田 雷，崔海峰，馮曉軍，張年春，劉 軍

(1.中國石油 勘探開發(fā)研究院 西北分院，甘肅 蘭州 730020； 2.中國石油 塔里木油田分公司 石油勘探開發(fā)研究院，新疆 庫爾勒 841000)

麥蓋提斜坡奧陶系熱液溶蝕流體對內幕白云巖儲層的改造作用

田 雷1，崔海峰1，馮曉軍2，張年春1，劉 軍1

(1.中國石油 勘探開發(fā)研究院 西北分院，甘肅 蘭州 730020； 2.中國石油 塔里木油田分公司 石油勘探開發(fā)研究院，新疆 庫爾勒 841000)

塔里木盆地麥蓋提斜坡奧陶系深部白云巖發(fā)育優(yōu)質熱液溶蝕儲層，主要特征有：①巖溶孔洞、縫充填鞍狀白云石以及石英、黃鐵礦、天青石、硅質充填等熱液礦物；②熱液溶蝕作用形成的溶蝕孔洞明顯改善了白云巖儲層物性。通過研究區(qū)斷裂性質分析，結合鉆井熱液溶蝕特征，對與深部熱流體相匹配的斷裂活動特征及對白云巖儲層的改造作用進行研究，探討了熱液流體在剖面上的活動特征。研究認為，多期活動的深大斷裂帶有利于埋藏熱液流體活動，研究區(qū)群苦恰克斷裂帶、瑪扎塔格斷裂帶以及瑪東沖斷帶均是熱液白云巖儲層發(fā)育有利區(qū)；遠離斷裂帶的廣大區(qū)域，二疊紀小型張性走滑斷裂同樣可以作為熱液流體活動的運移通道，形成的白云巖儲層在地震剖面上表現為“串珠”狀，平面上呈星點狀大面積分布。結合研究區(qū)油氣成藏條件分析，認為群苦恰克斷裂帶的熱液白云巖儲層是斜坡區(qū)較為現實的勘探領域；受控于小型張扭斷裂的白云巖儲層分布面積廣，資源潛力大，具有較好的勘探前景。

內幕白云巖儲層；奧陶系；熱液流體；麥蓋提斜坡；塔里木盆地

熱液流體對碳酸鹽巖儲層的溶蝕改造作用是目前塔里木盆地油氣勘探研究的熱點問題[1-2]，特別是對熱液白云化作用和相關儲層的研究開展了大量工作[3]。隨著勘探的深入，塔里木盆地奧陶系深部熱液白云巖儲層發(fā)育的普遍性也越來越被人們所認識[2-4]。近年來，塔中、古城地區(qū)奧陶系熱液白云巖儲層分別獲得了油氣發(fā)現，不僅證實深部熱液白云巖儲層具備形成大型油氣藏的地質條件，同時展示了熱液白云巖儲層良好的勘探前景。本文通過麥蓋提斜坡奧陶系大量白云巖鉆井巖心薄片觀察，認為儲層的形成主要為熱液成因，在斷裂活動與巖心熱液溶蝕特征分析的基礎上，探討了熱液流體在剖面上的活動特征，指出了白云巖的勘探前景和方向。

1 區(qū)域地質背景

麥蓋提斜坡是塔里木盆地西南坳陷的一個二級構造單元(圖1)[5]，西北端與柯坪斷隆相鄰，東北以色力布亞-瑪扎塔格斷裂與巴楚隆起相連，南接喀什凹陷和葉城-和田凹陷，往東以瑪東五排構造帶向塘古孜巴斯凹陷過渡[6]，總面積2.5×104km2。該斜坡呈北西-南東向弧形帶狀分布，為向西南傾的區(qū)域性斜坡。依據鉆井及地震資料，斜坡區(qū)奧陶系厚度較大，為900～1 300 m。自下而上，奧陶系劃分為下奧陶統(tǒng)蓬萊壩組、中-下奧陶統(tǒng)鷹山組和上奧陶統(tǒng)良里塔格組，其中蓬萊壩組和鷹山組下段以白云巖為主，鷹山組上段和良里塔格組主要為灰?guī)r。

斜坡區(qū)是巖漿活躍區(qū)域，發(fā)育在多個層系中，其中既有噴出巖也有侵入巖。噴出巖主要產出于二疊系阿恰群中段，巖性以巨厚-厚層狀玄武巖、凝灰?guī)r為主，這套火山巖在區(qū)域上穩(wěn)定分布，厚度200～600 m。同時還有侵入巖形成，依據鉆井資料，侵入巖主要分布在西段，在群古1井、伽1井、巴開2井、巴探5井、巴探7井、羅南1井和康2井均鉆遇到侵入巖，巖性主要為灰黑色輝綠巖、輝長巖，厚度普遍較薄，為2～50 m，產出層位主要在奧陶系。斜坡區(qū)廣泛發(fā)育的巖漿活動，帶來了地層深部熱流體上涌，為奧陶系白云巖地層提供了熱液來源。

