油田井下古岩溶形态
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发布时间：2022-04-29 20:11
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时间：2022-06-22 07:38
通过对塔里木盆地油田约300口井的岩心观察，结合测井与地球物理探测成果，在奥陶系中、下统碳酸盐岩中发现了大量的古岩溶现象；主要发现了4类古岩溶形态：地下河管道系统、洞穴型、溶蚀孔洞以及溶蚀缝。
（一）地下河管道系统
1.塔河油田BS164—BK472地下河管道系统
图4-39 BS164—BK472古地下河岩溶管道系统分布特征示意图
该系统主要分布于塔河4区北部（图4-39），流域面积约30km2；主管道位于BK423—BK422—BK417—BK472等井一线，走向近NW向；管道系统顶部距双峰灰岩顶面约160～240m左右，管道高20～75m，支岩溶管道系统有6条（表4-7）。地下水由南、西南向北—西北径流。
表4-7 塔河油田BS164—BK472古地下河岩溶管道系统各支岩溶管道发育特征
塔河油田BS164—BK472地下河管道系统内以灰绿色钙泥质充填物为主（图4-40～图4-42），化学充填少见，早期充填的方解石一般生长在洞壁，晚期发育的方解石多沿机械沉积物裂缝充填；黄铁矿颗粒星点状分布。
图4-40 BS64井5490.6～5492.6m处古地下河泥质沉积充填
图4-41 BT417井5506.6～5507.7m处古地下河段发育特征
灰绿色砂泥混杂，黄铁矿颗粒星点状分布；洞壁有少量方解石粗晶体
图4-42 BS164井5498.8～5499.1m处古地下河泥质沉积充填
2.塔河油田BS165—BK655地下河管道系统
该系统主要分布于塔河4区西部和6区北部BS165—BK655井一带（图4-43），流域面积约18km2；主管道位于BS165—BK488—BK621—BS174—BK651—BK655等井一线，走向近NW向；沿断裂发育，管道系统顶部距双峰灰岩顶面约160～260m，管道高5～20m，支岩溶管道系统有4条（表4-8）。地下水由东南向西北—北径流。
图4-43 BS165—BK655、BK451—BK661古地下河岩溶管道系统分布特征示意图
表4-8 BS165—BK655古地下河岩溶管道系统各支岩溶管道发育特征表
BS165井岩溶较发育，在5465～5490m井段，以方解石充填的网状溶蚀裂缝为主，局部溶蚀扩大成溶洞，充填溶洞角砾岩，钙泥质胶结，角砾具一定的次磨圆。在5728～5733m井段发育一个高5m的溶洞，灰绿色钙泥充填，具沉积纹层（图4-44）。
3.塔河油田BK451—BK661地下河管道系统
该地下河岩溶管道系统从塔河7区北部向北贯穿塔河6区（图4-43），流域面积约12km2；主管道位于BK451—BK618—BK610—BK661井一带，走向近NW向，沿岩溶槽谷发育；管道系统顶部距双峰灰岩顶面约100～240m，管道高5～25m；在BS188—BK604井一线发育一条支管道，走向近EW向，管道高10～20m。地下水由东南向西北径流，并于BK658CH附近出露地表，汇流成地表水系。BK604井岩溶发育特征详见图4-45。
表4-9显示，BK451—BK661地下河流域内有6口井钻遇大型溶洞；在揭露深度内共发育有4层溶洞，且以表层岩溶带和径流溶蚀带内溶洞为主。地下河系统由发育在径流溶蚀带内溶洞组成。从古地貌高程而言，沿地下水流向，各井内同一垂向带内发育的大型溶洞发育深度呈现出明显的由浅向深部发育的特征，符合现代岩溶发育的基本理论。
该地下河系统内发育的溶洞多为半充填，仅BK604和BS166的溶洞被全充填；充填物也以机械充填物为主，化学充填物较少。
图4-44 塔河油田BS165井奥陶系古岩溶结构柱状图
图4-45 塔河油田BK604井奥陶系古岩溶结构柱状图
