神农架武山一带灯影组

4．3．2．1 南侧溶蚀作用和储集层（体）发育分析

1．上震旦统灯影组

（1）古岩溶作用。震旦纪未的桐湾运动（惠亭运动），使区内灯影组抬升暴露遭受剥蚀，古岩溶作用成为影响灯影组储层的一种重要建设作用，神农架武山一带灯影组三段见较好的古岩溶发育，可将古岩溶作用自上而下分为三个带，分别是岩溶破碎带、渗流带、潜流带（图4－3－3）。现将各带特征简述如下：

图4－3－3 武山灯影组三段古岩溶剖面

岩溶破碎带：厚约7m，顶部发育岩溶角砾岩及较大的溶洞，岩溶角砾岩厚约0．6m，宽0．8m，呈洞穴状充填堆积，角砾成分为白云岩，具深灰色及灰白色两种，砾径较大，棱角状，杂乱堆积，并见溶洞发育，溶洞最大可达20cm×15cm，未充填。下部见硅质岩的破碎现象，硅质岩呈灰黑色或浅灰色，破碎后呈棱角状成层分布，反映了其先“沉积”后改造的特点。该带顶面起伏不平，为古风化壳，其上覆为下寒武统牛蹄塘组黑色碳质泥岩。

渗流带：厚约20m，以发育垂直于层面的裂隙和溶蚀孔洞为特征，裂隙通常宽2～3mm，最宽可达1．5cm，暗色物质全或半充填，自上而下，裂隙具有逐渐变窄的趋势。该带的特点是在溶蚀作用发生的同时，另伴有充填作用，导致岩石的物性较差。两块物性样品孔隙度分别是1．1％、1．7％，储集性能很差。

潜流带：厚约55m，以发育顺层分布的溶蚀孔洞及斑块状白云岩为特征。孔洞层较薄，通常为0．2～0．5m，最厚1．5m；孔径通常几毫米，大者可达5cm，孔洞密集分布，横向连通性好，面孔率最大可达30％。斑块状白云岩分布于潜流带下部，斑块呈灰白色，形状不规则。上述现象反映了大气淡水潜流带的特点。潜流带白云岩孔隙度1．9％～9．2％，平均值5．38％／5块，具有较好的储集性能，且明显高于上部的渗流带白云岩，同时也说明了潜流带溶蚀后的充填作用较弱。

野外观察和室内的分析测试表明，武山剖面上震旦统灯影组的岩溶作用止于灯影组二段硅质（化）白云岩，至于硅化作用的发生是古岩溶发育期大气淡水向下渗流带入的富硅流体所致，还是其形成在古岩溶作用发育之前，尚需深入研究。

湖北神农架武山一带灯影组三段古岩溶改造作用明显，见淡水皮壳构造，纵向上，碳氧同位素值也略呈增高的趋势，反映了古岩溶作用分带及地下水运动以及溶蚀改造的特点，古岩溶作用对于灯影组三段白云岩储层改善作用明显，较好的储集层段主要发育于岩溶作用带下部的潜流带。区域上灯影组古岩溶储层发育具有强烈非均质性，钟祥—京山—武汉一带灯影组暴露剥蚀期为古岩溶的高地，一般仅有古风化作用形成的残积层，古岩溶储层不发育；环鄂中古隆的古岩溶斜坡是古岩溶发育的有利部位，远离鄂中古隆的岩溶洼地，古岩溶作用影响有限。总之，震旦纪末桐湾运动形成的灯影组上部岩溶型储层在东秦岭－大别造山带南侧地区广泛分布（图4－3－4），是下组合的主要勘探目的层段。

图4－3－4 东秦岭－大别造山带南侧灯影组顶部古风化壳岩溶作用对比图

（2）埋藏溶蚀作用。埋藏溶蚀作用也是灯影组白云岩中普遍见到的建设性溶蚀作用，它主要的特点是选择性溶蚀，即先期孔隙连通性较好的白云岩如台地边缘浅滩相中鲕状云岩（如神农架武山）和局限台地中的泥粉晶云岩（尤其是粉晶云岩）均有利于埋藏溶蚀作用的进行。根据神农架武山剖面的包裹体资料，灯影组溶蚀孔洞中至少有五期方解石充填，均一温度最低96．4℃，最高160．6℃。根据包裹体均一温度资料，认为孔隙形成较早，孔隙形成主要是与下震旦统陡山沱组或下寒武统牛蹄塘组烃源岩成熟后酸性流体的溶蚀作用有关，在白云石晶间溶孔以及裂缝中发现大量不发荧光的沥青佐证了这一认识，这一溶蚀过程应主要发生在加里东晚期—海西初期，此时下震旦统陡山沱组或下寒武统牛蹄塘组烃源岩均已成熟，并且广西运动对输导体系改善可以为酸性流体的灌入和油气充注提供通道。至于为何溶孔充填物或脉体中没有流体包裹体或气体包裹体被发现值得进一步研究，晚期的方解石或白云石充填尽管降低了储渗性能，但仍残留有较多储集空间，现今仍为有效储层，说明加里东期末的埋藏溶蚀作用对灯影组的储层形成十分关键。

