(成都理工大學(xué) 四川 成都 610000)

一、前言

奧陶系是全球大規(guī)模陸表海碳酸鹽巖的主要建造期，伴生烴源巖的建造層序和構(gòu)造圈閉的形成，有利于大型油氣藏的發(fā)育。隨著世界石油勘探的發(fā)展，在碳酸鹽巖油藏中得到的油、氣儲量和產(chǎn)量越來越大，因而越來越引起國內(nèi)外專家的重視。

碳酸鹽巖儲層作為一類主要的油氣儲層類型，其形成、演化與碳酸鹽巖古巖溶密切相關(guān)。塔北輪南、英買力及哈拉哈塘等地區(qū)的奧陶系海相碳酸鹽巖古巖溶儲層較為發(fā)育，其具有發(fā)育層位眾多、分布面積廣，厚度大，巖溶作用類型復(fù)雜、期次多，溶洞內(nèi)充填物復(fù)雜，儲層非均質(zhì)性強(qiáng)的特點(diǎn)?，F(xiàn)已成為目前塔里木盆地乃至國內(nèi)海相碳酸鹽巖勘探開發(fā)的熱點(diǎn)和亮點(diǎn)，對其內(nèi)部結(jié)構(gòu)模式及成因的研究，有助于推動石油工業(yè)發(fā)展。

二、研究區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造背景

塔里木盆地是位于中國西部含有豐富能源資源的一個大型的疊合盆地。從震旦紀(jì)到古、新近紀(jì)，盆地經(jīng)歷過漫長的、多期構(gòu)造變革和多個原盆地疊合、改造的地質(zhì)演化史，發(fā)育一系列重要的不整合面及古隆起帶。

塔北地區(qū)構(gòu)造格局總的表現(xiàn)為中新生界和古生界兩大構(gòu)造層，構(gòu)造特征有較大的差異性，古生界為長期繼承性發(fā)育，并逐層遭受剝蝕的殘余古隆起，斷裂及構(gòu)造圈閉十分發(fā)育；中新生界結(jié)構(gòu)整體上表現(xiàn)為南高北低的北傾斜坡形態(tài)，局部地區(qū)受下部斷裂重新活化發(fā)育構(gòu)造圈閉。

由于塔北構(gòu)造形態(tài)主要表現(xiàn)在古生界，中新生界為簡單的斜坡形態(tài)，目前主要以古生界構(gòu)造特征認(rèn)識塔北構(gòu)造格局。受古生界大斷裂的控制，塔北構(gòu)造單元由西向東劃分為英買力低凸起、輪臺低凸起、哈拉哈塘凹陷、輪南低凸起、草湖凹陷以及庫爾勒鼻隆，總體以“四隆兩凹”的形態(tài)分布(圖2-1)。

圖1 塔北地區(qū)奧陶系灰?guī)r頂面立體顯示圖

三、露頭溶洞型儲集體類型及特征

(一)露頭溶洞型儲集體類型。塔北奧陶系露頭儲集空間類型分為：溶洞型儲集體、裂縫型儲集體、礁灘溶孔型儲集體、粒間孔型儲集體、晶間孔型儲集體等五類。本文重點(diǎn)對塔北奧陶系露頭溶洞型儲集體類型進(jìn)行了劃分。

(二)露頭溶洞型儲集體內(nèi)部結(jié)構(gòu)模式。充填物類型可分為：物理充填、化學(xué)充填、垮塌角礫巖充填。物理充填包括砂泥充填、礫石充填；化學(xué)充填包括方解石充填、石膏充填、硫磺充填和螢石充填等。

巖溶在地表—近地表和埋藏演化階段會發(fā)生反復(fù)的溶蝕和充填作用，形成充填程度、充填物類型及組合特征各異的溶洞，當(dāng)作為油氣儲層時則會表現(xiàn)出強(qiáng)烈的空間非均質(zhì)性，是一種極為特殊和復(fù)雜的儲層類型[22]。塔里木盆地北部柯坪—巴楚地區(qū)廣泛出露奧陶系古溶洞，分布在沿314國道從柯坪向西至西克爾一帶，包括硫磺礦、硫磺溝、一間房、五道班和西克爾等地。近年來，有些學(xué)者開始對該區(qū)溶洞充填特征進(jìn)行研究，劉偉認(rèn)為西克爾溶洞以沉積和化學(xué)充填為主[24]，牛永斌認(rèn)為硫磺溝和五道班地區(qū)存在鈣華沉積[25]。

