華曉莉，羅春樹，呂修祥，于紅楓，王 祥，張金輝，孫希家，華 僑

［1.中國石油大學地球科學學院，北京102249; 2.中國石油大學油氣資源與探測國家重點實驗室，北京102249;3.中海石油(中國)有限公司天津分公司，天津300452; 4.中國石油塔里木油田分公司勘探開發(fā)研究院，新疆庫爾勒841000; 5.中國石化勝利油田分公司臨盤采油廠，山東德州251509］

眾所周知，蓋層是油氣成藏必不可少的條件之一［1-6］。隨著油氣勘探的深入以及大型油氣田的發(fā)現(xiàn)，蓋層的研究越來越受到廣大學者的關(guān)注，蓋層對油氣運聚成藏的影響也越來越受到重視［7-10］?？碧綄嵺`業(yè)已證明，泥巖可以作為有效蓋層。關(guān)于碳酸鹽巖能否充當蓋層的相關(guān)文獻較少，呂修祥①呂修祥，于紅楓，李素梅，等.塔中地區(qū)下奧陶統(tǒng)碳酸鹽巖油氣水分布規(guī)律研究.石油大學(北京)，2011.等人研究認為致密碳酸鹽巖也可以作為蓋層［11-12］。碳酸鹽巖沉積之后，經(jīng)過多次構(gòu)造變動和多種、多期成巖作用的改造［13-14］，可形成孔、洞、縫為主的儲集層，也可能形成致密層。

塔中地區(qū)奧陶系是塔里木盆地油氣勘探的重點區(qū)域之一，目前已在上奧陶統(tǒng)良里塔格組發(fā)現(xiàn)了億噸級大型礁型油氣藏，近三年以來又在下奧陶統(tǒng)鷹山組取得了較大的勘探突破［15］。自2005年以來，塔中北斜坡在下奧陶統(tǒng)鷹山組碳酸鹽巖中發(fā)現(xiàn)的油氣，探明和控制儲量達1.28 ×108t 油氣當量。2006年，塔中83井在下奧陶統(tǒng)鷹山組獲得重大發(fā)現(xiàn)，打開了下奧陶統(tǒng)巖溶風化殼領(lǐng)域勘探的新局面。下奧陶統(tǒng)鷹山組碳酸鹽巖油藏是一個特殊的縫洞型碳酸鹽巖油藏，儲集體的空間分布受成巖、裂縫、地層分布、古地形、地貌、氣候以及后期埋藏歷史等因素影響，即一方面由于原始沉積的致密碳酸鹽巖基質(zhì)滲透性差，另一方面由于后期改造充填，使得鷹山組具有很強的非均質(zhì)性，表現(xiàn)為裂縫、溶洞的形態(tài)不規(guī)則、裂縫溶洞發(fā)育不均一、空間分布隨機性大等特點［16-18］。正是由于非均質(zhì)性極強，在某些區(qū)塊(中古8 井區(qū)、中古5-中古7 井區(qū)和中古43 井區(qū))鷹山組內(nèi)部發(fā)現(xiàn)多套碳酸鹽巖隔層，距鷹山組頂部不整合面40～200 m。目前關(guān)于這套隔層的分布特征及其與油氣的關(guān)系鮮有報道，因此本文根據(jù)鉆井、錄井、測井等資料詳細統(tǒng)計了鷹山組內(nèi)部隔層的巖性及厚度，深入分析了鷹山組內(nèi)部隔層的分布特征，并進一步探討其與油氣之間的關(guān)系，對深刻分析塔中地區(qū)油氣成藏主控因素，歸納成藏模式及總結(jié)該區(qū)油氣富集規(guī)律、指導油氣勘探具有重要的現(xiàn)實意義。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

塔中低凸起位于塔里木盆地中部的沙漠腹地，構(gòu)造上屬于塔里木盆地中央隆起中段，北依塔中I 號斷裂與滿加爾凹陷(北部坳陷)相鄰，西部與阿瓦堤凹陷、巴楚斷隆相接，南與塘古孜巴斯凹陷(西南坳陷)成斜坡過渡關(guān)系［19］，東與塔東低凸起相接，整體呈西北-東南方向展布，自東向西呈指狀分布，平面上形成明顯南北分帶的構(gòu)造格局(圖1)，從北向南依次為:塔中Ⅰ號斷裂帶、塔中北斜坡、塔中中部凸起和塔中南斜坡。塔中低凸起經(jīng)歷了塔里木、加里東、海西、印支、燕山、喜馬拉雅運動的多期改造，其中最明顯的是早奧陶世末的加里東早期、晚奧陶世末的加里東中期、志留紀末期的加里東晚期、泥盆紀末的海西早期等構(gòu)造運動［20］。

