塔北地區(qū)上奧陶統(tǒng)良里塔格組臺緣帶分段性及石油地質(zhì)意義

馬德波 李洪輝 崔文娟 李婷婷 朱文平

(①中國石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083；②中國地質(zhì)大學(xué)(北京)能源學(xué)院，北京 100083；③中國地質(zhì)圖書館，北京 100083；④中國石油塔里木油田公司勘探開發(fā)研究院，新疆庫爾勒 841000)

0 概況

勘探實(shí)踐證實(shí)，碳酸鹽巖臺地邊緣是油氣賦存的重要場所。據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界上發(fā)現(xiàn)的碳酸鹽巖大油氣田(指可采儲量大于0.8×108m3油當(dāng)量的油氣田)中，高達(dá)31%的油氣賦存在臺地邊緣的生物礁灘儲集體中[1]。近年來，中國石油勘探工作者相繼在四川盆地二疊系長興組與三疊系飛仙關(guān)組[2]、 塔里木盆地塔中奧陶系良里塔格組[3,4]發(fā)現(xiàn)碳酸鹽巖臺緣礁灘體油氣藏，展示了臺緣帶良好的勘探前景。

塔里木盆地下古生界發(fā)育多條臺緣帶[5-6]，是盆地內(nèi)臺盆區(qū)油氣勘探的重要領(lǐng)域，其中上奧陶統(tǒng)良里塔格組臺緣帶是最現(xiàn)實(shí)的勘探領(lǐng)域。前人對此開展了大量的研究工作[7-9]，特別是塔中周緣良里塔格組臺緣帶沉積相及儲層特征等一直是研究的熱點(diǎn)[10-14]，近幾年對于塔北地區(qū)良里塔格組臺緣帶的關(guān)注也逐漸增多。劉嘉慶等[15-16]通過觀察塔河地區(qū)巖心薄片、分析地震/測井資料以及元素地球化學(xué)特征，認(rèn)為良里塔格組為鑲邊型碳酸鹽巖臺地沉積，主要發(fā)育開闊臺地相、臺地邊緣相和斜坡相。候明才等[17]認(rèn)為塔河南地區(qū)良里塔格組沉積環(huán)境有開闊臺地、臺地邊緣淺灘和臺地前緣斜坡3種。馬青等[18]、趙學(xué)欽等[19]通過研究輪南周緣奧陶系碳酸鹽巖的巖石特征、沉積結(jié)構(gòu)，認(rèn)為良里塔格組沉積環(huán)境為臺地邊緣—斜坡。韓杰等[20]認(rèn)為輪古東地區(qū)良里塔格組屬于遠(yuǎn)端變陡的無鑲邊緩坡型碳酸鹽巖臺地沉積，發(fā)育臺緣礁、灘和灘間海沉積。毛雪蓮等[21]通過研究哈拉哈塘地區(qū)良里塔格組巖石類型、沉積特征及臺緣灘展布特征，認(rèn)為在良里塔格組沉積時(shí)期，哈拉哈塘地區(qū)處于碳酸鹽巖臺地邊緣相帶?？傮w來說，前人一致認(rèn)為塔北地區(qū)不同區(qū)塊良里塔格組的沉積環(huán)境為碳酸鹽巖臺地邊緣—斜坡，但對臺緣帶的展布規(guī)律以及類型存在較大爭議。此外，前人的研究都是針對某一區(qū)塊良里塔格組的沉積相類型、特征及分布規(guī)律[15-21]，缺乏對塔北地區(qū)良里塔格組臺緣帶展布規(guī)律及其橫向分異的整體認(rèn)識。

塔北地區(qū)位于塔里木盆地北部，北鄰庫車坳陷，南鄰北部坳陷，為一個(gè)東西向展布的前中生界古隆起(圖1)，經(jīng)歷加里東、晚海西—印支、燕山等多期構(gòu)造演化，直到晚喜山期受庫車坳陷整體沉降的影

