塔河油田12区奥陶系油藏东部区域岩溶古河道识别及其意义

郭　川,田　亮,鲍　典

(中国石化西北油田分公司勘探开发研究院，新疆乌鲁木齐 830011)

塔河油田12区奥陶系油藏东部区域岩溶古河道识别及其意义

郭川,田亮,鲍典

(中国石化西北油田分公司勘探开发研究院，新疆乌鲁木齐 830011)

摘要：塔河油田12区奥陶系油藏东部区域海西早期岩溶发育，地表水及地下水活动强，古河道的分布与岩溶储集层的发育有着密切的关系，因此研究该区域储集体发育状况的前提条件就是需要识别出古河道。首先，基于提取振幅、相干等地球物理手段，查明了研究区古河道的总体面貌；其次，通过实钻井钻、录、测井资料分析，识别出古暗河，并采用双峰灰岩段层拉平技术，恢复了研究区古地貌，识别出古地表河；最后，通过成图拼接技术，明确了研究区古河道的发育特征。同时，根据实钻井储集体发育及油气富集状况分析结果，认为古河道发育区具有两种优势的储集体发育模式，对于指导开发井位部署具有重要的意义。

关键词：塔河12区；古河道识别；储集体模式

1区域地质概况

塔河油田12区奥陶系油藏位于塔河油田西北部，构造上位于塔里木盆地沙雅隆起中段阿克库勒凸起轴部的西北翼(图1)，先后经历了加里东期、海西期、印支-燕山期及喜马拉雅期等多期构造运动[1-2]，发育五条北东、北西向主干断裂及多组北北西-北西、北北东-北东向次级断裂(表1)。中下奥陶统为塔河12区主要目的层，岩溶缝洞型储集体的形成主要受加里东中晚期-海西早期岩溶控制。塔河12区岩溶风化壳顶面呈南东高、北西低形态，自东向西分为岩溶高地、岩溶斜坡以及岩溶洼地三大地貌单元。研究区位于塔河12区东部岩溶斜坡-岩溶高地，岩溶发育程度高，岩溶古河道现象尤为丰富。

图1　 塔河油田12区位置

2古河道识别

喀斯特岩溶作用实质上是一种大规模的大气淡水溶蚀作用[3]，在古岩溶发育时期，岩溶水作用至关重要。岩溶古河道分为古地表河及古暗河，古地表河对岩溶不整合面具有改造作用，平面上沿古地表河沟谷发育一系列溶蚀残丘。古地表河的刻画主要依据古地貌恢复，通过识别古地貌沟谷判别古地表河的发育特征，包括走向、延伸长短以及纵向下切深度等。古暗河的形成与断裂破碎带相关，可溶性大气水经断裂进入碳酸盐岩地层，对形成的断裂系统进行溶蚀改造，最终形成管道状水流通道。古暗河主要通过地震属性(振幅、相干、SVI等)以及实钻资料分析、测井等手段进行识别。

2.1地震资料识别古河道总体面貌

研究区三维开发地震资料包括2000年采集的艾丁常规三维资料，以及2011年采集的“10区东”高精度三维资料。“10区东”高精度三维地震资料较常规三维资料解释精度显著提高，对古河道识别起到了极大的推动作用。

表1　塔河油田12区断裂要素

借助于高精度三维资料，现阶段适用于古河道形态刻画的主要地震属性包括振幅、精细相干、SVI三色混频等。研究认为该区振幅属性以及精细相干属性对古河道的刻画更具有代表性。通过沿风化壳面选取不同时窗进行对比分析，研究区古河道在0～20、20～40 ms时窗刻画较为清晰，尤其是20～40 ms时窗对古河道反映最为敏感，反映研究区主干古河道发育深度大致集中风化壳面下60～120 m范围之内。不同属性之间，敏感时窗存在一定差异性，风化壳面下0～30 ms精细相干能较为清晰的反映古河道，而振幅属性在20～40 ms刻画古河道效果最好(图2)。顺强振幅以及弱精细相干识别出的古河道进行剖面追踪，即沿古河道延伸方向，风化壳面下古河道呈现出连续性较好的强反射特征。

