塔中地区奥陶系碳酸盐岩储层发育主控因素*

陈思聪 傅 恒

（成都理工大学能源学院）

塔中地区奥陶系碳酸盐岩储层发育主控因素*

陈思聪 傅 恒

（成都理工大学能源学院）

运用层序地层学理论，综合岩心、薄片等资料，对塔中地区奥陶系碳酸盐岩储层发育的主控因素进行了探讨。在研究区内沉积环境和层序界面是影响储层发育最关键的因素。奥陶系储层主要发育在开阔碳酸盐台地、台缘边缘等相区，具有铸模孔、粒间溶孔、晶间溶孔等多种类型，易于后期成岩作用改造并形成优质储层。塔里木奥陶系经历了多期次构造运动，形成了不同时限的剥蚀间断界面，发育了同生期溶蚀—古风化壳表生期岩溶等，有利于优质储层的形成。因此沉积环境与层序界面对储层发育的影响既相互独立又相互影响，缺一不可。图4表1参5

塔中地区储层发育沉积环境层序界面

1 区域地质背景

塔中地区位于塔里木盆地的中部，包括巴楚隆起、卡塔克隆起及麦盖提斜坡等（图1）。塔里木盆地自震旦纪晚期到奥陶纪末，一直保持西台东盆的沉积格局。西部台地相区（巴楚、塔中、塔北和柯坪地区）主要发育碳酸盐岩沉积，东部盆地相区（塔东、塔东北、库鲁克塔格地区）以斜坡—陆棚—深海欠补偿沉积为主，台地相区与盆地相区地层存在极大差异。台地相区发育奥陶系蓬莱坝组（O1p）、鹰山组（O1-2y）、一间房组（O2yj）、恰尔巴克组（O3q）、良里塔格组（O3l）及桑塔木组（O3s）；盆地相区则发育突尔沙克塔格组（O1t）、黑土凹组（O1-2h）和却尔却克组（O2-3q）（图2）。

图1 塔中地区构造位置图

图2 塔中地区奥陶系构造沉积演化图

塔里木盆地具有丰富的油气资源，石油储量主要集中在奥陶系碳酸盐岩中，占已探明石油总储量的90%以上[1]，但在塔里木盆地中部地区发现油气相对较少，尚需要开展进一步研究。

2 储集空间类型分类

根据碳酸盐岩储集空间分类标准，结合研究区的岩心观察、薄片分析鉴定成果，可将储集空间类型划分为孔隙、溶洞和裂缝3大类（表1）。其中，溶蚀作用形成的各类溶蚀孔、洞、缝是塔中地区奥陶系碳酸盐岩最重要的储集空间。

表1 塔中地区奥陶系碳酸盐岩储集空间类型

3 储层主要控制因素分析

奥陶系碳酸盐岩储层发育的控制因素较多，包括岩性、沉积环境、成岩作用、构造作用等。但在对该区的研究过程中发现，沉积环境是储层发育的物质基础，层序界面（溶蚀）是储层发育的外部条件。这两个因素对储层发育的影响既相互独立又相互影响，缺一不可。

3.1 沉积环境对储层发育的控制作用

在塔里木盆地中，奥陶系沉积环境在横向上从滨岸到深海盆地都存在，但发现在研究区内主要有局限台地、开阔台地、台地边缘三大类沉积能形成较优质的储层。在纵向上，早奥陶世为稳定的浅水碳酸盐台地，在蓬莱坝组与鹰山组发育了巨厚碳酸盐岩，台地边缘相不明显；受加里东中期I幕运动的影响，中奥陶世塔中地区整体抬升，卡塔克隆起大部分地区露出水面并遭到剥蚀，一间房组被全部剥蚀，鹰山组部分剥蚀；晚奥陶世良里塔格组沉积期，塔中地区演化为孤立碳酸盐岩台地，沿台地边缘发育了一套边缘礁滩相沉积。

（1）局限台地

受地势和沉积物的局部阻隔，海水循环受到一定的限制，水体能量弱。塔中地区以奥陶系蓬莱坝组为代表，主要由灰、浅灰色云岩及灰质云岩为主组成。根据岩性可识别出局限台坪及台内滩亚相。局限台坪主要为微晶白云岩（多为准同生期云化），台内滩主要为颗粒灰岩云化或结晶白云岩（多为埋藏期云化）。局限台地的储集空间主要为晶间（溶）孔，也能成为有利储集相带。