2 熱液白云巖儲層特征

2.1 熱液白云巖巖石學特征及識別標志

研究區(qū)奧陶系鷹山組下段和蓬萊壩組白云巖表現為層狀特征，區(qū)域上穩(wěn)定分布。白云巖的巖石結構以粉-細晶白云巖為主，殘余結構十分少見，反映了該區(qū)白云石化作用主要發(fā)生在中-淺埋藏成因環(huán)境中。在穩(wěn)定分布的埋藏白云巖中常見熱液白云巖化及熱液溶蝕現象，相對于埋藏白云巖在宏觀和微觀上都有許多獨特的識別標志：①巖性主要為中-粗晶白云巖，與粉-細晶白云巖在巖心上區(qū)別十分明顯(圖2a)；②在裂縫及溶蝕孔洞中常見晶粒粗大、晶形完整的白云石自形晶體(圖2b)，同時大量自形晶簇狀的石英、方解石(圖2b)生長在裂縫及孔洞壁，晶體顆粒大小不一，有的甚至達到2 cm以上；③巖心薄片可見大量鞍形白云石(圖2c)，常發(fā)育在溶蝕孔洞邊緣，其晶體粗大，大小為0.5 mm左右，晶面常表現為馬鞍狀、階梯狀，波狀消光，解理明顯，其形成可能與構造熱液活動相關[7-8]；④中粗晶白云石常與石英、天青石、黃鐵礦等熱液礦物伴生(圖2d,e)；⑤由于熱液成因白云巖Fe、Mn元素含量較高，在陰極發(fā)光中常表現為明亮的桔黃色，而基質白云巖常為暗紅色(圖2f)。

圖1 塔里木盆地麥蓋提斜坡構造位置

圖2 塔里木盆地麥蓋提斜坡奧陶系熱液白云巖巖石學特征

2.2 熱液溶蝕對白云巖儲層的影響

鑄體薄片分析結果顯示，白云巖的儲集空間包括裂縫、溶蝕孔洞和晶間孔。其中晶間孔主要發(fā)育在自形程度較高的白云巖晶體間未被膠結物充填的部分，孔徑普遍較小，在0.01～0.05 mm，常呈孤立狀分布，因此晶間孔對儲集性能貢獻較小。溶蝕孔洞普遍發(fā)育，在鑄體薄片視域內的孔徑達到0.1～0.7 mm，且大多與熱液白云石及其他熱液礦物相伴生，其巖石結構常表現為以溶蝕孔洞為中心由外向內依次為粉細晶白云石—中粗晶白云石—鞍狀白云石、石英等熱液礦物—溶蝕孔洞儲集空間(圖2c,d)。這些特殊的巖石結構表明，熱液流體在對早期形成的埋藏白云巖進行改造的過程中，發(fā)生了強烈的溶蝕作用并形成大量溶蝕孔洞，同時沉淀中粗晶和鞍狀白云石、石英、天青石、黃鐵礦等熱液礦物。

為了反映溶蝕孔洞的充填特征，對研究區(qū)5口鉆井71個巖石薄片中溶蝕孔洞的充填物、充填程度進行了統(tǒng)計(表1)。結果表明，未充填、半充填和全充填孔洞分別占到了12%，51%和37%，溶蝕孔洞以半充填為主，剩余孔隙普遍在30%以上，可見熱液溶蝕作用在沉淀熱液礦物的過程中，充填了部分裂縫-孔洞，但仍然保留了相當一部分的儲集空間。

