塔河油田位于塔里木盆地北部,作为岩溶缝洞型油藏以其过亿吨的巨大储量和区内丰富的岩溶现象而备受瞩目,但其缝洞充填特征及规律认识不清,严重制约该地区的储层预测及评价。本文针对目前岩溶古河道研究中存在的洞穴充填问题,基于地球物理技术对暗河的刻画,重点对岩溶古河道洞穴充填特征和充填地质规律开展研究,逐步解决制约岩溶古河道潜力评价的瓶颈,指导有效洞穴储集空间预测,最终解决塔河地区开发潜力不足的问题。本文通过充填物岩心描述、测井响应、地震反射特征、分析化验及物性、产能数据分析,取得以下认识:1)识别出搬运型岩相、垮塌型岩相、渗流充填相及化学充填相四种主要充填相,并建立相应测井相。(1)搬运型岩相为地下暗河产物,可见有小-中砾岩、钙质粉砂岩及含泥质细-粉砂岩,在测井上表现为GR中-高幅右偏、齿化或轻微齿化,CAL低幅右偏,孔隙度曲线(DEN-AC-CNL)齿化左偏;(2)垮塌型岩相角砾成分单一,其测井响应具有GR左偏、低幅齿化,孔隙度曲线右偏的特征;(3)化学充填相在岩心常见有方解石或热液成因的硅质团块,其测井响应不显著。(4)渗流充填相多充填于已发育的裂缝及角砾间的缝隙中,岩性主要为灰绿色渗流泥质砂、浅灰色钙质泥岩和钙质粉砂岩,不显层理,测井响应特征为GR左偏背景下指状或齿化右偏,孔隙度曲线低幅左偏。2)解剖了洞穴的充填结构。暗河洞穴多为“复层式”充填结构,常见有底部垮塌/搬运角砾+中部搬运砂岩+上部砂泥岩充填或者未充填的充填结构;非暗河洞穴多为“双层式”或“单层式”充填结构,以搬运砂岩及渗流充填为主,未充填洞穴也发育。3)建立了充填时代识别模板,灰绿色、浅灰绿色砂、泥、碳酸钙砂及其混合的充填物为掩埋期(早海西期)充填,而灰色-杂色角砾岩,角砾成份复杂,一般是建造期(加里东期)的产物。4)揭示了洞穴充填的的地质规律。(1)平面上,伴随古水动力梯度逐渐降低,搬运相在暗河下段发育频率变高、厚度增大,未充填洞穴主要在上段和中段发育;(2)剖面上,搬运相及未充填相多发育在渗流带及径流带;(3)暗河洞穴一般规模大,在径流作用下多发育搬运相,且更易垮塌,因此垮塌相、搬运相多充填于暗河洞穴,非暗河洞穴规模小,渗流相发育程度高。5)提出了洞穴的油气响应意义。洞穴充填物本身具有一定储集性,但并非奥陶系洞穴的主力储集空间;岩溶塌陷体存在,且对产能贡献较大,但垮塌作用不是产能规模的唯一因素。