齊井順，鄭興平，黃世偉，張　友，邵冠銘（.中國石油大慶油田有限責(zé)任公司勘探事業(yè)部，黑龍江大慶63000；.中國石油杭州地質(zhì)研究院海相油氣地質(zhì)研究所，杭州30000）

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塔里木盆地古城低凸起鷹山組白云巖儲集層特征及有利區(qū)預(yù)測

齊井順1，鄭興平2，黃世偉1，張友2，邵冠銘2
（1.中國石油大慶油田有限責(zé)任公司勘探事業(yè)部，黑龍江大慶163000；2.中國石油杭州地質(zhì)研究院海相油氣地質(zhì)研究所，杭州310000）

摘要：基于6口新鉆探井的巖心、井壁取心、巖石薄片和成像測井等資料的分析認(rèn)為，塔里木盆地古城低凸起奧陶系鷹山組碳酸鹽巖儲集層的儲集空間主要是溶蝕孔洞、晶間孔、構(gòu)造縫、溶蝕縫等，鷹山組主力儲集層為非均質(zhì)性較強的裂縫-孔洞型儲集層。這套儲集層孔隙成因復(fù)雜，早期經(jīng)歷大氣水淋濾作用、白云石化作用和熱液改造作用，原油充填之后的晚期熱液改造作用，既有建設(shè)性的溶蝕作用，又有破壞性的充填作用，加強了儲集層的非均質(zhì)性。鷹山組下段古地貌高地易遭受早期大氣水淋濾作用及其后的白云石化作用，切割基底的斷層溝通熱液，改造附近數(shù)百米 至數(shù)千米內(nèi)的先存孔滲層，控制了相對優(yōu)質(zhì)的儲集層分布。地震儲集層預(yù)測表明，研究區(qū)中西部古地貌高地、白云巖與切割基底斷層疊合帶可發(fā)育大規(guī)模有效儲集層。

關(guān)鍵詞：塔里木盆地; 古城低凸起；鷹山組;白云巖；儲集層；顆粒灘；熱液

位于塔里木盆地古城低凸起上的古隆1井于2005年在奧陶系鷹山組白云巖層段獲得日產(chǎn)10 067 m3的工業(yè)天然氣流[1]，揭開了古城低凸起油氣發(fā)現(xiàn)的序幕。古城6井于2012年首次獲得高產(chǎn)工業(yè)氣流，日產(chǎn)氣26.65×104m3，油壓、產(chǎn)量穩(wěn)定[2]。2013年古城8井、2014年古城9井相繼獲得高產(chǎn)氣流，特別是古城9井獲得了超百萬立方米的測試產(chǎn)量，揭示了古城地區(qū)奧陶系鷹山組白云巖儲集層蘊含豐富油氣資源。截至2014年底，在古城低凸起共完成鉆遇奧陶系碳酸鹽巖的探井10口，其中工業(yè)氣流井3口（古城6井、古城8井和古城9井），酸壓改造低產(chǎn)氣流井3口（古隆1井、古城7井和古城12井），儲集層欠發(fā)育失利井1口（古隆3井），另外古隆2井、古城4井、城探1井未鉆遇鷹山組白云巖。由于研究區(qū)前期鉆探井較少，對白云巖產(chǎn)氣層獲取資料和研究程度有限[3-4]。本文利用2012年以來的新資料，分析研究區(qū)奧陶系鷹山組白云巖儲集層的地質(zhì)特征并探討其成因，旨在為今后勘探、開發(fā)和評價提供參考。

1　地質(zhì)概況

塔里木盆地古城低凸起處于塔東隆起、塔中隆起和北部坳陷構(gòu)造轉(zhuǎn)換的部位[5-6]（圖1），是在寒武紀(jì)—中奧陶世碳酸鹽臺地坡折帶的基礎(chǔ)上發(fā)育起來的呈向北東傾伏的鼻狀低凸起。志留紀(jì)以后表現(xiàn)為整體抬升、沉降和輕微掀斜，構(gòu)造較為穩(wěn)定[5-6]。研究目的層奧陶系碳酸鹽巖頂面埋深5 000～7 000 m，面積約為6 000 km2.

