引用本文
张三, 金强, 胡明毅, 韩起超, 孙建芳, 程付启, 张旭栋. 塔河地区奥陶系不同地貌岩溶带结构组合差异与油气富集[J]. 石油勘探与开发, 2021,48(5): 962-973.
ZHANG San, JIN Qiang, HU Mingyi, HAN Qichao, SUN Jianfang, CHENG Fuqi, ZHANG Xudong. Differential structure of Ordovician karst zone and hydrocarbon enrichment in paleogeomorphic units in Tahe area, Tarim Basin, NW China[J]. Petroleum Exploration & Development, 2021,48(5): 962-973.  
Doi: 10.11698/PED.2021.05.08
Permissions
Copyright©2021, 《石油勘探与开发》编辑部
《石油勘探与开发》编辑部 所有
塔河地区奥陶系不同地貌岩溶带结构组合差异与油气富集
张三1, 金强2, 胡明毅1, 韩起超3, 孙建芳4, 程付启2, 张旭栋2
1.长江大学地球科学学院,武汉 430100
2.中国石油大学（华东）地球科学与技术学院,山东青岛 266580
3.中国石化股份胜利油田分公司孤岛采油厂,山东东营 257231
4.中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院,北京 100083
联系作者简介：胡明毅（1964-）,男,湖北武汉人,博士,长江大学地球科学学院教授,主要从事沉积学和层序地层学研究和教学工作。地址：湖北省武汉市蔡甸区大学路特1号,长江大学武汉校区地球科学学院,邮政编码：430100。E-mail: humingyi65@163.com

第一作者简介：张三（1990-）,男,陕西安康人,长江大学地球科学学院在站博士后,主要从事石油地质方面研究。地址：湖北省武汉市蔡甸区蔡甸街大学路111号,长江大学地球科学学院C座334,邮政编码：430100。E-mail：zspetro@sina.com

收稿日期: 2021-01-26 修回日期: 2021-08-25
基金项目: 国家油气重大专项（2016ZX05014-002-007）; 国家自然科学基金（U1663204,42072171,41772103）
摘要

基于大量地质、钻/测井、地震及生产动态资料,从水系分布及水流通道分析入手,探讨塔河油田奥陶系不同地貌单元岩溶带结构组合特征,并分析其油气富集特征。结果显示,塔河地区奥陶系岩溶古地貌由分水岭、岩溶谷地及岩溶盆地组成。分水岭中发育表层岩溶带（平均厚度为57.8 m）与渗流岩溶带（厚度为115.2 m）,其中断层、裂缝和中小型缝洞体密集发育,76.5%的油井单井累产油量超过5×104 t。岩溶谷地发育表层岩溶带、渗流岩溶带和径流岩溶带,平均厚度分别为14.6,26.4,132.6 m,其中径流岩溶带中地下河溶洞多被细粒物质充填（充填率达86.8%）,84.9%的油井单井累产油量不到2×104 t。岩溶盆地不发育岩溶带,仅在局部断裂带上发育断溶体,其厚度可达600 m,且紧密围绕断裂周围1 km内分布。因此,不同地貌单元水流产状不同,形成不同的岩溶带结构组合,同时造成油气分布差异。分水岭为油气运移指向区,其中相互串通的中小型缝洞空间油气充满度高,高产井比例大。地下河沉积搬运能力强,溶洞充填率高,油气丰度小,低产、低效井比例大。通源断裂既是水流通道、又是油气运移通道,岩溶缝洞储集空间巨大,油气易于富集。图10表1参30

关键词: 古岩溶; 岩溶水系; 分水岭; 缝洞结构; 油气分布; 塔河油田; 奥陶系; 塔里木盆地
中图分类号:TE122.1 文献标志码:A 文章编号:1000-0747(2021)05-0962-12
Differential structure of Ordovician karst zone and hydrocarbon enrichment in paleogeomorphic units in Tahe area, Tarim Basin, NW China
ZHANG San1, JIN Qiang2, HU Mingyi1, HAN Qichao3, SUN Jianfang4, CHENG Fuqi2, ZHANG Xudong2
1. School of Geosciences, Yangtze University, Wuhan 430100, China
2. School of Geosciences, China University of Petroleum, Qingdao 266580, China
3. Gudao Oil Production Plant, Shengli Oilfield Company of Sinopec, Dongying 257231, China
4. Exploration and Development Institute, Sinopec, Beijing 100083, China
Abstract

Based on a large number of drilling, logging, seismic and production data, the differential structures of karst zone and hydrocarbon distribution in different paleogeomorphic units of the Tahe area, Tarim Basin, are discussed by analyzing the karst drainages and flowing channels. The karst paleogeomorphy of Ordovician in Tahe area is composed of watershed, karst valley and karst basin. The watershed has epikarst zone of 57.8 m thick on average and vadose karst zone of 115.2 m thick on average with dense faults, fractures and medium-small fracture-caves, and 76.5% of wells in this area have cumulative production of more than 5×104 t per well. The karst valleys have epikarst zone, vadose karst zone and runoff karst zone, with an average thickness of 14.6, 26.4 and 132.6 m respectively. In the runoff karst zone, the caves of subsurface river are mostly filled by fine sediment, with a filling rate up to 86.8%, and 84.9% of wells in this area have cumulative production of less than 2×104 t per well. The karst basin has no karst zone, but only fault-karst reservoirs in local fault zones, which are up to 600 m thick and closely developed within 1 km around faults. Different karst landforms have different water flowing pattern, forming different karst zone structures and resulting in differential distribution of oil and gas. The watershed has been on the direction of oil and gas migration, so medium-small sized connected fracture-caves in this area have high filling degree of oil and gas, and most wells in this area have high production. Most caves in subsurface river are filled due to strong sedimentation and transportation of the river, so the subsurface river sediment has low hydrocarbon abundance and more low production oil wells. The faults linking source rock are not only the water channels but also the oil-gas migration pathways, where the karst fractures and caves provide huge reservoir space for oil and gas accumulation.

