塔河油田奥陶系岩溶储层发育与海西早期水文地貌响应关系研究

发布时间：2018-06-03 04:13

本文选题：古岩溶地貌 + 古水系　；参考：《中国地质大学》2016年博士论文

【摘要】：塔河油田海西早期形成了复杂的碳酸盐岩岩溶缝洞系统,其发育规模在不同地区表现出显著的差异性。岩溶水在不同地质结构、地貌背景以及不同岩溶发育阶段下,具有一些特定的、代表性的运动样式和富集规律,其运动和分布样式对岩溶储层的形成和展布尤为重要,是岩溶储层研究的核心问题。目前,国内外学者在古地貌、古水系对岩溶储层发育控制作用方面进行了一定程度的研究,但未能从水文地貌系统和岩溶地貌演化的角度对岩溶水结构样式、水动力特征、产汇流机制进行讨论,并闸述水文地貌系统、岩溶地貌演化与储层发育这一“结构-功能”关系。针对上述存在问题,本次研究首先从塔河油田海西早期古水文地貌发育特征入手,以现代岩溶理论为指导,基于高精度三维地震资料,利用地震属性提取及地震成像等技术,对古岩溶地貌、古水文网络进行了恢复,并在此基础上,厘定了岩溶地貌演化阶段,划分了岩溶水文地貌系统和岩溶台面。其次,利用测井解释孔隙度资料建立非洞穴型储层划分模板,对全区971口单井储层类型进行划分,通过水文地貌学原理方法和地震手段对全区暗河型洞穴进行预测,对比不同水文地貌系统中岩溶储层发育特征。最后,通过解剖不同水文地貌系统中岩溶水产汇流特征与储层发育关系,并结合现代岩溶地貌实地考察资料,讨论不同水文地貌背景下岩溶储层发育模式。主要研究认识如下：1.塔河油田海西早期不同地区水文地貌特征存在较大差异,岩溶地貌处于不同演化阶段,并发育多级岩溶台面。1)塔河油田海西早期从东部到西部划分为岩溶高原、岩溶斜坡和岩溶盆地三类二二级古岩溶地貌单元,不同二级岩溶地貌单元的水文地貌特征具有明显的差异性。岩溶高原区、岩溶斜坡区以高幅差峰从、丘峰地貌为主,地貌分异作用强烈,在斜坡区发育一大型岩溶峡谷。地表水系平面上呈大型树枝状,深切沟谷以及纵剖面梯级状下降的特征表明排泄基面的多期次下降,地表水具有强烈的垂向侵蚀作用。高原区和斜坡区交界处可见水系的袭夺现象,地表水系发育处于较成熟阶段。水系、地貌结构特征表明岩溶高原、岩溶斜坡区经历较长一段岩溶作用稳定期,建立了完整的地表岩溶流域水系网络,岩溶地貌发育演化阶段处于“壮年期”阶段；岩溶盆地区地形较为平缓,以低幅度溶丘为主,地貌分异作用不明显。水系在平面上呈不对称的格状水系结构特征,主干水系流向与构造走向一致,分支水系受地形控制明显密集分布于主干水系东侧。沟谷普遍表现出“浅”切割且具有“正常型”河谷纵剖面的特征,平面上展现出大量的蛇曲状结构,表明地表水以侧向溶蚀、侵蚀为主,是在相对稳定的构造格局控制下形成的。地表水系发育处于较年轻阶段。水系、地貌结构特征表明岩溶盆地区经历岩溶作用时间有限,地表水文网络对地貌的溶蚀侵蚀作用较弱,岩溶地貌发育演化演化阶段处于“青年期”阶段。2)按照分水岭边界、水系结构特征、水动力条件和水循环特征的不同,将塔河地区海西早期流域系统划分为岩溶高原区水文地貌系统、岩溶斜坡区水文地貌系统、岩溶盆地区水文地貌系统和浅覆盖区水文地貌系统。3)通过对岩溶台面发育特点和台面划分难点的分析,以岩溶古地貌发育特征为基础,建立了水系汇流点法、侵蚀阶地法和地层上超终止方法,对岩溶高原地区水文地貌系统的岩溶台面进行划分,识别出4级岩溶台面,以岩溶台面3的面积最大,经历的构造稳定时期最长。2.不同水文地貌系统中岩溶储层的发育特征具有明显差异性。岩溶高原水文地貌系统中暗河型洞穴平面上呈单支状、网状并且具有发育规模大、埋藏深、连通性较好的特征。盲谷、伏流、和袭夺形成的地下暗河洞穴异常发育,且袭夺形成的暗河型洞穴主要发育于高原与斜坡的交界地带。表层岩溶带储层在残丘翼部的发育程度高于顶部和底部。越靠近主干水系(沟谷)的高级次水系(沟谷)部位表层岩溶储层越发育；岩溶斜坡区水文地貌系统中发育大型树枝状暗河型洞穴系统,分支系统发育,洞穴具有发育规模大、埋藏深、连通性较好的特征；岩溶盆地水文地貌中洞穴主要呈孤立状,未形成连续的暗河型洞穴网络,洞穴发育具有规模小、埋藏浅的特征；浅覆盖区水文地貌系统在表层和深部发育两套孤立状洞穴,在一间房组地层主要为礁滩相沉积,虽然经历了后期的成岩改造作用,部分孔隙被破坏,但仍然保存了部分原生孔隙和次生孔隙；从全区范围内来看,洞穴在垂向上表现出明显的成层性和复杂性特征,洞穴层形成时间总体呈现出上老下新的时序性关系。3.在岩溶高原水文地貌系统中建立了沟谷、残丘表层岩溶带储层发育模式、向斜汇流型暗河洞穴发育模式、分水岭-断控暗河型洞穴发育模式；岩溶斜坡水文地貌系统中建立了峡谷区地表-地下双重结构洞穴发育模式、峡谷-断裂双控洞穴发育模式；浅覆盖区建立了顺层岩溶发育模式和深部热液岩溶发育模式：从水文地貌时空演化与岩溶储层发育响应关系的角度探讨岩溶储层发育规律：建立岩溶台面约束下洞穴层发育模式1)残丘翼部表层的节理、裂隙为大气淡水在表层岩体中渗透和溶蚀提供了良好的条件,大气水进入皮下水文层的入渗强度较大,产生侧向扩散流动的皮下水流,并向沟谷排泄。入渗水在表层裂隙中,发生溶蚀作用时间较长,从而使残丘翼部表层岩溶带储层发育程度较高；由于水流强烈的垂向侵蚀作用,使得绝大多数主干水系(沟谷)两侧的地表分支水系(沟谷)处于干涸无水状态,地表水由沟谷底部渗漏转入地下,使分支沟谷系统整体“漏陷化”,从而控制了分支沟谷系统表层岩溶带储层的发育。2)两个大型分水岭所围限的向斜构造为有利的汇水地带,高原区水文地貌中1充足的大气水补给条件和地表水系强烈的垂向侵蚀作用,使得地表沟谷系统退化为干谷、伏流,盲谷等,发育大量落水洞、竖井,地表水文网不断解体并逐渐向地下转化。向斜内部岩层中节理面及断裂的发育,为地下水的渗透提供了通道,从而形成了顺向斜轴部发育的大型暗河洞穴系统：由于分水岭核部深大断裂较发育,一部分水沿分水岭翼部顺深大断裂下渗,形成分水岭-断控暗河型洞穴。3)峡谷区较大的地貌梯度,为地表水的运动提供较大的水动力条件。地表水系具强烈的垂向侵蚀作用,并最终全部转入地下,使地表沟谷系统失去排水功能,发育成与原地表沟谷平行的地下洞道,形成了呈映射关系的地表-地下双重结构暗河洞穴系统：峡谷地貌控制周围水动力场,使区域地表、地下水向峡谷排泄,而断裂为地下水下渗提供具体路径。排泄基面多期次下降后,在峡谷两侧形成了多套洞穴层。4)浅覆盖区北部潜山区较大的地形幅差提供较强的水动力条件,裂缝和先期溶蚀孔洞及颗粒灰岩段孔隙为岩溶水提供运移路径,使得北部潜山区岩溶水顺层面进入承压区域。深切至一间房组内部的沟谷为承压状态下的顺层岩溶水提供了排泄通道,一部分水顺层面向深切沟谷排泄,另一部分水顺贯穿一间房组和桑塔木组的深大断裂向上运移至地表,形成上升泉,从而形成了完整的补给-径流-排泄系统；深部热流体顺深大断裂向上运移,携带大量化学活动性强的物质组分并产生热液岩溶作用,从而促成了该区深部溶储层的发育。5)岩溶高原区和岩溶斜坡区经历了一段较长的岩溶作用稳定期,这种完整的地表岩溶流域水系网络以及盲谷、干谷、伏流段、袭夺暗河以及具有综合性排驱功能的大型地下暗河洞穴水系统是“壮年期”岩溶地貌演化阶段下的产物。岩溶盆地区经历的岩溶作用时间有限,这种孤立状洞穴的发育是“青年期”岩溶地貌演化阶段下的产物。6)岩溶高原水文地貌系统主要发育3套洞穴层,具有明显的层状分布特征,台面3的洞穴层规模最大。3套洞穴层在垂向上并不构成大范围重叠,仅台面3控制的洞穴溯源侵蚀穿越台面向上游发育,说明洞穴层形成时的构造稳定期长。其他台面洞穴层并未穿跨台面发育,说明洞穴层形成时的构造稳定期短,潜水面控制下洞穴溯源侵蚀范围比较有限。
