呂心瑞，鄔興威，孫建芳，夏東領(lǐng)，李彥普，丁炎志，王 斌

（1.中國石化石油勘探開發(fā)研究院，北京 102206；2.中國石油大港油田分公司第一采油廠，天津 300280；3.山東大學(xué)巖土與結(jié)構(gòu)工程中心，山東 濟南 250061）

中國碳酸鹽巖油氣勘探開發(fā)逐漸走向深層（埋深＞4 500 m）和超深層（埋深＞6 000 m）領(lǐng)域，先后在塔里木、四川和鄂爾多斯等盆地古老海相碳酸鹽巖層系取得重大突破，其中巖溶縫洞型儲層占據(jù)重要地位［1-3］。塔河油田位于塔里木盆地沙雅隆起上的阿克庫勒凸起，奧陶系儲層埋深在5 300～6 200 m，是經(jīng)多期成藏、多期改造形成的典型深層碳酸鹽巖縫洞型油氣藏，大型古巖溶喀斯特洞穴系統(tǒng)是其主要儲集空間類型［4-6］。古巖溶縫洞的充填現(xiàn)象在塔河油田普遍存在，部分區(qū)塊儲層中溶洞70%以上的空間被沉積砂泥和垮塌角礫等物質(zhì)所充填，其中垮塌角礫約占30%，通過塔河160余口井的測井和地震資料綜合解釋，表明靠近斷層和落水洞的部位垮塌角礫比較發(fā)育，原巖為薄層灰?guī)r時也容易形成垮塌角礫，充填及垮塌的存在增強了巖溶縫洞型儲層的非均質(zhì)性，進而對油氣產(chǎn)能產(chǎn)生明顯影響［7-9］。生產(chǎn)實踐表明，溶洞的垮塌會形成更大范圍的角礫及裂縫分布帶，進而改善儲層的儲、滲性能，成為重要油氣儲集空間，使油井能夠獲得良好產(chǎn)能［10］。因此，研究溶洞的垮塌機制、垮塌模式及影響因素，建立深層儲層溶洞垮塌體的地震預(yù)測方法，揭示垮塌充填分布規(guī)律，指導(dǎo)高產(chǎn)井的部署，對于此類油藏的高效開發(fā)具有重要意義。

眾多學(xué)者針對溶洞垮塌開展了研究工作，在垮塌角礫充填特征［7］、垮塌類型及成因分析［11-13］、臨界垮塌深度［14-15］、塌陷體結(jié)構(gòu)及預(yù)測［16-18］等方面取得諸多進展。通常儲層淺部水平應(yīng)力大于垂直應(yīng)力，而深部水平應(yīng)力小于垂直應(yīng)力，但這種規(guī)律因區(qū)域構(gòu)造、地質(zhì)條件的不同也會有差異。由于深層碳酸鹽巖儲層溶洞的特殊性，傳統(tǒng)方法在研究其垮塌機制、模式及垮塌后存在狀態(tài)等方面直觀性不夠，礦場溶洞垮塌原位實驗條件受限且費用昂貴，相比之下地質(zhì)力學(xué)物理模擬試驗具有直觀、真實的特點，成為研究深部洞室、儲氣庫、巷道等穩(wěn)定性的重要手段，但在模擬深層溶洞垮塌時面臨三維模型不確定性大、高壓應(yīng)力模擬難、充填特征表征難度大等問題［19-21］。本文基于三維地質(zhì)力學(xué)試驗?zāi)M深層碳酸鹽巖溶洞垮塌過程，研究了不同充填特征溶洞的垮塌機制與破壞模式，揭示了垮塌溶洞形態(tài)及破壞范圍，提出了主要受壓實破壞和剪切破壞的兩類溶洞垮塌模式，結(jié)合不同類型垮塌模式的地震響應(yīng)特征，建立了以垮塌模式為指導(dǎo)、井-震結(jié)合的溶洞垮塌體預(yù)測識別方法與流程，明確了塔河中西部典型區(qū)兩類垮塌體的分布特征，為井位部署和開發(fā)調(diào)整提供了指導(dǎo)。