圖1 塔中北斜坡構(gòu)造位置Fig.1 Structural location of the northern slope of Tazhong area

該區(qū)斷裂非常發(fā)育，可分為兩期斷裂體系，第一期為形成于加里東早期的塔中Ⅰ號斷裂和塔中10 號逆沖斷裂體系，呈北西-南東走向，斷距大，延伸遠，控制了塔中北斜坡構(gòu)造的整體格局;第二期為海西期發(fā)育的北東-南西及近南北向的走滑斷裂體系，進一步加深改造了塔中北斜坡的構(gòu)造面貌［21-23］。奧陶系自上而下發(fā)育桑塔木組、良里塔格組、鷹山組和蓬萊壩組，鷹山組與上覆良里塔格組之間呈角度不整合關(guān)系，與下伏蓬萊壩組整合接觸。對于塔中地區(qū)奧陶系鷹山組，前人已做過很多研究，提出了鷹山組可細分為四段。由于在沉積過程中以及沉積后遭受過多次構(gòu)造運動的改造，鷹一段在該區(qū)剝蝕殆盡，鷹二段只在北部的塔中45 井區(qū)有殘留，鷹三、鷹四段在區(qū)域上大面積分布，地層厚度變化較大，為200～400 m［23］。塔中地區(qū)下奧陶統(tǒng)鷹山組為一套巨厚的臺地相碳酸鹽巖沉積，巖性以微淺褐灰色泥晶灰?guī)r和亮-砂晶灰?guī)r為主，夾白云質(zhì)灰?guī)r。在暴露侵蝕、埋藏溶蝕、斷裂活動、熱液改造等作用下，其頂部發(fā)育大型巖溶風化殼，在不整合面之下0～220 m 呈準層狀分布，其內(nèi)部發(fā)育多套高阻層及良好的儲集層，儲集空間以溶蝕孔洞和裂縫為主。

2 高阻層特征

一般而言，致密碳酸鹽巖基質(zhì)不具有儲滲意義，只能作為儲集體(或儲層)的封堵體(或隔層、夾層)，分隔和遮擋各類儲集空間［24］。除此之外，巖溶縫洞儲集體中的溶蝕孔、洞及裂縫被方解石、硅質(zhì)等化學充填后，堵塞流體流動的滲流通道，形成了縫洞儲集體內(nèi)的滲流屏障，加劇了油藏內(nèi)流體的分隔性和非均質(zhì)性(圖2)，因此被充填的滲流屏障可以作為縫洞儲集體中的隔層。

通過所收集的錄井資料觀察發(fā)現(xiàn)，鷹山組內(nèi)部存在多套致密巖層，結(jié)合微電阻率成像測井資料分析，這些致密巖層在雙側(cè)向電阻率曲線上表現(xiàn)出典型的高阻值(≥1 000 Ω·m)，遠大于對應(yīng)儲層段的電阻率，在成像測井圖像上顯示出亮黃色特征。此外，在其他常規(guī)測井曲線上表現(xiàn)出以下幾點特征(圖3):①自然伽馬值極低，多小于10API，為泥晶灰?guī)r特征;②非滲透性明顯，測井解釋為滲透率極低的非儲集層;③三孔隙度曲線為骨架值，與儲層段和油氣層測井響應(yīng)特征差別明顯。為了方便研究，我們將這幾套致密巖層統(tǒng)稱為“高阻層”。

圖2 充填作用形成的縫洞型碳酸鹽巖儲層的滲流屏障［24］Fig.2 Seepage barriers of fractured-vuggy carbonate reservoirs resulted from filling［24］

圖3 塔中北斜坡X 井綜合柱狀圖Fig.3 Synthetical columnar section of Well X on the northern slope of Tazhong area

3 高阻層空間分布特征及成因

3.1 巖性特征

通過統(tǒng)計21 口井所鉆遇的鷹山組高阻層巖性發(fā)現(xiàn)，高阻層以泥晶灰?guī)r為主，其次為含云灰?guī)r、粉晶灰?guī)r、含泥灰?guī)r、云質(zhì)灰?guī)r等(圖4)。中古15 井西、中古5-7 井區(qū)、中古43 井區(qū)泥晶灰?guī)r和含云灰?guī)r所占比例較大，粉晶灰?guī)r次之，且中古15 西井區(qū)和中古5-7井區(qū)泥晶灰?guī)r厚度自東向西呈逐漸減小的趨勢，而中古43 井區(qū)泥晶灰?guī)r厚度則是自西向東逐漸減小;中古8 井區(qū)泥晶灰?guī)r和粉晶灰?guī)r比例占明顯優(yōu)勢，含云灰?guī)r較少，泥晶灰?guī)r厚度自東向西逐漸減薄?？傮w上，泥晶灰?guī)r厚度分布在40～100 m，大多數(shù)占整個高阻層段的60%以上;含云灰?guī)r厚度一般在30 m 左右，占整個高阻層段的30%左右;粉晶灰?guī)r厚度均在10～50 m，在高阻層段所占比例較小，其他巖性厚度更小，所占比例也很小。

