魯新便，楊 敏，汪 彥，鮑 典，曹 飛，楊德彬

(1.中國石化 西北油田分公司，烏魯木齊 830011；2.中國石化 西北油田分公司 勘探開發(fā)研究院，烏魯木齊 830011)

塔河油田是我國第一個(gè)大型古生界海相碳酸鹽巖油田，位于塔里木盆地北部沙雅隆起阿克庫勒凸起中南段。沙雅隆起是由前震旦系變質(zhì)基底上發(fā)育的一個(gè)經(jīng)歷多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、長期發(fā)展和變形疊加的古隆起[1-4]，在加里東中—晚期逐漸形成北東向隆起，受近南北向的擠壓作用而發(fā)育了大量北北東向和北北西向走滑斷裂，暴露的中—下奧陶統(tǒng)鷹山組和一間房組灰?guī)r地層遭受了加里東中期的巖溶作用。海西早期，沙雅隆起受北西—南東向壓扭應(yīng)力的影響，構(gòu)造出現(xiàn)分異，斷裂活動(dòng)增強(qiáng)，形成向西南傾覆、北東向展布的阿克庫勒凸起雛形。在海西晚期再次受南北向擠壓應(yīng)力的作用，斷裂活動(dòng)加劇，造成塔河地區(qū)整體掀斜，形成北高南低的形態(tài)。整個(gè)海西期阿克庫勒凸起的不斷隆升，導(dǎo)致塔北地區(qū)長期暴露并遭受風(fēng)化剝蝕和大氣淡水淋溶作用，由此形成大量的巖溶縫洞體[1-8]。鑒于此，塔北地區(qū)的碳酸鹽巖縫洞型油藏以上奧陶統(tǒng)良里塔格組尖滅線為界，尖滅線以北地區(qū)被簡稱為剝蝕區(qū)，尖滅線以南中—上奧陶統(tǒng)地層發(fā)育齊全的地區(qū)，簡稱為覆蓋區(qū)(圖1)。

塔河油田縫洞型碳酸鹽巖油藏與傳統(tǒng)的裂縫—孔隙型碳酸鹽巖油藏以及典型的國內(nèi)外喀斯特油藏相比，具有埋藏深、儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)、流體性質(zhì)差異大等特點(diǎn)。因此對此類油藏的性質(zhì)、分類及地質(zhì)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)難度較大，無法直接借鑒國內(nèi)外現(xiàn)有的儲(chǔ)層地質(zhì)模型、油藏分類。經(jīng)過近年來對塔河油田的勘探開發(fā)實(shí)踐，認(rèn)為塔北地區(qū)海相碳酸鹽巖油藏類型可劃分為以風(fēng)化殼控制為主的喀斯特油藏和受溶蝕斷裂帶控制的斷溶體油藏兩類。前者可進(jìn)一步細(xì)分為“巖溶殘丘型油藏”、“巖溶古河道型油藏”2個(gè)亞類，后者“斷溶體油藏”是深層海相碳酸鹽巖油氣勘探開發(fā)的新類型、新目標(biāo)。因此，亟待油藏地質(zhì)理論突破、技術(shù)創(chuàng)新，不斷深化海相碳酸鹽巖油藏特征認(rèn)識(shí)，以推動(dòng)此類油藏的勘探與開發(fā)。

1 喀斯特油藏特征

圖1 塔河油田構(gòu)造位置及兩種類型油藏分布

1.1 地質(zhì)特征

巖溶殘丘型油藏是喀斯特發(fā)育區(qū)最為典型的油藏類型。此類油藏發(fā)育于古風(fēng)化殼淺層，滲濾巖溶作用深度達(dá)100～350 m，由不同幅度、不同規(guī)模的巖溶殘丘、溶峰、峰叢壟脊等正向地貌單元構(gòu)成[21-22]。應(yīng)用古地貌恢復(fù)、精細(xì)相干、趨勢面提取等技術(shù)，可較為準(zhǔn)確地刻畫出各類巖溶殘丘的形態(tài)及分布等。目前在研究區(qū)共識(shí)別刻畫出122個(gè)殘丘(或殘丘群)，總面積達(dá)171.5 km2，單個(gè)殘丘面積約為0.02～20.5 km2?？碧介_發(fā)實(shí)踐證實(shí)，高幅度巖溶殘丘+串珠狀地震反射區(qū)是大型洞穴的發(fā)育區(qū)，而低幅度殘丘+雜亂狀地震反射則代表小規(guī)模洞穴或裂縫—孔洞型儲(chǔ)集體的發(fā)育區(qū)。

