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1、 61 5 地质论评 G E O L O G I C A L R E V I E W V o l 5 6 M a y N O 3 2 O 1 O 塔河油 田奥陶系海西早期 加里东中期 岩溶对 比研究 李 会 军 丁 勇 周 新 桂 张 林 炎 张 文 才 1 中国地质科 学 院地质力 学研 究所 北京 1 0 0 0 8 1 2 中国石化西北分公司勘探开发规划设计研究院 乌鲁木齐 8 3 0 0 1 1 3 中 国石油化 工股份 有 限公 司石 油勘探 开发研 究 院 北京 1 0 0 0 8 3 内容提 要 塔河油田为我 国第一个 第 一大古生 界海相大油 田 奥陶系是最主要的层位 产量 占
2、塔河油 田总产量 的 7 5 以上 海西早期 加里东中期岩溶作用对塔河油 田奥 陶系碳 酸盐岩储 层的形成 和分布具有 重要的控制作 用 通过岩溶 的平面分布 缝洞充填物类型 古生物 锶同位素 碳 氧 同位素 稀 土元素 包裹体 荧光 等可 以区分海西早 期岩溶和加里东 中期岩溶 海西早期岩溶古地貌起伏 较大 对储层具 有明显 的控 制作用 加里东 中期岩溶古地 貌总 体起伏较小 对储层的控制作用不明显 海 西早期岩溶主要受构造 不整合面 古地貌和岩性 的控 制 其 中构造 是最 重要的因素 加里东中期岩溶主要受构造 加里东 中期 I 幕不整合 面 岩性 的控 制 具有 明显 的断控 和层控特
3、征 最后对海西早期 加里东中期岩溶 有利储层分布 区进行 了预测 关键词 塔河油田 岩溶 塔里木盆地 奥 陶系 1 塔河油 田奥陶系岩溶发育概况 塔河 油 田为我 国第 一 个 第一 大 古 生界 海 相 大 油田 实现了我国古生代海相碳酸盐岩油气勘探真 正 意义上 的重 大 突 破 翟 晓先 1 9 9 9 6 2 0 0 5 2 0 0 6 a 2 o o 6 b 截 至 2 0 0 7年底 塔 河 油 田在奥 陶系 志 留 系 泥 盆系 石 炭 系 三叠 系 白垩系 6个层 位累计 完 成探明储量 8 4亿 吨油当量 三级储量 2 3 0 8亿吨 油 当量 其 中奥 陶系是 最 主要 的
4、层 位 产 量 占塔河 油 田总产量 的 7 5 以上 塔河油 田奥 陶系岩 溶作用非常发育 康玉柱 2 0 0 5 丁勇 2 0 0 6 李培廉 2 0 0 3 张希 明 2 0 0 7 张抗 1 9 9 9 2 0 0 3 周 永 昌 2 0 0 0 发 现 的最 大 未 充 填 溶 洞 为 2 9 4 9 m T8 0 8 K 井 5 7 6 3 5 1 5 7 9 3 0 0 m 岩 芯 上发现 的最 大 全 充 填 溶 洞 为 2 0 0 m T 6 1 5井 5 5 3 5 5 5 5 5 m 测 井 识 别 的 最 大 全 充 填 溶 洞 为 7 3 m TK 4 0 9 井 5
5、 5 8 6 5 6 5 9 m 塔 河油 田奥 陶系 碳 酸盐 岩 经 历 了多 类 型 表 生 岩溶 埋 藏岩溶 热 液 岩 溶 硫 酸盐 热 化 学还 原 反 应 T S R 岩溶作用 朱东亚 2 0 0 7 王恕一 2 0 0 3 但 以表 生岩溶 最为 重要 表 生 岩 溶 主要 发 生 于海 西早 期 其次是加里东中期 俞仁连 2 0 0 5 刘春燕 2 0 0 6 张达景 2 0 0 7 加 里 东 中期 海 西 早期 岩 溶发 育 时 间 期次 范围 特征 机制各有特点 但在塔河油 田 主体区 加里东中期岩溶被海西早期岩溶强烈改造 中一 上 奥 陶统覆 盖 区 加里 东 中期
