采用鉆時曲線判斷溶洞縱向發(fā)育深度，現(xiàn)階段適用于識別研究區(qū)溶洞的鉆時基線值為10 min/m，即鉆時<10 min/m的深度段為主要溶洞發(fā)育段。研究區(qū)TH12248井在6 100～6 124 m井段，平均鉆時小于10 min/m，鉆遇一大型溶洞，說明該井處于古暗河道之上(圖3-a)。

實(shí)鉆中未發(fā)生放空漏失的鉆井，主要采用測井解釋成果判別溶洞層[4]，典型的溶洞常規(guī)測井具如下特征：自然伽馬值有較大幅度增大，可由5 API增大至20 API，電阻率呈現(xiàn)異常低值，低至20 Ω·m，聲波時差明顯增大，巖石密度異常降低。由于古暗河道中通常存在砂泥巖半充填-全充填現(xiàn)象，在砂泥巖充填段，測井曲線表現(xiàn)為砂泥巖的測井響應(yīng)特征[5]，砂泥巖半充填段自然伽馬值增大至20～60 API，全充填段自然伽馬值可大于60 API。對于半充填-充填溶洞，從取心及成像測井資料來看垂向序列為下部角礫巖段、上部砂泥巖段，顯示出大型管道一般易發(fā)生垮塌，然后被暗河型砂泥質(zhì)沉積物覆蓋(圖3-b)。

圖3　塔河油田12區(qū)典型溶洞型儲集體測錄井響應(yīng)

通過大量實(shí)鉆井約束，首先建立古暗河溶洞平面分布圖，再結(jié)合地震資料對古河道的總體面貌刻畫，可有效的將古暗河段識別出來。

2.3古地貌恢復(fù)識別古地表河

中奧陶世末發(fā)生的加里東中期運(yùn)動使阿克庫勒古鼻凸雛形形成，海西早期受區(qū)域性擠壓抬升形成向西南傾伏的北東向展布的大型鼻凸。海西早期古地貌高差大，地表水及地下水活動強(qiáng)，是奧陶系碳酸鹽巖古巖溶發(fā)育主要的時期[6-9]。研究區(qū)以海西早期巖溶為主，上奧陶統(tǒng)殘存在西南角，缺失志留系-中下泥盆統(tǒng)，上泥盆統(tǒng)東河塘組僅發(fā)育在研究區(qū)西部。石炭系巴楚組頂部雙峰灰?guī)r段在區(qū)內(nèi)沉積穩(wěn)定，連續(xù)性較好，其下的巴楚組和東河塘組是在奧陶系風(fēng)化殼面上的填平補(bǔ)齊式沉積，其厚度可間接反映下奧陶統(tǒng)風(fēng)化殼的古地貌特征。利用三維地震的層拉平技術(shù)，將雙峰灰?guī)r段底面拉平，拉平后的奧陶系風(fēng)化殼頂面面貌大致代表了海西早期古巖溶最為發(fā)育時的地貌特征。

從研究區(qū)海西早期古地貌圖上可以看出(圖4)，研究區(qū)呈東高西低的變化趨勢，自東向西分別為巖溶高地、巖溶斜坡及巖溶洼地三大地貌單元，地形相對高差在250 m左右。研究區(qū)東部構(gòu)造位置較高，為阿克庫勒古鼻凸的北西向傾末端，為巖溶高地地貌，溶丘較為發(fā)育。中部為巖溶斜坡地貌單元，溶丘規(guī)模減少，且幅度降低。西部構(gòu)造位置較低，為巖溶洼地地貌，地勢相對平緩，溶丘發(fā)育少。

研究區(qū)共發(fā)育兩條較大規(guī)模的古地表河，水流方向近南北向，流域分別控制研究區(qū)東部及西部區(qū)域。東部古河道流域的北部地區(qū)地形起伏不大，由一系列小型溶丘及小型侵蝕溝谷組成，表明區(qū)域內(nèi)大氣淡水侵蝕切割作用較弱，大氣淡水主要通過構(gòu)造裂縫向下溶蝕擴(kuò)大形成古暗河體系。向南至S85井區(qū)后，地形起伏明顯增大，古暗河逐漸出露地表，轉(zhuǎn)為古地表河，形成了侵蝕溝谷發(fā)育，谷峰相間的地貌特征。受構(gòu)造運(yùn)動形成的北東-南西向斷裂控制，古地表河展布方向?yàn)楸睎|向，由于古地表河的長期強(qiáng)烈沖刷，地表河溝谷具有縱向下切深度大，橫向較寬的特征。東部古地表河最終南西向匯入塔河10區(qū)，兩側(cè)發(fā)育多條分支古河道。

