塔河油田T738井区奥陶系碳酸盐岩岩溶发育特征及储层控制因素分析

金燕林，王金柱

（1.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；2.中国石化西北油田分公司基地管理中心，新疆乌鲁木齐 830011）

塔河油田T738井区位于上奥陶统浅覆盖区，贯穿型规模断裂呈“棋盘”式展布，区内发育一间房组、鹰山组两套大型岩溶缝洞型储层。前人从钻井、岩心、成像测井及地震属性等角度对井区的储层发育类型、成因机制进行分析，认为储层表现出明显的层控性，岩溶和断裂对储层发育具有重要影响[1]，但关于储层的发育特征及控制因素方面缺少详细的论述。同时，随着开发的深入，井区面临产量递减、井间产能差异大、措施增油效果差等一系列问题，表明对井区储层结构特征及控制因素的认识仍不够清晰。研究表明，古地貌通过影响与不整合面发育相伴的岩溶作用强度，控制碳酸盐岩储集空间的形成与展布[2–5]，而前人对塔河地区的古地貌恢复工作主要以岩溶高地的剥蚀区为主[6–8]，其方法和结果不能应用于浅覆盖区。因此，本文对研究区海西运动早期的古地貌特征进行恢复，并结合古生物资料[9–10]、锶同位素及流体包裹体等地球化学资料[11–19]，对井区岩溶发育特征及储层发育的控制因素进行系统分析，为开发部署寻找有利方向。

1 地质概况

塔河油田位于塔里木盆地沙雅隆起阿克库勒凸起西南部，西邻哈拉哈塘凹陷，东靠草湖凹陷，南接满加尔凹陷，呈向北东抬升、南西倾没的鼻凸状（图1）。海西运动早期古地貌恢复结果显示，井区位于岩溶高地向岩溶盆地过渡的斜坡带，地形高差较大，在北西向隆起的封挡作用下，岩溶水系大量汇聚、溶蚀，为岩溶储层的发育提供了有利的条件。由于加里东运动中期、海西运动早期构造抬升和海平面下降的影响，上奥陶统地层遭到了不同程度地剥蚀。研究区位于桑塔木组尖灭线与恰尔巴克组尖灭线之间，主要发育良里塔格组泥灰岩、恰尔巴克组含泥灰岩、鹰山组和一间房组灰岩。其中鹰山组和一间房组灰岩岩性较纯，是重要的储层发育段。

2 岩溶作用类型及特征

2.1 加里东运动中期岩溶作用特征

塔河地区在加里东运动中期发生的岩溶作用可分为3幕，主要发育中奥陶统和上奥陶统之间的第I幕岩溶作用。前人研究表明，加里东运动中期，研究区发生了一次较大规模的海退[20–21]，中下奥陶统碳酸盐岩暴露于大气水环境下，具有同生期岩溶的性质，地层抬升幅度不大，地形高差小，岩溶持续的时间较短[22]，不具备发育大规模岩溶洞穴的条件[1]。

图1 研究区构造位置

较大规模海退及海平面的频繁变化，对该时期的岩溶作用造成了一定的影响。TS1井方解石锶同位素为 0.708 8～0.709 7，与早奥陶世海洋锶同位素值（0.708 7～0.709 4）相近，是海水环境中沉淀作用而形成。区内共识别出三组牙形刺化石带，集中于晚奥陶世近底部，其中两组位于良里塔格组底部，一组位于恰尔巴克组上部，而中奥陶统与上奥陶统之间缺失牙形石带，表明在中奥陶世末至早奥陶世初，即加里东运动中期第 I幕岩溶作用时期发生了沉积间断。该时期岩溶作用时间较短，T738井、TS1井流体包裹体荧光显示均为淡黄色、褐黄色，烃类成熟度较低。因此，该时期未发育大规模的洞穴，以局部小规模孔洞为主，区内有5口钻井在上奥陶统泥灰岩覆盖区钻遇孔洞，如TH10214井、TH10243井、TS3井、T751CH等井均在良里塔格组钻遇漏失，T751井在恰尔巴克组钻遇漏失，洞体规模均不大。

2.2 海西运动早期岩溶作用特征

海西运动早期的构造运动在研究区表现为上奥陶统与上泥盆统东河塘组之间的不整合面， 该期构造运动的地层抬升幅度大，持续时间长，地层剥蚀厚度大，研究区中下泥盆统、志留系、上奥陶统桑塔木组地层被剥蚀殆尽，部分良里塔格组、恰尔巴克组地层也遭受不同程度地剥蚀。中下奥陶统长时间接受大气淡水的岩溶改造，形成规模巨大的岩溶系统，裂缝、孔洞、大型洞穴等储集空间发育程度高。

海西运动早期，研究区断裂极其发育，主要受到早期北西–南东向的应力场作用[23–25]，共有北西、北东、近东西三组方向，呈“棋盘”式展布。区内断距较小，断裂的形成以平移应力为主，横向延伸规模最大达7.3 km，纵向上断至T76，少数断至T78。广泛发育的断裂为岩溶水系的溶蚀改造、大型洞穴的形成提供了有利条件。52口钻井中，放空、漏失井25口，占48%；37层放空漏失井段中，有32层发生在一间房组和鹰山组，占86.5%，放空漏失规模最大的溶洞达23.57 m（TH10299X井溶洞发育段6 126.53～6 150.10 m），测井资料解释的最大未充填溶洞达17.00 m（TH10285井溶洞发育段5 979.50～5 996.50 m）。由于后期构造运动影响较弱，海西运动早期岩溶形成的储集空间保存条件较好，未被充填。