響，塔北地區(qū)整體發(fā)生構(gòu)造翹傾，形成現(xiàn)今構(gòu)造格局[22-23]。塔北地區(qū)奧陶系發(fā)育較為齊全，自下而上劃分為下統(tǒng)蓬萊壩組(O1p)、中—下統(tǒng)鷹山組(O1-2y)、中統(tǒng)一間房組(O2y)、上統(tǒng)吐木休克組(O3t)、良里塔格組(O3l)及桑塔木組(O3s)。O3l與下伏O3t呈整合接觸，與上覆O3s呈不整合接觸。O3l可分為良一段、良二段和良三段[21]，在測井曲線上具有明顯的識別標(biāo)志(圖2)，良一段、良三段為低伽馬值，良二段為高伽馬值。目前塔北地區(qū)的哈拉哈塘油田、塔河油田、輪古東油田都在良里塔格組臺緣帶發(fā)現(xiàn)了油氣。因此，研究塔北地區(qū)良里塔格組臺緣帶具有重要的石油地質(zhì)意義。

圖1 塔北地區(qū)構(gòu)造位置圖

圖2 塔北地區(qū)上奧陶統(tǒng)良里塔格組綜合地層柱狀圖

1 臺緣帶確定方法

本文利用地震數(shù)據(jù)、鉆/測井?dāng)?shù)據(jù)、巖心薄片資料確定研究區(qū)臺緣帶展布。地震數(shù)據(jù)包括4塊三維疊前時(shí)間偏移數(shù)據(jù)和16500km的二維疊前時(shí)間偏移數(shù)據(jù)(圖1)。三維地震資料主頻為25Hz，面元長、寬均為25m。二維地震數(shù)據(jù)測網(wǎng)密度為8km×8km，主頻為20Hz。利用50余口井的鉆/測井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行地震層位標(biāo)定以及連井沉積相對比，利用儲層孔、滲資料和生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析臺緣帶對儲層發(fā)育的控制作用。在前人對O3l沉積相認(rèn)識的基礎(chǔ)上，首先確定臺緣帶的展布，其次劃分不同段臺緣類型，在此基礎(chǔ)上探討臺緣帶分段性對儲層發(fā)育的控制作用。

1.1 臺緣帶展布確定方法

1.1.1 方法合理性分析

對于碳酸鹽巖臺盆沉積體系來說，臺緣帶水深較淺，水體活動活躍，有利于生物大量繁盛及碳酸鹽巖的快速生長，地層厚度較大。由臺緣帶向海一側(cè)過渡為陸棚或盆地相，為欠補(bǔ)償?shù)某练e環(huán)境，沉積速度慢，地層厚度小[24]。因此，由碳酸鹽巖臺地、臺緣往盆地方向存在明顯的地層厚度變化。通過碳酸鹽巖地層厚度的變化可以判斷沉積相帶的分異情況[25]。

圖3為哈拉哈塘地區(qū)O3l聯(lián)井沉積相對比及對應(yīng)的地震剖面。由圖可見：①由南往北沉積相依次為盆地相—臺地邊緣相—開闊臺地相，O3l厚度呈“薄、厚、薄”的變化趨勢，最厚處即為臺緣帶發(fā)育位置(圖3a)。②在對應(yīng)的地震剖面(圖3b)上左側(cè)RP3井O3l厚度小，內(nèi)部為連續(xù)強(qiáng)振幅反射，表現(xiàn)為盆地相的特征；RP13、RP7、HA13-2井處O3l厚度較大，呈楔形反射，楔形體內(nèi)部同相軸連續(xù)性差，發(fā)育前積式短軸強(qiáng)振幅反射，為多期臺緣礁灘體進(jìn)積的地震響應(yīng)[26-29]；RP3與RP13井之間的O3l厚度急劇變化帶為斜坡位置；O3l厚度在HA11-3井處較HA13-2井處小，內(nèi)部未見到表征礁灘體的前積式短軸強(qiáng)振幅反射，為開闊臺地相。以上分析表明，塔北地區(qū)O3l沉積相帶與地層厚度具有很好的對應(yīng)關(guān)系，可以用地層厚度的變化反映沉積相帶的分異情況，特別是地層明顯增厚的區(qū)域就是臺緣帶發(fā)育位置。

融資的“高山”——資金鏈困住不少企業(yè)。以江蘇省為例，因?yàn)槿谫Y機(jī)制不合理，融資的中間環(huán)節(jié)多、成本高，導(dǎo)致江蘇省80%以上的民營企業(yè)融資面臨重重難題，不少民營企業(yè)的老板折戟在“資金鏈”上。其他不發(fā)達(dá)省份的融資難，更是可想而知。

圖3 哈拉哈塘地區(qū)O3l聯(lián)井沉積相對比(a)及對應(yīng)的地震剖面(b)(位置見圖5)