（2）开阔台地

位于台地边缘与局限台地之间的开阔浅水环境，沉积水深几米至几十米不等，水体循环中等，盐度正常，沉积作用主要发生在浪基面之下，可受到波浪和风暴浪的改造。这种沉积环境适合各种生物生长。塔中地区开阔台地相主要发育在奥陶系蓬莱坝组、鹰山组上段和良里塔格组，以灰色、浅灰色灰岩为主。根据岩性可划分为台坪、台内滩、台内礁。台坪相以微晶灰岩为主，台内滩相以颗粒（生屑、鲕粒）灰岩为主，台内礁相以海绵礁灰岩和藻粘结灰岩为主。颗粒灰岩及礁灰岩的孔渗性较好，是优质的储层，为同生期四级、三级层序界面溶蚀和二级、一级界面风化壳表生期岩溶发育创造了条件。而台坪相的微晶灰岩在同生期溶蚀和表生期岩溶发育时，也可形成较好的碳酸盐岩储层。

（3）台地边缘

发育于开阔台地向海一侧，为开阔浅海区，盐度正常，有强烈的海浪作用。塔中地区以上奥陶统良里塔格组地层为代表，可细分为台地边缘礁和台地边缘浅滩两个亚相，岩性主要为颗粒灰岩和生物礁灰岩[2]。根据颗粒灰岩粒间孔隙中亮晶方解石与泥晶方解石比率，可划分出高能滩和中—低能滩两类。高能滩以亮晶胶结物为主，滩体颗粒含量高、分选磨圆好，主要分布在台缘外带，包括砂屑滩、藻砂砾屑滩、生屑滩、鲕粒滩等。中—低能滩以泥晶胶结物为主，多产于台缘内带。

在海平面周期性相对下降时，滩体暴露，同生期大气淡水周期性溶蚀作用形成粒间溶孔、粒内溶孔、铸模孔等溶蚀孔隙，使孔隙度增加。一般而言，台缘滩比台内滩，高能滩比低能滩更易溶蚀，是更有利的储集相带。生物礁灰岩（如O2yj中的海绵礁灰岩，O1-2y和O3l中的藻灰岩及藻黏结岩）发育原生骨架孔洞和层状孔，也是有利储集相带。

综上所述，塔中地区奥陶系储层以局限台地、开阔台地、台地边缘为特征，高能相带集中在奥陶系中上部，为一套厚度较大的台地边缘高能滩，是优质储集体发育的有利带。

3.2 层序界面对碳酸盐岩储层的控制作用

受加里东—海西期构造运动的多期次影响，塔中地区奥陶系可划分出1个一级层序，即SSB3（奥陶系顶界面）；2个二级层序，即SSQ1（奥陶系下统—中统）和SSQ2（奥陶系上统）；8个三级层序，分别为SQ1（蓬莱坝组）、SQ2（鹰山组下段）、SQ3（鹰山组上段）、SQ4（一间房组）、SQ5（恰尔巴克组）、SQ6（良里塔格组）、SQ7~SQ8（桑塔木组）。

不同级别的层序界面是由不同时限的暴露剥蚀间断形成的，并且发育同生期溶蚀—古风化壳表生期岩溶（喀斯特化）［3］。

（1）高位晚期（四级层序界面）溶蚀

发育于三级层序内部的高位体系域晚期，属于同生期溶蚀，时限多在1 Ma以内。当时，沉积在台地—台缘—浅水缓坡的未成岩的碳酸盐岩频繁暴露，接受（准）同生期大气淡水淋滤溶蚀，溶蚀带位于三级层序界面之下高位体系域上部。这种溶蚀作用多形成各类溶蚀孔隙，这些溶蚀孔隙为后期成岩作用或更高级别的溶蚀创造了条件。

在塔中地区，奥陶系三级层序界面之下高位体系域顶部常见较多的高位晚期溶蚀成因的地震响应——“串珠反射”，说明此类溶蚀作用在该区常见，如顺南三维SB2（T78）侵蚀不整合界面之下SQ1高位体系域上部发育的高位晚期溶蚀带（图3）。

