四川盆地北部中二叠统茅口组碳酸盐岩溶蚀模拟实验与岩溶层组特征

四川盆地北部中二叠统茅口组岩溶储层发育,是该区重要储层类型之一。基于野外露头、钻井岩心资料,采用宏观与微观结合的方法,根据薄片鉴定、扫描电镜、主微量元素等资料、辅于溶蚀模拟实验等技术方法,对四川盆地北部茅口组岩溶层组特征进行了研究。该区茅口组一段以泥质灰岩、生屑泥晶灰岩为主,酸不溶物含量较高;茅二段、茅三段以泥晶生屑灰岩、亮晶生屑灰岩为主,酸不溶物含量较低。溶蚀模拟实验结果表明,碳酸盐矿物类型、化学成分等是影响茅口组岩石可溶性的主要因素,样品溶蚀速率、溶液离子浓度及微观溶蚀变化特征均表现为生屑灰岩>泥晶灰岩>白云岩>泥质灰岩。茅口组岩溶层组类型可划分为2类3型9亚型,不同岩溶层组类型岩溶作用条件、岩溶化程度不同,缝洞型岩溶储层发育规模也存在差异。

河道保护区岩溶层桩基施工探讨

邢台绕城公路省道S342邢台段改建工程跨越南水北调河道大桥,南水北调河道保护区内桩基础施工时遇到岩溶层。结合该工程实际,介绍了河道区域岩溶层冲击钻成孔过程中采取的处理措施和注意事项,总结了河道保护区岩溶层桩基溶洞处理的成功经验,为今后类似溶洞处理提供参考。

四川盆地栖霞组岩溶储层及勘探选区

针对四川盆地中二叠统栖霞组岩溶成因及古地貌分布特征认识不清的问题,开展了岩溶储层地质响应分析。研究发现,四川盆地栖霞组层间岩溶储层是由于三级层序界面暴露溶蚀及高位体系域的高频层序界面短暂暴露形成。结合栖霞组厚度、古地理环境及水动力特征分析,将四川盆地栖霞组顶部划分为3类地貌单元,即川西中缓坡生屑滩、川东北台内滩和川南泸州古隆起。川西中缓坡生屑滩和川东北台内滩所形成的沉积微地貌高地和川南泸州古隆起及其斜坡区是栖霞组层间岩溶储层发育的优势地带。根据这一认识并结合烃源岩生烃强度特征将栖霞组岩溶储层划分为4个有利勘探区带。

塔北哈拉哈塘奥陶系碳酸盐岩岩溶储层发育特征及主要岩溶期次

位于塔北隆起中部的哈拉哈塘地区,具有良好的油气成藏条件,是近期塔北油气勘探的突破新区,勘探的主要目标是奥陶系碳酸盐岩岩溶储层。本文通过对区域沉积、构造演化背景的分析,利用钻井、岩芯、地震等资料,对本区岩溶型储层的沉积和成岩作用特征进行了研究,探讨了储层发育的主要岩溶阶段、岩溶模式及主控因素。结果表明哈拉哈塘地区奥陶系碳酸盐岩岩溶储层的主体在一间房组和鹰山组一段,储集空间主要为近层状分布的溶蚀孔洞/洞穴和裂缝,岩溶储层的发育主要受控于一间房组沉积末期的准同生期岩溶和志留系沉积之前的表生期(潜山+顺层)岩溶。前一期岩溶具有区域分布较均匀、规模较小的特点;后一期岩溶在前期岩溶的基础上发育,并根据古地貌的差异在平面上分为4个区:北部Ⅰ区一间房组直接暴露,发育古潜山岩溶;Ⅱ区一间房组之上覆盖了厚度不等的吐木休克组、良里塔格组和桑塔木组,岩溶主要受控于河流和断裂的下切及由北部Ⅰ区地表水补给的地下水顺层岩溶;南部的Ⅲ区和Ⅳ区发育顺层及沿断裂的岩溶和淡水与南部海水的混合水岩溶。在以上两期主要岩溶作用的影响下,哈拉哈塘一间房组和鹰山组一段地层发育近层状岩溶洞穴、孔洞、角砾孔和裂缝,形态多变,具有极强的非均质性。

