（一）济阳坳陷碳酸盐岩储集体形成的地质背景

古生界碳酸盐岩作为中新生代含油气盆地的基岩，往往以潜山形式成为重要的油气聚集场所。30多年前，济阳坳陷就发现了寒武系潜山，近年来不断有新的发现，而且有些地区潜山油藏呈现出成区成带分布，油气储量已在新增储量中占有重要比例。目前发现的潜山类型多样，包括断块山、侵蚀残丘，其内部结构、储集空间成因和分布发育规律十分复杂。总的来看，碳酸盐岩的构造破裂和溶蚀作用是基岩潜山最为重要的储集空间成因机制。20世纪70年代末冀中地区发现了任丘古潜山，提出了5个储集空间发育带：潜山表面风化淋滤孔隙带、断层附近断裂-裂缝发育带、潜流作用的溶蚀带、粗粒碳酸盐岩溶蚀孔隙带和沿不渗透层的溶蚀孔洞发育带。济阳坳陷复杂的潜山需要利用相关学科的研究成果并结合济阳坳陷基岩潜山的实际，提出符合实际的成因模式，指导潜山油藏的勘探和开发。

济阳坳陷的古生界潜山类型多、分布广，储集空间成因复杂。但是复杂的地质现象可能由多个相对简单的地质作用所导致，研究这些地质作用有助于对复杂现象作出合理的成因解释。溶蚀作用就是其储集空间形成的主要成因，了解碳酸盐岩溶蚀作用的模式可以掌握储集空间的分布规律，可利用现有的地球物理技术等方法预测出有效的储集空间，实现这类油藏的高效开发。

潜山型碳酸盐岩储集空间的形成时间是在最后一次埋藏前和埋藏后的一段时间内，而且只有那些位于汇水盆地附近或之内的潜山头在地表水或潜流水溶蚀作用下才能形成油气储集空间。济阳坳陷的潜山主要对古生界碳酸盐岩进行探讨。它们随渤海湾盆地一起在侏罗纪—白垩纪经历了燕山运动的伸展断陷和挤压褶皱的交替作用。早—中侏罗世为伸展裂陷期，然后发生挤压褶皱作用；中—晚侏罗世和早白垩世再次形成伸展裂陷，早白垩世末又发生挤压褶皱。这是潜山发育的早期阶段，造成上古生界大面积剥蚀，下古生界大面积减薄；潜山所在位置表现为古生界的断块掀斜活动。此阶段除局部碳酸盐岩外，大部分没有储集空间形成。

古近纪是济阳坳陷潜山构造定型期，因为大部分基岩潜山被沙河街组或东营组所覆盖而埋藏。此时的古生界经历了数次构造变动，形成了多期的裂缝发育带，而且多数潜山在埋藏前和埋藏初期处于汇水凹陷的边缘或为水中岛屿，溶蚀淋滤孔—洞—缝相当发育。例如，大王庄、罗家、孤北、石村、车3、大35 等鼻状构造基本定型，还有桩西、长堤、垦利、套尔河、平方王、广利等披覆背斜也基本定型（这些背斜的下部就是基岩潜山）。

新近纪和第四纪属于渤海湾盆地的后裂陷期，表现为整体下陷。新近纪形成的中生界、古生界和太古界潜山被平稳下陷和埋藏，并接受古近纪形成的油气。此时，一些凹陷边缘和突起上的潜山还处于潜流活动带，依然发育储集空间，如孤岛、埕东、孤东、埕岛披覆背斜等。

（二）岩溶储集体发育模式

潜山型碳酸盐岩储集空间主要为溶蚀孔洞，残余的原生孔隙不到总储集空间的10%。溶蚀作用需要流动的水，因此，溶蚀孔洞一方面发育在降雨量较大的温润气候期，一方面发育在具有地表流水和潜水流动的地带。而在干旱期或干旱地区，原来产生的溶蚀孔洞会被方解石胶结作用所充填，从而失去储集性。根据国内外专家对碳酸盐岩溶蚀作用的研究，金强、王端平（2003）认为以下几种模式有助于解释济阳坳陷潜山型碳酸盐岩储集空间的成因机制与发育情况。

