蘇中堂, 呼尚才, 劉寶憲, 任軍峰, 白海峰

(1.油氣藏地質(zhì)及開(kāi)發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(成都理工大學(xué))，成都 610059;

2.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司 勘探開(kāi)發(fā)研究院，西安 710018;

3.低滲透油氣田勘探開(kāi)發(fā)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，西安 710018)

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鄂爾多斯盆地西緣克里摩里組古喀斯特洞穴特征及發(fā)育控制因素

蘇中堂1, 呼尚才1, 劉寶憲2,3, 任軍峰2,3, 白海峰2,3

(1.油氣藏地質(zhì)及開(kāi)發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(成都理工大學(xué))，成都 610059;

2.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司 勘探開(kāi)發(fā)研究院，西安 710018;

3.低滲透油氣田勘探開(kāi)發(fā)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，西安 710018)

[摘要]鄂爾多斯盆地西緣下奧陶統(tǒng)克里摩里組發(fā)育的古喀斯特洞穴具有良好的勘探前景，但洞穴預(yù)測(cè)難度大，勘探風(fēng)險(xiǎn)高，需要準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)古喀斯特洞穴基本特征與儲(chǔ)層發(fā)育規(guī)律，降低勘探風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)巖心觀察、薄片鑒定以及錄井、測(cè)井、地震等手段分析表明，該套喀斯特洞穴主要發(fā)育在顆?；?guī)r內(nèi)，橫、縱向分布穩(wěn)定，依據(jù)巖石學(xué)、錄測(cè)井及地震響應(yīng)特征可分為垮塌半充填型和暗河充填型，后者進(jìn)一步分成角礫充填和泥質(zhì)充填2種類(lèi)型?？λ固囟囱ň哂屑永飽|期大氣淡水順層溶蝕特征，其發(fā)育受到巖性、古地貌及古地質(zhì)條件的共同控制，臺(tái)緣礁灘微相顆?；?guī)r是優(yōu)先可溶性基巖，古喀斯特斜披提供了有利的水動(dòng)力條件，加里東期同生微斷裂提供了滲流通道，上奧陶統(tǒng)是否覆蓋決定了洞穴類(lèi)型及充填程度。

[關(guān)鍵詞]喀斯特儲(chǔ)層；順層溶蝕；顆?；?guī)r；古地貌；溶蝕機(jī)理

第三輪全國(guó)油氣資源評(píng)價(jià)顯示，中國(guó)海相碳酸鹽巖蘊(yùn)藏豐富的油氣資源，近年來(lái)西部三大盆地不斷取得突破，表明海相層系具有良好前景，是未來(lái)油氣儲(chǔ)量增長(zhǎng)的重要領(lǐng)域之一[1,2]。鄂爾多斯盆地西南緣臺(tái)緣相帶是當(dāng)前勘探的重點(diǎn)領(lǐng)域之一[3]，盆地西緣2010年完鉆的YT1井鉆遇喀斯特洞穴，產(chǎn)氣34.6×103m3/d，2011年施工的YT2井洞穴內(nèi)產(chǎn)氣11.565×103m3/d，1987年完鉆的T1井在相同層位產(chǎn)氣164×103m3/d，該地區(qū)其他鉆井也見(jiàn)不同程度氣顯，證實(shí)這一區(qū)域具有良好的勘探前景。前人已經(jīng)注意到這套潛在儲(chǔ)層，提出一些認(rèn)識(shí)[4]，但對(duì)于發(fā)育在盆地西緣臺(tái)緣相帶內(nèi)的這套喀斯特洞穴型儲(chǔ)層的基本認(rèn)識(shí)目前尚顯薄弱，直接影響到對(duì)這一潛在儲(chǔ)層的勘探開(kāi)發(fā)，本文試圖分析該地區(qū)喀斯特洞穴基本特征及其控制因素，為認(rèn)識(shí)、勘探、開(kāi)發(fā)這套儲(chǔ)層提供基本地質(zhì)依據(jù)。

