塔里木盆地塔中地區(qū)礁灘儲(chǔ)集體疊置規(guī)律研究

朱峰（北京交通大學(xué)中國產(chǎn)業(yè)安全研究中心，北京 100044）

國內(nèi)外勘探研究表明，碳酸鹽巖礁灘儲(chǔ)層是重要的儲(chǔ)集體類型，并已展現(xiàn)出巨大的勘探潛力。塔里木盆地礁灘復(fù)合體是重要的碳酸鹽巖儲(chǔ)層之一，研究礁灘儲(chǔ)集體的特征及展布規(guī)律，可以拓寬碳酸鹽巖層系的勘探領(lǐng)域，尋找新的油氣富集區(qū)帶，對于塔里木盆地、南方海相層系等，均有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。筆者在綜合野外露頭考察、鉆井巖心描述和鏡下鑄體薄片資料分析的基礎(chǔ)上，研究了塔里木盆地塔中地區(qū)礁灘儲(chǔ)集體在空間上的疊置規(guī)律。

1 研究區(qū)概況

塔里木盆地位于新疆南部，面積約為56×104km2，塔中隆起位于塔里木盆地中央隆起帶上（圖1），東部為塔東低隆，西部為巴楚斷隆，北部為滿加爾凹陷，南部為塘古孜巴斯凹陷，是一個(gè)長期發(fā)育的繼承性隆起。塔中地區(qū)寒武紀(jì)－早奧陶世沉積了一套臺地相碳酸鹽巖，上奧陶統(tǒng)良里塔格組（O3ll）沉積時(shí)期，塔中地區(qū)臺緣及臺地內(nèi)部多套礁灘體的復(fù)合體都可作為良好的儲(chǔ)層。

圖1 塔里木盆地塔中地區(qū)研究工區(qū)地理位置圖

2 礁灘儲(chǔ)集體的主要類型

塔里木盆地塔中地區(qū)生物礁、礁灘復(fù)合體主要發(fā)育于O3ll的臺地邊緣，臺地內(nèi)部主要發(fā)育臺內(nèi)灘、點(diǎn)礁、灰泥丘。

2.1 臺緣礁灘儲(chǔ)集體

塔中地區(qū)上奧陶統(tǒng)臺地邊緣為一個(gè)淺水高能相帶，O3ll臺緣沉積了砂屑灘、臺緣礁、灰泥丘復(fù)合體，臺緣生物礁的形成受古地貌和沉積環(huán)境的影響，縱向上的旋回性和疊置規(guī)模變化較大，礁核厚度從1米到70多米均有發(fā)育。造礁生物主要包括海綿、托盤類、層孔蟲、珊瑚、管孔藻、苔蘚蟲等。

2.2 臺內(nèi)灘

臺內(nèi)灘主要指發(fā)育在碳酸鹽巖臺地內(nèi)部地貌高點(diǎn)或斜坡高能帶周圍，由一些化學(xué)、生物化學(xué)作用形成的碳酸鹽沉積物，在波浪、潮汐等水流作用下就地或經(jīng)短距離搬運(yùn)而形成相對較薄的淺灘亞相。塔中地區(qū)臺內(nèi)灘儲(chǔ)層主要包括3類：砂屑灘、生屑灘和鮞粒灘。

砂屑灘巖性主要為砂礫屑灰?guī)r、泥－亮晶砂屑灰?guī)r，砂屑顆粒體積分?jǐn)?shù)50%以上，顆粒之間多為泥亮晶膠結(jié)，表明砂屑灘主要沉積于中高能環(huán)境。

生屑灘巖性主要為泥－亮晶生物灰?guī)r，含生物碎屑灰?guī)r、藻砂屑灰?guī)r和核型石灰?guī)r。

鮞粒灘巖性主要為泥－亮晶鮞粒灰?guī)r、生物屑灰?guī)r，其中的鮞粒是一種由核心和包殼組成的粒徑小于2mm的球形或橢球形顆粒。其核心可以為陸源碎屑（石英、長石）、內(nèi)碎屑、生物碳酸鹽顆粒等。

3 礁灘儲(chǔ)集體的縱向疊置規(guī)律

礁灘儲(chǔ)集體主要沉積在海水能量較高的地區(qū)，其發(fā)育特征、疊置樣式、海平面升降變化及海水動(dòng)蕩程度有著密切的響應(yīng)關(guān)系。塔中地區(qū)O3ll沉積初期，海平面上升，海水逐漸淹沒了塔中地區(qū)，主要為碳酸鹽巖陸棚相沉積，以棚內(nèi)緩坡相沉積為主，沉積了厚層灰色－深灰色泥晶灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r和含泥質(zhì)的泥晶灰?guī)r，總體上以低能沉積為主。O3ll沉積時(shí)期，塔里木盆地構(gòu)造活動(dòng)增強(qiáng)，斷塊隆升和差異沉降作用明顯，海平面與全球海平面變化一致。O3ll沉積中晚期塔中地區(qū)海水變淺，能量增高，沉積物以顆粒灰?guī)r及泥－粉晶灰?guī)r為主，沿Ⅰ號坡折帶形成了帶狀的臺地邊緣沉積，以發(fā)育礁灘復(fù)合體、丘灘復(fù)合體為特征。通過對塔中地區(qū)巖心、鉆井資料的詳細(xì)分析，將塔中地區(qū)碳酸鹽巖礁灘儲(chǔ)集體的沉積演化劃分為以下4個(gè)階段（圖2（a））。