表4-9 BK451—BK661古地下河流域及周边井岩溶发育特征
4.塔河油田BK603—BK607地下河管道系统
该系统主要分布于塔河6区南部BK603—BS167井一带。主管道位于BK643—BS167—BK607井一带（图4-46），流域面积约19km2；管道系统顶部距双峰灰岩顶面约160～210m，管道高2～12m（图4-47）。该地下河系统由4条一级支流组成，地下水由东北向西南径流，并于BK642—BK744之间的洼地边缘出露地表，进入岩溶湖。
该地下河系统内充填物以灰绿色钙泥为主，洞顶和洞底含灰岩角砾（图4-48、图4-49）。BS175井发育有3层溶洞（图4-50），其中5525～5536m井段发育的溶洞是早期径流带洞穴经地壳抬升到该部位，与地下河管道位置并不一致（图4-47）。
图4-46 BK603—BK607古地下河岩溶管道系统分布特征
图4-47 BK643—BK603—BK602—BK666—BK667地下河主管道剖面图
图4-48 BS175井5516.55～5516.60 m处古地下河段发育特征
洞体为灰绿色钙泥，洞顶和洞底含灰岩角砾，钙质胶结
图4-49 BS175井5506.6～5507.7 m处古地下河段发育特征
灰绿色砂泥混杂，黄铁矿颗粒星点状分布；洞壁有少量方解石粗晶体
图4-50 塔河油田BS175井奥陶系古岩溶结构柱状图
5.塔河油田BK469—BK752地下河管道系统
地下河岩溶管道系统从4区南部起源，贯穿7区东部和2区西部（图4-51），流域面积约9km2。该地下河系统内暂未发现有支流，属于典型的单支管道系统；地下河主走向NS向，主管道位于TK469—TK475—T444—TK454—TK231—TK752等井一线，管道系统顶部距双峰灰岩顶面约170～250m，管道规模高约5～25m。地下水由北向南径流，并于T453CH以北出露地表，进入岩溶湖；地下水出*古高程约－210m。
6.塔河油田BK407—BK227地下河管道系统
古地下河岩溶管道系统主要分布于2区中部（图4-51），流域面积约21km2。地下河系统发源于塔河4区南部的BT403、BK407一带，主管道位于BK407—BK419—BK243—BK219CH—BK227等井一线，走向近SW向，管道系统顶部距双峰灰岩顶面130～340m，管道高2～6m。主要的岩溶支管道有1条，位于BK213—BK224—BK217—BT207一线，走向近SW转NS向，管道系统顶部距双峰灰岩顶面145～300m，管道高4～6m。地下水总体上由北向南径流，东部分水岭部位由东北向西南径流，并于BK222附近出露地表，进入岩溶湖。
图4-51 BK469—BK752、BK407—BK227古地下河岩溶管道系统分布特征
BT403井发育有两层大的洞穴，上层溶洞主体段5487.1～5505.2m，充填物为灰绿色钙泥全充填（图4-52），胶结程度中等；洞壁充填有早期的方解石（厚5～16mm）；下层溶洞主体段为5538.85～5542.64m，洞内充填物自上而下变粗，上部灰绿色钙泥全充填，胶结程度中等；洞底见钙质胶结良好的次磨圆度的燧石、灰岩角砾和磨圆度较高的砂泥岩角砾，砾径3～15mm（图4-53）。T403井古岩溶垂向发育特征详见图4-54。
BT207井岩溶也较发育，在5549～5554m井段发育一个溶洞（图4-55）。分析认为，该溶洞是早期发育在径流带的洞穴，因与地表连通性较好，后期被钙泥质全充填。5581～5587.40m井段为溶缝发育段，以高角度半充填溶缝为主，发育少量近水平溶缝；该溶缝发育段与经过BK213—BK224—BK217—BT207的地下河支管道高程基本一致，属于地下河系统的组成部分。
图4-52 灰绿色钙泥全充填缝洞
图4-53 洞底充填的角砾岩
7.塔河油田BK223—BS172地下河管道系统
主要分布于2区东部（图4-56），流域面积约7km2。主管道位于BK223—BK241—BK254—BS172等井一线，走向近EW 向；管道系统顶部距双峰灰岩顶面150～230m，管道高15～40m。BT313井在5472.88～5474.08m井段发育地下河管道，充填溶洞角砾岩，钙质胶结（图4-57）。