1地質(zhì)背景

鄂爾多斯盆地天環(huán)地區(qū)處于華北地臺(tái)西緣，橫跨盆地西緣逆沖帶、天環(huán)拗陷和伊陜斜坡3個(gè)次級(jí)構(gòu)造區(qū)劃，地層分區(qū)屬于桌子山地層小區(qū)，早奧陶世缺失冶里期和亮甲山期沉積，在區(qū)域上不同程度發(fā)育相當(dāng)于馬家溝期的碳酸鹽巖沉積，自下而上依次為三道坎組、桌子山組和克里摩里組(圖1)。其中克里摩里組相當(dāng)于盆地內(nèi)殘存的馬六段沉積，厚0～180 m，總體以臺(tái)緣相灰?guī)r為主，夾一些白云質(zhì)灰?guī)r或含云灰?guī)r。奧陶紀(jì)末受加里東運(yùn)動(dòng)影響，盆地主體抬升遭受剝蝕，形成了以中央古隆起為中心向東西兩側(cè)降低的風(fēng)化殼古地貌[5]，天環(huán)地區(qū)不同程度受到影響，但向西依次接受了中奧陶統(tǒng)烏拉力克組、拉什仲組的沉積，地層發(fā)育逐漸完整。加里東晚期的這次南北向的擠壓作用在西緣奧陶系內(nèi)形成了大量北東、北西向節(jié)理，褶皺常伴隨上沖斷層和層間滑動(dòng)[6]，提供了喀斯特作用發(fā)育的疏導(dǎo)體系。而地磁資料表明華北地臺(tái)在加里東期至海西期的地理位置一直處于北半球赤道附近[7]，現(xiàn)今風(fēng)化殼中常見(jiàn)鋁土礦，洞穴充填物中普遍發(fā)現(xiàn)上覆煤系地層石炭、二疊紀(jì)孢粉[8]，表明石炭系本溪組沉積之前，鄂爾多斯處于濕熱氣候環(huán)境，這種地理位置的氣候條件有利于喀斯特作用的進(jìn)行。

圖1　研究區(qū)構(gòu)造區(qū)劃及地層對(duì)比圖Fig.1　Tectonic division and stratigraphic correlation of studied area

2喀斯特洞穴發(fā)育標(biāo)志

2.1巖石學(xué)標(biāo)志

天環(huán)地區(qū)克里摩里組發(fā)育溶蝕孔洞，巖石學(xué)方面主要表現(xiàn)為：①溶蝕孔洞，巖心中可觀察到大小不一的溶蝕孔洞，直徑為0.1～3 cm，孔洞邊緣極不規(guī)則(圖2-A)，充填率55%左右，充填物既有黏土亦有白色方解石。②喀斯特角礫，這種角礫大小、形狀極不規(guī)則，磨圓度差-中等，礫屑間多被黏土充填(圖2-B)，黏土與角礫體積比值約為1∶15~1∶5，少數(shù)被白色方解石膠結(jié)。③洞穴泥質(zhì)充填物，多口鉆井中可見(jiàn)碳酸鹽地層中充填有泥質(zhì)，泥質(zhì)與灰?guī)r之間接觸界線凹凸不平，泥質(zhì)中常含有漂浮狀的灰?guī)r角礫(圖2-C)。

2.2錄井標(biāo)志

天環(huán)地區(qū)目前鉆遇克里摩里組的27口鉆井中，7口井錄井過(guò)程中出現(xiàn)不同程度鉆時(shí)加快、放空及泥漿漏失等現(xiàn)象。如L1井鉆時(shí)加快并漏失泥漿5 m3；T1井放空1.1 m，漏失泥漿合計(jì)99.5 m3；TS1井漏失泥漿323 m3，放空0.75 m；N 1井漏失泥漿542 m3：表明這一地區(qū)存在喀斯特洞穴。

2.3測(cè)井標(biāo)志

喀斯特洞穴在測(cè)井曲線上往往表現(xiàn)出“三高兩低”特征：即高伽馬、高時(shí)差、高聲波時(shí)差、低電阻、低密度[9,10]，天環(huán)地區(qū)的喀斯特洞穴測(cè)井響應(yīng)基本都具有這些特征。但洞穴特征及其充填物不同，井徑曲線和深淺雙側(cè)向電阻率曲線略有差異，井徑曲線表現(xiàn)為嚴(yán)重?cái)U(kuò)徑或擴(kuò)徑；雙電阻率曲線降低，多數(shù)出現(xiàn)正幅差，在碳酸鹽巖背景曲線中極易識(shí)別。

