北部灣盆地潿西南凹陷灰巖潛山儲層巖溶識別及發育模式

摘要：

潿西南凹陷灰巖潛山勘探程度低，剩余資源勘探潛力大，二號斷裂帶周緣已發現多個潛山油田或含油構造，顯示良好的勘探前景。本文綜合運用鉆井、錄井、巖心、薄片、成像測井等資料，對二號斷裂帶碳酸鹽巖儲層發育特征、巖溶結構進行了系統研究，并根據構造演化與沉積背景綜合分析了X構造巖溶儲層的演化發育模式。研究結果表明：二號斷裂帶X構造古潛山巖性主要為灰巖類、灰質白云巖類，儲集空間以溶蝕孔、洞、縫為主，孔隙度在0.01％～35.88％之間變化，但平均值偏低，僅為4.30％；以X1井為例，X構造表生巖溶儲層自上而下劃分為表層風化帶、垂直滲流帶、水平潛流帶和深部緩流帶，水平潛流帶巖溶縫/洞發育最優，為優質儲層發育帶； X構造裂縫溶洞型灰巖潛山儲層發育程度主要受巖相、古地貌及后期構造運動三者控制。巖相決定了溶蝕作用的發育程度，構造運動使地層抬升產生差異化剝蝕以及形成大量的裂縫，為后期巖溶作用提供了有利的滲流空間。古地貌控制了潛水面的相對位置從而控制巖溶的發育位置，巖溶斜坡高部位受到的巖溶作用最強。綜合3個控制因素建立了“巖性筑基裂縫拓容巖溶改造”的三元耦合碳酸鹽巖縫洞型儲層發育模式。

關鍵詞：北部灣盆地；潿西南凹陷；碳酸鹽巖潛山；儲層特征；巖溶作用；儲層發育模式

doi：10.13278/j.cnki.jjuese.20240223

中圖分類號：P618.13；TE12

文獻標志碼：A

謝兵，徐昉昊，范彩偉，等. 北部灣盆地潿西南凹陷灰巖潛山儲層巖溶識別及發育模式.吉林大學學報（地球科學版），2024，54（6）：20292046. doi：10.13278/j.cnki.jjuese.20240223.

Xie Bing， Xu Fanghao， Fan Caiwei，et al. Karst Identification and Development Model of Buried Hill Limestone Reservoir in Weixinan Depression， Beibuwan Basin. Journal of Jilin University （Earth Science Edition） ，2024，54（6）：20292046. doi：10.13278/j.cnki.jjuese.20240223.

收稿日期：20240925

作者簡介：謝兵（2000—），男，碩士研究生，主要從事石油天然氣勘探方面的研究，E-mail：1023312771@qq.com

通信作者：徐昉昊（1988—），男，副教授，主要從事儲層地質學、流體地球化學與油氣成藏方面的研究，E-mail：xufanghao17@cdut.edu.cn

基金項目：國家自然科學青年基金項目（42302186）；中海石油（中國）有限公司湛江分公司項目（CCL2023ZJFN0540）

Supported by the National Natural Science Foundation of China （42302186） and the Project of CNOOC China Limited， Zhanjiang Branch （CCL2023ZJFN0540）

Karst Identification and Development Model of Buried Hill Limestone Reservoir in Weixinan Depression， Beibuwan Basin

Xie Bing1， Xu Fanghao1， Fan Caiwei2， Man Yong2， Jiang Fan2， Xu Guosheng1， Zhang Xichun1， Li Anran1

1. National Key Laboratory of Reservoir Geology and Development Engineering （Chengdu University of Technology）， Chengdu ""610059， China

2. CNOOC China Limited，Zhanjiang Branch， Zhanjiang 524057， Guangdong， China

Abstract：

The exploration degree of buried hill limestone in Weixinan sag is low， and the exploration potential of remaining resources is large. Several buried hill oil fields or oil-bearing structures have been discovered around the No. 2 fault zone， which shows a good exploration prospect. In this paper， the development characteristics and karst structure identification of carbonate reservoir in No. 2 fault zone are systematically studied by using the data of drilling， logging， core， thin section and image logging， and the evolution and development model of karst reservoir in X structure is comprehensively analyzed according to the tectonic evolution and sedimentary background. The results show that the lithology of the buried hill of the X structure in the No. 2 fault zone is mainly limestone and lime dolomite， and the reservoir space is dominated by solution pores， caverns and fractures. The porosity varies from 0.01% to 35.88%， but the average value is only 4.30%. Taking well X1 as an example， the supergene karst reservoir of X structure is divided into surface weathering zone， vertical seepage zone， horizontal subsurface flow zone and deep slow flow zone from top to bottom. The horizontal subsurface flow zone has the best karst fractures/caverns and is a high-quality reservoir development zone. The development degree of X tectonic fracture-cavern type limestone buried hill reservoir is mainly controlled by lithofacies， paleogeomorphology and late tectonic movement. The lithofacies determined the development degree of dissolution， and the tectonic movement caused differentiated denudation and formed a large number of fractures， which provided favorable percolation space for the later karst process. The paleogeomorphology controlled the relative position of the diving surface and thus controlled the development position of karst， and the high part of the karst slope was subjected to the strongest karst process. Based on three controlling factors， the three-element coupling reservoir development model of “lithology foundation building， fracture capacity expansion and karst reconstruction” is established.

