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1、塔中与塔河地区油气成藏对比及大型油田勘探方向 张涛闫相宾邬兴威 ( 中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院) 1 9 9 0 年和1 9 9 4 年中国石油天然气集团公司在塔中先后发现了塔中1 井下奥陶统白云岩 潜山凝析气藏与塔中1 6 井上奥陶统良里塔格组风化壳油藏。1 9 9 7 年西北石油局在塔北地区 发现塔河超亿吨级奥陶系岩溶缝洞型油气藏( 田) ，掀起了塔里木盆地古岩溶型油气藏勘探 的高潮。截至2 0 0 3 年底，各石油公司在塔里木盆地奥陶系碳酸盐岩领域探明油气储量 5 5 0 5 2 1 0 4 t ，巨大的油气资源和较低的探明率说明塔里木盆奥陶系广阔的勘探前景。但由 于塔中
2、地区奥陶系岩溶储层特征和分布规律及油气成藏分析目前尚不十分清楚，进而制约了 该区碳酸盐岩油气勘探的扩大发现。为此，本文从两地区构造演化、储层特征、成藏过程、 保存条件等方面的差异分析人手对塔中、塔河地区奥陶系碳酸盐岩油气成藏条件进行对比分 析，探讨了塔中、塔河地区奥陶系成藏差异的原因所在，以期对塔中和塔河外围地区岩溶型 油气藏勘探起到有益的指导作用。 一、构造演化差异分析 晚奥陶世加里东中期运动( 古浪运动) ，发生在全球构造由离散、伸展向聚敛、挤压转 换的背景下，卡塔克隆起、塔北隆起及其上的阿克库勒凸起均在这期运动中奠定雏形，该期 可细分为三幕。 加里东中期第一幕发生于中、晚奥陶世间，在沙西
3、凸起与阿克库勒凸起表现为一间房组 ( 0 2 y j 与上覆恰尔巴克组( 0 3 q ) 问的假整合、问断，以及2 3 个牙形刺带的缺失( 王君 奇等，2 0 0 0 ) ；在塔中卡塔克凸起，上奥陶统良里塔格组( 0 3 1 ) 低角度不整合超覆在中下奥 陶统鹰山组( 0 1 一：y ) 下部之上，其间缺失整个中奥陶统( O ，一：Y 上部一0 2 y j ) 、上奥陶统恰 尔巴克组( 0 3 q ) 约5 0 0 m 以上的地层和7 1 3 个牙形刺带，如中1 井良里塔格组中下部直 接超覆于鹰山组下部( 钱一雄，2 0 0 3 ) ，说明该期运动在塔中表现更为突出。 晚奥陶世中晚期以来，构造
4、升降频繁，较明显的有两次，第二幕在良里塔格组( 0 31 ) 沉积之后，桑塔木组( 0 3 s ) 沉积之前，0 3s 假整合超覆在0 3 1 不同层位之上，地震剖面上 0 3 s 、0 3 1 间T 2 界面之上的上超清晰可见。卡塔克古隆起上尤为突出，T Z l 6 2 、T Z A 3 井0 3 l 残厚分别为7 2 7 0 m 和8 8 3 5 m ，其上为下志留统超覆，而东南高凸起部位的T Z 4 0 1 井，0 3 l 仅6 5 0 m ，其上被0 3 s 超覆，0 3 s 底为灰质角砾岩，反映该期次隆升造成的间断和0 3 l 大段 地层遭受剥蚀。 第三幕在桑塔木组沉积后，下志留统沉
5、积之前，与口不整合面相当，塔中表现为下志 留统塔塔埃尔塔格组( S ，t ) 超覆在0 3 卜一0 3 S 不同地层之上，如中1 井志留系角度不整合超 覆在良里塔格组之上。塔北下志留统柯坪塔格组( S 1k ) 中段超覆在0 3s 之上，s 1k 覆盖区 0 3 S 残厚3 4 9 5 6 9 3 5 m 不等。 海西早期运动主要受南天山洋俯冲、消减的控制，构造活动强烈活跃。在塔北地区强烈 抬升，轮南断裂带的累计上冲幅度达4 0 0 0 m ，受其影响，轮南断裂下盘塔河地区发育较为密 一2 ，4 一 集的小断层及褶皱构造，其上部泥盆系、志留系、中上奥陶统、下奥陶统顶部地层依次被剥 蚀，剥蚀厚度
