尚凱，郭娜，曹自成，韓俊，徐勤琪

（1中國石化西北油田分公司勘探開發(fā)研究院；2中國石化西北油田分公司石油工程技術研究院）

塔里木盆地塔中北坡奧陶系一間房組儲集層主控因素分析

尚凱1，郭娜2，曹自成1，韓俊1，徐勤琪1

（1中國石化西北油田分公司勘探開發(fā)研究院；2中國石化西北油田分公司石油工程技術研究院）

綜合分析鉆井巖心、巖石薄片、測井資料以及各種化驗分析資料，認為塔里木盆地塔中北坡中奧陶統一間房組深層碳酸鹽巖儲集層主要發(fā)育在臺內灘相顆?；?guī)r中，儲層類型主要為裂縫型、裂縫-孔洞型和孔洞型。沉積微相、斷裂和溶蝕作用是儲層形成的主控因素。其中，臺內高能灘的發(fā)育為后期選擇性溶蝕奠定了物質基礎，大氣淡水溶蝕作用和埋藏期巖溶作用在一定程度上改善了儲集性能，多期次活動的北東向斷裂帶是優(yōu)質儲層形成的關鍵。

塔里木盆地；塔中北坡；奧陶系；一間房組；碳酸鹽巖；儲集層

1 前 言

塔里木盆地塔中北坡緊鄰滿加爾坳陷，油氣成藏條件優(yōu)越，勘探開發(fā)潛力巨大，一直是勘探家和研究者普遍關注的熱點地區(qū)［1-5］。近年來，塔中北坡中石化礦權區(qū)內奧陶系深層碳酸鹽巖油氣勘探取得了可喜的成果，如：2005年部署的古隆1井（位置見圖1）在中—下奧陶統鷹山組內幕獲得低產天然氣流，日產天然氣10067m3，從而發(fā)現了塔中北坡鷹山組內幕白云巖儲層［4］；2011年順南1井又在中奧陶統一間房組測試獲得突破，由此，塔中北坡奧陶系一間房組也引起了勘探工作者們的重視；2013年順南4井和順南5井均在鷹山組獲得了高產氣流，進一步展示了該區(qū)奧陶系巖溶縫洞儲集體良好的勘探前景；近期鉆探的順南7井和順托1井等多口探井在一間房組測試獲得工業(yè)油氣流，開拓了本區(qū)油氣勘探的新領域。

塔中北坡一間房組頂面埋深5 700～7 600m，為典型的超深層海相碳酸鹽巖儲層。與鷹山組相比較，一間房組的巖性主要為石灰?guī)r，儲層類型較為簡單。但前期由于勘探程度較低，基礎資料不夠豐富，對于本區(qū)一間房組儲層的研究相對比較薄弱，相關研究報道也比較少。從目前的實鉆情況來看，儲層發(fā)育程度是決定塔中北坡一間房組油氣成藏的關鍵因素，而塔中北坡一間房組儲層的成因明顯不同于勘探程度較高的塔北地區(qū)，因此對于這套儲層的特征及主控因素的研究就顯得至關重要。筆者在前人對塔里木盆地奧陶系研究的基礎上，結合鉆井、巖心、測井以及各種化驗分析資料，對本區(qū)一間房組儲層特征及主控因素進行了詳細研究，以期為研究區(qū)進一步的勘探開發(fā)提供地質依據。

2 區(qū)域地質背景

塔中北坡位于卡塔克隆起以北、塔中Ⅰ號斷裂帶下盤（圖1），南部以塔中Ⅰ號斷裂帶為界與卡塔克隆起相接，北至順西2井區(qū)一線，東北方向毗鄰滿加爾坳陷，東南至古隆1井區(qū)，構造位置處于順托果勒低隆東南部斜坡帶和古城墟隆起西段的結合部位［1］。塔中北坡現今構造形態(tài)為一個由東南向西北傾沒的單斜，在構造演化各個時期一直處于滿加爾生烴坳陷的油氣源向卡塔克隆起的運移路徑上，構造位置十分有利。該區(qū)發(fā)育多組北東向走滑斷裂帶（圖1），它們是儲集層發(fā)育的有利區(qū)帶，同時也是晚期油氣充注富集的有利部位［4］。