圖1　古城低凸起構(gòu)造位置

研究區(qū)內(nèi)上奧陶統(tǒng)卻爾卻克組發(fā)育海相深水泥巖，厚度超過2 000 m，為下伏奧陶系碳酸鹽巖油氣藏提供了良好的區(qū)域封蓋和保存條件。

古城低凸起中—下奧陶統(tǒng)自上而下為一間房組、鷹山組和蓬萊壩組[7]，發(fā)育淺水海相碳酸鹽巖[8]。中長期海平面升降形成3個沉積旋回（圖2），每個旋回下部為相對水體較深的灘間海泥晶灰?guī)r，上部為水體較淺的顆粒灘沉積或顆粒白云巖。3大沉積旋回內(nèi)部又夾有若干高頻震蕩形成的次級旋回，次級旋回頂部伴隨暴露現(xiàn)象。主要目的層鷹山組鉆厚631～773 m，自上而下分為2段（圖2）：上段厚度一般200～300 m，以泥晶-亮晶顆?；?guī)r、藻粘結(jié)巖、顆粒泥晶灰?guī)r為主，自然伽馬曲線呈大段低值，在下部有數(shù)個中值尖刺，深側(cè)向電阻率曲線總體顯示高值，局部有中值尖刺，主要為開闊臺地中低能顆粒灘與灘間海間互沉積；下段厚度一般350～450 m，以泥晶-亮晶顆?；?guī)r、藻粘結(jié)巖、顆粒泥晶灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r為主，并出現(xiàn)較多的白云巖，以污濁細(xì)-中晶白云巖為主夾少量粉晶白云巖、中粗晶白云巖，部分見殘余顆粒結(jié)構(gòu)。目前鉆探的主力儲集層是鷹山組下段的白云巖，其自然伽馬曲線尖刺增多，深側(cè)向電阻率曲線總體顯示高值，在白云巖儲集層段電阻率降低（圖2），主要為開闊臺地顆粒灘與灘間海間互沉積。

2　鷹山組白云巖儲集層地質(zhì)特征

2.1儲集空間類型

圖2　古城低凸起奧陶系綜合柱狀剖面

對研究區(qū)內(nèi)6口新鉆井的巖心、井壁取心、巖石薄片和成像測井分析表明，鷹山組白云巖儲集層的儲集空間主要以伴隨裂縫的溶蝕孔洞為主，另外晶間孔和晶間溶孔也常見（圖3a）。晶間擴溶孔、超大溶蝕縫洞一般發(fā)育在晶粒粗大的白云巖中（圖3b），粉-細(xì)晶白云巖常發(fā)育晶間孔和晶間溶孔，殘余顆粒白云巖也可見到粒間溶孔。晶間孔常充填瀝青（圖3c），部分孔洞被石英、方解石、白云石等充填（圖3d）。從地層微電阻率掃描成像（FMI成像）測井看，產(chǎn)氣段電阻率偏低，顯示為麻點狀、條帶狀暗斑（圖3e），溶蝕小孔洞和裂縫較發(fā)育，局部較密集。

2.2儲集層評價

對鷹山組104個巖石樣品統(tǒng)計，白云巖最大孔隙度4.65%，平均孔隙度1.21%，平均滲透率0.49 mD，整體屬于一套中低孔中低滲儲集層?；?guī)r最大孔隙度2.0%，平均孔隙度0.77%，平均滲透率0.06 mD，白云巖儲集層發(fā)育程度總體高于灰?guī)r。

測井解釋主要為裂縫-孔洞型儲集層，單井發(fā)育儲集層3～10層，儲集層平均單層厚度17.3 m.鷹山組下段白云巖儲集層的孔隙發(fā)育，縱橫向變化比較大，顯示出較強的非均質(zhì)性（圖4）。