1 深層碳酸鹽巖溶洞垮塌物理模擬

1.1 相似性設(shè)計

按照現(xiàn)代巖溶劃分標準，大于20 cm的洞體統(tǒng)稱為洞穴。根據(jù)油藏多類型資料識別精度，塔河油田深層縫洞型儲層中高度大于5 m的洞穴稱為大型溶洞，多數(shù)通過地震信息可以識別，高度5 m以下的溶洞稱為中、小型溶洞，主要利用鉆、錄、測井等資料進行識別［22-24］。綜合單井、露頭、地震、動態(tài)等信息，多維互動識別描述，塔河油田溶洞主要有地下暗河管道系統(tǒng)、廳堂洞、斷控溶洞和落水洞等類型，不同類型的溶洞形態(tài)各異，尺度差異大。其中，地下暗河系統(tǒng)相對較連續(xù)，規(guī)模較大，呈管道狀分布，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，直徑在2.0～10.0 m；廳堂型溶洞呈近圓或城門型，直徑大于10.0 m，高度大于5.0 m，底部多有垮塌角礫充填；斷控型溶洞分布受斷裂控制，呈不規(guī)則長方體型，主體高度在0.2～10.0 m，多充填方解石或砂泥；落水洞呈不規(guī)則多邊體型，大多分布在負地形內(nèi)的匯水區(qū)［22，25］。

根據(jù)溶洞實際特征抽象原型模型，基于相似性原理建立物理試驗?zāi)Ｐ停囼災(zāi)Ｐ团c溶洞原型是兩個相似系統(tǒng)，因此可利用試驗?zāi)Ｐ湍M地下溶洞垮塌過程，為垮塌機制和模式的研究提供依據(jù)。按照相似理論定義相似系數(shù)Ci為溶洞原型p與試驗?zāi)Ｐ蚼的比值，即：

式中：C為相似比例系數(shù)，無量綱；定義變量i可以表示長度（L），m；重度（r），N/m3；應(yīng)力（σ），Pa；應(yīng)變（ε），無量綱；位移（δ），m；彈性模量（E），Pa；泊松比（μ），無量綱；摩擦系數(shù)（f），無量綱；或摩擦角（φ），°等參數(shù)。

根據(jù)相似性原則，必須滿足以下準則［26］：

式中：Cσ為應(yīng)力相似比，無量綱；Cr為容重相似比，無量綱；CL為幾何相似比，無量綱；Cδ為位移相似比，無量綱；Cε為應(yīng)變相似比，無量綱；CE為彈性模量相似比，無量綱；Cf為摩擦系數(shù)相似比，無量綱；Cφ為摩擦角相似比，無量綱；Cμ為泊松比相似比，無量綱。

考慮塔河油田深層碳酸鹽巖儲層溶洞特征及模型制作的可操作性，將溶洞形狀簡化為圓球型，原型地層模型尺寸假設(shè)為：長×寬×高=35 m×35 m×35 m，模型溶洞直徑為5 m。設(shè)計幾何相似比例尺CL=50，根據(jù)物理模擬相似理論，物理模型尺寸為：長×寬×高=0.7 m×0.7 m×0.7 m，模型溶洞直徑為100 mm。如圖1所示，由實際儲層應(yīng)力狀況計算出真實三維載荷作用于物理模型（垂直應(yīng)力σ1×最大水平主應(yīng)力σ2×最小水平主應(yīng)力σ3=3.00 MPa×1.80 MPa×1.08 MPa）。為了簡化物理模型與溶洞原型工程物理參數(shù)的換算，盡量滿足相似材料容重與碳酸鹽巖儲層巖體容重相近，選擇以鐵晶砂膠巖土相似材料為基礎(chǔ)，通過改變各組分的含量，來獲得符合塔河油田碳酸鹽巖原巖及充填物力學(xué)性質(zhì)的相似材料［26］。