Keyword: paleokarst; karst drainage; watershed; fracture-cave structure; oil and gas distribution; Tahe Oilfield; Ordovician; Tarim Basin
0 引言

20世纪初, 饱水带的概念首次被提出, 由此认为地下水具有分带性[1, 2]; Cvijić 将水文学与地貌学有机结合提出了岩溶纵向分带的观点[3]; Swinnerton通过岩溶露头观测提出了渗流岩溶带和潜流岩溶带的2分方案[4]; Esteban在此基础上将渗流岩溶带细分为上部渗入带、下部渗滤带, 潜流岩溶带细分为季节变动带与深部饱水带, 并建立了典型岩溶水动力剖面[5, 6]; Loucks通过露头观测, 明确了不同岩溶带缝洞的成因类型及空间组合, 建立了表生岩溶的发育模式, 展示了岩溶洞穴体系的垂向分布特征[7]。21世纪初, 岩溶纵向分带的观点逐渐引入塔里木、鄂尔多斯、渤海湾及四川盆地的古岩溶研究[8, 9, 10], 尤其是近10年来, 塔河油田奥陶系岩溶带研究取得突破性进展[11, 12, 13, 14]。金强、李阳等结合塔河岩溶地质条件, 提出了岩溶带的4分方案及结构模式, 自上而下依次为表层岩溶带、渗流岩溶带、径流岩溶带和潜流岩溶带[12, 13]。邹胜章等在此基础上, 综合钻/测井资料、缝洞类型、充填特征及岩溶形态, 建立了岩溶纵向分带识别方法[14]。

然而, 近年来塔河油田勘探开发实践揭示, 不同岩溶地貌单元岩溶带结构组合存在差异, 奥陶系岩溶斜坡上的局部高地（分水岭）未发现径流岩溶带地下河溶洞[15, 16, 17], 断溶体发育的上奥陶统覆盖区也未发现岩溶分带现象[18], 这种差异如何形成和分布直接关系着油田勘探开发方案的部署。本文基于塔河油田丰富的地质-地球物理资料, 结合水流产状及水流通道特征, 依据不同岩溶带结构及缝洞特征, 分析不同地貌单元岩溶带组合特征及差异, 并结合油田开发现状, 探索油气分布及富集规律, 以期为塔河油田缝洞油藏及同类型油气藏勘探开发提供指导。

1 岩溶地质背景

塔河油田位于塔里木盆地北部, 奥陶系鹰山组和一间房组为其主力储产层[19], 岩溶缝洞为其主要油气储集空间[20]。早中奥陶世, 塔北地区处于浅水台地环境, 沉积了一套厚层碳酸盐岩[21]。其中一间房组（O2yj）生屑灰岩和鹰山组上段（O1— 2y上）砂屑灰岩可溶性最强, 鹰山组下段（O1— 2y下）云质灰岩和蓬莱坝组白云岩次之[11, 21]。晚奥陶世, 受加里东运动幕式升降影响[22], 塔北地区沉积了混积陆棚相泥灰岩与瘤状灰岩以及泥岩与粉砂岩[21], 可溶蚀性差（可作为岩溶区隔水层）[23], 自下而上依次为恰尔巴克组、良里塔格组和桑塔木组（见图1）。

图1 塔河地区奥陶系海西早期岩溶水文地貌与地层格架

志留纪末, 塔北强烈隆升, 同时发育众多北北东、北北西向走滑断裂[24, 25], 奥陶系碳酸盐岩长期暴露地表遭受强烈岩溶作用（海西早期岩溶）, 水流沿其断层、裂缝强烈侵蚀与溶蚀, 形成众多树枝状蛇曲形岩溶水系。各水系间为条带状分水岭, 而分水岭之间为水流长期侵蚀、溶蚀而形成的谷地。两个分水岭和其间的谷地即构成一个独立岩溶流域[16, 17, 26]。如图1所示, 塔河地区发育4条近南北向岩溶水系、对应4个不同规模、不同形态的条带状分水岭及岩溶谷地。其中S71— S74分水岭与S48— T402分水岭间发育一个喇叭口状岩溶谷地, 共同构成了一个相对独立的岩溶流域。在这个流域中发育了众多地表河（干流河与支流河）。侵蚀河谷均消失于恰尔巴克组尖灭线附近, 推测该尖灭线以南可能存在水体（泄水区）, 本文将其称为岩溶盆地, 并将恰尔巴克组尖灭线作为岩溶盆地与岩溶谷地的分界线。所以塔河地区海西早期岩溶地貌主要由分水岭、岩溶谷地及岩溶盆地组成, 分水岭与岩溶谷地的中— 下奥陶统可溶性灰岩直接出露地表, 发育风化壳型岩溶; 岩溶盆地区, 由于上奥陶统非可溶性岩层覆盖于中— 下奥陶统之上, 发育埋藏断控型岩溶[18]。

泥盆纪末— 石炭纪初, 塔河地区处于三角洲— 潮坪相环境[27], 巴楚组自南西向北东逐渐超覆于奥陶系不整合之上, 海西早期岩溶结束[21, 28]。之后塔河地区奥陶系一直深埋地下, 具继承性演化特征[22]。