塔里木盆地塔中北斜坡奥陶系鹰山组深部优质岩溶储层的形成与分布

塔中地区是塔里木盆地的重点勘探区域,奥陶系鹰山组蕴藏了丰富的油气资源。鹰山组发育大套台地相碳酸盐岩,以高能相的台内滩沉积为主。鹰山组埋藏较深,但岩溶储层呈大面积厚层状分布。早奥陶世塔中I号断裂使得塔中隆起隆升并遭受强烈剥蚀形成下奥陶统鹰山组顶部风化壳,以孔洞型和裂缝-孔洞型储层为主。通过古地貌恢复、地震属性分析和地震测井联合波阻抗反演技术和方法识别溶洞发育带和断层裂缝发育带,确定出有利储层的分布范围。研究认为,岩性岩相是岩溶型储层发育的重要基础,层间岩溶控制了储层的成层性和横向展布规模,断裂和裂缝网络是岩溶水的主要渗滤通道,埋藏岩溶形成大量有效的缝洞空间,极大地提高了储集性能。研究发现,优质储层主要分布在鹰山组顶面以下120m地层厚度范围内,横向有一定连通性,在断层、构造裂缝和溶蚀作用下形成统一的储集体,呈准层状展布。

塔北哈拉哈塘地区奥陶系层间改造区岩溶古水文条件分析

哈拉哈塘地区自北往南可分为潜山岩溶区、层间岩溶顺层改造区、层间岩溶台缘叠加区、层间岩溶斜坡区。层间岩溶-顺层改造区为潜山岩溶区和层间岩溶区过渡区域,文章对前志留纪和良里塔格组岩溶期沉积间断古岩溶水文条件特征进行了详细分析,认为地表河流特征总体表现为自北往南径流,深切河谷决定着局部排泄基准面的深度。在此基础上对地下暗河特征进行刻画,本区地下暗河类型多样,总体表现为流入型和流出型暗河管道系统发育,多为单流入、流出系统,地震反射暗河特征较明显,多为连续或断续串珠强反射,以良里塔格组岩溶期暗河最为发育,且前志留纪岩溶期"断头河"多为部分伏流出口。地下暗河管道附近往往发育大型缝洞体,是目前勘探开发重点研究攻坚对象,因此精确恢复和刻画古岩溶流域水文系统的分布特征,寻找油气藏有利储层是广大岩溶油藏专家所关注的重点。

鄂尔多斯盆地奥陶系表生期岩溶类型、发育模式及储层特征

鄂尔多斯盆地奥陶系表生期岩溶储层是盆地碳酸盐岩油气勘探的主力类型,近年来岩溶储层勘探取得一些新突破,难以用风化壳岩溶完美解释,表明存在不同的岩溶作用类型。在钻井岩心、薄片观察基础上,结合古地形、古地貌及岩溶特征分析认为:鄂尔多斯盆地奥陶系表生期存在风化壳岩溶和顺层岩溶两种不同类型的岩溶作用,根据围岩性质细分为白云岩型、灰岩型风化壳岩溶和白云岩型、灰岩型顺层岩溶4个亚类;风化壳岩溶具有非组构选择性,岩溶特征因岩石组构差异而不同,顺层岩溶是组构选择性溶蚀,岩溶作用沿较陡地形顺层选择性溶蚀易溶组分形成孔-洞系统;风化壳岩溶储层受岩溶地貌、岩溶旋回和沉积相带共同控制,顺层岩溶储层预测则需综合考虑古地形、岩溶古地貌、沉积相及古沟槽、古裂隙等要素。

桂南陇瑞洼地浅层岩溶自然电场特征剖析

岩溶洼地地下水渗透流在一定的渗透压力作用下,通过洼地土层过滤后沿碳酸盐岩溶蚀裂隙网络或孔隙下渗补给岩溶管道或地下河等深层岩溶水,便会产生离子导电岩土层的自然极化现象和自然电场,这种自然电场的研究方法可用于洼地浅层岩溶水的探测。研究结果表明,陇瑞洼地浅层岩溶发育带产生的自然电场实测值的平面等值线在洼地中心部位上出现了场幅值-60^-80mV、带宽约40m的带状异常,异常带由北至南呈似"S"状分布;自然电位梯度实测值的平面等值线在岩溶发育带顶部在地面投影中心线附近出现由负值向正值过度的"零值"异常带,"零值"异常带平面分布位置的变化指示了洼地浅层岩溶发育的平面差异与变化。以第18测线为例,陇瑞洼地浅层岩溶自然电位在剖面上分布满足位函数分布特征,即自然电位在浅层岩溶带顶部(615/18测点附近)取得极小值,在极小值的两侧由于逐渐远离岩溶发育带自然电位幅值逐渐减弱,直至趋近于零;自然电场梯度在浅层岩溶带顶部(615/18测点)附近出现由负值向正值过度的"零点"异常,呈似中心对称曲线。水文地质监测钻孔在不同深度揭露了浅层溶洞、溶隙和断层破碎带,从而验证了自然电场法探测岩溶洼地浅层岩溶水资源的有效性。

