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塔河油田位于塔里木盆地北部沙雅隆起带阿克库勒凸起区,是目前我国最大的、整装海相碳酸盐岩岩溶-缝洞型隐蔽油气藏,已控制含油气面积700km2,预计未来探明石油地质储量规模在15亿吨左右。它的发现,对丰富和发展海相碳酸盐岩油气成藏理论和配套勘探技术方法具有重要科学意义。随着塔河油气勘探开发的不断深入,对塔河油田奥陶系岩溶-缝洞型油气藏的认识也在不断加深,也认识到塔河油田在岩溶-缝洞型储层的发育特征、成因机制和受控因素,岩溶作用特征,岩溶-缝洞型圈闭的定名及划分原则,油气成藏特征和成藏模式等方面的复杂性。
论文在全面收集、系统消化国内外研究成果基础上,利用钻井、三维地震处理和解释、储层预测技术、生物标志化合物分析、包裹体分析、激光拉曼光谱分析技术、溶洞充填物沥青分析技术等,应用含油气系统和成藏动力学的理论方法体系,以构造演化、岩溶发育特征研究为基础,油气运移和聚集研究为重点,整体解剖、系统总结、全面研究了塔河油田奥陶系岩溶-缝洞型储层油气藏的类型、油气藏特征、油气成藏期次、油气分布规律、岩溶-缝洞型圈闭的定名及划分原则,进而建立塔河油田奥体系碳酸盐岩大型复式岩溶-缝洞型油气藏成藏模式。研究过程强调动态和静态研究相结合,宏观和微观研究相结合,强化油气藏成藏过程的系统研究。论文取得以下主要进展和成果:
1.系统开展了阿克库勒凸起加里东—喜山期的构造发展演化研究,明确阿克库勒凸起是在加里东中晚期在南北向挤压应力场下形成的北高南低的宽缓的鼻状凸起,多幕次构造运动是加里东中期运动的显著特点,受区域性、长期性、多期次的构造变形叠加改造的影响,造成现今阿克库勒凸起复杂的构造-沉积面貌。整体上表现为北高南低、东高西低的地貌特征,喜山运动以来,转变为南高北低的北倾单斜构造格局。
2.明晰了岩溶与溶蚀的概念,重新划分了奥陶系碳酸盐岩的溶蚀与岩溶作用的类型、发育模式与成因机理。将塔河油田奥陶系碳酸盐岩溶蚀作用类型划分为同生溶蚀、表生岩溶、埋藏溶蚀作用三大类,建立了表生期大气水裸露型风化壳、覆盖承压型、热液溶蚀作用岩溶作用模式,探讨了大气水岩溶作用发育主控因素。
3.揭示了奥陶系岩溶-缝洞型储层是多期次、多类型岩溶作用的产物,主要受海西早期大气水岩溶作用的影响。碳酸盐岩的主要储集空间类型有孔隙、洞穴和裂缝,储层类型主要是洞穴型、裂缝型和裂缝—孔隙型、裂缝—孔洞型四大类:①洞穴型储层主要发育在上奥陶统桑塔木组尖灭线以北地区,距不整合面0-200米的范围内;②裂缝型储层发育在托甫台地区和南部盐下地区,多沿大型断裂带和局部构造变形带的轴部发育;③裂缝—孔隙型储层的发育与沉积相带关系明显,主要受岩性、白云石化作用和溶蚀作用的控制。主要分布在塔河油田南部地区一间房组上部礁滩相颗粒灰岩中。④缝洞型储层分布在上奥陶统桑塔木组覆盖区,距中下奥陶统顶面0-60m的范围内;
4.以碳酸盐岩储层发育是否均质作为圈闭类型划分的最基本原则,系统提出了一套适合研究区碳酸盐岩圈闭的新分类方案。将塔河油田碳酸盐岩圈闭划分为6大类、15亚类、24型。阿克库勒凸起圈闭按其储集体类型可分为两种:成岩型圈闭—岩溶-缝洞储集体圈闭、沉积型圈闭—生物礁(滩)型储集体圈闭及复合圈闭。
5.结合构造与沉积演化、输导体系、生物标志化合物分子参数Ts/(Ts+Tm)和4-/1-MDBT、油气充注和成藏条件的研究,精细刻画了奥体系油气运移优势方向与路径,识别出“4个优势运移通道与2大主要运移方向”。结合地层水化学场、压力场和流体势的综合研究,认为大部分岩溶-缝洞储层在埋藏过程中与地层流体交换正常,高势区位于塔河东南部,总体显示晚期油气从东南部向凸起高部位运移、向塔河西部、西北部、东北部运移的特点。
6.对岩溶高地、斜坡、谷地、生物礁滩型圈闭展布特征、岩溶-缝洞型油气藏类型和油气分布规律进行了系统研究,指出重质—超重质油藏分布在塔河西北部地区,受加里东晚期—海西早期古油藏的控制,古油藏及海西晚期及以后的油气充注、混合改造与调整是重质油藏形成的关键因素;中质—轻质油藏分布在中东部地区和西南部的托甫台地区、凝析气藏分布在东部,主要受早、晚期油气充注混合程度的控制;生物礁滩型油气藏多与岩溶缝洞型油气藏一起发育构成复式油气藏。
7.在系统研究塔河油田构造和圈闭发展演化、油气充注与改造、油气分布与受控因素等基础上,系统开展了塔河油田奥陶系碳酸盐岩岩溶-缝洞型复式油气聚集带成藏模式的综合研究,建立了岩溶-缝洞早期、岩溶-缝洞叠加改造型、岩溶-缝洞晚期三类成藏模式。
其中,具有创新性意义的成果是:
1.系统建立了表生期大气水裸露型风化壳、覆盖承压型、热液溶蚀作用的三种岩溶发育模式,系统总结了三种岩溶作用的基本特点和成因机理。
2.提出了塔河地区碳酸盐岩岩溶-缝洞型圈闭的定名原则及分类标准,将塔河油田碳酸盐岩圈闭分为原生沉积型、同生溶蚀型、埋藏溶蚀型、成岩转化型、表生岩溶型和构造叠加型等6个大类、15个亚类和24个型。
3.建立了岩溶-缝洞早期、岩溶-缝洞叠加改造型、岩溶-缝洞晚期三类成藏模式。