2 岩溶带类型及特征
2.1 表层岩溶带特征

海西早期岩溶过程中（岩溶期）表层岩溶带紧邻风化壳表层发育, 其中构造裂缝及风化裂隙极其发育, 水流方式有地表径流（顺坡流）和近地表扩散-渗滤两种方式[12, 17]。大气降雨散落于灰岩风化壳表面后, 在陡坡带水流主要以顺坡流为主, 形成侵蚀沟谷（地表河）、峰丘、石林等岩溶地貌, 其中地表河途径断层或裂缝交叉处, 可沿断层、裂缝溶蚀扩大而形成落水洞（地表河谷底或落水洞底通常为表层岩溶带的底界）[12]; 在缓坡区, 水流梯度小, 水流可以沿错综复杂的裂隙通道进入风化壳内部而发生扩散溶蚀, 形成准片状分布的溶蚀孔洞与缝洞复合体组合（中小型缝洞体）。该类型缝洞在岩溶期后的埋藏过程中充填较弱, 局部见少量非可溶性细粒物质充填, 略微扩径, 井漏-溢流频繁（见图2）。如T403井于井深5 408.2 m钻入奥陶系鹰山组, 随即出现油气显示, 继而钻遇密集发育的中小型缝洞体（见图2a）。缝洞段自然伽马曲线低平（接近灰岩背景值7~9 API）, 补偿声波时差值为240~277 μ s/m, 补偿中子值为0~2%, 深、浅侧向电阻率曲线表现为鼓包型中高电阻率（400~500 Ω · m）; 岩心资料显示黑色原油充填于该段溶蚀缝洞之中, 薄片也显示其灰岩中密集发育溶蚀孔洞（蓝色）, 孔径在0.1~0.7 mm（见图2d）。

图2 塔河地区奥陶系岩溶带类型及缝洞特征
（a）T403井综合解释柱状图; （b）T403井区岩溶期水文地貌及缝洞分布; （c）过T403井地下河波阻抗属性剖面; （d）T403井, 5 412.03 m, 褐灰色砂屑灰岩, 原油充填溶蚀裂隙, 同时密集发育溶蚀孔洞（蓝色铸体）; （e）T403井, 5 419.58 m, 褐灰砂屑灰岩, 发育缝洞复合体, 同时沿裂隙溶蚀扩大（蓝色铸体）; （f）T403井, 5 540.03 m, 溶洞充填砂砾岩, 砾石成分为砂屑灰岩, 分选较差, 磨圆中等, 砾石间充填石英颗粒, 发育粒间孔（蓝色铸体）; （g）T403井, 5 582.01 m, 褐灰砂屑灰岩, 发育顺层溶蚀裂隙, 且充填灰绿色泥质, 同时发育构造裂缝（蓝色铸体）, 构造裂缝缝面平直, 几乎未发生溶蚀扩大迹象

2.2 渗流岩溶带特征

岩溶期渗流岩溶带位于表层岩溶带之下, 由于其远离风化壳表面, 裂缝及风化裂隙减少, 相对孤立的高角度断层、裂缝为其主要水流通道。水流或经过表层岩溶带后向下渗滤溶蚀形成缝洞复合体, 或直接通过落水洞向下渗滤溶蚀扩大形成竖井, 或于断层、裂缝交叉处溶蚀扩大形成驻水洞[14]。该类型缝洞在岩溶期后埋藏过程中充填较弱, 主要被垮塌角砾与钙泥质不完全充填, 钻井过程中扩径明显, 且易发生井漏。另外, 该类型缝洞主要呈相对孤立的垂向条带状, 其与表层岩溶带密集发育横向准连续片状不同, 可依此划分出二者之间的界限（渗流岩溶带顶界, 即表层岩溶带底界）。如T403井于5 414.6 m以深裂缝密度明显减小, 深浅侧向电阻率值骤然降低（40~60 Ω · m）且出现明显的正幅差异（RLLD大于RLLS）, 发育沿垂向裂缝溶蚀扩大形成的不连续串珠状缝洞复合体（见图2e）。且在5 438.5~5 445.8 m钻遇7.3 m驻水洞（GR值为10~15 API, Δ t值为240~277 μ s/m, RLLS值为100~220 Ω · m）。其与表层岩溶带（5 408.2~5 414.6 m）密集发育的溶蚀孔洞截然不同（见图2d、图2e）, 则5 414.6 m即为渗流岩溶带与表层岩溶带的界限。

2.3 径流岩溶带特征

岩溶期径流岩溶带位于潜水面附近, 水流主要沿潜水面附近呈近水平径流, 断层、裂缝或不整合面为其主要水流通道。大气淡水通过断层、落水洞、竖井或其他缝洞通道到达潜水面附近后, 由于潜水面的托举（浮力）作用, 水流不再向下渗滤, 而是转为沿潜水面附近的径向流, 这是其与渗流岩溶带最大的区别。初期水流可沿潜水面附近的一些裂隙通道径向渗流, 随着岩溶作用不断进行, 裂隙通道不断扩大, 形成廊道或溶洞, 水流可转变为径向管道流, 强烈的侵蚀与溶蚀逐渐形成复杂的地下河溶洞系统, 发育具沉积层理的砂泥质充填, 且易扩径、井漏。如图2所示, T403井于5 487.6~5 554.3 m井段钻遇高达66.7 m地下河溶洞, 其充填了大量沉积砂砾岩。砾石成分为奥陶系灰岩碎屑, 磨圆程度中等, 明显具水流搬运特征, 且砾石间充填大量外源它形石英矿物（见图2f）。其溶洞段GR曲线呈箱型或峰丛式中高值（10~80 API）, Δ t、ϕ CNL最大值分别超过333 μ s/m、30%, RLLD、RLLS曲线也成箱型特低值（3~30 Ω · m）。另外, 该类型溶洞在波阻抗（IMP）地震属性剖面上可清楚识别, 其平面呈连续弯曲带状分布, 剖面在3.48~3.51 s时间域内呈连续管道状发育。其与其上片状、孤立分布的表层、渗流岩溶带岩溶缝洞产状截然不同（见图2b、图2c）。据此, 可确定径流岩溶带的顶界为5 487.6 m。在此须强调的是, 潜水面并非水平, 其随着地形抬高而缓慢升高, 而且其位置并非稳定不变, 而是随季节变化而发生上下浮动, 从而发育复杂的径流岩溶带地下河溶洞系统。

