陳思聰 傅 恒

（成都理工大學(xué)能源學(xué)院）

塔中地區(qū)奧陶系碳酸鹽巖儲(chǔ)層發(fā)育主控因素*

陳思聰 傅 恒

（成都理工大學(xué)能源學(xué)院）

運(yùn)用層序地層學(xué)理論，綜合巖心、薄片等資料，對(duì)塔中地區(qū)奧陶系碳酸鹽巖儲(chǔ)層發(fā)育的主控因素進(jìn)行了探討。在研究區(qū)內(nèi)沉積環(huán)境和層序界面是影響儲(chǔ)層發(fā)育最關(guān)鍵的因素。奧陶系儲(chǔ)層主要發(fā)育在開闊碳酸鹽臺(tái)地、臺(tái)緣邊緣等相區(qū)，具有鑄模孔、粒間溶孔、晶間溶孔等多種類型，易于后期成巖作用改造并形成優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層。塔里木奧陶系經(jīng)歷了多期次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，形成了不同時(shí)限的剝蝕間斷界面，發(fā)育了同生期溶蝕—古風(fēng)化殼表生期巖溶等，有利于優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的形成。因此沉積環(huán)境與層序界面對(duì)儲(chǔ)層發(fā)育的影響既相互獨(dú)立又相互影響，缺一不可。圖4表1參5

塔中地區(qū)儲(chǔ)層發(fā)育沉積環(huán)境層序界面

1 區(qū)域地質(zhì)背景

塔中地區(qū)位于塔里木盆地的中部，包括巴楚隆起、卡塔克隆起及麥蓋提斜坡等（圖1）。塔里木盆地自震旦紀(jì)晚期到奧陶紀(jì)末，一直保持西臺(tái)東盆的沉積格局。西部臺(tái)地相區(qū)（巴楚、塔中、塔北和柯坪地區(qū)）主要發(fā)育碳酸鹽巖沉積，東部盆地相區(qū)（塔東、塔東北、庫魯克塔格地區(qū)）以斜坡—陸棚—深海欠補(bǔ)償沉積為主，臺(tái)地相區(qū)與盆地相區(qū)地層存在極大差異。臺(tái)地相區(qū)發(fā)育奧陶系蓬萊壩組（O1p）、鷹山組（O1-2y）、一間房組（O2yj）、恰爾巴克組（O3q）、良里塔格組（O3l）及桑塔木組（O3s）；盆地相區(qū)則發(fā)育突爾沙克塔格組（O1t）、黑土凹組（O1-2h）和卻爾卻克組（O2-3q）（圖2）。

圖1 塔中地區(qū)構(gòu)造位置圖

圖2 塔中地區(qū)奧陶系構(gòu)造沉積演化圖

塔里木盆地具有豐富的油氣資源，石油儲(chǔ)量主要集中在奧陶系碳酸鹽巖中，占已探明石油總儲(chǔ)量的90%以上[1]，但在塔里木盆地中部地區(qū)發(fā)現(xiàn)油氣相對(duì)較少，尚需要開展進(jìn)一步研究。

2 儲(chǔ)集空間類型分類

根據(jù)碳酸鹽巖儲(chǔ)集空間分類標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合研究區(qū)的巖心觀察、薄片分析鑒定成果，可將儲(chǔ)集空間類型劃分為孔隙、溶洞和裂縫3大類（表1）。其中，溶蝕作用形成的各類溶蝕孔、洞、縫是塔中地區(qū)奧陶系碳酸鹽巖最重要的儲(chǔ)集空間。

表1 塔中地區(qū)奧陶系碳酸鹽巖儲(chǔ)集空間類型

3 儲(chǔ)層主要控制因素分析

奧陶系碳酸鹽巖儲(chǔ)層發(fā)育的控制因素較多，包括巖性、沉積環(huán)境、成巖作用、構(gòu)造作用等。但在對(duì)該區(qū)的研究過程中發(fā)現(xiàn)，沉積環(huán)境是儲(chǔ)層發(fā)育的物質(zhì)基礎(chǔ)，層序界面（溶蝕）是儲(chǔ)層發(fā)育的外部條件。這兩個(gè)因素對(duì)儲(chǔ)層發(fā)育的影響既相互獨(dú)立又相互影響，缺一不可。