3 储层特征及控制因素分析

3.1 储层发育特征

（1）储层垂向分带性明显。研究区位于岩溶斜坡带，即连接岩溶高地与岩溶盆地的过渡带，海西早期构造运动结束后，上奥陶统地层浅覆盖，地层压力较小。地表水系顺地层尖灭带侧向补给，与广泛发育的规模断裂充分接触，地表水、地下水的溶蚀范围明显扩大，溶蚀作用增强[26]。同时，由于地层承压能力较弱，大部分水顺贯穿型深大断裂向上运移至地表，完成泄水，形成广泛的岩溶区。区内岩溶储层的发育在纵向上表现出明显的分带性，可划分为垂向渗滤带、径流溶蚀带，并在区域上具有成层性和对比性。综合测井、钻井、岩溶、岩溶水流方式、岩溶特征等要素，初步建立了T738井区古岩溶垂向结构判别标准（表1）。

表1 T738井区古岩溶垂向结构判别标准

（2）断裂是储层发育的主要控制因素。钻井显示，高产井主要集中于断裂条带，将振幅变化率与相干属性相叠合，发现井区内异常能量体在平面上主要沿断裂延伸方向发育，即断裂走向控制岩溶带的走向。这也表明，岩溶水系沿断裂下渗、溶蚀、排泄的过程，正是储层形成的过程（图2）。

图2 T738井区平面振幅变化率与相干叠合分析

3.2 储层控制因素分析

研究区纵向上发育一间房组、鹰山组两套储层，除古地貌影响外，断裂是最重要的储层控制因素。本次研究借助张量属性对北西、北东、近东西向三组断裂进行对比分析，结果显示，沿断裂发育方向，近东西向、北东向的①、②、③号断裂呈现层状溶蚀特征，连续性好；北西向④、⑤、⑥号雁列式断裂横向溶蚀面连续性差（图3）。分析认为，海西运动早期，地层在北西–南东向应力作用下形成北西、北东向断裂，在后期的构造运动中，应力状态发生调整，形成了近东西向断裂，并对先期的北西向断裂进行切割和错断。

北东向岩溶水系沿可溶性岩层面进入研究区后，在不同方向的断裂发育部位溶蚀作用存在明显差异。其中，北西向断裂走向与主水流方向垂直，水动力条件强，流体沿层面和层间断裂运动，进行“层间–断裂网络”型溶蚀，同时形成一间房组、鹰山组两套地层溶蚀；北东向断裂与主水流方向斜交，水动力条件转弱，逐步过渡为静水沉积环境，区域沉积相类型为开阔台地相或台内滩相，T738井取心资料中可见海绵、海藻及海百合等窄盐度碎屑，与前人认识相符[27–28]，岩溶水沿多角度裂缝侧向、垂向溶蚀，主要发育一间房组储层；近东西向断裂走向与主水流方向平行，由于其对北西向断裂的错断与调整，部分水系改道并沿断裂面下渗溶蚀，形成鹰山组地层溶蚀，但水动力条件相对较弱，TS3井在鹰山组的取心粒屑大小不均，呈棱角状，颗粒分选磨圆度差，表明水流的冲刷改造作用较小，故在该方向上发育的储层性能较差。综上所述，断裂发育方向的差异导致储集空间发育不同，根据断裂走向与主水系方向的交互关系，总结了三种储层发育模式（图 4）：即北西向断裂走向与主水流方向垂直，水动力条件强，流体沿层面和层间断裂运动，进行“层间–断裂网络”型溶蚀，同时形成一间房组、鹰山两套地层溶蚀；北东向断裂与主水流方向斜交，水动力条件转弱，岩溶水沿多角度裂缝侧向、垂向溶蚀，主要发育一间房组地层；近东西向断裂与主水流方向平行，部分水系改道并顺断裂面下渗溶蚀，形成鹰山组地层溶蚀。

图3 不同方向断裂的张量属性

图4 T738井区储层发育模式

4 结论及认识

（1）塔河油田T738井区主要发育加里东运动中期Ⅰ幕、海西运动早期两期岩溶作用，加里东运动中期Ⅰ幕岩溶持续的时间较短，不具备发育大规模岩溶洞穴的条件，但该时期形成的溶蚀孔隙保存条件较好，为后期岩溶作用提供了较好的孔渗通道。海西运动早期构造运动幅度大，地层剥蚀厚度大，岩溶作用持续的时间长，形成规模巨大的岩溶系统，裂缝、孔洞、大型洞穴等储集空间发育程度高，且储集空间保存条件较好。

（2）岩溶水系顺层溶蚀，同时沿断裂面下渗，发育了垂向渗滤带及水平径流带，在纵向上形成一间房组、鹰山组两套储层。平面上，储层主要沿断裂延伸方向呈条带状分布。根据断裂走向与主水流方向的交互关系，总结了三种储层发育模式。