表1 塔里木盆地麥蓋提斜坡奧陶系白云巖溶蝕孔洞充填物

通過大量巖心觀察，溶蝕孔洞在研究區(qū)奧陶系白云巖中廣泛發(fā)育，大小一般從幾毫米到幾厘米，針狀孔一般小于1 mm，在巖心上常呈麻點狀密集分布[9]。在古董1井奧陶系白云巖的取心中發(fā)現，1 631.47～1 636.5,2 098.8～2 100,2 100～2 102.2和2 657～2 663 m巖心中都發(fā)現大量鞍形白云巖和熱液礦物，孔洞、縫的形成與熱液溶蝕密切相關。對29個樣品實測物性進行統(tǒng)計，結果顯示孔隙度為1.92%～8.71%，平均為3.40%，滲透率為(0.8～33.3)×10-3μm2，平均為16.3×10-3μm2，與整段白云巖的孔隙度和滲透率相比都有明顯的增加。山1井蓬萊壩組3 872.2～3 885 m的取心證實同樣為熱液溶蝕白云巖儲層，14個樣品的實測孔隙度為0.49%～8.70%，平均為2.76%，該段試油為高產氣段。由此可見，熱液溶蝕作用形成的溶蝕孔洞對白云巖儲集物性的改善具有重要意義，可形成大量優(yōu)質儲層。

3 熱液流體剖面活動特征

斷裂作為巖漿熱液活動最重要的運移通道是熱液溶蝕作用發(fā)生的關鍵因素。麥蓋提斜坡及周緣發(fā)育多期斷裂，后期斷裂構造對早期斷裂有強烈的改造作用是該區(qū)斷裂的一個顯著特征。通過研究區(qū)斷裂性質分析，結合鉆井熱液溶蝕特征，對與熱流體活動相匹配的斷裂活動特征及對儲層的改造作用進行研究，為預測熱液改造白云巖儲層提供依據。

3.1 加里東晚期—海西早期斷裂

該類斷裂集中發(fā)育在斜坡東緣瑪東沖斷帶，在加里東中晚期—海西期受擠壓應力作用，發(fā)育于中寒武統(tǒng)—奧陶系的蓋層滑脫沖斷帶，單個沖斷層向下斷入寒武系膏鹽層主滑脫面，向上斷至上奧陶統(tǒng)、泥盆系，說明該類斷裂基本定型于加里東晚期—海西早期。該期斷裂早于巖漿-火山活動期，顯然不能成為熱液運移的有效通道，但大量地震剖面提供沖斷帶存在海西晚期局部活動的證據，如過瑪東2井的地震剖面可見向下切穿基底(圖3)，向上切穿石炭系、斷至二疊系的海西晚期斷裂。斷裂產狀近于直立，斷距小，寬度窄，具有典型的走滑性質，該類斷裂可作為熱流體活動的有效通道。瑪東2井奧陶系鉆井巖心觀察結果顯示(圖4)，頂部第一筒巖心有0.23 m的硅質充填，且大量構造裂縫被硅質全充填，第二、第三、第四筒巖心揭示大量有效縫洞，統(tǒng)計7.65 m的巖心中大洞(>10 mm)23個、中洞(2～10 mm)36個、小洞(<2 mm)156個；裂縫321條，其中直立縫有139條，斜交縫有182條，縫洞內壁普遍發(fā)育石英、方解石、白云石晶簇?，敄|2井測井解釋結果顯示，頂部4 284～4 593 m井段儲層孔隙度平均為1.5%，綜合解釋7個三類儲層，中下部4 617～4 680 m井段孔隙度平均為5.3%，多段發(fā)生井漏，累計漏失鉆井液177 m3，綜合解釋為一類-二類儲層，可見深部熱液溶蝕改造成為瑪東2井白云巖儲層發(fā)育的關鍵因素。顯然海西晚期斷裂為熱流體向上運移提供通道，大量構造裂縫和埋藏白云巖形成的晶間孔可以作為熱液流體在巖石中的滲濾通道，有利于溶蝕作用的發(fā)生。在熱流體向上運移的過程中，隨著溫度、壓力等條件的變化，熱液礦物逐漸沉淀，因此瑪東2井奧陶系白云巖由深到淺熱液溶蝕孔洞充填程度逐漸變高。

圖3 塔里木盆地麥蓋提斜坡過瑪東2井地震剖面

3.2 海西晚期—印支期斷裂

海西晚期-印支期斷裂主要有群苦恰克斷裂、闊什拉克斷裂、勝和-玉北斷裂。這些斷裂均顯示兩期斷裂活動：加里東晚期-海西早期形成的斷層轉折褶皺被海西晚期形成的沖斷層改造，晚期斷裂斷距很小，向上切穿石炭系，斷至二疊系。另外，通過對群古1和伽1井鉆遇的輝綠巖標定，結果顯示輝綠巖在地震剖面上引起“片狀強反射”特征，同時隱約可見輝綠巖“片狀”反射沿著斷層面分布(圖5)?？梢?，群苦恰克斷裂與巖漿侵入的時間相匹配，在斷裂的溝通下，巖漿向上侵位形成大規(guī)模的裂隙式輝綠巖墻。參照前人對巴楚及塔中地區(qū)對侵入體與熱液儲層的分析結果[10]，有理由相信在侵入體附近一定距離有斷裂、裂縫系統(tǒng)存在的地方，由于巖漿活動帶來的熱源可形成大量熱液活動，促進熱液溶蝕作用發(fā)生，形成溶蝕孔洞。

