?！【?黃文輝， 蔣文龍， 漆立新

( 1. 中國地質(zhì)大學(xué)(北京) 能源學(xué)院，北京　100083；　2. 中國地質(zhì)大學(xué)(北京) 海相儲層演化與油氣富集機理教育部重點實驗室，北京　100083;　3. 中國地質(zhì)大學(xué)(北京) 頁巖氣勘查與評價國土資源部重點實驗室，北京　100083；　4. 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 )

?

玉北地區(qū)奧陶系碳酸鹽巖風(fēng)化殼巖溶儲層特征及其主控因素

牛君1,2,3， 黃文輝1,2,3， 蔣文龍1,2,3， 漆立新4

( 1. 中國地質(zhì)大學(xué)(北京) 能源學(xué)院，北京100083；2. 中國地質(zhì)大學(xué)(北京) 海相儲層演化與油氣富集機理教育部重點實驗室，北京100083;3. 中國地質(zhì)大學(xué)(北京) 頁巖氣勘查與評價國土資源部重點實驗室，北京100083；4. 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 )

利用測井解釋數(shù)據(jù)、巖心及薄片觀察結(jié)果，分析塔里木盆地玉北地區(qū)奧陶系碳酸鹽巖風(fēng)化殼巖溶儲層特征、分布規(guī)律及其主控因素。結(jié)果表明：玉北地區(qū)奧陶系碳酸鹽巖主要發(fā)育加里東中期和海西早期風(fēng)化殼巖溶，鷹山組是風(fēng)化殼巖溶最為發(fā)育的地層。儲層垂向分布于水平潛流帶高角度溶縫、半充填的溶蝕孔洞、粒間溶孔和晶間溶孔，以及垂直滲流帶半充填的高角度溶縫和中小型溶蝕孔洞；儲層平面分布于巖溶高地和巖溶斜坡古地貌單元，發(fā)育滑塌堆積物、溶洞、溶孔和溶縫等儲集空間。研究區(qū)裂縫發(fā)育，與溶蝕孔洞相互溝通，明顯改善碳酸鹽巖儲層的滲透性能。加里東中期—海西早期構(gòu)造運動導(dǎo)致的地層長期暴露剝蝕、斷裂活動和裂縫發(fā)育是風(fēng)化殼巖溶儲層形成的主要原因，東部斷裂帶鷹山組碳酸鹽巖為勘探首選目標(biāo)。

風(fēng)化殼儲層； 碳酸鹽巖； 奧陶系； 玉北地區(qū)； 塔里木盆地

0　引言

古巖溶作用是古代地表水和地下水對可溶性巖石的改造過程，以及由此產(chǎn)生的地表與地下地質(zhì)現(xiàn)象的總和[1]。碳酸鹽巖在巖溶作用過程中生成的孔隙、溶洞、裂縫是重要的油氣儲集空間[2]。根據(jù)鉆井響應(yīng)、測井響應(yīng)、宏觀地質(zhì)特征、巖心特征和地震響應(yīng)特征等識別標(biāo)志[3-4]，可以將塔里木盆地奧陶系碳酸鹽巖古巖溶劃分為同生巖溶作用、風(fēng)化殼巖溶作用和埋藏巖溶作用，它們對奧陶系碳酸鹽巖演化有不同程度的影響[5-7]。

風(fēng)化殼巖溶是塔里木盆地奧陶系巖溶儲層發(fā)育的主要原因，對尋找優(yōu)質(zhì)儲集層有重要的指導(dǎo)意義。顧家裕等[8]認為塔里木盆地下古生界碳酸鹽巖的油氣勘探主要集中于碳酸鹽巖古風(fēng)化殼儲層發(fā)育區(qū)。朱光有等[9]提出塔里木盆地奧陶系主要為灰?guī)r型風(fēng)化殼儲層，儲層的基質(zhì)孔隙度較低，溶蝕孔洞、溶蝕擴大縫和構(gòu)造縫是其主要的儲集空間。陳景山等[10]在研究風(fēng)化殼巖溶的垂向發(fā)育特征時，指出其儲層垂向局限于奧陶系碳酸鹽巖侵蝕不整合面以下200 m深度范圍。人們對塔里木盆地奧陶系碳酸鹽巖風(fēng)化殼古巖溶儲層的研究集中于塔北、塔中地區(qū)[11-15]，而西南玉北地區(qū)風(fēng)化殼古巖溶的研究程度較低。玉北地區(qū)奧陶系風(fēng)化殼巖溶型儲層有良好油氣顯示，多口井獲得工業(yè)產(chǎn)能的勘探實踐說明，該地區(qū)風(fēng)化殼巖溶作用對儲集層的控制作用明顯，后期探井失利[16]。筆者采集玉北地區(qū)8口井碳酸鹽巖樣品，綜合利用鉆井、測井資料，結(jié)合巖心與薄片觀察結(jié)果，分析風(fēng)化殼巖溶儲層特征、分布規(guī)律，討論巖溶儲層形成的主控因素，預(yù)測勘探有利區(qū)域，為玉北地區(qū)的油氣勘探開發(fā)提供依據(jù)。

1　地質(zhì)構(gòu)造背景

塔里木盆地是由古生界克拉通盆地和中新生界前陸盆地組成的疊合復(fù)合型盆地[17-18]。玉北地區(qū)位于盆地西南部的麥蓋提斜坡，北部與巴楚隆起相鄰，南部與葉城和田凹陷相鄰，東臨塘古巴斯凹陷[19-23](見圖1)。玉北地區(qū)位于和田古隆起的主體區(qū)，受和田古隆起構(gòu)造演化控制，經(jīng)歷加里東中期、加里東晚期和海西早期3期構(gòu)造抬升，形成廣泛分布的古風(fēng)化殼和巖溶系統(tǒng)[24-27]。

圖1　塔里木盆地玉北地區(qū)構(gòu)造位置(據(jù)文獻[28]修改)Fig.1 Geological map of Yubei area, Tarim basin(modify from conference 28)