四、露頭溶洞型儲集體成因分析

(一)古巖溶成因類型及特征。古巖溶的成因類型是碳酸鹽巖古巖溶研究的基礎(chǔ)。目前古巖溶的分類極不統(tǒng)一，因分類依據(jù)的不同，可有多種分類方案[6,14,13,37-40]?？v觀前人的分類，結(jié)合研究區(qū)奧陶系的實(shí)際情況，遵循科學(xué)性、勘探實(shí)用性、成因聯(lián)系性的原則將研究區(qū)碳酸鹽巖古巖溶劃分為三大類[17]：準(zhǔn)同生巖溶、埋藏巖溶和風(fēng)化殼巖溶(表4-1)。

表4-1 塔北地區(qū)古溶洞成因類型及特征

(二)古巖溶作用的期次及疊加、耦合關(guān)系

塔里木疊合盆地的多旋回構(gòu)造演化特點(diǎn)，形成了塔北奧陶紀(jì)不同階段、不同類型碳酸鹽巖6期古巖溶作用的疊加、改造關(guān)系，其中最主要的是加里東中期和海西早期[43,44]，以及加里東早期II幕。多期同類型巖溶的疊加，或者是準(zhǔn)同生巖溶、風(fēng)化殼巖溶和埋藏巖溶三類巖溶的疊加或繼承性發(fā)育，都會使巖溶類型變的復(fù)雜，而難以辨識。從理論上來講，古巖溶作用的期次包括兩個方面：上述三種古巖溶作用中同一類型的古巖溶作用在不同階段的疊加、改造關(guān)系，以及不同類型古巖溶在同一階段和不同階段的疊加、改造次序。鑒于古巖溶期次研究的目的主要在于界定多期成因、多期改造及多期充填的古巖溶作用的關(guān)系及發(fā)育演化規(guī)律，并從一定程度上揭示各種成因類型、各期次巖溶作用對碳酸鹽巖儲層的有效貢獻(xiàn)量。限于目前的研究技術(shù)手段和勘探實(shí)際，對于古巖溶作用的期次和疊加關(guān)系只能落實(shí)到與構(gòu)造運(yùn)動密切相關(guān)的某一階段內(nèi)哪類巖溶作用占主導(dǎo)以及對儲層的貢獻(xiàn)效應(yīng)。

(三)埋藏巖溶及風(fēng)化殼巖溶與準(zhǔn)同生巖溶耦合關(guān)系

準(zhǔn)同生巖溶作用受到海平面升降的控制，一般發(fā)育于相對海平面下降期；同時受沉積環(huán)境控制，主要發(fā)育于潮坪相、潟湖相以及臺地內(nèi)的灘相。

埋藏巖溶作用受埋藏期深部成巖作用的影響，其分布受深埋熱液的活動范圍控制。埋藏巖溶作用總是沿著前期古風(fēng)化殼殘余孔洞縫系統(tǒng)發(fā)生，并往往優(yōu)先溶蝕各種孔洞和裂縫充填物，使儲層孔隙表現(xiàn)出某種繼承性。與此同時，這類溶蝕孔洞的形成與烴類的快速及時注入和定位是密切配合的。因而，埋藏巖溶作用是儲層形成的最主要作用和直接因素[6]。在平面上，這類儲層的分布范圍與白云巖型風(fēng)化殼巖溶儲層的分布大致是一致的。這類儲層往往有較高的孔隙度和滲透率，以基質(zhì)準(zhǔn)同生巖溶孔疊加后期再溶蝕空洞為特征，均質(zhì)性相對較好。熱液巖溶多發(fā)生在深埋階段和后期盆地反轉(zhuǎn)以及造山過程，在兩個構(gòu)造部位極為發(fā)育：一是受斷裂控制的臺緣前斜坡，在盆地反轉(zhuǎn)過程轉(zhuǎn)為逆沖斷層并與殼源基底斷裂相連，構(gòu)成深部熱水通道；二是海西期造山階段，殼源火山熱活動上涌攜帶深部熱水，沿著斷裂和裂隙溶蝕交代碳酸鹽圍巖。

風(fēng)化殼巖溶作用主要受古潛山范圍的控制，是后期構(gòu)造運(yùn)動導(dǎo)致地層抬升接受晚期大氣淡水的淋濾而發(fā)育的，其形成的儲層一般分布在古潛山面之下。長期隆升風(fēng)化殼巖溶主要發(fā)育于古潛山的核部，而短期暴露不整合面巖溶主要發(fā)育于古潛山的斜坡帶。塔北地區(qū)石灰?guī)r型風(fēng)化殼巖溶儲層主要分布在輪南地區(qū)及英買力的英買4井、玉東2井和紅旗2井等井區(qū)，其原始沉積環(huán)境包括局限臺地、臺內(nèi)灘和障壁灘相；白云巖型風(fēng)化殼巖溶主要分布在牙哈地區(qū)和英買力的東部地區(qū)，其原始沉積環(huán)境為臺地灘、障蔽灘或局限臺地[13,42]，在這些石灰?guī)r型巖溶儲層及白云巖型巖溶儲層中，均發(fā)育強(qiáng)烈的準(zhǔn)同生溶蝕作用和準(zhǔn)同生后溶蝕作用的印跡。