Key words：Beibuwan basin;

Weixinan sag; carbonate buried hill; reservoir characteristics; karstification; reservoir development model

0" 引言

潿西南凹陷位于北部灣盆地的東北部，是中國海域重要的石油和天然氣資源區之一［12］。在二十世紀八九十年代，潿西南凹陷在潛山的資源探測方面取得了諸多成就，成功發現了數個碳酸鹽巖潛山油田及其相關的含油氣構造［34］。國內相關學者［510］對碳酸鹽巖巖溶儲層的巖溶類型、巖溶環境以及巖溶儲層發育控制因素等方面做了深入的研究并取得了重要的進展。

前人［1113］對潿西南一號斷裂帶做了大量研究，徐守立等［11］認為潿西南凹陷一號斷裂帶附近黃龍組潛山巖溶現象較為普遍，溶洞和裂縫發育，其中以構造縫和溶蝕縫最為顯著。王永輝等［12］認為巖溶的普遍發育可能由白云石化的增孔作用及構造作用導致，生屑灰巖在交代為白云巖的過程中，巖石顆粒體積變小，晶間孔隙變大，在與地下水接觸時，增孔作用導致其與地下水的接觸面積變大，從而溶蝕更易發生。構造作用使巖溶期潛水面波動及巖溶帶厚度發生變化，形成多期滲流帶潛流帶，且巖溶作用強弱受古地貌的影響與控制，而趙順蘭等［13］認為構造裂縫帶利于巖溶作用，溶洞受地下水控制。王永輝等［12］提出，潿西南凹陷的碳酸鹽巖潛山巖溶儲層在形成過程中先后經歷了多個不同的地質作用階段，包括準同生期至淺埋藏期的巖溶作用、抬升期的風化淋濾表生巖溶作用以及再埋藏期的斷裂差異升降改造作用，巖溶儲層還遭受了溶蝕、膠結、交代、重結晶和構造破裂化等多種復雜成巖作用的影響。

綜合來看，潿西南凹陷碳酸鹽巖潛山具有良好的勘探前景，前人在構造演化、油氣來源、巖石學特征、一號斷裂帶儲集空間、巖溶儲層演化模式等方面有較多的認識［1119］。但關于二號斷裂帶碳酸鹽巖潛山巖溶儲層方面的研究，前人只停留在通過觀察鑄體薄片、鉆錄井識別、測井識別標志等手段分析該地區的巖溶儲層特征，缺少運用成像測井資料對該地區巖溶儲層特征進行識別，對二號斷裂帶灰巖潛山巖溶儲層演化模式分析不夠深入等。因此，筆者在收集整理前人研究成果的基礎上，聚焦分析二號斷裂帶X構造，對二號斷裂帶X構造巖溶儲層特征、X構造巖溶測井響應特征、二號斷裂帶潛山成山過程與巖溶儲層發育演化的關系、X構造溶洞裂縫型灰巖潛山儲層發育模式等進行系統深入的研究，旨在為二號斷裂帶碳酸鹽巖潛山下一步的油氣勘探提供啟發。

1" 區域地質概況

潿西南凹陷為北部灣盆地北部坳陷的一個二級構造單元，呈NE向展布，其北西部是近NE向的潿西南斷裂，南東部為企西隆起。潿西南凹陷長約135 km，最寬處有37 km，整體面積約3 000 km2，是在古生界碳酸鹽巖基底上發育的新生代斷陷，包括NE向一號斷裂帶、二號斷裂帶、三號斷裂帶、東南斜坡帶和潿西南低凸起等構造單元，自古生代至今歷經加里東期、海西期、印支—燕山早中期、燕山晚期—喜馬拉雅早期、喜馬拉雅期和現今等6個階段［1417］。在潿西南凹陷的一號斷裂帶，潛山中的原油主要是由流沙港組二段底部的油頁巖所生成；而在二號斷裂帶，潛山的原油則主要源自流沙港組二段下部的暗色泥巖［1820］。一號斷裂帶碳酸鹽巖潛山主要地層為上石炭統黃龍組；二號斷裂帶潛山主要地層由下石炭統的下部地層構成，包括石磴子段和孟公拗段。本文的研究區X構造位于潿西南凹陷二號構造帶南西部，包含7口井（圖1a）， 但只有

