塔里木盆地塔河油田奥陶系大型岩溶暗河类型、发育特征及其形成条件

doi:10.13745/j.esf.sf.2024.11.7

地学前缘 ›› 2025, Vol. 32 ›› Issue (4): 483-496.DOI: 10.13745/j.esf.sf.2024.11.7

塔里木盆地塔河油田奥陶系大型岩溶暗河类型、发育特征及其形成条件

杨德彬¹^,²(), 高济元³^,⁴^,^*(), 张恒³^,⁴, 蔡忠贤³^,⁴, 吕艳萍¹^,², 张娟¹^,², 汪彦¹^,²

1.中国石油化工集团公司碳酸盐岩缝洞型油藏提高采收率重点实验室, 新疆乌鲁木齐 830011
2.中国石油化工股份有限公司西北油田分公司, 新疆乌鲁木齐 830013
3.油气勘探开发理论与技术湖北省重点实验室(中国地质大学(武汉)), 湖北武汉 430074
4.中国地质大学(武汉)构造与油气资源教育部重点实验室, 湖北武汉 430074

收稿日期:2024-04-17 修回日期:2024-10-12 出版日期:2025-07-25 发布日期:2025-08-04
通信作者: *高济元(1996—),男,博士研究生,主要从事岩溶地质、碳酸盐岩储层精细描述等方面的研究。E-mail: jygao@cug.edu.cn
作者简介:杨德彬(1984—),男,高级工程师,主要从事碳酸盐岩油气藏开发方面的研究。E-mail: yangdb.xbsj@sinopec.com
基金资助:
中国科学院战略性先导科技专项(A类)(XDA14010302);中石化西北油田分公司科研项目(KY2021-S-094);中石化科研项目(P23034)

Types, development characteristics and formation conditions of large paleokarst conduits in the Ordovician, Tahe Oilfield, Tarim Basin

YANG Debin¹^,²(), GAO Jiyuan³^,⁴^,^*(), ZHANG Heng³^,⁴, CAI Zhongxian³^,⁴, LÜ Yanping¹^,², ZHANG Juan¹^,², WANG Yan¹^,²

1. Key Laboratory of Enhanced Oil Recovery in Carbonate Fractured-vuggy Reservoirs, CNPC, ürümqi 830011, China
2. SINOPEC Northwest Company of China Petroleum and Chemical Corporation, ürümqi 830011, China
3. Hubei Provincial Key Laboratory of Oil and Gas Exploration and Development Theory and Technology, Wuhan 430074, China
4. School of Earth Resources, China University of Geosciences (Wuhan), Wuhan 430074, China

Received:2024-04-17 Revised:2024-10-12 Online:2025-07-25 Published:2025-08-04

摘要/Abstract

摘要：

由于多期岩溶作用叠加改造,塔里木盆地塔河地区奥陶系形成了类型丰富、形态各异、结构复杂的古岩溶暗河系统,具有广阔的勘探与开发前景。基于三维地震资料和测井数据,结合地震属性提取技术和波阻抗反演技术,恢复了塔河油田奥陶系古构造、古地貌和古水文面貌,阐述了大型岩溶暗河的平面形态和垂向分层特征,通过分析大型岩溶暗河发育的主控因素,揭示了其特殊的形成条件,最终建立了多样的岩溶暗河地质模式。研究结果表明:塔河油田奥陶系发育13条大型表生岩溶暗河系统,在平面上呈现出单支状、树枝状和迷宫状等多种形态,垂向上自东向西发育7层可对比的洞穴层。塔河油田奥陶系大型岩溶暗河的发育受控于特殊的强制性汇聚型岩溶水动力场,这些水动力场具备得天独厚的补水、导水、汇水和排水条件。大型岩溶暗河结构的多样性与水动力场类型的多变性密切相关,塔河油田奥陶系形成了背斜汇流型、岩溶峡谷型、单斜面流型和向斜汇流型4种岩溶暗河发育地质模式。上述成果为塔河油田奥陶系岩溶暗河型储层的深入认识提供了重要依据。

关键词: 塔里木盆地, 塔河油田, 奥陶系, 大型岩溶暗河, 暗河发育模式

Abstract:

Due to multi-phase karstification superimposed over different geological periods, the Ordovician in the Tahe area of the Tarim Basin has developed paleokarst conduit systems characterized by diverse types, complex morphologies, and intricate structures, demonstrating significant exploration and development potential. By integrating 3D seismic data, well logging data, seismic attribute extraction, and wave impedance inversion technologies, this study reconstructs the paleo-tectonic, paleo-geomorphic, and paleo-hydrological conditions of the Ordovician in the Tahe Oilfield. The planar morphology and vertical stratification of large-scale karst conduits are systematically analyzed, and their unique genetic mechanisms are elucidated by identifying the key controlling factors governing conduit development. Based on these findings, a comprehensive geological model of karst conduits is established. The results reveal that the Ordovician formation in the Tahe Oilfield hosts 13 large-scale epigenic karst conduits systems, exhibiting diverse planar configurations such as single-branch, dendritic, and maze-like patterns. Vertically, seven correlative cave layers are identified, with development depth progressively increasing from east to west. The structural heterogeneity of these karst conduits is closely associated with variations in hydrodynamic field types. Four distinct geological models of conduit development are proposed for the Ordovician in the Tahe Oilfield: “Anticlinal confluence type” “Karst canyon type” “Single-bevel flow type” and “Syncline flow type”. The proposed models offer new perspectives on Ordovician karst conduit evolution in the Tahe Oilfield, serving as both a theoretical benchmark and practical tool for hydrocarbon exploitation.