巖溶古河道型油藏主要發(fā)育于古風(fēng)化殼的內(nèi)幕，受古潛水面變化控制，是潛流巖溶帶演化的最終結(jié)果，也是古巖溶發(fā)育的最高階段[23-24]。作為巖溶水潛流作用形成的古河道，儲(chǔ)集體多以管道狀洞穴為主[25-27]，沿管道走向洞穴規(guī)模、形態(tài)變化較大，充填程度不一。在大型巖溶殘丘群的緩坡段常發(fā)育有兩套古河道，上部河道多發(fā)育在風(fēng)化殼以下60～100 m，由于后期的充填破壞影響，原生洞穴空間被嚴(yán)重分隔、井間連通差；下部河道發(fā)育在風(fēng)化殼以下150～210 m，原生洞穴空間保存程度高、井間干擾現(xiàn)象普遍。目前在塔河剝蝕區(qū)共劃分出5大巖溶古河道體系[23]，長度約300 km，部署投產(chǎn)66口開發(fā)井，其中有42口井鉆遇放空漏失，溶洞鉆遇率高達(dá)63.6%，其中23口放空漏失后直接投產(chǎn)，鉆遇洞高為10.6 m。依據(jù)高精度地震、鉆井資料分析，巖溶古河道的形態(tài)有單支狀、樹枝狀、迷宮狀等類型(圖2a中藍(lán)色條帶)，其中主干河道延伸長、河道空間變化大，主干河道和分支河道呈網(wǎng)狀分布。在地震剖面上，沿古河道走向呈現(xiàn)出“連續(xù)的短軸強(qiáng)反射”的特征，而其他方向?yàn)椤按闋睢钡卣鸱瓷涮卣?圖2b)。

近年來的開發(fā)實(shí)踐和縫洞三維雕刻[28-29]研究表明，基于風(fēng)化殼控制的喀斯特油藏的地質(zhì)特點(diǎn)主要表現(xiàn)為洞、孔、縫共存，儲(chǔ)集空間尺度由幾毫米的溶蝕孔—數(shù)十米的大型洞穴不等，其中洞穴是最主要的儲(chǔ)集空間，不同尺度的斷裂、裂縫是縫洞體的連通通道。在開發(fā)過程中，根據(jù)縫洞體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、連通關(guān)系、生產(chǎn)動(dòng)態(tài)等，將規(guī)模不等、幾何形態(tài)各異的縫洞體劃分為不同縫洞單元，并作為此類油藏開發(fā)管理的基本單元[30-33]。目前在塔河油田北部剝蝕區(qū)共劃分出120個(gè)多井、79個(gè)單井的縫洞單元。

1.2 開發(fā)特征

大型巖溶殘丘或不同規(guī)模的殘丘群所構(gòu)成的多井縫洞單元，其開發(fā)特征為能量充足，單井產(chǎn)能較高，產(chǎn)量遞減曲線形態(tài)呈“幾”字型、有一定的上產(chǎn)期和穩(wěn)產(chǎn)期，含水上升較為緩慢、見水類型以“S”型為主。此類單元在天然能量開發(fā)的中后期，通過單元內(nèi)不同井組之間的注水水驅(qū)、注氮?dú)怛?qū)等手段可以獲得較高的采收率。例如塔河油田4區(qū)的S48單元，目前有油水井32口，連通井組21對，天然能量開發(fā)采收率12.1%，通過水驅(qū)累增油48.7×104t，采收率提高1.78%，注氮?dú)怛?qū)累增油11.9×104t，采收率提高1.5%，油藏目前階段采收率達(dá)15.4%。而中小型巖溶殘丘組成的縫洞單元，多表現(xiàn)為天然能量不足、單井產(chǎn)能低、儲(chǔ)集體定容的特征。此類單元在開發(fā)中后期可采取注水替油、注氮?dú)馔掏碌燃夹g(shù)手段來提高油井的產(chǎn)量。例如TK404單井單元，位于一個(gè)相對孤立的巖溶殘丘上，該井天然能量驅(qū)階段累產(chǎn)油14.4×104t，后期實(shí)施7輪次注水替油，累增油3.27×104t；2012年4月開始注氮?dú)忾_發(fā)，共實(shí)施7個(gè)輪次，累注氣373×104m3，累增油1.2×104t。對于巖溶古河道型油藏，多表現(xiàn)為油藏能量充足、油井產(chǎn)能高、累油高，以彈性驅(qū)+天然水驅(qū)為主，見水前油壓、產(chǎn)量相對穩(wěn)定，見水后含水類型多以暴性水淹為主，呈快速遞減的特征。