圖1 塔里木盆地塔中北坡構造位置圖

研究區(qū)奧陶紀地層自下而上發(fā)育下奧陶統蓬萊壩組（O1p）、中—下奧陶統鷹山組（O1-2y）、中奧陶統一間房組（O2yj）、上奧陶統恰爾巴克組（O3q）和卻爾卻克組（O3qq），共五套地層。鷹山組—一間房組為本區(qū)目前最主要的勘探目的層系，近期已被鉆井所證實。加里東中期Ⅰ幕構造運動對本區(qū)一間房組的地層展布具有一定的控制作用，南部卡塔克隆起的一間房組被剝蝕殆盡，而位于塔中Ⅰ號斷裂帶下盤的塔中北坡由于長期處于構造斜坡部位，因此受該期構造運動的影響相對較弱，使得一間房組地層保存較為齊全［5］。目前鉆井揭示塔中北坡一間房組厚度在120～220m之間，地層分布較穩(wěn)定，向南部的卡塔克隆起主體區(qū)方向，地層逐漸減薄直至剝蝕尖滅［6］。研究區(qū)一間房組巖性較純，以顆?；?guī)r、泥晶灰?guī)r和藻粘結灰?guī)r為主，屬于開闊臺地相沉積，顆粒灘儲集體發(fā)育［7-8］，與上覆上奧陶統泥灰?guī)r、灰質泥巖構成了良好儲蓋組合。

3 儲集層特征

3.1 儲層巖石學特征

依據鉆井巖石薄片分析、巖心觀察，對塔中北坡10口鉆井的一間房組取心段共243塊巖石薄片的統計結果表明，一間房組巖石類型主要有灰色、淺灰色（泥）亮晶砂屑灰?guī)r（圖2a）、泥晶灰?guī)r和藻粘結灰?guī)r，其次為少量泥晶極細砂屑灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r（圖2b）、泥晶內碎屑灰?guī)r。礦物成分主要為方解石，含量在90%以上，白云石含量小于5%。見少量硅質和黃鐵礦，硅質為自形、半自形石英，晶粒大小0.03～0.18mm，主要沿縫合線分布。顆粒成分以砂屑、極細砂屑為主，含量在47%～66%之間，其次為粗粉屑，少量生物碎屑和藻屑等。生物碎屑主要為棘屑、三葉蟲、介形蟲、海綿骨針、腕足類等。充填構造發(fā)育，可見白云石化沿縫合線分布，呈自形、半自形粉晶。

3.2 儲集空間類型

綜合巖心、鑄體薄片資料、常規(guī)測井和FMI成像測井資料分析，一間房組主要為裂縫型、裂縫—孔洞型和孔洞型儲層，儲集空間類型有裂縫和各種溶蝕孔洞（圖2c—2h）。構造縫、溶蝕擴大縫和成巖縫均可見到（圖2c，2d），以構造縫和縫合線最為常見。構造縫寬度主要為0.2～4mm，縫合線0.1～2mm。裂縫在常規(guī)測井上表現為電阻率值明顯降低，且深、淺側向電阻率曲線表現為正幅度差，FMI成像測井上表現為顏色較暗的正弦曲線或者連續(xù)的暗色條帶特征（圖3a，3b）。溶蝕孔洞主要發(fā)育在砂屑灰?guī)r中，主要有各種粒內溶孔、粒間溶孔、晶間溶孔（圖2e）和溶洞等，在藻粘結灰?guī)r中也可見到微孔。大多數溶洞直徑2～5mm，形狀呈圓形或不規(guī)則狀，分布不均勻，大多被方解石和有機質全充填—半充填（圖2f）。大小不同的溶蝕孔洞在FMI圖像上表現為高導閉合斑塊狀、斑點狀或星點狀特征，局部呈似層狀（圖3a，3c）。