X1井和X2井具有成像測井資料，其中X1井成像測井資料最為清晰并且該井穿過X構造頂部，

更具有代表性，因此本文主要通過分析X1井來進行巖溶儲層特征的識別。

北部灣盆地潿西南凹陷內新生界發育齊全，自下而上分別為古新統長流組陸相沉積層、始新統流沙港組和漸新統潿洲組海相陸相沉積層、下中新統下洋組海相沉積層、中中新統角尾組海陸過渡相沉積層、上中新統燈樓角組、上新統—更新統望樓港組；第四系松散沉積層覆蓋其上（圖1b）。早石炭世，該區主體為開闊碳酸鹽巖臺地相，在今海南島西北側、西南側零星分布小的剝蝕古陸，古陸附近發育過渡相。中晚石炭世海侵范圍空前擴大，大陸剝蝕區大規模縮小并準海岸平原化，該區主體為開闊碳酸鹽巖臺地相。

2" 儲層特征

2.1" 巖石學特征

基于潿西南凹陷X潛山構造石炭系巖心、鏡下薄片和X衍射礦物組成資料，碳酸鹽巖礦物成分統計結果（圖2a）表明，潛山內部巖石類型以灰巖、白云巖為主。碳酸鹽巖結構與巖石成因密切相關，是沉積環境的重要標志，由晶粒結構分布圖（圖2b）可見，石炭系主要以泥晶灰巖為主，粉晶灰巖次之。下石炭統石磴子段主要為灰色、灰褐色角礫灰巖和生屑灰巖，局部泥質富集，形成泥質紋層或薄夾層，同時夾雜著薄層石英砂巖，底部為灰黑色白云巖；孟公拗段主要為生屑灰巖以及富含硅質的深灰色、灰黑色薄厚層灰巖，致密堅硬，同時夾雜著薄層細砂巖。

2.1.1" 灰巖類

1）白云質灰巖

巖石經受白云石化、溶蝕、破裂、重結晶等一系列成巖作用，結構、構造發生較大改變，尤其是構造破裂作用，使巖石呈角礫狀，溶蝕縫洞或裂縫中充填著不同結構的灰巖、白云巖碎塊（圖3a）。巖石的主體碎塊為泥粉晶云質灰巖（巖塊），以灰泥基質結構為主，并見生物與生物碎片，白云石呈粉晶粒狀、星散狀均勻分布（圖3b），基質為粉晶方解石（重結晶），殘余部分為泥晶方解石。

2）泥晶灰巖

方解石為泥晶結構，局部偶見弱白云石化，構造微裂縫較發育，可見X型剪切縫，有機質沿紋層發育，網狀縫合線被方解石脈切穿（圖3c）。

3）泥晶生屑灰巖

巖石呈生屑顆粒結構。內碎屑以砂屑為主，大小介于0.10～0.30 mm之間，巖石含部分球粒。大量生屑顆粒以棘皮、腕足為主（圖3d、e），粒間充填泥晶方解石，呈現星散狀白云石化，白云石呈粉晶自形、半自形結構。

4）球粒灰巖

多見于X7井，巖石呈泥晶球粒結構。球粒呈泥晶結構，富含藻類（圖3f），形態不規則，部分相互黏結，粒間充填泥晶方解石。生屑種類較多，以棘

皮、苔蘚蟲、雙殼類最為常見；另見少量有孔蟲，保存完好。溶蝕縫亦發育，但均被方解石充填，見少量瀝

青條帶。

2.1.2" 白云巖類

1）細中晶白云巖

白云石以自形至半自形為主，晶體形態良好，表現出波狀消光特性。白云石晶體之間存在孔隙，但其中一部分孔隙已被有機物質所填充。細中晶白云巖為熱液白云石化產物，同時可見硅化、方解石化 （圖3g）。

2）泥粉晶灰質云巖

白云石經歷了重結晶過程，并伴隨著溶蝕作用。古瀝青因溶蝕作用而遭到破壞，形成了斑塊狀的形態。此外，還存在少量的粗晶白云巖以及含有有機質的泥粉晶灰云巖（圖3h）。

3）殘余細粉晶內碎屑云巖

巖石具有殘余白云質內碎屑結構，局部呈細粉晶結構（圖3i）。白云石以粉晶自形、半自形結構為主，個別具霧心亮邊結構，顆粒與基質白云石大小相等。大量砂屑具有暗影，其輪廓大小介于0.25～0.75 mm之間，部分顆粒暗影呈圓形。白云石晶粒致密鑲嵌接觸，晶間孔不發育。僅在個別視域中見到零星分布的晶間孔，部分被他形粉晶方解石充填，大部分被白云石充填。少量微裂縫未充填，少量構造溶蝕縫被方解石充填或被白云石半充填。

