塔中隆起北斜坡鷹山組沉積微相及有利儲集層展布

韓劍發(fā)，任　憑，陳　軍，林暢松，王錦生，李　浩（.中國石油塔里木油田分公司，新疆庫爾勒84000；.中國地質(zhì)大學(xué)海洋學(xué)院，北京00083）

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塔中隆起北斜坡鷹山組沉積微相及有利儲集層展布

韓劍發(fā)1，任憑1，陳軍1，林暢松2，王錦生1，李浩2
（1.中國石油塔里木油田分公司，新疆庫爾勒841000；2.中國地質(zhì)大學(xué)海洋學(xué)院，北京100083）

摘要：通過巖心、巖石薄片、成像測井、野外露頭等資料分析，在塔中隆起北斜坡中部下奧陶統(tǒng)鷹山組內(nèi)部識別出9種沉積微相，組合成4種沉積微相序列。鷹山組內(nèi)部發(fā)育4種儲集空間類型，以裂縫-溶孔型儲集空間為主，其次為小型溶孔型，裂縫型和溶洞型所占比例相對較少。高能沉積微相序列是有利儲集層發(fā)育的基礎(chǔ)，易發(fā)育小型溶孔型和裂縫-溶孔型儲集層，幾種類型的儲集層相互疊加，形成鷹山組優(yōu)質(zhì)儲集層。低能沉積微相序列多作為原狀地層或隔層出現(xiàn)，但在局部也可以發(fā)育少量的裂縫和溶孔，形成小規(guī)模的裂縫型及裂縫-溶孔型有利儲集層。

關(guān)鍵詞：塔里木盆地；塔中隆起；北斜坡；鷹山組；碳酸鹽巖；沉積微相；有利儲集層

近年來，塔中地區(qū)奧陶系碳酸鹽巖油氣勘探不斷取得重大突破，特別是探明了下奧陶統(tǒng)鷹山組千億立方米級大氣田，相繼在塔中83井、中古5井、中古7井等多口井內(nèi)獲得了高產(chǎn)油氣流[1-4]。然而，對鷹山組有利儲集層的研究主要集中在沉積相分析、灘體分類、層間巖溶發(fā)育機制、熱液溶蝕特征等方面[5-8]，鮮有針對其內(nèi)部沉積微相的研究，特別是對沉積微相及其與有利儲集層發(fā)育和分布關(guān)系的研究相對較薄弱。本文主要依據(jù)巖心描述、鏡下薄片觀察和成像測井解釋，從碳酸鹽巖沉積微相分析入手，試圖闡明塔中地區(qū)鷹山組沉積微相類型、儲集空間展布及有利儲集層相帶的分布。

1　區(qū)域地質(zhì)背景與巖石地層特征

1.1區(qū)域地質(zhì)背景

塔中隆起位于塔里木盆地中央隆起帶中部，總體呈北西西走向，東窄西寬，長約300 km，寬80～100 km，地貌整體呈西高東低。塔中隆起北斜坡位于塔中隆起中央斷壘帶以北，東鄰滿加爾凹陷，西接中央斷壘帶（圖1）[9-10]。

圖1　塔中隆起構(gòu)造位置

研究區(qū)經(jīng)歷一系列的構(gòu)造運動，形成了現(xiàn)今復(fù)雜的地貌樣式。在加里東運動早期，塔里木盆地始終處在持續(xù)拉張背景之下，形成一系列張性斷裂，并持續(xù)到早奧陶世。下奧陶統(tǒng)鷹山組發(fā)育大套碳酸鹽臺地沉積。在加里東運動中期，塔中地區(qū)遭受隆升剝蝕，造成了鷹山組上部和吐木休克組的大面積缺失，發(fā)育大規(guī)模的角度不整合。至晚奧陶世早期，重新接受沉積，形成良里塔格組與下伏鷹山組的角度不整合[11-12]。

1　.2巖性特征

研究區(qū)鷹山組自下而上可分為4段：鷹四段、鷹三段、鷹二段和鷹一段，原始沉積厚度800～1 000 m，后期遭受強烈剝蝕，現(xiàn)存厚度200～800 m，在塔中地區(qū)不同部位殘余厚度有較大差異[13-14]。