圖2 塔中北坡奧陶系一間房組巖石學特征及儲集空間類型

圖3 塔中北坡奧陶系一間房組裂縫孔洞成像測井響應特征

3.3 儲層物性特征

通過對工區(qū)內8口鉆井92塊巖心的常規(guī)物性分析資料統計表明，研究區(qū)一間房組儲層是以低孔低滲為主，基質孔隙發(fā)育較差?？紫抖戎饕植荚?.2%～5%之間，平均值1.51%。滲透率的分布范圍（0.001 9～5.84）×10-3μm2，平均值0.56×10-3μm2。從孔隙度—滲透率交會圖來看（圖4），孔隙度和滲透率的相關性較差，孔隙度值在1%附近的區(qū)域，分布了一些滲透率相對比較高的值，這反映了微裂縫的影響。

圖4 塔中北坡奧陶系一間房組巖心儲層物性交會圖

4 儲層主控因素

塔中北坡一間房組儲集層發(fā)育的控制因素主要有沉積相、斷裂活動和溶蝕作用三種。

4.1 臺內高能顆粒灘發(fā)育為后期選擇性溶蝕奠定了物質基礎

不同的沉積環(huán)境，由于水動力條件的差異，形成的巖石礦物成分和巖石組構也有一定的不同，從而導致巖石的儲集性能存在明顯差異。一間房組沉積期，塔里木盆地以發(fā)育碳酸鹽巖臺地沉積體系為主［7］，塔中北坡中石化礦權區(qū)內一間房組為開闊臺地相沉積，受臺內微地貌和海平面震蕩變化的影響，縱向上發(fā)育多個臺內灘—灘間海沉積旋回［8-9］。臺內灘巖性主要為砂屑灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r，早期形成的粒內溶孔、鑄模孔和粒間溶孔等孔隙比較發(fā)育。這些孔隙雖然后期大多被次生方解石、有機質和灰泥等物質充填，但依然會有一定數量的殘余孔隙被保存了下來［8］，這為后期組構選擇性溶蝕作用的發(fā)生及埋藏溶蝕作用的進一步改造奠定了物質基礎。根據巖心觀察、薄片鑒定和測井資料分析結果，一間房組儲層溶蝕孔洞主要發(fā)育于臺內灘的顆?；?guī)r，而在灘間海的泥晶灰?guī)r中則不發(fā)育（圖5）。從圖4也可以看出，物性相對較好的數據點主要對應于砂屑灰?guī)r。如順南7井第2回次巖心見到約1m厚的溶蝕孔洞發(fā)育段，巖性主要為亮晶砂屑灰?guī)r（圖2f），發(fā)育孔洞279個，最大20mm×30mm，被白色方解石或黑色有機質半充填—全充填，鏡下可見滲濾灰泥結構（圖2g）和微弱的粒內溶孔發(fā)育。這些現象均表明溶蝕孔洞的發(fā)育可能與沉積相帶有一定的聯系。

4.2 準同生期大氣水巖溶與埋藏期溶蝕的疊加改善了儲集性能

溶蝕作用在塔中北坡主要可識別出（準）同生暴露溶蝕作用和埋藏溶蝕作用兩種。塔中北坡加里東期巖溶不發(fā)育，僅發(fā)育受短暫暴露大氣水溶蝕作用控制的半充填—全充填溶蝕孔洞，并疊加埋藏期溶蝕改造。塔里木盆地中奧陶世海平面震蕩變化比較頻繁［8］，由于海平面的短暫下降，分布于臺地內水下高地的顆粒灘沉積物露出水面，暴露于大氣成巖環(huán)境中，接受大氣淡水的選擇性溶蝕，形成一定規(guī)模的溶蝕孔洞［10］。以順南1、順南2和古隆2井為例，巖心斷面均可見到似窗格孔構造發(fā)育，鏡下可見粒內溶孔和粒間溶孔，為較典型的選擇性溶蝕產物。從目前的鉆井取心來看，盡管大部分與（準）同生暴露溶蝕有關的孔洞均已被多期次的方解石全充填，但仍為后期溶蝕作用的發(fā)生奠定了基礎。順南1井和古隆2井一間房組碳、氧同位素分析表明，裂縫充填方解石的δ13C和δ18O均比周圍泥晶灰?guī)r全巖的背景值（樣品編號5）偏負（表1），表明早期有大氣淡水溶蝕作用的參與［5］。