圖1 塔河地區(qū)典型溶洞概念模型應(yīng)力加載示意圖Fig.1 Schematic diagram of conceptual model for stress loading on typical karst caves in the Tahe area

1.2 試驗裝置及模型制作

試驗裝置選用智能數(shù)控高壓真三維加載模型試驗系統(tǒng)，包括仿真儲層地質(zhì)力學(xué)模型試驗臺架、液壓加載控制裝置和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，可實現(xiàn)真三維高地應(yīng)力加載，加荷量值可達63 MPa，穩(wěn)壓性能好，能夠滿足塔河油田深層溶洞垮塌仿真物理模擬［27］。圖2為物理模擬試驗系統(tǒng)內(nèi)部構(gòu)成示意圖，其中試驗臺架內(nèi)部包含由相似材料采用分層壓實法制作的地質(zhì)體及儲層溶洞。在實際制作模型體時，首先制作溶洞石蠟體，將液態(tài)石蠟注入預(yù)制玻璃模具中，從模具正上方中心處豎直插入一根2倍模具高度的中空管，再將鋼管與模具的相對位置固定，冷凍后將玻璃模具砸裂并剝除；接著利用相似材料采用分層壓實法制作包含溶洞的模型體，用PVC膜將石蠟體包裹并固定在中空管上，并埋入預(yù)定位置，填鋪相似材料直至完全覆蓋石蠟，試驗中使用的石蠟也可以用冰或者其他熔點低的物質(zhì)代替；然后將石蠟體融化，用老虎鉗夾住中空管，在其中插入加熱棒，加熱石蠟融化后抽出，放入導(dǎo)管將融化的石蠟抽出；最后待中空管冷卻至常溫，將中空管和PVC膜提出，模型內(nèi)部洞腔形成，若需向洞內(nèi)填充固體物質(zhì)，可通過原中空管洞口處添加，若需向洞內(nèi)填充水，則需要通過空洞上部預(yù)留孔把預(yù)制的乳膠氣囊放入其中，將氣囊內(nèi)充滿水并保持內(nèi)壓在0.1 MPa。

圖2 物理模擬試驗系統(tǒng)內(nèi)部儲層溶洞構(gòu)成示意圖Fig.2 Schematic diagramshowing a physical simulation test systemwith karst caves inside reservoirs

1.3 試驗方案

根據(jù)塔河油田鉆井揭示的深層碳酸鹽巖儲層溶洞實際情況，分別制作含3種不同充填類型球型溶洞的模型，模型1為未充填溶洞，模型2為全充填砂泥溶洞，模型3為全充填水溶洞，然后采用高地應(yīng)力真三維地質(zhì)力學(xué)模型試驗系統(tǒng)對含預(yù)制溶洞的模型體逐漸進行初始地應(yīng)力加載，根據(jù)相似比例模擬在加里東中、晚期構(gòu)造應(yīng)力和自重應(yīng)力作用下溶洞的垮塌過程。模型試驗?zāi)M中采用信息監(jiān)測系統(tǒng)全程記錄3組模型在加載過程中洞周應(yīng)力和位移變化信息。

為有效觀測溶洞加載時的變形與應(yīng)力變化狀況，在模型體典型部位布設(shè)了監(jiān)測點。其中微型多點位移計和微型應(yīng)變磚用于監(jiān)測洞周變形，微型壓力盒用于監(jiān)測洞周的應(yīng)力。如圖3所示，每條測線共埋設(shè)5個觀測點，與洞壁的距離分別為5，50，100，200，300 mm。

圖3 物理模擬試驗位移及壓力測點布置俯視圖Fig.3 Top view of displacement and pressure measurement points for the test