图4-56 BK223—BS172、BS147—BS170古地下河岩溶管道系统分布特征
图4-57 BT313井古岩溶发育特征
5472.88～5474.08m井段发育地下河管道，充填溶洞角砾岩，钙质胶结
图4-54 塔河油田4区BT403井奥陶系古岩溶结构柱状图
图4-55 塔河油田BT207井奥陶系古岩溶结构柱状图
8.塔河油田BS147—BS170地下河管道系统
主要分布于3区及2区的东北角一带（图4-56），流域面积约13km2。地下河发源于BS147井，主管道位于BS147—BK333—BS170等井一线，走向近WE向，管道系统顶部距双峰灰岩顶面220～280m，管道规模高约3m；共发育两条一级地下河支管道（表4-10）。
表4-10 地下河岩溶管道系统各支岩溶管道发育特征表
BT301岩溶较发育，共发育2层岩溶洞穴：5371.2～5372.2m井段发育地下河管道，洞体充填灰绿色钙泥，洞底有角砾岩并与下部宽溶缝相连（图4-58）；5414.96～5416.25m井段沿构造发育溶洞，中部为洞体，上下为宽溶缝（图4-59）；洞内早期充填物为灰绿色钙泥，后期发生张裂并被方解石充填。
BS123和BS147井也分布发育3层（图4-60）和2层洞穴（图4-61），也均被灰绿色钙泥所充填。
图4-58 BT301井古岩溶发育特征
图4-59 BT301井岩心柱切面古岩溶素描图
5414.96～5416.25 m井段共1.29m沿构造发育溶洞，中部为洞体，上下为宽溶缝；洞内早期充填物为灰绿色钙泥，后期发生张裂并被方解石充填
图4-60 塔河油田BS123井奥陶系古岩溶结构柱状图
图4-61 塔河油田BS147井奥陶系古岩溶结构柱状图
（二）洞穴型岩溶系统
洞穴型岩溶系统包括厅堂型、溶洞型及竖井型3类。洞穴型岩溶系统可根据岩心观察、地震属性和测井曲线、FMI测井成像资料及完井地质报告的综合分析确定。
1.厅堂型洞穴
厅堂型洞穴是指直径＞50m、高＞10m的洞穴，大多形成于早海西裸露风化岩溶期，其底部一般堆积有洞穴角砾岩；地表的大型洼地和落水洞为厅堂型地下岩溶发育提供了充足条件。发育在表层岩溶带内的厅堂型溶洞一般是由早期发育在径流溶蚀带的洞穴经抬升而成。
在塔里木盆地中下奥陶统碳酸盐岩地层内，厅堂型洞穴系统十分发育，仅在塔河主体区就发现了69个高度大于10m厅堂型洞穴，最高达72m（表4-11）。
表4-11 塔河4区典型厅堂型洞穴系统发育特征
2.溶洞型洞穴
溶洞型洞穴系统发育普遍，溶洞发育期次有加里东期（图4-62）和海西早期（图4-63），其充填物类型包括钙泥（图4-64）、角砾（图4-65）、砂泥（图4-66），充填物主要来源于石炭系，但在恰尔巴克（或图木休克）覆盖区可见志留系充填物。在塔河主体区，洞主体高度0.3～10m的溶洞有185个；大部分被砂泥或方解石充填，部分为半充填（表4-12）。
图4-62 BT615井5552.9～5553.1m井段溶洞发育特征
洞内充填灰岩角砾与泥，角砾直径1～5cm，无分选、次磨圆，钙质胶结
图4-63 BS179井5532.4～5532.6m井段溶洞发育特征
良里塔格组内发育的加里东早期古溶洞，志留系亮绿色砂泥质全充填
图4-64 BT502井5535.0～5535.2m井段溶洞发育特征
浅灰绿色钙质胶结砂泥充填溶洞
图4-65 BS188井6154.5～6155.3m井段溶洞发育特征
加里东早期发育的古溶洞，洞内充填的小型灰岩角砾无分选、无磨圆，早期的小溶蚀孔洞被方解石全充填
图4-66 BS170井5498.5～5498.7m井段溶洞发育特征
浅灰绿色钙质胶结砂泥充填溶洞
表4-12 塔河油田7区典型溶洞发育特征
3.竖井型洞穴
竖井型洞穴系统主要分布于补给区，在洼地等负地形内多发育砂泥质充填的落水洞。在塔河4区BK422井内发育有典型的竖井型落水洞。