Key words: Tarim Basin, Tahe Oilfield, Ordovician, large karst conduits, development pattern of karst conduits

中图分类号:

杨德彬, 高济元, 张恒, 蔡忠贤, 吕艳萍, 张娟, 汪彦. 塔里木盆地塔河油田奥陶系大型岩溶暗河类型、发育特征及其形成条件[J]. 地学前缘, 2025, 32(4): 483-496.

YANG Debin, GAO Jiyuan, ZHANG Heng, CAI Zhongxian, LÜ Yanping, ZHANG Juan, WANG Yan. Types, development characteristics and formation conditions of large paleokarst conduits in the Ordovician, Tahe Oilfield, Tarim Basin[J]. Earth Science Frontiers, 2025, 32(4): 483-496.

图/表 11

图1 塔里木盆地塔河油田位置、地层和中下奥陶统古地貌图 a—塔河油田位置;b—塔河油田地层;c—塔河油田中下奥陶统古地貌图。

Fig.1 Location, stratigraphy and paleogeomorphological map of Lower-Middle Ordovician in Tahe Oilfield, Tarim Basin

图2 塔里木盆地塔河油田中下奥陶统古构造图

Fig.2 Lower-Middle Ordovician paleotectonic map of Tahe Oilfield, Tarim Basin

图3 塔河地区中下奥陶统走滑断裂体系刻画结果 a—塔河地区 T 7 6相干属性切片图;b—塔河地区 T 7 6蚂蚁体属性切片图;c—塔河地区 T 7 6最大负曲率属性切片图;d—塔河地区中下奥陶统断裂刻画结果。

Fig.3 Results of the Lower-Middle Ordovician strike-slip fault system in the Tahe area

图4 塔河地区中下奥陶统顶面古水系刻画结果 a—塔河油田中下奥陶统顶面趋势面分析值属性图;b—塔河油田中下奥陶统顶面倾角曲率切片属性图;c—塔河油田中下奥陶统顶面混频属性切片图;d—塔河油田中下奥陶统顶面水系刻画结果。

Fig.4 The result of ancient water system characterization of upper face of Lower-Middle Ordovician Series in Tahe area

图5 塔河油田大型岩溶暗河和断控孤立洞穴刻画结果 a—塔河油田中下奥陶统均方根振幅属性;b—塔河油田中下奥陶统平均绝对振幅属性;c—塔河油田中下奥陶统振幅变化率属性;d—塔河油田中下奥陶统洞穴型储层刻画结果。

Fig.5 Characterization results of large karst underground river and isolated cave in Tahe area

图6 塔河油田中下奥陶统平滑古地貌和暗河垂向发育分层叠合图 a—塔河油田中下奥陶统古构造与暗河垂向发育分层叠合图;b—S65暗河波阻抗剖面图;c—S65暗河原始地震剖面图。

Fig.6 Stratified superimposed diagram of Lower-Middle Ordovician paleostructure and vertical development of underground river in Tahe Oilfield

图7 塔河油田中下奥陶统钻遇洞穴连井剖面

Fig.7 Section of Lower-Middle Ordovician drilled caves connecting wells in Tahe Oilfield

图8 塔河油田中下奥陶统岩溶洞穴与地表水系和岩溶古地貌叠合图

Fig.8 Superposition map of Lower-Middle Ordovician karst caves, surface water system and karst palaeo-geomorphology in Tahe Oilfield

图9 塔河油田中下奥陶统岩溶洞穴和走滑断裂体系叠合图

Fig.9 Superimposed map of Lower-Middle Ordovician karst cave and strike-slip fault system in Tahe Oilfield

图10 塔河油田奥陶系背斜汇流型-岩溶峡谷型大型岩溶暗河发育模式图

Fig.10 Development model of Ordovician anticlinal confluence type and karst canyon type large karst underground river in Tahe Oilfield

图11 塔河油田奥陶系单斜面流型-向斜汇流型大型岩溶暗河发育模式图

Fig.11 Development model of large karst underground river of Ordovician single slope flow type and synclinal confluence type in Tahe Oilfield

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塔里木盆地塔河油田奥陶系大型岩溶暗河类型、发育特征及其形成条件

Types, development characteristics and formation conditions of large paleokarst conduits in the Ordovician, Tahe Oilfield, Tarim Basin

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