塔里木盆地哈拉哈塘地区奥陶系碳酸盐岩古岩溶发育机理

发布时间：2020-05-01 17:23

【摘要】：海相碳酸盐岩古岩溶型储层研究是世界级难题,由于碳酸盐岩岩溶储层非均质性极强,给古岩溶型碳酸盐岩油气藏勘探开发带来极大困难。全世界迄今已发现的碳酸盐岩油气藏有279个,分布在39个国家和地区,储量约占油气资源总量的50%,产量占60%以上。近年来,我国石油工业飞速发展,海相碳酸盐岩油气田勘探开发处于攻坚阶段,且我国海相碳酸盐岩油气田的勘探和开发已经由石油战略的储备区转变为石油资源开发的接替区。而碳酸盐岩古岩溶与油气资源关系十分密切,其溶蚀孔、洞、缝通常是油气聚集的重要场所。据统计,占沉积岩总量20%的碳酸盐岩所储藏的油气资源占据了世界油气探明储量的50%以上,因此碳酸盐岩古岩溶型储层多学科交叉研究越来越受到岩溶水文地质和石油地质工作者的重视。关于油气藏古岩溶储层研究,专家学者做了大量的研究工作,主要集中于油气成藏条件研究、油气迁移和储存研究、油气充注期次研究;此外,针对古岩溶储层研究,专家学者同样开展过一定的研究工作,主要从裂缝及溶蚀孔洞的描述、野外及井下岩溶发育的建模、地震反射与成像测井、钻井岩芯与电测井识别古岩溶,以及古岩溶缝洞充填物地球化学特征等一系列工作手段揭示古岩溶特征及古环境条件。然而,针对复杂地质体条件下,岩溶古地貌恢复方法研究,岩溶古地貌和古水系的刻画,岩溶地下暗河的识别,以及不同地貌类型古水动力条件分析,和基于古岩溶作用机制及古岩溶充填物地球化学分析条件下的区域岩溶演化地质模式研究相对较少。塔里木盆地油气田碳酸盐岩储层经历了漫长的岩溶作用过程,既有地质历史时期地表、近地表环境下的古岩溶作用,又经历了埋藏过程中岩溶作用的叠加与改造,造成古岩溶缝洞发育与分布规律十分复杂,非均质性极强;且由于奥陶系碳酸盐岩古岩溶缝洞储层埋藏深,如:轮南古潜山埋藏深度约为4500~5500m,塔河油田主体区埋藏深度约为5000m~6000m,哈拉哈塘油田埋藏深度约为5000~7000m,目前在塔河油田顺北井区奥陶系碳酸盐岩目的层最深钻井已经达到了8250m。给勘探开发和储层预测带来了极大困难。由于地貌单元的形成受到了水文地质特征的制约,水文地质特征又是古岩溶发育必不可少的条件,所以,古地貌和古水文地质特征制约着岩溶储集空间与储集体的类型。论文在岩溶地质背景分析的基础上,基于大量地球化学分析数据为手段,对奥陶系碳酸盐岩岩溶层组进行了划分,厘定了奥陶系内幕沉积间断古岩溶作用。针对塔里木盆地哈拉哈塘地区复杂地质体条件,通过岩溶古地貌恢复方法研究,对三期沉积间断古岩溶面采用不同方法进行古岩溶地貌恢复,并识别了二级地貌、三级地貌和若干微地貌形态;在此基础上进行了古水系刻画,包括地表水系和潜山岩溶区、层间岩溶-顺层改造区地下暗河特征。结合地震属性对古地貌、古水系进行了识别验证。深入研究了古岩溶储层空间展布规律,结合古岩溶缝洞充填方解石碳氧稳定同位素和流体包裹体特征,阐明了不同地貌类型古水动力特征及古环境条件,分区带建立了岩溶储层形成模型及不同岩溶期次区域演化地质模式,揭示了塔里木盆地哈拉哈塘地区奥陶系碳酸盐岩古岩溶发育机理。取得的主要成果与认识如下:论文首先针对哈拉哈塘地区岩溶作用地质背景开展了研究,认为奥陶系碳酸盐岩内幕存在着3期沉积间断古岩溶作用,既有古潜山风化壳岩溶作用,又有层间岩溶作用的叠加与改造。哈拉哈塘地区自南往北奥陶系碳酸盐岩地层依次尖灭。