塔里木盆地古城低凸起鹰山组白云岩储集层特征及有利区预测

齐井顺，郑兴平，黄世伟，张　友，邵冠铭（.中国石油大庆油田有限责任公司勘探事业部，黑龙江大庆63000；.中国石油杭州地质研究院海相油气地质研究所，杭州30000）



塔里木盆地古城低凸起鹰山组白云岩储集层特征及有利区预测

齐井顺1，郑兴平2，黄世伟1，张友2，邵冠铭2
（1.中国石油大庆油田有限责任公司勘探事业部，黑龙江大庆163000；2.中国石油杭州地质研究院海相油气地质研究所，杭州310000）

摘要：基于6口新钻探井的岩心、井壁取心、岩石薄片和成像测井等资料的分析认为，塔里木盆地古城低凸起奥陶系鹰山组碳酸盐岩储集层的储集空间主要是溶蚀孔洞、晶间孔、构造缝、溶蚀缝等，鹰山组主力储集层为非均质性较强的裂缝-孔洞型储集层。这套储集层孔隙成因复杂，早期经历大气水淋滤作用、白云石化作用和热液改造作用，原油充填之后的晚期热液改造作用，既有建设性的溶蚀作用，又有破坏性的充填作用，加强了储集层的非均质性。鹰山组下段古地貌高地易遭受早期大气水淋滤作用及其后的白云石化作用，切割基底的断层沟通热液，改造附近数百米 至数千米内的先存孔渗层，控制了相对优质的储集层分布。地震储集层预测表明，研究区中西部古地貌高地、白云岩与切割基底断层叠合带可发育大规模有效储集层。

关键词：塔里木盆地; 古城低凸起；鹰山组;白云岩；储集层；颗粒滩；热液

位于塔里木盆地古城低凸起上的古隆1井于2005年在奥陶系鹰山组白云岩层段获得日产10 067 m3的工业天然气流[1]，揭开了古城低凸起油气发现的序幕。古城6井于2012年首次获得高产工业气流，日产气26.65×104m3，油压、产量稳定[2]。2013年古城8井、2014年古城9井相继获得高产气流，特别是古城9井获得了超百万立方米的测试产量，揭示了古城地区奥陶系鹰山组白云岩储集层蕴含丰富油气资源。截至2014年底，在古城低凸起共完成钻遇奥陶系碳酸盐岩的探井10口，其中工业气流井3口（古城6井、古城8井和古城9井），酸压改造低产气流井3口（古隆1井、古城7井和古城12井），储集层欠发育失利井1口（古隆3井），另外古隆2井、古城4井、城探1井未钻遇鹰山组白云岩。由于研究区前期钻探井较少，对白云岩产气层获取资料和研究程度有限[3-4]。本文利用2012年以来的新资料，分析研究区奥陶系鹰山组白云岩储集层的地质特征并探讨其成因，旨在为今后勘探、开发和评价提供参考。

1　地质概况

塔里木盆地古城低凸起处于塔东隆起、塔中隆起和北部坳陷构造转换的部位[5-6]（图1），是在寒武纪—中奥陶世碳酸盐台地坡折带的基础上发育起来的呈向北东倾伏的鼻状低凸起。志留纪以后表现为整体抬升、沉降和轻微掀斜，构造较为稳定[5-6]。研究目的层奥陶系碳酸盐岩顶面埋深5 000～7 000 m，面积约为6 000 km2.