西南典型紧窄褶皱小尺度浅层岩溶水系统特征及隧道涌水分析

西南地区典型紧窄褶皱控制下的浅层岩溶水,具有循环交替快、水量丰富等特点。精细刻画小尺度浅层岩溶水系统模式类型及其特征,对于探讨岩溶水资源量以及中—浅埋隧道涌水条件具有重要意义。本文以西南典型紧窄褶皱——重庆铜锣山背斜和遵义铜锣井背斜为研究对象,细致地梳理岩溶水系统特征的控制性因素,提出地层空间结构的细微差异导致含水介质及地下水补给、径流、排泄特征等不尽相同。据此,将研究区浅层岩溶水系统细分为四类小尺度模式,并基于各模式差异分析中—浅埋隧道涌水条件。研究认为:穿越不同小尺度岩溶水系统的隧址段,其涌水条件具有一定差异;间互式地层空间结构导致小尺度浅层岩溶水系统之间因地表水体的转换而存在联系,计算涌水量时需考虑相邻可溶岩地层外源补给,而包裹式结构则造成各系统相对独立,计算时需考虑相邻非可溶岩地层外源补给;深切河谷排泄边界,不可忽略降雨对隙流散排型模式的补给,计算涌水量时,降雨量参数应小于年均降雨量,但若边界为浅切河谷,降雨量参数可直接选用年均降雨量。

多层状碳酸盐岩岩溶发育基本模式及其在水利工程中的应用实例

我国西南近代地壳抬升区的多层状碳酸盐岩岩组常被河流深切割。被河流深切割的这些多层状碳酸盐岩岩组其岩溶发育特征对水利水电工程建设具有重大的影响。受岩性的控制,多层状碳酸盐岩岩组的溶蚀作用一般仅在碳酸盐岩岩层内进行,岩溶顺层发育成多层状,在无特殊条件破坏情况下,层间非碳酸盐岩岩层成为相对隔水层,是水库防渗的良好依托;但一些张性、扭性断裂的切割作用或是层间非碳酸盐岩岩层塌陷,都可能导致层间隔水层遭受破坏,使岩溶出现穿层发育现象,对水库防渗极为不利。因此,在水库防渗设计中应特别注意是否存在层间渗漏缺口及其影响问题。

塔中北斜坡鹰山组碳酸盐岩层间岩溶储集层特征

塔中北斜坡鹰山组大规模发育层间岩溶型储集层,岩溶作用深度贯穿不整合面以下180 m范围内。但是不同区块储集层特征差异大、主控因素认识不清等成为制约鹰山组勘探的瓶颈。通过对层间岩溶概念的重新厘定,详细分析塔中井下岩溶型储集层特征,结合构造演化与海平面变化特征,认为塔中鹰山组层间岩溶形成于加里东中期Ⅱ幕构造运动期,暴露时间相对较短,没有形成完整的岩溶体系,大型洞穴不发育,多为孤立的小型洞穴,储集层类型以孔洞型、裂缝-孔洞型为主;暴露时鹰山组地层倾角较小,岩层面与潜水面接近平行,使岩溶作用局部顺层溶蚀,储集层呈准层状分布,但区域上具有穿层性;3期海平面变化与潜水面相对停滞期使鹰一段—鹰二段共发育5套储集层。通过上述分析及储集层分布模式建立,综合预测了有利勘探区块。