2 物理模擬結(jié)果分析

2.1 洞周位移變化規(guī)律

通過對未充填、全充填砂泥和全充填水3類溶洞試驗結(jié)果分析，發(fā)現(xiàn)在構(gòu)造應(yīng)力和自重應(yīng)力逐漸作用下，未充填溶洞加載到最終荷載的50%時，溶洞頂板就產(chǎn)生了裂縫并開始垮塌，此時溶洞處于不穩(wěn)定狀態(tài)，當加載到最終荷載時溶洞完全垮塌，已處于穩(wěn)定狀態(tài)，同時洞頂方向的變形遠大于其他方向，說明頂板垮落是溶洞垮塌的重要表現(xiàn)；全充填砂泥溶洞加載到最終荷載的80%時已被壓實，頂部變形較大，整體下移，溶洞被壓成扁球狀，洞周整體變形較小，處于穩(wěn)定狀態(tài)；全充填水溶洞當加載到最終荷載的70%后，溶洞形狀不再變化，處于穩(wěn)定狀態(tài)。

圖4為洞周測點徑向位移隨距洞距離的變化分布曲線，3種類型溶洞模型試驗均表現(xiàn)為洞周向洞內(nèi)收縮，距離洞壁越近，圍巖徑向位移越大，同一測點的徑向位移3種類型相差較大，未充填溶洞的位移遠大于充填溶洞，全充填水溶洞的位移大于全充填砂泥溶洞。在1倍洞徑范圍內(nèi)圍巖位移受加載影響變化顯著，超過此范圍應(yīng)力加載對圍巖變形的影響逐漸減小，2倍洞徑部位仍有一定位移，最終在3倍洞徑處位移均趨向于0，表明溶洞的垮塌影響范圍在2～3倍洞徑。

圖4 物理模擬試驗中洞周徑向位移分布規(guī)律Fig.4 Radial displacement distribution pattern around a karst cave

2.2 洞周應(yīng)力變化規(guī)律

通過對未充填、全充填砂泥和全充填水3類溶洞模型試驗結(jié)果分析，在構(gòu)造應(yīng)力和自重應(yīng)力逐漸作用下，加載后洞壁徑向應(yīng)力釋放、切向應(yīng)力增加，隨距洞壁距離增加，圍巖應(yīng)力逐漸趨向原始應(yīng)力，其中2倍洞徑范圍內(nèi)圍巖應(yīng)力變化明顯。

圖5為不同測線徑向及切向應(yīng)力隨距洞距離的變化曲線。對于未充填溶洞，圍巖徑向應(yīng)力產(chǎn)生應(yīng)力釋放，距洞壁越近徑向應(yīng)力越小，隨著與洞壁距離的變大，圍巖切向應(yīng)力發(fā)生應(yīng)力集中，隨著與洞壁距離由近及遠呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢，最終均趨向于原巖應(yīng)力，在圍巖深處形成了范圍更遠的壓力拱，可見圍巖應(yīng)力向圍巖深部發(fā)生了應(yīng)力轉(zhuǎn)移；對于全充填砂泥溶洞，隨加載應(yīng)力的增大，同一測線上各測點間應(yīng)力增大速率無明顯差異，表明溶洞處于穩(wěn)定狀態(tài)，內(nèi)部的砂泥已被壓實，能夠完全傳遞力的作用，在加載過程中，溶洞產(chǎn)生微小變形的同時，應(yīng)力會部分釋放，距離洞壁越近，應(yīng)力釋放越大，徑向應(yīng)力越小，洞周切向應(yīng)力產(chǎn)生應(yīng)力集中，隨距洞壁距離增大逐漸減小，最終趨于原巖應(yīng)力；對于全充填水溶洞，在加載過程中，洞周應(yīng)力會部分釋放，距離洞壁越近，徑向應(yīng)力越小，洞周切向應(yīng)力產(chǎn)生應(yīng)力集中，隨距離洞壁距離增大逐漸減小，最終趨于原巖應(yīng)力。

圖5 物理模擬試驗中不同測線徑向及切向應(yīng)力隨距洞距離變化曲線Fig.5 Radial and tangential stress variation curves with distance from the karst cave for different measurement lines

