溶蚀作用下古岩溶盆地系统中介质场演化模拟

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1、第２４卷第５期现代地质Ｖｏｌ２４Ｎｏ５２０１０年１０月ＧＥＯＳＣＩＥＮＣＥＯｃｔ２０１０溶蚀作用下古岩溶盆地系统中介质场演化模拟１１２王云，于青春，薛亮（１中国地质大学水资源与环境学院，北京１０００８３；２美国亚利桑那大学水文与水资源系，亚利桑那州图桑８５７１９）摘要：为了研究古岩溶盆地在溶蚀作用下碳酸盐岩油气储层介质场的演化规律，基于地下水渗流理论和碳酸盐溶蚀动力理论，用数值模型模拟了均质盆地和非均质盆地２种岩溶盆地含水系统发育过程。岩溶盆地含水系统演化

2、过程中总伴随着裂隙差异溶蚀，不管均质盆地还是非均质盆地，都越来越非均质化，强溶蚀带集中在潜水位及优势裂隙附近，在侵蚀基准面和构造裂隙及层理等大裂隙处会形成高孔隙率、渗透率的良好储层。受介质场非均质化反作用，岩溶高地区潜水位随系统演化不断下降，潜水面处的强烈溶蚀随水位不断下切而使高地区改造成竖直裂隙发育的厚储层；坡地区水平径流活跃，易于形成水平裂隙发育的储层；平原区水位相对稳定，溶蚀作用主要发生大裂隙和侵蚀基准面处，但在大裂隙网内经溶蚀可形成局部高孔隙率储层。对比两子模型发现，在岩溶盆地含水系统中，主导渗流场都要经历由局部流场向二级流场、二级流场向全局流场的

3、转变，前者发生在坡地区内部，后者发生在坡地区与平原区之间；流畅的渗流场转换更有利于介质场发育，受大裂隙网导水作用，非均质盆地比均质盆地更快捷、更顺利地实现主导流场升级，溶蚀作用更强烈，３ｋａ后非均质盆地比均质盆地的孔隙率增幅大３４％。关键词：岩溶含水系统演化；岩溶盆地；介质场演化；古岩溶；数值模拟＋中图分类号：Ｐ３３４９２；Ｐ６４１１３４文献标志码：Ａ文章编号：１０００－８５２７（２０１０）０５－１００７－０９ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅＭｅｄｉａＦｉｅｌｄＥｖｏｌｕｔｉｏｎｉｎＰａｌａｅｏｋａｒｓｔＢａｓｉｎＳｙｓｔｅｍｕｎｄｅｒｔｈｅＤｉｓｓｏ

4、ｌｕｔｉｏｎ１１２ＷＡＮＧＹｕｎ，ＹＵＱｉｎｇｃｈｕｎ，ＸＵＥＬｉａｎｇ（１ＳｃｈｏｏｌｏｆＷａｔｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＧｅｏｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８３，Ｃｈｉｎａ；２ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＨｙｄｒｏｌｏｇｙａｎｄＷａｔｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓ，ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＡｒｉｚｏｎａ，Ｔｕｃｓｏｎ，Ａｒｉｚｏｎａ８５７１９，ＵＳＡ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｅｖｏｌｕｔｉｏｎｏｆｍｅｄｉａｆｉｅｌｄｏｆｏｉｌｇａｓｒｅｓｅｒｖｏｉｒｓｉｎｔｈ

5、ｅｐａｌａｅｏｋａｒｓｔｂａｓｉｎｕｎｄｅｒｔｈｅｃａｒｂｏｎａｔｅｄｉｓｓｏｌｕｔｉｏｎ，ｂａｓｅｄｏｎｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒｆｌｏｗｔｈｅｏｒｙａｎｄｃａｒｂｏｎａｔｅｄｉｓｓｏｌｕｔｉｏｎｋｉｎｅｔｉｃｓ，ｔｗｏｎｕｍｅｒｉｃａｌｍｏｄｅｌｓｉｎｃｌｕｄｉｎｇａｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓｂａｓｉｎａｎｄａｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓｂａｓｉｎｗｅｒｅｂｕｉｌｔｔｏｓｉｍｕｌａｔｅｔｈｅｋａｒｓｔａｑｕｉｆｅｒｓｙｓｔｅｍｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓ．Ｗｉｔｈｆｒａｃｔｕｒｅｄｉｓｓｏｌｕｔｉｏｎｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓｉｎｔｈｅｂａｓｉｎｅｖｏｌ

6、ｕｔｉｏｎｐｒｏｇｒｅｓｓ，ｗｈｅｔｈｅｒｔｈｅｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓｏｒｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓｂａｓｉｎ，ｋａｒｓｔａｑｕｉｆｅｒｓｙｓｔｅｍｓｗｅｒｅｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｌｙｎｏｎｈｏｍｏｇｅｎｉｚｅｄ，ｗｈｉｌｅｔｈｅｅｒｏｓｉｏｎｓｗｅｒｅｆｏｃｕｓｅｄｏｎｔｈｅｆｉｓｓｕｒｅｓｉｎｔｈｅｗａｔｅｒｔａｂｌｅａｎｄｎｅａｒｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｖｅｂｅｄｄｉｎｇａｎｄｏｔｈｅｒｌａｒｇｅｃｒａｃｋｓ，ｗｈｉｃｈｗｏｕｌｄｆｏｒｍａｇｏｏｄｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎａｎｄｈｉｇｈｐｏｒｏｓｉｔｙｒｅｓｅｒｖｏｉｒ．Ａｓｔｈｅｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｉ

7、ｔｙｉｎｔｈｅｍｅｄｉａｆｉｅｌｄ，ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒｌｅｖｅｌｉｎｔｈｅｍｏｕｎｔａｉｎａｒｅａｓｗａｓｆａｌｌｉｎｇ，ａｎｄｔｈｉｃｋｖｅｒｔｉｃａｌｆｒａｃｔｕｒｅｄｒｅｓｅｒｖｏｉｒｓｗｅｒｅｆｏｒｍｅｄｗｉｔｈｓｔｒｏｎｇｉｎｃｉｓｉｏｎｏｎｔｈｅｗａｔｅｒｌｅｖｅｌ．Ｉｎｔｈｅｐｌａｉｎａｒｅａ，ｄｉｓｓｏｌｕｔｉｏｎｍａｉｎｌｙｏｃｃｕｒｅｄａｒｏｕｎｄｌａｒｇｅｃｒａｃｋｓａｎｄｔｈｅｂａｓｅｌｅｖｅｌ，ｗｈｅｒｅｌｏｃａｌｃｏｒｒｏｓｉｏｎａｌｆｒａｃｔｕｒｅｎｅｔｗｏｒｋｓｃｏｕｌｄｂｅｆｏｒｍｅｄａｓｈｉｇｈｐｏｒｏｓｉｔｙｒｅｓ

8、ｅｒｖｏｉｒｓ．Ｃｏｍｐａｒｉｎｇｔｈｅｔｗｏｓｕｂｍｏｄｅｌｓ