哈拉哈塘地区岩溶地貌特征及岩溶储层综合评价
“哈拉哈塘地区岩溶地貌特征及岩溶储层综合评价”为中国石油天然气股份有限公司塔里木油田分公司科技项目，隶属于“哈拉哈塘地区碳酸盐岩勘探开发一体化研究”项目，是国家科技重大专项2011ZX05004-004课题。项目由中国地质科学院岩溶地质研究所承担完成，起止时间为2012年9月至2013年11月，主要完成人有梁彬、张庆玉、淡永、曹建文、刘月红、李景瑞、郝彦珍等。哈拉哈塘地区奥陶系碳酸盐岩自下古生代沉积以来，经历了沉积成岩(O1) –溶蚀破坏(O2-S1) –溶蚀充填(S)等漫长的多期岩溶地质作用，致使岩溶形态多种多样、大小多变、组构复杂。本次研究从地球系统科学的观念出发，运用岩溶动力系统流体–岩石相互作用和岩溶形态成因组合分析等新理论方法，在古地质、古构造、古地形、古水文地质条件恢复以及岩溶环境标志分析的基础上，系统研究了古岩溶缝洞系统形成条件、发育特征和影响控制因素，恢复了不同岩溶期次水动力条件与古岩溶地貌形态，建立了不同地貌单元与水动力条件下的古岩溶发育结构模式。
一、岩溶作用地质背景
哈拉哈塘凹陷位于塔北隆起中部–轮南潜山背斜西翼斜坡地带，北为轮台凸起，南邻满加尔凹陷，西接南喀–英买力低凸起，东为轮南低凸起。根据石灰岩、白云岩和不纯碳酸盐岩的厚度比例及其组合形式，层组结构类型可以划分为连续型、夹层型、互层型、间层型等。根据哈拉哈塘地区早古生代奥陶系碳酸盐岩岩性、地球化学特征和层组组合特征，奥陶系岩溶层组类型可划分为3类4型6个亚型。根据地震层位解释、勘探成果及构造演化分析，存在3期沉积间断的古岩溶作用。
二、不同岩溶期次古岩溶地貌恢复与刻画
1．针对不同期次沉积间断特征，选取不同古地貌恢复方法，对不同岩溶期次的古岩溶地貌进行了恢复与刻画，并对各岩溶地貌的岩溶发育条件进行了分析。
（1）利用印模法恢复前志留纪古岩溶地貌，根据前志留纪古地势、地形展布特征，结合奥陶系顶面至志留系塔塔埃尔塔格组底的厚度，潜山区二级地貌单元划分指标体系为：Ⅰ.岩溶缓坡地，至志留系塔塔埃尔塔格组底标志层厚度30～100m；Ⅱ.岩溶台地，至志留系塔塔埃尔塔格组底标志层厚度约为100～130m；Ⅲ.丘丛谷地，至志留系塔塔埃尔塔格组底标志层厚度约为130～150m。三级地貌单元主要有微丘洼地、微峰洼地、微丘丛谷地、岩溶谷地等4种古岩溶地貌类型。前志留纪岩溶期，主要位于潜山区，此区域经历良里塔格组顶面岩溶作用与前志留纪岩溶作用，由于受南部非碳酸盐岩及吐木休克组弱岩溶层组的影响，不同岩溶期不同地貌单元的岩溶作用方式、作用强度具有明显的差异。
（2）利用相对残厚与古地层构造趋势面方法恢复良里塔格组顶面古地貌，结合古地理环境、古水动力分析，划分为岩溶缓坡、岩溶盆地等2类二级地貌类型；结合哈拉哈塘良里塔格组顶面古岩溶地貌的微地貌组合形态，三级地貌单元主要有丘峰洼地、丘丛洼地、丘丛垄脊沟谷、岩溶谷地、岩溶陡坡、丘丛谷地、岩溶盆地等7种古岩溶地貌类型。对不同地貌单元的岩溶发育条件进行了分析，不同地貌单元，由于不同古水动力条件不同，岩溶主要方式、作用强度具有一定的差异。