2．下寒武统石龙洞组

（1）古岩溶作用。古岩溶作用的影响主要见于石龙洞组顶部，鄂北京山惠亭山一带石龙洞组顶面之下3m左右见岩溶角砾岩，分布层位及厚度均不稳定。区域上，石龙洞组古岩溶储层具较强非均质性，由于研究程度较低，分布规律还难以把握，据现有资料，推测荆门—京山—武汉一线为石龙洞组古岩溶作用影响明显的地区。

早寒武世晚期区内碳酸岩台地与广海连通性较差，以泻湖－潮坪沉积为主，在经历了短暂的浅埋藏成岩作用之后，早寒武世末期由于基底隆升作用，相对海平面下降，台地有一次暴露过程，且暴露时间较长，在鄂北京山惠亭山一带出现了明显的古岩溶作用，剖面上可划分出渗流带、水平潜流带和深部缓流带（图4－3－5），各带的特征为：

渗流带：厚2～5m，以泥、粉晶云岩、砾屑云岩中发育宽度不等的裂缝为特征，岩层可见幅度不大的错动，裂缝宽2～40mm，被方解石充填或半充填，裂缝可明显分为两期，晚期裂缝相对较宽，垂直层面为主，切割早期裂缝，是大气淡水向下的渗流通道。

水平潜流带：厚4～7．5m，底部起伏不平，主要特征是岩溶角砾岩发育，砾石以棱角－次棱角状为主，部分砾石棱角有圆化，砾径一般为2～200mm，成分以泥、粉晶云岩、鲕粒云岩为主，其中鲕粒云岩砾石可见被方解石充填的裂缝，与下伏及上覆岩层一致，方解石胶结物发育，风化后突出地表呈网状，可见大量未被充填的孔洞，最大孔径达5cm以上，根据角砾岩的结构和成分可分为地下暗河搬运充填相及洞穴跨塌堆积相，前者砾石棱角有一定圆化，常见下伏岩层鲕粒云岩砾石，后者砾石为棱角状，且呈长条形，成分与上覆岩层泥粉晶云岩一致。

深部缓流带与基岩过渡，以鲕粒云岩为主，仅受微弱溶蚀，裂缝发育，但与渗流带不同，仅有一组，宽度不大，大多被方解石全充填，且被岩溶角砾岩所截切。

（2）埋藏溶蚀作用。埋藏溶蚀作用在石龙洞组也广泛见及，薄片和扫描电镜资料显示溶蚀作用通常形成晶间溶孔，部分为非选择性溶孔及构溶缝，溶蚀作用形成的孔隙（包括构溶缝）成为石龙洞组重要有效储集空间类型之一，孔隙之间一般连通性较好，见于粉细晶云岩及颗粒云岩中。兴山建阳坪剖面石龙洞组部分溶孔中全充填或半充填方解石，主要捕获了三期包裹体，其平均均一温度分别为102．4℃、122．7℃、159．6℃（图4－3－6），溶孔充填物中包裹体的最低均一温度值不高，表明形成溶孔的溶蚀作用发生较早，结合埋藏史分析认为溶蚀作用形成于加里东末期。在建阳坪剖面部分样品中的裂缝中可见大量不发荧光的沥青，表明有油气充注过程，而下寒武统烃源岩加里东末—海西期初成熟，推测溶蚀作用与下伏下寒武统烃源岩成熟产生的酸性水有关，是加里东期的裂缝沟通了烃源和石龙洞组储层，导致溶蚀作用的发生和油气的充注。石龙洞组溶孔充填物发现多期含烃盐水包裹体，表明可能有气态烃充注。