3.1 沉積環(huán)境對(duì)儲(chǔ)層發(fā)育的控制作用

在塔里木盆地中，奧陶系沉積環(huán)境在橫向上從濱岸到深海盆地都存在，但發(fā)現(xiàn)在研究區(qū)內(nèi)主要有局限臺(tái)地、開闊臺(tái)地、臺(tái)地邊緣三大類沉積能形成較優(yōu)質(zhì)的儲(chǔ)層。在縱向上，早奧陶世為穩(wěn)定的淺水碳酸鹽臺(tái)地，在蓬萊壩組與鷹山組發(fā)育了巨厚碳酸鹽巖，臺(tái)地邊緣相不明顯；受加里東中期I幕運(yùn)動(dòng)的影響，中奧陶世塔中地區(qū)整體抬升，卡塔克隆起大部分地區(qū)露出水面并遭到剝蝕，一間房組被全部剝蝕，鷹山組部分剝蝕；晚奧陶世良里塔格組沉積期，塔中地區(qū)演化為孤立碳酸鹽巖臺(tái)地，沿臺(tái)地邊緣發(fā)育了一套邊緣礁灘相沉積。

（1）局限臺(tái)地

受地勢(shì)和沉積物的局部阻隔，海水循環(huán)受到一定的限制，水體能量弱。塔中地區(qū)以奧陶系蓬萊壩組為代表，主要由灰、淺灰色云巖及灰質(zhì)云巖為主組成。根據(jù)巖性可識(shí)別出局限臺(tái)坪及臺(tái)內(nèi)灘亞相。局限臺(tái)坪主要為微晶白云巖（多為準(zhǔn)同生期云化），臺(tái)內(nèi)灘主要為顆?；?guī)r云化或結(jié)晶白云巖（多為埋藏期云化）。局限臺(tái)地的儲(chǔ)集空間主要為晶間（溶）孔，也能成為有利儲(chǔ)集相帶。

（2）開闊臺(tái)地

位于臺(tái)地邊緣與局限臺(tái)地之間的開闊淺水環(huán)境，沉積水深幾米至幾十米不等，水體循環(huán)中等，鹽度正常，沉積作用主要發(fā)生在浪基面之下，可受到波浪和風(fēng)暴浪的改造。這種沉積環(huán)境適合各種生物生長。塔中地區(qū)開闊臺(tái)地相主要發(fā)育在奧陶系蓬萊壩組、鷹山組上段和良里塔格組，以灰色、淺灰色灰?guī)r為主。根據(jù)巖性可劃分為臺(tái)坪、臺(tái)內(nèi)灘、臺(tái)內(nèi)礁。臺(tái)坪相以微晶灰?guī)r為主，臺(tái)內(nèi)灘相以顆粒（生屑、鮞粒）灰?guī)r為主，臺(tái)內(nèi)礁相以海綿礁灰?guī)r和藻粘結(jié)灰?guī)r為主。顆粒灰?guī)r及礁灰?guī)r的孔滲性較好，是優(yōu)質(zhì)的儲(chǔ)層，為同生期四級(jí)、三級(jí)層序界面溶蝕和二級(jí)、一級(jí)界面風(fēng)化殼表生期巖溶發(fā)育創(chuàng)造了條件。而臺(tái)坪相的微晶灰?guī)r在同生期溶蝕和表生期巖溶發(fā)育時(shí)，也可形成較好的碳酸鹽巖儲(chǔ)層。

（3）臺(tái)地邊緣

發(fā)育于開闊臺(tái)地向海一側(cè)，為開闊淺海區(qū)，鹽度正常，有強(qiáng)烈的海浪作用。塔中地區(qū)以上奧陶統(tǒng)良里塔格組地層為代表，可細(xì)分為臺(tái)地邊緣礁和臺(tái)地邊緣淺灘兩個(gè)亞相，巖性主要為顆?；?guī)r和生物礁灰?guī)r[2]。根據(jù)顆?；?guī)r粒間孔隙中亮晶方解石與泥晶方解石比率，可劃分出高能灘和中—低能灘兩類。高能灘以亮晶膠結(jié)物為主，灘體顆粒含量高、分選磨圓好，主要分布在臺(tái)緣外帶，包括砂屑灘、藻砂礫屑灘、生屑灘、鮞粒灘等。中—低能灘以泥晶膠結(jié)物為主，多產(chǎn)于臺(tái)緣內(nèi)帶。

在海平面周期性相對(duì)下降時(shí)，灘體暴露，同生期大氣淡水周期性溶蝕作用形成粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔、鑄?？椎热芪g孔隙，使孔隙度增加。一般而言，臺(tái)緣灘比臺(tái)內(nèi)灘，高能灘比低能灘更易溶蝕，是更有利的儲(chǔ)集相帶。生物礁灰?guī)r（如O2yj中的海綿礁灰?guī)r，O1-2y和O3l中的藻灰?guī)r及藻黏結(jié)巖）發(fā)育原生骨架孔洞和層狀孔，也是有利儲(chǔ)集相帶。

