碳酸鹽巖裂縫與巖溶的關(guān)系分析

陳萍 廖偉偉 吳燕 張凱 李光明(塔里木油田公司，新疆 庫爾勒 841000)

碳酸鹽巖裂縫與巖溶的關(guān)系分析

陳萍 廖偉偉 吳燕 張凱 李光明(塔里木油田公司，新疆 庫爾勒 841000)

巖溶在地質(zhì)領(lǐng)域中的具體含義是一種可溶性巖石，其成分多為碳酸鹽類，如灰?guī)r、白云巖等，這種巖石在受到含有二氧化碳的流水侵蝕時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生諸如洞穴、石林、溶洞等奇特地貌。巖溶作用是溶蝕作用的繼續(xù)，是一種在特殊地質(zhì)條件下的大規(guī)模溶蝕作用，對(duì)儲(chǔ)層的孔滲性能有著重要作用，是儲(chǔ)層發(fā)育的主要控制因素。

碳酸鹽巖裂縫；巖溶作用；斷裂；構(gòu)造作用

1 巖溶作用分類

對(duì)古巖溶從地質(zhì)大背景出發(fā)進(jìn)行分析，碳酸鹽巖古巖溶可分為沉積、局部以及區(qū)域古巖溶。沉積古巖溶形成的原因主要為巖石中的碳酸鹽沉積速率增加并暴露在大氣中，受大氣侵蝕形成的。局部古巖溶形成原因?yàn)榈刭|(zhì)運(yùn)動(dòng)造成碳酸鹽巖少部分暴露大氣中形成。而區(qū)域古巖溶的形成則是與海平面的升降或者是地質(zhì)運(yùn)動(dòng)造成大部門暴露大氣侵蝕造成的，這類巖溶發(fā)育的范圍和深度都要比局部巖溶大很多。

根據(jù)巖溶形成的原理和時(shí)間順序可將巖溶作用劃分為四種類型：（準(zhǔn)）同生巖溶、表生期巖溶、埋藏期巖溶以及褶皺期巖溶。（準(zhǔn)）同生巖溶作用出現(xiàn)于沉積的同生期或準(zhǔn)同生期，沉積物形成不久，未完全脫離其自身沉積環(huán)境，在地層中以小規(guī)模層狀或是透鏡狀出現(xiàn)。表生期巖溶是由于海平面下降或地質(zhì)原因地層抬升，造成碳酸鹽巖暴露，并受到大氣和水長期風(fēng)化以及林濾侵蝕作用下形成的巖溶。而埋藏期是指有機(jī)質(zhì)成巖作用相互聯(lián)系的溶蝕作用和過程。褶皺期巖溶是指碳酸巖在發(fā)生褶皺過程中也發(fā)生巖溶作用，即大氣、淡水滲入了構(gòu)造運(yùn)動(dòng)中伴生的斷層和裂縫中所引起的巖溶作用。

2 裂縫的分類及控制因素

按形成機(jī)理進(jìn)行分類，裂縫可分為構(gòu)造縫、成巖縫和溶蝕縫三種類型。構(gòu)造縫主要是指巖石由于受到構(gòu)造應(yīng)力作用,超過其彈性界限而破裂所形成的裂縫，其形成與發(fā)育特征受巖性、巖層厚度、構(gòu)造位置、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)等因素的影響。而碳酸鹽巖成巖縫、溶蝕縫以及壓溶縫可統(tǒng)稱為非構(gòu)造縫，這類型裂縫的形成是由于巖石在重力、體積力、成巖作用等條件下誘發(fā)形成的一種與構(gòu)造應(yīng)力無關(guān)或間接有關(guān)的裂縫類型。巖性是影響裂縫發(fā)育的內(nèi)在因素，碳酸鹽巖儲(chǔ)層中一般白云石含量越高，裂縫越發(fā)育，主要是由于白云石屬于原生脆性組分，而脆性成分越高的巖石中裂縫密度越大。這里需要特別強(qiáng)調(diào)的是，斷層與裂縫之間有著密切的關(guān)系。斷層的產(chǎn)狀、距離影響著裂縫的產(chǎn)狀和發(fā)育程度，例如逆沖斷層往往形成不同角度的剪切縫。

3 裂縫與巖溶的關(guān)系分析

3.1 構(gòu)造縫與巖溶作用的關(guān)系

構(gòu)造運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的斷裂造成碳酸鹽巖破碎，從而導(dǎo)致裂縫十分發(fā)育。構(gòu)造縫對(duì)儲(chǔ)層物性的影響非常重大，裂縫在形成前期往往未充填，較易形成復(fù)雜的裂縫系統(tǒng)。構(gòu)造裂縫的出現(xiàn)不僅有利于溶蝕作用的進(jìn)行，而且有利于地下水的匯集、沖蝕及巖溶的發(fā)育。溶蝕洞和溶縫大量發(fā)育形成有效的儲(chǔ)滲系統(tǒng)，進(jìn)一步優(yōu)化了儲(chǔ)集性。構(gòu)造裂縫一方面形成了油氣運(yùn)移的主要通道，另一方面也成為流體重要的儲(chǔ)集空間。

3.2 非構(gòu)造縫加速巖溶作用的發(fā)生

有成巖作用出現(xiàn)的地層斷裂，具體形成原因是巖石在一定埋深條件下，在上覆巖石的重力以及孔隙流體壓力的共同作用下，碳酸鹽巖出現(xiàn)選擇溶解現(xiàn)象，達(dá)到一定程度形成縫合線結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)是壓實(shí)與巖溶共同作用的產(chǎn)物，外形結(jié)構(gòu)即反應(yīng)巖石的壓實(shí)程度，巖石表面的碳酸鈣或鹽類物質(zhì)被水溶解帶走，造成巖石表面多為不溶雜質(zhì)，成分為有機(jī)質(zhì)居多。

另一種是表生裂縫，它是一種通過水流溶解改變裂縫特性的非構(gòu)造裂縫。這種風(fēng)化、沖刷溶解不僅發(fā)生在風(fēng)化表面,而且作用到深部。表生裂縫通過已經(jīng)形成的裂縫,通過淋水流溶解作用使不斷增大,最終形成裂縫高度連通的地段。不整合面的巖溶如果被后期的低滲透性地層覆蓋,就可以形成良好的油藏。世界上部分高產(chǎn)油田與此種碳酸鹽巖儲(chǔ)層有關(guān)，其儲(chǔ)層裂縫非常發(fā)育。據(jù)統(tǒng)計(jì)，碳酸鹽巖的許多高產(chǎn)井,往往與表生裂縫系統(tǒng)密切相關(guān)。

4 結(jié)語

從裂縫的成因及發(fā)育規(guī)律出發(fā)，研究裂縫與巖溶之間的關(guān)系。多期次的地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，決定碳酸鹽巖巖溶發(fā)育環(huán)境，并在一定程度上控制了巖溶的分布。

（1）構(gòu)造縫、溶蝕縫促進(jìn)巖溶作用，是巖溶發(fā)育的主要通道，還可以自身溶蝕擴(kuò)大形成復(fù)雜的裂縫系統(tǒng)，成為油氣儲(chǔ)集的主要空間，是改善碳酸鹽巖儲(chǔ)層物性重要因素之一。

（2）成巖縫等非構(gòu)造裂縫的存在,為流體運(yùn)移提供了條件,對(duì)加速巖溶作用的發(fā)生雖也起一定作用,成為了油氣重要的運(yùn)聚空間。

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