中国海相碳酸盐岩储层研究进展及油气勘探意义

中国海相碳酸盐岩具有克拉通台地小、位于叠合盆地下构造层、埋藏深和年代老的特点,储层成因和分布是油气勘探面临的诸多科学问题之一。综述了近5年来中国石油集团碳酸盐岩储层重点实验室项目团队在中国海相碳酸盐岩沉积储层研究领域取得的3项创新性成果认识:①通过对四川盆地震旦系—寒武系、二叠系长兴组—三叠系飞仙关组等层系构造-岩相古地理的解剖,发现小克拉通台地台内裂陷普遍发育,建立了"两类台缘"和"双滩"沉积模式,揭示了台内同样发育烃源岩和规模储层,这为勘探领域由台缘拓展到台内提供了理论依据,并为安岳气田的发现所证实。②基于塔里木盆地勘探实践所提出的岩溶储层成因、内幕岩溶储层类型和分布规律的认识,突破了岩溶储层主要分布于潜山区的观点,创新提出碳酸盐岩内幕同样发育岩溶储层,这使勘探领域由潜山区拓展到内幕区,并为塔北南斜坡哈拉哈塘油田、顺北油田的发现所证实。③深层和古老海相碳酸盐岩储层仍具相控性、继承性大于改造性的地质认识,揭示了深层和古老海相碳酸盐岩储层的规模性和可预测性,确立了深层和古老碳酸盐岩油气勘探的地位和勘探家的信心,并为塔里木盆地、四川盆地油气勘探实践所证实;礁滩(丘)相沉积、蒸发潮坪、层序界面、暴露面和不整合面、古隆起和断裂系统控制深层和古老海相碳酸盐岩规模优质储层的分布。这些认识不但对碳酸盐岩沉积储层学科发展具重要的理论意义,而且为勘探领域的拓展提供了依据。     

中古8井区断裂与鹰山组岩溶储层成因关系

塔里木盆地奥陶系碳酸盐岩地层中蕴藏丰富的油气资源,多期次不同类型岩溶作用叠加改造是形成塔中古岩溶储层的主要动因,断裂是影响岩溶储层发育的重要因素。中古8井区加里东期发育北西-南东逆冲断裂带,海西期发育北东-南西向走滑断裂带,组成网状断裂系统。岩溶储层发育于鹰山组顶面0～120 m深度范围内,类型细分为:孔洞型、洞穴型、裂缝型和裂缝—孔洞型4种,以裂缝-孔洞型和孔洞型为主。加里东至海西期多期、多组断裂及伴生的裂缝网状系统形成良好的流体运移通道,促进缝洞系统的形成与埋藏溶蚀作用及内幕白云岩化的发生,改善了储层的储集性能,形成碳酸盐岩孔－洞－缝复合型储集体。      

塔里木盆地塔河油田奥陶系大型油气藏形成条件

塔河油田位于塔里木盆地北部沙雅隆起阿克库勒凸起的西南部，它是在长期发育的阿克加勒鼻状古隆起基础上形成的下奥陶统盐碉岩溶－缝洞型大型油气田。受区域构造－沉积背景控制，塔河地区下奥陶统属于碳酸盐岩开阔台地环境，一直处于继续性隆起状况，是油气运聚的长期指向区，并经历了多欠的构造运动。岩溶作用和成岩作用的叠加改造，形成了具强烈非均质性的岩溶－缝洞型储层，油气主要赋存于距风化壳不整合面200m范围内的岩溶缝洞系统中。勘探成果表明，长期发育的继承性古隆、丰富的多油源供给、强烈非均质性的岩溶－缝洞型储层及优良的储盖配置、多层次和多类型圈闭的广泛发育、以及由岩溶缝洞－断裂－不整合面组成的疏导体系，是形成塔河大型油气田的重要条件。     

