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1、碳酸盐岩古岩溶与油气分布关系姓名：席亚文学号：2006140055导师：肖建新碳酸盐岩古岩溶与油气分布关系1. 碳酸盐岩储集层中油气资源状况全世界油气资源已探明储量中碳酸盐岩油气藏储量约占 50%，产量占 60%。 碳酸盐岩盆地中已发现数百个大型油气田，近年来，我国的鄂尔多斯盆地、塔里 木盆地、渤海湾盆地、四川盆地碳酸盐岩储层中相继发现了大中型油气田，打成 了高产井。我国海相碳酸盐岩层系油气资源量大于300 x 108 t油当量，仅塔河 油田储量规模即达13.2x1081。这些盆地碳酸盐岩中古岩溶和深岩溶发育，与油 气藏关系密切。碳酸盐岩储层经历了漫长的岩溶作用过程，既有地质历史时期近地表环境
2、下 的岩溶作用，又经历了长期逐渐被埋藏过程中岩溶作用的叠加与改造，造成储层 的油气储集规律十分复杂，给勘探、开发带来了一定难度。2. 古岩溶的垂向结构完整的岩溶垂向结构，从上至下(以不整合面为基准)包括地表岩溶带、渗流 岩溶带和潜流岩带。完整的三带结构得以保存的剖面很难见到，绝大部分钻井所 揭示的基本上均缺失地表岩溶带或保留较少，只保留了渗流带和潜流带。塔里木 盆地的古岩溶垂向上分成 4 个带，且在岩溶垂向剖面上表现为:不同的构造部位、 不同地区均有所差别。岩溶主要发育在不整合面以下300 m内的地层中，个别深 于或浅于300 m (如沙西地区为250 一 500 m,塔中地区为120220
3、m)。2.1 地表岩溶带在地表岩溶带中，常发育零至几十米厚的紫红色、灰绿色泥岩、粉砂岩、角 砾灰岩等岩溶残积物。其中，以碎屑支撑的角砾灰岩孔渗性能较好，可作为良好 的储层。2.2 渗流岩溶带该带储集岩有两类:(1)洞穴充填物，储集空间类型为粒间孔、角砾灰岩的 砾间溶孔，它们主要发育于石灰岩型岩溶剖面上，位于侵蚀面之下0200 m的范 围内，该类储层横向上不连续，以非均质斑状、脉状出现；(2)碳酸盐岩围岩， 主要储集空间为半充填溶缝、溶蚀孔洞。同时，近地表渗入带还可发育未充填的 大型溶洞。2.3 潜流岩溶带石灰岩型岩溶中，大型的水平溶洞多为洞穴充填物充填。未充填及半充填的 大型溶洞仅见于少量井中
4、。可作为较有利的储层段。研究认为潜流岩溶带发育的 水平溶洞型储层发育比较连续，横向上具有可对比性。2.4 深部缓流岩溶带该带发育溶缝、针孔及小型溶蚀孔洞。孔缝多被泥质、方解石、白云岩充填 或半充填，孔隙度较低，储集性能较差。如经后期构造作用及埋藏溶蚀作用的改 造，有可能发育成裂缝型储层。表1白云岩导石决岩储1ft特征対比義内赛白云界王要開集怖紗M井井禅5科“ 3 435，叫商产 油井）大里洞少SL小型扎刑为主园化売卷济时客见大型孔iBr轮i柯E井，以空2., m 46血井祥5 2 25- 5 266 m湎央大览温樂）裂堆一孔洞主耍类星次雯类熨晶阿扎.品间谓扎，舱阿幣扎角粒少.井列第密.品PiJ
5、孔很趴有品同蛊孔，幡 蚀犷大孔有效脈道百欝数大干刊強*抗大哦道宽腥有散腋道百甘救小于和俑1压汞资料总明A.07S- 9.375 血in物性牡好物性牧芳物性蜡歸白云卅平均扎眾度提石塚君的.二26倍，札砂岩中V也 样品孔亂度小于L5%.K隙度蝇憤1,5強r 5.0%, 总样品S3. 7S%值为0,5- 10% .占总數的揑嶽谦陵粧响不龙.加1塔洙1井E1 000冬集”唸地驶古岩帶的影舸，裂隙一沸祠型貼忌均受谏1必岩灌孔仿制发育1物性仍拱较好復限制一城境用在农层送卜200 m枕度塁内3. 古岩溶的储集特征3.1 古岩溶储集类型（1）地壳缝洞储集体各时代碳酸盐岩经过多期构造运动暴露地表，经过很长时间的