西部古河道流域總體為斜坡地貌，地形起伏較小，以S94-1井區(qū)為界，以北發(fā)育小型溶丘及小型溝谷，以南發(fā)育一支近南北向規(guī)模較大的深切古地表河溝谷，該大型古地表河溝谷兩側(cè)高幅度溶丘發(fā)育，呈近東西向交切于深切溝谷，表明該地貌單元巖溶時期大氣淡水侵蝕作用較為強(qiáng)烈。西部古地表河具兩支分支溝谷，走向均為近東西向。在該主干古河道相交的東西剖面上，可以清晰的看到古地表河響應(yīng)，即T74反射層頂面具有明顯的下陷特征，充填東河塘組碎屑巖。

圖4　塔河油田12區(qū)東部古地貌圖

古河道的識別是一個地震、實(shí)鉆及古地貌資料的綜合運(yùn)用過程。地震屬性能較好的對古河道形態(tài)進(jìn)行刻畫；通過大量鉆井、錄井、測井資料建立起古暗河溶洞平面分布圖，可有效追蹤古暗河；古地貌資料明確了溝谷形態(tài)，則可有效識別出古地表河。

3古河道分布特征

根據(jù)工區(qū)地震屬性、實(shí)鉆井資料、測井解釋成果對古暗河的刻畫，以及古地貌巖溶殘丘及溝谷對古地表河的識別，通過成圖拼接，基本明確了區(qū)內(nèi)古河道的分布特征(圖5)。

研究區(qū)古河道主要走向近南北向，總體具有“北暗南明”的特征。東部流域古暗河集中發(fā)育在北部，呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，形成此種分布特征的原因是，區(qū)域北西及北東向斷裂較為發(fā)育，呈現(xiàn)相互交切的關(guān)系。實(shí)鉆井資料、測井解釋成果表明，發(fā)育在該流域的古暗河發(fā)育深度大致集中在風(fēng)化殼面60～90 m范圍內(nèi)，半充填-充填現(xiàn)象較為嚴(yán)重，具典型的徑流巖溶特征。南部古地表河下切較深，主干河呈單支狀展布，兩側(cè)陡峭的溶殘丘群發(fā)育。西部流域古暗河呈單支狀形態(tài)，古暗河與發(fā)育在此區(qū)域的北北西向深大斷裂匹配關(guān)系良好，表明該古河道實(shí)際上是大氣淡水對斷裂的進(jìn)一步溶蝕改造。向南古暗河逐步過渡為古地表河，呈支狀結(jié)構(gòu)，主干古地表河較平直，近南北向流入塔河10區(qū)，兩支分支古河道近東西向，下切深度較淺，河谷較為狹窄。

圖5　塔河12區(qū)東部古河道分布圖

4巖溶古地表河/古暗河儲集體發(fā)育模式

主斷裂破碎帶及古構(gòu)造控制著主干古河道的分布，而不同方向斷裂的發(fā)育，進(jìn)一步促進(jìn)了古河道流域的擴(kuò)大，同時古河道的侵蝕改造對地貌具有再塑造作用。因此風(fēng)化殼巖溶的發(fā)育受到古構(gòu)造、斷裂及古河道的共同控制[10-14]，相應(yīng)的，風(fēng)化殼儲集體的發(fā)育則主要取決于古構(gòu)造、斷裂及古河道在空間上的配置關(guān)系。

通過分析研究區(qū)實(shí)鉆井儲集體發(fā)育及油氣富集狀況，查明了巖溶古河道發(fā)育區(qū)具有兩種優(yōu)勢的儲集體發(fā)育模式：

4.1古地表河+巖溶殘丘+有利反射特征模式

古地表河體系由古地表河溝谷及周邊巖溶殘丘兩部分組成，由于古地表河干流及支流的差異性，導(dǎo)致周邊殘丘幅度差別較大，同時受巖溶水力條件控制，古地表河干流及支流周邊儲集體發(fā)育規(guī)模及深度各不相同。古地表河干流兩側(cè)殘丘根據(jù)幅度分為高幅度殘丘、低幅殘丘兩種類型。研究巖溶發(fā)育程度以及實(shí)鉆井分析數(shù)據(jù)表明，古地表河干流周邊高幅度殘丘水力條件強(qiáng)，形成的儲集體規(guī)模較大，通常具有多層洞的特征，在地震反射特征上表現(xiàn)為典型的“串珠狀”結(jié)構(gòu)，為井位部署的優(yōu)先區(qū)域。古地表河干流周邊低幅度殘丘受巖溶影響程度降低，儲集體發(fā)育程度明顯下降，井位部署中可針對較好反射特征選擇性部署。在高幅度殘丘部署TH12364井獲得高產(chǎn)能力，針對低幅度殘丘部署TH12360井僅獲中產(chǎn)能力(圖6-a)，進(jìn)一步證明了古地表干流周邊高幅度殘丘是儲集體發(fā)育的優(yōu)勢區(qū)域，而低幅度殘丘具備可選擇性拓展的潛力。古地表河支流下切深度淺，兩側(cè)殘丘幅度普遍較低，形成的儲集體一般規(guī)模較小，且深度較淺。儲集體地球物理特征表現(xiàn)為“小串珠”狀形態(tài)，表征小規(guī)模溶洞體，適用于水平井部署開發(fā)。