鷹山組碳酸鹽巖從下至上方解石含量逐漸上升，呈灰質(zhì)白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r、灰?guī)r至顆?；?guī)r的轉(zhuǎn)變過程。鷹四段主要發(fā)育白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖、白云質(zhì)泥晶灰?guī)r和泥晶灰?guī)r；鷹三段主要為白云質(zhì)灰?guī)r、灰質(zhì)白云巖和泥晶灰?guī)r；鷹二段可分為上、下2個亞段，下亞段以泥晶灰?guī)r、粒泥灰?guī)r、顆?；?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r和灰質(zhì)白云巖為主，上亞段以泥?；?guī)r、顆?；?guī)r和泥晶灰?guī)r為主，頂部多發(fā)育相對致密的泥晶灰?guī)r和含泥灰?guī)r；鷹一段亦可分為上、下2個亞段，下亞段以粒泥灰?guī)r和泥粒灰?guī)r、泥晶灰?guī)r為主，上亞段則主要發(fā)育顆?；?guī)r、泥?；?guī)r和粒泥灰?guī)r。

2沉積微相及微相序列

基于20余口井近400個巖石薄片資料，在研究區(qū)內(nèi)劃分出9種沉積微相（表1，圖2）和4種沉積微相序列。

（1）厚層高能灘型微相序列（MA1）主要發(fā)育在鷹一段的上亞段，厚20～50 m.底部為生屑粒泥灰?guī)r，中部發(fā)育球粒泥?；?guī)r或生屑內(nèi)碎屑泥粒灰?guī)r，向上發(fā)育生屑內(nèi)碎屑顆粒灰?guī)r或生屑顆?；?guī)r，頂部為鮞粒顆粒灰?guī)r（圖2a）或分選相對均一的內(nèi)碎屑顆?；?guī)r（圖2b），有時可見暴露構(gòu)造。該沉積微相序列為一套向上水體變淺的沉積旋回，反映了開闊臺地邊緣淺灘環(huán)境，沉積厚度相對較大，橫向延展性較好（圖3a）。研究區(qū)內(nèi)M3井、M203井等在不同井段內(nèi)均鉆遇該沉積微相序列。

表1　塔中隆起北斜坡中部鷹山組沉積微相類型

（2）薄層中高能灘型微相序列（MA2）在研究區(qū)廣泛發(fā)育，M7井、M512井、M111井等均有鉆遇，厚20～ 50 m.底部為泥晶灰?guī)r，向上發(fā)育生屑內(nèi)碎屑顆?；?guī)r或球粒泥?；?guī)r（圖2d），頂部則主要發(fā)育內(nèi)碎屑顆粒灰?guī)r或生屑顆?；?guī)r（圖2c），中間夾薄層生屑粒泥灰?guī)r。該沉積微相序列反映向上水體變淺的沉積旋回，在垂向上呈薄層灘體夾粒泥灰?guī)r或泥粒灰?guī)r的組合（圖3b）。

（3）中低能潮坪型微相序列（MA3）在鷹二段有鉆遇，厚度一般為20～40 m.底部發(fā)育泥晶灰?guī)r，有時可見生屑粒泥灰?guī)r（圖2f），中部為球粒泥粒灰?guī)r（圖2e）或生屑粒泥灰?guī)r，向上發(fā)育藻黏結(jié)灰?guī)r（圖2g），頂部為泥晶灰?guī)r（圖3c）。該沉積微相序列主要發(fā)育在臺內(nèi)潮坪環(huán)境。研究區(qū)內(nèi)M111井、M512井等發(fā)育該沉積微相序列。

（4）低能白云質(zhì)潮坪型微相序列（MA4）主要發(fā)育在鷹二段的下亞段、鷹三段和鷹四段，10～30 m.頂部主要發(fā)育微晶白云巖（圖2i）與含白云質(zhì)泥晶灰?guī)r互層，中間有時可見泥晶灰?guī)r（圖2h，圖3d）。該沉積微相序列主要發(fā)育在臺地內(nèi)部的潮坪潮上帶、潟湖等低能沉積環(huán)境中。M32井、M42井、M512井及M7井均鉆遇。

圖2　塔中北斜坡中部鷹山組碳酸鹽巖主要沉積微相類型

圖3　塔中隆起北斜坡中部鷹山組沉積微相序列圖4研究區(qū)鷹山組儲集空間類型

3　鷹山組儲集空間特征

根據(jù)鏡下薄片觀察、巖心描述和測井資料，將鷹山組的儲集空間分為小型溶孔型、裂縫-溶孔型、裂縫型及大型溶洞型4種類型。

（1）小型溶孔型儲集空間包含原生組構(gòu)選擇性孔隙，如粒間孔（圖4a）、鑄?？?、生物體腔孔（圖4b）、鳥眼孔（圖4c）等，鳥眼孔多被后期方解石膠結(jié)填充；后期由于埋藏巖溶作用而形成的小型溶孔（圖4d）及白云巖晶間孔（圖4e），其中對儲集層孔隙貢獻最大的為顆?；?guī)r粒間孔及白云巖晶間孔，孔隙度可大于10%.小型溶孔在FMI成像測井上呈現(xiàn)大量明顯的順層狀或蜂窩狀暗斑，主要呈條帶狀或成群產(chǎn)出（圖5a）。