綜上所述，塔中地區(qū)奧陶系儲(chǔ)層以局限臺(tái)地、開闊臺(tái)地、臺(tái)地邊緣為特征，高能相帶集中在奧陶系中上部，為一套厚度較大的臺(tái)地邊緣高能灘，是優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集體發(fā)育的有利帶。

3.2 層序界面對(duì)碳酸鹽巖儲(chǔ)層的控制作用

受加里東—海西期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的多期次影響，塔中地區(qū)奧陶系可劃分出1個(gè)一級(jí)層序，即SSB3（奧陶系頂界面）；2個(gè)二級(jí)層序，即SSQ1（奧陶系下統(tǒng)—中統(tǒng)）和SSQ2（奧陶系上統(tǒng)）；8個(gè)三級(jí)層序，分別為SQ1（蓬萊壩組）、SQ2（鷹山組下段）、SQ3（鷹山組上段）、SQ4（一間房組）、SQ5（恰爾巴克組）、SQ6（良里塔格組）、SQ7~SQ8（桑塔木組）。

不同級(jí)別的層序界面是由不同時(shí)限的暴露剝蝕間斷形成的，并且發(fā)育同生期溶蝕—古風(fēng)化殼表生期巖溶（喀斯特化）［3］。

（1）高位晚期（四級(jí)層序界面）溶蝕

發(fā)育于三級(jí)層序內(nèi)部的高位體系域晚期，屬于同生期溶蝕，時(shí)限多在1 Ma以內(nèi)。當(dāng)時(shí)，沉積在臺(tái)地—臺(tái)緣—淺水緩坡的未成巖的碳酸鹽巖頻繁暴露，接受（準(zhǔn)）同生期大氣淡水淋濾溶蝕，溶蝕帶位于三級(jí)層序界面之下高位體系域上部。這種溶蝕作用多形成各類溶蝕孔隙，這些溶蝕孔隙為后期成巖作用或更高級(jí)別的溶蝕創(chuàng)造了條件。

在塔中地區(qū)，奧陶系三級(jí)層序界面之下高位體系域頂部常見較多的高位晚期溶蝕成因的地震響應(yīng)——“串珠反射”，說明此類溶蝕作用在該區(qū)常見，如順南三維SB2（T78）侵蝕不整合界面之下SQ1高位體系域上部發(fā)育的高位晚期溶蝕帶（圖3）。

圖3 順南地區(qū)奧陶系SB2（T78）之下SQ1（O1p）高位晚期溶蝕

（2）侵蝕不整合（三級(jí)層序界面）溶蝕

發(fā)生在低位體系域發(fā)育時(shí)期，時(shí)限多在1 Ma±。屬于（準(zhǔn)）同生期風(fēng)化溶蝕性質(zhì)，或稱喀斯特平原。溶蝕帶同樣位于三級(jí)層序界面之下高位體系域上部[4]。

此類溶蝕作用在塔中地區(qū)多發(fā)生在局限臺(tái)地—開闊臺(tái)地—臺(tái)地邊緣及緩坡灰?guī)r、云質(zhì)灰?guī)r中。如古城8井的O1pO1-2y1間溶蝕孔洞發(fā)育，是暴露溶蝕的產(chǎn)物。再如順2井的O1-2y1O1-2y2間縫洞發(fā)育，溶洞直徑20~30 mm，為大氣淡水淋濾作用的產(chǎn)物。三級(jí)、四級(jí)層序界面溶蝕疊加可在三級(jí)層序界面之下的高位體系域上部形成溶蝕帶（圖3）。

（3）隆升不整合（二級(jí)層序界面）巖溶

隆升不整合（二級(jí)層序界面）是由構(gòu)造隆升和全球海平面下降兩種因素疊加而形成的層序不整合。這類界面反映的構(gòu)造隆升作用常常是局部的，主要為造陸作用。界面上下地層的接觸關(guān)系主要為平行不整合或微角度不整合，代表的沉積間斷在數(shù)百萬年至數(shù)十百萬年之間。