2.4地震標(biāo)志

碳酸鹽巖由于成因特殊性而內(nèi)幕發(fā)射差，加上非均質(zhì)性強(qiáng)，使得古喀斯特預(yù)測(cè)難度極大，往往在地質(zhì)概念指導(dǎo)下采用正演方式獲得敏感性參數(shù)，再開(kāi)展多屬性綜合分析來(lái)對(duì)其預(yù)測(cè)[11]。鄂爾多斯盆地的地震勘探同樣面臨著這些難題，使得下古生界天然氣勘探一直處于久攻未克的狀態(tài)。2010年開(kāi)始通過(guò)綜合靜校正、多域去噪和疊前偏移等處理技術(shù)，在天環(huán)地區(qū)臺(tái)緣相帶取得新發(fā)現(xiàn)：地震剖面顯示短軸狀強(qiáng)反射，疊前“甜點(diǎn)”屬性剖面為黃色高值[12]，即地震剖面表現(xiàn)為低頻、強(qiáng)振幅特征，風(fēng)險(xiǎn)井鉆探證實(shí)為喀斯特洞穴。

3喀斯特洞穴發(fā)育特征

3.1喀斯特洞穴特征

3.1.1基巖

圖2　鄂爾多斯盆地天環(huán)地區(qū)克里摩里組喀斯特洞穴巖石學(xué)特征Fig.2　Petrological characteristics from karst caves in Tianhuan area, Ordos Basin(A)喀斯特洞穴，YT1井,深度4 332.5 m; (B)洞穴角礫充填，N1井，深度3 917.85 m; (C)洞穴泥質(zhì)充填，E19井,深度3 944.38 m;(D)藻屑灰?guī)r，YT1井,深度3 936 m;(E)顆?；?guī)r, L1井, 深度3 908.97 m; (F)顆粒灰?guī)r, S367井,深度3 796.5 m

該地區(qū)喀斯特洞穴主要發(fā)育在克里摩里組各種灰?guī)r內(nèi)，成洞基巖主要包括內(nèi)碎屑灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r和藻屑灰?guī)r。①內(nèi)碎屑灰?guī)r：這類(lèi)巖石在成洞基巖中最為常見(jiàn)，主要為砂屑灰?guī)r及含砂屑灰?guī)r，少量為礫屑灰?guī)r，內(nèi)碎屑的分選性、磨圓度中等，內(nèi)碎屑間填隙物主要為灰泥，少數(shù)為亮晶方解石膠結(jié)(圖2-D)，多見(jiàn)于克里摩里組上部。②生物碎屑灰?guī)r：成洞基巖中這類(lèi)灰?guī)r較為常見(jiàn)，僅次于內(nèi)碎屑灰?guī)r，生物碎屑門(mén)類(lèi)較多，常見(jiàn)藻類(lèi)、腕足和雙殼類(lèi)，偶含棘皮類(lèi)、頭足類(lèi)、三葉蟲(chóng)、介形蟲(chóng)、海綿骨針和鈣球，分選性較差，磨圓度中等，填隙物主要為灰泥，該類(lèi)巖石發(fā)育部位與內(nèi)碎屑灰?guī)r相同，且多為生物碎屑和內(nèi)碎屑共存(圖2-E)。③藻屑灰?guī)r：這類(lèi)巖石相對(duì)少見(jiàn)，僅見(jiàn)于T1井中，藻屑被選擇性溶蝕形成了溶蝕孔，成為有效儲(chǔ)集空間(圖2-F)。

這幾類(lèi)巖石構(gòu)成了洞穴層基巖主體，個(gè)別鉆井中喀斯特洞穴則發(fā)育在白云質(zhì)灰?guī)r及白云巖內(nèi)，這表明該地區(qū)喀斯特洞穴成洞基巖以顆?；?guī)r為主。