2.4 潜流岩溶带特征

岩溶期潜流岩溶带位于潜水面之下, 其水体为地层水（CO2容量平衡, 溶蚀性差）及混入的少量大气淡水。水流主要沿层理或裂隙缓慢渗流（层流）, 发生较弱的岩溶, 形成一些顺层的溶蚀孔洞或溶蚀裂隙。因其水流缓慢且处于弱还原环境, 溶蚀裂隙中多被一些灰绿色泥质充填。潜流岩溶带与径流岩溶带相比, 缝洞发育程度大大减弱, 易于区分。如T403井的第9次岩心显示, 在5 562.1 m以深钻遇奥陶系灰岩（原岩）, 测井响应特征也均回归背景值; 且在第10次取心中, 发现了被灰绿色泥质充填的顺层溶蚀裂隙, 其灰岩中发育一些构造裂缝, 几乎未发生溶蚀扩大迹象（见图2g）。另外, 从IMP属性剖面也可以看出, 自时间域3.51 s以深, 缝洞异常体基本不发育, 据此可以确定潜流岩溶带顶界为井深5 562.1 m（径流岩溶带底界）。潜流岩溶带的底界通常为不具可溶性的非渗透性岩层[2, 5, 14], 然而对于塔河油田断裂发育的台地相厚层块状灰岩地层（中— 下奥陶统）, 其底界可能很深。

综上所述, 岩溶期表层岩溶带主要发育准连续片状中小型缝洞群, 渗流岩溶带以发育孤立式垂向缝洞带为特征, 径流岩溶带发育大型地下河溶洞系统, 潜流岩溶带仅发育少量顺层溶蚀裂隙。这些缝洞组合、充填及地质-地球物理响应特征可作为识别与划分岩溶期不同岩溶带的重要标志（见表1）。

表1 塔河地区奥陶系不同岩溶带缝洞特征及识别标志
3 不同地貌单元岩溶带结构组合差异
3.1 分水岭岩溶带结构组合特征

分水岭作为岩溶斜坡背景上的局部高地, 断层、裂缝密集发育, 其与风化裂隙相互交错串通, 可构成一个极其复杂的水流网络通道。然而, 分水岭属于贫水区, 缺乏地表河水的补给, 大气降雨为其主要水源。其地形落差大, 水流极易顺坡快速流入邻近岩溶谷地, 水岩接触时间短, 岩溶作用弱。恰逢雨季, 大气降水方可沿分水岭中复杂网络通道进入地下, 发生扩散式渗滤溶蚀作用, 形成密集发育的中小型缝洞体, 即表层岩溶带。尔后剩余的水量继续沿断层、裂缝向下渗滤溶蚀, 形成孤立分布的驻水洞及缝洞复合体组合, 即渗流岩溶带。此后, 如有充足的水量, 其可穿透渗流岩溶带, 到达潜水面附近发生径流溶蚀。但对于贫水的分水岭, 因其地貌位置高, 潜水面深度大, 有限的水流很难抵达潜水面, 即便是少量水流抵达, 也因其水量有限, 难以形成地下河通道, 而是形成与潜流岩溶带相当的少量顺层溶蚀裂隙。

如图3所示, T402井区分水岭地貌高差达300 m, 其中断层、裂缝密集发育（见图3a、图3b）。T402井于5 358.5 m深处钻入奥陶系, 继而依次钻遇表层岩溶带（厚度为76.3 m）、渗流岩溶带（厚度为103.6 m, 见图3c）。其中表层岩溶带密集发育中小型缝洞体, 测井曲线表现为平直低GR, 丛式中高Δ t及低RLLD特征; 且缝洞段取心收获率不到20%（第7次取心）, 岩心破碎严重, 呈次圆状岩块（断层角砾）, 含油性好（见图3d）。渗流岩溶带以垂向相对孤立的缝洞为主, 测井曲线表现为平直低Δ t、中等RLLD特征（见图3e）。迭代均方根振幅地震属性显示, 表层岩溶带相互连通的缝洞体围绕分水岭顶部呈片状分布, 渗流岩溶带孤立缝洞体呈垂向带状分布, 且在时间域3.48 s以深缝洞发育程度骤然减小, 几乎不发育缝洞体, 即不发育径流带地下河溶洞系统。另外, 多次生产测试结果反映油水界面逐渐上升（见图3e, 1998年试油未见油水界面, 推测在5 468 m以深, 2002年上升至5 430 m, 2004年上升至5 380 m）, 说明分水岭中密集发育的缝洞体相互连通形成了一个近似均质的峰丘体型储集空间。

图3 分水岭岩溶缝洞及岩溶带结构组合特征

3.2 岩溶谷地岩溶带结构组合特征

岩溶谷地为负向地形, 属于汇水区, 水量充沛, 岩溶水系广布, 加之其地形平缓, 水流缓慢, 水岩接触时间长, 岩溶作用强, 溶蚀量大（鹰山组残余地层明显较分水岭大）, 表层及渗流岩溶带遭受强烈侵蚀而减薄。同时, 因其地貌位置低, 潜水面深度小, 充足的水流源源不断通过断层、裂缝或落水洞抵达潜水面附近而发生径向溶蚀, 逐渐形成地下河溶洞及廊道（排水通道）, 继而流出地表或汇入岩溶盆地（泄水盆地）, 形成一个完整的岩溶水排泄系统。然而, 由于地下河复杂的空间结构（时而开阔、时而狭小）, 地表河所携带的大量外源物质被搬运至地下而充填于溶洞之中, 导致地下河溶洞充填严重。同时, 受潜水面上下波动的影响, 可形成上下多层复杂地下河通道。