塔中地区北坡中—下奥陶统早成岩岩溶作用及储层形成模式

高频层序界面下发育的多种类型早成岩岩溶与埋藏阶段沿着断裂带发育的深成岩溶叠加作用,成为深层—超深层碳酸盐岩储层发育的关键要素。在梳理岩溶作用概念的基础上,通过对塔中地区北坡顺南地区深层—超深层中—下奥陶统岩心、薄片岩石学和阴极发光观察以及流体包裹体和稳定氧、碳同位素分析,结合3D地震均方根振幅和古地貌恢复,不仅从微观上识别出了高位体系域上部同生岩溶和层间岩溶作用类型,并从宏观上建立了这种早成岩岩溶储层"准层状"发育模式,认为受控于古地貌和断裂的早成岩岩溶型储层因后续碳酸盐胶结物充填严重,平均残留孔隙度仅约2.0%,但叠加深成岩溶改造了的储层的最高平均孔隙度可达约19%。因此,早成岩岩溶叠加深成岩溶型储层将成为研究区深层—超深层下古生界斜坡带勘探的重要目标。

塔中82井区层间岩溶成因探讨

在对塔中82井区颗粒灰岩段进行储层预测研究过程中发现:颗粒灰岩段与上覆泥质条带段之间的层面存在波形异常,这种波形异常区与叠前地震预测的AVO属性异常区非常吻合。首先基于碳～氧同位素研究结果,推测塔中82井区的成岩作用属于海水成岩及埋藏成岩作用;其次在地层水资料分析基础上,认为在泥质条带段中,丰富的有机质在热演化过程中形成有机质的CO2及有机酸,导致地层水为弱酸～弱碱性。酸性地层水在埋藏成岩作用下,对颗粒灰岩段顶面进行溶蚀作用,导致塔中82井区颗粒灰岩段顶面岩溶顺层分布,可能是该区一种新的储层成因类型,这种新的储层类型在岩芯及薄片观察均可得到相应证明。颗粒灰岩段顶面的层间岩溶模式研究,因其储盖配置关系优越,分布面积广的优势弥补了厚度薄的不足,可以扩大塔中82井区勘探成果。

塔河油田层控岩溶型储集体发育特征及典型岩溶模式探讨

塔河油田开发实践揭示储集体空间连通程度决定了油井产能。识别、描述顺层岩溶储集体的发育特征,阐述该类岩溶垂向分带性和岩溶机制对于塔河全区油气勘探开发意义重大。本文基于野外露头、岩心/岩石薄片、钻/测井和三维地震等资料,以岩溶水循环理论为指导,结合地震属性提取技术,初步将塔河地区层控岩溶定义为受有利相带、初始层、次级界面和层内断裂等几个因素单独或者联合控制,形成了一套呈层状展布且岩性、物性以及油气生产等方面均有别于上下地层的储集体的一种溶蚀作用。明确了层序界面、断裂和沉积环境共同作用控制了层控岩溶型储集体的发育,并总结了岩溶峡谷区向斜汇流型和局部宽缓平台区单支水系渗流型两种岩溶模式。这两类模式体现了塔河油田不同构造背景、水系条件和断裂规模等储层控制因素的差异性,对于合理辨析层控岩溶在储层形成过程中所发挥的作用至关重要。

浅表回填及岩溶破碎层地埋管钻探施工技术

在贵州岩溶山区地源热泵空调系统实施中,地埋管工程常遇浅表层松散无结构回填层和软弱岩溶破碎带,钻探施工因孔壁垮塌及掉块严重、护壁管不能到位致成孔困难至不能成孔,严重影响工程进度和钻进高成本、甚至影响周边建筑物安全。采取偏心潜孔锤跟管钻进技术达到随钻跟管护壁,有效解决和避免了浅表松散回填层及软弱岩溶破碎带孔壁垮塌护壁问题,对提高钻进效率和成孔质量、降低成本及对同类地层地埋管钻探施工具有参考意义。