3.1.2洞穴類(lèi)型

根據(jù)天環(huán)地區(qū)大量鉆井巖心觀察、錄井特征分析，地震、測(cè)井響應(yīng)對(duì)比，依據(jù)洞穴空間充填情況可將喀斯特洞穴分成垮塌半充填型和暗河充填型兩大類(lèi)。在后者中根據(jù)充填物不同又進(jìn)一步分為角礫充填型和泥質(zhì)充填型(圖3)?？逅氤涮钚投囱◣r相以洞穴塌積巖、洞穴沖積巖及洞穴淀積巖[4]為主，鉆井過(guò)程中鉆時(shí)加快，泥漿有漏失，測(cè)井上表現(xiàn)為低-中等自然伽馬，密度、電阻率較低，聲波時(shí)差增高，同時(shí)擴(kuò)井嚴(yán)重；地震響應(yīng)表現(xiàn)為中強(qiáng)振幅，對(duì)應(yīng)波峰；初始產(chǎn)能往往很高，但不能穩(wěn)產(chǎn)，代表井為T(mén)1井。暗河角礫充填型巖相以垮塌角礫巖為主，角礫分選性、磨圓度中等，角礫間含泥質(zhì)，鉆井過(guò)程表現(xiàn)為鉆時(shí)跳躍，測(cè)井表現(xiàn)為高自然伽馬、高聲波時(shí)差，雙側(cè)向電阻率低值正幅差，擴(kuò)徑不明顯；地震上表現(xiàn)為短軸狀強(qiáng)反射，對(duì)應(yīng)波谷；初始產(chǎn)能相對(duì)較低，但能穩(wěn)產(chǎn)。暗河泥質(zhì)充填型巖相以泥巖為主，鉆時(shí)加快，測(cè)井響應(yīng)表現(xiàn)為高自然伽馬、高聲波時(shí)差，雙側(cè)向電阻率表現(xiàn)為低值正幅差，擴(kuò)井較明顯，地震響應(yīng)不明顯，對(duì)應(yīng)波谷，無(wú)產(chǎn)能。

3.2喀斯特洞穴對(duì)比

圖3　天環(huán)地區(qū)洞穴類(lèi)型及特征Fig.3　Characteristics and types of karst caves in Tianhuan area

分析天環(huán)地區(qū)鉆遇克里摩里組的20多口鉆井發(fā)現(xiàn)，這些鉆井均有喀斯特洞穴發(fā)育，洞穴附近基巖主要為內(nèi)碎屑灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r和藻屑灰?guī)r。如T 1井洞穴發(fā)育在3 934～3 940 m深度，在3 936 m為藻屑灰?guī)r；L1井洞穴發(fā)育在3 908.4～3 911.6 m深度，在深度3 908.97 m處發(fā)育顆?；?guī)r；S367井在顆?；?guī)r發(fā)育的3 796.5 m深度下方即發(fā)育洞穴：這些喀斯特洞穴在橫、縱向上發(fā)育穩(wěn)定，但克里摩里組被覆蓋地區(qū)和裸露區(qū)洞穴充填程度不同。從圖4可以看出，自西向東克里摩里組內(nèi)的喀斯特洞穴在近頂部地層處穩(wěn)定發(fā)育，以加里東運(yùn)動(dòng)形成的不整合面為等時(shí)面拉平地層后，克里摩里組明顯向西傾斜，表明這些喀斯特洞穴應(yīng)為裸露區(qū)接受大氣淡水溶蝕，不斷在具有相同滲透性能的地層中向下滲透溶蝕，形成了該地區(qū)相互貫通的洞穴系統(tǒng)。這些洞穴中，S367、S106井為暗河充填型，而T1、L1井則為垮塌半充填型，說(shuō)明在加里東運(yùn)動(dòng)將奧陶系抬升地表長(zhǎng)時(shí)間的溶蝕改造過(guò)程中，洞穴發(fā)育的克里摩里組有無(wú)上覆地層覆蓋，會(huì)影響到喀斯特洞穴的保存情況，即可形成不同的洞穴類(lèi)型。