2.2" 儲集空間類型

北部灣盆地潛山巖性復雜，儲集空間類型多樣，主要包括溶蝕孔/洞縫、裂縫、基質孔等［21］。潿西南凹陷二號斷裂帶潛山X構造石炭系巖心顯示，碳酸鹽巖發育溶孔、溶洞、溶縫、裂縫等（圖4），不同層位

a. X2井，3 559 m，白云質灰巖，巖石呈角礫狀，溶蝕縫洞或裂縫中充填著不同結構的灰巖、白云巖碎塊；b. X2井，3 559 m，白云質灰巖，見生物及生物碎片，白云石呈粉晶粒狀、星散狀均勻分布； c. X7井，3 060 m，泥晶灰巖，多期溶縫發育，溶縫被方解石、泥質和有機質等充填；d. X2井，3 661 m，泥晶生屑灰巖，可見棘皮、腕足等古生物（橫切面）；e. X2井，3 661 m，泥晶生屑灰巖，鏡下以棘皮為主，并含腕足類、雙殼類、介形蟲和有孔蟲等；f. X7井，3 189 m，球粒灰巖，泥晶球粒結構，富含藻類；g. X7井，3 297 m，細中晶白云巖，見鞍狀白云石；h. X7井，3 313 m，泥粉晶灰質云巖，見方解石脈體以及瀝青縫；i. X2井，3 560 m，殘余細粉晶內碎屑云巖，巖石具有殘余白云質內碎屑結構，局部呈細粉晶結構。

發育的形態、展布、規模有所不同。碳酸鹽巖儲集空間的成因主要為風化淋濾作用（表生巖溶作用）和構造作用兩種，前者影響巖溶儲集空間，后者控制著裂縫儲集空間以及對先存巖溶儲集空間的進一步改造。

2.2.1" 溶洞

按照高度劃分，洞高小于 1 m 的為小型溶洞，洞高介于1～3 m之間的為中型溶洞，洞高大于 3 m 的為大型溶洞。

大中型溶洞洞穴系統是潿西南灰巖潛山的主要儲集空間。根據區域構造調研，潿西南凹陷灰巖潛山至少經歷了早二疊世末、晚三疊世兩期大規模構造抬升，上部地層遭受暴露剝蝕，石炭系碳酸鹽巖被抬升到地表或近地表，古潛山形成，在經歷大規模表層巖溶和順層巖溶后，形成了厚層的風化殼和復雜的地下溶洞系統［11］。

小型溶洞可以在巖心及鏡下觀察到（圖4a、b、c），小型溶洞或溶縫常被晶簇狀方解石、灰巖角礫、泥質等充填。

2.2.2" 溶孔

溶孔可分為多種類型，例如粒間溶孔、粒內溶孔、晶間溶孔及脈溶孔等。粒間溶孔是由碎屑顆粒之間的填充物質受到侵蝕而形成，這類孔隙的直徑一般為30～250 μm，而它們的孔隙率約為2.5%（圖4d）。粒內溶孔通常位于生物骨骼的內部，這些孔隙被老化的生物框架包圍（圖4e）。晶間溶孔主要生成于白云石晶體相互交錯的區域，直徑范圍通常在50～500 μm之間，形狀多為多邊形或菱形，面孔率可達6.0%（圖4f）。后期的方解石脈中也存在溶孔，這些脈溶孔的直徑范圍為25～120 μm，通常呈現港灣狀，其面孔率最高可達5.0%（圖4h）。

a. X7井，3 301 m，灰巖，溶洞、溶蝕孔大量發育，同時可見裂縫被方解石充填；b. X6井，3 189 m，灰巖，可見裂縫大量發育且被泥質充填；c. X1井，3 280 m，溶洞，大量方解石被溶蝕；d. X1井，3 067 m，粒間溶孔，同時可見溶蝕縫發育且被方解石和泥質填充；e. X1井，3 220 m，粒內溶孔，可見方解石晶體內被溶蝕，有瀝青充填；f. X2井，3 762 m，白云石化形成較多晶間溶孔，后被他形粉晶方解石充填；g. X1井，3 390 m，構造破裂作用形成數條構造微裂縫；h. X2井，3 718 m，受構造作用形成裂縫，被粉晶方解石充填，形成方解石脈，可觀察到方解石脈被溶蝕；i. X1井，3 191 m，泥晶方解石被溶蝕，形成溶蝕縫。

2.2.3" 裂縫

研究區內裂縫發育較好，以巖溶縫、構造縫為主。裂縫是碳酸鹽巖儲層的重要儲集空間，是溝通

溶蝕孔洞及洞穴之間的橋梁，為酸性流體溶蝕提供通道，為后期擴溶形成溶洞和洞穴提供條件。對于碳酸鹽巖儲層而言，裂縫的重要性甚至超過孔隙，許多致密碳酸鹽巖由于裂縫的發育變得極具勘探潛力［11］。

