呂艷萍，羅君蘭，王 炯，張 娟，張振哲，馬海隴，李 興

(1.中國石化 西北油田分公司，新疆 烏魯木齊 830011； 2.重慶科技學(xué)院 石油與天然氣工程學(xué)院，重慶 401331)

引 言

斷溶體指巖溶水沿斷裂方向下滲或上涌對破碎帶進行溶蝕改造所形成的復(fù)雜三維空間結(jié)構(gòu)的巖溶縫洞系統(tǒng)。當(dāng)油氣沿斷裂向溶蝕破碎帶運移時，在上覆泥灰?guī)r或側(cè)向致密灰?guī)r的封擋下，可在斷溶體內(nèi)聚集形成油氣藏[1-3]。目前，國內(nèi)外對斷溶體進行刻畫主要利用地震資料[4-6]，但由于地震資料分辨率較低，導(dǎo)致刻畫結(jié)果無法精細體現(xiàn)斷溶體的連續(xù)分布，由此建立的斷溶體發(fā)育模式也具有不確定性和多解性[7-9]。

針對塔河油田斷溶體研究的難點，本研究擬以縱向分辨率較高的測井資料為基礎(chǔ)，開展斷溶體儲集空間測井識別、斷溶體發(fā)育影響因素分析，建立斷溶體發(fā)育模式，為斷溶體理論的豐富和塔河油田的油氣勘探開發(fā)提供參考。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

塔河油田位于新疆維吾爾自治區(qū)庫車縣和輪臺縣境內(nèi)，東北方向距輪臺縣城約70 km，構(gòu)造位置隸屬塔里木盆地沙雅隆起阿克庫勒凸起向西南部下傾的斜坡，西鄰哈拉哈塘凹陷，東靠草湖凹陷，南接滿加爾凹陷[10-11](圖1)。沙雅隆起上奧陶系覆蓋區(qū)斷裂帶經(jīng)歷多期次構(gòu)造擠壓與巖溶作用，將裂縫、斷裂改造成溶蝕孔洞后又受上覆泥灰?guī)r泥巖的封堵和側(cè)向致密灰?guī)r遮擋，形成了一種不規(guī)則狀巖溶縫洞構(gòu)成的斷溶體圈閉。此類圈閉油氣后期沿斷裂垂向運移、充注成藏后在一間房組、鷹山組地層發(fā)育獨特的斷溶體油氣藏[3]。

圖1 研究區(qū)地質(zhì)概況Fig.1 Geological map of the study area

塔河油田奧陶系一間房組、鷹山組是一套典型的沉積性巖溶碳酸鹽巖地層。受加里東中期—海西早期多期構(gòu)造運動和多期地層剝蝕的影響，塔河油田上奧陶系桑塔木組、良里塔格組和恰爾巴克組，以及中奧陶系一間房組和鷹山組上部向輪臺斷裂方向依次被完全剝蝕[11-12]，沿輪臺斷裂走向的西北向地區(qū)是加里東中期—海西早期多期不整合面疊加區(qū)域，地層剝蝕嚴重，一間房組和鷹山組是主要的含油層系[13-14]。

2 儲集空間分類與測井識別

研究區(qū)奧陶系灰?guī)r基質(zhì)孔隙度低，基質(zhì)滲透率差，其儲集空間主要為次生的孔、洞、縫[12,15]，裂縫和溶蝕孔洞相當(dāng)發(fā)育，儲集空間分布縱橫，非均質(zhì)性強[16-19]。結(jié)合鉆錄井、測井、試油試采資料，按照儲集空間組合方式，將塔河油田奧陶系斷溶體油藏儲集空間劃分為裂縫型、裂縫-溶孔型、溶孔型、溶洞型4類(圖2)。

(1)裂縫型儲集空間：在成像測井上表現(xiàn)為一系列深色的正弦條帶，隨裂縫傾角的增加(水平縫、斜交縫、高角度縫)，正弦條帶的幅度逐漸增加，常規(guī)測井表現(xiàn)為自然伽馬低值、補償密度小幅度減少、補償聲波和補償中子輕微增大、電阻率高值，主要呈“尖刺狀”降低，雙側(cè)向呈小幅度正差異或無差異。

(2)裂縫-溶孔型儲集空間：成像測井表現(xiàn)為深色正弦條帶與深色不規(guī)則孔洞的組合，常規(guī)測井表現(xiàn)為自然伽馬低值、補償聲波和補償中子呈“齒狀”增大、補償密度相對降低、電阻率中低值，主要呈“齒狀”降低，雙側(cè)向正差異。

(3)溶孔型儲集空間：成像測井表現(xiàn)為一系列尺寸較小的孔洞(2～10 mm)，無巨洞，成像測井可完整識別，常規(guī)測井表現(xiàn)為自然伽馬低值、補償密度減少、補償聲波和補償中子大幅度增大，電阻率主要呈“包狀”降低，雙側(cè)向呈小幅度正差異或無差異。