一般而言，結(jié)晶、致密巖石在成像測井上顯示高阻亮色的特征，多數(shù)井的成像測井圖像顯示鷹山組內(nèi)部夾多套高阻亮色巖層，具有明顯的成層性，而且致密性好，與上下巖層特征區(qū)分明顯(圖5)。Y 井鉆遇鷹山組的深度段為5 608～5 804 m，其試油測試段深度在5 479.64～5 745 m，結(jié)合塔中高阻層測井響應(yīng)特征，深度分別為5 605～5 642 m，5 750～5 775 m 的巖層段電阻率值高且分布穩(wěn)定，成像測井上顯示出明顯的亮黃色、較好的成層性和致密性特征，這可能是原始沉積的基質(zhì)碳酸鹽巖，而其深度段上、下的儲層則顏色較高阻層暗，顯示褐色甚至偏黑色，且成層性相對高阻層稍差。根據(jù)前人研究提出的觀點［25］，泥晶灰?guī)r在成像測井圖像上具有很強的致密性、成層性，這也恰好驗證了高阻層以泥晶灰?guī)r為主的巖性特征。結(jié)合高阻層定義及巖性統(tǒng)計分析，鷹山組高阻層非常致密且孔滲性極差，孔隙度一般在0.1%左右，對比蓋層的相關(guān)特征［26］試想鷹山組高阻層是不是可以作為“蓋層”，起到封閉油氣的作用呢?

圖4 塔中北斜坡鷹山組高阻層不同巖性厚度分布柱狀圖Fig.4 Thickness histogram of high resistivity layers with different lithologies in the Yingshan Formation，the northern slope of Tazhong area

圖5 塔中北斜坡Y 井成像測井圖Fig.5 Image log of Well Y on the northern slope of Tazhong area

3.2 空間展布特征

依據(jù)巖性特征、測井曲線特征的相似性，鷹山組高阻層在連井剖面圖上的分布表明，平面上，外帶中古15 西井區(qū)、中古8 井區(qū)和中古5-7 井區(qū)高阻層具有明顯的分段性，連續(xù)性較差(圖6)，縱向上，各井區(qū)均分布有多套高阻層，靠近Ⅰ號斷裂帶即外帶中部(中古8、中古10 井區(qū))高阻層厚度較大，且主要集中在鷹山組上部，東部(中古5-7 井區(qū))和西部(中古15 西井區(qū))高阻層相對較薄，中古15 西井區(qū)高阻層主要集中在鷹山組中下部，而中古5-7 井區(qū)則主要集中分布在鷹山組上部;遠離Ⅰ號斷裂帶即內(nèi)帶(中古43 井區(qū))厚度明顯大于外帶，且連續(xù)性較好，在鷹山組上中下部均有分布(圖7)。根據(jù)我們所統(tǒng)計的各井區(qū)鷹山組高阻層的厚度，外帶中古15 西井區(qū)高阻層厚度主要分布在100 m 左右，中古8、中古10 井區(qū)高阻層厚度主要分布在50～80 m，中古5-7 井區(qū)高阻層厚度主要分布在50～120 m，內(nèi)帶中古43 井區(qū)高阻層厚度變化較大，最大可達200 多米，且在各深度段都有分布，且分布比較密集，尤其是中古461 井、中古43 井、中古433井高阻層厚度特別大。整體上，塔中北斜坡鷹山組內(nèi)部至少分布有兩套或兩套以上的高阻層，高阻層橫向上分布不穩(wěn)定，縱向上構(gòu)成了多套疊置關(guān)系。

圖6 塔中北斜坡外帶高阻層連井剖面Fig.6 Cross-well section showing the high resistivity layers in the outer zone，northern slope of Tazhong area

圖7 塔中北斜坡內(nèi)帶高阻層連井剖面Fig.7 Cross-well section showing the high resistivity layers in the inner zone，northern slope of Tazhong area

眾所周知，塔中奧陶系鷹山組儲層具有“橫向連片，縱向疊置”的分布特征［27-28］，然而據(jù)上面分析得出鷹山組高阻層具有“橫向分布不穩(wěn)定，縱向疊置”的分布格局。鷹山組內(nèi)部高阻層與儲層的這種分布特征，很可能構(gòu)成良好的空間配置關(guān)系，形成一套或多套儲蓋組合。