在塔中地區(qū)，目前發(fā)現(xiàn)的巖溶作用主要發(fā)育于隆升不整合（二級(jí)層序界面）界面（T74）之下，屬于風(fēng)化殼表生期溶蝕性質(zhì)[5]，巖溶作用主要發(fā)生于鷹山組下段的開闊臺(tái)地、臺(tái)緣及緩坡相沉積的碳酸鹽巖中，也可與侵蝕不整合溶蝕疊加。溶蝕作用時(shí)間為加里東中期12~16 Ma，主要形成溶蝕孔隙、溶洞和溶縫，如在塔中地區(qū)的巴楚隆起見洞穴層，見放空、有井漏現(xiàn)象；取心過程中見大量小—中型溶孔、溶洞和裂縫擴(kuò)溶，其中部分溶孔、溶洞被方解石全—半充填，裂縫擴(kuò)溶則充填油、泥質(zhì)等，這些溶蝕孔洞多為風(fēng)化殼型巖溶作用形成。溶蝕區(qū)主要分布在麥蓋提斜坡、巴楚隆起、卡塔克隆起（圖4）。

圖4 塔里木盆地SSB2（T74）隆升不整合（二級(jí)層序界面）風(fēng)化殼巖溶分布

（4）造山角度不整合巖溶

屬于風(fēng)化殼表生期溶蝕性質(zhì)，溶蝕作用時(shí)間為加里東中期—加里東晚期—海西早期，時(shí)限約85~ 396 Ma，能形成溶蝕孔隙、溶洞、溶縫及大型洞穴。塔里木盆地奧陶系造山角度不整合為奧陶系頂界面SSB3（T70），但在盆地不同構(gòu)造部位表現(xiàn)出不同的構(gòu)造性質(zhì)，在塔中地區(qū)則表現(xiàn)為隆升不整合。

總之，在塔中地區(qū)，層序界面控制巖溶作用的發(fā)生，能形成大量的溶蝕孔隙、溶洞、溶縫等，能有效地改善碳酸鹽巖儲(chǔ)層性質(zhì)，形成優(yōu)質(zhì)的儲(chǔ)層。

4 結(jié)論

（1）沉積環(huán)境和層序界面是塔中地區(qū)奧陶系碳酸鹽巖儲(chǔ)層發(fā)育的主控因素。

（2）在高能環(huán)境中，如開闊臺(tái)地臺(tái)內(nèi)灘、臺(tái)地邊緣等，巖性為顆?；?guī)r、生物骨架灰?guī)r等，在后期的成巖改造作用過程中，為形成優(yōu)質(zhì)碳酸鹽巖儲(chǔ)層提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。

（3）塔里木奧陶系不同級(jí)別的層序界面形成了不同時(shí)限的暴露剝蝕間斷界面，發(fā)育了不同時(shí)限的同生期溶蝕-古風(fēng)化殼表生期巖溶，對(duì)碳酸鹽巖儲(chǔ)層特性的改造有著重要的貢獻(xiàn)。

1吳茂炳，王新民.塔中地區(qū)油氣勘探成果及勘探方向[J]，新疆石油地質(zhì)，2002，23（2），95-98.

2賀萍，胡明毅，朱忠德.塔里木盆地輪南地區(qū)中奧陶統(tǒng)生物礁儲(chǔ)層特征及影響因素[J]，海相油氣地質(zhì)，2003，8（1-2），24-29.

3焦存禮，呂延倉.塔中地區(qū)古生界層序地層學(xué)與非構(gòu)造圈閉研究[J]，中國石油勘探，2003，8（4），17-24.

4陳學(xué)時(shí)，易萬霞，盧文忠.中國油氣田古巖溶與油氣儲(chǔ)層[J]，沉積學(xué)報(bào)，2004，22（2），244-253.

5許效松，杜佰偉.碳酸鹽巖地區(qū)古風(fēng)化殼巖溶儲(chǔ)層[J]，沉積與特提斯地質(zhì)，2005，25（3），1-7.

（修改回稿日期2015-07-30編輯王曉清）

中國石化西北分公司勘探開發(fā)研究院協(xié)助項(xiàng)目（KY-S-2008-086）“塔里木盆地下古生界多類型儲(chǔ)集體形成與成藏條件研究——塔里木盆地中央隆起帶O-Z儲(chǔ)集體形成機(jī)理、主控因素、有利儲(chǔ)集體展布及成藏條件研究”部分成果聯(lián)合資助。

陳思聰，女，1991年出生，成都理工大學(xué)碩士研究生在讀，從事含油氣盆地地震地層學(xué)與層序地層學(xué)研究。地址：(610059)成都市二仙橋東一段成都理工大學(xué)。電話：15528276273。E-mail：ivycsc@foxmail.com