2　風(fēng)化殼巖溶儲層特征

2.1沉積特征

玉北地區(qū)奧陶紀早期(即蓬萊壩組沉積期)與晚寒武世沉積相帶基本類似，為局限臺地相沉積，巖性以深灰色細晶白云巖、灰色中—細晶白云巖為主。鷹山組沉積初期，延續(xù)蓬萊壩組的沉積特征，下部發(fā)育局限臺地相。中晚奧陶世，海侵作用加劇，水體逐步加深，鷹山組上部為一套臺內(nèi)淺灘與灘間?；拥拈_闊臺地相沉積，地層厚度整體變化不大。巖性主要為灰色、黃灰色顆?；?guī)r、泥晶灰?guī)r和灰質(zhì)云巖[10,29]。按照鷹山組上覆地層的特點，可將鷹山組風(fēng)化殼巖溶分為3種類型：東部斷裂帶的井，鷹山組被巴楚組覆蓋；東部斷洼區(qū)的井，鷹山組被良里塔格組和桑塔木組覆蓋；西部巖溶斜坡區(qū)的井，鷹山組被良里塔格組和巴楚組覆蓋，或鷹山組被良里塔格組和志留系覆蓋(見表1)。

表1　玉北地區(qū)鷹山組構(gòu)造區(qū)域典型井分布

加里東中期運動使塔里木盆地整體的構(gòu)造格局發(fā)生較大變化，同時中晚奧陶世發(fā)生的大規(guī)模海侵作用導(dǎo)致臺地被淹沒，研究區(qū)沉積環(huán)境逐漸演化為混積陸棚環(huán)境[16]。良里塔格組為較深水陸棚相沉積，泥質(zhì)含量整體偏高，巖性自下而上分為含泥質(zhì)灰?guī)r段、顆粒灰?guī)r段和泥質(zhì)條帶灰?guī)r段。上奧陶統(tǒng)桑塔木組為一套泥灰?guī)r—泥巖互層的混積陸棚相沉積，以紅色泥巖為主，風(fēng)化殼巖溶型儲層不發(fā)育[30]。

2.2風(fēng)化殼巖溶作用識別標(biāo)志

風(fēng)化殼巖溶作用的巖心識別標(biāo)志為遭受風(fēng)化溶蝕的溶蝕孔洞、裂縫體系內(nèi)充填泥質(zhì)或方解石，以及大型洞穴塌陷角礫巖。鉆井過程中可見泥漿漏失、放空(見表2)。

表2玉北地區(qū)東部斷裂帶鷹山組鉆錄井顯示

Table 2 Logging and drilling data show cave development in the eastern fault of Yingshan formation of Yubei area

井號井段/m層位顯示距鷹山組頂面距離/m玉北1井玉北1-1井玉北1-2X井5600.0～5606.0O1-2y漏失322.7m310.75593.0～5620.0O1-2y漏失68.0m310.56291.0～6295.0O1-2y放空4.0m,漏失896.0m3340.56301.0～6302.0O1-2y放空1.0m350.55110.0～5115.3O1-2y漏失616.0m37.85283.5～5284.9O1-2y放空1.7m176.0

洞穴滑塌堆積物是大型洞穴的碳酸鹽巖頂板在上覆層壓力作用下發(fā)生坍塌形成的[31]。洞穴角礫巖是風(fēng)化殼巖溶作用形成的母巖堆積物碎屑，在后期的成巖作用中有別于圍巖的巖石[32-34]。野外剖面觀察發(fā)現(xiàn)，玉北7井距鷹山組頂部3.6 m處發(fā)育一套巖溶角礫巖，巖性主要是砂屑灰?guī)r，成分均一，為角礫鑲嵌結(jié)構(gòu)，分選較差，磨圓度低(見圖2)。局部觀察到角礫間孔洞，孔洞多被后期方解石充填。巖溶角礫巖的厚度較薄，在取心段約為0.5 m，與海西早期一期穩(wěn)定潛水面形成的孔洞層對應(yīng)，屬于垂向滲流帶與水平潛流帶分界處形成的溶蝕洞穴發(fā)生垮塌所致。

圖2　玉北地區(qū)奧陶系巖溶角礫巖特征Fig.2 Karst breccia features of Ordovician of Yubei area

2.3儲集空間類型

玉北地區(qū)風(fēng)化殼儲集空間包括小型溶洞、溶孔和溶縫。儲層類型主要為孔洞型、裂縫—溶洞型、裂縫—溶孔型和裂縫型儲集層。東部斷裂帶鷹山組風(fēng)化殼巖溶儲層以裂縫—溶洞和裂縫—溶孔為主。

2.3.1溶洞

小型溶洞(孔洞直徑為2～20 mm)多順層狀或沿裂縫發(fā)育，呈斑塊狀分布(見圖3(a))，常見方解石、硅質(zhì)充填或半充填。統(tǒng)計研究區(qū)東部斷裂帶鷹山組的巖心觀測數(shù)據(jù)，直徑小于5 mm的溶蝕孔洞占孔洞總數(shù)的98.0%，半充填的孔洞占孔洞總數(shù)的98.4%(見圖4(a-b))；東部斷裂帶發(fā)育的溶蝕孔洞主要是小型溶蝕孔洞，為有效儲集空間。

2.3.2溶孔

薄片觀察發(fā)現(xiàn)，奧陶系發(fā)育大量由溶蝕作用形成的孔隙，包括粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔、晶間孔和不規(guī)則溶孔。粒內(nèi)溶孔主要沿裂縫帶、薄弱解理面發(fā)育；晶間孔主要為白云石菱形顆粒間的孔隙，可作為良好儲集空間；溶孔常見方解石和白云石充填或半充填(見圖3(b-c))，影響儲層物性。

圖3　玉北地區(qū)奧陶系風(fēng)化殼巖溶特征圖版ⅠFig.3 Core photos and micrograph of weathering crust karst features of Ordovician of Yubei areaⅠ

東部斷裂帶鷹山組風(fēng)化殼巖溶作用形成的孔隙在氣候干旱時期內(nèi)部充填方解石。首先在孔隙內(nèi)壁生長葉片狀、馬牙狀和細柱狀方解石膠結(jié)物，是碳酸鹽巖經(jīng)歷大氣淡水滲流帶的標(biāo)志之一。滲流帶溶蝕孔隙中方解石具定向性。滲流帶中水向下流動，形成的擴溶裂縫受重力影響而具定向性，一側(cè)近平直，另一側(cè)呈明顯彎曲，具溶蝕痕跡。隨埋藏加深，可見充填溶洞的粒狀亮晶方解石，后期充填的方解石具橘黃色的環(huán)邊(見圖3(d-g))。