圖4 塔里木盆地麥蓋提斜坡瑪東2井奧陶系綜合柱狀圖

圖5 塔里木盆地麥蓋提斜坡群苦恰克構造帶過群古1井地震剖面

3.3 喜馬拉雅期斷裂

喜馬拉雅期斷裂主要有色力布亞-瑪扎塔格斷裂系，由色力布亞、康塔庫木、海米羅斯塔格、鳥山及瑪扎塔格斷裂組成的一個環(huán)繞巴楚斷隆西南邊界的弧形基底斷裂系[11]。這些斷裂的共同特征是喜馬拉雅期強烈的構造運動形成的基底卷入型斷裂對早期構造斷裂進行了改造破壞，導致早期構造特征不易識別。以瑪扎塔格斷裂為例(圖6)，該斷裂帶要由瑪南和瑪北兩條近于平行的基底卷入型斷裂組成(圖中紅色線)，從斷裂帶內二疊系剝蝕減薄的現象可以判斷古近紀前發(fā)生了構造活動，在壘帶內隱約可見數條斷裂組成的晚海西期走滑斷裂系(圖中綠色線)，主干斷裂直立，分支斷裂向深部合并，為典型正花狀構造。另外，瑪扎塔格東段有地震剖面揭示，沿斷裂帶深層發(fā)育巖漿侵入體[11]，可見瑪扎塔格斷裂帶在晚海西期存在活動，可以作為熱流體活動的有效斷裂。在深部熱液溶蝕作用下，瑪4井位于潛山面以下400～800 m的白云巖仍然發(fā)育優(yōu)質縫洞型儲層。

3.4 二疊紀小型張扭斷裂

在深大斷裂帶以外的廣大區(qū)域仍然發(fā)育奧陶系內幕白云巖儲層。從瑪南斜坡的三維資料(圖7)可以看出，內幕白云巖儲層表現為“串珠狀”強振幅反射(圖3)，“串珠”以兩峰一谷三相位為主，縱向上遠離風化殼，“串珠”頂部大多分布在鷹山組上段灰?guī)r與鷹山組下段白云巖的巖性界面上?！按椤卑自茙r儲層主要發(fā)育在近直立的微小張性走滑斷裂附近，這些微小斷裂在地震剖面上的主要特點有：①斷面陡直，向下直插基底，向上斷穿石炭系，斷至下二疊統(tǒng)；②斷裂在中寒武統(tǒng)膏巖層中表現為微小的地層撓曲；③在上寒武統(tǒng)及奧陶系表現為微小的地層錯斷，斷距一般小于50 m，斷裂由于微小的斷塊下掉而形成“局部構造凹陷”[12]，可以解釋為在扭動斷裂上留下的扭張負花狀構造，在加拿大的多佛油田和美國紐約北部的特倫頓一布萊克油田，該類構造被認為與熱液白云巖的存在具有明顯的相關性[12]；④在石炭系和二疊系中小斷裂斷距很小，斷面在地震剖面上表現為弱振幅反射,該類斷裂主要形成于早二疊世伸展作用下大陸裂谷型的構造環(huán)境中，與區(qū)域上二疊紀巖漿火山活動事件密切相關，是有效的熱液流體作用的運移通道，而且在眾多國外關于受構造控制的熱液白云巖實例文獻報告中，這種張性走滑斷裂通常被認為是熱液流體運移的優(yōu)勢通道[12]。

圖6 塔里木盆地麥蓋提斜坡瑪扎塔格構造帶過瑪4井地震剖面

圖7 塔里木盆地麥蓋提斜坡瑪南三維區(qū)地震解釋剖面

4 油氣勘探前景

前人研究成果表明，麥蓋提斜坡發(fā)育寒武系烴源巖[13-14]，斜坡區(qū)已經發(fā)現的巴什托普(即群苦恰克)油田、亞松迪氣田、和田河氣田均證實油氣主要來自寒武系[13-16]，表明該區(qū)奧陶系內幕白云巖具有良好的油氣源條件。

