塔里木盆地玉北地区奥陶系层序地层研究

2014-02-17姜欢傅恒林水城蒋丽维

天然气技术与经济 2014年5期

关键词：塔里木盆地奥陶系层序

姜欢傅恒林水城蒋丽维

（1.油气藏地质及开发工程国家重点实验室·成都理工大学，四川成都 610059；2.中国海洋石油湛江分公司，广东湛江 524000；3.中国石油大学，北京 102200）

塔里木盆地玉北地区奥陶系层序地层研究

姜欢1傅恒1林水城2蒋丽维3

（1.油气藏地质及开发工程国家重点实验室·成都理工大学，四川成都 610059；2.中国海洋石油湛江分公司，广东湛江 524000；3.中国石油大学，北京 102200）

为了对塔里木盆地玉北地区奥陶系的层序地层进行正确识别和划分，以层序地层学理论为基础，并根据薄片、钻井、测井、地震及古生物等相关资料，对玉北地区奥陶系的层序界面进行了综合分析，归纳出暴露、岩性岩相组合、生物组合、测井及地震反射特征等5类界面识别标志，识别出6个层序界面，并以此为基础划分出5个三级层序，最终建立了玉北地区奥陶系的层序地层格架，可为奥陶系整体油气勘探部署提供一定依据。

塔里木盆地玉北地区奥陶系层序界面层序格架

0 引言

塔里木盆地玉北地区奥陶系碳酸盐岩储层分布广、厚度大。随着勘探工作的深入，该区玉北1井、玉北1-2x井等多口井钻遇良好油气显示，油气勘探前景较好［1-2］。但奥陶系目的层埋深大，地质条件复杂，勘探开发程度较低，对其地层特性难以认清。前人在塔里木盆地奥陶系的层序划分方面做了一些工作，主要集中在塔北、柯坪、巴楚地区［3］，而对玉北地区的研究较少。笔者以玉北地区为研究对象，根据钻井、测井、地震等资料对奥陶系层序界面进行识别，划分出层序地层，以期为下一步油气勘探提供参考。

1 区域地质背景

塔里木盆地是一个多旋回断坳转化型的含油气盆地，该盆地是在震旦纪至三叠纪发育克拉通的基础上经过印支—燕山—喜山等构造运动而形成的含油气盆地［4］。玉北地区位于塔里木盆地塔西南坳陷内麦盖提斜坡东段，北与中央隆起区巴楚隆起接壤，南邻喀什凹陷及叶城—和田凹陷，西北接柯坪断隆，东与塘沽巴斯凹陷相邻［5］。区内断裂带发育，整体以挤压逆冲和高角度走滑断裂为主，具有纵向上分层，平面上东西分块、南北分段的特征［6］。

玉北地区奥陶系整体上属于克拉通稳定碳酸盐岩台地沉积。从震旦纪开始，塔里木板块在弱伸张背景下由统一的基底开始裂解，板块南缘的昆仑地块和北缘的天山地块均脱离了板块，板块被大洋包围，形成了北昆仑洋和南天山洋［7］。加里东早期Ⅱ幕，塔西南麦盖提地区处于离散被动大陆边缘环境，和田古隆起已具雏形，奥陶系与下伏寒武系呈平行不整合接触。加里东中期Ⅰ幕，构造背景由原来的拉张应力转变为挤压应力，盆地也由大陆边缘盆地向前陆盆地转化，北昆仑洋向南俯冲消亡，中昆仑地体与塔里木陆块碰撞，和田古隆起的主体玉北地区遭受强烈挤压而隆升，出露于水上，奥陶系鹰山组部分被剥蚀，一间房组及恰尔巴克组被剥蚀殆尽。加里东中期Ⅱ幕至海西早期运动作用时期，和田古隆起进一步发展，研究区奥陶系上统受不同程度地剥蚀，志留系和泥盆系完全缺失以致石炭系直接不整合覆盖于奥陶系之上。直至喜山晚期，和田古隆起消亡南倾而成麦盖提斜坡，形成现今北高南低的格局。

2 层序界面的识别

层序界面的识别是层序地层划分的关键，玉北地区奥陶系层序地层主要受加里东构造运动及海平面周期性升降的影响，产生暴露、岩性岩相变化、

古生物断代、测井曲线突变及地震反射终止关系等标志，综合识别出3个二级层序界面（SSB1、SSB2、SSB3）及3个三级层序界面（SB2、SB3、SB5），在此基础上对奥陶系层序地层进行划分。

2.1 层序界面识别标志2.1.1暴露标志

暴露主要有准同生岩溶及风化壳岩溶两类，是识别碳酸盐岩层序界面的重要标志。研究区奥陶系碳酸盐岩经历了多幕次岩溶叠加改造，暴露标志以风化壳岩溶为主。

风化壳岩溶又称表生岩溶，常常形成地层学中的主要不整合面，与层序界面密切相关。低位期海平面急剧下至坡折带以下而缺失碳酸盐岩沉积或构造隆升造成了前期沉积的碳酸盐岩台地大面积暴露，大量的大气淡水对碳酸盐岩台地进行淋滤改造，出现岩溶现象。此时，大气淡水穿过表生地层向下渗流，使渗流带的方解石等不稳定矿物发生溶解而形成大规模的溶蚀孔洞，并出现新一轮的淡水方解石充填；地表的粘土和粉砂随着大气淡水通过溶蚀孔洞下渗到渗流带，在碳酸盐岩中形成渗流粘土、渗流粉砂；同时，长期的暴露淋滤使渗流带的还原性矿物与大气充分接触而遭受氧化。研究区典型的风化壳岩溶识别标志有被方解石充填的溶蚀缝洞、渗流粘土、渗流粉砂、褐铁矿化及示底构造等（图1）。