3　儲集層主要成巖作用

成巖分析表明，鷹山組白云巖儲集層成巖作用比較復(fù)雜，先后經(jīng)歷了大氣水淋濾作用、埋藏白云石化作用、熱液溶蝕作用和膠結(jié)作用。熱液溶蝕作用是主要的建設(shè)性成巖作用之一，對儲集層的貢獻(xiàn)最明顯的是熱液溶蝕縫洞。

晚期的熱液改造發(fā)生在前期大氣水淋濾孔洞、埋藏白云石化作用形成晶間孔的基礎(chǔ)上。

除普遍發(fā)生的壓實、壓溶作用外，研究區(qū)主要的破壞性成巖作用有早、晚兩期，早期大氣水淋濾孔洞被滲流粉砂類物質(zhì)充填，晚期孔洞縫被石英、白云石和方解石膠結(jié)，局部可將孔隙完全填充。

圖3　古城低凸起鷹山組白云巖儲集空間

圖4　古城低凸起鷹山組下段白云巖儲集層對比

3.1大氣水淋濾作用

巖心和巖石薄片資料顯示，鷹山組白云巖層段已充填溶蝕縫洞多具示底構(gòu)造，底部填充滲流粉砂類沉積物（圖5a，圖5b），這是早期大氣淡水淋濾溶蝕的直接證據(jù)。在溶蝕縫洞中滲流粉砂類沉積物上部，被后期方解石、白云石、石英等化學(xué)沉積物不同程度充填（圖5b）。大氣水淋濾溶蝕作用對鷹山組下段白云巖早期溶蝕縫孔洞的形成具有積極貢獻(xiàn)，這些縫洞也為后期埋藏白云石化、熱液改造等成巖作用提供了條件。

圖5　古城低凸起鷹山組白云巖成巖作用

3.2　白云石化作用

鷹山組白云巖具有殘余顆粒（圖5c）、粗粉晶-細(xì)晶、細(xì)晶-中晶、中晶-粗晶等多種結(jié)構(gòu)，氧同位素值為-6.5‰～4.0‰，碳同位素值為-2.5‰～1.0‰（圖6），白云石化作用應(yīng)該是發(fā)育在氧化的淺埋藏環(huán)境，由于滲透回流作用導(dǎo)致的方解石被白云石交代[9-11]。

圖6　古城低凸起鷹山組白云巖碳氧同位素判斷白云石化成因

粒晶白云巖的白云石晶面比較污濁，原始結(jié)構(gòu)較難辨認(rèn)（圖3a）。其中細(xì)晶白云巖氧同位素值為-9.0‰～-4.5‰，碳同位素值為-2.5‰～0‰，變化范圍較大，應(yīng)該是以埋藏期白云石化為主的產(chǎn)物[10-11]。中晶、中晶-粗晶白云巖陰極發(fā)光總體顯示較明亮的玫瑰紅色，白云石加大邊顯示橘紅色（圖5d），氧同位素值為-10.5‰～-6.0‰，碳同位素值為-3.0‰～-1.0‰（圖6），晶面大多也不潔凈，判斷是粉-細(xì)晶白云巖受重結(jié)晶、熱液白云石化改造的產(chǎn)物[10-11]。

根據(jù)研究區(qū)內(nèi)埋藏史和生烴史研究，油藏形成于晚奧陶世[12-13]。鷹山組白云巖晶間孔充填瀝青的現(xiàn)象比較普遍，這表明埋藏白云石化作用發(fā)生時間比較早，在石油充注之前已經(jīng)完成。粗粒白云巖孔洞中瀝青含量明顯減少，并不同程度充填石英等膠結(jié)物（圖5e），說明白云石重結(jié)晶、熱液改造等作用發(fā)生在奧陶紀(jì)油藏形成之后。