圖2 礁灘儲(chǔ)集體的縱向疊置模式圖

1）灰泥丘生長期 隨著海平面上升，沉積界面位于浪基面之下，主要發(fā)育薄層的生屑灰?guī)r與泥晶灰?guī)r。生物顆粒形成生屑灰?guī)r，生屑灰?guī)r之上沉積了灰泥丘。造丘生物種類單調(diào)，以隱藻為主，含量較高，隱藻類微生物在生屑灰?guī)r上捕獲灰泥，形成灰泥丘格架，巖性主要為灰色隱藻凝塊石灰?guī)r和隱藻泥晶灰?guī)r。

2）生物礁生長期 此時(shí)沉積水體環(huán)境能量升高，發(fā)育各類造礁生物，如珊瑚、海綿、層孔蟲、管孔藻等，當(dāng)造礁生物體積分?jǐn)?shù)超過50%，可形成堅(jiān)固的支撐格架。巖性以骨架巖夾充填沉積的礁角礫巖和生物礫屑灰?guī)r為主。隨著相對海平面進(jìn)一步下降，許多造礁生物的生長受到抑制，部分生物開始消亡，生物骨架巖基本不發(fā)育，骨架礁進(jìn)入衰退階段。巖性以藻粘結(jié)巖、骨架巖、障積巖共生為特征，并且含有藻粘結(jié)的生物砂礫屑灰?guī)r。

3）粒屑灘發(fā)育期 隨著相對海平面進(jìn)一步下降，當(dāng)沉積物垂向加積使沉積界面位于平均低潮面附近時(shí)，粒屑灘的沉積速率最高，粒屑灰?guī)r覆蓋于骨架礁之上。此時(shí)海平面相對上升速率小于或等于灘體沉積速率，沉積了厚層的亮晶鮞?；?guī)r和砂屑生屑灰?guī)r。由于沉積速率快，粒屑灘在此時(shí)容易發(fā)生同生期暴露，受到大氣淡水的淋溶改造，形成各類溶孔層，可成為優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層。

4）粒屑灘衰亡期 當(dāng)顆粒灘的沉積速率高于海平面相對上升速率或者發(fā)生等效持續(xù)海退的情況下，粒屑灘可以沉積到海平面附近甚至出露海面，粒屑灘相變?yōu)榈湍芘_坪亞相而終止發(fā)育，巖性以灰質(zhì)白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r為主。此時(shí)一個(gè)沉積旋回結(jié)束，從下到上形成了一個(gè)灰泥丘、生物礁、粒屑灘、云坪的礁灘復(fù)合體，隨著下一期的海平面升降變化又會(huì)形成一個(gè)新的礁灘復(fù)合體，可以使多個(gè)灘體疊置形成累積厚度較大的礁灘復(fù)合體。在臺地內(nèi)部，由于生物礁不是很發(fā)育，所以縱向上往往形成一個(gè)從下到上由灰泥丘、灘間海、粒屑灘、云坪互相疊置的復(fù)合體（圖2（b））。

4 礁灘儲(chǔ)集體的橫向展布特征

在盆地范圍內(nèi)，優(yōu)選了1條鉆遇礁灘復(fù)合體和1條鉆遇臺內(nèi)灘的過井剖面，建立了高精度層序地層格架，在層序及體系域格架內(nèi)對礁灘復(fù)合體和臺內(nèi)灘橫向上的發(fā)育規(guī)律進(jìn)行了分析，O3ll沉積時(shí)期，塔中地區(qū)從西往東沉積環(huán)境依次為開闊海臺地、臺地邊緣、斜坡、盆地。在此沉積時(shí)期發(fā)育了北西－南東向展布的臺地邊緣沉積相帶，寬約25～35km，顆?；?guī)r復(fù)合體累積厚度為60～120m不等。根據(jù)沉積特征的不同可進(jìn)一步劃分出臺緣內(nèi)帶和臺緣外帶：順2井～塔中45井一帶處位于臺緣外帶，以發(fā)育積高能顆粒灘和礁丘復(fù)合體為特征。臺緣內(nèi)帶的水體能量偏低，以發(fā)育中低能生屑灘、灰泥丘和障積礁沉積為特征。鷹山組（O1ys）沉積時(shí)期臺地內(nèi)部以發(fā)育砂屑灘、生屑灘和灘間海組合為特征，垂向上多個(gè)灘體的組合都可作為良好的儲(chǔ)層。