a—M203井，6 581.72 m，粒間孔，單偏光，藍色鑄體；b—M7井，5 800.00 m，生物體腔孔，后被方解石填充，正交偏光，紅色鑄體；c—M7井，5 965.50 m，被方解石填充的鳥眼孔，單偏光；d—M203井巖心，6 567.38 m～6 573.38 m，粒間溶孔；e—M9井，6 265.01 m，白云巖晶間孔，單偏光，紅色鑄體；f—M41井，5 542.70 m，泥晶灰?guī)r內(nèi)含X狀開啟型裂縫，單偏光，紅色鑄體

圖5 FMI成像測井典型儲集空間類型

（2）裂縫-溶孔型儲集空間由裂縫和小型溶孔組成，裂縫主要發(fā)育構(gòu)造縫、溶蝕縫、成巖收縮縫等；溶孔類型和成因與小型溶孔型儲集空間基本相同，由于裂縫和溶孔相互溝通，使得儲集層的孔隙度和滲透率都有了較大提高，是鷹山組內(nèi)最有利的儲集空間。裂縫-溶孔型儲集空間在成像測井上呈條帶狀或蜂窩狀的暗色斑點，內(nèi)部發(fā)育大量暗色高導(dǎo)縫，暗色溶孔常沿開啟裂縫呈串珠狀或脈狀分布（圖5b）。

（3）裂縫型儲集空間鷹山組內(nèi)部構(gòu)造縫和溶蝕縫普遍發(fā)育，其中以高角度和中高角度的構(gòu)造縫為主，這些裂縫相互切割連通，從而組成了裂縫型儲集空間（圖4f），沿裂縫附近發(fā)育少量溶蝕孔洞，常填充泥質(zhì)或方解石。不同井段裂縫的發(fā)育程度和線密度都有明顯差異，發(fā)育程度高的井段，裂縫呈現(xiàn)網(wǎng)狀分布的特點，從而形成了裂縫型儲集空間（圖5c）。

（4）大型溶洞型儲集空間鷹山組內(nèi)部發(fā)育溶洞規(guī)模為數(shù)十厘米至數(shù)米不等，規(guī)模較大的可達十幾米。較大的溶洞會引起泥漿漏失、鉆井鉆空等現(xiàn)象。通過成像測井可觀察到其內(nèi)部往往填充或半填充垮塌角礫巖、薄層泥巖等（圖5d）。垮塌的巨礫巖大小混雜，粒徑由幾厘米至幾米不等；泥質(zhì)多呈紋層狀發(fā)育在溶洞頂部，或呈塊狀堆積在溶洞內(nèi)部。

對塔中地區(qū)鉆遇各類型儲集空間的20余口井進行統(tǒng)計得出：裂縫-溶孔型為最主要的儲集空間，占56.90%，小型溶孔型儲集空間占24.60%，裂縫型儲集空間占10.10%，溶洞型儲集空間占8.40%.

圖6　塔中地區(qū)北斜坡中部M3井—M203井—M5井沉積微相-成像測井解釋對比

4　沉積微相與有利儲集層發(fā)育關(guān)系

研究區(qū)內(nèi)多口井沉積微相精細研究表明，鷹山組各段內(nèi)部發(fā)育多個沉積微相序列，沉積微相序列在橫向上具有一定連續(xù)性，每個沉積微相序列底部沉積時水體能量相對較弱，向上逐漸變強。同時，通過對各井儲集空間類型的識別可以看出，沉積微相的分布模式影響著后期有利儲集層的發(fā)育（圖6）。

厚層高能灘型微相序列和薄層中高能灘型微相序列的層序中，高能沉積微相往往易發(fā)育小型溶孔型儲集空間和裂縫-溶孔型儲集空間，尤其在鮞粒顆粒灰?guī)r和內(nèi)碎屑顆?；?guī)r內(nèi)以粒間孔、粒內(nèi)孔及鑄?？椎男螒B(tài)存在，而在生屑顆?；?guī)r中主要發(fā)育粒間孔和粒內(nèi)孔。同時，高能沉積微相序列受到構(gòu)造及應(yīng)力的作用容易產(chǎn)生構(gòu)造裂縫，這些裂縫與不同時期多因素形成的孔洞溝通相連，進一步提高了儲集層物性，形成鷹山組內(nèi)部最有利的儲集相帶。同時，這些發(fā)育在層序頂端的高能沉積微相易受上部不整合面影響，形成大型溶洞型儲集空間。而中低能潮坪型微相序列和低能白云質(zhì)潮坪型微相序列，多作為不易被改造的原狀地層或隔層形式出現(xiàn)；但在少數(shù)部位，由于構(gòu)造作用及埋藏巖溶的疊加改造，會發(fā)育裂縫型儲集空間或少量裂縫-溶孔型儲集空間。