6、约1 5 0 0 m ，遭受剥蚀的时间约1 0 M a 。而塔中隆起抬升幅度远小于塔北地区， 只是使早期构造格局进一步加剧、复杂化并最终定型。塔中东南部抬升强烈，地层剥蚀严 重，如塔中1 井、塔中3 8 井等在背斜核部出露下奥陶统纯白云岩地层。而塔中中西部及北 部构造活动强度弱，未能将D 卜S 地层剥蚀。 海西晚期塔里木地块与中天山地块的碰撞，使塔北地区又一次强烈抬升隆起，石炭系和 二叠系部分或全部被剥蚀，三叠系底面为高角度不整合，在轮台断裂北侧( 上盘) 构造抬升 剥蚀强烈，出露震旦系。阿克库勒凸起受区域性近S N 向挤压作用，进一步抬升暴露剥蚀， 使海西早期北高南低的构造面貌进一步加强，并
7、基本定型。而塔中隆起区构造形变相对较 弱，仅局部地段有继承性构造活动，形成石炭系和二叠系宽缓褶曲构造，整体抬升幅度不大。 总之，加里东中期运动和海西运动决定了塔中、塔河地区油气聚集构造背景，塔中低凸 起是在早加里东期形成的雏形，加里东中期是构造格局主要形成期，到海西早期基本定型。 而阿克库勒凸起是主要形成于海西早期，在海西晚期基本定型，一直到喜马拉雅期最终定 型。这种构造演化差异为分析两地区油气成藏条件( 储层成因、储盖组合、油气成藏期次、 保存条件等) 及分布的不同提供了有力支持。 二、奥陶系储层的特征与成因差异 1 储层发育层位及相应产层特征存在异同点 塔中地区岩溶洞穴型储层发育分布局限，
8、但与孔隙性白云岩有关的小型岩溶孔洞比较 发育，上奥陶统良里塔格组台地边缘浅滩( 礁) 相溶蚀孔隙型储层发育。 通过对5 1 口井的综合识别研究，仅在塔中东部高陡潜山带的8 口井中发现岩溶作用形 成的洞穴层，其钻遇率仅为1 5 7 ，其中有4 口井洞穴与加里东期岩溶作用有关，另4 口 井的洞穴与海西早期岩溶作用有关。主要在断垒带等窄条状的地区分布，另外在塔中东部地 区，由于古地貌相对较高，岩溶洞穴层发育。 而在塔中隆起区下奥陶统自云岩段与石炭系直接接触，其间的不整合侵蚀面为白云岩段 岩溶作用改造提供了有利条件，发育小型岩溶孔洞。如塔中3 8 、塔中2 、塔中1 、塘北2 、 山1 井等均钻遇此类
9、储层，该储层缝、孔、洞等储渗空间发育，具较好的孔渗性，油气产 能高。 区内下奥陶统白云岩储层主要有两种类型，即溶蚀孔洞型和岩溶缝孔洞型。前者受海平 面变化、沉积相带和溶蚀作用控制，后者主要受白云岩在奥陶纪末和泥盆纪末两期岩溶作用 的出露程度和岩溶作用强度的控制。 上奥陶统良里塔格组灰岩储层主要发育两种类型，即岩溶缝孔洞型储层和溶蚀孔洞型储 层。前者与奥陶纪末或泥盆纪末岩溶作用有关，后者受沉积相带、岩性和断裂活动的控制。 良里塔格组灰岩储层主要分布于塔中东北部沿塔中1 号断裂带发育的台地边缘相带。 塔河地区岩溶洞穴型储层大面积多层系叠置连片分布，中奥陶统一问房组是重要产 层，上奥陶统良里塔格组储
10、层局部发育。 在塔河地区，奥陶系海西早期不整合面以下约2 5 0 m 的深度范围内，受海西早期构造脉 动式抬升( 或侵蚀基准面脉动式下降) 控制，发育3 个岩溶旋回，纵向上分为三个岩溶洞穴 层，平面上洞穴层的发育分布受海西早期岩溶相带的控制，整体看具多层叠置连片分布的特 征。经多期抬升在洞穴层顶底附近普遍发育风化裂隙型储层，这些密集发育不规则网络状风 化裂隙系统与构造裂隙不但可连通不同期次洞穴子系统，而且为本区油气富集和高产稳产创 一2 ，一 造了得天独厚的有利条件。此外加里东期岩溶形成的洞穴型储层分布范围和涉及深度也较 大，只是发育程度不及海西早期的岩溶储层，主要分布在塔河外围地区。 2 奥
11、陶系岩溶作用期次、古地貌等方面存在差异 塔中地区以加里东中期岩溶为主，其次是海西早期岩溶；塔河地区以海西早期岩溶为 主，其次是加里东中期岩溶。但塔中、塔河地区早奥陶世末岩溶作用相对较弱。 泥盆纪末海西早期运动对塔河地区岩溶储层的形成有重要作用，下石炭统与中下奥陶统 灰岩呈假整合接触和岩溶缝洞方解石的S r 同位素组成大于0 7 0 9 4 ，有力地揭示了岩溶作用 应主要发生于海西早期。 从区域构造演化、地震反射结构、牙形石、地球化学特征及钻井等资料看，该区具备发 育加里东中期岩溶作用的条件。在塔河主体区海西早期、加里东中期形成的两个不整合面重 合，加里东中期岩溶作用形成的洞穴被海西早期构造运动