1.1.2 O3l厚度計(jì)算方法

塔北地區(qū)O3t厚度較小(15～20m)，利用地震資料無法將其單獨(dú)區(qū)分，但O3t在全區(qū)分布穩(wěn)定，厚度變化小。因此通過精細(xì)解釋得到O3s底、O3t底時(shí)間深度，兩者相減后除以2得到(O3l+O3t)時(shí)間厚度Δt，將Δt乘以由鉆井統(tǒng)計(jì)出的O3l平均速度(5500m/s)得到(O3l+O3t)深度厚度Δh。經(jīng)過統(tǒng)計(jì)得知，塔北地區(qū)O3t平均厚度為18m，故由Δh減去O3t厚度平均值(18m)得到塔北地區(qū)O3l真實(shí)厚度值，以此刻畫O3l沉積相帶的分異。

圖4 地層坡度計(jì)算示意圖

1.2 地層坡度計(jì)算方法

地層坡度是劃分臺緣帶類型的重要參數(shù)[30-31]，本文通過圖4所示的方法計(jì)算地層坡度θ。

2 結(jié)果

2.1 臺緣帶展布

對于塔北地區(qū)O3l臺緣帶的分布有不同的認(rèn)識[15-21,32]。本文基于前人對O3l沉積相類型及特征的認(rèn)識，通過塔北地區(qū)O3l厚度變化刻畫臺緣帶的展布規(guī)律(圖5)。

從南北方向看，塔北地區(qū)O3l整體具有向北剝蝕尖滅、向南沉積減薄的趨勢(圖5)。受塔北古隆起隆升剝蝕的影響，塔北地區(qū)O3l向北剝蝕尖滅，尖滅線分布在YM12—YM10—HA8—LG30井一線。向南存在明顯的地層厚度突變帶，位于YM1—RP3—TP5—S10—LG34井一線，呈近東西、南西—北東向展布，地層厚度由大于100m迅速減小到不足50m，為斜坡區(qū)。地層突變帶北側(cè)地層明顯加厚，厚度大于100m，地層加厚區(qū)沿YG7—RP2—T750—S118—LN631—LG32井一線，呈近東西、南西—北東向展布，為臺緣帶發(fā)育位置，主要為臺緣礁灘相。臺緣礁灘相北側(cè)地層厚度減小區(qū)域?yàn)殚_闊臺地相發(fā)育位置，厚度為50～100m，北部遭受剝蝕尖滅。地層厚度突變帶南側(cè)沿YM2—YW2—TH1一線地層厚度明顯變小，最薄處厚度僅為10m，為盆地相發(fā)育位置。局部地區(qū)地層厚度大于50m，如JY1—JY2井處地層厚度達(dá)到60m。

圖5 塔北地區(qū)O3l厚度圖

從東西方向看，塔北地區(qū)O3l厚度分布具有兩個(gè)特點(diǎn)。一是S97井西側(cè)的臺緣礁灘區(qū)地層厚度比其東側(cè)大，S97井西側(cè)YG7—RP2—S118一線O3l地層厚度較大，為110～180m，最厚處位于RP2、HA13-2、T750井處，厚度可達(dá)160m。S97井以東T914—LN631—LG32一線O3l地層厚度為90～110m，小于西部地區(qū)。另一個(gè)特點(diǎn)是S97井兩側(cè)的斜坡有一定的差別，西側(cè)斜坡窄，坡度大，東側(cè)斜坡較為寬緩，坡度小。

綜上所述，塔北地區(qū)O3l臺緣帶環(huán)塔北古隆起呈條帶狀近東西向展布(圖5)，東西長約240km，南北寬約10～20km，面積約2600km2。

2.2 臺緣帶分段特征

對于塔北地區(qū)O3l臺緣帶的類型，前人有三種認(rèn)識，即緩坡型臺地邊緣[33-34]、遠(yuǎn)端變陡的無鑲邊緩坡型臺地[20]、鑲邊陸棚[16,35]。筆者認(rèn)為塔北地區(qū)O3l臺緣帶具有延伸遠(yuǎn)、坡度變化大的特點(diǎn)，沿其延伸方向不同位置的臺緣類型不盡相同，表現(xiàn)出一定的分段性。