高能沉積微相在沉積時就傾向于形成相對更多的粒間孔、鑄模孔等原生孔隙，同時由于受四級層序頂部的暴露界面控制，可形成大量準同生期的組構(gòu)選擇性孔隙，進一步增大了孔隙度。在經(jīng)歷后期不整合界面所控制的表生巖溶期后，往往更容易發(fā)生表生巖溶作用，進一步發(fā)育擴溶成為溶孔或者溶洞，而在原生孔隙較為發(fā)育的高能沉積微相的物質(zhì)基礎(chǔ)上，受到后期物理性質(zhì)差異和化學(xué)作用的影響，往往更容易發(fā)育構(gòu)造裂縫溶蝕孔洞，使孔隙度和滲透率進一步提高，從而成為鷹山組內(nèi)部有利儲集層的聚集區(qū)帶。

5　結(jié)論

（1）塔中隆起北斜坡鷹山組內(nèi)部可識別9種沉積微相，主要發(fā)育厚層高能灘型微相序列、薄層中高能灘型微相序列、中低能潮坪型微相序列和低能白云質(zhì)潮坪型微相序列。

（2）鷹山組內(nèi)部發(fā)育小型溶孔型、裂縫-溶孔型、裂縫型和大型溶洞型4種儲集空間類型。裂縫-溶孔型儲集空間是最主要的儲集空間，其次為小型溶孔型，裂縫型和溶洞型所占比例相對較少。

（3）高能沉積微相序列更易于發(fā)育小型溶孔型儲集空間和裂縫-溶孔型儲集空間，該類沉積微相序列對應(yīng)的沉積地層內(nèi)部的溶孔與裂縫疊加，形成鷹山組優(yōu)質(zhì)的儲集層，在層序高部位有時可以觀察到內(nèi)部雜亂角礫填充—半填充或泥質(zhì)填充的大型溶洞。低能沉積微相序列組合多為非儲集層，在少數(shù)部位由于構(gòu)造作用及埋藏巖溶的疊加改造，會發(fā)育少量裂縫型或裂縫-溶孔型儲集空間。

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（編輯顧新元）

Sedimentary Microfacies and Favorable Reservoir Distribution of Yingshan Formation in North Slope of Tazhong Uplift, Tarim Basin

HAN Jianfa1, REN Ping1, CHEN Jun1, LIN Changsong2, WANG Jinsheng1, LI Hao2
(1.Tarim Oilfield Company, PetroChina, Korla, Xinjiang 841000, China; 2.School of Ocean Sciences, China University of Geosciences, Beijing 100083, China)

Abstract:According to analyses of cores, thin?sections, imaging logs and outcrops information, nine microfacies and classified as four mi?crofacies sequences within the Yingshan formation of Late Ordovician in central north slope of Tazhong uplift in Tarim basin were recog?nized.There existed four types of reservoir spaces in Yingshan formation, which are dominated by fracture?vugular pores, followed by small vugular pores, seldom fractured and vuggy spaces.The result shows that the high energy microfacies sequence is the primitive materials for the favorable reservoirs, easily forms small vugular pore and fracture?vugular types of reservoirs, and these several types of reservoirs over?lap followed by shaping the high quality reservoir.The low energy microfacies sequence occur as undisturbed formation or barriers, but it could produce local bits of fractures and vugular/dissolution pores, which may form relatively small?scale fractured and fracture?vugular pore types of reservoirs in this area.

Keywords:Tarim basin; Tazhong uplift; north slope; Yingshan formation; carbonate rock; sedimentary microfacies; favorable reservoir

作者簡介：韓劍發(fā)（1965-），男，陜西長武人，高級工程師，博士，石油地質(zhì)，（Tel）0996-2172589（E-mail）hanjf?tlm@petrochina.com.cn.

基金項目：國家973項目（2011CB201103）；國家油氣重大專項（2011ZX05049）

收稿日期：2015-04-16

修訂日期：2015-10-22

文章編號：1001-3873（2016）01-0018-06

DOI：10.7657/XJPG20160104

中圖分類號：TE112.221

文獻標識碼：A