圖5 塔中北坡順南5井一間房組沉積微相綜合柱狀圖

塔中地區(qū)奧陶系碳酸鹽巖儲層至少經歷了3期埋藏溶蝕作用［11］。由于研究區(qū)長期處于斜坡部位，構造運動影響的強度有限，埋藏環(huán)境較為穩(wěn)定，因此具備埋藏溶蝕作用發(fā)生的條件。據前人研究，古隆1井和順南4井在鷹山組均鉆遇受熱液流體改造的儲集體［4］。本文通過對研究區(qū)一間房組巖心樣品中方解石充填物的流體包裹體分析表明，部分方解石以單液相鹽水包裹體為主，而以氣液兩相包裹體為主的粒狀方解石的包裹體均一溫度為149.6～166.8℃，鹽度的變化較大，為1.1～14.8wt%NaCl。以氣液兩相包裹體為主的粒狀方解石為埋藏期膠結的方解石，說明該溶蝕孔洞也遭受了埋藏期多期次熱液流體的改造。此外，可見到細粒菱形巨晶方解石充填孔洞，早期縫合線及裂縫的溶蝕擴大（圖2c，3a）、硅化作用（圖2h），以及部分溶蝕孔隙比較干凈、未充填有機質和瀝青、而附近有瀝青浸染等現象也說明了埋藏期溶蝕作用的存在。

表1 塔中北坡一間房組裂縫充填方解石與泥晶灰?guī)r碳、氧同位素組成［5］

4.3 多期活動的北東向斷裂促進了巖溶縫洞型儲層發(fā)育

塔中北坡發(fā)育多期次活動的斷裂系統，其中，多條加里東中期—海西期北東向走滑斷裂及伴生的裂縫系統對本區(qū)奧陶系碳酸鹽巖儲集層的發(fā)育有著重要的控制作用。斷裂系統的多期次活動能夠促進構造裂縫的產生，形成廣泛分布的斷裂—裂縫體系，這不僅溝通了原有的孔、洞、縫系統，而且為后期流體的活動提供了有利的通道，促進了巖溶縫洞型儲層的形成［12-14］。裂縫組構分析表明研究區(qū)發(fā)育多期裂縫，巖心及薄片中可以見到明顯的裂縫期次（切割）關系（圖2c）。早期裂縫多被亮晶方解石全充填，反映了準同生—早成巖期的膠結作用；后期裂縫多被粗大亮晶方解石全充填，陰極發(fā)光下呈現昏暗發(fā)光，代表富Fe的晚成巖期流體性質。而未完全充填的晚期構造縫和成巖縫，構成了現今有效的儲集空間和油氣運移通道，熒光下裂縫內賦存的油氣發(fā)熒光。巖心、薄片和成像測井資料表明，北東向斷裂帶附近的鉆井均發(fā)現有裂縫型儲集空間，并且在斷裂附近和褶曲軸部，巖溶縫洞型儲層較發(fā)育，高產井大多分布在斷裂帶附近。如順托1井第1回次巖心裂縫共發(fā)育112條，發(fā)育密度17條/m，其中立縫15條，斜縫34條，平縫63條，大多被黑色有機質全充填；溶蝕孔洞共計25個，孔徑3～7mm，發(fā)育密度4個/m，被方解石晶體全充填。順南1井、順南5井等多口鉆井成像測井資料表明，一間房組和鷹山組裂縫走向與北東向斷裂關系密切，其間成平行或近似平行關系（圖6），表明受到了SSE—NW、SE—NW向地質應力的作用，形成單向或共軛裂縫，由此可見，構造破裂作用對縫洞型儲層的形成起到了積極作用。