研究區(qū)多期活動的深大斷裂帶有利于埋藏熱液流體活動，具備形成優(yōu)質內幕白云巖儲層的條件。斜坡西段群苦恰克斷裂帶的奧陶系內幕白云巖儲層是該區(qū)較為現實的勘探領域，有利因素主要有：①群苦恰克斷裂帶淺層泥盆系東河砂巖、石炭系生屑灰?guī)r、小海子灰?guī)r已經發(fā)現工業(yè)油氣，油氣主要來自深層寒武系烴源巖;②構造帶內兩口奧陶系鉆井群古1和巴開2井揭示鷹山組上段灰?guī)r巖性致密，儲層欠發(fā)育，深部熱液白云巖儲層與上覆致密灰?guī)r可構成良好的儲蓋組合;③多期活動的群苦恰克斷裂構成油氣垂向運移的良好通道，儲層發(fā)育是成藏的關鍵。

在深大斷裂帶以外的廣大區(qū)域，受控于小型張扭斷裂的白云巖儲層在瑪南、群古、玉北等地區(qū)均有發(fā)育，呈現區(qū)域性分布的特點。有理由相信，隨著地震資料的改善，將有更多的內幕白云巖儲層能夠清楚地被識別出來。該類儲層主要發(fā)育在小型張扭斷裂附近，在平面上以星點狀孤立方式出現，其橫向上分布的連續(xù)性可能較差，但分布面積廣(斜坡區(qū)奧陶系白云巖埋深小于7 000 m的有利面積可達1.1×104km2)，儲層規(guī)模大，勘探潛力大，仍具有較好的勘探前景。

5 結論

1) 斜坡區(qū)奧陶系白云巖地層內存在大規(guī)模熱液流體活動，熱液溶蝕作用形成的溶蝕孔洞明顯改善了白云巖儲集性能。

2) 斜坡區(qū)多期活動的深大斷裂帶有利于埋藏熱液流體活動，具備形成優(yōu)質熱液白云巖儲層的條件；斷裂帶以外的廣大區(qū)域，二疊紀小型張扭斷裂同樣可以作為熱液流體活動的運移通道，形成的白云巖儲層在地震剖面上表現為“串珠”狀，平面上呈星點狀大面積分布。

3) 群苦恰克斷裂帶的奧陶系內幕白云巖儲層是斜坡區(qū)較為現實的勘探領域；受控于小型張扭斷裂的白云巖儲層分布面積廣，儲層規(guī)模大，具有較好的勘探前景。

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(編輯 董 立)

Reconstruction effect of the Ordovician hydrothermal dissolution fluid on interior dolomite reservoirs in Maigaiti slope,Tarim Basin

Tian Lei1,Cui Haifeng1,Feng Xiaojun2,Zhang Nianchun1,Liu Jun1

(1.NorthwestBranchofResearchInstituteofPetroleumExploration&Development,PetroChina,Lanzhou,Gansu730020,China；2.ResearchInstituteofPetroleumExploration&DevelopmentofChinaTarimOilfieldCompany,PetroChina,Korla,Xinjiang841000,China)

High-quality hydrothermal karst reservoirs are well developed in the Ordovician dolomite of Maigaiti slope in Tarim Basin.The reservoirs feature in karst fractures and cavities filled with saddle dolomite and hydrothermal minerals such as quartz,pyrite,celestineand siliceous and etc.,and their physical properties were greatly improved by inter-crystal pores and dissolved pores formed during hydrothermal karst activities.Analyses of faults in the research area were combined with drilling data to study faulting activities associated with deep hydrothermal fluids and their effect on the transformation of dolomite reservoirs and characterize hydrothermol fluid on profiles.The results show that multi-staged deep and giant fault zones like Qunkuqiake fault zone,Mazatage fault zone and Madong thrust belt in the research area,were perfect places for hydrothermal fluid activities.Areas far from the fault zones and small extentional strike-slip faults may serve as the pathways for the fluids to flow by,and dolomite reservoirs presented themselves as a string of beads on seismic profiles and widely-distributed dots on the plane.Based on the above observation and reservoirsing conditions of the area,we suggest that the dolomite reservoirs in Qunkuqiake fault zone have the potential to be practical exploration targets and widely-distributed dolomite reservoirs controlled by tensional-shear faults in the area shall also be future exploration targets.

interior dolomite reservoir,Ordovician,hydrothermal fluid,Maigaiti slope,Tarim Basin

2014-12-10;

2015-05-15。

田雷(1982—)，男，工程師、碩士，沉積儲層與石油地質。E-mail:tianlei_xds@petrochina.com.cn。

中國石油天然氣股份有限公司科學研究與技術開發(fā)項目(090106-4)。

0253-9985(2015)03-0402-07

10.11743/ogg20150308

TE122.2

A