图1 表生岩溶暴露标志图

2.1.2 岩性岩相标志

海平面及构造运动的综合变化常常会引起沉积环境的改变，从而造成岩性、岩相的变化。岩性岩相突变面一般是层序界面的沉积响应，多表现为平直界面或略具起伏的微弱侵蚀冲刷面［8］。

研究区奥陶系SB3、SB5界面为岩性岩相突变面（图2）。SB3界面之下为局限台地相的灰质白云岩、云质灰岩沉积；界面之上为开阔台地相，岩性以灰

图2 岩性岩相标志及测井标志图

岩为主，反映随着海平面的上升，盐度较高环境下的白云岩沉积开始转变为正常盐度环境下的灰岩沉积。SB5界面之下为开阔台地相，岩性主要为微晶灰岩、砂屑灰岩和泥灰岩；界面之上发育以泥岩、灰质泥岩和粉砂质泥岩为主的盆地相泥质沉积。

2.1.3 生物组合标志

水深是沉积环境的重要指标，生物组合的变化反映着不同的水深，成为层序界面识别的重要依据。鹰山组缺失8～12个牙形刺带（张师本，2000）［9］，时间间断大于10Ma。结合构造演化分析此处是一个构造隆升不整合，是加里东中期Ⅰ幕运动的构造响应。

2.1.4 测井标志

由于层序界面上下地层的沉积环境和成岩作用

存在突变，因此层序界面在测井曲线上有明显的反映［10］，一般表现为岩性岩相突变面和暴露剥蚀面。

岩性岩相突变面上下，测井曲线形态也发生突变，SB5界面处海平面突然上升，随着沉积水体的加深，碳酸盐岩沉积演变为盆地泥质沉积，界面之下为低伽马、高电阻率，界面上为高伽马、低电阻率（图2）。奥陶系顶部SSB3界面存在多期暴露剥蚀，发育风化壳，在暴露地表遭受剥蚀的过程中，风化壳中的泥质含量或放射性元素含量增多，自然伽马值变大，同时岩溶导致地层孔隙度变大，电阻率曲线由界面下的高值锯齿状变为界面上的低值微齿状，其他测井曲线也有不同程度的异常响应，是层序界面识别的良好标志。

2.1.5 地震标志

层序的界面是不整合及其对应的整合面，整合面在横向上表现为一个区域性的连续广泛分布的面。地震剖面上的层序划分主要是对不整合面及与之相当的地震反射界面的识别与追踪［11］，对不整合面识别的最直观的地震反射终止现象有削截、上超、下超和顶超。研究区地震剖面中发育削截和上超现象（图3）。

图3 玉北地区奥陶系层序界面地震识别标志图

研究区奥陶系SSB1界面对应地震界面T80，地震反射特征为较易追踪的平行反射轴，中—弱振幅、中连续，界面下呈空白反射、中低连续，上覆地层振幅增强、连续性变好；SB2（T78）地震反射特征为中—弱振幅、中—差连续，区域上不易追踪对比；SB3地震反射特征为弱振幅、中连续，较易追踪对比；SSB2（T74）在地震剖面上为中—强振幅，中—高连续，区域上易对比追踪；SB5（T72）地震反射特征为强振幅、中—高连续，界面之上可见上超现象，反映在桑塔木组沉积期，海平面不断上升，桑塔木组逐渐超覆在良里塔格组之上形成一个底部界面上的不整合接触关系，具有填平补齐的特点；SSB3（T57）在地震剖面上表现为强振幅、高连续的反射特征，界面之下可见削截现象，反映当时地层沉积之后，由于构造挤压应力的影响，地层抬升遭受剥蚀而产生了角度不整合。

2.2 层序划分

二级层序又称构造层序，由海平面下降形成，并伴随区域性构造运动，三级层序主要受控于全球海平面升降［12］。依据层序地层学原理和研究方法，综合以上层序界面的识别特征，以A5井为例对玉北地区奥陶系进行层序划分和特征描述，识别出2个二级层序SSQ1和SSQ2，进一步划分出5个三级层序（图4），由老到新为SQ1～SQ5，平均时限约6.1Ma。

图4 玉北地区A5井综合柱状图

3 层序地层格架的建立

在继层序划分之后，精细而准确的层序地层格架的建立对于油田开发基础研究工作具有重要指导意义。通过钻井层序划分及地震层位的标定，井震结合，在各界面追踪识别的基础上，以三级层序作为连井剖面地层对比解释单元，选取T57界面为等时对比的拉平面，建立玉北地区奥陶系层序地层等时格架。

SQ1沉积期水体很浅，发育一套局限台地相白云岩、含灰白云岩，沉积稳定，全区暂无井钻穿。SQ2为局限台地灰质云岩沉积，海平面总体缓慢上升，灰质逐渐增多，云质减少，厚150～240m。SQ3期海平面不断上升，水体与外缘海连通，为开阔台地灰岩沉积，厚150～400m，上部地层遭受不同程度的剥蚀，总体上从西南部到东北部逐渐减薄，反映后期受构造运动影响，为西南低、东北高的古地理格局。SQ4期海平面有所下降，发育开阔台地泥晶灰岩，厚度相对较小，为70～120m，在研究区西北部及玉北1断裂带等高部位缺失，其他地区沉积稳定，厚度变化不大。SQ5期海平面迅速上升，开阔台地遭淹没而消亡，形成巨厚的泥岩及灰质泥岩为主的盆地沉积，发育于东南部洼陷部位，沉积厚度约200 m。