圖4　玉北地區(qū)東部斷裂帶奧陶系裂縫孔洞發(fā)育Fig.4 Solution pores and fissures development situation in the eastern fault of Ordovician of Yubei area

2.3.3溶縫

研究區(qū)碳酸鹽巖中廣泛發(fā)育裂縫。溶蝕縫是由巖溶作用擴寬構(gòu)造縫形成的。裂縫在滲流巖溶帶以中高角度裂縫為主，水平潛流帶以沿層面的壓溶縫為主，總體以水平壓溶縫為主。統(tǒng)計東部斷裂帶裂縫發(fā)育情況，水平縫約占裂縫總數(shù)的42.27%，直立縫占裂縫總數(shù)的29.90%，斜交縫占裂縫總數(shù)的27.84%(見圖4(c))。裂縫開啟度主要為小于0.1 mm的小型裂縫，次為0.1～2.0 mm的中型裂縫(見圖4(d))。溶蝕縫擴大逐漸形成溶溝，下部擴大為溶洞。

高角度擴溶縫是東部斷裂帶碳酸鹽巖遭受風(fēng)化殼巖溶作用的一種常見現(xiàn)象(見圖3(h-j))。裂縫以直立或近于直立的高角度為主，經(jīng)溶蝕擴大，寬度可達幾厘米。巖心中可以觀察到擴溶裂縫內(nèi)部被充填。其中，裂縫主要被泥質(zhì)、方解石非晶體、方解石晶體充填，還有極少數(shù)的裂縫被瀝青質(zhì)、有機質(zhì)充填。薄片中可以看到縫合線發(fā)生擴大溶蝕，內(nèi)部充填，在后期埋藏階段被溶蝕(見圖3(k))。

玉北地區(qū)溶蝕充填特征整體上表現(xiàn)為由裂縫發(fā)育區(qū)至不發(fā)育區(qū)，溶蝕作用逐漸減弱，膠結(jié)作用逐漸增強。裂縫型儲集層在鷹山組下段白云巖中較發(fā)育，中—小型裂縫十分發(fā)育，裂縫中泥質(zhì)多為半充填。玉北地區(qū)鷹山組上部還可見裂縫與溶蝕孔洞相互溝通，形成裂縫—孔洞型儲集層，提高碳酸鹽巖儲層的滲透性能，成為油氣運移的良好通道。

3　風(fēng)化殼儲層分布規(guī)律

玉北地區(qū)奧陶系碳酸鹽巖主要發(fā)育加里東中期和海西早期風(fēng)化殼巖溶。加里東中期上奧陶統(tǒng)良里塔格組與下奧陶統(tǒng)鷹山組為平行不整合接觸，風(fēng)化殼古巖溶作用最大影響深度為不整合面之下50～100 m。發(fā)育的井主要為玉北4井和皮山北2井。海西早期暴露形成下石炭統(tǒng)巴楚組與鷹山組之間的平行不整合，古巖溶作用最大影響深度為不整合面之下200～300 m。發(fā)育的井有玉北1井、玉北1-2X井、玉北3井、玉北7井和勝和2井等。玉北1井奧陶系鷹山組鉆遇厚度約為165.0 m，見大量高角度擴溶裂縫和溶蝕孔洞(見圖5)。

圖5　玉北1井鷹山組巖溶剖面Fig.5 karst cross-section in Yingshan formation of Yubei1 well

3.1巖溶帶與儲層垂向分布

玉北地區(qū)奧陶系風(fēng)化殼巖溶儲層分布具有縱向分層、平面分區(qū)的特征?？v向上可分為垂直滲流帶、水平潛流帶和深部緩流帶(見圖6)。垂直滲流帶、水平潛流帶和深部緩流帶存在不同程度的疊加、破壞和改造，因此不能精確確定分帶邊界。

圖6　玉北1井、玉北1-2X井和玉北3井的風(fēng)化殼巖溶儲層垂向分帶Fig.6 Yubei1 well, Yubei1-2X well and Yubei3 well weathering crust reservoir vertical zoning map

奧陶系風(fēng)化殼古巖溶帶類型和儲層分布的關(guān)聯(lián)性較明顯，儲層主要分布于水平潛流帶，并且儲層物性較好；垂直滲流帶可鉆遇儲層，但是儲層物性較差；深部緩流帶基本沒有分布有效儲層。

3.1.1垂直滲流帶

垂直滲流帶在侵蝕面和潛水面之間，主要發(fā)育垂向的溶縫、溶孔及溶溝[35]。垂向溶縫內(nèi)部被綠泥石、殘余有機質(zhì)和方解石混合充填，擴大溶蝕明顯(見圖7(a))。垂直滲流帶溶洞及其充填物保存較好的有玉北1井和玉北1-2X井。玉北1井5 714.0～5 725.0 m層段高角度裂縫發(fā)育，擴大溶蝕明顯，內(nèi)部充填綠泥石，為垂直滲流帶的產(chǎn)物(見圖7(b))。玉北1-2X井5 108.0～5 140.0 m層段內(nèi)高角度裂縫很發(fā)育，沿著裂縫有擴大溶蝕現(xiàn)象，可見溶蝕孔洞。

圖7　玉北地區(qū)奧陶系風(fēng)化殼巖溶特征圖版ⅡFig.7 Core photos and micrograph of weathering crust karst features of Ordovician of Yubei areaⅡ

在垂直滲流帶內(nèi)，溶蝕孔洞的發(fā)育程度與該層段發(fā)育的裂縫有關(guān)，特別是垂向上的裂縫發(fā)育情況。后期常受到膠結(jié)作用和充填作用的影響，形成充填程度較高、膠結(jié)致密的儲層，儲層性質(zhì)較差。垂直滲流帶儲層以半充填的高角度溶縫和中小型溶蝕孔洞為主。