在潿西南凹陷二號斷裂帶的取心觀察中發現，縫壁的兩側呈現出不規則的高低起伏，縫隙的寬度變化顯著，且常伴有分支現象（圖4g）。晶間溶蝕縫

的寬度范圍為20～120 μm，延伸距離較短，主要存在于特定區域（圖4h、i）。另外，部分溶蝕縫是由原有的構造裂縫經過溶蝕作用演變而來（圖4d），而大部分縫隙則被方解石完全或部分填充。

2.3" 儲層物性

通過收集整理潿西南凹陷二號斷裂帶 X 構造6 口井中距潛山頂部 100 m處的孔隙度資料，并采取1.25 m的深度間隔，對6口井的孔隙度進行了分段統計和計算，統計數據顯示X1井孔隙度在0.01%～34.88%之間變化，X2井孔隙度在0.01%～35.61%之間變化，X3井孔隙度在2.11%～9.56%之間變化，X4井孔隙度在0.16%～18.25%之間變化，X6井孔隙度在5.42%～28.68%之間變化，X7井孔隙度在0.01%～35.88%之間變化。綜合來看，研究區儲層孔隙度值分布在0.01％～35.88％之間，平均值為4.30％，平均孔隙度偏低，這是由于潿西南凹陷二號斷裂帶處于水系的匯聚區，水沿著前期裂縫進入碳酸鹽巖并發生膠結作用，嚴重的膠結作用使得孔隙連通性變差。

基于現有的巖心、鑄體薄片等統計資料分析，根據不同尺度裂縫分類標準（表1），將該區的裂縫分為微尺度裂縫、小尺度裂縫、中尺度裂縫、大尺度裂縫［22］，其中微尺度及小尺度裂縫占比較多（圖5a）。通過鏡下觀察不同深度的鑄體薄片發現，該區以構造裂縫為主、溶蝕裂縫為輔，且裂縫全充填占比較高（圖5b、c）。

3" 巖溶測井識別成像測井解釋

成像測井的基本原理是測量井筒中環井壁的微電阻率，然后在數據處理中將電阻變化配以一定的顏色。一般情況下用淺色代表高電阻率，深色代表低電阻率，這樣電阻率曲線就被轉換成合成的彩色

圖像，其具有高覆蓋率、高分辨率、高直觀性的特點［2325］。前人已在各油田做了大量應用，在對沉積和儲層特征的識別等方面取得了諸多成果［26］。由于該區僅X1井成像測井資料最為齊全與清晰，因此本文結合微電阻率成像測井、巖心和常規測井資料，對X1井巖溶特征進行精細識別。

3.1" 巖溶要素響應特征

本文較多采用了動態標準化微電阻成像測井技術來識別研究區的巖溶特征，其優勢在于能夠有效地識別出研究區內非均質性較強的表生巖溶儲層特征。同時本文也較少使用了靜態標準化微電阻成像測井進行識別，它通過測量巖石的電阻率來生成圖像，從而提供巖石的結構和性質信息，更適合觀察較大的電阻率變化和進行巖性對比，具有高分辨率、快速成像、多參數測量和適應性強等特點。基于此，筆者綜合動態圖像、靜態圖像、常規測井及巖心對巖溶特征進行判別，識別多種表生巖溶要素：線狀構造（擴溶構造縫、未擴溶構造縫、風化縫、層間縫等）、體狀構造（如洞穴、角礫等）、斑狀構造（如溶蝕孔洞）等。潿西南凹陷二號斷裂帶潛山儲層的一些典型成像測井響應如圖6所示。

3.1.1" 裂縫

按裂縫傾角可將裂縫分為垂直縫（75°～90°）、高角度斜交縫（45°～75°）、低角度斜交縫（15°～

45°）、水平縫（0° ～ 15°）。

1）擴溶構造縫

垂直和高角度的構造導致擴溶構造縫（擴溶縫）呈現出不規則的高角度正弦狀暗線特征（圖6a）。部分溶解的縫隙中填充了化學膠結物，這些膠結物呈現出明亮的縱向條帶（圖6b）。在水平潛流帶，低角度且水平的溶縫一般呈現出較小的裂縫傾斜度，并在成像測井中展示為不規則、低角度的正弦狀暗線（圖6c）。經過化學膠結物沉淀的部分溶縫在成像測井圖像中顯示為與裂縫形狀相似的明亮帶狀特征（圖6d）。

2）未擴溶構造縫

未擴溶構造縫形成于巖溶地質體在埋藏之后的構造改造作用，表現為規則的組合暗色正弦線（圖6e、j）。

3）縱向風化縫

縱向風化縫表現為不規則的組合縱向暗線，多發育于垂直淋濾帶（圖6f、k）。

4）層間縫

現代巖溶學認為層間縫是表生巖溶系統中十分重要的地下水疏導通道，地下水沿其擴溶初期形成層狀孔洞，晚期形成洞穴，表現為較為平直的暗線（圖6g）。

3.1.2" 溶孔

1）層狀溶孔

在該研究區域內，經常可以觀察到成層分布的溶蝕孔洞，在成像測井中表現為較為規則的、水平排列的組合暗斑 （圖6h）。

2）分散溶孔

分散溶孔分布較為雜亂，在成像測井上表現為雜亂或孤立分布的暗斑 （圖6i）。

3.1.3" 洞穴

未充填洞穴一般會在鉆井過程中出現放空、漏液等，易于識別。二號斷裂帶石磴子段、孟公拗段潛山鉆井未見大型溶洞，鉆、測井響應均不明顯，X1井成像測井資料未見明顯的洞穴響應特征。