如图4所示, TK730岩溶谷地北高南低, 地貌高差不到40 m。钻井及地震资料揭示, 自上而下依次发育表层岩溶带（平均厚度15.6 m）、渗流岩溶带（厚22.8 m）、径流岩溶带（厚126.5 m）、潜流岩溶带（未钻穿）。其中径流岩溶带发育上下双层“ 立交桥” 式网络状地下河溶洞, 溶洞被沉积砂泥岩与垮塌角砾岩充填, 发育3个充填序列, 充填率为65%~100%, 平均值为86.8%。地下河分布平面上主要沿断层、裂缝呈南北向展布（见图4c）, 剖面上于潜水面附近从高部位向低部位连续分布（受断裂、地貌及潜水面共同影响）。自北部TK644井流经TK632、TK730井区, 于TK734井区上返而汇入泄水盆地, 形成透镜体状巨厚径流岩溶带。

图4 岩溶谷地岩溶缝洞及岩溶带结构组合特征
（a）顺地下河道波阻抗地震属性剖面; （b）地下河及岩溶带结构剖面; （c）岩溶地貌、蚂蚁体切片及上下层地下河分布叠合图

3.3 岩溶盆地岩溶过程分析

岩溶盆地区长期被水体淹没, 平静的水体中CO2浓度饱和, 溶蚀性大大减弱, 加之上奥陶统非可溶性岩层覆盖于中— 下奥陶统可溶性灰岩之上, 水岩无法接触, 岩溶作用无法进行, 不发育岩溶带。局部地区由于断层活动, 使水体发生动荡（CO2浓度发生变化而具溶蚀性）而沿断层灌入地下与可溶岩接触而发生溶蚀作用, 形成仅沿断层分布的断控岩溶缝洞体, 即断溶体[18, 29]。如图5所示, 位于岩溶盆地中北西向断裂带上的T807井, 于5 532.6 m深处钻遇上奥陶统恰尔巴克组泥灰岩层（非可溶性岩层）, 未见油气显示, 于井深5 552.2 m钻入一间房组灰岩即出现油气显示（存在溶蚀缝洞）, 并于5 696.5~5 748.2 m井段钻遇高达52.7 m溶洞。该类型溶洞泥质等细粒物质充填较少, 主要被较松散的断层角砾充填（GR值接近灰岩基值7~9 API, Δ t值高达500 μ s/m, RLLD、RLLS值低至10 Ω · m且具明显正幅差异）, 仍保留大量储集空间。缝洞主要围绕断裂带周围400~500 m范围内分布, 纵向发育深度可达600 m（200 ms以深缝洞体发育才骤然减少）, 呈准连续“ 瀑布” 型空间结构。其与径流岩溶带地下河溶洞（GR值为60~80 API、横向连续带状分布）截然不同, 也较表层、渗流岩溶带中小型缝洞体发育深度大。

图5 岩溶盆地断控岩溶缝洞结构特征

3.4 岩溶带结构组合差异模式

依据岩溶缝洞三维雕刻技术[30], 雕刻出海西早期塔河地区T74至T76界面内（一间房组与鹰山组上段）的缝洞异常体（缝洞的波阻抗地震属性响应规模）, 将其与该期岩溶地貌叠合分析。结果显示, 不同地貌单元缝洞结构组合不同。分水岭中缝洞异常体主要呈孤立片状分布, 岩溶谷地区发育连续带状缝洞异常体（地下河）, 岩溶盆地区缝洞异常体呈线性串珠状分布。其中地下河与地表河相互连接, 均围绕分水岭裙带式分布于岩溶谷地之中, 且向南终止于岩溶盆地, 形成地表河-地下河-泄水盆地完整岩溶水排泄系统（见图6）。

图6 塔河地区奥陶系古风化壳地表河、地下河分布特征

南北向过井剖面岩溶带结构解释结果显示, 分水岭中S88、TK688及TK653井均于风化壳以下30.4~83.5 m钻遇密集发育的中小型缝洞体, 即表层岩溶带, 其厚度在28.2~105.6 m, 平均厚度为57.8 m（见图7）。TK610井于风化壳之下126.4 m（3.48 s）钻遇孤立溶洞, 且在3.48~3.50 s时间域内, 该类型溶洞均有分布, 即发育渗流岩溶带, 其厚度在54.3~132.1 m, 平均值为115.2 m。在3.52 s以深, 缝洞体骤然减少, 近乎消失, 即不发育径流岩溶带地下河溶洞系统。

图7 塔河地区奥陶系不同地貌岩溶带结合组合差异特征（剖面位置见图6）

岩溶谷地中T615、TK734、TK647井均在风化壳之下10.5~22.3 m钻遇地下河溶洞, TK643和TK650井分别在风化壳之下53.2 m、68.8 m处钻遇地下河溶洞, 即发育径流岩溶带, 其厚度在61.5~188.2 m, 平均值为132.6 m（见图7）。由于岩溶谷地区水流的强烈侵蚀, 其表层岩溶带和渗流岩溶带较薄, 分别为26.4 m和14.6 m。同时, 在时间域3.54 s以深缝洞异常体发育骤然减小, 且TK734井在对应深度钻遇灰绿色泥质充填溶蚀裂隙, 即为潜流岩溶带。

岩溶盆地中的T703和T807井不发育岩溶作用带, 其中T703井未钻遇任何缝洞体, 而位于断裂部位的T807井于风化壳以下144.3 m处钻遇51.7 m高的溶洞, 且波阻抗地震属性也显示其井周断层处发育纵向连续缝洞异常体, 与图5空间雕刻结果一致（见图7）。