3.3 成因初探

結(jié)合塔中北斜坡鷹山組高阻層巖性及巖石礦物鑄體薄片分析，初步認識高阻層有兩方面的成因。一方面是由于機械-化學沉積充填作用形成了致密的高阻層段，碳酸鹽巖成巖階段后期改造強烈，碳酸鹽巖儲集空間的形成就是溶蝕作用和充填作用相互作用的結(jié)果［29-30］。鷹山組頂面出露地表遭受風化淋濾作用，內(nèi)部形成了大小不一的溶孔溶洞，其中部分可能后期被風化殼期機械沉積的泥質(zhì)物充填，還有化學沉積形成的方解石等一些高阻礦物充填(圖8)，溶洞減小甚至被完全充填，形成了致密的高阻段。另一方面的成因是大氣降水選擇性溶蝕作用，與儲層成因機制類似，只是溶蝕程度不同導致儲層與高阻層形成的差異性。一般來說，一個發(fā)育完整的巖溶序列自上而下分為表層巖溶帶、垂直滲流帶、水平潛流帶和深部緩流帶［31］，而在垂直滲流帶和水平潛流帶之間存在一個過渡段，溶蝕作用較弱，下部水平潛流帶則發(fā)生了很強的水平溶蝕作用，形成很好的儲集空間，在未接受或接受了很弱溶蝕作用的層段，仍然是碳酸鹽巖基質(zhì)，滲透性差，致密性好，且高阻層巖性以泥晶灰?guī)r為主，前面已提及致密、結(jié)晶巖石在成像測井上顯示了高阻亮色的特征，因此在后期改造劇烈的條件下，選擇性溶蝕作用也可能是高阻層形成機制之一?？傮w上，據(jù)目前分析，塔中北斜坡鷹山組內(nèi)部高阻層成因機制主要包括機械-化學充填作用和大氣降水選擇性溶蝕作用。

4 高阻層對油氣聚集的影響

根據(jù)塔中北斜坡各井區(qū)鷹山組內(nèi)部有油氣顯示井的資料，統(tǒng)計了與油氣相關(guān)的高阻層厚度，發(fā)現(xiàn)高阻層厚度與其下伏油氣的物性、產(chǎn)能存在一定的相關(guān)性。高阻層厚度與其下伏油氣的密度、粘度之間的散點圖顯示(圖9a，b)，隨高阻層厚度增大，其下部油氣的密度及粘度呈遞減的趨勢;然而高阻層厚度與其下部油氣的日產(chǎn)量、氣油比之間的散點圖顯示，隨高阻層厚度增大，其下部油氣的日產(chǎn)量及氣油比呈遞增的趨勢(圖9c，d)。根據(jù)統(tǒng)計的結(jié)果，中古5-7 井區(qū)，其與油氣相關(guān)的高阻層厚度最大，故相應(yīng)的油氣密度和粘度最低，日產(chǎn)油氣的氣油比最高，這與按錄井資料統(tǒng)計的結(jié)果是一致的，由此可見，高阻層厚度對其下伏油氣具有一定的控制作用。結(jié)合高阻層段的巖性特征、成像測井資料以及空間展布特征，高阻層與下伏油氣層在空間上構(gòu)成了良好的儲“蓋”組合配置關(guān)系，進而對其下伏油氣起到一定的封蓋作用。

5 結(jié)論

1)塔中北斜坡奧陶系鷹山組內(nèi)部高阻層巖性以泥晶灰?guī)r為主，其次為含云灰?guī)r和粉晶灰?guī)r，成像測井圖像表現(xiàn)為亮黃色、致密成層性特征。區(qū)域上，內(nèi)、外帶鷹山組內(nèi)部至少分布有兩套或兩套以上高阻層，且內(nèi)帶高阻層總厚度大于外帶，整體上構(gòu)成“橫向分布不穩(wěn)定，縱向疊置”的分布格局，此外，高阻層的成因機制初步認為有兩個方面，一是機械-化學充填作用，二是大氣降水選擇性溶蝕作用。

圖9 塔中北斜坡高阻層厚度與原油性質(zhì)、油氣日產(chǎn)量、氣油比關(guān)系散點圖Fig.9 Scatter diagrams showing the relations of the thickness of high resistance layers to the properties of crude oil，daily oil/gas production and gas/oil ratio on the northern slope of Tazhong area

2)高阻層的縱橫向展布與其下伏儲層相得益彰，且高阻層厚度與油氣物性、產(chǎn)量、氣油比之間的相關(guān)性表明高阻層對下伏油氣具有一定的封蓋作用，推斷鷹山組內(nèi)部高阻層可以作為一套隱蔽的“蓋層”，與下伏儲層構(gòu)成良好的儲“蓋”組合配置關(guān)系，這對進一步認識該區(qū)油氣富集規(guī)律及油氣勘探前景具有重要的現(xiàn)實意義。

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