五、結(jié)論

(1)塔北地區(qū)構(gòu)造演化大致經(jīng)歷了三大階段：穩(wěn)定抬升剝蝕期、擠壓抬升期、調(diào)整定型期；而決定構(gòu)造格局的古生界構(gòu)造形態(tài)主要形成于海西期，定型于早印支期。塔里木疊合盆地的多旋回構(gòu)造演化特點(diǎn)，形成了塔北奧陶紀(jì)不同階段、不同類型碳酸鹽巖6期古巖溶作用的疊加、改造關(guān)系。其中對于塔北地區(qū)奧陶系古巖溶儲層起重要作用的為加里東中期和海西早期以及早加里東期II幕。

(2)塔北奧陶系露頭大型溶洞可劃分為：地下河、豎井、孤立溶洞和廊道型溶洞等四類。根據(jù)充填程度將溶洞分成3種類型：充填型、部分充填型和未充填型，絕大部分溶洞屬于充填型。充填物類型可分為：物理充填、化學(xué)充填、垮塌角礫巖充填。物理充填包括砂泥充填、礫石充填；化學(xué)充填包括方解石、石膏、硫磺、螢石等。巖溶在地表—近地表和埋藏演化階段會發(fā)生反復(fù)的溶蝕和充填作用，形成充填程度、充填物類型及組合特征各異的溶洞。研究區(qū)絕大多數(shù)溶洞發(fā)育多種充填物，主要存在兩種溶洞復(fù)合充填模式：物理沉積物——垮塌角礫巖充填模式和物理沉積物——化學(xué)充填物充填模式。

(3)古巖溶作用是塔北地區(qū)奧陶系海相碳酸鹽巖儲層形成的關(guān)鍵要素之一，巖溶發(fā)生在中低緯度的熱帶和亞熱帶氣候條件下，主要包括準(zhǔn)同生巖溶、埋藏巖溶、風(fēng)化殼巖溶3種不同成因的巖溶類型。塔北地區(qū)奧陶系各類巖溶具有復(fù)雜而顯著的耦合關(guān)系。準(zhǔn)同生期巖溶為后期的埋藏巖溶準(zhǔn)備了基礎(chǔ)通道；隨后發(fā)育的埋藏及風(fēng)化殼巖溶則是繼承并疊加早期準(zhǔn)同生巖溶通道的發(fā)育，最終成為潛在的優(yōu)質(zhì)儲層。

【參考文獻(xiàn)】

[1]Clyde H.Moore著,姚根順,沈安江,潘文慶,等.碳酸鹽巖儲層—層序地層格架中的成巖作用和孔隙演化[M].北京:石油工業(yè)出版社,2008.1-393.

[2]江懷友,宋新民,王元基,等.世界海相碳酸鹽巖油氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀與展望[J].海洋石油,2008,28(4):6-13.

[3]戴金星,裴錫古,戚厚發(fā).中國天然氣地質(zhì)學(xué)(卷一)[M].北京：石油工業(yè)出版社,1993.1-10.

[4]張抗.塔河油田似層狀儲集體的發(fā)現(xiàn)及勘探方向[J].石油學(xué)報,2003,24(5):4-9.

[5]郭建華,塔里木盆地輪南地區(qū)奧陶系潛山古巖溶及其所控制的儲層非均質(zhì)性[J].沉積學(xué)報,1993,11(1):56-64.

[6]陳學(xué)時,易萬霞,盧文忠.中國油氣田古巖溶與油氣儲層[J].沉積學(xué)報,2004,22(2):244-253.

[7]李國蓉.碳酸鹽巖中縫合線的形成機(jī)制及其儲集意義討論[J].礦物巖石,1997,17(2):49-54.

[8]馬永生.碳酸鹽巖儲層沉積學(xué)[M].北京:地質(zhì)出版社,1999.1-152.

[9]強(qiáng)子同.碳酸鹽巖儲層地質(zhì)學(xué)[M].山東東營:中國石油大學(xué)出版社,2007.189-196.

[10]樂昌碩,于炳松,田成,等.新疆塔里木盆地北部層序地層及其沉積學(xué)研究仁[M].北京:地質(zhì)出版社,1996.105.

[11]顧家裕.塔里木盆地沉積層序特征及其演化[M].北京:石油工業(yè)出版社,1996.298.

[12]劉靜江,劉池洋,孫紅海.塔里木盆地輪南地區(qū)奧陶系沉積儲層研究新進(jìn)展[J].中國地質(zhì),2007,34(3):515-521.

[13]顧家裕,周興熙,劉雯林,等.塔里木盆地輪南潛山巖溶及油氣分布規(guī)律[M].北京:石油工業(yè)出版社,2001.35-150.