（3）利用残厚与残厚趋势面方法恢复一间房组顶面古地貌，根据所恢复的古地貌，一间房组岩溶面地势平坦，岩溶地貌以溶丘洼地、丘丛谷地为主，南北相对高差较小，反映古水动力径流条件缓慢、地下水位较浅，岩溶作用主要位于地下水位附近（即一间房组顶面下20～30m范围），岩溶缝洞系统以溶蚀孔洞、小规模溶洞为主，岩溶管道系统不发育。
2．根据不同岩溶期次古岩溶地貌恢复，构建了不同岩溶期次古水动力场。前志留纪岩溶期，潜山岩溶区自西向东划分为6条地表水系；前良里塔格组岩溶期，自西向东发育6条地表水系；一间房组岩溶期，自西向东发育4条水系。
3．根据构建的古水动力场，对不同岩溶期次古水动力条件与岩溶作用关系进行了较深入分析与研究。
前志留纪潜山岩溶区，前志留纪岩溶面地势平坦、地形起伏较小，受南部桑塔木组碎屑岩阻隔的作用，沿碳酸盐岩与碎屑岩边界附近形成了一系列岩溶湖及古水系，构成潜山岩溶区岩溶地下水的排泄基准，由于岩溶湖、古水系与潜山岩溶地貌相对高差约为30～50m，因而此时期岩溶作用主要位于浅部50～60m范围。
良里塔格组岩溶面，各水系均具有自北向南或南偏东方向径流汇入古海洋的特点。一间房组岩溶期，各水系均自北向南延伸径流，支河流较多，河流弯曲程度大、河道较窄，多呈“V”字型，切深程度较小，河流连续性较差，水系多与岩溶洼地或岩溶湖相通，体现古岩溶地貌地势平坦、地形起伏较小，地下水位较浅、水力坡度较小、水径流相对缓慢，因而岩溶作用主要位于地下水面附近及上方，岩溶缝洞规模较小，岩溶管道系统不发育。
三、哈拉哈塘地区岩溶储层发育规律及主控因素研究
1．潜山岩溶区岩溶储层发育规律及主控因素研究
（1）岩溶区带划分。在前人研究基础上依据良里塔格组岩溶期古地貌形态及古水动力场特征、岩溶层组特征，结合明河切割深度及暗河发育特征对岩溶区带进行了重新划分，岩溶四区带名称仍然沿用潜山岩溶区、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。
（2）潜山岩溶区岩溶缝洞系统主要位于一间房组上部及鹰山组上部、中部，具规模的岩溶缝洞系统主要发育于鹰山组（距奥陶系顶面约80～120m）；一间房组以发育溶蚀裂缝、小溶蚀孔洞为主，鹰山组以发育溶洞、岩溶管道为主。根据钻井、录井、测井解释等信息对潜山岩溶区单井缝洞系统发育特征及岩溶储层进行统计分析，岩溶缝洞系统发育具有潜山垂向分带性，自地表往下分为表层岩溶带、垂向渗滤溶蚀带、径流溶蚀带和潜流溶蚀带。表层岩溶带位于奥陶系顶面下0～15m范围，岩溶以溶蚀孔洞、溶蚀裂缝为主，溶蚀孔洞（0.2～30mm）部分为方解石充填，岩溶发育较强；垂向渗滤溶蚀带位于奥陶系顶面下15～80m范围，岩溶以溶蚀孔洞、顺层溶蚀裂缝及垂向溶蚀裂缝为主，岩溶发育中等，无规模的溶洞系统，溶蚀孔洞多为钙泥质、方解石充填；径流溶蚀带位于奥陶系顶面下80～100m范围，岩溶以溶洞或岩溶管道为主，发育极不均匀，缝洞系统充填程度较低。
