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(tái)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(chǔ)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(tái)地邊緣的生物礁灘儲(chǔ)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(tái)緣礁灘體油氣藏，展示了臺(tái)緣帶良好的勘探前景。

塔里木盆地下古生界發(fā)育多條臺(tái)緣帶[5-6]，是盆地內(nèi)臺(tái)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(tái)緣帶是最現(xiàn)實(shí)的勘探領(lǐng)域。前人對(duì)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(tái)緣帶沉積相及儲(chǔ)層特征等一直是研究的熱點(diǎn)[10-14]，近幾年對(duì)于塔北地區(qū)良里塔格組臺(tái)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(cè)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(tái)地沉積，主要發(fā)育開闊臺(tái)地相、臺(tái)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(tái)地、臺(tái)地邊緣淺灘和臺(tái)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(tái)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(tái)地沉積，發(fā)育臺(tái)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(tái)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(tái)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(tái)地邊緣—斜坡，但對(duì)臺(tái)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(duì)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(duì)塔北地區(qū)良里塔格組臺(tái)緣帶展布規(guī)律及其橫向分異的整體認(rèn)識(shí)。

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(cè)井曲線上具有明顯的識(shí)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(tái)緣帶發(fā)現(xiàn)了油氣。因此，研究塔北地區(qū)良里塔格組臺(tái)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(tái)緣帶確定方法

本文利用地震數(shù)據(jù)、鉆/測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)、巖心薄片資料確定研究區(qū)臺(tái)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(cè)網(wǎng)密度為8km×8km，主頻為20Hz。利用50余口井的鉆/測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行地震層位標(biāo)定以及連井沉積相對(duì)比，利用儲(chǔ)層孔、滲資料和生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析臺(tái)緣帶對(duì)儲(chǔ)層發(fā)育的控制作用。在前人對(duì)O3l沉積相認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，首先確定臺(tái)緣帶的展布，其次劃分不同段臺(tái)緣類型，在此基礎(chǔ)上探討臺(tái)緣帶分段性對(duì)儲(chǔ)層發(fā)育的控制作用。

1.1 臺(tái)緣帶展布確定方法

1.1.1 方法合理性分析

對(duì)于碳酸鹽巖臺(tái)盆沉積體系來說，臺(tái)緣帶水深較淺，水體活動(dòng)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(tái)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(tái)地、臺(tái)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(duì)比及對(duì)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(tái)地邊緣相—開闊臺(tái)地相，O3l厚度呈“薄、厚、薄”的變化趨勢(shì)，最厚處即為臺(tái)緣帶發(fā)育位置(圖3a)。②在對(duì)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(tái)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(tái)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(duì)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(tái)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(duì)比(a)及對(duì)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(tái)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(tái)緣帶展布

對(duì)于塔北地區(qū)O3l臺(tái)緣帶的分布有不同的認(rèn)識(shí)[15-21,32]。本文基于前人對(duì)O3l沉積相類型及特征的認(rèn)識(shí)，通過塔北地區(qū)O3l厚度變化刻畫臺(tái)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(shì)(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(tái)緣帶發(fā)育位置，主要為臺(tái)緣礁灘相。臺(tái)緣礁灘相北側(cè)地層厚度減小區(qū)域?yàn)殚_闊臺(tái)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(tái)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(tái)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(tái)緣帶分段特征

對(duì)于塔北地區(qū)O3l臺(tái)緣帶的類型，前人有三種認(rèn)識(shí)，即緩坡型臺(tái)地邊緣[33-34]、遠(yuǎn)端變陡的無鑲邊緩坡型臺(tái)地[20]、鑲邊陸棚[16,35]。筆者認(rèn)為塔北地區(qū)O3l臺(tái)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(tái)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(tái)緣帶—斜坡的地層坡度確定塔北地區(qū)不同位置的O3l臺(tái)緣帶類型。