本文主要根據(jù)臺緣帶—斜坡的地層坡度確定塔北地區(qū)不同位置的O3l臺緣帶類型。

經(jīng)過計(jì)算可知，塔北地區(qū)O3l臺緣帶地層坡度為0.2°～3°，其中英買力—哈拉哈塘—塔河地區(qū)臺緣帶的地層坡度大于1°，最大為3°，輪古東地區(qū)臺緣帶的地層坡度為0.2°～1°。根據(jù)馬永生[36]對不同類型臺緣帶地層坡度的界定，緩坡型臺緣地層坡度小于1°，鑲邊型臺緣地層坡度為3°～35°。因此，輪古東地區(qū)為緩坡型臺緣，英買力—哈拉哈塘—塔河地區(qū)介于緩坡型臺緣和鑲邊型臺緣之間，稱其為弱鑲邊型臺緣[34]。

2.2.2 西段弱鑲邊型碳酸鹽巖臺地邊緣

西段為弱鑲邊型碳酸鹽巖臺地邊緣，主要分布在英買力—哈拉哈塘—托普臺地區(qū)，位于S97井以西，長度約為173km，寬度為9～20km，最寬處位于哈拉哈塘地區(qū)RP1— RP4—T750井一線。地震反射外形為向盆地方向減薄的楔形，楔形體內(nèi)部發(fā)育3～4個(gè)同相軸，呈前積反射結(jié)構(gòu)，符合臺緣帶多期礁灘發(fā)育的地震響應(yīng)特點(diǎn)[37-40](圖6a)。臺地內(nèi)部發(fā)育臺內(nèi)灘、臺內(nèi)洼地等，地層較薄，臺緣帶位置地層明顯加厚，發(fā)育臺緣礁灘體，臺緣斜坡地層較陡(坡度為1°～3°)，水體能量較強(qiáng)，表現(xiàn)出弱鑲邊特征(圖6b)。該段臺緣帶上的鉆井一般揭示粘結(jié)巖、障積巖、格架巖等高能沉積相帶。

圖6 哈拉哈塘地區(qū)南北向地震剖面(a)(位置見圖5)及西段弱鑲邊型碳酸鹽巖臺地邊緣模式圖(b)

2.2.3 東段緩坡型碳酸鹽巖臺地邊緣

東段為緩坡型碳酸鹽巖臺地邊緣，主要分布在塔河?xùn)|部—輪古東—于奇地區(qū)(S97井以東)，長度約為55km，寬度約為6～16km。在地震剖面上由臺地向盆地方向表現(xiàn)為一個(gè)波谷同相軸逐漸變細(xì)直至消失，為O3l逐漸減薄的響應(yīng)(圖7a)。與西段弱鑲邊型臺緣帶相比，東段緩坡型臺緣帶向盆地方向地層減薄的趨勢較為平緩，在臺地邊緣不存在明顯的局部地層加厚區(qū)。臺緣斜坡地層寬緩(坡度小于1°)，可分為淺水斜坡、較深水斜坡，表現(xiàn)出緩坡型臺緣的特征(圖7b)。鉆井巖心一般揭示灰色、深灰色厚層砂屑微晶灰?guī)r等低能相帶，局部可見粘結(jié)巖、障積巖等較高能沉積相帶。

圖7 輪古東地區(qū)地震剖面(a)(位置見圖5)及東段緩坡型碳酸鹽巖臺地邊緣模式(b)圖

3 臺緣帶分段性對儲層發(fā)育的控制

沉積相是碳酸鹽巖儲層形成的物質(zhì)基礎(chǔ)[41]，塔北地區(qū)O3l主要發(fā)育縫洞型儲層[20]，對比臺緣帶東、西段儲層特點(diǎn)，臺緣帶分段性對于儲層發(fā)育具有重要影響。西段弱鑲邊型臺緣儲層品質(zhì)好，厚度大，但平面非均質(zhì)性強(qiáng)。東段緩坡型臺緣儲層品質(zhì)稍差，厚度小，平面分布廣(表1)。

首先，從研究區(qū)內(nèi)O3l基質(zhì)物性來看，西段哈拉哈塘—塔河地區(qū)(258個(gè)數(shù)據(jù))O3l孔隙度主要分布于1.0%～4.0%，平均為2.2%，滲透率主要分布在0.01～10mD，平均為1.96mD。東段輪古東地區(qū)(316個(gè)數(shù)據(jù))O3l孔隙度主要分布于0.1%～3.0%，平均為1.52%，滲透率主要分布在0.01～1mD，平均為0.76mD(圖8)。