6、岩溶 虽 可得 到较 好保 存 但 中一 上奥 陶统 厚 度较 小 区或 海 西早 期 断 裂 裂缝发育区 海西早期岩溶仍较发育 加之加里 东 中期 海西 早期 岩溶 皆为表生 岩溶 是 控制储层 的 主要 因素之一 因此 开展塔 河油 田奥 陶系海西早 期 加 里东 中期岩 溶对 比研 究无 疑具 有重要 意义 2 海西早期 加里东 中期 岩溶识别标志 海西早 期 加 里东 中期岩溶 皆为表 生岩溶 平面 上又 可重叠 为此 尝试 了多种方 法 包括 岩溶 的平面 分布 缝洞充填物类型 古生物 锶同位素 碳 氧同 位素 稀土元素 包裹体 荧光 成岩作用 微量元素 阴极 发光 等 较 为全 面
7、 系统地 建立 了塔河 油 田海 西 早期 岩溶 和加里 东 中期 岩 溶 的 的识 别标 志 其 中部 注 本文为中央级公益性科研 院所基本科研业务费 编号 D Z L X J K2 0 0 8 0 2 资助项 目的成果 收稿 日期 2 0 0 9 0 5 1 2 改回 日期 2 0 1 0 0 1 1 7 责任编辑 章雨旭 作者简介 李会军 男 1 9 7 1年生 博士 副研究员 主要从事石油地质方面的研究工作 通讯地址 1 0 0 0 8 1 北京市海淀区民族大学南路 1 1号地质力学所 E ma i l l i h u i j u 3 4 6 9 s in a c o rn 地质论评
8、分指标区分海西早期和加里东 中期岩溶不甚理想或 比较复杂 如阴极发光 成岩作用等 择其简明扼要 效果 突 出者描 述于下 2 1 岩溶平面 分布 上 奥 陶统 桑塔木组 主要 为泥岩 瘤 状泥灰 岩 微 晶泥灰岩互层 其可溶性 透水性差 可视为不可溶 层 不透水层 主要在塔河油田南部分布 图 1 抑 制了其下覆地层岩 溶作用 的进行 受桑塔木组 控 制 桑 塔木组 尖灭线 以北 为加 里 东 中期 岩溶 被 改 造 及海西早期岩溶主要发育 区 尖灭线 以南 为加里东 中期岩溶主要发育区 2 2 缝洞充填 物类型 海 西早 期岩 溶缝 洞 充 填物类 型 多样 包 括 暗河 沉积物 砂砾岩 砂
9、泥岩 塌 陷角 砾岩 化 学 充填 的 巨晶方 解石或 钟乳石 等 但具 一共性 即 富含 陆源石 英砂 粉砂 特别是局部地 区为伸人的海岸砂填积 以此有别 于加 里东 中期 岩 溶缝 洞 反 映这 一 时 期被 剥 蚀 地层 不仅 有 中一 下奥 陶统 纯 碳 酸盐 岩 还有 上 奥陶统 志留系 泥盆系 石炭系碎屑岩 加里东 中期岩溶缝洞充填物为方解石 碳酸盐 砂 泥 陆源泥质等 局部可见 自生石英 但不见陆 源石英砂 或粉砂 说 明这一 时 期 塔河 地 区 地表 均 为 清 水碳酸 盐岩沉 积 陆 源碎 屑沉积 不发育 2 3 古生物 部 分岩 溶缝 洞 充填 物 中发 现 泥盆 纪 早
10、 石炭 世 杜内期孢粉 对溶洞充填物的详细研究表明 洞顶 坍 塌沉积 碎屑 流沉积 及地 下暗河 沉积互层 产 出 说 明溶洞 的形 成 岩 溶 与 溶 洞 的充 填 基 本 上 同 时 进 行 因此其 形成 时期为海 西早 期末一 海西 晚期初 部分 岩溶缝 洞充填 物 中则 发现 中一上 奥 陶统 的 牙形刺化石 未见更晚时代的化石 说明其为加里东 中期岩溶 2 4 锶 同位素 锶 有 四个 稳 定 同位 素 S r S r S r 鹪s r 其 S 1 0 4 9 4 T 7 3 8 T 7 3 7 l T 7 r 6 o 7 2 4 s 1 5 0 2 4l 口 D 1 L J 一 J
11、 霭 35 T501 s48 s6 1 扎 N54 厂 8 34 O 图 1塔河油 田部分古生界地层尖灭线位置 图 翟晓先 2 o 0 6 b F i g 1 P i n c h o u t b o u n d a r y o f P a l a e o z o i c s t r a t a i n t h e T a h e o i l f i e l d 翟晓先 2 0 0 6 b 一 7 T K 9 h l O 一 砷 寺 7 T T 一 圈 一 一 一 一 囡 一 一 一 囡 一 一 因 一 一 r I S 0 m S 6 一 2 8 S 9 S 串 第 3期 李会军等 塔河油田奥
