岩溶型碳酸盐岩储层缝洞发育机制与预测方法

Fracture-caves are important reservoir spaces in karsted carbonates. Although the carbonate reservoirs have been focus by many researchers, there are lots of questions such as formation mechanism of the fracture-caves in the carbonates in different block and different karst zones, genetic combinations of the fracture-caves with different sizes, and fillings in the fracture-caves, which result in difficulties in identification of the fracture-caves with middle-small sizes in the carbonate reservoirs. The fracture-cave complexes are recognized as rudiments of the fracture-caves in the carbonate reservoirs by the proposers, they are sampled from different blocks or different karst zones used in the simulations of the formation of fracture-caves in the carbonate reservoir rocks, and the related fracture-cave model are proposed. New geology-geophysics methods for identifying fracture-caves with small-middle sizes will be developed in this project, which are used as tools to recognize fracture-cave distributions in the reservoir rocks and build up the fracture-cave architectures in the reservoir rocks. Meanwhile new geology-geophysics methods are created for identifying fillings of sedimentary, collapsed or chemical materials in the fracture-caves to build up filling models in the fracture-caves in the carbonate reservoirs. Then, it is to analyze the reservoir spaces of non-filling part of the fracture-caves, of pores in the fillings inside of fracture-caves and porosities in carbonates outside of the fracture-caves in typical fracture-cave units, in order to estimate porosity-permeability parameters in the karsted carbonate reservoir rocks.

缝洞是岩溶型碳酸盐岩储层的重要储集空间，虽然已进行了很多研究，但是不同区块不同岩溶带缝洞成因机制、不同尺度缝洞空间组合与充填规律还是存在问题，导致中小尺度缝洞识别及储层评价缺乏地质基础。本项目认为缝洞复合体为岩溶型碳酸盐岩缝洞发育的雏形，因此选择不同岩溶带和不同构造位置缝洞复合体进行缝洞发育模拟实验，揭示不同岩溶带或区块缝洞发育机制，提出相应的缝洞发育模式；研发缝洞发育模式指导下的中小尺度缝洞以及缝洞充填物识别的地质-地球物理综合方法，查明不同岩溶带缝洞的空间分布、建立缝洞成因结构模式，同时查明缝洞内沉积、垮塌和化学充填物分布规律、建立不同成因结构的缝洞充填模式；然后，分别对缝洞未充填部分、缝洞内机械充填物、缝洞外与岩溶相关的奥陶系灰岩进行储集空间分析，以典型缝洞单元为例，探讨岩溶型碳酸盐岩有效储层的评价、提出相应的评价方法。

岩溶作用形成的岩溶储层是我国碳酸盐岩主要的储层类型，塔河油田奥陶系就是其典型代表。岩溶缝洞形态、大小和分布非常复杂，被认为是世界上最复杂的储层。虽然开展了20多年的研究，岩溶缝洞成因机制、缝洞空间组合、缝洞充填规律(特别是热液充填)仍不清楚。.通过4年研究，项目提出断裂活动和岩溶作用共同控制了岩溶储层发育，岩溶相带的形成和演化是岩溶储层地质的核心科学问题。通过现代岩溶考察和塔河岩溶缝洞描述，提出了岩溶相带划分及相标志，查明了塔河主体区岩溶期花状断裂构造形成的东西分水岭，即岩溶相带上近NS向和NEE向两条溶丘高地，查明了断裂活动和地表水活动对岩溶缝洞发育的控制作用，阐明了塔河地区岩溶期分水岭的形成、地表河与地下河的形成，以及周围小型缝洞的形成机制；溶丘高地之间南倾的坡地发育瀑布-地表河、落水洞、溶蚀残丘等泄水系统，该坡地为河丘洼地相带，河丘洼地北部坡度较大、发育地下河-地下河-地表河体系，南部坡度小、受岩溶盆地湖平面升降影响发育两层地下河体系；再向南为岩溶盆地，接收岩溶湖相沉积。确定岩溶湖岸线为岩溶盆地与河丘洼地的分界线、标高50m处为河丘洼地与溶丘高地的分界线。溶丘高地的表层和渗流岩溶带发育断层-裂缝-复合体储集空间，充填率低，为良好的岩溶储层；河丘洼地的径流岩溶带地下河溶洞发育，查明了其中沉积、垮塌和化学充填物分布规律，认为充填程度较低的部分地下河溶洞形成了塔河重要的储集空间。.不同岩溶相带缝洞复合体为缝洞发育的雏形，通过各相带水流方式的溶蚀模拟实验，揭示了溶丘高地高角度溶蚀缝洞及驻水洞形成机制、河丘洼地地下河形成和演化、干流洞-支流洞-厅堂洞组合关系等。.在缝洞发育模式指导下研发了不同尺度缝洞及其充填物识别的地质-地球物理方法，还论述了热液对岩溶储层改造作用，明确了以不同岩溶相带进行岩溶储层预测和评价的思路和方法。.项目每年与油田专家交流，成果及时用于油田生产，解决了塔河油田提高采收率中的科学和实际问题，达到了联合基金的初衷。