塔河油田下奥陶统碳酸盐岩储层对比及储层剖面模型

塔河油田奥陶系储层为岩溶缝洞型的碳酸盐岩储层，缝洞储层的形成与古岩溶作用密切相关，风化壳期岩溶作用对储集空间的发育程度有明显的控制作用。不同的储集空间类型受控于不同的岩溶古地貌单元。裂缝性储层主要分布于风化壳型岩溶不发育地区，或褶皱和断裂构造较发育的变化强烈部位；裂缝-孔洞型储层的分布与古岩溶发育带和岩溶斜坡地区密切相关；裂缝-溶洞型储层其分布与裂缝及古岩溶发育带密切相关，常常是在古岩溶高地边缘或部分岩溶斜坡区，多位于多组构造线的交汇处及褶皱的轴部等。为进一步探讨研究区缝洞型碳酸盐岩储层的空间展布规律，根据暴露区淡水岩溶作用发育特点，依据碳酸盐岩储层的波阻抗响应特征、测井曲线、测试成果及开发动态资料，在恢复古岩溶地貌的基础上，对塔河油田（6区）的岩溶值得层进行了划分与对比。研究结果显示高产井多位于古岩溶地貌相对较高部位，而产量较少或没有出油气的井，则位于岩溶地貌相对较低部位。表明早期的古地貌形态对奥陶系碳酸盐岩溶蚀孔洞的发育具有明显的控制作用。岩溶储层的垂向发育和分布主要受碳酸盐岩古岩溶风化壳垂向分带性的影响，纵向上由风化壳顶面向下储层发育逐渐变差。以奥陶系古风化壳顶面为界，向下每60m为单位，对深度0-60m、60-120m、120-180m、180-240m岩溶储层的纵横向分布特征进行了分析，并建立了相应的储层剖面结构模型。     

塔北南缘中奥陶统顺层岩溶储层特征及成因

塔北南缘中奥陶统地层序列完整,其上无长期暴露的不整合面,但是钻井揭示其中岩溶储层发育。以上奥陶统桑塔木组剥蚀线为界,塔北隆起可划分为潜山区和内幕区两部分,潜山区以洞穴型、裂缝+孔洞型储层为主;内幕区以裂缝+孔隙+孔洞型储层为主,孔隙+孔洞型储层和洞穴型储层也有发育。岩溶储层总体上呈层状分布,集中发育于中奥陶统顶面以下100 m范围内;平面上自潜山区向内幕区储层发育程度逐渐减弱,局部沿断裂集中分布。通过岩心、薄片、成像测井、水化学等资料和地质背景的分析认为,内幕区上奥陶统富泥质地层隔挡了潜流带地下水外泄地表,致使潜水面处于非完全稳定状态,其下"缓流带"具较高水势,为内幕区地下水运移提供了动力,从而在中奥陶统发生顺层岩溶作用。古隆起及斜坡背景为顺层岩溶储层的发育提供了地质背景,渗透性好的颗粒灰岩和裂缝系统为顺层岩溶作用提供了有效的流体通道,顺层岩溶作用则是各类储集空间形成的关键。     

塔里木盆地奥陶系碳酸盐岩古岩溶作用与储层分布

在塔里木盆地奥陶系海相碳酸盐岩中识别出同生岩溶、风化壳岩溶、埋藏岩溶三种不同类型的古岩溶作用,综合分析认为它们是控制奥陶系碳酸盐岩储层形成的关键要素。同生期大气淡水选择性溶蚀颗粒碳酸盐岩所形成的粒内溶孔、铸模孔和粒间溶孔等,为储层提供了基质孔隙,储层分布受大气成岩透镜体控制,通常呈透镜体沿台地边缘高能相带断续分布。与风化壳岩溶作用有关的碳酸盐岩储层在区域上主要展布于奥陶系碳酸盐岩裸露的古潜山分布范围内,垂向上则局限于奥陶系碳酸盐岩侵蚀不整合面以下200 m深度范围内。根据风化壳岩溶的垂向与横向发育特征,指出其储层垂向上主要分布于地表岩溶带的覆盖角砾岩、垂直渗流岩溶带和水平潜流岩溶带内,平面上主要发育于岩溶高地边缘、岩溶斜坡区、岩溶谷地上游区、岩溶残丘等古地貌单元。埋藏岩溶作用常与有机质热演化过程中伴生的有机酸溶蚀碳酸盐矿物有关,往往沿原有的孔缝系统进行,具有期次多、规模不等的特点,是碳酸盐岩储层优化改造的关键因素之一。     