2.3 溶洞垮塌模式

將完成垮塌試驗的未充填溶洞模型切剖打開，觀測如圖6所示溶洞垮塌后的具體情形。通過對試驗前后模型進行對比，發(fā)現(xiàn)溶洞頂板產(chǎn)生了整體下沉，垮塌后的溶洞頂板呈M形，溶洞下半部呈扁球狀，這是由于隨上覆重力加大，溶洞頂板承受能力固定，更易產(chǎn)生重力主控的垮塌破壞。溶洞下半部周邊出現(xiàn)剪切滑移破壞線，兩簇破裂帶在洞底周圍相交彼此切割，這是由于隨剪切應(yīng)力的加大，溶洞周邊巖體松動破裂，部分掉落至洞底，并出現(xiàn)環(huán)繞洞壁的劈裂破壞帶。清理后的空腔內(nèi)部洞壁出現(xiàn)大量裂縫和松動破裂帶，距洞壁2倍洞徑外仍隱約可見細微裂紋。切剖觀測出的現(xiàn)象與試驗過程中通過檢測元件得到的數(shù)據(jù)結(jié)果基本吻合。

圖6 物理模擬試驗中未充填溶洞模型試驗完畢剖開垮塌結(jié)果Fig.6 Dissection of an unfilled cave after collapsing simulation test

根據(jù)物理試驗揭示的垮塌機制、洞周位移及應(yīng)力變化特征，結(jié)合物理試驗?zāi)Ｐ推是薪Y(jié)果，分析溶洞垮塌原因主要是上覆地層重力和構(gòu)造剪切應(yīng)力造成周圍地層受力失穩(wěn)所致，結(jié)合前人研究［10-12，16］，建立了塔河油田2類深層溶洞垮塌模式。Ⅰ類溶洞垮塌主要受上覆地層重力作用影響，當溶洞頂板之上負載作用超出頂板巖石抗壓強度時，溶洞就會出現(xiàn)變形垮塌，上覆地層下凹，大量的頂部角礫掉落洞底形成充填，受垮塌作用及剪切應(yīng)力影響溶洞周邊會產(chǎn)生裂縫，形成灰?guī)r裂縫帶，寬度約2～3倍洞徑，裂縫密度自洞壁向外逐漸減小，建立圖7a所示Ⅰ類溶洞垮塌體模式。Ⅱ類溶洞垮塌主要受構(gòu)造剪切應(yīng)力作用影響，構(gòu)造運動導(dǎo)致溶洞受力不平衡，溶洞周邊斷層及伴生裂縫數(shù)量規(guī)模不斷增加，圍巖抗壓強度降低導(dǎo)致溶洞形成張性垮塌，頂部及邊緣角礫均出現(xiàn)掉落形成充填，溶洞周邊也會產(chǎn)生大量裂縫，形成微裂縫發(fā)育區(qū)，垮塌系統(tǒng)體積擴大，寬度2～3倍洞徑，建立圖7b所示的Ⅱ類溶洞垮塌體模式。

圖7 兩種類型溶洞垮塌體模式Fig.7 Two karst cave collapsing modes

3 不同類型溶洞垮塌體預(yù)測方法

以塔河中西部典型區(qū)奧陶系油藏溶洞垮塌體分布預(yù)測為例，根據(jù)不同類型垮塌模式的地震響應(yīng)特征，選取典型井進行精細井震標定，確定溶洞垮塌體識別模式，建立兩類典型溶洞垮塌體的預(yù)測方法和流程。