塔里木盆地塔中北坡奥陶系碳酸盐岩岩溶储层的形成机理

塔里木盆地塔中北坡奥陶系碳酸盐岩储层已成为该盆地油气勘探的重要目标之一,目前对于该岩溶储层的溶蚀机制尚存在争议。为此,基于沉积、层序与储层综合研究成果,结合微观分析测试与宏观地震资料分析结果,将该区碳酸盐岩岩溶储层划分为石灰岩溶蚀孔洞型、白云岩孔洞型和硅质岩裂缝孔洞型3种类型,并分别探讨了其形成机理。结果表明:(1)石灰岩溶蚀孔洞型储层纵向上分布在中奥陶通鹰山组上段和一间房组,而白云岩孔洞型储层主要发育在下奥陶统蓬莱坝组和鹰山组下段且厚度较大;(2)石灰岩溶蚀孔洞型储层形成于三级层序界面(低位期)岩溶作用,而白云岩孔洞型储层则主要形成于受三级层序界面岩溶作用控制的深埋藏白云石化作用,两者均分布在三级层序界面之下的高位体系域;(3)该区硅质岩储层的发育明显受断裂控制,是深部热液沿断层对石灰岩改造的结果,硅质岩储层及其热液溶蚀缝洞系统分布在断裂附近。进而推测:塔中北坡奥陶系除了发育上述3种储层类型以外,还发育台地边缘礁滩型储层。

层间孔隙岩溶影响隧洞稳定性的数值模拟研究

以重庆巴南区某引水工程为研究背景,采用基于流固耦合理论的二维有限元数值模拟方法,通过有限元软件ABAQUS对隧洞工程选取13个主要断面建立相应的数值模拟模型,分析不同位置水工隧洞断面的围岩在开挖过程中的应力、位移和涌水量变化情况,得出层间孔隙岩溶对隧洞开挖稳定性的影响并提出建议。研究结果表明:隧洞跨层时应力及位移均会产生复杂变化;透水层的存在一定程度上加快了应力消散,并减弱隧洞变形速度;隧洞涌水量与其在透水层中的面积大小有关。

中国岩溶储集层分类与特征及相关的理论问题

中国岩溶储集层分布广泛,可建立地质、录井、测井和地震综合识别标志,并可应用不整合面、洞穴碎屑充填物岩性及其古生物和元素地球化学等方法定时断代。其成因类型包括潜山、礁滩体、内幕、顺层深潜流、垂向深潜流和热流体岩溶,前3个属于基准面岩溶,受不同级别的层序界面控制;后3个为非基准面岩溶,主要受构造和断裂控制。岩溶相带划分应充分考虑基准面、非基准面岩溶的内在联系和深部湍流带的存在以及岩溶成因类型。含油气盆地碳酸盐岩层系溶蚀流体的复原及溶蚀孔洞缝和大型溶洞溶蚀机理分析对油气储集层评价和预测至关重要。岩溶发育的控制因素方面,强调在进一步深化非地带性内营力研究的同时,应加强对地带性外营力的研究。

河谷演化控制下的覆盖型岩溶区地下岩溶分层——以白石窑水电站为例

覆盖型岩溶区的河谷地下岩溶总体上具有上强下弱的垂直分带特征,但这种垂直分带的成因众说纷纭,给工程实际运用带来不少困惑。为此,通过找出河谷由峡谷期向盆地期演化过程的最大岩溶作用水头、最大强化作用水头和最新强化作用水头等特征作用水头,把河谷岩溶的多期叠加成层模型简化为河谷地下岩溶的三期叠加强化模型,即由下至上划分为深层孤立洞隙层、中层强化岩溶层和现代岩溶影响层。借助于白石窑水电站为工程实例进行了河谷演化及其地下岩溶剖面分层分析,提出坝基现代岩溶影响层发育强烈,是防渗的重点,岩溶最大防渗深度进入中层强化岩溶层,大大减少坝基岩溶渗漏防渗处理工程量,节约工程投资。经多年渗漏量观测,防渗效果良好。覆盖型岩溶区地下岩溶分层研究具有一定的应用意义,可供类似的坝基防渗工程参考和使用。

岩溶漏失层气助正循环水井钻探新技术的研究

气助正循环水井钻探新技术主要适用于以岩溶地层为特征的严重漏失地层。该技术通过在双壁钻具的内外管之间泵入压缩空气,举升在钻具与孔壁之间的"环空"形成的空气泥浆。"环空"的气举加速作用阻碍了钻井循环液在地层方向的漏失,并且加速了钻屑的上返速度。该技术的优点在北京房山区岩溶漏失地层的600m水井钻探生产试验中得到了证实。试验结果表明,利用该技术可使泥浆正循环中因严重漏失造成的循环液中断得以恢复,"环空气举作用"大幅度提高了上返的泥浆流量。经对比试验证明,气助正循环工艺在岩溶漏失层的钻进速度高于气举反循环和泥浆正循环,是解决岩溶漏失层钻井液循环中断、钻头烧钻、埋钻等钻探事故的有效方法。