图1　古城低凸起构造位置

研究区内上奥陶统却尔却克组发育海相深水泥岩，厚度超过2 000 m，为下伏奥陶系碳酸盐岩油气藏提供了良好的区域封盖和保存条件。

古城低凸起中—下奥陶统自上而下为一间房组、鹰山组和蓬莱坝组[7]，发育浅水海相碳酸盐岩[8]。中长期海平面升降形成3个沉积旋回（图2），每个旋回下部为相对水体较深的滩间海泥晶灰岩，上部为水体较浅的颗粒滩沉积或颗粒白云岩。3大沉积旋回内部又夹有若干高频震荡形成的次级旋回，次级旋回顶部伴随暴露现象。主要目的层鹰山组钻厚631～773 m，自上而下分为2段（图2）：上段厚度一般200～300 m，以泥晶-亮晶颗粒灰岩、藻粘结岩、颗粒泥晶灰岩为主，自然伽马曲线呈大段低值，在下部有数个中值尖刺，深侧向电阻率曲线总体显示高值，局部有中值尖刺，主要为开阔台地中低能颗粒滩与滩间海间互沉积；下段厚度一般350～450 m，以泥晶-亮晶颗粒灰岩、藻粘结岩、颗粒泥晶灰岩、白云质灰岩为主，并出现较多的白云岩，以污浊细-中晶白云岩为主夹少量粉晶白云岩、中粗晶白云岩，部分见残余颗粒结构。目前钻探的主力储集层是鹰山组下段的白云岩，其自然伽马曲线尖刺增多，深侧向电阻率曲线总体显示高值，在白云岩储集层段电阻率降低（图2），主要为开阔台地颗粒滩与滩间海间互沉积。

2　鹰山组白云岩储集层地质特征

2.1储集空间类型

图2　古城低凸起奥陶系综合柱状剖面

对研究区内6口新钻井的岩心、井壁取心、岩石薄片和成像测井分析表明，鹰山组白云岩储集层的储集空间主要以伴随裂缝的溶蚀孔洞为主，另外晶间孔和晶间溶孔也常见（图3a）。晶间扩溶孔、超大溶蚀缝洞一般发育在晶粒粗大的白云岩中（图3b），粉-细晶白云岩常发育晶间孔和晶间溶孔，残余颗粒白云岩也可见到粒间溶孔。晶间孔常充填沥青（图3c），部分孔洞被石英、方解石、白云石等充填（图3d）。从地层微电阻率扫描成像（FMI成像）测井看，产气段电阻率偏低，显示为麻点状、条带状暗斑（图3e），溶蚀小孔洞和裂缝较发育，局部较密集。

2.2储集层评价

对鹰山组104个岩石样品统计，白云岩最大孔隙度4.65%，平均孔隙度1.21%，平均渗透率0.49 mD，整体属于一套中低孔中低渗储集层。灰岩最大孔隙度2.0%，平均孔隙度0.77%，平均渗透率0.06 mD，白云岩储集层发育程度总体高于灰岩。

测井解释主要为裂缝-孔洞型储集层，单井发育储集层3～10层，储集层平均单层厚度17.3 m.鹰山组下段白云岩储集层的孔隙发育，纵横向变化比较大，显示出较强的非均质性（图4）。

3　储集层主要成岩作用

成岩分析表明，鹰山组白云岩储集层成岩作用比较复杂，先后经历了大气水淋滤作用、埋藏白云石化作用、热液溶蚀作用和胶结作用。热液溶蚀作用是主要的建设性成岩作用之一，对储集层的贡献最明显的是热液溶蚀缝洞。

晚期的热液改造发生在前期大气水淋滤孔洞、埋藏白云石化作用形成晶间孔的基础上。

除普遍发生的压实、压溶作用外，研究区主要的破坏性成岩作用有早、晚两期，早期大气水淋滤孔洞被渗流粉砂类物质充填，晚期孔洞缝被石英、白云石和方解石胶结，局部可将孔隙完全填充。

图3　古城低凸起鹰山组白云岩储集空间

图4　古城低凸起鹰山组下段白云岩储集层对比

3.1大气水淋滤作用

岩心和岩石薄片资料显示，鹰山组白云岩层段已充填溶蚀缝洞多具示底构造，底部填充渗流粉砂类沉积物（图5a，图5b），这是早期大气淡水淋滤溶蚀的直接证据。在溶蚀缝洞中渗流粉砂类沉积物上部，被后期方解石、白云石、石英等化学沉积物不同程度充填（图5b）。大气水淋滤溶蚀作用对鹰山组下段白云岩早期溶蚀缝孔洞的形成具有积极贡献，这些缝洞也为后期埋藏白云石化、热液改造等成岩作用提供了条件。