岩溶缝洞系统与岩溶储层主要发育在表层岩溶带和水平径流溶蚀带。表层岩溶带以孔洞型及裂缝型储层为主，主要发育Ⅱ、Ⅲ类储层。发育深度主要位于风化壳面附近一间房组顶部以下10～15m范围；径流溶蚀带以洞穴型、裂缝–孔洞型储层为主，储层评级一般为Ⅰ类–Ⅱ类储层，一般发育于风化壳面以下55～85m，钻井过程中常有漏失或放空。而垂向渗滤溶蚀带以发育裂缝型储层为主，储层一般为Ⅲ类，少有Ⅱ类，储集性相对较差。潜流溶蚀带岩溶作用较弱，缝洞一般欠发育，储集性较差。
据统计潜山区在钻井过程中伴有放空漏失井共13口，结合地震响应特征，对潜山区地下暗河展布特征进行了识别与刻画，共识别出18条暗河管道系统，暗河管道类别丰富，可分为流入型、流出型、暗河中段型及孤立洞穴性，不同类型地下暗河系统具有不同的充填特征。暗河发育的地方，串珠通常呈条带状展布。总之，岩溶古地貌、古水系、及古构造共同制约着潜山区岩溶储层的发育。
2．层间岩溶区岩溶储层发育规律
（1）层间岩溶–顺层改造区
紧邻潜山岩溶补给区水动力条件较强，为顺层改造最强烈地区。据统计，哈拉哈塘层间岩溶顺层改造区放空漏失井共33口，其发生层位主要发育在一间房组，少数发育在鹰山组地层。通过地表水系发育特征、深浅串珠展布特征、地震剖面反射特征，结合两个岩溶期不同古地貌对地下暗河分别进行了研究，良里塔格组岩溶期共刻画出5个暗河管道系统、29条暗河管道组合，暗河管道发育不完整，同一岩溶系统，中部岩溶管道系统不发育。多属流入型或流出型岩溶管道，仅局部发育中部岩溶管道系统。暗河形态不规则，多为枝状、单管道状，所识别的单条暗河管道发育规模多集中在3～4km左右。
（2）层间岩溶–台缘叠加区
岩溶缝洞系统垂向特征：奥陶系碳酸盐岩发育三套主要储层，从上到下分别是良里塔格组礁滩体叠加岩溶储层、一间房组层间岩溶叠加颗粒滩储层及鹰山组一段大型岩溶洞穴型储层；良里塔格组礁滩体储层在地震反射上对应强反射，层状分布特征明显，钻井均钻遇该套储层，多为孔洞型储层，储层主要分布于良一段与良三段；加里东中期Ⅰ幕近层状的岩溶作用造就了一间房组储层具有明显层状特征，多为孔洞–裂缝型储层，一般位于一间房组顶面及以下40m；鹰山组储层一般为裂缝–孔洞型，为多期岩溶作用形成，一般形成大型缝洞，非均质性强，储层位于一间房组顶面以下40～80m。
（3）层间岩溶–断裂控储区
岩溶缝洞系统垂向特征：储层主要发育于一间房组地层，少量鹰山组，良里塔格组储层不发育，主要储层类型为孔洞–裂缝型储层，储层级别主要为Ⅱ–Ⅲ类，钻孔放空漏失段为Ⅰ类；储层垂向上一般发育于一间房组顶面及以下30m范围，储层厚度变化大，3m～30m不等；鹰山组储层由于埋藏深、储层易出水等原因，断裂控储区钻遇该套储层钻井较少。
岩溶缝洞系统平面分布特征：断裂控储区良里塔格组地层为泥灰岩为主，岩溶储层不发育；一间房组地层分布较稳定，岩性为颗粒灰岩，较纯，整体上北–南方向上越远离台缘坡折带一间房组缝洞发育更少，一间房组储层以孔洞型储层为主，储层分布于一间房组顶面及以下30m；鹰山组储层也较发育，只是钻井一般钻至一间房组储层就停钻，但从鹰山组广泛分布串珠表明鹰山组缝洞也是较发育的；一间房组与鹰山组串珠东西分布看，与台缘区类似断裂控储区西–中部两条“S”大断裂带间发育较多加里东期北西向小断裂，此带是串珠集中发育地区，也是断裂控储区主要放空、漏失井，油气井分布地区，过“S”形断裂带从中部往东部串珠分布明显减少，仅集中发育于几条北西向断裂附近。