1.岸边渗流和潜流带储集空间发育模式

济阳坳陷许多基岩潜山发育在凹陷边缘或凸起边缘的二台阶上，它们在沙河街组或东营组沉积时恰好处于汇水盆地的边缘；由于沙河街组沉积期气候湿润，地表水则沿前期形成的断裂、风化裂隙和地势低洼处向盆地流动，同时也沿裂缝和裂隙向下在渗流带和潜流带流动，流动的水本身对碳酸盐岩具有淋滤溶蚀作用，地表水进入潜水带会改变潜水带水的性质、特别是在盆地边缘与盆地水混合对碳酸盐岩的溶蚀作用更为强烈。因此，在碳酸盐岩岸边形成了渗流带垂直或高角度（倾向盆地方向）溶蚀缝洞、渗流带低角度（倾向盆地方向）缝洞和靠近盆地的潜水一侧溶蚀孔洞非常发育的储集空间发育模式（图7-26）。

图7-26 岸边渗流带和潜流带碳酸盐岩储集空间发育模式图

（据金强等，2003）

储集空间向汇水盆地一侧比较发育，形成了不对称性的储集空间，这是岸边渗流和潜流带储集空间发育的规律。

2.岛状潜山储集空间发育模式

有些潜山头四周被盆地水包围形成了“岛屿”，岛上的大气降水会沿着断裂、裂缝向下渗流，使渗流带的碳酸盐岩得到淋滤而溶蚀，形成溶蚀加大的垂向（或高角度）裂缝。此时潜水面就是汇水盆地的水平面，潜流带则为一个半透镜状体（图7-27）。如果降雨量较大，半透镜体最大高度可为15～20m。其中大气降水与潜流水和盆地水相混合对碳酸盐岩具有较强的溶蚀作用，如果沉积水体盐度较大，潜流带中溶蚀作用加强。潜流带中溶蚀孔洞发育方向一方面继承原有的断裂或裂缝方向，一方面受潜流方向的控制形成低角度或横向孔洞。

图7-27 岛状潜山渗流带和潜流带储集空间发育模式图

（据金强等，2003）

岛状潜山渗流带溶蚀缝洞以高角度或垂向为主，潜流带（除断裂和裂缝外）以低角度或水平横向孔洞为主，储集空间具有对称性特点。

3.地下河溶洞发育模式

当潜山规模较大，并且长期处于汇水盆地边缘或为岛屿处于盆地中，其地表的起伏引起地表水在断槽或低洼处单向流动（地下水也同向流动），在潜水面附近的碳酸盐岩受溶蚀作用形成地下河道（图7-28）。地下河的顶部为渗流带，垂向裂缝发育；地下河道两侧环形裂缝发育。这些裂缝不是构造作用产生的，完全受控于潜山岩性、地下水溶蚀作用和上覆岩层的压实作用。当地下溶洞发育到一定规模，或者潜水面下降，压实作用会使洞顶垮塌，并在洞内形成角砾岩，在废弃的河道中经过搬运的角砾和碎屑形成洞穴沉积物。

图7-28 地下潜流河溶洞发育模式图

（据金强等，2003）

随着潜山块体的掀斜活动和地下河的流向变化，可以造成地下河溶洞空间上的交错发育。在地下河溶洞内外一般出现3种岩性：洞顶和洞缘的溶蚀裂缝发育的碎裂岩、垮塌角砾岩和洞穴堆积物。碎裂岩和角砾岩储集空间发育，未充填的洞穴空间是更好的储集空间。这种模式对于钻井有放空、测井（尤其是成像测井）解释有相似岩性序列时特别具有指导意义。依照此模式并结合地震解释的潜山形态资料可以预测溶洞的走向和分布空间，埕岛、桩西潜山的部分储集空间就是溶洞。