3.1.2水平潛流帶

玉北地區(qū)東部斷裂帶不整合面之下10.0、170.0和350.0 m可觀察到水平潛流帶。玉北1井水平潛流帶距離不整合面之下15.0 m，裂縫中充填方解石(見圖7(c))。玉北1-1井頂部發(fā)育多套泥質(zhì)充填小溶洞，距不整合面350.0 m發(fā)育近10.0 m漏失段，為風(fēng)化殼巖溶作用過程中水平潛流帶溶蝕作用形成的產(chǎn)物。在5 272.0～5 310.0 m層段內(nèi)，玉北1-2X井巖性為石灰?guī)r和灰質(zhì)白云巖，成像測井解釋有洞穴，錄井中鉆至井段為5 283.5～5 284.9 m，放空1.7 m，為風(fēng)化殼巖溶作用發(fā)育帶中的水平潛流帶。

水平潛流帶中溶洞非常發(fā)育，?？尚纬纱笮腿苎ê腿芏?，并且?guī)缀醪皇艹涮钭饔糜绊懀瑸樘妓猁}巖地層良好的儲集單元。以高角度溶縫、半充填的溶蝕孔洞、粒間溶孔和晶間溶孔為主，孔滲性較好。

3.1.3深部緩流帶

深部緩流帶流體運動非常緩慢，巖溶作用弱，常發(fā)育孤立的溶孔和溶縫。由于后期埋藏較深，常受到埋藏溶蝕作用的影響，可在孤立的溶蝕孔縫內(nèi)發(fā)生再次溶蝕，形成擴大溶蝕的孔縫，改善儲層物性。

3.2巖溶古地貌與儲層平面分布

在平面上，玉北地區(qū)奧陶系巖溶古地貌單元劃分為巖溶高地、巖溶斜坡和巖溶洼地。加里東中期古地貌相對平緩，主要形成小型溶蝕孔洞。研究區(qū)古地貌西南高、東北低，西南部屬于古隆起的邊緣區(qū)，中部是斜坡區(qū)，東北部是洼陷區(qū)。海西早期，和田古隆起范圍向東北部擴大，研究區(qū)東部斷裂帶及中部平臺區(qū)隆起較高，玉北1井?dāng)嗔?、玉?井西斷裂、玉北3井?dāng)嗔鸭坝癖?井東斷裂活動性較強，隆升較高。皮山北2井西北部和東部斷洼區(qū)屬于巖溶洼地區(qū)(見圖8[36])。

圖8　玉北地區(qū)海西早期巖溶地貌(m)Fig.8 Karst geomorphologic map in early Hercynian of Yubei area(m)

風(fēng)化殼巖溶體系的有利儲層主要發(fā)育于巖溶高地和巖溶斜坡，形成裂縫—溶洞型、裂縫—溶孔型和裂縫型等優(yōu)質(zhì)儲層。巖溶高地垂向分帶以垂向滲流帶為主，巖溶儲層發(fā)育，發(fā)育中小型溶蝕孔洞，但是儲層單元后期被巖溶角礫、有機質(zhì)混合充填，致使儲層物性變差。以玉北1-2X井和玉北3井為例，兩口井處于地勢較高的位置，垂向滲流帶厚，垂向滲流作用強，巖溶儲層發(fā)育；但隨著地勢降低，垂向滲流作用逐漸減弱，并且儲層后期被有機質(zhì)充填，致使儲層物性降低。

在巖溶斜坡內(nèi)，地下水除向下垂向滲流外，還沿水平方向進行流動，以垂直滲流帶和水平潛流帶為主，發(fā)育大中型溶蝕孔洞，巖溶最發(fā)育且保留程度最高。目前，鉆遇漏失井和放空井大多位于巖溶斜坡，為地貌單元里儲層發(fā)育最有利部位。

由于巖溶洼地地形較低，接近區(qū)域水平面，常形成積水區(qū)，巖溶發(fā)育程度較差，并且充填嚴重，風(fēng)化殼巖溶儲層不發(fā)育。

4　風(fēng)化殼巖溶儲層控制因素

控制風(fēng)化殼儲層發(fā)育的主要因素包括古構(gòu)造、原始沉積作用和古地貌。其中，古構(gòu)造條件是決定玉北地區(qū)奧陶系碳酸鹽巖地層抬升、剝蝕并使它遭受巖溶作用的主導(dǎo)因素，控制該地區(qū)巖溶發(fā)育區(qū)的分布和巖溶古地貌的總體格局，對古巖溶的發(fā)育和分布具有區(qū)域性影響。

4.1古構(gòu)造

加里東中期—海西早期地層長期暴露剝蝕、斷裂活動及裂縫發(fā)育控制風(fēng)化殼巖溶儲層的發(fā)育與分布。

加里東中期巖溶作用時期相對較短，它代表中—短期抬升剝蝕和淡水淋濾的產(chǎn)物，剝蝕面相對平整，地形起伏不大，發(fā)育少量溶蝕孔洞。海西早期巖溶不整合在東部斷裂帶較發(fā)育，東部斷隆區(qū)抬升較高，古地貌高差大，鷹山組出露，發(fā)育大量裂縫和溶蝕孔洞。區(qū)域不整合使玉北地區(qū)東部斷裂帶上疊加多期巖溶，發(fā)育巖溶縫洞型儲層。不整合面為原來致密的碳酸鹽巖提供有效儲集空間，使研究區(qū)奧陶系碳酸鹽巖儲層分布在風(fēng)化殼巖溶發(fā)育深度和發(fā)育范圍內(nèi)。

構(gòu)造運動的破裂作用使玉北地區(qū)斷裂系統(tǒng)和裂縫發(fā)育，促進風(fēng)化殼巖溶作用的發(fā)育。玉北1井、玉北1-2X井和玉北3井位于東部斷裂帶，位于該斷裂帶的井發(fā)育大中孔洞，放空漏失井主要分布在東部斷裂帶上(見表1)。東部斷洼區(qū)的井包括玉北5井和玉北9井，兩口井鷹山組的構(gòu)造位置大致相同，玉北9井靠近海西早期斷裂帶；在巖心上，可見玉北9井在距鷹山組頂部風(fēng)化殼227.6 m處有較大的溶蝕孔洞，孔洞孤立且沒有被充填。玉北5井遠離海西早期斷裂帶，海西早期沒有斷層活動，因此巖溶作用使玉北9井比玉北5井發(fā)育。斷裂的發(fā)育時期對巖溶也有影響，勝和2井處于大型斷裂帶，由于它所處的斷裂帶是海西晚期形成的，故巖溶儲層不發(fā)育。