圖4　天環(huán)地區(qū)喀斯特洞穴對(duì)比圖Fig.4　Contact of karst caves in Tianhuan area

3.3洞穴形成機(jī)理

喀斯特作用是一種水-巖相互作用的體系，實(shí)質(zhì)上是侵蝕性的水與礦物晶體之間的相互作用，其本質(zhì)是在水的極性分子電荷和熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)條件影響下，礦物晶格中的離子脫離原來(lái)位置向水中轉(zhuǎn)移，并導(dǎo)致其晶格破壞的過(guò)程[13]。因此，礦物與水分子之間形成的電位差越大，越容易遭到破壞，其形成的礦物越容易被溶解[14]。

而不同結(jié)構(gòu)的灰?guī)r其微觀溶蝕特征也不一樣。含有泥質(zhì)成分的碳酸鹽巖，喀斯特不發(fā)育。這是由于泥質(zhì)巖層塑性較大，易產(chǎn)生揉皺而不易形成連通性較好的裂隙，只能發(fā)生孔隙溶蝕，結(jié)果泥質(zhì)成分不斷聚集并逐漸堵塞水流通道，使溶蝕作用大幅度減弱。泥晶結(jié)構(gòu)的碳酸鹽巖由于晶粒細(xì)小，不具有孔隙擴(kuò)溶作用，差異溶蝕弱，主要沿泥晶方解石晶間均勻溶蝕，屬面溶蝕，溶蝕作用相對(duì)較弱。各種顆?；?guī)r均屬可塑性較大的巖石，其裂隙的張開(kāi)性、穿切性較弱；但巖石具有粒屑結(jié)構(gòu)，碎屑之間聯(lián)結(jié)力弱，且原生孔隙發(fā)育，從而使喀斯特作用常沿碎屑間的孔隙進(jìn)行溶蝕，喀斯特形態(tài)表現(xiàn)為蜂窩狀溶孔。因此，原始孔隙性好的顆?；?guī)r其溶蝕能力強(qiáng)于泥晶灰?guī)r，相對(duì)更容易發(fā)生溶蝕作用。

3.4洞穴發(fā)育模式

根據(jù)前面對(duì)喀斯特洞穴發(fā)育特征及形成機(jī)理的分析認(rèn)為，天環(huán)地區(qū)喀斯特洞穴主要發(fā)育在克里摩里組內(nèi)的顆?；?guī)r內(nèi)，表生期的大氣淡水先溶蝕裸露灰?guī)r形成溶蝕孔洞系統(tǒng)，而后沿同期微斷裂順同一地層內(nèi)相近部位灰?guī)r不斷溶蝕形成喀斯特洞穴，溶蝕作用具有順層溶蝕特征，洞穴發(fā)育空間較為穩(wěn)定，溶蝕后期上覆沉積及溶洞上覆地層垮塌充填溶洞，在覆蓋區(qū)和裸露區(qū)形成了不同的充填特征。因此建立了如圖5所示的溶洞發(fā)育模式，用以指導(dǎo)和理解天環(huán)地區(qū)古喀斯特發(fā)育特征。

圖5　天環(huán)地區(qū)古喀斯特發(fā)育模式圖Fig.5　Model showing paleokarst in Tianhuan area

4喀斯特洞穴發(fā)育控制因素

除喀斯特作用發(fā)生的物質(zhì)基礎(chǔ)、氣候及喀斯特疏導(dǎo)體系條件外，喀斯特作用發(fā)育程度還受到巖石類(lèi)型及微觀結(jié)構(gòu)、喀斯特水動(dòng)力條件的影響[13-15]，喀斯特洞穴的充填情況則與古地質(zhì)條件相關(guān)。根據(jù)天環(huán)地區(qū)克里摩里組喀斯特洞穴發(fā)育特征分析，其發(fā)育受到巖性、古地貌及古地質(zhì)的共同控制。

4.1巖性

喀斯特洞穴形成和發(fā)育情況受可溶性巖石組構(gòu)控制。天環(huán)地區(qū)喀斯特洞穴首先發(fā)育在高能顆粒灰?guī)r發(fā)育層段，而后是云灰?guī)r、灰云巖和白云巖發(fā)育層段，這種巖石組構(gòu)差異明顯受到沉積(微)相控制：高能顆?；?guī)r主要發(fā)育在盆地邊緣相帶，云灰?guī)r、灰云巖和白云巖序列主要形成于局限臺(tái)地或局限與開(kāi)闊臺(tái)地過(guò)渡帶上。