3.1.4" 古土壤層

不整合表面的古土壤層泥質含量較高，在成像測井圖像上表現為不規則暗色條帶狀，相比于上、下基巖具有較高的GR值，且上、下地層差異較大截切關系在成像測井上清晰可見（圖6l）。

3.2" X1井儲層分帶及巖溶特征

受巖溶、風化淋濾等地質作用的影響，潛山儲層的儲集空間類型多樣、孔隙分布復雜，多期構造運動為潛山型儲層裂縫發育提供了條件，這些地質作用對儲層的差異改造導致潛山型儲層在縱向上呈現出明顯的分帶性，極強的儲層非均質性導致儲層空間展布預測難度較大。縱向上，潛山經受的地質作用不同，如潛山頂部受風化、淋濾等作用影響大，潛山底部受到地質作用的影響小，致使潛山在垂向上形成了具有不同儲層性質的相帶［27］。

通過對X1井各井段成像測井響應特征和薄片巖石學特征的深入研究，發現該井的成像測井特征在縱向上呈現一定的分布規律，根據前人的研究成果［2529］并以X1井的實際情況為基礎建立適用于本次研究的潛山儲層分帶依據（表2），并以此依據將X1井潛山儲層部分由上至下劃分為：表層風化帶、垂直滲流帶、水平潛流帶、深部緩流帶4個部分（圖7）。

表層風化帶（古土壤層）是巖石風化殘積物，多為黏土狀皮殼層，厚數十厘米，表面凹凸，上下地層巖性差異大，依巖石結構成像及高自然伽馬、中低孔隙度、中高電阻率等特征進行識別，多數井此相帶缺失或特征不明。垂直滲流帶又稱包氣帶，是地表下

潛水面上的地質介質，地表水沿裂縫孔隙下淋，水體因富含 CO2 呈酸性，溶蝕碳酸鹽巖，可依低自然伽馬，低密度值進行識別。水平潛流帶也稱飽水帶，在潛水面下，巖石空隙滿是液態水，暗河發育，是地下河排泄主通道和巖溶作用中心，上下地層經斷裂裂縫獲得補給而發生巖溶作用，通過成像測井精細解析巖溶要素進行識別。深部緩流帶在水平潛流帶下部，地下水流緩，局部停滯，古巖溶作用弱，地層完整，低自然伽馬且曲線平滑，主要有裂紋角礫、裂紋鑲嵌角礫巖，角礫未位移棱角明顯，溶蝕縫洞被亮晶方解石充填［23］。

X1井的取心段為900～3 600 m，成像測井分析的井段為3 040～3 600 m，在巖心資料分析和巖溶要素識別的基礎上，對響應特征明顯的井段進行了巖溶特征的識別分析，并發現巖溶特征與分帶情況耦合關系良好。現以X1井為例， 3 180～3 200、3 200～3 220、3 260～3 280、3 410～3 430、3 445～3 465、3 570～3 590 m成像測井的細致化分析結果如圖8所示。

1）3 180～3 200 m為巖溶大量發育段，裂縫發育多，自淺至深發育大量的溶蝕裂縫，可見高角度擴溶縫、縱向風化縫、低角度擴溶縫、層間縫等并交替出現，其中伴隨裂縫的擴容發育少許溶洞，少見分散溶孔。認為該段屬于垂直滲流帶。推測現今潛水面位于3 200 m附近，其上為垂直滲流帶，其下為水平潛流帶。

2）3 200～3 220 m為巖溶發育段，發育較多的溶蝕縫，其中低角度擴溶縫較多，高角度擴溶縫較少，同時發育少量小型溶洞。此外還識別出泥質條帶巖溶要素，附近上、下地層差異明顯，在成像測井和GR曲線上均有響應，同時GR曲線也呈現較高值，說明泥質含量較高。綜合判斷認為該段屬于水平潛流帶。

3）3 260～3 280 m為巖溶較發育段。該段上下部分發育較少的溶蝕裂縫，主要為低角度未擴溶縫和層間縫，且GR值偏高，泥質含量較高，認為該段上下部分為水平潛流帶。該段中部發育大量串珠狀溶洞以及層狀溶洞，因此認為該段中部為垂直滲流帶。推測古潛水面位于3 270 m附近。