溶蝕孔洞沿早期形成的裂縫發(fā)育，可以改善碳酸鹽巖儲層物性。裂縫與孔洞連通，導(dǎo)致油氣的儲集容量增加，成為油氣重要的運聚空間[9]。研究區(qū)東部斷裂帶的鷹山組內(nèi)部裂縫較發(fā)育，尤其是海西早期形成的高角度裂縫，使得地層水可以沿著裂縫流動，并將它擴大溶蝕，儲層物性良好。如玉北1井、玉北1-2X井和玉北3井裂縫發(fā)育，同時也發(fā)育大中孔洞，裂縫周圍的碎屑顆粒或膠結(jié)物容易發(fā)生擴大溶蝕，發(fā)育良好的孔隙，呈串珠狀或針孔狀；同時，可見孔隙被方解石、泥質(zhì)、有機質(zhì)等物質(zhì)充填或半充填(見圖3(l))，在充填作用后保存下來的孔隙可作為現(xiàn)今有利的儲集空間。裂縫一般發(fā)育的井發(fā)育中小孔洞，而裂縫不發(fā)育的井溶孔也不發(fā)育(見表3)。因此，風(fēng)化殼巖溶儲層中溶蝕孔洞只有與裂縫結(jié)合，才可能具有工業(yè)開采價值。

4.2原始沉積作用

沉積相是巖溶發(fā)育的物質(zhì)基礎(chǔ)。玉北地區(qū)碳酸鹽巖沉積體系包括局限臺地相、開闊臺地相、臺地邊緣和臺地潮坪等[37-38]。中下奧陶統(tǒng)鷹山組下部為局限臺地相沉積，主要由淺灰色泥晶灰?guī)r和淺灰色灰質(zhì)白云巖互層組成，白云巖段中裂縫型儲集層比較發(fā)育。鷹山組上部為臺內(nèi)淺灘和灘間?；拥拈_闊臺地相沉積，巖性主要為顆粒灰?guī)r、泥晶灰?guī)r、云質(zhì)灰?guī)r、灰質(zhì)云巖和巖溶角礫巖，裂縫—孔洞型儲集層發(fā)育。

鷹山組是風(fēng)化殼巖溶最發(fā)育的地層，其沉積微相屬于正常碳酸鹽淺水臺地，原始物性良好。高能沉積環(huán)境的臺地內(nèi)顆粒灘是良好的沉積相帶，發(fā)育質(zhì)純的顆?；?guī)r，孔滲性較好，易受巖溶作用影響，溶蝕孔、洞、縫發(fā)育，且充填程度較低，具備發(fā)育大型巖溶的巖石基礎(chǔ)。良里塔格組為較深水陸棚相沉積，巖性為含生屑泥灰?guī)r、泥灰?guī)r和瘤狀灰?guī)r等，泥質(zhì)含量高，阻隔巖溶作用的發(fā)育，較難發(fā)育大型的溶蝕孔洞。

4.3古地貌

古地貌是控制風(fēng)化殼巖溶儲層分布的重要因素[39]。玉北地區(qū)風(fēng)化殼巖溶儲層平面分布明顯不同。古巖溶高地及巖溶斜坡儲層厚度較大，巖溶洼地厚度較薄。古構(gòu)造高點有利于風(fēng)化殼巖溶作用的發(fā)育，地層暴露于地表的時間較長，接受風(fēng)化淋濾剝蝕的時間越長，發(fā)生巖溶作用的地層厚度越大。古地形高的地方常位于構(gòu)造活動比較強烈的地區(qū)，地層的變形程度較大，地層易形成大量構(gòu)造成因裂縫；裂縫本身可以增加儲層的孔隙度，并且有利于流體流動，促使巖溶作用的發(fā)育。

表3　玉北地區(qū)各構(gòu)造帶縫洞特征

5　勘探有利區(qū)域預(yù)測

根據(jù)玉北地區(qū)奧陶系碳酸鹽巖出露范圍、原始沉積作用、構(gòu)造運動及古地貌等控制優(yōu)質(zhì)儲層的因素，東部斷裂帶鷹山組之上為巴楚組，鷹山組地層抬升較高，長期暴露于地表，地層缺失最為嚴重，暴露淋濾時間最長，因此巖溶發(fā)育最強烈。同時，鷹山組以厚層質(zhì)純灰?guī)r為主，有利于發(fā)育大型巖溶，并且在斷裂帶的裂隙發(fā)育部位巖溶發(fā)育強烈，涉及深度較大，孔洞較為集中地發(fā)育在東部斷裂帶上。斷裂區(qū)鷹山組內(nèi)部裂縫較發(fā)育，海西早期形成的高角度裂縫使地層水可以沿裂縫流動并將它擴大溶蝕。在充填作用后保留下來的溶蝕孔洞縫可作為有利的儲集空間，是油氣勘探開發(fā)的首選目標(biāo)，因此東部斷裂帶鷹山組碳酸鹽巖為勘探首選目標(biāo)。

6　結(jié)論

(1)塔里木盆地玉北地區(qū)奧陶系風(fēng)化殼巖溶儲層主要分布于鷹山組，風(fēng)化殼巖溶儲層巖性以顆?；?guī)r、泥晶灰?guī)r，云質(zhì)灰?guī)r、灰質(zhì)云巖和巖溶角礫巖為主，巖溶角礫巖是鑒別風(fēng)化殼古巖溶的重要標(biāo)志。風(fēng)化殼古巖溶和油氣關(guān)系密切，巖溶空間是油氣儲集的重要空間，發(fā)育洞穴滑塌堆積物、溶洞、溶孔、溶縫等儲集空間。研究區(qū)裂縫發(fā)育，與溶蝕孔洞相互溝通，明顯改善碳酸鹽巖儲層的滲透性能。