(4)溶洞型儲集空間：指半徑>100 mm的大型洞穴，其非均質(zhì)性極強，成像測井探測深度較小，無法判斷其延伸情況，常規(guī)測井表現(xiàn)為井徑大幅擴大、自然伽馬低值、補償密度減少、補償聲波增大(大溶洞)或不變(溶洞出現(xiàn)在井壁某一側(cè))、補償中子增大、電阻率中低值，主要呈“刺包狀”降低，雙側(cè)向呈小幅度正差異，一般有放空、井漏等現(xiàn)象。

圖2 儲集空間分類與測井識別圖版Fig.2 Reserving space classification and logging identification charts

3 斷溶體發(fā)育影響因素分析

3.1 地層與斷層間距的影響

地層與斷裂之間的距離是斷溶體發(fā)育模式研究中最為關(guān)鍵的一個因素。首先斷層的構(gòu)造樣式主要有單只狀、半花狀、正花狀和負花狀4種(圖3(a))。斷層構(gòu)造樣式不同，所發(fā)育儲層與斷層的距離也有較大差異。一般而言，儲層的發(fā)育總厚度隨著離斷層距離的增加而降低。距離斷層150 m以內(nèi)，單井平均儲層厚度約60 m，部分重點井的儲層厚度可高達160 m；距離斷層350～450 m范圍內(nèi)，單井平均儲層厚度約45 m；距離斷層650～750 m，單井平均儲層厚度約25 m，只有極少數(shù)井的平均儲層發(fā)育厚度在50 m以上(圖3(b))。

3.2 地層抬升暴露剝蝕程度的影響

地層抬升暴露剝蝕程度是斷溶體發(fā)育的重要因素。由于地層的抬升作用，塔河油田一間房組地層由南向北暴露剝蝕程度逐漸加強。桑塔木組尖滅線以北地區(qū)為過渡區(qū)，該區(qū)域的一間房組地層發(fā)育不連續(xù)，整體地層被剝蝕厚度較大；桑塔木組尖滅線以南為覆蓋區(qū)，該區(qū)域的一間房組基本無剝蝕(圖4(a))。

圖3 斷層類型、離斷層距離與儲層發(fā)育厚度關(guān)系Fig.3 Fault types and relationship between distance from fault and reservoir thickness

位于過渡區(qū)與覆蓋區(qū)的儲層儲集空間類型、儲層厚度、儲層分布特征大不相同。在過渡區(qū)，同一主斷裂的溶蝕作用較強，溶蝕孔洞發(fā)育明顯，溶洞型、溶孔型儲層發(fā)育較多。在覆蓋區(qū)，同一主斷裂的溶蝕現(xiàn)象較弱，溶蝕孔洞發(fā)育不明顯，主要發(fā)育裂縫溶孔、裂縫型儲層(圖4(b))。由于過渡區(qū)一間房組地層被剝蝕，地層總厚度較薄，單井儲層發(fā)育厚度也較薄，以厚約1.5～4.2 m的儲層為主，厚4.2～6.9 m的儲層次之，極少發(fā)育20 m以上儲層(圖4(c))。覆蓋區(qū)一間房組地層未被剝蝕，地層總厚度較大，單井儲層發(fā)育厚度相對較大，以厚4.2～6.9 m的儲層為主，厚1.5～4.2 m和6.9～9.6 m的儲層次之，且發(fā)育部分20 m以上儲層(圖4(d))。

圖4 斷裂分布、地層剝蝕程度與儲層發(fā)育厚度的關(guān)系Fig.4 Relationships between fracture distribution,formation denudation degree and reservoir thickness

3.3 地層泥質(zhì)含量的影響

地層泥質(zhì)含量的高低對于斷溶體的溶蝕差異具有較大影響。高泥質(zhì)層，自然伽馬(GR)大幅度增加，孔隙度與滲透率都比較低，溶蝕現(xiàn)象不明顯，儲層發(fā)育較少，僅發(fā)育裂縫型儲層(圖5(a))。中泥質(zhì)層，自然伽馬(GR)相對較低，孔隙度與滲透率較高，溶蝕現(xiàn)象明顯，儲層發(fā)育較多，有溶孔型、裂縫溶孔型儲層(圖5(b))。低泥質(zhì)層，自然伽馬(GR)低值，孔隙度與滲透率高值，溶蝕明顯，儲層非常發(fā)育，發(fā)育有較厚溶孔型、裂縫溶孔型儲層(圖5(c))。

4 斷溶體發(fā)育模式構(gòu)建

斷溶體的發(fā)育受地層與斷層間距的影響最大、其次受地層抬升剝蝕程度以及泥質(zhì)含量等因素的影響，縱橫向分布和連通方式各異。在綜合考慮斷溶體發(fā)育各影響因素的基礎(chǔ)上，將塔河油田奧陶系斷溶體的發(fā)育模式劃分為4類：單支狀構(gòu)造—V字型模式、倒V字型模式、條帶型模式以及花狀構(gòu)造—復(fù)合型模式。