天環(huán)地區(qū)克里摩里組沉積期為碳酸鹽巖臺(tái)地到臺(tái)地邊緣沉積，發(fā)育一套以灰?guī)r為主夾白云巖的沉積組合，按巖性組合特征可分為3段：上部主要發(fā)育在臺(tái)地邊緣較高能環(huán)境，形成砂屑灰?guī)r、生屑灰?guī)r及含生屑灰?guī)r等顆?；?guī)r，成為喀斯特作用最有利的巖石組合；中部主要發(fā)育于碳酸鹽開(kāi)闊臺(tái)地，形成泥微晶灰?guī)r；下部局部處于局限臺(tái)地環(huán)境，發(fā)育灰云巖、云灰?guī)r及白云巖的巖石組合。因此，筆者認(rèn)為天環(huán)地區(qū)洞穴類(lèi)型首先受控于沉積(微)相，臺(tái)地邊緣相帶內(nèi)的顆?；?guī)r是喀斯特洞穴發(fā)育的有利區(qū)帶，其次是局限臺(tái)地環(huán)境內(nèi)形成的云灰?guī)r、灰云巖及白云巖。

4.2古地貌

在不同地貌條件下，喀斯特發(fā)育過(guò)程是不同的。因?yàn)榭λ固匕l(fā)育在很大程度上受地表水和滲透條件的影響，而這兩者又常受地貌條件的影響，如地面坡度、切割密度和深度、水系分布等。地面坡度的大小直接影響滲透量的大小，在比較平緩的地方，地面徑流流動(dòng)緩慢，滲透量就較大，喀斯特較發(fā)育；反之，地面坡度愈大，徑流速度愈快，滲透量就愈小，喀斯特發(fā)育就較差。因此，地貌對(duì)喀斯特洞穴的形成具有一定的控制作用，喀斯特高地向喀斯特谷地過(guò)渡地帶往往成為利于喀斯特洞穴發(fā)育的區(qū)帶。

采用“印模法”恢復(fù)天環(huán)地區(qū)古喀斯特地貌(圖6)顯示[16]，天環(huán)地區(qū)大部分位于喀斯特高地與喀斯特谷地之間的喀斯特斜坡帶，這種古地貌過(guò)渡帶正好處于地下水滲流帶和潛流帶轉(zhuǎn)換帶，水動(dòng)力作用強(qiáng)，有利于古喀斯特作用的發(fā)生。天環(huán)地區(qū)的古地貌格局使克里摩里組地層向西傾斜，部分巖石被上覆烏拉里克組和拉什仲組沉積覆蓋；向東克里摩里組逐漸出露，直接接受大氣淡水的溶蝕作用，并使大氣淡水沿克里摩里組內(nèi)部下滲發(fā)生順層溶蝕。

圖6　天環(huán)地區(qū)奧陶系風(fēng)化殼古喀斯特地貌圖Fig.6　Palaeokarst geomorphology of the Ordovician weathering shell in Tianhuan area(據(jù)文獻(xiàn)[16]修改)

4.3古地質(zhì)條件

古地質(zhì)條件是指石炭系沉積之前的地質(zhì)面貌。古地質(zhì)條件對(duì)于喀斯特洞穴的發(fā)育和保存表現(xiàn)在斷裂發(fā)育程度和地層出露情況兩個(gè)方面。天環(huán)地區(qū)在拉什仲組沉積后，加里東運(yùn)動(dòng)使盆地逐漸抬升，在構(gòu)造演化過(guò)程中風(fēng)化殼頂部形成了眾多小型斷裂，這些斷裂為表生期大氣淡水提供了滲濾通道，利于古喀斯特作用的發(fā)生。

古地質(zhì)條件主要體現(xiàn)為可溶性巖石發(fā)育層位被覆蓋還是出露，若可溶性巖石在喀斯特作用發(fā)生時(shí)出露，喀斯特流體直接作用于可溶性巖石，它必然遭受更長(zhǎng)時(shí)間的風(fēng)化剝蝕，且上覆沉積物逐漸沿暴露不整合面充填，直接暴露地表的溶蝕洞穴易于被充填，從而喀斯特洞穴不易保存。覆蓋區(qū)喀斯特洞穴未直接暴露地表，上覆泥巖僅受流水搬運(yùn)與垮塌沉積共同充填，上覆沉積供給不充分，洞穴主要被同地層垮塌角礫充填，喀斯特洞穴易于保存。