4）3 410～3 430 m為巖溶較發育段，發育少量溶蝕裂縫，主要為低角度擴溶縫、低角度未擴溶縫及層間縫，同時也見少量的低角度未擴溶縫。在該段中下部分可識別出分散溶洞，總體表現為低GR，認為該段屬于水平潛流帶。

5）3 445～3 465 m為巖溶發育段，發育較多的溶蝕縫，主要為低角度擴溶縫及少量層間縫，同時也見部分高角度擴溶縫和低角度未擴溶縫，伴隨裂縫的溶蝕作用，在溶蝕縫周圍形成較多的溶孔。該段整體表現為低GR，認為該段屬于水平潛流帶。

6）3 570～3 590 m。該段巖溶發育一般，且具有集中分布的特點，溶蝕縫發育較差，發育部分溶洞且集中發育在中上部和中下部，可識別出層狀溶孔和分散溶孔。認為該段屬于深部緩流帶。

通過對成像測井響應特征的細致分析，推測認為古潛水面位于3 270 m附近，現今潛水面位于3 200 m附近，由此認為潿西南二號斷裂帶古潛山至少發育了兩期潛水面。第一期潛水面之下的水平潛流帶的巖溶組構類型較單一，發育近水平的溶縫及孔洞。隨著喜山期的拉張作用，古潛山發生沉降作用，從而導致潛水面發生變化，形成了第二期潛水面。

綜合分析上述這6段的裂縫發育特征可以看出，X1井自淺至深溶蝕裂縫的發育程度呈減少趨勢，溶洞溶孔發育程度呈增長趨勢，認為該井自淺至深可分為表層風化帶、垂直滲流帶、水平潛流帶和深部緩流帶。

4" 巖溶儲層演化模式

4.1" 潛山成山過程與巖溶儲層演化的關系

北部灣盆地主要經歷了加里東期、印支期和喜馬拉雅期多期構造應力作用，形成了NE向、NW向、EW向和近NS向多組裂縫，沿大型斷裂帶和褶皺核部和轉折端還派生了密集的裂縫帶［30］，導致基底巖石頂面形成高角度網狀裂縫帶（圖9）。在潛山成山演化過程中，潿西南凹陷主要經歷以下3個構造演化階段［14，1718，3132］：①晚古生代中生代的潛山初見雛形（圖9a、b、c）。在石炭紀末期，海西運動引發了碳酸鹽巖地層的輕微褶皺、整體抬升并暴露于地表，隨之出現了風化剝蝕現象，為未來的碳酸鹽巖潛山奠定了基礎。在二疊紀—白堊紀期間，受到印支運動影響，SE方向的擠壓應力逐漸增強，促使潿西南凹陷經歷了一系列的褶皺和推覆作用，使得碳酸鹽巖潛山初步形成。②在中生代晚期—新生代的早期，潛山經歷了改造階段（圖9d）。此時正值喜馬拉雅運動的初期，伴隨SE向的拉張應力，研究區域內出現了一系列近EW方向的張性斷裂。這些

斷裂的持續活動影響著凹陷的形成，導致斷裂下降盤上的碳酸鹽巖潛山沉積了長流組，而斷裂上升盤則發生了抬升，并出現了部分地層缺失。③在新生代晚期，潛山進入形成定型階段（圖9e、f）。隨著喜山運動的結束，斷裂的活動逐漸減弱，碳酸鹽巖潛山趨于穩定。潿西南凹陷經歷了整體的下沉過程，形成了廣泛分布的海相沉積層，如下洋組、角尾組和燈樓角組等。

在構造演化過程中，潿西南二號斷裂帶受到多期次的構造作用，經歷了多種多樣復雜的成巖作用。潿西南凹陷的碳酸鹽潛山巖溶儲層在沉降并被覆蓋之前，經歷了長時間的風化、剝蝕和地下水溶蝕等地質作用，同時還包括膠結作用、交代作用和重結晶作用等［19］。這些地質過程極大地提高了下伏碳酸鹽巖的孔隙度和滲透率，從而形成了較大的孔隙、裂縫甚至是溶洞。在具備合適的生烴條件和封蓋條件下，這些地質特征使得碳酸鹽潛山巖溶儲層能夠成為優良的儲集層，對油氣資源的形成和保存具有重要意義。結合前人的研究［1112，18，33］，本文闡述X構造潛山巖溶儲層的演化模式。

海西期（圖9a），全區地層相對穩定，隨著海平面升降變化，局部高部位受同生準同生溶蝕作用，形成了早期溶蝕孔洞。至印支運動期間，NW向強烈擠壓，原來加里東期NE向斷裂重新激活，構造活動更加劇烈，整個地區出現顯著抬升，構造破裂作用尤為明顯，剝蝕及淋濾改造顯著，形成風化殼表成巖溶帶，尤其是二號斷裂帶鄰近二號斷層，垂直淋濾活動顯著，處于垂向溶蝕孔洞溶縫的發育時期。在海西—印支時期，整個區域開始經歷剝蝕作用（圖9b），早期風化淋濾初步改造儲層形成了垂直滲流帶和水平潛流帶。此外，斷裂活動使得地塊差異性抬升，斷裂兩側潛水面出現落差，導致了垂直滲流帶與水平潛流帶的差異分布。