圖2 塔河油田10區(qū)典型的巖溶古河道平面分布及過古河道地震剖面

總體來看，無論巖溶殘丘型還是巖溶古河道型油藏，其形成和分布都與區(qū)域性的不整合面有關(guān)，尤其是與風(fēng)化殼巖溶區(qū)的古地貌、古水系的關(guān)系更為密切[24,28,30]。通過對剝蝕區(qū)1 200余口鉆井統(tǒng)計(jì)顯示，縫洞體絕大多數(shù)集中分布在不整合面以下0～60 m范圍內(nèi)，該層段也是目前塔河油田奧陶系油藏的主要產(chǎn)層段，油藏分布宏觀上具有垂向疊合連片、呈準(zhǔn)層狀分布的特點(diǎn)(圖3)。

2 斷溶體油藏特征

近年來塔河油田的勘探開發(fā)實(shí)踐證實(shí)，在塔北地區(qū)的特深層海相碳酸鹽巖地層中，存在一種新的圈閉類型——斷溶體圈閉(油藏)[34-35]。此種類型的圈閉主要分布在塔河南部的上奧陶統(tǒng)覆蓋區(qū)，包括托甫臺(tái)區(qū)塊、躍進(jìn)區(qū)塊、躍滿以及順北油氣田等區(qū)塊，其中沿溶蝕斷裂帶發(fā)育形成的板狀儲(chǔ)集體與喀斯特油藏的準(zhǔn)層狀儲(chǔ)集體有較大差異。

圖3 塔河油田4區(qū)塊典型的巖溶殘丘型油藏剖面示意

2.1 地質(zhì)特征

2.1.1 斷裂特征

2.1.2 儲(chǔ)層特征

斷溶體橫剖面具有典型的“三分”結(jié)構(gòu)特征，可劃分為基巖段、斷溶體邊部、斷溶體核部。根據(jù)塔河油田覆蓋區(qū)14口側(cè)鉆水平井的測井曲線、鉆時(shí)曲線，不同區(qū)段的電阻率值、密度、聲波時(shí)差、鉆時(shí)等均有較大差異。其中，斷溶體核部位于走滑斷裂帶的中間部位，具有破碎程度大、巖溶作用強(qiáng)、儲(chǔ)集空間規(guī)模大的特征，反射特征以雜亂弱、雜亂強(qiáng)及整體串珠為主，鉆進(jìn)中常發(fā)生放空或泥漿漏失，鉆時(shí)在5～12 min/m。較之基巖段、斷溶體邊部(誘導(dǎo)裂縫段)，具有明顯的差別(表2)。另外野外地質(zhì)調(diào)查也證實(shí)，斷裂的核部主要發(fā)育裂縫—溶洞型儲(chǔ)集體，兩側(cè)過渡為裂縫—孔洞型、裂縫型儲(chǔ)集體[6,36]。

2.2 開發(fā)特征

對覆蓋區(qū)不同級次斷裂帶上近3年來部署的300余口井的單井能力、能量、遞減率等特征統(tǒng)計(jì)研究，結(jié)果顯示主干斷裂帶上的油氣富集程度高、油井產(chǎn)能高，總體呈現(xiàn)為“大斷裂大油藏、小斷裂小油藏、無斷裂不成藏”的特點(diǎn)(表3)。

(1)主干斷裂帶。油井建產(chǎn)率高(大于90%)，單井產(chǎn)能較高(初期單井能力介于30～100 t/d)，單井累油可達(dá)(10～30)×104t(表3中僅是近年來新投井的階段累產(chǎn)，下同)，油藏整體能量強(qiáng)，自噴采油期長(平均大于2年)，遞減緩慢(遞減率小于15%)。

表1 塔里木盆地北部地區(qū)走滑斷裂分類分級及控儲(chǔ)控油特征統(tǒng)計(jì)

圖4 塔河油田S99斷裂帶精細(xì)相干圖與不同段的構(gòu)造樣式及溶蝕特征

剖面結(jié)構(gòu)反射特征測井特征電阻率/(Ω·m)DEN/(g·cm-3)AC/(μs·ft-1)實(shí)鉆特征曲線特征放空漏失情況鉆時(shí)/(min·m-1)儲(chǔ)集體類型基巖段連續(xù)狀2 000以上2.7～2.8>50平直無25～40基巖邊部弱連續(xù)、雜亂弱600～3 0002.5～2.640～50波動(dòng)輕微漏失無放空13～25裂縫、裂縫—溶孔核部雜亂弱雜亂強(qiáng)整體串珠40～2 0002.5～2.635～45鋸齒狀/波動(dòng)漏失量較大或鉆遇放空5～12溶洞、裂縫—孔洞