综上所述, 岩溶期同一岩溶流域, 岩性相当的条件下, 不同岩溶地貌单元水系分布、水流通道及方式的差异, 形成了不同的岩溶带结构组合。分水岭中主要发育表层岩溶带和渗流岩溶带, 其中密集发育中小型缝洞与孤立溶洞组合, 不发育径流岩溶带地下河溶洞。岩溶谷地发育表层、渗流、径流及潜流岩溶带, 其中以径流岩溶带占比最大, 且发育大型地下河溶洞系统。岩溶盆地区不发育岩溶带, 仅在局部活动断裂带发育断溶体（见图8）。

图8 塔河地区奥陶系岩溶带结构组合模式

4 不同地貌单元不同岩溶带组合结构油气富集特征

将塔河地区奥陶系岩溶期断裂、地下河及岩溶地貌与目前单井累计产油量（一定程度反映油气富集程度）叠合分析, 结果显示, 分水岭中76.5%的油井单井累产油量超过5× 104 t, 且呈片状分布, 如S66— S74和S48— T402井区。岩溶谷地区32.8%的油井单井累产油量超过5× 104 t, 且主要沿断层分布, 如T607、T436井区。而地下河发育区的油井普遍低产, 84.9%的油井单井累产油量不到2× 104 t, 如T615以及西北部的TH10125井区。岩溶盆地区83.6%的油井单井累产油量不到5× 104 t, 其中断裂带上的部分油井单井累产油量可以超过5× 104 t, 如T702B、T781井区, 而断层之外的油井单井累产油量普遍小于1× 104t, 如T707井区。

另外, 区内北北东向通源断裂带（F1、F2）上56%的油井单井累产油量超过3× 104t, 其中18%的油井单井累产油量超过30× 104t（见图9）。

图9 塔河油田奥陶系缝洞油藏开发现状图

整体比较而言, 分水岭油气富集程度最好, 岩溶谷地次之, 岩溶盆地较差。然而, 局部多期活动（岩溶期、成藏期剧烈活动）通源断裂（沟通烃源灶的断裂）既是岩溶水流通道, 又是油气运聚场所, 导致不同地貌单元油气富集程度不分伯仲。

分水岭正是因为密集发育的断层、裂缝提供了复杂的网络水流通道, 才保证了在水量有限的条件下发育密集分布的中小型缝洞储集空间; 加之其继承性演化特点, 一直处于构造高部位, 始终为油气运移、聚集指向区; 油气不断沿断层、不整合面及连通缝洞向其运移、聚集, 形成围绕分水岭呈准连续分布的丘峰型油藏, 油气丰度大、油井产量高（见图10）。如S48、S74、T402等井区。

图10 塔河地区奥陶系碳酸盐岩缝洞油藏运聚模式

岩溶谷地区断裂同样是岩溶水流及油气运移的重要通道, 充足的水流沿断层、裂缝通道进入地下于潜水面附近径向溶蚀, 形成复杂的地下河溶洞。由于水流的超强搬运能力, 使其溶洞充填严重, 损失大量油气储集空间; 加之其与分水岭毗邻, 处于负向构造, 属于油气运聚劣势区, 油气富集程度差, 油井普遍低产。然而, 在地下河不发育区, 多期活动的通源断裂即形成了巨大的断控岩溶缝洞储集空间, 又沟通了深部油源, 弥补了其储集空间小与油源不足的缺陷, 形成高产油气富集带（见图10）。如T607、T436井区。

岩溶盆地区不发育岩溶带, 断裂带周围的岩溶缝洞为其主要储集空间, 其与通源断裂的有效匹配, 可形成高产油气富集带（见图10）, 如T702B井区。

5 结论

海西早期塔河地区奥陶系岩溶地貌由分水岭、岩溶谷地及岩溶盆地3种地貌单元组成。不同地貌单元水系分布、水流通道不同, 形成了不同的岩溶带结构组合。分水岭中发育表层岩溶带和渗流岩溶带, 不发育径流岩溶带地下河溶洞系统; 其中密集发育断层、裂缝、缝洞复合体及驻水洞, 且通过裂缝网络相互串通, 形成准连续丘峰体型储集空间, 油气丰度大, 油井产量高。岩溶谷地发育表层岩溶带、渗流岩溶带、径流岩溶带、潜流岩溶带, 其中径流岩溶带占比最大, 发育大型地下河溶洞, 且多被沉积砂泥质充填, 储集空间损失严重, 油气富集程度差, 油井产量低。岩溶盆地长期被水体淹没, 不发育岩溶带, 仅在局部活动断裂带部位发育断溶体。断裂既是岩溶水流通道, 又是油气的运移通道和聚集场所, 是岩溶型碳酸盐岩油藏勘探开发的重要靶区。