(2)玉北地區(qū)奧陶系碳酸鹽巖主要發(fā)育加里東中期和海西早期風(fēng)化殼巖溶。儲層垂向上分布在水平潛流帶及垂直滲流帶內(nèi)。水平潛流帶可形成大型溶穴和溶洞，并幾乎不受充填作用影響，是良好的儲集單元，發(fā)育高角度溶縫、半充填的溶蝕孔洞、粒間溶孔及晶間溶孔。垂直滲流帶溶蝕孔洞后期常受到膠結(jié)作用、充填作用的影響，儲層以半充填的高角度溶縫和中小型溶蝕孔洞為主。平面上風(fēng)化殼巖溶體系的有利儲層主要分布于在巖溶高地和巖溶斜坡古地貌單元，巖溶高地以垂直滲流帶為主，后期充填程度較高，儲層物性較差；巖溶斜坡縱向分帶明顯，垂直滲流帶和水平潛流帶發(fā)育，巖溶最發(fā)育且保留程度最高，發(fā)育大中型溶蝕孔洞。

(3)臺地相發(fā)育的顆?；?guī)r、加里東中期—海西早期構(gòu)造運動導(dǎo)致的地層長期暴露剝蝕、斷裂活動和裂縫發(fā)育，以及有利的巖溶古地貌影響玉北地區(qū)奧陶系風(fēng)化殼儲層的形成。古構(gòu)造條件是決定玉北地區(qū)奧陶系碳酸鹽巖地層抬升、剝蝕并使它遭受巖溶作用的主導(dǎo)因素。巖溶作用的發(fā)育與斷裂關(guān)系密切，大中孔洞較為集中地發(fā)育在東部斷裂帶上。東部斷裂帶鷹山組溶洞的發(fā)育位置和裂縫相互伴生，在充填作用后保留下來的溶蝕孔洞縫可作為有利的儲集空間，是油氣勘探開發(fā)的首選目標(biāo)。

[1]王大純,張人權(quán).水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)[M].北京:地質(zhì)出版社,1986.

Wang Dachun, Zhang Renquan. General hydrogeology [M]. Beijing: Geology Publishing House, 1986.

[2]Wayne M A. Geology of carbonate reservoirs [M]. New Jersey: John Wiley and Sons, Inc., Hoboken, 2007:176-199.

[3]張寶民,劉靜江.中國巖溶儲集層分類與特征及相關(guān)的理論問題[J].石油勘探與開發(fā),2009,36(1):12-29.

Zhang Baomin, Liu Jingjiang. Classification and characteristics of karst reservoirs in China and related theories [J]. Petroleum Exploration and Development, 2009,36(1):12-29.

[4]師政,邱隆偉,田琨,等.南堡凹陷下古生界表生巖溶特征及識別[J].東北石油大學(xué)學(xué)報,2015,39(3):32-40.

Shi Zheng, Qiu Longwei, Tian Kun, et al. Carbonate supergene karstification features and identification of the lower Paleozoic in Nanpu sag [J]. Journal of Northeast Petroleum University, 2015,39(3):32-40.

[5]倪新鋒,張麗娟,沈安江,等.塔北地區(qū)奧陶系碳酸鹽巖古巖溶類型、期次及疊合關(guān)系[J].中國地質(zhì),2009,36(6):1312-1321.

Ni Xinfeng, Zhang Lijuan, Shen Anjiang, et al. Paleo-karstification types, karstification periods and superimposition relationship of Ordovician carbonates in northern Tarim basin [J]. Geology in China, 2009,36(6):1312-1321.

[6]李輝,李國蓉,羅韻,等.塔河地區(qū)奧陶系碳酸鹽巖儲層深部熱液特征分析[J].東北石油大學(xué)學(xué)報,2014,38(6):12-21.

Li Hui, Li Guorong, Luo Yun, et al. Analysis of characteristics of deep hydrothermal fluids in Ordovician carbonate reservoir in Tahe area [J]. Journal of Northeast Petroleum University, 2014,38(6):12-21.

[7]王振宇,李凌,譚秀成,等.塔里木盆地奧陶系碳酸鹽巖古巖溶類型識別[J].西南石油大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版,2008,30(5):11-16.

Wang Zhenyu, Li Ling, Tan Xiucheng, et al. Types and recognizable indicators of Ordovician carbonate rock karstification in Tarim basin [J]. Journal of Southwest Petroleum University: Edition of Natural Science, 2008,30(5):11-16.

[8]顧家裕,張興陽,方輝.塔里木盆地下古生界深埋風(fēng)化殼巖溶油儲特征及成因分析[J].地質(zhì)學(xué)報,2002,76(4):453.

Gu Jiayu, Zhang Xingyang, Fang Hui. Deep weathering crust karst reservoir characteristics and origin analysis of the lower Palaeozoic erathem in Tarim basin [J]. Acta Geologica Sinica, 2002,76(4):453.

[9]朱光有,張水昌,王歡歡,等.塔里木盆地北部深層風(fēng)化殼儲層的形成與分布[J].巖石學(xué)報,2009,25(10):2384-2398.

Zhu Guangyou, Zhang Shuichang, Wang Huanhuan, et al. The formation and distribution of deep weathering crust in north Tarim basin [J]. Acta Petrologica Sinica, 2009,25(10):2384-2398.

[10]陳景山,李忠,王振宇,等.塔里木盆地奧陶系碳酸鹽巖古巖溶作用與儲層分布[J].沉積學(xué)報,2007,25(6):858-868.

Chen Jingshan, Li Zhong, Wang Zhenyu, et al. Paleokarstification and reservoir distribution of Ordovician carbonates in Tarim basin [J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2007,25(6):858-868.

[11]康玉柱.中國海相油氣田勘探實例之四——塔里木盆地塔河油田的發(fā)現(xiàn)與勘探[J].海相油氣地質(zhì),2005,10(4):31-38.

Kang Yuzhu. Cases of discovery and exploration of marine fields in China(Part 4): Tahe oilfield in Tarim basin [J]. Marine Origin Petoleum Geology, 2005,10(4):31-38.

[12]羅平,張靜,劉偉,等.中國海相碳酸鹽巖油氣儲層基本特征[J].地學(xué)前緣,2008,15(1):36-50.