图5　古城低凸起鹰山组白云岩成岩作用

3.2　白云石化作用

鹰山组白云岩具有残余颗粒（图5c）、粗粉晶-细晶、细晶-中晶、中晶-粗晶等多种结构，氧同位素值为-6.5‰～4.0‰，碳同位素值为-2.5‰～1.0‰（图6），白云石化作用应该是发育在氧化的浅埋藏环境，由于渗透回流作用导致的方解石被白云石交代[9-11]。

图6　古城低凸起鹰山组白云岩碳氧同位素判断白云石化成因

粒晶白云岩的白云石晶面比较污浊，原始结构较难辨认（图3a）。其中细晶白云岩氧同位素值为-9.0‰～-4.5‰，碳同位素值为-2.5‰～0‰，变化范围较大，应该是以埋藏期白云石化为主的产物[10-11]。中晶、中晶-粗晶白云岩阴极发光总体显示较明亮的玫瑰红色，白云石加大边显示橘红色（图5d），氧同位素值为-10.5‰～-6.0‰，碳同位素值为-3.0‰～-1.0‰（图6），晶面大多也不洁净，判断是粉-细晶白云岩受重结晶、热液白云石化改造的产物[10-11]。

根据研究区内埋藏史和生烃史研究，油藏形成于晚奥陶世[12-13]。鹰山组白云岩晶间孔充填沥青的现象比较普遍，这表明埋藏白云石化作用发生时间比较早，在石油充注之前已经完成。粗粒白云岩孔洞中沥青含量明显减少，并不同程度充填石英等胶结物（图5e），说明白云石重结晶、热液改造等作用发生在奥陶纪油藏形成之后。

3.3　热液改造作用

2008年以来，关于热液影响碳酸盐岩储集性能的研究得到重视和深化[14-16]。

研究区晚期的热液改造发生在埋藏白云石化作用和原油充注之后，对鹰山组白云岩储集层既有建设性的溶蚀作用，又有破坏性的胶结充填作用，加剧了储集层非均质性。热液溶蚀的主要特征是沿先期发育的孔洞缝溶蚀扩大，形成晶间扩溶孔、小溶洞和溶蚀缝，这些孔洞缝是现今有效的主要储集空间。

热液携带的石英、白云石、方解石、黄铁矿等矿物，沿着渗流通道（通常是先存的孔隙层和断裂）在部分孔洞缝中结晶出来（图5e，图5f），对局部孔隙空间产生充填破坏。同时高温流体也造成白云石晶粒普遍增大（图3a，图5f），先存的油藏裂解成气残留下沥青（图3c）。尽管热液作用形成的石英胶结物对储集层不利，但同时它们也是热液活动的指示剂，暗示着附近可能存在未完全胶结的热液溶蚀带。

4　储集层有利区分布预测

4.1平面上白云岩储集层多分布在古地貌高地

图7　古城低凸起三维地震区鹰山组下段古地貌（紫色虚线西部为白云岩发育区）

当海平面下降时，优先暴露接受大气淡水淋滤的是凸起的台内滩体。鹰山组下段古地貌图显示出古城低凸起三维地震区地貌高低起伏，高差可达到数十米，总体显示西高东低（图7）。地貌高地上的颗粒滩，频繁暴露遭受大气淡水溶蚀，形成粒间孔、铸模孔等早期孔隙体系，为其后的白云石化作用及溶蚀作用提供流体渗流通道，是白云岩储集层发育的良好基础[17]。目前探井主要集中在东部的条带状次高地上，西部和北部仍有大面积地貌高地存在（图7）。三维地震区东部处于地貌洼地，城探

1井、古城4井揭示鹰山组白云岩不发育。

4.2相对优质的储集层多发育在切割基底断层附近

现今相对优质储集层，都是在早期埋藏白云石化作用的基础上，经过晚期热液作用改造形成的。研究区内北东东—南西西向切穿基底的断层是晚期深部热液来源的主要通道（图8）。地层深部热液沿断裂上涌，受到鹰山组上段致密灰岩的遮挡，沿孔渗性较好的鹰山组下段白云岩侧向流动，影响范围数百米至数千米。