6、风化剥蚀、渗 滤作用使碳酸盐岩形成非常发育的缝洞型储集空间，一般厚度为10300m。华北 地块大港千米桥潜山的风化壳厚度为 50250 m。（2）礁滩储集体礁滩具有较好的储集性，其所形成的油气藏也具高产的特点。据柯坪、巴楚、 阿尔金山、库鲁克塔格、叶城南等地表露头显示和沙雅隆起卡塔克隆起、巴楚隆 起及麦盖提斜坡等数口钻井揭示，塔里木盆地内震旦奥陶系、石炭系均有生物 礁和生物碎屑滩发育。如塔北地区在早寒武世至早奥陶世均发育有台地边缘礁滩 相沉积，其分布于盆地相区与台地相区之间的斜坡带。在碳酸盐岩台地内部也有 礁滩分布，虽其规模较台地边缘礁滩要小，但也为较好的储集类型。（3）鲕粒滩（含颗粒滩）储集
7、体地表露头和钻井资料表明:塔里木盆地内石炭系、奥陶系有较发育的鲡粒滩 （含颗粒滩），如在沙雅隆起西部沙1 井、英买1 井奥陶系，巴楚麦盖提地区及柯 坪地表等均有发现。它是一类物性较好的储集体。（4）白云岩储集体这里所指的白云岩储集体，是不整合面以下非古岩溶表生溶蚀作用所致，以 晶间孔晶洞溶孔（为埋藏溶蚀或热水溶蚀的产物）及裂隙为主的白云岩储集体， 储集性能好。白云岩的储集性能较古岩溶白云岩储集体要差，储集空间类型较为单调，以 晶间孔晶间溶孔及裂隙为主，储集空间类型不如古岩溶型白云岩多样化，因而 限制了白云岩储集体的储集性能。3.2 储集层（体）空间类型碳酸盐岩储集空间类型繁多且成因复杂。但据其
8、储渗性质，可归纳为孔、洞、 缝3 种基本类型。随着碳酸盐岩油气勘探开发的不断深入，人们逐渐认识到，了 解某一地区碳酸盐岩储集层的类型、性质及特征对储层评价、预测及油气田的合 理开发，都具有十分重要的意义。塔里木盆地寒武一奥陶系碳酸盐岩主要有 5 种储集空间类型即:裂缝型、孔隙裂缝型、孔洞裂缝型、裂缝孔洞型及裂 缝一溶洞型等。(1) 裂缝型:是奥陶系石灰岩的主要储集类型之一，其特征是岩块(基质)孔 隙度及渗透率均极低，但裂缝发育，裂缝既是主要的渗滤通道，又是主要储集空 间。根据阿克库勒地区中奥陶统石灰岩产层岩心常规物性分析资料统计，构成裂 缝型石灰岩储层的孔隙度一般均小于 20%，主要分布于 0
9、. 5%一 1. 5%；渗透率 大多小于0.01 *10-3um2。由于常规物性分析所作样品的局限性，其结果在很大程 度上只能代表岩石基质部分的孔、渗特征。不同产能的井，其储集岩的常规物性 分析孔隙度值差别不大，某些低产井的常规物性分析的孔隙度甚至大于高产井。 这表明，岩石基质部分的物性条件虽然很差，并且对储层或产层影响甚小，但是， 由于宏观上裂缝系统的发育，使之仍能成为具有一定储渗能力的储层或产层。储 层的储渗性能主要受裂缝发育程度的控制。据统计，无裂缝样品的渗透率(岩块渗透率)与具裂缝样品的渗透率相差甚大 后者为前者的 12658 倍。这充分表明裂缝的有效性，是储集岩最主要的渗滤通 道。此
10、类储层油气产出特点是，初产量一般较高，但产量递减快，在较短时间内 甚至可能停喷。(2) 孔隙裂缝型:孔隙裂缝型储层的特征是孔隙较发育，是主要储集空间，裂 缝也较发育，是主要渗滤通道，两者均对储层储集能力有相当贡献。雅克拉断凸 上的沙 7 井寒武系产层是此类型储层的典型实例。其岩性主要为微粉晶白云岩、 泥质白云岩，夹砾屑白云岩及白云质泥岩。储集空间主要为晶间孔及晶间溶孔， 溶孔直径为0.020.06mm，岩心见少量大于1mm的溶蚀孔洞。微裂缝发育，缝宽 多为0.010.02 mm,被方解石及白云石充填或半充填。该储层类型油气产出的特点是初产量一般中等较高，产量递减仍较快，生产 时间一般较裂缝型储
11、层稍长。(3) 孔洞裂缝型:孔洞裂缝型储层中的孔洞和裂缝均较发育，两者对改善油气 的储集和渗滤条件都有相当贡献。该类型储层以塔河 T302 井中下奥陶统较为典 型:该井中奥陶统储层以泥微晶灰岩为主，占总厚的 60%以上，其次为亮晶砂屑 灰岩及粒屑灰岩，粒屑以砂屑为主，并有少量介屑及腕足类碎屑等。常规物性分 析所测出的基质孔隙度差，平均值在1%左右，渗透率多小于0.O1 *10-3um2。这类储层起主要作用的是裂缝和溶蚀孔洞，因此，其分布与裂缝及古岩溶发 育带密切有关。裂缝和溶孔洞均较发育,是该类储层的分布区。该类储层油气产 出的特点是初产量较高，产量相对较稳定。(4) 裂缝孔洞型:储集空间既有