Luo Ping, Zhang Jing, Liu Wei, et al. Characteristics of marine carbonate hydrocarbon reservoirs in China [J]. Earth Science Frontiers, 2008,15(1):36-50.

[13]周永昌,王新維,楊國龍.塔里木盆地阿克庫勒地區(qū)奧陶系碳酸鹽巖成藏條件及勘探前景[J].石油與天然氣地質(zhì),2000,21(2):104-109.

Zhou Yongchang, Wang Xinwei, Yang Guolong. Oil and gas pool forming condition and exploration prospects of Ordovician carbonate rocks in akekule region, Tarim basin [J]. Oil & Gas Geology, 2000,21(2):104-109.

[14]程飛,韓杰,韓開飛,等.塔里木盆地輪古油田奧陶系儲層特征及主控因素[J].東北石油大學(xué)學(xué)報,2015,39(3):15-24.

Cheng Fei, Han Jie, Han Kaifei, et al. Characteristics and main controlling factors of the Ordovician carbonate rock reservoirs in Lungu oilfield, Tarim basin [J]. Journal of Northeast Petroleum University, 2015,39(3):15-24.

[15]何碧竹,焦存禮,賈斌峰,等.塔里木盆地塔中西部地區(qū)奧陶系巖溶作用及對油氣儲層的制約[J].地球?qū)W報,2009,30(3):395-403.

He Bizhu, Jiao Cunli, Jia Binfeng, et al. Karstification of Ordovician strata in western Tazhong area of Tarim basin, Xijiang [J]. Acta Geoscientica Sinica, 2009,30(3):395-403.

[16]袁曉宇.玉北地區(qū)鷹山組巖溶型儲層地質(zhì)—地震綜合預(yù)測技術(shù)及應(yīng)用[D].成都:成都理工大學(xué),2013.

Yuan Xiaoyu. Technique and application of geology-seismic reservoir prediction of karst reservoir in Yubei area [D]. Chengdu: Chengdu Univerisity of Technology, 2013.

[17]賈承造.中國塔里木盆地構(gòu)造特征與油氣[M].北京:石油工業(yè)出版社,1997.

Jia Chengzao. Tectonic Characteristic and petroleum of Tarim basin in China [M]. Beijing: Petroleum Industry Publishing House, 1997.

[18]朱井泉,吳仕強,王國學(xué),等.塔里木盆地寒武—奧陶系主要白云巖類型及孔隙發(fā)育特征[J].地學(xué)前緣,2008,15(2):67-79.

Zhu Jingquan, Wu Shiqiang, Wang Guoxue, et al. Types and porosity characteristics of the Cambrian-Ordovician dolostones in Tarim basin [J]. Earth Science Frontiers, 2008,15(2):67-79.

[19]張仲培,劉士林,楊子玉,等.塔里木盆地麥蓋提斜坡構(gòu)造演化及油氣地質(zhì)意義[J].石油與天然氣地質(zhì),2011,32(6):909-919.

Zhang Zhongpei, Liu Shilin, Yang Ziyu, et al. Tectonic evolution and its petroleum geological significances of the Maigaiti slop, Tarim basin [J]. Oil & Gas Geology, 2011,32(6):909-919.

[20]斯尚華,陳紅漢,譚先鋒,等.塔里木盆地麥蓋提斜坡玉北地區(qū)奧陶系油氣輸導(dǎo)體系與成藏期[J].地球科學(xué):中國地質(zhì)大學(xué)學(xué)報,2013,38(6):1271-1280.

Si Shanghua, Chen Honghan, Tan Xianfeng, et al. Hydrocarbon accumulation period and its carrier systems in Ordovician reservoir of Yubei area-Markit slope Tarim basin [J]. Earth Science: Journal of China University of Geosciences, 2013,38(6):1271-1280.

[21]裴承河.玉北1井區(qū)奧陶系油藏開發(fā)地質(zhì)特征研究[D].成都:成都理工大學(xué),2014.

Pei Chenghe. Study on development geology characteristics of ordovician reservoir in well Yubei1 area, Tarim basin [D]. Chengdu: Chengdu Univerisity of Technology, 2014.

[22]張年春,黃思靜,崔海峰,等.塔里木盆地麥蓋提斜坡西段奧陶系古潛山儲層研究[J].成都理工大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版,2011,38(2):169-174.

Zhang Nianchun, Huang Sijing, Cui Haifeng, et al. Research on seismic features of Ordovician pale-buried hill of the westsection of Maigaiti slope [J]. Journal of Chengdu University of Technology: Edition of Natural Science, 2011,38(2):169-174.

[23]崔海峰,衛(wèi)平生,張年春,等.麥蓋提斜坡西段奧陶系巖溶儲層分布特征及勘探意義[J].中國石油勘探,2010,15(6):34-39.

Cui Haifeng, Wei Pingsheng, Zhang Nianchun, et al. Distribution characteristics and exploration significance of Ordovician karst reservoir in western Maigaiti slope [J]. China Petroleum Exploration, 2010,15(6):34-39.

[24]喬桂林,錢一雄,曹自成,等.塔里木盆地玉北地區(qū)奧陶系鷹山組儲層特征及巖溶模式[J].石油實驗地質(zhì),2014,36(4):416-421.

Qiao Guilin, Qian Yixiong, Cao Zicheng, et al. Reservoir characteristics and karst model of Ordovician Yingshan formation in Yubei area, Tarim basin [J]. Petroleum Geology and Experiment, 2014,36(4):416-421.

[25]周新源,楊海軍,李勇,等.中國海相油氣田勘探實例之七——塔里木盆地和田河氣田的勘探與發(fā)現(xiàn)[J].海相油氣地質(zhì),2006,11(3):55-62.

Zhou Xinyuan, Yang Haijun, Li Yong, et al. Cases of discovery and exploration of marine fields in China(Part 7): Hotanhe gas field in Tarim basin [J]. Marine Origin Petroleum Geology, 2006,11(3):55-62.

[26]杜永明,余騰孝,郝建龍,等.塔里木盆地玉北地區(qū)斷裂特征及控制作用[J].斷塊油氣田,2013,20(2):170-174.