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

2.2.2 西段弱鑲邊型碳酸鹽巖臺(tái)地邊緣

西段為弱鑲邊型碳酸鹽巖臺(tái)地邊緣，主要分布在英買力—哈拉哈塘—托普臺(tái)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(tái)緣帶多期礁灘發(fā)育的地震響應(yīng)特點(diǎn)[37-40](圖6a)。臺(tái)地內(nèi)部發(fā)育臺(tái)內(nèi)灘、臺(tái)內(nèi)洼地等，地層較薄，臺(tái)緣帶位置地層明顯加厚，發(fā)育臺(tái)緣礁灘體，臺(tái)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(tái)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(tái)地邊緣模式圖(b)

2.2.3 東段緩坡型碳酸鹽巖臺(tái)地邊緣

東段為緩坡型碳酸鹽巖臺(tái)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(tái)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(tái)緣帶相比，東段緩坡型臺(tái)緣帶向盆地方向地層減薄的趨勢(shì)較為平緩，在臺(tái)地邊緣不存在明顯的局部地層加厚區(qū)。臺(tái)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(tái)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(tái)地邊緣模式(b)圖

3 臺(tái)緣帶分段性對(duì)儲(chǔ)層發(fā)育的控制

沉積相是碳酸鹽巖儲(chǔ)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(chǔ)層[20]，對(duì)比臺(tái)緣帶東、西段儲(chǔ)層特點(diǎn)，臺(tái)緣帶分段性對(duì)于儲(chǔ)層發(fā)育具有重要影響。西段弱鑲邊型臺(tái)緣儲(chǔ)層品質(zhì)好，厚度大，但平面非均質(zhì)性強(qiáng)。東段緩坡型臺(tái)緣儲(chǔ)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(tái)緣帶東、西段特征對(duì)比

對(duì)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(chǔ)層，但西段儲(chǔ)層的物性優(yōu)于東段。

其次，從儲(chǔ)集空間類型及分布特征來看，西段O3l儲(chǔ)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(chǔ)層厚度大，可達(dá)50m，儲(chǔ)地比為35%，儲(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)層主要分布在臺(tái)緣帶位置，呈條帶狀展布，橫向變化較大，沿走滑斷裂儲(chǔ)層尤為發(fā)育。目前鉆遇哈拉哈塘熱瓦普地區(qū)O3l臺(tái)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(chǔ)層非常發(fā)育。東段輪古東地區(qū)O3l的儲(chǔ)層類型主要為裂縫—孔洞型，占67%，洞穴型儲(chǔ)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(chǔ)層較薄(20～30m)，儲(chǔ)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(chǔ)層孔隙度、滲透率直方圖

在平面上，東段輪古東地區(qū)O3l儲(chǔ)層主要分布于臺(tái)緣帶，由輪古東地區(qū)O3l振幅變化率平面圖(圖9b)可見，儲(chǔ)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(tái)緣帶東、西段儲(chǔ)層發(fā)育差別較大。西段儲(chǔ)層品質(zhì)好，厚度大，平面非均質(zhì)性強(qiáng)。東段儲(chǔ)層品質(zhì)稍差，厚度小，平面分布廣(表1)。塔北地區(qū)O3l臺(tái)緣帶東、西兩段儲(chǔ)層特征差異主要受控于臺(tái)緣帶的分段性。西段為弱鑲邊型臺(tái)地邊緣，水體能量較強(qiáng)，臺(tái)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(chǔ)層發(fā)育段。東段為緩坡型臺(tái)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(duì)塔北地區(qū)良里塔格組沉積相帶研究的基礎(chǔ)上，基于臺(tái)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(tái)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(tái)緣帶地層坡度的不同厘定臺(tái)緣帶類型，將塔北地區(qū)良里塔格組臺(tái)緣帶分為西、東兩段。西段為弱鑲邊型碳酸鹽巖臺(tái)地邊緣，分布在英買力—哈拉哈塘—托普臺(tái)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(tái)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(tái)地邊緣的特征。

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