12、孔洞，也有裂缝，两者对油气的储集和渗滤均 有相当贡献，但孔洞的作用更重要。其中孔洞主要由孔和中小洞组成，无大型溶 洞。此类储层储集性能较好，产量较高且较稳定。由于此类储层起主要作用的是 溶蚀孔洞，因此其分布与古岩溶发育带密切有关。(5) 裂缝一溶洞型:裂缝一溶洞型储层是寒武一奥陶系碳酸盐岩中又一类重 要的储层类型，主要发育于石灰岩储层中，其储集空间主要为次生的溶蚀孔洞， 以大型洞穴为特征，是油气储集的良好空间，裂缝在这类储层中主要起渗滤通道 和连通孔洞的作用。由于此类储层起主要作用的是溶蚀孔洞，因此其分布与古岩 溶分育程度有关。4 古岩溶发育的控制因素4.1 岩性因素 岩性是控制古岩溶发育最重
13、要的内在因素。岩溶作用包括化学溶解和物理破 坏，影响化学溶解量的主要因素是岩石的成分。关于可溶岩岩性对岩溶作用的影 响，使用了“比溶蚀度”的概念。即在一定实验条件下，某种碳酸盐岩的溶蚀量 与标准试样溶蚀量之比。比溶蚀度高的岩石更有利于岩溶发育。生物礁灰岩、粒 屑灰岩、生屑灰岩等更容易被溶蚀。但由于石灰岩岩石骨架较软，不易形成大型 溶洞。塔里木盆地寒武系一中奥陶统以质纯的碳酸盐岩为主，有利于岩溶发育:上 奥陶统上部以砂、泥岩等碎屑岩为主，夹石灰岩，不利于岩溶发育。但塔河油田 南部发育有上奥陶统下部、以泥灰岩和生物灰岩为主、比溶蚀度高、易于溶蚀、 在地形地貌上往往形成较平坦的洼地或斜坡。而北部则以
14、粒屑、砂屑、微晶灰岩 为主，岩石骨架较硬，比溶蚀度中等，在地形地貌上多见一些溶蚀残丘，溶洞相 对发育。因而，本区岩溶发育的层位主要是寒武系一中奥陶统碳酸盐岩，主要有 石灰岩及白云岩两大类。差别较大的岩性界面也是岩溶发育的重要领域，如上奥陶统与中奥陶统之间 的界面，有可能形成沿此界面层状分布的岩溶洞穴。4.2 构造因素 构造是控制古岩溶发育最重要的外在因素之一。其作用主要表现在:(1) 构造背景是古岩溶发育的基础：阿克库勒凸起是一个自加里东中期就开 始发育的大型由北向南倾伏的鼻状古凸起，海西早期构造运动使鼻状凸起上形成 北东向的断裂和褶皱，并且使大部分地区剥蚀缺失志留泥盆系、上奥陶统及部分 中奥
15、陶统，从而使中下奥陶统碳酸盐岩普遍遭受了长期的风化剥蚀及岩溶作用。 海西晚期的构造运动形成了以东西向为主的断裂和褶皱，并使工区北部及中部部 分地区的石炭系剥蚀缺失，使这些地区在海西早期岩溶的基础上叠加了海西晚期 的岩溶作用。(2) 构造格局控制了岩溶地貌分区：前已述及，加里东运动使本区形成由北 向南倾伏的鼻状凸起雏形，海西早期运动进一步加强了这种北高南低的构造格局 造就了本区岩溶地貌的基本形态，即北部为岩溶高地，南部 (以及西部和东部 ) 为岩溶谷地，而其间则主要为岩溶斜坡。而不同岩溶地貌单元具有各自独特的岩 溶发育特征。(3) 断裂和裂缝亦是影响岩溶发育的重要因素：裂缝是地下水运动的重要通 道，本区古岩溶发育的母岩为经历过成岩改造且基质孔、渗性极差的石灰岩，地 表淡水主要沿早海西期形成的断裂和伴生的裂缝向下运动，发生溶蚀作用。因而 海西早期所形成的北东向断裂及伴生的裂缝，对本区古岩溶的发育具有重要的控 制作用。(4) 构造的稳定性影响岩溶发育程度：岩溶发育期若构造相对稳定，则岩溶 作用充分，且保留下来的孔、洞、缝等岩溶系统相对完整:岩溶发育期构造活动 性较强时，构造升降过快，或者因为淡水泊过早枯竭或过快淹没而使代谢淡水的 交替作用受制，岩溶作用相对发育不太充分，甚至可以将前期形成的岩溶发育带 剥蚀掉。而本区仍属于构造较为稳定区，故岩溶作用尚好。(5