12、陶系海西早期 加里东 中期岩溶对 比研 究4 1 5 加里东 海西早期风 海 两早期 期岩溶孔 化及构造一 风岩溶缝洞 洞 化裂隙 样 品类型 图 2塔河 油田奥 陶系海西早期 加里东 中期岩溶锶同位 素分布 图 F i g 2 Di s t r i b u t i o n c h a r a c t e r i s t i c s o f z S r S t o f Or do vi c i a n k a r s t p r od uc t i o n i n Ta he o i l f i e l d 中 s r 是 由 R b 经 p 一 衰变 而成 随着 Rb 的衰变 S r 在 地
13、质 历 史 中是 逐 渐增 多 的 在 化 学与生 物 化 学过 程 中 锶 不 会 产 生 同位 素分 馏 因而在 研 究 物 质 迁 移 和 变 化过 程 中 n S r S t 是 有 效 的示踪 剂 锶在海 洋 中的存 留时 间至 少在百万年以上 而海洋 的混合 时间 只有一 千年 故 认 为 锶 在 海 洋 中 的分 布是均匀的 不受纬度 深度 的影响 海水的锶同位素组成主要受壳源和幔 源 两个锶 来 源 的控 制 壳 源 锶 主 要 由 大 陆 古 老 岩 石 2 S r S r 0 7 1 0 0 7 4 0 风 化提供 幔 源锶主 要 由洋 中脊 热 液 系统 提 供 n S
14、r S r 大约 0 7 0 3 海 西 早 期 岩 溶 缝 洞 充 填 物 的 S r S r 图 2 明 显 大 于 奥 陶纪 海 水 的 卵 S t S r 向芳 2 0 0 1 也 明显大 于志 留纪 泥 盆纪 石 炭 纪 海 水 的 z 卵 S r n S r 向芳 2 0 0 1 一般 来 说 海 相碳 酸盐 岩 的 盯 S r 7 z S r 与 沉 积 时 海 水 的 S r S r 类似 其值 较低 因 此高 的 S r n 舶 S t 值说 明岩溶 作用过程 中 不仅有海相碳 酸盐岩来 源 还有陆源碎屑岩来源 与海西早期不整合面发育 时期被 剥蚀 地层既 有 奥 陶 系碳
15、酸盐 岩 又 有 上奥 陶 统 志 留系 泥盆系 石炭 系碎屑岩 一致 加 里 东 中 期 岩 溶 缝 洞 充 填 物 的 卵S r S r 值则 明显偏 低 图 2 反 映 充填 作 用 时 期被 剥蚀地层 比较单一 为奥陶系碳酸盐岩 缺乏陆源碎 屑岩 2 5碳 氧 同位 素 海 相碳 酸盐 的8 C P D B 值 变化范 围狭窄 在 一1 2 0 之 间 生物成 因 有 机 碳 则 以强烈 亏损 6 C 为特征 海水 的8 O 组 成 非 常 均一 而 大气 水 雨 水 的6 O变 化范 围较大 且 较海 水贫 O 海西 早 期 岩 溶 缝 洞 方 解 石 的 6 c D B值 在 3
16、8 3 1 oo o 一1 1 6 5 之间 但主要为负值 反映岩溶 作用 发生 时期大 气水 富 含有 机 成 因 C O 或 和 成 岩过 程 中受 有机 碳 分散 有机质 油气 影 响较 大 即 与这一时期满加尔坳陷及其斜坡地区的寒武系一奥 陶系烃 源 岩进 入 生 油 高 峰 期 油 气 来 源 充 沛 有 关 6 O P D B 值 在 一9 一1 4 5 之 间 为 高 负值 说 明 被大气 水改造 比较彻 底 表 1塔河油 田奥陶 系岩溶缝洞充填 物稀土元素含量表 Ta b l e 1 REE c o nt e nt s o f Or d o v i c i an ka r s t f r a c t u r e c a v i t y f i l l i n g s i n t h e Ta he Oi l f i e l d Ta r i m Ba s i n 岩芯取芯 稀土元素含量 1 0 备 井号 回次 块号 L a C e N d S m E u Tb Yb L o 注 7 4 1 2 1 1 6 3 1 7 3 3 0 1 1 6 3 0 4 4 0 1 0