圖6 塔中北坡奧陶系一間房組—鷹山組裂縫走向特征

5 儲層發(fā)育演化模式

綜合以上分析可知，塔中北坡一間房組儲層的形成受到多種因素的控制，在此基礎上建立了本區(qū)儲集層發(fā)育演化模式（圖7）。在一間房組沉積期（圖7a），由于海平面的暫時性相對下降，古地貌高地上沉積的臺內灘間歇性暴露于大氣淡水的成巖環(huán)境中，在富含CO2的大氣淡水的淋濾作用下，沉積物發(fā)生了選擇性的溶蝕作用，形成了一定規(guī)模的粒內溶孔、粒間溶孔、鑄?？住⒘芽p及其充填物。進入埋藏階段后（圖7b），經過多期構造運動（尤其是加里東晚期—海西期北東向斷裂活動）以及埋藏溶蝕作用的改造，產生了斷裂－裂縫體系以及溶蝕孔洞，它們與早期的殘余孔隙共同構成了新的儲－滲組合系統，最終形成了現今的巖溶縫洞儲集體。

根據對地震資料和鉆井資料的綜合分析，筆者編制了塔中北坡沉積微相和斷裂分布疊合圖（圖8），認為本區(qū)開闊臺地臺內顆粒灘發(fā)育，而鄰近北東向走滑斷裂帶的臺內灘發(fā)育區(qū)是一間房組儲層最有利的發(fā)育帶，受斷裂和溶蝕作用改造的裂縫型、孔洞型和裂縫-孔洞型儲層共存且多分布在斷裂帶附近，如順南5、順南501和順南7等多口井均已證實這一點。

圖7 塔中北坡一間房組儲層成因演化模式

圖8 塔中北坡一間房組沉積微相及斷裂分布疊合圖

6 結 論

（1）中奧陶統一間房組海相碳酸鹽巖是研究區(qū)最主要的儲層之一，巖石類型主要有灰色、淺灰色（泥）亮晶砂屑灰?guī)r、泥晶灰?guī)r和藻粘結灰?guī)r，儲集空間主要為裂縫和溶蝕孔洞，以裂縫型、裂縫—孔洞型和孔洞型儲層為主。

（2）儲集層發(fā)育程度主要受沉積微相、斷裂活動以及溶蝕作用控制，臺內高能灘的發(fā)育為后期選擇性溶蝕奠定了物質基礎，大氣淡水溶蝕作用和埋藏期巖溶作用在一定程度上改善了儲集性能，多期次活動的北東向斷裂帶是優(yōu)質儲層形成的關鍵。北東向走滑斷裂帶附近的臺內灘發(fā)育區(qū)是一間房組海相碳酸鹽巖儲層的最有利發(fā)育帶。

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編輯：黃革萍

Main Controlling Factors of Reservoir in Ordovician Yijianfang Formation on the Northern Slope of Middle Tarim Basin

Shang Kai,Guo Na,Cao Zicheng,Han Jun,Xu Qinqi

Based on the analysis of core observation,rock thin sections,logging data and a variety of testing data of the M iddle Ordovician Yijianfang Formation on the northern slope of m iddle Tarim Basin,reservoirs are mainly distributed in grain limestone of intra-platform shoals.Themain reservoir types in this area are fractured reservoirs,fractured-vuggy reservoirs and pore-cave reservoirs.The controlling factors of reservoir genesis are sedimentary m icrofacies,faults and dissolution.The carbonate shoals provide the early material basis for the later selective dissolution.M eteoric-w ater dissolution and burial dissolution im proved the properties of reservoir to some extent.Themulti-period activities of the NE-trend faults played a key role in controlling the high quality reservoir.

Carbonate rock;Reservoir;Y ijianfang Formation;Ordovician;Tarim Basin

TE122.2

：A

10.3969/j.issn.1672-9854.2017.01.005

1672-9854(2017)-01-0039-08

2015-04-07；改回日期：2016-05-27

本文受國家科技重大專項專題 “塔里木盆地中央隆起區(qū)海相碳酸鹽巖層系油氣成藏主控因素與勘探突破目標評價”（編號：2011ZX05005-004）資助

尚凱：1982年生，工程師，2010年西安石油大學碩士畢業(yè)。主要從事石油地質綜合研究。通訊地址：830011新疆烏魯木齊市長春南路466號；E-mail:kaige925@163.com

Shang Kai：MSc.，Petroleum Geology Engineer.Add:Northw est Oilfield Branch Com pany,SINOPEC,466 Changchun Nan Rd.,Urumqi,Xinjiang,830011,China