4.高角度夹层的溶蚀孔洞发育模式

碳酸盐岩地层往往是由石灰岩或白云岩与页岩或泥质碳酸盐岩组成的互层。当它们形成潜山头时，页岩或泥质碳酸盐岩就充当了渗流带或潜流带的不渗透隔层，使其上面的流水顺层流动，形成不渗透隔层之上的石灰岩或白云岩储集空间顺层发育，远离不渗透隔层，石灰岩或白云岩可能发育高角度溶蚀缝洞（渗流带），也可能发育低角度溶蚀缝洞（潜流带）。当潜水面下降或潜山块体上升，构造作用、风化作用和溶蚀作用可以使上述不渗透隔层破裂，地表水渗流到下一个不渗透隔层，在该层之上的碳酸盐岩中形成高角度缝洞和顺层溶蚀储集空间。如果潜山块体或潜水而上下反复活动，可以在多套不渗透隔层——碳酸盐岩中形成多层次的储集空间。

（三）储集空间类型

对济阳坳陷碳酸盐岩潜山层段的岩心观察及铸体薄片鉴定表明，潜山内部不同岩性段的主要储层储渗空间类型及储层成因类型特征不同，分别叙述如下。

1.溶蚀孔隙

溶蚀孔隙的孔径界定于0.01～2.00mm，区内分布较局限，具有明显的岩石组构选择性，见于车古201井、车古202井张夏组层段。与鲕粒灰岩层相联系，表现为粒间溶孔密集成层，为粒状亮晶方解石部分充填，构成具有储集油气意义的孔隙性储层。

此外，马家沟组—八陡组部分膏云岩及粉—微晶灰岩层段发育少量晶间（微）孔、晶间溶孔、膏模孔。

2.溶蚀孔洞

溶蚀孔洞的大小界定可在岩心上完整识别，一般2～100mm。在马家沟组—八陡组灰云岩、膏云岩与石灰岩间互岩层段较为发育，溶蚀孔洞发育没有组构选择性，涉及的岩石类型可以是微晶灰岩、粉—微晶白云岩、膏云岩等具体有3种分布形式：其一为沿裂隙或风化裂隙分布的特点，溶蚀孔洞内为方解石部分充填、粉砂—泥质碳酸盐岩碎屑充填或者二者共同充填；其二为角砾间孔洞，为方解石部分充填、砂泥质充填或者未充填，有效空间多为原油占据；其三为孤立溶蚀孔洞，较大，孔洞内为方解石或者白云石部分充填或未充填，具有分布不连续、偶有分布的特征。以上各类溶蚀孔洞特征见表7-10。

表7-10 济阳坳陷潜山灰岩及膏云岩段岩心上溶蚀孔洞统计结果

续表

3.大型洞穴

大型洞穴系指洞穴直径大于100mm的溶洞，在岩心上不能完整地观察，但可通过洞穴充填物、钻井放空、大漏等标志揭示出来。车古201井八陡组及下马家沟组一段以及车古32井、车古31井八陡组见到大型洞穴，洞穴内为上覆石炭系—二叠系灰绿色泥岩及洞穴垮塌角砾岩充填，角砾及角砾间发育裂隙系统，为亮晶方解石部分充填。其岩心统计结果见表7-11。

表7-11 济阳坳陷潜山灰岩及膏云岩段岩心上洞穴层发育状况统计结果

钻井录井过程中发生严重井漏、放空现象和钻时降低是识别大型洞穴的重要标志，（表7-12）是车镇地区潜山井漏、放空、钻时降低情况的统计结果。从中可见大型洞穴型储渗空间在马家沟组—八陡组灰云岩/膏云岩与灰岩间互岩层和张夏组鲕粒灰岩层潜山中较为发育。

表7-12 车镇地区潜山井漏、放空、钻时降低情况统计表

4.风化裂隙

风化裂隙在研究区碳酸盐岩中的出现具有普遍性。在区内具体可分为两类。

第一类属在构造裂隙基础上发育起来的风化裂隙，见于判古2井、新埕古4井、车古56井、大古22井、草古123井、草古122井、草古119井有关岩心段。该类风化裂隙密度稀、延伸深度大（可达1.4m）、裂缝较宽（最宽达2cm）、垂直或高角度斜交层面、具有溶蚀扩大特征，裂缝内往往为粒状亮晶方解石（常显紫红色或者黄褐色）、碳酸盐岩角砾、砂-泥填积或部分填积。