3．层间岩溶区岩溶储层发育控制因素
分析了岩溶层组与岩溶作用关系、沉积间断与层间岩溶关系、良里塔格组顶面古岩溶地貌与层间岩溶储层关系以及断裂构造对岩溶缝洞系统的控制，认为层间岩溶区经历了一间房组、良里塔格组岩溶作用的影响，一间房组岩溶期岩溶作用主要位于浅部，岩溶缝洞系统的形成主要与古地貌、古水系具有明显的关系，断裂构造对岩溶缝洞系统形成控制不明显；良里塔格组岩溶期，岩溶地下水径流自潜山区入渗后，受吐木休克组弱岩溶层组的影响，入渗后的岩溶地下水主要沿一间房组或鹰山组层间向南部径流，因而古地貌对岩溶缝洞系统形成的控制作用不明显，岩溶层组、断裂对岩溶缝洞系统形成成为关键因素，地震强反射“串珠”具有沿断裂分布的特征，沿断裂钻井放空、漏失明显。可见，断裂是岩溶地下水径流、岩溶作用主要通道，在层间岩溶区成为岩溶缝洞系统形成的主要控制因素。
4．岩溶缝洞系统充填特征
一间房组及鹰山组潜山区泥质充填物为主、化学充填物为辅；顺层改造区、台缘区化学充填物为主，断裂控储区由于未取芯不做判断；良里塔格组改造区及台缘区均为泥质、方解石充填，泥质主要来自良里塔格组泥灰岩本身。碳氧同位素测试结果显示：潜山区方解石充填属大气淡水成因；哈803井桑塔木组与吐木休克组、热普1良里塔格组方解石为盐度较高海洋环境中形成；新垦8H、热普4、哈601-18井充填的方解石为高温热液成因。热普4井方解石充填物中发现高温热液成因矿物萤石，佐证了同位素判断方解石成岩环境的准确性。
盐水包裹体特征分析显示可分为低温低盐度包裹体、中温低盐度包裹体、中温中盐度包裹体、中温高盐度包裹体、高温高盐度包裹体五类盐水包裹体。包裹体特征分析与埋藏史图结合分析发现除加里东期的淡水岩溶充填外，还存在晚海西期早埋藏充填、印支–燕山期中埋藏充填及喜山早期的晚埋藏充填，岩溶缝洞系统具有四次较大规模方解石充填作用期，碳氧同位素分析结果一定程度证明了这点。对于高温热液岩溶，仅局部（如哈601-18井、热普4井）可能受此影响，但不具普遍性。
5．哈拉哈塘地区不同岩溶期岩溶储层形成地质建模
根据潜哈拉哈塘地区的岩溶地质背景、岩溶作用期次、岩溶地貌特征及古水动力条件，分别建立了潜山岩溶区、层间岩溶区（顺层改造区、台缘叠加区、断裂控储区）岩溶储层形成地质模型。在各岩溶区带岩溶储层形成地质模型建立基础上，建立了不同岩溶期次岩溶作用演化模型，为油气勘探与开发提供了科学依据。
整体来看，通过项目的实施基本研究清楚哈拉哈塘地区古地貌、古水系的基本特征及岩溶缝洞系统发育规律，为哈拉哈塘地区缝洞单元划分、不同岩溶储层地质模型建立及储层预测提供了依据，为碳酸盐岩高效勘探开发提供了指导。利用残厚与古构造趋势面结合方法，对良里塔格组岩溶期古岩溶地貌恢复与精细刻画，认为哈拉哈塘地区大型岩溶缝洞系统主要形成于良里塔格组岩溶期，为哈拉哈塘地区奥陶系岩溶储层形成与控制因素分析提供了现代岩溶理论基础。通过岩溶地下河刻画与描述，结合岩溶缝洞系统地震响应特征，建立的岩溶储层形成地质模型已应用于开发井位的部署，对碳酸盐岩油气藏高效开发具有实际指导作用。