3.3　熱液改造作用

2008年以來，關(guān)于熱液影響碳酸鹽巖儲集性能的研究得到重視和深化[14-16]。

研究區(qū)晚期的熱液改造發(fā)生在埋藏白云石化作用和原油充注之后，對鷹山組白云巖儲集層既有建設(shè)性的溶蝕作用，又有破壞性的膠結(jié)充填作用，加劇了儲集層非均質(zhì)性。熱液溶蝕的主要特征是沿先期發(fā)育的孔洞縫溶蝕擴大，形成晶間擴溶孔、小溶洞和溶蝕縫，這些孔洞縫是現(xiàn)今有效的主要儲集空間。

熱液攜帶的石英、白云石、方解石、黃鐵礦等礦物，沿著滲流通道（通常是先存的孔隙層和斷裂）在部分孔洞縫中結(jié)晶出來（圖5e，圖5f），對局部孔隙空間產(chǎn)生充填破壞。同時高溫流體也造成白云石晶粒普遍增大（圖3a，圖5f），先存的油藏裂解成氣殘留下瀝青（圖3c）。盡管熱液作用形成的石英膠結(jié)物對儲集層不利，但同時它們也是熱液活動的指示劑，暗示著附近可能存在未完全膠結(jié)的熱液溶蝕帶。

4　儲集層有利區(qū)分布預(yù)測

4.1平面上白云巖儲集層多分布在古地貌高地

圖7　古城低凸起三維地震區(qū)鷹山組下段古地貌（紫色虛線西部為白云巖發(fā)育區(qū)）

當(dāng)海平面下降時，優(yōu)先暴露接受大氣淡水淋濾的是凸起的臺內(nèi)灘體。鷹山組下段古地貌圖顯示出古城低凸起三維地震區(qū)地貌高低起伏，高差可達(dá)到數(shù)十米，總體顯示西高東低（圖7）。地貌高地上的顆粒灘，頻繁暴露遭受大氣淡水溶蝕，形成粒間孔、鑄?？椎仍缙诳紫扼w系，為其后的白云石化作用及溶蝕作用提供流體滲流通道，是白云巖儲集層發(fā)育的良好基礎(chǔ)[17]。目前探井主要集中在東部的條帶狀次高地上，西部和北部仍有大面積地貌高地存在（圖7）。三維地震區(qū)東部處于地貌洼地，城探

1井、古城4井揭示鷹山組白云巖不發(fā)育。

4.2相對優(yōu)質(zhì)的儲集層多發(fā)育在切割基底斷層附近

現(xiàn)今相對優(yōu)質(zhì)儲集層，都是在早期埋藏白云石化作用的基礎(chǔ)上，經(jīng)過晚期熱液作用改造形成的。研究區(qū)內(nèi)北東東—南西西向切穿基底的斷層是晚期深部熱液來源的主要通道（圖8）。地層深部熱液沿斷裂上涌，受到鷹山組上段致密灰?guī)r的遮擋，沿孔滲性較好的鷹山組下段白云巖側(cè)向流動，影響范圍數(shù)百米至數(shù)千米。

圖8　古城9井過井地震剖面（剖面位置見圖9）

古城9井西北部990 m、東南部1 400 m各有1條高角度斷層（F-a斷層切入基底，消失于鷹山組內(nèi)部；F-b斷層切入基底，向上切穿灰?guī)r頂），這兩條斷層夾持形成1個小型壘塊（圖8）。熱液對多個層段產(chǎn)生強烈的溶蝕效應(yīng)，先存的孔隙被溶蝕擴大成超大晶間溶孔、小溶洞，形成了良好的儲氣層，在地震剖面上表現(xiàn)為雜亂反射夾低頻強振幅特征（圖8），圖中黃色虛線區(qū)推測為古城9井附近的熱液溶蝕帶。同時由于熱液溶蝕-充填作用的分帶性，部分層段見石英、白云石、方解石等后生礦物，孔洞堵塞比較嚴(yán)重（圖5e）。