符号注释：

GR—自然伽马, API; RLLD、RLLS—深、浅侧向电阻率, Ω · m; Δ t—补偿声波时差, μ s/m; ϕ CNL—补偿中子孔隙度, %。

（编辑 黄昌武）

参考文献
[1] FORD D C, WILLIAMS P W. Karst hydrogeology and geomorphology[M]. New York: John Wiley & Sons Ltd, 2007: 1-5. [本文引用:1]
[2] 中国科学院地质研究所岩溶研究组. 中国岩溶研究[M]. 北京: 科学出版社, 1979: 23-51.
Institute of Geology, Chinese Academy of Sciences. Study of karst in China[M]. Beijing: Science Press, 1979: 23-51. [本文引用:2]
[3] CVIJIĆ J. The evolution of Lapiés: A study in karst physiography[J]. Geographical Review, 1924, 14(1): 26-49. [本文引用:1]
[4] SWINNERTON A C. Origin of limestone caverns[J]. Geological Society of America Bulletin, 1932, 43(3): 663-694. [本文引用:1]
[5] ESTEBAN M, CLAPPA C F. Subaerial exposure environment[C]// SCHOLLE P A, BEBOUT D G. Carbonate depositional environments. Houston: AAPG, 1983. [本文引用:2]
[6] 朱起煌. 碳酸盐岩古岩溶相的发育模式、演化特点及储层类型[J]. 新疆石油地质, 1993, 14(2): 188-196.
ZHU Qihuang. The development model evolution characters and reservoir types of palaeo-karst facies of carbonate rock[J]. Xinjiang Petroleum Geology, 1993, 14(2): 188-196. [本文引用:1]
[7] LOUCKS R G. Paleocave carbonate reservoirs: Origins, burial- depth modifications, spatial complexity, and reservoir implications[J]. AAPG Bulletin, 1999, 83(11): 1795-1834. [本文引用:1]
[8] 贾振远, 蔡忠贤, 肖玉茹. 古风化壳是碳酸盐岩一个重要的储集层(体)类型[J]. 地球科学, 1995, 20(3): 283-289.
JIA Zhenyuan, CAI Zhongxian, XIAO Yuru. Paleoweathering crust: An important reservoir(body) type of carbonate rocks[J]. Earth Science——Journal of China University of Geosciences, 1995, 20(3): 283-289. [本文引用:1]
[9] 王俊明, 肖建玲, 周宗良, 等. 碳酸盐岩潜山储层垂向分带及油气藏流体分布规律[J]. 新疆地质, 2003, 20(2): 210-213.
WANG Junming, XIAO Jianling, ZHOU Zongliang, et al. Vertical zoning and fluid distribution for carbonate rock reservoir of buried hill[J]. Xinjiang Geology, 2003, 20(2): 210-213. [本文引用:1]
[10] 郑荣才, 彭军, 高红灿. 渝东黄龙组碳酸盐岩储层的古岩溶特征和岩溶旋回[J]. 地质地球化学, 2003, 31(1): 28-35.
ZHENG Rongcai, PENG Jun, GAO Hongcan. Palaeokarst-related characteristics and cycles of carbonate reservoirs in Huanglong Formation, Upper Carboniferous, Eastern Chongqing[J]. Geology-Geochemistry, 2003, 31(1): 28-35. [本文引用:1]
[11] 夏日元, 邹胜章, 杨彬, 等. 塔里木盆地奥陶系碳酸盐岩缝洞系统模式及成因研究[M]. 北京: 地质出版社, 2011: 31-39.
XIA Riyuan, ZOU Shengzhang, YANG Bin, et al. Study on the karst fracture-caves system model and origin of Ordovician carbonates in Tarim Basin[M]. Beijing: Geological Press, 2011: 31-39. [本文引用:2]
[12] 金强, 田飞. 塔河油田岩溶型碳酸盐岩缝洞结构研究[J]. 中国石油大学学报(自然科学版), 2013, 37(5): 15-21.
JIN Qiang, TIAN Fei. A study on constructions of fracture-cave in karst carbonates in Tahe Oilfield[J]. Journal of China University of Petroleum (Edition of Natural Science), 2013, 37(5): 15-21. [本文引用:4]
[13] 李阳, 金强, 钟建华, 等. 塔河油田奥陶系岩溶分带及缝洞结构特征[J]. 石油学报, 2016, 37(3): 289-298.
LI Yang, JIN Qiang, ZHONG Jianhua, et al. Karst zonings and fracture-cave structure characteristics of Ordovician reservoirs in Tahe Oilfield, Tarim Basin[J]. Acta Petrolei Sinica, 2016, 37(3): 289-298. [本文引用:2]
[14] 邹胜章, 夏日元, 刘莉, 等. 塔河油田奥陶系岩溶储层垂向带发育特征及其识别标准[J]. 地质学报, 2016, 90(9): 2490-2501.
ZOU Shengzhang, XIA Riyuan, LIU Li, et al. Vertical zone characteristics and identification stand ard of Ordovian karst reservoirs in the Tahe Oilfield[J]. Acta Geologica Sinica, 2016, 90(9): 2490-2501. [本文引用:4]
[15] 李源, 鲁新便, 王莹莹, 等. 塔河油田海西早期岩溶水文地貌特征及其演化[J]. 石油与天然气地质, 2016, 37(5): 674-683.
LI Yuan, LU Xinbian, WANG Yingying, et al. Hydrogeomorphologic characterization and evolution of the Early Hercynian karstification in Tahe Oilfield, the Tarim Basin[J]. Oil & Gas Geology, 2016, 37(5): 674-683. [本文引用:1]
[16] 张三, 金强, 孙建芳, 等. 塔河地区奥陶系岩溶斜坡峰丘高地的形成及油气地质意义[J]. 石油勘探与开发, 2021, 48(2): 303-313.
ZHANG San, JIN Qiang, SUN Jianfang, et al. Formation of hoodoo-upland on Ordovician karst slope and its significance in petroleum geology in Tahe area, Tarim Basin, NW China[J]. Petroleum Exploration and Development, 2021, 48(2): 303-313. [本文引用:2]
[17] 蔡忠贤, 张恒, 漆立新, 等. 塔里木盆地中—下奥陶统岩溶水文地貌结构类型及特征[J]. 石油学报, 2020, 41(1): 43-58.
CAI Zhongxian, ZHANG Heng, QI Lixin, et al. Types and characteristics of karst hydrogeomorphologic architecture in the Middle-Lower Ordovician, Tarim Basin[J]. Acta Petrolei Sinica, 2020, 41(1): 43-58. [本文引用:3]