4.1 V字型模式

塔河地區(qū)V字型斷溶體發(fā)育模式受控于區(qū)域內(nèi)的大型主干斷裂，斷裂樣式為“單支狀”。主斷裂在加里東期經(jīng)歷壓扭活動、海西期繼承壓扭活動，其性質(zhì)是右旋、壓扭走滑。此模式中溶蝕孔洞主要發(fā)育在高孔隙層，中孔隙層次之。地孔隙層和泥質(zhì)夾層中僅發(fā)育少量的溶蝕孔洞。走滑斷裂溶蝕整體表現(xiàn)出緊靠主斷裂發(fā)育，其次沿裂縫向溶蝕帶內(nèi)部進一步溶蝕，上下兩盤溶蝕相對均勻，溶蝕約500 m(圖6)。

圖5 地層泥質(zhì)含量、原生孔隙度與儲層發(fā)育程度的關(guān)系Fig.5 Relationships between clay content,primary porosity and reservoir development

圖6 V字型斷溶體模式Fig.6 V-type fault-affected karst system mode

4.2 倒V字型模式

塔河地區(qū)倒V字型斷溶體發(fā)育模式受控于區(qū)域內(nèi)的大型主干斷裂，斷裂樣式為“單支狀”。主干斷裂在加里東期經(jīng)歷壓扭活動、海西期繼承壓扭活動，其性質(zhì)是右旋、壓扭、張扭走滑。此模式中溶蝕孔洞集中發(fā)育在高孔隙層和中孔隙層。低孔隙層中，靠近主斷裂的部位發(fā)育溶蝕較少。泥質(zhì)灰?guī)r層中僅發(fā)育有裂縫和小溶孔。走滑斷裂上盤溶蝕效果稍差，溶蝕寬約200 m，下盤溶蝕效果相對較好，溶蝕可達到230 m(圖7)。

圖7 倒V字型斷溶體模式Fig.7 Inverted V-type fault-affected karst system mode

4.3 條帶型模式

塔河地區(qū)V字型斷溶體發(fā)育模式受控于區(qū)域內(nèi)的大型主干斷裂，斷裂樣式為“單支狀”。主斷裂在加里東期經(jīng)歷壓扭活動、海西期繼承壓扭活動，其性質(zhì)是右旋、張扭走滑。此模式中溶蝕孔洞呈條帶狀的集中發(fā)育在高孔隙層，中、低孔隙層中溶蝕現(xiàn)象不明顯，僅沿裂縫進行溶蝕。泥質(zhì)夾層中主要發(fā)育裂縫，溶蝕特別少。斷裂上盤溶蝕現(xiàn)象更加明顯，發(fā)育有較大的溶洞，下盤多發(fā)育孤立存在、體積較小的溶蝕孔洞，溶蝕寬約280 m(圖8)。

圖8 條帶型斷溶體模式Fig.8 Strip-type fault-affected karst system mode

4.4 復(fù)合型模式

塔河地區(qū)復(fù)合型斷溶體發(fā)育模式受控于區(qū)域內(nèi)的大型主干斷裂和次級斷裂組合。斷裂樣式以“半花狀”或“花狀”為主。主干斷裂在加里東期經(jīng)歷壓扭活動、海西期經(jīng)歷張扭活動，其性質(zhì)是右旋、壓扭、張扭走滑。此模式中溶蝕孔洞主要發(fā)育在高孔隙層，其次發(fā)育于中孔隙層。斷裂構(gòu)造根部的低孔隙層主要發(fā)育裂縫，溶蝕不明顯。中、低泥質(zhì)夾層脆性比高泥質(zhì)夾層差，僅發(fā)育少量溶孔。走滑斷裂上盤溶蝕效果好，在溶蝕帶中出現(xiàn)寬約200 m的溶蝕孔洞；由于構(gòu)造作用的進一步加深，下盤出現(xiàn)2條分支斷裂，使得整個溶蝕孔洞發(fā)育體現(xiàn)出明顯的斷控影響，溶蝕寬約100 m(圖9)。

圖9 復(fù)合型斷溶體模式Fig.9 Compound fault-affected karst system mode

5 結(jié) 論

(1)塔河油田奧陶系斷溶體油藏的儲集空間可分為裂縫型、裂縫-溶孔型、溶孔型、溶洞型4種類型，利用成像測井和常規(guī)測井可較好識別。

(2)地層距離斷層越近，泥質(zhì)含量越低，則斷溶體越發(fā)育。地層抬升剝蝕過渡區(qū)域的斷溶體多發(fā)育溶孔、溶洞型儲層，儲層總厚度較小。地層抬升剝蝕覆蓋區(qū)域的斷溶體多發(fā)育裂縫溶孔型、裂縫型儲層，儲層總厚度較大。

(3)單支狀構(gòu)造主要發(fā)育V字型、倒V字型、條帶型斷溶體，具有順層溶蝕特征，多為尺寸較小的溶孔和溶洞。花狀構(gòu)造主要發(fā)育復(fù)合型斷溶體，多為尺寸較大的溶孔和溶洞?；顦?gòu)造的溶蝕程度強于單支狀構(gòu)造的溶蝕程度。溶蝕帶在V字型、倒V字型、條帶型和復(fù)合型模式中的橫向展布距離分別為500 m、230 m、280 m、200 m左右。