表3 塔河油田西部地區(qū)不同級次斷裂帶上投產(chǎn)井生產(chǎn)情況統(tǒng)計(jì)

(2)分支斷裂帶。油井建產(chǎn)率降低(介于70%～90%)，單井產(chǎn)能一般(初期介于10～30 t /d)，單井累油介于(2～4)×104t，自噴采油期較短(小于1年)，初期遞減較大(20%左右)。

(3)內(nèi)幕斷裂帶。主要以構(gòu)造變形形成的網(wǎng)狀裂縫為主，溶蝕現(xiàn)象弱，鉆井評價(jià)以干層及嚴(yán)重供液不足井為主。

總體來看，不同級次斷裂帶油藏特征不同，主干斷裂帶上油氣富集程度、油井產(chǎn)能高，分支、內(nèi)幕斷裂帶依次變差。沿同一斷裂帶不同斷溶體油藏具有分段成藏、差異富集、開發(fā)特征各異的特點(diǎn)，斷溶體分段的大小、連通程度控制了油藏的分布與規(guī)模[34,38-39]。目前在塔河油田覆蓋區(qū)共劃分出了78個(gè)斷溶體油藏，其中累油50×104t以上的斷溶體7個(gè)，20×104t以上的16個(gè)，10×104t以上的7個(gè)，小于10×104t的48個(gè)(圖1中紅色單元)。從斷溶體油藏分布來看，不同斷溶體油藏的累油規(guī)模高低間互，油藏能量特征各異，在平面上沿?cái)嗔褞С蕯嗬m(xù)狀分布，油藏之間看似彼此連通，實(shí)際上又各自獨(dú)立(圖5)。

圖5 塔里木盆地北部地區(qū)斷溶體油藏成藏模式示意

3 結(jié)論

(1)從油藏分布特點(diǎn)來看，風(fēng)化殼控制的喀斯特油藏是受多期巖溶改造的油藏，主要受控于風(fēng)化殼不整合面，具有明顯的層控性。平面上由多個(gè)規(guī)模不等、形態(tài)各異的縫洞單元構(gòu)成，剖面上呈現(xiàn)為“垂向疊合連片、呈準(zhǔn)層狀分布”的特點(diǎn)。斷溶體油藏主要受溶蝕斷裂帶控制，沿?cái)嗔褞г谄矫嫔铣什灰?guī)則的斷續(xù)狀分布，剖面上具有較明顯的穿層性、不連續(xù)性，空間上呈板狀體油藏形態(tài)。

(2)從儲(chǔ)層特征來看，喀斯特油藏縫洞的儲(chǔ)集體的發(fā)育和形成主要受控于大氣淡水的淋濾溶蝕作用，形成以米級大型洞穴為主的儲(chǔ)集空間，橫向連通性較好。斷溶體油藏的縫洞體的發(fā)育和形成受控于斷裂的破碎和溶蝕，在斷溶體核部發(fā)育規(guī)模較大的溶洞型儲(chǔ)集體，但洞穴規(guī)模明顯小于喀斯特油藏的洞穴，且向兩側(cè)逐步演變?yōu)榱芽p—孔洞型、裂縫型儲(chǔ)集體，總體表現(xiàn)為縱向連通性較好、橫向連通性較差的特點(diǎn)。

(3)從油氣成藏特點(diǎn)來看，喀斯特油藏的油氣以區(qū)域性的不整合面為主要輸導(dǎo)體系進(jìn)行側(cè)向運(yùn)移，具有“側(cè)向運(yùn)聚、連片成藏、疊合聚集”的特征。斷溶體油藏與區(qū)域不整合面和構(gòu)造位置的高低無關(guān)，油氣沿通源斷裂帶垂向充注成藏，并沿與斷裂帶相關(guān)的縫網(wǎng)體系呈“T”字型運(yùn)移，具有“垂向運(yùn)聚、分段成藏、差異聚集”的特點(diǎn)。

(4)從油氣開發(fā)特征看，喀斯特油藏具有油藏規(guī)模大、能量充足、單井產(chǎn)能較高、含水上升較為緩慢、產(chǎn)量遞減為兩段式的開發(fā)特征。斷溶體油藏儲(chǔ)集體具有明顯的三分結(jié)構(gòu)，其中斷溶體核部的油藏與風(fēng)化殼油藏具有相似的開發(fā)特征，而向斷溶體邊部油藏規(guī)模變小、能量變?nèi)酢a(chǎn)能降低、含水上升較快，總體表現(xiàn)為“大斷裂大油藏、小斷裂小油藏”的特點(diǎn)。