塔河油田下奥陶统碳酸盐岩古岩溶储层研究--以塔河油田6区为例

通过对研究区FMI成像测井和XMAC，DSI测井等资料的综合，并结合该区的油气地质、地球物理资料，对下奥陶统缝洞型碳酸盐岩古岩溶储层的剖面结构及展布特征进行了较为深入地分析结果表明，研究区古岩溶储层主要分布于下奥陶统顶部不整合面之下约250m的范围内，储层垂向发育具有明显分带性，岩溶剖面的纵向分带与该区多期次岩淀旋回作用密切相关。古岩溶储层的发育与分布受多种因素控制。     

塔中隆起碳酸盐岩叠合复合岩溶模式与油气勘探

塔里木盆地大型碳酸盐岩台地形成与构造演化过程中,发育了台缘礁、台内滩与深层白云岩等巨厚的碳酸盐岩建造,经过多期构造运动形成了种类繁多、规模巨大的岩溶缝洞系统,是台盆区海相碳酸盐岩油气勘探开发的重要领域.基于野外露头与井下地质、岩样分析、地球物理预测及岩溶地质刻画,静态特征与生产动态等多学科动静态一体化研究,阐明了洞穴、溶蚀孔洞、裂缝等储集空间发育特征及大型岩溶缝洞系统的形成机理;创建了与不整合暴露、断裂破碎相关的岩溶叠合复合发育模式;揭示了不整合面相关岩溶横向广泛分布、断层相关岩溶纵向局部拓展及其三维展布规律;提出叠合复合岩溶缝洞系统是油气复式成藏的关键,亦是复式油气聚集区立体勘探开发的基础,叠合复合岩溶模式的建立有效指导了塔中隆起碳酸盐岩凝析气田的重大发现与高效开发.      

渤中凹陷碳酸盐岩潜山岩溶分带特征与优质储层分布规律研究

渤海湾盆地渤中凹陷西南环古生界深埋碳酸盐岩潜山天然气获得重大突破，钻井揭示古生界气层垂向上显示分段性特征，该区储层主要受岩溶作用的控制，认识研究区岩溶垂向分带特征是预测优质储层和油气分布的关键。文章利用岩心、薄片、电性特征、能谱测井U 值、C、O、Sr 同位素等资料，结合水动力作用的大小、方向，综合分析认为，岩溶储层垂向具有分带性特征，自上而下分为表层风化带、垂直渗流带、水平潜流带和深部缓流带，且其岩电特征与溶蚀作用强差异性控制了储层发育段。研究表明优质储层主要分布于表层风化带、水平潜流带，且分别在不整合面以下20 m 范围内和距不整合面50~200 m，此外在溶蚀作用弱的深部缓流带，白云岩发育区则是潜在优质储层发育带。明确岩溶垂向分带特征及储层发育规律，对下一步碳酸盐岩区油气勘探具有一定的指导意义。     

北部湾盆地涠西南凹陷碳酸盐岩潜山表生岩溶储层特征与演化模式

潜山储层是潜山油气成藏的重要条件, 潜山领域是涠西南凹陷今后的重要勘探领域。本文综合运用岩心观察、薄片鉴定、碳-氧同位素测定、包裹体测温、钻录井及测井资料对涠西南凹陷碳酸盐岩潜山储层开展研究。研究表明, 涠西南碳酸盐岩潜山储层主要为岩溶储层, 并且发育同生-准同生期岩溶、埋藏岩溶和表生岩溶三种不同环境的岩溶作用, 其中以表生岩溶作用为主; 表生岩溶储层自上而下划分为表层岩溶带、垂直渗流带和水平潜流带; 各个岩溶带在横向上具有可对比性。工区碳酸盐岩岩溶发育程度受沉积相、古地貌及后期构造运动控制: 潮坪沉积环境下的白云岩的岩溶储层更发育; 古地貌的岩溶斜坡区岩溶更发育; 新生代断裂构造作用调整了原始岩溶储层带的分布深度, 导致现今不同潜山间的岩溶储层带分布深度有差异。     