图3 顺南地区奥陶系SB2（T78）之下SQ1（O1p）高位晚期溶蚀

（2）侵蚀不整合（三级层序界面）溶蚀

发生在低位体系域发育时期，时限多在1 Ma±。属于（准）同生期风化溶蚀性质，或称喀斯特平原。溶蚀带同样位于三级层序界面之下高位体系域上部[4]。

此类溶蚀作用在塔中地区多发生在局限台地—开阔台地—台地边缘及缓坡灰岩、云质灰岩中。如古城8井的O1pO1-2y1间溶蚀孔洞发育，是暴露溶蚀的产物。再如顺2井的O1-2y1O1-2y2间缝洞发育，溶洞直径20~30 mm，为大气淡水淋滤作用的产物。三级、四级层序界面溶蚀叠加可在三级层序界面之下的高位体系域上部形成溶蚀带（图3）。

（3）隆升不整合（二级层序界面）岩溶

隆升不整合（二级层序界面）是由构造隆升和全球海平面下降两种因素叠加而形成的层序不整合。这类界面反映的构造隆升作用常常是局部的，主要为造陆作用。界面上下地层的接触关系主要为平行不整合或微角度不整合，代表的沉积间断在数百万年至数十百万年之间。

在塔中地区，目前发现的岩溶作用主要发育于隆升不整合（二级层序界面）界面（T74）之下，属于风化壳表生期溶蚀性质[5]，岩溶作用主要发生于鹰山组下段的开阔台地、台缘及缓坡相沉积的碳酸盐岩中，也可与侵蚀不整合溶蚀叠加。溶蚀作用时间为加里东中期12~16 Ma，主要形成溶蚀孔隙、溶洞和溶缝，如在塔中地区的巴楚隆起见洞穴层，见放空、有井漏现象；取心过程中见大量小—中型溶孔、溶洞和裂缝扩溶，其中部分溶孔、溶洞被方解石全—半充填，裂缝扩溶则充填油、泥质等，这些溶蚀孔洞多为风化壳型岩溶作用形成。溶蚀区主要分布在麦盖提斜坡、巴楚隆起、卡塔克隆起（图4）。

图4 塔里木盆地SSB2（T74）隆升不整合（二级层序界面）风化壳岩溶分布

（4）造山角度不整合岩溶

属于风化壳表生期溶蚀性质，溶蚀作用时间为加里东中期—加里东晚期—海西早期，时限约85~ 396 Ma，能形成溶蚀孔隙、溶洞、溶缝及大型洞穴。塔里木盆地奥陶系造山角度不整合为奥陶系顶界面SSB3（T70），但在盆地不同构造部位表现出不同的构造性质，在塔中地区则表现为隆升不整合。

总之，在塔中地区，层序界面控制岩溶作用的发生，能形成大量的溶蚀孔隙、溶洞、溶缝等，能有效地改善碳酸盐岩储层性质，形成优质的储层。

4 结论

（1）沉积环境和层序界面是塔中地区奥陶系碳酸盐岩储层发育的主控因素。

（2）在高能环境中，如开阔台地台内滩、台地边缘等，岩性为颗粒灰岩、生物骨架灰岩等，在后期的成岩改造作用过程中，为形成优质碳酸盐岩储层提供了物质基础。

（3）塔里木奥陶系不同级别的层序界面形成了不同时限的暴露剥蚀间断界面，发育了不同时限的同生期溶蚀-古风化壳表生期岩溶，对碳酸盐岩储层特性的改造有着重要的贡献。

1吴茂炳，王新民.塔中地区油气勘探成果及勘探方向[J]，新疆石油地质，2002，23（2），95-98.

2贺萍，胡明毅，朱忠德.塔里木盆地轮南地区中奥陶统生物礁储层特征及影响因素[J]，海相油气地质，2003，8（1-2），24-29.

3焦存礼，吕延仓.塔中地区古生界层序地层学与非构造圈闭研究[J]，中国石油勘探，2003，8（4），17-24.

4陈学时，易万霞，卢文忠.中国油气田古岩溶与油气储层[J]，沉积学报，2004，22（2），244-253.

5许效松，杜佰伟.碳酸盐岩地区古风化壳岩溶储层[J]，沉积与特提斯地质，2005，25（3），1-7.

（修改回稿日期2015-07-30编辑王晓清）

中国石化西北分公司勘探开发研究院协助项目（KY-S-2008-086）“塔里木盆地下古生界多类型储集体形成与成藏条件研究——塔里木盆地中央隆起带O-Z储集体形成机理、主控因素、有利储集体展布及成藏条件研究”部分成果联合资助。

陈思聪，女，1991年出生，成都理工大学硕士研究生在读，从事含油气盆地地震地层学与层序地层学研究。地址：(610059)成都市二仙桥东一段成都理工大学。电话：15528276273。E-mail：ivycsc@foxmail.com