[Abstract]:This paper deals with the formation and distribution of karst reservoirs in different geological structures , geomorphic backgrounds and different karst development stages . The karst slope area experienced a long period of karstification and established a complete water system network in the surface karst basin .
This paper divides the early basin system into karst plateau with the characteristics of water system structure , water power condition and water circulation characteristics .
In the karst slope area , a large - scale tree - like buried cave system is developed in the hydrography system , the branch system is developed , and the cave has the characteristics of large development scale , deep burial depth and good connectivity ;
In the karst basin , the caves are mainly isolated and do not form a continuous underground cave network , and the cave development has the characteristics of small scale and shallow burial .
There are two isolated caves in shallow - covered area with two sets of isolated caves in the superficial layer and the deep part . The formation of the shallow - covered area mainly consists of reef - shoal facies . Although some pores are destroyed during the late diagenesis , some of the primary and secondary pores are preserved .
From the perspective of the whole area , the cave is characterized by obvious layering and complexity , and the formation time of the cave layer presents a new chronological relationship .
The development mode of the surface - underground double - structure caves and the development mode of the canyon - fault double - control cave are established in the hydromorphic system of karst slope .
In this paper , the karst development model and the karst development model of deep hydrothermal solution are established in the shallow covering area . The development law of karst reservoir is discussed from the perspective of the relationship between the spatial - temporal evolution of hydrography and the development response of karst reservoir .
In this paper , a large deep river cave system is developed , which is characterized by a strong vertical erosion effect and a strong vertical erosion of surface water .
5 ) The karst plateau and the karst slope area have experienced a long period of karst .
【学位授予单位】：中国地质大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P618.13;P931

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