由于振幅属性主要基于能量数据体的处理，在同一时窗内，强振幅既表征着溶洞为主的储集体发育带(古暗河带)，也可代表地貌沟谷(古地表河沟谷)内的上覆碎屑岩地层，精细相干识别与振幅识别原理类似，因此现阶段地震属性只能笼统刻画出古河道形态，而无法有效分辨出古明暗河性质。

2.2钻、录、测井资料识别古暗河

图2　塔河油田12区东部地震属性平面图

形成于径流带的古暗河通常规模较大，延伸远，形成的大型溶洞型储集体一般在横向上具有可追踪型，在纵向上具有可对比性。分析研究钻井资料及测井解释成果有助于古暗河识别。实钻中发生放空漏失的钻井，由于缺乏测井资料，通常采用钻时曲线判断溶洞纵向发育深度，现阶段适用于识别研究区溶洞的钻时基线值为10 min/m，即钻时<10 min/m的深度段为主要溶洞发育段。研究区TH12248井在6 100～6 124 m井段，平均钻时小于10 min/m，钻遇一大型溶洞，说明该井处于古暗河道之上(图3-a)。

实钻中未发生放空漏失的钻井，主要采用测井解释成果判别溶洞层[4]，典型的溶洞常规测井具如下特征：自然伽马值有较大幅度增大，可由5 API增大至20 API，电阻率呈现异常低值，低至20 Ω·m，声波时差明显增大，岩石密度异常降低。由于古暗河道中通常存在砂泥岩半充填-全充填现象，在砂泥岩充填段，测井曲线表现为砂泥岩的测井响应特征[5]，砂泥岩半充填段自然伽马值增大至20～60 API，全充填段自然伽马值可大于60 API。对于半充填-充填溶洞，从取心及成像测井资料来看垂向序列为下部角砾岩段、上部砂泥岩段，显示出大型管道一般易发生垮塌，然后被暗河型砂泥质沉积物覆盖(图3-b)。

图3　塔河油田12区典型溶洞型储集体测录井响应

通过大量实钻井约束，首先建立古暗河溶洞平面分布图，再结合地震资料对古河道的总体面貌刻画，可有效的将古暗河段识别出来。

2.3古地貌恢复识别古地表河

中奥陶世末发生的加里东中期运动使阿克库勒古鼻凸雏形形成，海西早期受区域性挤压抬升形成向西南倾伏的北东向展布的大型鼻凸。海西早期古地貌高差大，地表水及地下水活动强，是奥陶系碳酸盐岩古岩溶发育主要的时期[6-9]。研究区以海西早期岩溶为主，上奥陶统残存在西南角，缺失志留系-中下泥盆统，上泥盆统东河塘组仅发育在研究区西部。石炭系巴楚组顶部双峰灰岩段在区内沉积稳定，连续性较好，其下的巴楚组和东河塘组是在奥陶系风化壳面上的填平补齐式沉积，其厚度可间接反映下奥陶统风化壳的古地貌特征。利用三维地震的层拉平技术，将双峰灰岩段底面拉平，拉平后的奥陶系风化壳顶面面貌大致代表了海西早期古岩溶最为发育时的地貌特征。

从研究区海西早期古地貌图上可以看出(图4)，研究区呈东高西低的变化趋势，自东向西分别为岩溶高地、岩溶斜坡及岩溶洼地三大地貌单元，地形相对高差在250 m左右。研究区东部构造位置较高，为阿克库勒古鼻凸的北西向倾末端，为岩溶高地地貌，溶丘较为发育。中部为岩溶斜坡地貌单元，溶丘规模减少，且幅度降低。西部构造位置较低，为岩溶洼地地貌，地势相对平缓，溶丘发育少。

