油气田古岩溶研究进展

1985年，Choquette和James在美国科罗拉多学院召集并组织了题为“古岩溶系统和不整合的特征和意义”的研讨会。会后编制的1987《古岩溶研究图册》从不同时代的碳酸盐岩地层中多方面反映了近年来世界不同领域专家的古岩溶研究成果和现状。同时，在中国地质科学院岩溶地质研究所和中国岩溶地质专业委员会地质学会的主持下，召开了第一届和第二届全国岩溶矿床学术研讨会。1992年4月，中国天然气学会地质委员会在无锡召开“碳酸盐岩岩溶储层研究与现代海相沉积学术研讨会”。这一时期，我国不仅引进、吸收和应用了大量国际相关研究的先进技术、方法和理论，而且以20世纪80年代以来四川、鄂尔多斯、塔里木实际揭露的古岩溶现象为基础，结合我国地质演化的特点，借鉴相关学科的研究理论和方法，进行了深入的探索。并在古岩溶的发育特征、形成机制、控制因素等方面开展了大量的研究工作，取得了可喜的成果(梅博文，1992；唐，1995；王宝庆等人，1996；黄尚宇，1997；郑，1997；邓，1998；蓝江华，1999；陈，2000；郑丛斌，2006 54 38+0；安润莲等，2002；王等，2002；吴长武等，2002；许，2004；贾振源等人，2004)，在某些方面，也形成了自己的特色。

陈等(2004)通过研究岩溶储层发育特征与油气的关系，指出了中国油气田古岩溶储层的垂向分带、形态和充填类型。肖玉如等(2003)将其划分为表层岩溶残留带、垂直渗流岩溶带和水平潜流岩溶带；贾振元(2004)等人认为，典型的碳酸盐岩古风化壳储层(体)可分为四个带:破碎带、渗流带、混合带和潜流带；此外，古岩溶纵剖面可分为表层岩溶残留带、垂直渗透岩溶带、水平潜流岩溶带和深部缓流带。

徐等(2004)认为构造与古隆起、古气候、岩石性质与结构是风化壳岩溶储层发育的控制因素。刘等(2005)将古岩溶储层发育的控制因素划分为10个方面:气候、地下水化学作用能力、矿物学、露头时间、先存孔隙网络、沉积相和地层特征、水文系统、露头区规模和地形特征、基准面变化和构造沉降特征等。肖玉如等(2003)认为，影响古洞穴碳酸盐岩储层平面非均质性的主要因素有古构造、古断裂、古水文系统、古岩溶地貌等。其中与古岩溶地貌关系最为密切，而多层洞穴的发育主要受构造隆升和海平面升降的控制。

黄继新等(2006)在车镇地区下古生界碳酸盐岩潜山岩溶模式研究中，确定了三个阶段的岩溶作用，并初步探讨了三个阶段的岩溶作用机理，提出了一个在大气水和海水混合水、地表水、地下水和地下热液影响下的岩溶模式。陈清华等(2002)发现古岩溶经历了同沉积期、风化壳期、埋藏期、后生变化期等。，并将古岩溶发育过程中的溶蚀作用分为早期出露大气水淋溶作用、表生岩溶作用、释压水溶蚀作用、岩浆活动等热液溶蚀作用、有机质热演化生成的有机酸五大类，并将古岩溶分为沉积岩溶、风化壳岩溶和裂隙。李等(2004)根据形成条件和控制因素将鄂尔多斯盆地下奥陶统古岩溶划分为表生岩溶和埋藏岩溶:表生岩溶分为同生层间岩溶和裸露风化壳岩溶，埋藏岩溶分为释压岩溶和热水岩溶；李定龙等(1998)认为古岩溶可分为五期:沉积岩溶期(沉积水文地质期，有沉积岩溶或层间岩溶)、风化壳岩溶期(淋滤水文地质期)、埋藏岩溶期(埋藏封闭水文地质期)和半埋藏-构造岩溶期(次生淋滤水文地质期，伴有强烈的构造-岩浆)