Du Yongming, Yu Tengxiao, Hao Jianlong, et al. Fracture characteristics and control action on hydrocarbon accumulation Yubei area of Tarim basin [J]. Fault-Block Oil & Gas Field, 2013,20(2):170-174.

[27]丁文龍,漆立新,云露,等.塔里木盆地巴楚—麥蓋提地區(qū)古構(gòu)造演化及其對奧陶系儲層發(fā)育的控制作用[J].巖石學(xué)報,2012,28(8):2542-2556.

Ding Wenlong, Qi Lixin, Yun Lu,et al. The tectonic evolution and its controlling effects on the development of ordovician reservoir in Bachu-Markit Tarim basin [J]. Acta Petrologica Sinica, 2012,28(8):2542-2556.

[28]張亞美,黃文輝,丁文龍,等.塔里木盆地玉北地區(qū)奧陶系碳酸鹽巖成巖演化[J].地質(zhì)科技情報,2014,33(5):34-42.

Zhang Yamei, Huang Wenhui, Ding Wenlong, et al. Diagenetic evolution of Ordovician carbonate rocks in Yubei area, Tarim basin [J]. Geological Science and Technology Information, 2014,33(5):34-42.

[29]杜金虎,王招明,李啟明,等.塔里木盆地寒武—奧陶系碳酸鹽油氣勘探[M].北京:石油工業(yè)出版社,2010.

Du Jinhu, Wang Zhaoming, Li Qiming, et al. Cambrian-Ordovician carbonate on petroleum exploration in Tarim basin [M]. Beijing: Petroleum Industry Press, 2010.

[30]孫玉善,韓杰,張麗娟,等.塔里木盆地塔中地區(qū)上奧陶統(tǒng)礁灘體基質(zhì)次生孔隙成因——以塔中62井區(qū)為例[J].石油勘探與開發(fā),2007,34(5):541-547.

Sun Yushan, Han Jie, Zhang Lijuan, et al. Genesis of reef flat body matrix secondary pores in upper Ordovician in central area of Tarim basin: A case from well 62 field of central Tarim [J]. Petroleum Exploration and Development, 2007,34(5):541-547.

[31]Loucks R G, Mescher P K, McMechan G A. Three-dimensional architecture of a coalesced, collapsed-paleocave system in the lower Ordovician ellenburger group, central Texas [J]. AAPG Bulletin, 2004,88(5):545-564.

[32]孫崇浩,于紅楓,王懷盛,等.塔里木盆地塔中地區(qū)奧陶系鷹山組碳酸鹽巖孔洞發(fā)育規(guī)律研究[J].天然氣地球科學(xué),2012,23(2):230-236.

Sun Chonghao, Yu Hongfeng, Wang Huaisheng, et al. Vugular formation of carbonates in Ordovician Yingshan reservoir in Tazhong northern slope of Tarim basin [J]. Natural Gas Geoscience, 2012,23(2):230-236.

[33]蘇勁,張水昌,楊海軍,等.斷裂系統(tǒng)對碳酸鹽巖有效儲層的控制及其成藏規(guī)律[J].石油學(xué)報,2010,31(2):196-203.

Su Jin, Zhang Shuichang, Yang Haijun, et al. Control of fault system to formation of effective carbonate reservoir and the rules of petroleum accumulation [J]. Acta Petrolei Sinica, 2010,31(2):196-203.

[34]劉善華.川中地區(qū)樂山—龍女寺古隆起奧陶系沉積、儲層特征研究[D].成都:西南石油大學(xué),2006.

Liu Shanhua. The research on ordovician sedimentology and reservoir property of Leshan-Longnvsi paleo-uplift in centre Sichuan area [D]. Chengdu: Southwest Petroleum University, 2006.

[35]紀友亮,陳麗華,強涂.油氣儲層地質(zhì)學(xué)[M].北京:中國石油大學(xué)出版社,2009.

Ji Youliang, Chen Lihua, Qiang Tu. Petroleum Reservoir Geology [M]. Beijing: China University of Petroleum Publishing House, 2009.

[36]游聲剛.塔里木盆地玉北地區(qū)古構(gòu)造演化對奧陶系巖溶儲層的控制作用[D].北京:中國地質(zhì)大學(xué)(北京),2013.

You Shenggang. Controlling effect of paleotectonic evolution on Ordovician karst reservoir in Yubei area of Tarim basin [D]. Beijing: China University of Geosciences (Beijing), 2013.

[37]于炳松,林暢松,樊太亮.塔里木盆地寒武紀—奧陶紀區(qū)域地球動力學(xué)轉(zhuǎn)換的沉積作用響應(yīng)及其儲集層地質(zhì)意義[J].地學(xué)前緣,2011,18(3):221-232.

Yu Bingsong, Lin Changsong, Fan Tailiang. Sedimentary response to geodynamic reversion in Tarim basin during Cambrian and Ordovician and its significance to reservoir development [J]. Earth Science Frontiers, 2011,18(3):221-232.

[38]李映濤.麥蓋提斜坡玉北地區(qū)中下奧陶統(tǒng)碳酸鹽巖儲集體特征及主控因素研究[D].成都:成都理工大學(xué),2013.

Li Yingtao. Research on reservoir characterization and key controlling factors of middle-lower Ordovician carbonate reservoir in Yubei of Maigaiti slope [D].Chengdu: Chengdu Uneiversity of Technology, 2013.

[39]王雪蓮,王長陸,陳振林,等.鄂爾多斯盆地奧陶系風(fēng)化殼巖溶儲層研究[J].特種油氣藏,2005,12(3):32-35.

Wang Xuelian, Wang Changlu, Chen Zhenlin, et al. Study of Ordovician weathering crust karst reservoirs in Ordos basin [J]. Special Oil and Gas Reservoir, 2005,12(3):32-35.

2015-10-26；編輯：劉麗麗

國家科技重大專項(2011ZX05009-002-203)；中國石化西北油田分公司勘探開發(fā)研究院協(xié)作項目(KY2011-S-070)

牛君(1986-)，女，博士研究生，主要從事碳酸鹽巖儲層地質(zhì)學(xué)方面的研究。

黃文輝，E-mail: huangwh@cugb.edu.cn

10.3969/j.issn.2095-4107.2016.01.001

TE122.2

A

2095-4107(2016)01-0001-13