此種模式與常規(guī)意義上的巖溶殘丘控儲發(fā)育模式不同之處在于，古地表河+巖溶殘丘模式儲集體的發(fā)育具有一定的方向型，儲集體順古地表河走向發(fā)育在溝谷兩側(cè)的巖溶殘丘之上。

4.2古暗河+斷裂+有利反射特征模式

古暗河通常以斷裂為溶蝕通道形成較大規(guī)模的管道型儲集體，在地震反射特征上表現(xiàn)為“連續(xù)的短軸強(qiáng)反射”特征。實(shí)鉆井表明，無論匹配主干斷裂還是次級斷裂，古暗河管道型儲集體均能良好發(fā)育，儲集體通常具有規(guī)模較大，延伸長，甚至多層洞的特征。影響此種成藏模式的因素包括兩點(diǎn)：一是由于古暗河型儲集體主要形成于近水平徑流巖溶帶，儲集體內(nèi)具有一定的充填現(xiàn)象；二是斷裂作為油氣的運(yùn)移通道，與古暗河管道型儲集體形成不同配置關(guān)系時，儲集體內(nèi)部油氣的充注程度不同。

研究區(qū)在古油氣成藏期，古暗河匹配深大斷裂或次級斷裂時，未充填或半充填儲集體內(nèi)具備開放的油氣運(yùn)移通道，能有效接受運(yùn)移來的油氣，并在后期調(diào)整中良好成藏。西部古河道流域的北部地區(qū)以古暗河為主，古暗河與北北西主干斷裂匹配關(guān)系較好，巖溶儲集體發(fā)育且油氣富集程度高。部署在古暗河管道上油井7口，其中4口井發(fā)生放空漏失，2口井測井解釋發(fā)育半充填-充填溶洞，平均日產(chǎn)油可達(dá)40 t，進(jìn)一步證實(shí)了斷裂與古暗河匹配良好區(qū)域，是重要的開發(fā)陣地(圖6-b)。

古暗河的發(fā)育與斷裂密不可分，可以理解為古暗河控儲模式是常規(guī)上斷裂控儲模式的進(jìn)一步延伸。兩者區(qū)別在于，斷裂控儲模式下，沿?cái)嗔炎呦?，儲集體多形成于斷裂帶相對薄弱部位，呈點(diǎn)狀展布特征，彼此間可能不連通。而古暗河控儲模式下，整支古河道在未-低充填狀態(tài)下均可能成為儲集體，具有條帶狀展布特征，連通性較好。

5結(jié)論

(1)利用地球物理方法(振幅、精細(xì)相干、SVI三色混頻提取技術(shù)等)、鉆、錄、測井資料以及古地貌恢復(fù)技術(shù)，通過成圖拼接，刻畫了塔河油田12區(qū)巖溶古河道的分布面貌。

(2)塔河油田12區(qū)巖溶古河道分為東西兩大流域，水流方向近南北向，總體具有“北暗南明”的特征。東部巖溶高地上巖溶古河道更為發(fā)育，古暗河呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，古地表河支流眾多；西部巖溶古河道總體呈支狀形態(tài)，古河道流域控制范圍低于東部。

(3)通過分析研究區(qū)實(shí)鉆井儲集體發(fā)育及油氣富集狀況，查明了巖溶古河道與斷裂、古地貌的空間配置關(guān)系決定著巖溶儲集體的發(fā)育。總結(jié)出有利的儲集體發(fā)育模式包括：古地表河+巖溶殘丘+有利反射特征模式及古暗河+斷裂+有利反射特征模式。

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編輯：吳官生

文章編號：1673-8217(2016)01-0026-06

收稿日期：2015-10-22

作者簡介：郭川,碩士，工程師，1984年生， 2009年畢業(yè)于西北大學(xué)油氣田開發(fā)工程專業(yè)，現(xiàn)從事油氣田開發(fā)地質(zhì)研究工作。

中圖分類號：TE111.3

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A