鄂尔多斯盆地西北部地区奥陶系岩溶缝洞型储层发育特征及有利目标区分析

在鄂尔多斯盆地西北部地区祁连海域奥陶系石灰岩发育段发现岩溶缝洞型储层,并且具有较好的含气性,表明岩溶缝洞型气藏是该盆地碳酸盐岩天然气勘探的新类型。通过对盆地西北部奥陶系古岩溶缝洞发育的基本地质条件进行分析,从钻井、录井、测井及地震响应特征方面阐述了古岩溶缝洞型储层的特征,划分出两种储层类型;根据天1、鄂19井岩溶储层的地震识别模式,预测克里摩里组岩溶缝洞体的有利目标区的平面分布,其与奥陶系烃源岩构成较好的成藏组合,是今后西北部地区天然气勘探的重要区带。     

断裂对塔北地区哈拉哈塘油田奥陶系非暴露岩溶缝洞型储集层的控制作用*

塔里木盆地海相碳酸盐岩缝洞型储集层形成机理复杂,非均质性极强。当前以塔河油田为代表的潜山风化壳缝洞型储集层是碳酸盐岩地层暴露地表受到大气淡水淋滤所形成的,而在塔北地区哈拉哈塘油田奥陶系发育的非暴露区仍存在大量非暴露岩溶缝洞型储集层。在充分认识该油田区域构造背景的基础上,选取油田非暴露区典型区块,应用岩石学、地球化学等资料,对非暴露岩溶缝洞型储集层进行研究。研究认为:(1)大气淡水是非暴露区岩溶作用最关键的岩溶流体,岩溶储集层的形成并不受热液影响;(2)非暴露区存在“三期三级”构造缝和“两期三级”走滑断裂,断裂及伴生构造裂缝是非暴露区岩溶缝洞型储集层发育的必要条件;(3)从断裂对岩溶的控制出发将缝洞型储集层细分为早期断裂和明河双控洞穴、晚期断控洞穴、早期裂缝孔洞和晚期微裂缝孔洞4类;(4)非暴露区非暴露缝洞型储集层先后经历了加里东中期断裂发育、良里塔格组水系下切溶蚀、晚加里东—早海西期断裂发育3个主要过程。此研究深化了非暴露缝洞型储集层的形成机理,并在一定程度上拓宽了非暴露区岩溶储集层勘探开发的思路。     

塔里木盆地塔北隆起碳酸盐岩油气成藏特点

塔北隆起自早古生代以来经历了长期的挤压隆升剥蚀过程,结合寒武系膏盐的塑性上拱,形成了两种基本的碳酸盐岩圈闭类型,即风化壳潜山和内幕背斜圈闭。塔北隆起南临古生代满加尔凹陷、北临中新生代库车坳陷,具有捕获南北两侧海陆两相油气来源的条件,经历了海西期、燕山期和喜马拉雅山期3期成藏。储集空间主要靠溶蚀孔洞和裂缝。石炭系中—上泥岩段和白垩系卡普沙良群泥岩两套区域性盖层对碳酸盐岩风化壳潜山油气聚集起着至关重要的作用。不整合面和断裂是控制塔北隆起油气成藏的两个最关键的因素,不整合面既控制着岩溶储层的发育分布又是油气侧向运移的优势通道;断裂活动形成破碎带、裂缝带进而改善储层性能,同时断裂也是油气垂向运移的优势通道。     