BK422井奥陶系顶面埋深5539.5m，地层岩性为鹰山组泥晶灰岩。在5539.5～5553.0m井段，测井曲线表现为剧烈变化且较低的自然伽马（比基岩大、比砂泥岩小），说明该段主要由灰岩角砾岩构成，钙泥质胶结；电阻率声波时差和孔隙度等也高低变化（图4-67），与裂缝和溶孔发育段类似。从FMI测井成像资料上可清晰看出灰岩角砾的充填特征。
从恢复后的古地貌判断，BK422井正好位于岩溶湖边缘的峰丛洼地底部，汇水条件好，是竖井型落水洞发育的最佳地貌部位。
（三）溶蚀孔洞
通过岩心观察，在塔河油田井下发现了大量的溶蚀孔洞。溶蚀孔洞形态不规则，孔径0.2～20cm（见图1-8，图4-68～图4-76），局部密集发育；多被方解石或钙泥全充填，方解石偶见重结晶现象。
图4-67 BK422井5539.5～5553.0m井段竖井型落水洞发育特征
测井曲线表现为剧烈变化且较低的自然伽马
图4-68 BS168井溶蚀孔洞发育特征
呈溶斑状，孔径2～10mm，方解石全充填；微裂缝与压溶缝较发育
图4-69 BS162井溶蚀孔洞发育特征
发育方解石全充填层间缝和垂向缝，垂向缝被后期溶蚀，形成2～10mm未充填孔洞
图4-70 BT501井溶蚀孔洞发育特征
呈溶斑状，孔径2～15mm，加里东期富含有机质方解石致密充填
图4-71 BT433井溶蚀孔洞发育特征
垂向缝方解石充填，后期溶蚀形成孔洞，孔径5～8mm
图4-72 BT502井溶蚀孔洞发育特征
方解石充填的顺层溶缝，缝宽5～10mm；后期溶蚀形成孔洞，孔径3～5mm ；与顺层缝平行的微裂缝发育
图4-73 BS176井溶蚀孔洞发育特征生物壳溶蚀后被方解石晶体全充填
图4-74 BS162井溶蚀孔洞发育特征孔径3～6mm，分布于硅质团块中
图4-76 BT205井溶蚀孔洞发育特征
方解石充填溶孔，具油浸迹象，孔径1～10mm
图4-75 BS188井溶蚀孔洞发育特征
发育于砂屑灰岩中，溶斑密集发育，孔径1～3mm，富含有机质方解石致密充填；其中，后期发育一方解石晶洞，为不规则空洞，孔径3～6mm，孔壁生长细晶方解石
（四）溶蚀裂缝
溶蚀裂缝宽从0.1～15cm不等，延伸距离0.05～5m；发育方向以高角度斜交缝为主，水平缝和近直立的溶蚀缝也常见。溶缝多被方解石和钙泥半—全充填。根据溶蚀裂缝发育处的电阻率与围岩的差异，在FMI成像测井中，溶蚀裂缝较易识别（图4-77）。溶缝充填特征详见图4-78～图4-85。
利用常规测井资料，结合综合特征法、Bayes判别法，对塔河4区溶蚀缝发育特征进行了识别，确定了溶缝发育段总厚度（图4-85）。
图4-85表明，溶缝段发育厚度大于70m的地区主要分布于以BT401、BT402、BT403等井为中心的区域内，与阿克库勒凸起的枢纽方向基本一致。在BT401、BT402井以南地区，溶缝段发育厚度变化大；北部地区溶缝段发育厚度逐渐减小。在塔河4区西南部BK434、BK436一线，溶缝段发育厚度有所增大；该区域是阿克库勒凸起鼻凸的倾伏段，断裂相对较发育，张裂缝发育，反映了局部构造对裂缝的控制作用。
图4-77 BK457井成像测井中的高导缝
图4-78 BT403井溶蚀缝发育特征
方解石充填，具油浸迹象，缝宽10～15mm
图4-79 塔河油田井下溶蚀缝发育特征
图4-80 BT301井溶蚀缝发育特征
钙泥充填垂向缝，缝宽1～3mm，局部被后期溶蚀
图4-81 BT207井溶蚀缝发育特征
张性垂向溶蚀缝，缝壁生长粗晶方解石，缝宽3～6mm
图4-82 BT712井溶蚀缝发育特征
垂向缝，早期钙泥半充填，后期方解石充填，缝宽3～5mm，油迹明显
图4-83 BS179井溶蚀缝发育特征
加里东早期古溶缝，充填志留系亮绿色砂泥，缝宽1～5mm
图4-84 BT205井溶蚀缝发育特征
顺层溶缝，渗流沉积充填，缝宽5～10mm
图4-85 BS174井溶蚀缝发育特征
网状微裂缝与溶蚀孔共生，方解石充填，缝宽0.5～1mm
图4-86 塔河4区溶蚀裂缝发育段厚度等值线图（单位：m）