表1 塔北地區(qū)O3l臺緣帶東、西段特征對比

對比東、西段O3l巖心物性數(shù)據(jù)可知，東、西段碳酸鹽巖基質(zhì)孔隙度、滲透率均較低，為低孔、低滲儲層，但西段儲層的物性優(yōu)于東段。

其次，從儲集空間類型及分布特征來看，西段O3l儲層以裂縫—孔洞型、洞穴型為主，其中裂縫—孔洞型占70%，洞穴型占27%。單井儲層厚度大，可達(dá)50m，儲地比為35%，儲層在地震剖面上表現(xiàn)為片狀強(qiáng)反射和串珠狀反射。在平面上，西段儲層非均質(zhì)性較強(qiáng)，橫向變化大。由哈拉哈塘地區(qū)O3l振幅變化率平面圖(圖9a)可見，儲層主要分布在臺緣帶位置，呈條帶狀展布，橫向變化較大，沿走滑斷裂儲層尤為發(fā)育。目前鉆遇哈拉哈塘熱瓦普地區(qū)O3l臺緣帶的鉆井大多有鉆具放空、泥漿漏失現(xiàn)象，表明該區(qū)儲層非常發(fā)育。東段輪古東地區(qū)O3l的儲層類型主要為裂縫—孔洞型，占67%，洞穴型儲層不發(fā)育，僅占7.5%，且多以孔徑小于5m的中小洞為主[22]。單井儲層較薄(20～30m)，儲地比為23%，在地震剖面上以局部強(qiáng)反射為主，少見典型的串珠狀反射。

圖8 O3l儲層孔隙度、滲透率直方圖

在平面上，東段輪古東地區(qū)O3l儲層主要分布于臺緣帶，由輪古東地區(qū)O3l振幅變化率平面圖(圖9b)可見，儲層分布具有“連片分布、集中發(fā)育”的特點(diǎn)。目前輪古東地區(qū)鉆井過程中放空、漏失現(xiàn)象較少，僅LG352、LD1兩口井發(fā)生放空、漏失現(xiàn)象。

綜上所述，塔北地區(qū)O3l臺緣帶東、西段儲層發(fā)育差別較大。西段儲層品質(zhì)好，厚度大，平面非均質(zhì)性強(qiáng)。東段儲層品質(zhì)稍差，厚度小，平面分布廣(表1)。塔北地區(qū)O3l臺緣帶東、西兩段儲層特征差異主要受控于臺緣帶的分段性。西段為弱鑲邊型臺地邊緣，水體能量較強(qiáng)，臺緣礁灘等高能沉積相帶發(fā)育，原始粒間孔、粒內(nèi)溶孔和晶間孔較為發(fā)育，巖性較純，脆性較大，這些特點(diǎn)決定了西段巖層易受構(gòu)造破裂作用和巖溶作用的影響，成為較好的儲層發(fā)育段。東段為緩坡型臺地邊緣，砂屑灰?guī)r等較高能沉積相帶分布面積廣，但厚度小。

4 結(jié)論

(1)在前人對塔北地區(qū)良里塔格組沉積相帶研究的基礎(chǔ)上，基于臺緣帶位置具有地層明顯加厚的特點(diǎn)，通過良里塔格組地層厚度變化刻畫了研究區(qū)內(nèi)良里塔格組臺緣帶的空間分布規(guī)律，即環(huán)塔北古隆起呈條帶狀近東西向展布，東西長約240 km，南北寬約10～20 km，面積約2600km2。

(2)根據(jù)臺緣帶地層坡度的不同厘定臺緣帶類型，將塔北地區(qū)良里塔格組臺緣帶分為西、東兩段。西段為弱鑲邊型碳酸鹽巖臺地邊緣，分布在英買力—哈拉哈塘—托普臺地區(qū)，地震響應(yīng)表現(xiàn)為向盆地方向減薄的楔形反射，地層坡度較大，介于1°～3°，表現(xiàn)出弱鑲邊的特征。東段分布在塔河?xùn)|部—輪古東—于奇地區(qū)，在地震剖面上由臺地向盆地方向表現(xiàn)為一個(gè)波谷同相軸逐漸變細(xì)直至消失，地層坡度較小，介于0.2°～1°，表現(xiàn)出緩坡型碳酸鹽巖臺地邊緣的特征。

(3)塔北地區(qū)良里塔格組臺緣帶分段性對于該區(qū)儲層發(fā)育具有重要的控制作用。西段弱鑲邊型臺緣儲層品質(zhì)好，厚度大，平面非均質(zhì)性強(qiáng)；東段緩坡型臺緣儲層品質(zhì)稍差，厚度小，平面分布廣。