研究区地质构造复杂,构造断裂以北东-南西向及北北西-南南东向走滑断层为主,少量近南北向走滑断层。以地球化学分析测试结果为依据,将哈拉哈塘地区奥陶系碳酸盐岩岩溶层组划分为3类4型6个亚型。在此基础上,针对奥陶系内幕三期岩溶作用复杂地质体结构,提出了“相对残厚与古地层构造趋势面”结合方法、和“残厚与残厚趋势面方法”分别恢复良里塔格组岩溶期和一间房组岩溶期古地貌,利用常规方法“印模法”恢复前志留纪岩溶期古地貌。依据现代岩溶理论,识别了二级地貌和三级地貌类型,在此基础上对不同期次岩溶古水系进行了刻画,包括地表水系和地下暗河管道系统,并与地震反射地质体古岩溶特征进行了识别验证。深入分析了不同岩溶期次古水动力条件与古岩溶作用关系。由于古水文地质特征制约了古地貌类型的发育,同时又是古岩溶发育的必备条件。但是,古地貌部位不同,古水文特征也不同。本次依据良里塔格组岩溶期岩溶古地貌形态及古水动力场特征、岩溶层组特征,古岩溶缝洞系统发育机制,结合明河切割深度及暗河发育特征,及古水动力条件特征,对哈拉哈塘地区进行了4个岩溶区带的划分。对不同的岩溶区带古岩溶缝洞系统发育规律,及古岩溶发育机制进行了深入研究。通过对古岩溶缝洞充填方解石碳氧稳定同位素测试分析,对研究区古岩溶作用期次与古环境指示意义进行了研究。方解石碳氧稳定同位素分析表明δ~(13)C(PDB)值跨度较大,为2.12‰~-4.09‰,平均值:-0.65‰,δ~(18)O(PDB)值普遍存在偏负特征,为-4.14‰~-15.71‰,平均值为-9.95‰。反映了4类碳酸盐岩古岩溶作用期次与古环境特征。古岩溶缝洞充填方解石流体包裹体分析表明,按盐度高低可分为低盐度包裹体、中盐度包裹体和高盐度包裹体三类;包裹体均一温度显示包裹体主要形成期有4个温度段,反映了塔里木盆地哈拉哈塘地区奥陶系碳酸盐岩古岩溶作用经历了古风化壳裸露大气淡水岩溶期、晚海西埋藏岩溶期、印支-燕山埋藏岩溶期和喜马拉雅埋藏岩溶期4次较大规模的古岩溶作用及充填期次,该项研究与碳氧同位素分析结果基本吻合。通过对岩溶古地貌古地形条件下的岩溶地质剖面及古岩溶储层对比剖面深入研究,在岩溶作用地质背景、岩溶作用期次、岩溶古地貌特征及古水动力条件分析基础上,结合钻井岩芯岩溶、地震、测井、放空漏失,等古岩溶解译资料,针对不同地貌类型,分别建立了潜山岩溶区、层间岩溶-顺层改造区、层间岩溶-台缘叠加区、层间岩溶-断裂控储区岩溶储层形成地质模型,及不同岩溶期次古岩溶作用区域演化地质模式,揭示了哈拉哈塘地区奥陶系碳酸盐岩古岩溶发育机理。本次研究成果,为碳酸盐岩古岩溶型油气储层研究提供新的思路。
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图 1.1 技术路线框图1.3.3 论文主要创新点本论文的创新点主要体现在以下两个方面：（1）针对哈拉哈塘地区奥陶系内幕三期沉积间断复杂地质体特征，，运用新方法“相对残厚与古地层构造趋势面方法”及“残厚与残厚趋势面方法”恢复哈拉哈塘地区奥陶系碳酸盐岩不同期次岩溶古地貌及岩溶古水系特征，包括古地表水系和古地下暗河特征，并进行地震响应特征识别验证。（2）在哈拉哈塘地区综合利用古岩溶充填方解石碳氧稳定同位素、流体包裹体特征恢复古岩溶发育期次及古岩溶环境条件，建立古岩溶发育地质模式，揭示奥陶系碳酸盐岩古岩溶发育机理。

九璧毓鋰

本文编号：2646883