燕山期，由于區域構造運動的影響，地層自侏羅紀到白堊紀時期整體抬升（圖9c、d），一號構造帶和二號構造帶等都在燕山期形成，接受表生巖溶作用，至新生界沉積前，一號斷裂帶和二號斷裂帶接受了長達約100 Ma的風化、淋濾與剝蝕，持續的風化剝蝕和淋濾使巖溶程度進一步增加，而后地層整體沉降，潿西南凹陷石炭系碳酸鹽地層再次進入埋藏

階段。該階段發育的建設性成巖作用有破裂作用、表生巖溶作用、白云石化作用；破壞性成巖作用包括一直持續的壓實壓溶作用、膠結作用、重結晶作用和交代作用。

喜馬拉雅山期，潿西南凹陷受到SE向拉張應力，產生大量的正斷層（圖9e、f）。同時，燕山期的古殘山在區域拉張作用下，張性裂縫持續發育增大，此間一號斷層在古新世開始反轉回滑，二號構造帶接受長流組沉積；始新世，一號斷層持續活動，二號斷層開始反轉回滑，全區接受流沙港組沉積。在這一階段，受塊體差異沉降的影響，一號斷裂帶和二號斷裂帶被動地抬升至高位，水位波動頻繁，導致水體通過斷層向基巖進行橫向溶蝕。同時，埋藏巖溶作用在這一時期持續發生。隨著新近紀的到來，區域性沉降逐漸加劇，整個地區進入了坳陷的埋藏階段，開始沉積新近系和第四系的物質，而埋藏巖溶的過程也持續至今。

4.2" X構造溶洞裂縫型灰巖潛山儲層發育模式

X構造溶洞裂縫型灰巖潛山儲層的發育程度主要受到以下3個方面的影響，原生的巖性巖相控制儲層基質；構造運動使地層產生大量的裂縫為后期的巖溶作用奠定了空間基礎；古地貌控制了古潛水面相對位置，從而影響了巖溶作用的發育程度。研究區受到溶蝕、白云化等建設性成巖后期作用對儲層改造也有顯著影響。

在X構造區，巖性與構造活動是影響溶洞裂縫型灰巖潛山儲層形成的關鍵因素。結合巖石特性、構造特征與古地貌因素，通過綜合分析，構建了“巖性筑基裂縫拓容巖溶改造”的三維互動模式（圖10），以促進碳酸鹽巖裂縫與溶洞儲層的發育。

在這種模式下，X構造區域普遍存在的灰巖等有利

巖石組合為大規模的溶蝕儲層的生成奠定了基礎。此時，構造應力的多次積累以及構造地擠壓與抬升成為裂縫頻繁生成及多期溶蝕作用得以實現的決定性因素。研究顯示，X構造區的南部和東側遭受顯著的構造應力，多次的斷裂活動導致了眾多伴生裂縫的形成，這些裂縫為地下流體的遷移提供了有利的溶蝕通道網絡。在X構造區域，古地貌呈現出巖溶斜坡帶的高地特征，水動力較為充沛，形成了巖溶發展的理想環境，且溶蝕和淋濾作用顯著，有利于儲層的形成。

5" 結論

1）潿西南凹陷X構造潛山主要發育白云質灰巖、泥晶灰巖、泥晶生屑灰巖、球粒灰巖、細中晶白云巖、泥粉晶灰質云巖、殘余細粉晶內碎屑云巖。

溶蝕孔洞/縫、裂縫、基質孔等

是主要的儲集空間。

2）成像測井技術能夠識別多種潛山巖溶的特征性要素，如構造擴溶縫、串珠狀溶孔、層間縫、層狀溶孔、洞穴及分散溶孔等。利用這些巖溶要素構建的巖溶結構，可以有效地分析出表層風化帶、垂直滲流帶、水平潛流帶及深部緩流帶的分布情況。

3）潿西南凹陷在潛山成山演化中主要經歷雛形、改造、定型3個構造演化階段，在成山演化過程中二號斷裂帶受到多期次應力疊加影響和復雜成巖作用。其中，建設性成巖作用包括同生準同生期巖溶、破裂作用、表生巖溶作用、白云石化作用；破壞性成巖作用包括一直持續的壓實壓溶作用、膠結作用、重結晶作用、交代作用。

4）X構造溶洞裂縫型灰巖潛山儲層發育程度受巖相、古地貌及后期構造運動3個因素控制，其中巖相和構造作用影響顯著。綜合3個控制因素建立了“巖性筑基裂縫拓容巖溶改造”的三元聯控碳酸鹽巖縫洞型儲層發育模式。

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