12、剥蚀或改造，从而无法识别，但在 塔河外围深层加里东期岩溶储层发育，可见加里东期岩溶涉及的深度和范围较海西早期的岩 溶要广。 塔中隆起区加里东中期运动对岩溶储层的形成有重要作用。在塔中4 、塔中6 、塔中1 6 和塔中6 1 井奥陶系剖面上，发育加里东中期岩溶洞穴层，占塔中地区已发现洞穴层钻井数 的一半，证实了奥陶纪末加里东中期岩溶的重要性。海西早期，由于巨厚的良里塔格组和分 割条带状出露可溶岩的限制，只在部分地区发育海西早期岩溶，如塔中3 一塔中7 井区、塔 中2 5 井、塔中3 8 塔中4 8 井区和塘古1 井区奥陶系灰岩段直接与石炭系接触，或石炭系 与奥陶系之间有少量的志留系砂泥岩相隔，该
13、井区岩溶储层的形成主要受控于泥盆纪末的海 西早期构造运动。 塔中、塔河地区早奥陶世末岩溶作用相对较弱。 晚、中奥陶世之间的加里东中期运动，使塔中、塔河地区均有整体抬升发生。塔中间断 时间长，抬升幅度大，塔北表现较弱。但这一时期的隆升是一个区域性的上隆过程，局部断 裂和褶皱构造不发育，碳酸盐岩地层中的裂隙系统欠发育，流体活动初始通道的缺乏，从而 限制了流体的有效活动，局部地区如塔中号、号断裂已有活动，在这些断裂带附近，下 奥陶统碳酸盐岩有较强烈的岩溶作用改造并形成较好的岩溶储层。与此相似在塔河地区兰尕 盐体之下的一批成功探井( 如S 1 1 2 、S 1 0 6 井等) 与加里东期南北向断裂控制
14、的岩溶裂缝有 成因联系。 构造演化差异导致岩溶古地貌的不同。 加里东期塔中抬升幅度明显大于塔河地区，可溶岩地层出露区分散并呈条带状分布，缺 乏大面积分布的岩溶斜坡区，造成多个小型、分散的岩溶地下水系统。海西期阿克库勒凸起 冲断褶皱强烈，下奥陶统顶部及上伏地层剥蚀夷平，塔河地区岩溶斜坡发育。 可溶岩石类型控制了岩溶水的运移、改造方式。 塔河油田主体区风化壳内可溶岩主要为奥陶系鹰山组纯灰岩，塔中地区风化壳内可溶岩 石类型相对多样，有致密性灰岩、孔洞性灰岩、孔隙性白云岩和致密性白云岩等，并呈带状 展布。灰岩的岩溶作用以化学溶蚀为主，机械破碎作用弱，当构造作用下产生裂缝系统时， 大气降水将通过裂隙渗入
15、地下，流体进入地层后主要沿先前的裂隙系统流动，呈管状流溶蚀 改造先前的裂隙，形成大型管状洞穴系统；白云岩的岩溶作用除化学溶蚀外，机械破碎溶解 也有重要意义，呈现整体溶蚀，难见大型洞穴系统。 总之，塔中岩溶作用大规模、广泛发育时期是加里东中期第一幕，之后良里塔格组沉积 一2 1 6 一 覆盖，由于其厚度较大，岩性不纯，影响加里东中期第二幕、第三幕及早海西期岩溶作用对 下奥陶统的改造，加之断裂分割为多个岩溶地貌单元，后期岩溶作用只在部分地区叠加。塔 河地区在加里东中期构造运动影响相对小，分布面积广、持续时间短( 2 3 个牙形刺带) ， 但海西早期对其影响强烈，整体处于岩溶斜坡，古地貌单元相对简单
16、，地下水系发育，在主 体区直接叠加改造早期岩溶，外围区由于上奥陶统地层覆盖，海西早期影响小，主要为加里 东中期岩溶。 三、构造演化史与埋藏史差异导致两地区成藏特征不同 关于塔河、塔中奥陶系成藏方面诸如烃源层、成藏期次划分方面存在分歧。本文主要在 分析前人有关成藏研究成果的基础上，从埋藏史与热演化史差异方面对比塔中、塔河成藏期 次及保存条件。 1 塔中成藏期次划分 1 ) 第一期成藏事件 寒武系一下奥陶统为碳酸盐岩烃源层，主排烃高峰发生在志留纪，在上奥陶统覆盖较厚 地区的寒武系一下奥陶统内幕圈闭内可以形成原生油藏。志留系背斜圈闭的封闭性相对较 差，加之志留纪时期发生的强烈构造抬升作用使油气成藏条件变坏，已形成的油气藏遭受破 坏，如志留系的沥青砂便是这一时期遗留的破坏产物。但在古隆起的斜坡部位仍有发现未被 破坏的原生大油气藏的可能。 2 ) 第二期成藏事件 油气来源为寒武一奥陶系( 以产油为主) ，圈闭条件则主要包括晚海西期同期或以前形 成的下奥陶统断垒、奥陶系挤压滑脱背斜以及上泥盆统一石炭系的挤压背斜等，储盖组合及 保存