塔北哈拉哈塘奥陶系碳酸盐岩岩溶储层发育特征及主要岩溶期次

位于塔北隆起中部的哈拉哈塘地区,具有良好的油气成藏条件,是近期塔北油气勘探的突破新区,勘探的主要目标是奥陶系碳酸盐岩岩溶储层。本文通过对区域沉积、构造演化背景的分析,利用钻井、岩芯、地震等资料,对本区岩溶型储层的沉积和成岩作用特征进行了研究,探讨了储层发育的主要岩溶阶段、岩溶模式及主控因素。结果表明哈拉哈塘地区奥陶系碳酸盐岩岩溶储层的主体在一间房组和鹰山组一段,储集空间主要为近层状分布的溶蚀孔洞/洞穴和裂缝,岩溶储层的发育主要受控于一间房组沉积末期的准同生期岩溶和志留系沉积之前的表生期(潜山+顺层)岩溶。前一期岩溶具有区域分布较均匀、规模较小的特点;后一期岩溶在前期岩溶的基础上发育,并根据古地貌的差异在平面上分为4个区:北部Ⅰ区一间房组直接暴露,发育古潜山岩溶;Ⅱ区一间房组之上覆盖了厚度不等的吐木休克组、良里塔格组和桑塔木组,岩溶主要受控于河流和断裂的下切及由北部Ⅰ区地表水补给的地下水顺层岩溶;南部的Ⅲ区和Ⅳ区发育顺层及沿断裂的岩溶和淡水与南部海水的混合水岩溶。在以上两期主要岩溶作用的影响下,哈拉哈塘一间房组和鹰山组一段地层发育近层状岩溶洞穴、孔洞、角砾孔和裂缝,形态多变,具有极强的非均质性。     

试论海相碳酸盐岩储层发育的影响因素：以任丘油田雾迷山组为例

依据任丘潜山碳酸盐岩储层研究成果及潜山油藏有关储层资料,分析了海相碳酸盐岩储层发育的影响因素。储层中泥质白云岩与粗结构藻白去岩的韵律性的岩性剖面,纵向上储层与非储层交替出现,孔洞的发育顺层分布,形成同层渗透带;多次沉积间断,构成多岩溶期,并有沿风化壳的溶蚀缝洞带及古水平岩溶带;构造应力产生断层和构造缝发育带,可形成断裂高渗带;成岩后生作用及储层演化,经历了各种次生改造,形成现今的储层面貌。认为层位     

塔中北斜坡奥陶系鹰山组岩溶储层特征及古岩溶发育模式

塔中北斜坡奥陶系鹰山组碳酸盐岩古岩溶发育,油气资源丰富,具有广阔的勘探开发前景。本次利用岩石化学分析、岩芯钻井、地震测井及成像测井资料,对岩溶储层发育规律及岩溶缝洞发育模式进行研究。认为:鹰一段和鹰二段发育质纯厚层灰岩地层,属强岩溶层组,溶蚀孔,溶蚀裂缝及溶洞均发育,后期古岩溶作用是该区油气聚集的主要场所。垂向岩溶缝洞系统主要发育在鹰山组顶面以下0~50 m及80~180 m范围。同时,溶洞在该区发育,洞穴型岩溶是该区优质岩溶储层,钻井过程常伴有放空、水漏失现象。结合古地貌特征,建立了ZG18~ZG22井区古岩溶缝洞系统发育模式,为岩溶储层预测及勘探开发井位部署提供地质依据。      

鄂尔多斯盆地奥陶系表生期岩溶类型、发育模式及储层特征

鄂尔多斯盆地奥陶系表生期岩溶储层是盆地碳酸盐岩油气勘探的主力类型,近年来岩溶储层勘探取得一些新突破,难以用风化壳岩溶完美解释,表明存在不同的岩溶作用类型。在钻井岩心、薄片观察基础上,结合古地形、古地貌及岩溶特征分析认为:鄂尔多斯盆地奥陶系表生期存在风化壳岩溶和顺层岩溶两种不同类型的岩溶作用,根据围岩性质细分为白云岩型、灰岩型风化壳岩溶和白云岩型、灰岩型顺层岩溶4个亚类;风化壳岩溶具有非组构选择性,岩溶特征因岩石组构差异而不同,顺层岩溶是组构选择性溶蚀,岩溶作用沿较陡地形顺层选择性溶蚀易溶组分形成孔-洞系统;风化壳岩溶储层受岩溶地貌、岩溶旋回和沉积相带共同控制,顺层岩溶储层预测则需综合考虑古地形、岩溶古地貌、沉积相及古沟槽、古裂隙等要素。      