国外学者也注意到了埋藏成岩阶段的有机酸溶解作用(David，1989；斯蒂芬，1989a，b；Wagner 1990)，改善了储层的孔隙度和渗透率，对早期地表环境或浅埋环境下的大气淡水或同生海水岩溶的转化起到了建设性作用。在对中东地区侏罗系至白垩系碳酸盐岩储层的研究中，发现(David，1989；Stephen，1989a)，从早期成岩阶段的大气淡水环境到浅埋成岩阶段的海水环境，高镁方解石和文石的重结晶作用重组了微孔网络，成为现代储层孔隙的重要来源。埃斯特万和塔伯纳(2003)测定了碳酸盐胶结物的流体包裹体温度和稳定同位素(δ13C，δ18O)，发现在碳酸盐岩储层埋藏后期盐水混合冷却过程中会产生次生孔隙。油气田中高浓度H2S的聚集通常与碳酸盐岩储层和烃类热化学降解引起的非生物氧化作用有关，含高浓度H2S的流体对碳酸盐岩的溶解和生烃起着关键作用。我国学者马永升等(1999)也通过模拟实验证实了硫化氢对川东飞仙关组碳酸盐岩储层的溶解和改造作用。Morrow(1990)在新西兰Taranaki盆地渐新统地层研究中提出，高矿化度的孔隙流体在埋藏阶段碳酸盐岩储层的白云石化中起了重要作用，白云岩在压裂过程中容易形成良好的裂缝储集网络。此外，李定龙(1999)考虑到古岩溶系统和环境因素与现代岩溶的差异，提出了“古岩溶地球化学”的概念和研究方法。

在流体-岩石相互作用的研究中，一般采用模拟实验的方法，Rauch等(1977)、翁金涛(1987)、宋焕荣等(1990)得出碳酸盐岩的溶解受岩性控制，在常温常压下，酸性介质中碳酸盐岩的溶解速率随着方解石含量的增加而增加。翁金涛(1987)也得出溶解与碳酸盐岩结构有关的结论。韩保平(1991)得出结论:在90℃和20MPa下埋藏时，白云岩的溶解速度比白云岩快。杨俊杰等(1995)模拟了近地表表生开放体系和埋藏环境两种不同条件下方解石和白云石的相对稳定性，得出近地表条件下碳酸盐岩的溶解速率与其矿物组成有关，方解石含量越高，溶解速率越快；埋藏条件下白云岩的溶解速率高于方解石，认为大部分埋藏油气藏为白云岩。国内外有很多类似的实验，从中可以看出，一方面，用溶解实验的方法研究流体-岩石相互作用意义重大；另一方面，溶解是相当复杂的，影响因素是多方面的，如岩性、温度、压力、有机酸、CO2分压等。(米利曼，1974；朗文，1980；詹姆斯等人，1984；Moori等人，1981，1984；弗里德曼，1987；查尔斯，1988；奎因，1991；卡特等人，1994；萨勒等人，1994；沙滩，1995；孙，1995；莱斯利，1996；郑等，1997a，b)。

综合国内外文献，古岩溶研究的进展包括:①从地层、地貌、岩石矿物、地球化学等方面提出了古岩溶的宏观和微观识别标志；(2)借鉴现代岩溶理论，研究古岩溶作用机制和内外地质因素；③研究了古生代以来的一些岩溶实例，总结了地表和地下岩溶的发育特征，详细讨论了岩溶在垂直剖面上的分带特征和溶洞充填情况；④以碳酸盐沉积学、储层成岩作用、地球化学等基础理论和实验分析方法为基础。研究了洞穴的物理和化学充填物，提出了大气降水成岩系统的地球化学、胶结地层学和水动力学模型，建立了古岩溶发育综合模式实例；⑤认识到古岩溶在决定大型储渗空间和碳酸盐岩储层的形成和分布中的控制作用和地质意义，认识到世界上许多储量大、产量高的油气田的形成大多与地质历史上的古岩溶有关，从地质、钻井、测井、录井、开发动态等方面对岩溶储层特征进行了符号化描述(Buchbinder等，1984；科夫卢克，1984；巴蒂亚，1985；Flexer等人，1985；丹尼尔斯等人，1986；李永安等人，1991；穆蒂等人，1991；弗里茨，1993；雷等，1994；贾振源等，1995；章梅良等人，1998；李定龙等，1999；马等，2000；隋少强，2006 54 38+0；颜等，2005)。