研究区共发育两条较大规模的古地表河，水流方向近南北向，流域分别控制研究区东部及西部区域。东部古河道流域的北部地区地形起伏不大，由一系列小型溶丘及小型侵蚀沟谷组成，表明区域内大气淡水侵蚀切割作用较弱，大气淡水主要通过构造裂缝向下溶蚀扩大形成古暗河体系。向南至S85井区后，地形起伏明显增大，古暗河逐渐出露地表，转为古地表河，形成了侵蚀沟谷发育，谷峰相间的地貌特征。受构造运动形成的北东-南西向断裂控制，古地表河展布方向为北东向，由于古地表河的长期强烈冲刷，地表河沟谷具有纵向下切深度大，横向较宽的特征。东部古地表河最终南西向汇入塔河10区，两侧发育多条分支古河道。

西部古河道流域总体为斜坡地貌，地形起伏较小，以S94-1井区为界，以北发育小型溶丘及小型沟谷，以南发育一支近南北向规模较大的深切古地表河沟谷，该大型古地表河沟谷两侧高幅度溶丘发育，呈近东西向交切于深切沟谷，表明该地貌单元岩溶时期大气淡水侵蚀作用较为强烈。西部古地表河具两支分支沟谷，走向均为近东西向。在该主干古河道相交的东西剖面上，可以清晰的看到古地表河响应，即T74反射层顶面具有明显的下陷特征，充填东河塘组碎屑岩。

图4　塔河油田12区东部古地貌图

古河道的识别是一个地震、实钻及古地貌资料的综合运用过程。地震属性能较好的对古河道形态进行刻画；通过大量钻井、录井、测井资料建立起古暗河溶洞平面分布图，可有效追踪古暗河；古地貌资料明确了沟谷形态，则可有效识别出古地表河。

3古河道分布特征

根据工区地震属性、实钻井资料、测井解释成果对古暗河的刻画，以及古地貌岩溶残丘及沟谷对古地表河的识别，通过成图拼接，基本明确了区内古河道的分布特征(图5)。

研究区古河道主要走向近南北向，总体具有“北暗南明”的特征。东部流域古暗河集中发育在北部，呈网状结构，形成此种分布特征的原因是，区域北西及北东向断裂较为发育，呈现相互交切的关系。实钻井资料、测井解释成果表明，发育在该流域的古暗河发育深度大致集中在风化壳面60～90 m范围内，半充填-充填现象较为严重，具典型的径流岩溶特征。南部古地表河下切较深，主干河呈单支状展布，两侧陡峭的溶残丘群发育。西部流域古暗河呈单支状形态，古暗河与发育在此区域的北北西向深大断裂匹配关系良好，表明该古河道实际上是大气淡水对断裂的进一步溶蚀改造。向南古暗河逐步过渡为古地表河，呈支状结构，主干古地表河较平直，近南北向流入塔河10区，两支分支古河道近东西向，下切深度较浅，河谷较为狭窄。

图5　塔河12区东部古河道分布图

4岩溶古地表河/古暗河储集体发育模式

主断裂破碎带及古构造控制着主干古河道的分布，而不同方向断裂的发育，进一步促进了古河道流域的扩大，同时古河道的侵蚀改造对地貌具有再塑造作用。因此风化壳岩溶的发育受到古构造、断裂及古河道的共同控制[10-14]，相应的，风化壳储集体的发育则主要取决于古构造、断裂及古河道在空间上的配置关系。