渤海湾盆地南北两侧奥陶系古风壳储层的不同发育模式

根据渤海湾盆地北缘河北唐山赵各庄及盆地南缘山东新泰汶南两奥陶系古风化壳剖面较系统的研究,表明赵各庄剖面属于“潜山型”古风化壳,顶部垂直渗流带和水平潜流带总厚近200 m,构成了古风化壳储层的主要层段;而南部汶南剖面则发育顺层“台地型”古风化壳,层间厚380余米的古岩溶带成为主要储层类型。认为构造作用强度、断裂发育、古地形、岩溶作用时间的差异是造成不同类型岩溶带的主要原因。两剖面古风化壳储层均以碳酸盐岩溶洞、溶孔和裂隙形成的复合储层类型为主。在储层预测上,“台地型”较“潜山型”更容易预测。建议渤海湾盆地进行奥陶系古风化壳岩性地层油气藏的勘探时,关注”潜山型”、“台地型”这两种不同类型的古风化壳储层。两种不同类型的古风化壳储层发育形式为渤海湾盆地奥陶系碳酸盐岩油气勘探提供了直观的对比模式。     

中国油气田古岩溶与油气储层

在我国油气田勘探中,与不整合面有关的碳酸盐岩古岩溶储层普遍发育,并占有十分重要的地位。着重讨论我国鄂尔多斯盆地奥陶系、塔里木盆地轮南潜山奥陶系和四川盆地震旦系等典型油气田古岩溶储层发育特征与油气关系,指出我国油气田古岩溶储层具有以下几个特征:(1)古岩溶垂向分带明显,地表残积带、垂直渗流-水平潜流带等发育齐全。(2)储集空间主要由岩溶作用形成的半充填或未充填残余溶蚀孔洞缝组成。优质储层类型以裂缝溶蚀孔洞型储层为主,为各大油气田高产、稳产的最重要储层和主力产气层。(3)储层受古岩溶地貌和断层裂缝的控制明显。古岩溶斜坡和断裂发育区,古岩溶发育强烈,是溶蚀孔洞层和储层发育的有利地区。(4)埋藏有机溶蚀作用形成的次生孔隙为有效孔隙,它的发育与烃类的形成、演化和运聚相匹配。(5)古风化壳岩溶作用和埋藏有机溶蚀作用的多期次叠加和改造,是古岩溶储层及油气藏形成的最佳组合模式。古岩溶储层为中国深层油气勘探提供了一个新的勘探领域。     

中国海相油气田勘探实例之十二 塔里木盆地轮南奥陶系油气田的勘探与发现

轮南奥陶系海相碳酸盐岩油气田位于塔北隆起轮南低凸起中部,是中国第一个海相碳酸盐岩特大型油气田。油气田发现于1988年,至2008年底控制+探明油气地质储量为18.78×108t。塔里木盆地长期构造沉积演化形成了轮南奥陶系碳酸盐岩大型古潜山及内幕背斜,潜山背斜具有古隆起控油,岩溶斜坡油气富集及准层状油气藏等特征。油气田区域性盖层为中—上奥陶统、下石炭统、上三叠统泥岩,主力烃源岩为寒武系—下奥陶统与中—上奥陶统碳酸盐岩及泥灰岩,主要目的层为奥陶系石灰岩顶面之下200m范围内的潜山岩溶缝洞型储集体与内幕层间岩溶缝洞型储集体。通过缝洞系统预测评价、酸压储层改造、稠油掺稀开采等技术攻关,勘探开发一体化管理,创新了复杂碳酸盐岩勘探开发理论与配套技术,实现了轮南奥陶系油气产量储量的快速增长。论述油气田勘探与发现的历程,剖析了取得勘探突破的实践与认识。