4.1 塔中地區(qū)臺地邊緣沉積相對比剖面（圖3）

該條剖面位于塔中地區(qū)Ⅰ號坡折帶O3ll臺地邊緣的外帶，臺緣生物礁、灰泥丘、粒屑灘比較發(fā)育，巖性以亮晶砂屑灰?guī)r、亮晶砂屑鮞粒灰?guī)r、亮晶鮞粒砂屑灰?guī)r、苔蘚蟲障積礁、隱藻凝塊石灰泥丘為主。順2井的O3ll臺緣粒屑灘的厚度近119m，塔中86井O3ll一段臺緣灰泥丘厚18m。順西地區(qū)沉積物以中－高能粒屑灘為主，塔中86－塔中45井沉積物以礁灘復(fù)合體為主，生物礁和灰泥丘較發(fā)育。

圖3 塔中地區(qū)臺地邊緣沉積相對比剖面

4.2 塔中地區(qū)臺地內(nèi)部沉積相對比剖面（圖4）

該剖面位于塔中卡1區(qū)塊，該區(qū)O1ys分為兩段，其中上段由于受到侵蝕作用厚度較薄，中13井、中18井灰?guī)r段厚度約150m，其余各井厚度在50～70m之間；下部云灰?guī)r段鉆井揭示厚度不等，但均未鉆穿。從連井對比格架上可以看出：O1ys分為2個(gè)三級層序，其中Sq1層序可細(xì)分為兩個(gè)短期旋回，上覆Sq2層序在中13井、中18井為一對稱旋回，其余各井保存基準(zhǔn)面下降半旋回；從臺內(nèi)灘發(fā)育位置上看，其主要發(fā)育在旋回的下降半旋回，局部在海泛面附近，如中13井、中11井；在Sq2層序沉積時(shí)期，在開闊臺地背景下，灘體主要發(fā)育在高位體系域。

該剖面展示的臺內(nèi)灘單灘體厚度較薄，橫向連續(xù)性差，均發(fā)育在短期旋回的下降半旋回，局部為上升半旋回的開始時(shí)期?？v向上看，臺內(nèi)灘在下降半旋回時(shí)期沉積厚度變大，連續(xù)性較好，且在最大海泛面附近臺內(nèi)灘基本不發(fā)育。

圖4 塔中地區(qū)臺地內(nèi)部沉積相對比剖面

綜合塔中內(nèi)灘發(fā)育特征，O1ys在全盆地范圍內(nèi)可劃分為2個(gè)三級層序，每個(gè)三級層序均有完整的海侵體系域和高位體系域構(gòu)成，臺內(nèi)灘在三級層序海侵體系域和高位體系域時(shí)期均有發(fā)育，單灘體形成主要是在短期旋回的海平面下降時(shí)期。從臺內(nèi)灘儲(chǔ)層形成規(guī)律上講，三級層序格架內(nèi)，處于海侵背景下的顆粒灘儲(chǔ)層不易暴露出海面，或者在次級海平面震蕩的過程中暴露時(shí)間極短，因此顆粒灘在同生期－準(zhǔn)同生期不易經(jīng)受大氣淡水的淋濾改造，形成早期的溶蝕空間。

總的來看，塔中地區(qū)下奧陶統(tǒng)的臺內(nèi)灘還是比較發(fā)育的，且以砂屑灘沉積為主，在縱向上不同層段存在差異性。下奧陶統(tǒng)上部臺內(nèi)灘較下部發(fā)育，以砂屑灘和生屑灘為主，下部臺內(nèi)灘體發(fā)育規(guī)模較小，單層厚度不大，以砂屑灘為主。

5 結(jié)論

1）塔中地區(qū)上奧陶統(tǒng)的臺地邊緣良里塔格組主要發(fā)育礁灘復(fù)合體，下奧陶統(tǒng)臺地內(nèi)部鷹山組主要發(fā)育臺內(nèi)灘。礁灘復(fù)合體主要發(fā)育在臺地邊緣，臺內(nèi)灘主要發(fā)育在開闊臺地內(nèi)部，靠近臺地邊緣帶處，且規(guī)模較大，個(gè)數(shù)較多，在局限臺地內(nèi)部灘體發(fā)育規(guī)模較小，個(gè)數(shù)較少。

2）塔中地區(qū)礁灘體隨著相對海平面的升降變化在縱向上形成一個(gè)完整的旋回，從下到上由灰泥丘、生物礁、粒屑灘、云坪構(gòu)成，多個(gè)旋回礁灘體疊置可形成累積厚度較大礁灘復(fù)合體，礁灘體在縱向上連續(xù)性較好，在橫向上延展性較差，這些礁灘復(fù)合體通過后期的溶蝕和淋濾作用可形成次生孔隙疊加發(fā)育帶，具有較好的儲(chǔ)集物性，進(jìn)而可作為有利的勘探目標(biāo)。

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