埋藏溶蚀作用对石龙洞组储层形成具有重要意义，尽管晚期有充填作用发生，但仍然残留有早期溶蚀作用形成的储集空间，使其现今仍为有效储层。

图4－3－5 石龙洞组顶古岩溶结构剖面

3．中上寒武统

湖北兴山古洞口中上寒武统云岩中见较多的溶蚀孔隙，有效溶蚀孔隙大体可分为两期，早期溶蚀孔隙多被充填，晚期则部分保存。

早期溶蚀孔隙发育于颗粒云岩、泥粉晶云岩中，溶孔早期被白云石充填或半充填，晚期被方解石充填或半充填。根据溶孔充填物及相关方解石脉体包裹体研究表明，与溶孔、裂缝中方解石充填物有关的流体可分五期，最低为94．2℃，表明溶孔－裂缝形成较早，结合该期溶孔－裂缝中见不发荧光的沥青，初步认为该期溶蚀作用与加里东末期有机质成熟产生的酸性流体有关，随后有油气充注及白云石、方解石充填。

晚期溶蚀孔隙主要发育于颗粒云岩及细－中晶云岩中，形成针孔白云岩。对细－中晶云岩中白云石晶体捕获的包裹体测试分析表明，细晶白云岩形成作用至少有四期，捕获了均一温度分别为135．7℃、148．1℃、164．7℃、185．2℃的四期包裹体（图4－3－7），由于溶孔晚于白云石的形成作用，因此溶蚀作用应该更晚。同时在颗粒云岩中早期溶孔中充填的方解石也见有未被充填溶孔存在，明显存在两期埋藏溶蚀，目前暂时将细晶云岩的溶蚀和颗粒云岩早期充填物的被溶蚀均归并为同一期，该期溶蚀作用发生较晚，其溶蚀作用机理尚不清楚，推测与燕山—喜马拉雅期构造运动形成的裂缝沟通了外源的酸性流体有关。由于在晚期溶蚀作用之后，中上寒武统储层还有富镁流体、富硅流体的影响，发生了充填作用。

图4－3－6 建阳坪石龙洞组溶孔中充填三期方解石

图4－3－7 古洞口上寒武统细晶云岩发育四期包裹体

两期溶蚀孔隙均为现今储层的有效孔隙，是主要储集空间，因此溶蚀作用对中上寒武统储层形成有重要意义。

4．上石炭统黄龙组

（1）古岩溶作用。古岩溶作用影响了工区内上石炭统黄龙组储层的发育，黄龙组顶部是一个区域性的不整合面，露头观察以及钻井古岩溶储层分布情况表明（图4－3－8），古岩溶作用影响的最大深度为150m（蒲圻官塘驿），一般为50m左右，岩溶作用主要表现为顺裂缝的溶蚀作用并形成丰富溶洞（可被泥质充填或半充填），测井则表现为伽马值变化、声波时差跳跃以及低电阻。造山带南侧深埋地腹的黄龙组总体处于古岩溶斜坡区（古岩溶高地黄龙组已经剥蚀殆尽），天2井、汊参1井、钟7井、海12井等钻井资料显示在黄龙组均发生不同程度的井漏，天2井最大漏速35m3／h，总漏失量695．5m3。根据测井特征，区内岳参2井、簰参1井、海12井、丰1井等探井多具有储层的电性响应，古岩溶改造作用明显，此外，京山金泉寺、宜昌分乡梯子口、松滋欧家河、秭归新滩等剖面均发育较强烈的岩溶现象（图4－3－8）。垂向上，古岩溶储层主要分布于黄龙组顶面附近。

图4－3－8 江汉平原石炭系上统黄龙组岩溶分带及剖面对比图

（2）埋藏溶蚀作用。簰深1井埋藏溶蚀作用形成的溶蚀孔隙是现今黄龙组储层主要储集空间类型，黄龙组储层的埋藏溶蚀也可分成五期溶蚀作用，现今的有效储层空间主要与晚期有关。