图8　古城9井过井地震剖面（剖面位置见图9）

古城9井西北部990 m、东南部1 400 m各有1条高角度断层（F-a断层切入基底，消失于鹰山组内部；F-b断层切入基底，向上切穿灰岩顶），这两条断层夹持形成1个小型垒块（图8）。热液对多个层段产生强烈的溶蚀效应，先存的孔隙被溶蚀扩大成超大晶间溶孔、小溶洞，形成了良好的储气层，在地震剖面上表现为杂乱反射夹低频强振幅特征（图8），图中黄色虚线区推测为古城9井附近的热液溶蚀带。同时由于热液溶蚀-充填作用的分带性，部分层段见石英、白云石、方解石等后生矿物，孔洞堵塞比较严重（图5e）。

三维地震区构造解释表明，沟通热液的高角度断裂较发育，间距一般小于10 km，延伸长度数百米至20 km（图9），而次级小断层及裂缝则更加密集。最大波谷振幅等地震属性反映基底断层与鹰山组下段多套白云岩匹配，在热液侧向活动范围内形成大规模发育的溶蚀缝洞型优质储集层（图9）。

图9　古城低凸起三维地震区断裂分布与储集层预测

5　结论

（1）奥陶系鹰山组白云岩是古城低凸起天然气储集层的主要载体，储集空间主要是溶蚀孔洞、晶间孔、构造缝、溶蚀缝等，其中溶蚀孔洞为主要贡献者。储集层非均质性较强。

（2）鹰山组白云岩储集层先后经历早期大气淡水淋滤作用、埋藏白云石化作用和晚期热液改造作用。现今相对优质储集层是在前期埋藏白云石化作用的基础上经过晚期热液改造形成的。

（3）古城低凸起的北部和西部存在大面积地貌高地，有利于大气水淋滤和白云岩发育。相对优质储集层多发育在切割基底断层附近数百米至数千米内。断裂与白云岩叠合带可发育优质储集层。

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（编辑曹元婷）

Characteristics of Yingshan Dolomite Reservoir in Gucheng Low Swell of Tarim Basin with Favorable Area Prediction

QI Jingshun1, ZHENG Xingping2, HUANG Shiwei1, ZHANG You2, SHAO Guanming2（1.Exploration Department, Daqing Oilfield Company LTD, PetroChina, Daqing, Heilongjiang 163000, China; 2.Institute of Marine Oil⁃Gas Geology, Hangzhou Research Institute of Petroleum Geology, PetroChina, Hangzhou, Zhejiang 310000, China）

Abstract：From analyses of six new drilling wells’cores, sidewall coring, rock thin section and imaging logging data, the dissolved pores, intergranular pores, structural fractures and dissolved fissures are the main reservoir spaces of the carbonate reservoirs of Ordovician Ying⁃shan formation in Gucheng low swell in Tarim basin, and the major reservoirs of Yingshan formation are dominated by heterogeneous frac⁃tures and vugs.The complex pore origins, including early meteoric water leaching, dolomitization, hydrothermal modification after crude oil charging, result in the strong heterogeneity of them by both constructive dissolution and destructive filling effect.It is the ancient landform highland of lower member of Yingshan formation that cut fault⁃communicating hydrotherm at the basement, modifies the pre⁃existing po⁃rous and permeable zones ranging from hundreds to thousands meters, and controls the distribution of relatively high quality reservoirs by the early meteoric water leaching effect followed by dolomitization.Seismic prediction of the reservoirs shows that the large⁃scale and effec⁃tive reservoirs could be found in the ancient landform highland, the superimposed belts between dolomite and basement⁃cutting faults in west⁃central Gucheng low swell.

Keywords：Tarim basin; Gucheng low swell; Yingshan formation; dolomite; reservoir; grain beach; hydrotherm

作者简介：齐井顺（1970-），男，黑龙江大庆人，高级工程师，油气勘探，（Tel）18668047066（E-mail）qijsh@petrochina.com.cn.

收稿日期：2015-09-16

修订日期：2015-10-30

文章编号：1001-3873（2016）01-0007-06

DOI：10. 7657/XJPG20160102

中图分类号：TE112. 221

文献标识码：A