3.1 地震響應(yīng)特征

研究區(qū)Ⅰ類溶洞垮塌斷開層位主要為巴楚組及其以下地層，由于巖溶洞穴上覆地層上奧陶統(tǒng)和石炭系沉積后，重力負載作用超過古溶洞系統(tǒng)的支撐能力，造成溶洞的垮塌，伴隨洞穴周緣產(chǎn)生裂隙角礫巖和洞底角礫巖堆積物。塌陷體上部石炭系厚度增大，總體上奧陶系巖溶古地貌呈下凹狀。結(jié)合前人地震正演模擬研究結(jié)果表明：溶洞垮塌體及上覆地層地震同相軸出現(xiàn)“下凹”，并存在缺失現(xiàn)象；垮塌體內(nèi)部會出現(xiàn)多組強“串珠”狀反射或大片雜亂反射特征；垮塌體與圍巖邊界較為清晰，多以同相軸擾動或“串珠”狀反射為界［16，18］。而Ⅱ類溶洞垮塌斷開層位較新，一般終止于卡拉沙依組以上地層，由于海西運動早期南北向擠壓形成北北東-南南西向和北北西-南南東向壓扭斷裂，斷裂作用和巖溶作用增加了溶洞周邊裂縫數(shù)量，導(dǎo)致了部分縫洞系統(tǒng)的張性垮塌；海西運動晚期構(gòu)造運動促使沿斷裂帶發(fā)育的溶洞系統(tǒng)在石炭系負載和斷裂聯(lián)合作用下，形成沿斷裂帶的局部垮塌。地震反射特征主要為：界面出現(xiàn)明顯錯斷，大型斷裂附近溶洞是垮塌產(chǎn)生有利地帶；垮塌體內(nèi)部同樣具有多組“串珠”狀反射或大片雜亂反射特征；垮塌體周圍和內(nèi)部存在比較復(fù)雜的斷裂系統(tǒng)，通常也會以同相軸錯斷或強“串珠”反射為邊界［10，18］。

3.2 Ⅰ類溶洞垮塌體預(yù)測

根據(jù)Ⅰ類溶洞垮塌體的發(fā)育模式，研究區(qū)儲層上覆石炭系增厚、奧陶系頂面強反射界面明顯具有下凹的特征，據(jù)此判別Ⅰ類溶洞垮塌發(fā)育區(qū)，利用鉆遇此類垮塌溶洞的典型井測井解釋結(jié)果，井-震結(jié)合建立其識別方法與流程。首先，根據(jù)地震有色反演屬性預(yù)測頂面低洼地形處的儲集體展布特征；其次，利用地震AVF（振幅隨頻率的變化關(guān)系）反演屬性預(yù)測充填程度，明確溶洞垮塌區(qū)的展布范圍；最后，利用趨勢面約束AVF反演數(shù)據(jù)確定垮塌范圍內(nèi)的有利區(qū)域。由于Ⅰ類溶洞塌陷區(qū)泥質(zhì)充填成分較多，利用GR泥質(zhì)充填反演方法結(jié)合地形洼地分布特征，實現(xiàn)了奧陶系頂面負地形內(nèi)Ⅰ類溶洞垮塌體展布預(yù)測。

圖8為利用上述技術(shù)方法及流程，對塔河中西部典型區(qū)Ⅰ類溶洞垮塌體分布的預(yù)測結(jié)果圖。該區(qū)整體上存在較多Ⅰ類溶洞垮塌體，且區(qū)內(nèi)暗河系統(tǒng)較發(fā)育，在河道發(fā)育段該類型溶洞垮塌體大量分布，這是由于長期的水流沖刷，使得暗河系統(tǒng)規(guī)模擴大，頂板寬度逐漸變大，上覆重力作用增強，易導(dǎo)致溶洞垮塌，造成垮塌角礫充填。同時，由于水流的機械搬運作用，使得Ⅰ類溶洞垮塌體內(nèi)砂泥充填也較為嚴重，有效儲集空間少，鉆遇該類垮塌體的井多為低產(chǎn)、低效油井，日產(chǎn)油多低于15 t，能量不充足，無水生產(chǎn)期短，生產(chǎn)過程中呈間歇式或波動式含水。

圖8 塔河中西部典型區(qū)Ⅰ類溶洞垮塌體平面分布Fig.8 Plan view of a typeⅠcollapsed karst cave in the typical block of midwestern Tahe area