在埋藏阶段，黄龙组白云岩经历了五期溶蚀作用。第1期溶蚀作用形成的溶蚀孔隙及相关裂缝被白云石充填，阴极发光呈亮橘红色。第2期及第3期溶蚀作用在网状裂缝发育的层段较为强烈，相关孔隙和裂缝均被方解石充填后形成了灰质云岩，薄片观察表明第2期溶孔方解石充填物切割第1期白云石充填物，呈嵌晶状。依据方解石充填物的阴极发光资料充填物可明显分为两期（即第2期和第3期），早期方解石充填物在阴极发光条件下主要发橘黄色光，晚期则一般不发光，此外在单偏光和正交偏光下观察还可见早期方解石充填物可呈孤岛状残留于晚期充填的方解石嵌晶边缘，也可分为两期，与阴极发光资料相互验证。第4期溶蚀作用较强，相关裂缝切割了与第3期溶蚀作用有关的裂缝，且以白云石充填为主，阴极发光条件下多发亮橘红色光，其晶间孔内充填了沥青，而与之同期形成的溶蚀孔隙或被白云石充填，其晶间孔也见大量的沥青。第5期溶蚀作用可溶蚀先期溶蚀孔隙中的白云石以及方解石等充填物，也溶蚀了细晶云岩，由于细晶白云岩晶体捕获了均一温度分别为111．1℃、131．8℃和151．4℃的三期包裹体（图4－3－9），因而该期溶蚀作用无疑要晚于包裹体捕获期，结合埋藏史、热史研究，第5期溶蚀作用发生于喜马拉雅期。所形成的孔隙可以被白云石、石英、萤石甚至石膏所充填，也有未被充填者，阴极发光条件下最晚期充填物表现出不同的发光性，白云石通常发橘红色光，萤石发靛蓝色光，自生石英均不发光，半充填或未被充填的晚期溶蚀孔隙为黄龙组储层的有效储渗空间。

图4－3－9 簰深1井黄龙组细晶白云岩三期包裹体

5．中二叠统茅口组

（1）古岩溶作用。江汉平原地区的钻井资料表明，中二叠世末期的构造隆升（同期伴随全球性海平面下降）可能是差异隆升，使得茅口组不均匀剥蚀，部分地区茅口组三段、四段完全剥蚀，并导致区域性的古岩溶作用，从已知探井资料来看，古岩溶作用影响的深度在200m左右，测井曲线表现上为声波时差相对高值、电阻率相对低值的储层响应。

（2）埋藏溶蚀作用。工区已有探井录井、岩芯资料表明，茅口组内通常表现多个溶蚀孔（洞）发育层，一些早期构造缝亦有被溶蚀现象，显示埋藏溶蚀作用不仅存在而且影响较大，是中二叠统茅口组储层发育的主要控制因素。结合埋藏史、生烃史资料，该期溶蚀作用推测发生在燕山晚期，主要与中二叠统烃源岩成熟产生的酸性流体有关，尽管稍后的充填作用降低了储层的孔渗性能，但仍残留有有效储集空间，中二叠统露头地区部分溶蚀孔洞中还有轻质原油的存在。

4．3．2．2 北侧溶蚀作用和储集层（体）发育分析

造山带北侧的岩溶作用比较发育，寒武系炒米店组、张夏组和奥陶系上、下马家沟组广泛发育岩溶作用，区内可识别的岩溶作用有同生期岩溶、风化壳岩溶和埋藏岩溶，无论是何种岩溶作用都可以形成粒内溶孔、铸模孔和粒间溶孔，又可发生非选择性溶蚀作用，形成溶缝和溶洞，大大改善了储层物性。

1．寒武系

寒武系岩溶型储层在南华北地区主要以裂缝为主要储集空间，伴有少量的古岩溶形成的溶蚀孔洞和原生孔隙，具有孔隙度低、渗透率高的特征，钻井中有强烈的泥浆漏失。

图4－3－10 南华北地区寒武系中上统岩溶储集岩分布特征

（1）古岩溶作用。寒武纪古风化壳期的岩溶环境风化淋滤形成溶蚀孔洞，依大小可进一步划分为小于2mm的溶孔和大于等于2mm的溶洞。古岩溶发育广泛，如南3井、太参3井、南6井和凤深1井白云岩中发育的溶蚀孔洞，孔洞大小不一（图4－3－10），以大于2mm的孔洞为主，除少数孔洞被方解石充填，大部分孔隙未被充填。小于2mm的溶孔多与沉积组构的选择性溶解作用有一定关系。溶洞的发育则与沉积组构的关系不大，多呈随机分布。此外，加里东期Ⅰ幕构造运动的抬升剥蚀使寒武系储层再次遭受古岩溶作用。

（2）埋藏岩溶作用。中新生代构造作用形成的裂缝对储层储集性能具有改善作用，缝宽多小于0．1mm，部分为泥铁质半充填，具有较好的储集能力。研究区裂缝类型多样，以构造缝最为常见，也含有一些压溶缝、节理缝等。在后期深埋的条件下沿上述裂缝常发育有溶蚀扩大的溶孔、溶洞，对油气的运移聚集具有重要作用，太参3井、新太参1井和南3井上寒武统崮山组—炒米店组均具有上述储集特征。埋藏岩溶作用形成的扩溶缝－孔隙型储层在南华北地区钻井中广泛可见（表4－3－2），如襄城凹陷襄5井上寒武统崮山组3250～3306m井段发生4次井漏，漏失泥浆128m3，测试日产水47～48m3；鹿邑凹陷周参7井上寒武统崮山组—炒米店组2907．95～3301．1m井段发生三次井漏，边漏边钻直至完钻。