5結(jié) 論

a.天環(huán)地區(qū)克里摩里組洞穴層主要發(fā)育在臺(tái)緣相顆?；?guī)r內(nèi)，巖心上見(jiàn)溶蝕孔洞及喀斯特角礫，錄井過(guò)程中出現(xiàn)放空、泥漿漏失現(xiàn)象，測(cè)井上表現(xiàn)出井徑擴(kuò)大、高伽馬、高時(shí)差、雙側(cè)向電阻率降低等響應(yīng)特征，地震剖面表現(xiàn)為低頻、強(qiáng)振幅特征。

b.喀斯特洞穴可分為垮塌半充填型和暗河充填型兩類(lèi)，后者進(jìn)一步細(xì)分為角礫充填和泥質(zhì)充填兩種不同類(lèi)型，洞穴層橫、縱向分布穩(wěn)定，不同類(lèi)型的洞穴在巖石學(xué)、錄測(cè)井及地震響應(yīng)上均有不同的響應(yīng)。

c.天環(huán)地區(qū)喀斯特洞穴是加里東期大氣淡水順層溶蝕而成，其發(fā)育受巖性、喀斯特地貌和古地質(zhì)條件的共同控制，臺(tái)緣礁灘微相顆粒灰?guī)r是優(yōu)選可溶性基巖，古喀斯特斜披提供了有利的水動(dòng)力條件，加里東期同生微斷裂提供了滲流通道，有無(wú)奧陶系上覆地層覆蓋決定了洞穴類(lèi)型及充填程度。

匿名評(píng)審專(zhuān)家提出了寶貴意見(jiàn)，中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院區(qū)域室提供了大量基礎(chǔ)資料，并協(xié)助完成巖心觀察，作者借此一并致謝。

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Characteristics and controlling factors of paleokarst caves in Kelimoli Formation, west Ordos Basin, China

SU Zhong-tang1, HU Shang-cai1, LIU Bao-xian2,3, REN Jun-feng2,3, BAI Hai-feng2,3

1.State Key Laboratory of Oil & Gas Reservoir Geology and Exploitation, Chengdu University of Technology, Chengdu 610059, China;2.Exploration & Development Research Institute of PetroChina Changqing Oilfield Company,Xi’an 710018, China;3.National Engineering Laboratory for Exploration and Development of Low-Permeability Oil & Gas Fields, Xi’an 710018, China

Abstract:Paleokarst caves developed in Lower Ordovician Kelimoli Formation in west of Ordos Basin are proved as potential reservoir, but the caves are difficult to predict and the exploration of oil and gas is full of risk. Study of drilling core, thin section, logging and seismic data shows that the caves exist in grain limestone and distribute stably in vertical and horizontal directions. According to characteristics of petrology, logging and seismic data, the caves can be divided into two types, collapse filled and underground river filled caves, and the latter can be further divided into breccia filled and mud filled caves. These caves are dissolved by layer of atmosphere fresh water, and are controlled by lithology, paleogeomorphic and geological conditions. It shows that the grain limestone is the optimal rock, paleokarst slope provides favorable hydrodynamic condition, the fractures of Caledonian period offers seepage channel, and the coverage determines the cave type and cave filling degree.

Key words:karst reservoir; corrosion by layer; grain limestone; paleogeomorphic; dissolution mechanism

[文獻(xiàn)標(biāo)志碼][分類(lèi)號(hào)] P642.25 A

[基金項(xiàng)目]國(guó)家自然科學(xué)青年基金項(xiàng)目(41302087)。

[收稿日期]2015-01-06。

[文章編號(hào)]1671-9727(2016)02-0233-08

DOI:10.3969/j.issn.1671-9727.2016.02.10

[第一作者] 蘇中堂(1981-),男,博士,副教授,研究方向：儲(chǔ)層沉積學(xué), E-mail:xiongwei3279@sina.com。