3.3 Ⅱ類溶洞垮塌體預(yù)測

根據(jù)Ⅱ類溶洞垮塌體的發(fā)育模式，研究區(qū)該類型垮塌多是在早期洞穴基礎(chǔ)上受構(gòu)造剪切力作用形成，多集中在廳堂洞等處，規(guī)模較大，主要受控于奧陶系發(fā)育的二級斷裂，多期構(gòu)造斷裂活動會導(dǎo)致溶洞垮塌，垮塌體內(nèi)充填角礫、砂泥，儲層物性非均質(zhì)性強，為較好勘探開發(fā)目標。井-震結(jié)合對Ⅱ類溶洞垮塌體進行識別，采用地震有色反演屬性預(yù)測洞穴內(nèi)部巖性及厚度變化，結(jié)合分頻能量確定構(gòu)造垮塌體發(fā)育位置，利用相干能量梯度對能量差異變化的敏感性，預(yù)測垮塌體邊界和輪廓，最后進一步對相干能量梯度進行求導(dǎo)得到能量曲率體，用來預(yù)測該類型溶洞垮塌體的橫向和垂向物性變化趨勢。

圖9為利用上述技術(shù)方法及流程，對塔河中西部典型區(qū)Ⅱ類溶洞垮塌體分布的預(yù)測結(jié)果圖。該區(qū)存在多個Ⅱ類溶洞垮塌體，受暗河系統(tǒng)及斷裂發(fā)育的影響，該類型垮塌體在不同溶洞區(qū)發(fā)育程度不一，暗河交匯處和斷裂交匯處是該類型垮塌體的集中發(fā)育段。由于其主要受剪切力作用使得圍巖剝落，并在洞周產(chǎn)生大量裂縫，大大增強了垮塌體的儲滲能力，鉆遇Ⅱ類溶洞垮塌體的井多為高效井，日產(chǎn)油多大于25 t，能量較充足，初期油壓穩(wěn)定，自噴生產(chǎn)期大于1年，見水后含水上升較快，油井累計產(chǎn)油量較高。在52口累產(chǎn)2×104t以上的高產(chǎn)井中，43口與Ⅱ類溶洞塌陷體預(yù)測相吻合。

圖9 塔河中西部典型區(qū)Ⅱ類溶洞垮塌體平面分布Fig.9 Plan view of a typeⅡcollapsed karst cave in the typical block of midwestern Tahe area

4 結(jié)論

1）可融體成型后易融的特性滿足了物理模擬中溶洞預(yù)制的需求，裝置加荷量值最大可達63 MPa，該物理試驗方法及流程適用于深層碳酸鹽巖溶洞垮塌的模擬，彌補了傳統(tǒng)方法在直觀、真實性方面的不足。

2）物理模擬揭示了溶洞垮塌機制主要為壓實破壞和剪切破壞，溶洞頂板變形垮落，洞壁巖體擠壓剝落，形成角礫充填，洞周邊出現(xiàn)剪切滑移破壞帶，裂紋明顯，范圍為2～3倍洞徑；砂泥充填溶洞穩(wěn)定性大于水充填溶洞穩(wěn)定性，未充填溶洞穩(wěn)定性最差，垮塌影響范圍相近。

3）基于物理模擬結(jié)果建立了兩類溶洞垮塌模式，二者主控因素不同，Ⅰ類溶洞垮塌模式主要受重力影響，Ⅱ類溶洞垮塌模式主要受剪切應(yīng)力影響，在實際油藏中均有存在，部分成為良好儲層。

4）兩類溶洞垮塌體地震反射特征存在局部差異，根據(jù)垮塌體的地震反射特征，綜合有色反演、分頻能量、GR反演及相干能量梯度等屬性能夠?qū)崿F(xiàn)2類垮塌體的預(yù)測，塔河中西部典型區(qū)綜合預(yù)測結(jié)果與油井產(chǎn)能具有較好對應(yīng)關(guān)系。