第二类为不规则密集发育的网状风化裂隙。本次观察的判古2井、新埕古4井、罗古6井、车古201井、邵古3井、邵14l井、大古22井、草古119井有关井段此类风化裂隙非常典型，裂隙密集发育，甚至将岩石切割成角砾状。裂隙弯曲，缝壁不平直，裂隙从微细（0.5mm甚至更窄）到较宽（1～2cm），常伴随有溶蚀扩大的特征。裂缝内充填物有方解石、白云石、碳酸盐岩砂泥质以及硬石膏。被方解石或者白云石部分充填或未充填的风化裂缝有大量的储渗空间保存下来；被碳酸盐岩砂泥质充填的风化裂缝往往储渗性能不好，很少有储渗空间保存下来；被硬石膏充填的则几乎没有有效储渗空间。裂缝边缘也可为紫红色或者黄褐色方解石充填，而中央为泥质填积。此种风化裂缝储渗空间较差。

5.构造裂隙

济阳坳陷潜山构造裂隙非常发育，车古201井、车古56井、大古22井、义古23井、沾45井、滨古11井、草古119井等井部分井段见有效构造裂隙。裂缝或者呈高角度斜交层面或者垂直层面，缝壁平直，呈X状展布，致使岩心破碎，取心率非常低；或者呈平行状展布或呈雁行状分布，为方解石部分充填或未充填，可见原油浸染或占据。

（四）冶里亮甲山组—凤山组储层

1.储渗空间类型

受勘探程度限制，目前钻遇潜山内幕冶里亮甲山组—凤山组白云岩层并取得岩心的钻井尚不多。依据曲古2井、埕古10井、车古201井、义古14井、埕北302井有关井段岩心及铸体薄片观察，该套潜山储层发育的储渗空间类型有以下几种。

1）晶间孔和晶间溶孔

此类储渗空间见于车古201井3942.5～3943.8m、埕古10井1718.02～1719.72m井段。其岩石岩性为细晶—粗粉晶白云岩或微晶—粉晶白云岩，白云石晶体多呈半自形—自形，往往具雾心亮边结构，并由此造成岩石中白云岩晶间孔及晶间溶孔发育。

2）溶蚀孔洞

此类储渗空间见于埕古10井1718.02～1719.72m、车古201井3943.8～3946.3m井段。岩石岩性为细晶白云岩或微晶—粉晶白云岩，岩石中局部见或偶见不规则溶蚀缝孔洞，部分溶蚀孔洞的发育与风化裂隙相联系，溶蚀孔洞内为自形白云石部分充填，保留有效储渗空间。

3）风化裂隙

风化裂隙见于埕古10井1718.02～1719.72m井段，岩性为微晶—粉晶白云岩。岩石中风化裂隙异常发育，裂隙不规则，具分支，宽窄不一，形成不规则网络状裂隙系统，并可将岩石分割成角砾状；较细的裂隙内为粒状亮晶方解石充填；较宽的裂隙为碳酸盐岩砂泥充填和异形白云石生长充填，保留有大量的有效储渗空间。

4）构造裂隙

此类储层空间见于车古20 l井3942.5～3943.8m井段。岩性为细晶—粗粉晶白云岩和细晶白云岩，岩石中构造裂隙特别发育，呈“X”平行排列展布，导致岩心特别破碎，裂隙微细，裂隙内为粒状亮晶细—中晶自形干净白云石部分充填，部分裂隙在白云石充填后有硬石膏生长充填，有大量剩余空间保存下来。

2.成因类型

依据现有观察并根据岩石中的储渗空间组合特征和主要储渗空间，冶里亮甲山组—凤山组白云岩层潜山主要有3种类型的储层。

1）溶蚀孔洞型储层

此类储层的发育主要与结晶较好的白云岩相联系，储渗空间主要为白云石晶间孔、晶间溶孔、溶蚀孔洞。此外还可有少量风化裂隙或构造裂隙的贡献。

2）风化裂隙型储层

埕古10井1718.02～1719.72m井段是此类储层的典型。其岩性为微晶—粉晶白云岩，基质孔隙欠发育，不规则风化裂隙异常发育，构成网络状裂隙系统，是储层的主要储渗空间。此外还可有少量溶蚀孔洞的贡献。