表4－3－2 南华北地区寒武系钻进漏失情况统计表

2．奥陶系

奥陶系储层岩溶作用改造有两种类型，即古岩溶作用和埋藏岩溶作用。

古岩溶作用有三种成因机制：①沉积岩溶或层间岩溶：为奥陶系白云岩（灰岩）沉积过程中短暂暴露地表，接受大气淡水渗入淋滤而发育的岩溶（图4－3－11、图4－3－12），该岩溶属沉积期产生；②风化壳岩溶或暴露岩溶：系指奥陶系白云岩（灰岩）在加里东中晚期隆升使奥陶系出露地表长期风化侵蚀，其碳酸盐在前期白云石化和层间溶解基础上加剧淋滤改造而发育的岩溶储层，于近地表形成多孔型白云岩、裂缝－溶蚀孔洞型白云岩、灰岩、裂缝型岩溶角砾岩，并有网状风化缝、溶缝和构造缝。孔隙度平均为3．9％～8．9％；③构造岩溶：系指奥陶系白云岩（灰岩）在中生代强烈构造作用和岩浆活动条件下，大气淡水和深部热液通过局部奥陶系白云岩（灰岩）露头或断裂进入奥陶系白云岩（灰岩）中并与之作用而发育的岩溶。

埋藏岩溶作用系指奥陶系白云岩（灰岩）被上覆石炭系、二叠系沉积物所掩埋，地层不断挤出压实水（主要是上覆地层的压实水，又称为压释水）。压释水进入奥陶系灰岩中并与之作用而发育的岩溶。

奥陶系岩溶型储层由古岩溶和埋藏岩溶复合作用形成，以溶蚀孔洞为主要储集空间，裂缝为通道，沟通部分洞穴。钻进中有放空、井漏等现象，如太参3井中奥陶统马家沟组在钻探过程中多次发生放空、泥浆漏失现象，取芯见溶蚀洞穴和孔洞（图4－3－12），前者形状呈近圆形，最大为50mm×100mm，最小为2mm×5mm，沿层面分布在某一岩性段内；后者呈椭圆形，孔洞小而密集，一般为1mm×2mm，由上往下发育程度变好。孔洞型储集岩多为白云石化作用和岩溶作用叠加形成，以微晶－粉晶白云岩、藻团粒白云岩、石膏白云岩为主，孔隙度较高、渗透率较低，如太参3井上马家沟组1923～1931m井段发育岩溶角砾岩和溶蚀孔缝，为研究区重要孔隙类型（表4－3－3）。综上，表明裂缝－洞穴型岩溶储层是南华北地区奥陶系储层的储集空间类型之一。

图4－3－11 南华北地区太参3井下马家沟组层间岩溶储层特征

图4－3－12 南华北地区太参3井上马家沟组岩溶储集岩特征

表4－3－3 南华北地区太参3井马家沟组物性统计表

奥陶系顶面发育的古岩溶缝洞和成岩后期的重结晶和白云石化作用，形成的晶间孔、节理缝和多期构造作用时发育的构造裂隙，为较好的流体运移通道与储集空间。如南4井中奥陶统马家沟组3499．5～3601．67m井段碳酸盐岩发育大量裂缝，局部见溶孔、溶洞，为良好储层；南11井在奥陶系马家沟组风化壳中见气显示；南14井奥陶系马家沟组2505．0～2564．08m井段白云岩中裂缝、溶洞发育，2538．1～2538．5m井段钻具放空0．4m，并发生严重井漏， 2564．08m再次发生井漏，地层日产水1458．5m3；太康隆起新太参1井奥陶系2147．21～2148．53m井段井漏严重，漏失清水1147m3，漏速为13．2～14m3／h，2564．08m再次发生井漏，测试日产水1458．5m3；南3井钻遇中奥陶统马家沟组顶面风化壳发生井漏（表4－3－4）；凤深1井钻遇奥陶系马家沟组发生井漏，裂隙中含油。综上所述，南华北地区奥陶系多期岩溶作用形成的裂缝－洞穴型储层为重要的储集类型。

表4－3－4 南华北地区马家沟组钻进漏失情况统计表