[18] 鲁新便, 杨敏, 汪彦, 等. 塔里木盆地北部“层控”与“断控”型油藏特征: 以塔河油田奥陶系油藏为例[J]. 石油实验地质, 2018, 40(4): 461-469.
LU Xinbian, YANG Min, WANG Yan, et al. Geological characteristics of ‘strata-bound’ and ‘fault-controlled’ reservoirs in the northern Tarim Basin: Taking the Ordovician reservoirs in the Tahe Oil Field as an example[J]. Petroleum Geology & Experiment, 2018, 40(4): 461-469. [本文引用:3]
[19] 康玉柱. 中国海相油气田勘探实例之四: 塔里木盆地塔河油田的发现与勘探[J]. 海相油气地质, 2005, 10(4): 31-39.
KANG Yuzhu. Cases of discovery exploration of marine fields in China (Part 4): Tahe Oilfield in Tarim Basin[J]. Marine Origin Petroleum Geology, 2005, 10(4): 31-39. [本文引用:1]
[20] 焦方正. 塔里木盆地深层碳酸盐岩缝洞型油藏体积开发实践与认识[J]. 石油勘探与开发, 2019, 46(3): 552-558.
JIAO Fangzheng. Practice and knowledge of volumetric development of deep fractured-vuggy carbonate reservoirs in Tarim Basin, NW China[J]. Petroleum Exploration and Development, 2019, 46(3): 552-558. [本文引用:1]
[21] 新疆油气区石油地质志编写组. 中国石油地质志: 第十五卷[M]. 北京: 石油工业出版社, 1992: 57-120.
Petroleum Geological Annals Compile Group of Xinjiang Oil Field. Petroleum geological annals: Vol. 15[M]. Beijing: Petroleum Industry Press, 1992: 57-120. [本文引用:4]
[22] 何登发, 周新源, 杨海军, 等. 塔里木盆地克拉通内古隆起的成因机制与构造类型[J]. 地学前缘, 2008, 15(2): 207-221.
HE Dengfa, ZHOU Xinyuan, YANG Haijun, et al. Formation mechanism and tectonic types of intracratonic paleo-uplifts in the Tarim Basin[J]. Earth Science Frontiers, 2008, 15(2): 207-221. [本文引用:2]
[23] 淡永, 梁彬, 曹建文, 等. 塔北哈拉哈塘地区奥陶系碳酸盐岩岩溶层组特征与溶蚀强度分析[J]. 石油实验地质, 2015, 37(5): 582-590.
DAN Yong, LIANG Bin, CAO Jianwen, et al. Characteristics and solution intensity of karst formations in Ordovician carbonates in the Halahatang area of the northern Tarim Basin[J]. Petroleum Geology and Experiment, 2015, 37(5): 582-590. [本文引用:1]
[24] 邬光辉, 马兵山, 韩剑发, 等. 塔里木克拉通盆地中部走滑断裂形成与发育机制[J]. 石油勘探与开发, 2021, 48(1): 1-11.
WU Guanghui, MA Bingshan, HAN Jianfa, et al. Origin and growth mechanisms of strike-slip faults in the central Tarim cratonic basin, NW China[J]. Petroleum Exploration and Development, 2021, 48(1): 1-11. [本文引用:1]
[25] 江同文, 韩剑发, 邬光辉, 等. 塔里木盆地塔中隆起断控复式油气聚集的差异性及主控因素[J]. 石油勘探与开发, 2020, 47(2): 213-224.
JIANG Tongwen, HAN Jianfa, WU Guanghui, et al. Differences and controlling factors of composite hydrocarbon accumulations in the Tazhong Uplift, Tarim Basin, NW China[J]. Petroleum Exploration and Development, 2020, 47(2): 213-224. [本文引用:1]
[26] 张三, 金强, 赵深圳, 等. 塔河油田海西运动早期奥陶系岩溶地貌[J]. 新疆石油地质, 2020, 41(5): 527-534.
ZHANG San, JIN Qiang, ZHAO Shenzhen, et al. Ordovician karst Paleogeomorphology during Early Hercynian movement in Tahe Oilfield[J]. Xinjiang Petroleum Geology, 2020, 41(5): 527-534. [本文引用:1]
[27] 朱美衡, 郭建华, 石媛媛, 等. 塔河地区石炭系层序地层及与邻区的对比[J]. 石油勘探与开发, 2005, 32(3): 23-26.
ZHU Meiheng, GUO Jianhua, SHI Yuanyuan, et al. Carboniferous sequence stratigraphy correlation of Tahe and adjacent areas, Tarim Basin[J]. Petroleum Exploration and Development, 2005, 32(3): 23-26. [本文引用:1]
[28] 张三, 金强, 乔贞, 等. 塔河油田奥陶系构造差异演化及油气地质意义[J]. 中国矿业大学学报, 2020, 49(3): 576-586.
ZHANG San, JIN Qiang, QIAO Zhen, et al. Differential tectonic evolution of the Ordovician and its significance in petroleum geology in main area of Tahe Oilfield[J]. Journal of China University of Mining & Technology, 2020, 49(3): 576-586. [本文引用:1]
[29] 丁志文, 汪如军, 陈方方, 等. 断溶体油气藏成因、成藏及油气富集规律: 以塔里木盆地哈拉哈塘油田塔河南岸地区奥陶系为例[J]. 石油勘探与开发, 2020, 47(2): 286-296.
DING Zhiwen, WANG Rujun, CHEN Fangfang, et al. Origin, hydrocarbon accumulation and oil-gas enrichment of fault-karst carbonate reservoirs: A case study of Ordovician carbonate reservoirs in South Tahe area of Halahatang Oilfield, Tarim Basin[J]. Petroleum Exploration and Development, 2020, 47(2): 286-296. [本文引用:1]
[30] 鲁新便, 何成江, 邓光校, 等. 塔河油田奥陶系油藏喀斯特古河道发育特征描述[J]. 石油实验地质, 2014, 36(3): 268-274.
LU Xinbian, HE Chengjiang, DENG Guangxiao, et al. Development features of karst ancient river system in Ordovician reservoirs, Tahe Oil Field[J]. Petroleum Geology and Experiment, 2014, 36(3): 268-274. [本文引用:1]