3）构造裂隙型储层

此类储层以车古201井3942.5～3943.8m井段较为典型，储层储渗空间主要为构造裂隙，此外可以有少量晶间孔、晶间溶孔和溶蚀孔洞的作用。

（五）岩溶储层发育控制因素

1.地表水作用

如前所述，寒武系—奥陶系碳酸盐岩潜山可发育受古地貌、古水文作用，如大气淡水-海水混合白云岩化作用控制的溶蚀孔洞型储层、受风化作用和岩溶作用控制的风化裂隙型储层、岩溶缝孔洞型储层和洞穴型储层，还可受构造破裂作用控制的构造裂隙型储层。

2.岩性的影响

岩性对岩溶起至关重要的作用，碳酸盐岩是岩溶作用进行的物质基础。一般来说，白云岩岩溶多形成小型溶蚀孔洞，孔隙结构较为均一；石灰岩岩溶多发育有大型溶洞或溶道。例如，奥陶系下马家沟组石灰岩与亮甲山白云岩所经历的岩溶期相同，所处构造部位及断裂发育条件基本一致，但前者储层为溶蚀缝洞型，而后者储层取心溶蚀孔洞发育。这种情况主要是由于石灰岩与白云岩在水中的溶解度不同所造成的。在酸性溶剂中，碳酸盐岩的溶解速率随其方解石含量增加而加快；但是在溶解有二氧化碳的天然水中，白云岩的溶解度较石灰岩高1～2倍。

泥质碳酸盐岩岩溶多不发育，质纯、粗结构的碳酸盐岩以及构造角砾碳酸盐岩岩溶最发育。通过岩心观察统计以及薄片鉴定，发现泥质白云岩不具溶蚀孔洞；而裂缝发育的构造角砾灰岩及白云岩溶蚀孔洞均较发育，岩石结构越粗，岩溶孔隙也越发育。以车古201井中奥陶统比较典型。

除了形成隔水层以外，下古生界石膏层及含膏层对于储层分布的控制也不可忽视。在研究中，不难发现石膏的含量及分布对溶蚀孔洞型储层具有重要的控制作用。在夹有石膏层的白云岩层中，溶蚀孔隙非常发育，可见到大量的膏溶膏变角砾岩以及角砾间孔洞的发育，车古201井八陡组三段底部泥云岩及上马家沟组一段岩心中均可见到。加石膏与无石膏条件下云岩的溶解状况的系列对比实验表明，在硬石膏存在的情况下，石灰岩的溶解速率大大降低，而白云岩的溶解速率则相反。

奥陶系八陡组二、三段和上马家沟组一段白云岩层或灰云岩层或云灰岩层夹有石膏层，其溶蚀孔洞非常发育，尤其是八陡组二、三段为一套溶蚀孔洞型储层。例如，车古201井八陡组。

3.断层、断裂作用

研究表明，断层、断裂的发育程度控制着裂缝系统的发育程度和发育方向，并制约着风化裂缝型储渗空间的发育深度及范围。根据对研究区井与断层资料的统计，车古201井、车古202井、车古201-1井、车古20井以及车古203井与断层的距离依次增加，其岩溶型储层发育的程度也逐渐变差。

前面已经述及，岩溶作用可突破C-P顶盖的限制，乃至于可以突破膏岩隔水层这一底界限制的特征。但如果没有断层或者断裂的作用，这一点是很难实现的。由于断层和断裂而产生了大量的裂缝，发育的裂缝系统使得大气淡水流动通畅，岩溶作用可以进行得比较充分，因而各种溶蚀作用非常丰富，形成大量的溶蚀缝、孔、洞。

4.沉积环境和白云石化作用

研究区冶里亮甲山组—凤山组白云岩层分布非常广。但是，在不同的沉积相带，其白云石化的类型不同，因而其储集性也不同。储集性比较好的冶里亮甲山组—凤山组白云岩储层主要由大气淡水与海水混合白云岩化作用形成，其在平面上的展布取决于大气淡水透镜体在平面上的展布。因而在沉积期，随着海平面的频繁波动，滩、坝等地形较高的地方容易出露海面，遭受大气淡水淋滤，形成一个个淡水透镜体，从而产生混合水白云岩化作用和溶蚀作用，形成储集性良好的白云岩溶蚀孔洞型储层。