通过分析研究区实钻井储集体发育及油气富集状况，查明了岩溶古河道发育区具有两种优势的储集体发育模式：

4.1古地表河+岩溶残丘+有利反射特征模式

古地表河体系由古地表河沟谷及周边岩溶残丘两部分组成，由于古地表河干流及支流的差异性，导致周边残丘幅度差别较大，同时受岩溶水力条件控制，古地表河干流及支流周边储集体发育规模及深度各不相同。古地表河干流两侧残丘根据幅度分为高幅度残丘、低幅残丘两种类型。研究岩溶发育程度以及实钻井分析数据表明，古地表河干流周边高幅度残丘水力条件强，形成的储集体规模较大，通常具有多层洞的特征，在地震反射特征上表现为典型的“串珠状”结构，为井位部署的优先区域。古地表河干流周边低幅度残丘受岩溶影响程度降低，储集体发育程度明显下降，井位部署中可针对较好反射特征选择性部署。在高幅度残丘部署TH12364井获得高产能力，针对低幅度残丘部署TH12360井仅获中产能力(图6-a)，进一步证明了古地表干流周边高幅度残丘是储集体发育的优势区域，而低幅度残丘具备可选择性拓展的潜力。古地表河支流下切深度浅，两侧残丘幅度普遍较低，形成的储集体一般规模较小，且深度较浅。储集体地球物理特征表现为“小串珠”状形态，表征小规模溶洞体，适用于水平井部署开发。

此种模式与常规意义上的岩溶残丘控储发育模式不同之处在于，古地表河+岩溶残丘模式储集体的发育具有一定的方向型，储集体顺古地表河走向发育在沟谷两侧的岩溶残丘之上。

4.2古暗河+断裂+有利反射特征模式

古暗河通常以断裂为溶蚀通道形成较大规模的管道型储集体，在地震反射特征上表现为“连续的短轴强反射”特征。实钻井表明，无论匹配主干断裂还是次级断裂，古暗河管道型储集体均能良好发育，储集体通常具有规模较大，延伸长，甚至多层洞的特征。影响此种成藏模式的因素包括两点：一是由于古暗河型储集体主要形成于近水平径流岩溶带，储集体内具有一定的充填现象；二是断裂作为油气的运移通道，与古暗河管道型储集体形成不同配置关系时，储集体内部油气的充注程度不同。

研究区在古油气成藏期，古暗河匹配深大断裂或次级断裂时，未充填或半充填储集体内具备开放的油气运移通道，能有效接受运移来的油气，并在后期调整中良好成藏。西部古河道流域的北部地区以古暗河为主，古暗河与北北西主干断裂匹配关系较好，岩溶储集体发育且油气富集程度高。部署在古暗河管道上油井7口，其中4口井发生放空漏失，2口井测井解释发育半充填-充填溶洞，平均日产油可达40 t，进一步证实了断裂与古暗河匹配良好区域，是重要的开发阵地(图6-b)。

古暗河的发育与断裂密不可分，可以理解为古暗河控储模式是常规上断裂控储模式的进一步延伸。两者区别在于，断裂控储模式下，沿断裂走向，储集体多形成于断裂带相对薄弱部位，呈点状展布特征，彼此间可能不连通。而古暗河控储模式下，整支古河道在未-低充填状态下均可能成为储集体，具有条带状展布特征，连通性较好。

5结论

(1)利用地球物理方法(振幅、精细相干、SVI三色混频提取技术等)、钻、录、测井资料以及古地貌恢复技术，通过成图拼接，刻画了塔河油田12区岩溶古河道的分布面貌。

(2)塔河油田12区岩溶古河道分为东西两大流域，水流方向近南北向，总体具有“北暗南明”的特征。东部岩溶高地上岩溶古河道更为发育，古暗河呈网状结构，古地表河支流众多；西部岩溶古河道总体呈支状形态，古河道流域控制范围低于东部。

(3)通过分析研究区实钻井储集体发育及油气富集状况，查明了岩溶古河道与断裂、古地貌的空间配置关系决定着岩溶储集体的发育。总结出有利的储集体发育模式包括：古地表河+岩溶残丘+有利反射特征模式及古暗河+断裂+有利反射特征模式。

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编辑：吴官生

文章编号：1673-8217(2016)01-0026-06

收稿日期：2015-10-22

作者简介：郭川,硕士，工程师，1984年生， 2009年毕业于西北大学油气田开发工程专业，现从事油气田开发地质研究工作。

中图分类号：TE111.3

文献标识码：A