三維地震區(qū)構(gòu)造解釋表明，溝通熱液的高角度斷裂較發(fā)育，間距一般小于10 km，延伸長度數(shù)百米至20 km（圖9），而次級小斷層及裂縫則更加密集。最大波谷振幅等地震屬性反映基底斷層與鷹山組下段多套白云巖匹配，在熱液側(cè)向活動范圍內(nèi)形成大規(guī)模發(fā)育的溶蝕縫洞型優(yōu)質(zhì)儲集層（圖9）。

圖9　古城低凸起三維地震區(qū)斷裂分布與儲集層預(yù)測

5　結(jié)論

（1）奧陶系鷹山組白云巖是古城低凸起天然氣儲集層的主要載體，儲集空間主要是溶蝕孔洞、晶間孔、構(gòu)造縫、溶蝕縫等，其中溶蝕孔洞為主要貢獻(xiàn)者。儲集層非均質(zhì)性較強。

（2）鷹山組白云巖儲集層先后經(jīng)歷早期大氣淡水淋濾作用、埋藏白云石化作用和晚期熱液改造作用?，F(xiàn)今相對優(yōu)質(zhì)儲集層是在前期埋藏白云石化作用的基礎(chǔ)上經(jīng)過晚期熱液改造形成的。

（3）古城低凸起的北部和西部存在大面積地貌高地，有利于大氣水淋濾和白云巖發(fā)育。相對優(yōu)質(zhì)儲集層多發(fā)育在切割基底斷層附近數(shù)百米至數(shù)千米內(nèi)。斷裂與白云巖疊合帶可發(fā)育優(yōu)質(zhì)儲集層。

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（編輯曹元婷）

Characteristics of Yingshan Dolomite Reservoir in Gucheng Low Swell of Tarim Basin with Favorable Area Prediction

QI Jingshun1, ZHENG Xingping2, HUANG Shiwei1, ZHANG You2, SHAO Guanming2（1.Exploration Department, Daqing Oilfield Company LTD, PetroChina, Daqing, Heilongjiang 163000, China; 2.Institute of Marine Oil?Gas Geology, Hangzhou Research Institute of Petroleum Geology, PetroChina, Hangzhou, Zhejiang 310000, China）

Abstract：From analyses of six new drilling wells’cores, sidewall coring, rock thin section and imaging logging data, the dissolved pores, intergranular pores, structural fractures and dissolved fissures are the main reservoir spaces of the carbonate reservoirs of Ordovician Ying?shan formation in Gucheng low swell in Tarim basin, and the major reservoirs of Yingshan formation are dominated by heterogeneous frac?tures and vugs.The complex pore origins, including early meteoric water leaching, dolomitization, hydrothermal modification after crude oil charging, result in the strong heterogeneity of them by both constructive dissolution and destructive filling effect.It is the ancient landform highland of lower member of Yingshan formation that cut fault?communicating hydrotherm at the basement, modifies the pre?existing po?rous and permeable zones ranging from hundreds to thousands meters, and controls the distribution of relatively high quality reservoirs by the early meteoric water leaching effect followed by dolomitization.Seismic prediction of the reservoirs shows that the large?scale and effec?tive reservoirs could be found in the ancient landform highland, the superimposed belts between dolomite and basement?cutting faults in west?central Gucheng low swell.

Keywords：Tarim basin; Gucheng low swell; Yingshan formation; dolomite; reservoir; grain beach; hydrotherm

作者簡介：齊井順（1970-），男，黑龍江大慶人，高級工程師，油氣勘探，（Tel）18668047066（E-mail）qijsh@petrochina.com.cn.

收稿日期：2015-09-16

修訂日期：2015-10-30

文章編號：1001-3873（2016）01-0007-06

DOI：10. 7657/XJPG20160102

中圖分類號：TE112. 221

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A