塔北地区上奥陶统良里塔格组台缘带分段性及石油地质意义

马德波 李洪辉 崔文娟 李婷婷 朱文平

(①中国石油勘探开发研究院，北京 100083；②中国地质大学(北京)能源学院，北京 100083；③中国地质图书馆，北京 100083；④中国石油塔里木油田公司勘探开发研究院，新疆库尔勒 841000)

0 概况

勘探实践证实，碳酸盐岩台地边缘是油气赋存的重要场所。据统计，世界上发现的碳酸盐岩大油气田(指可采储量大于0.8×108m3油当量的油气田)中，高达31%的油气赋存在台地边缘的生物礁滩储集体中[1]。近年来，中国石油勘探工作者相继在四川盆地二叠系长兴组与三叠系飞仙关组[2]、 塔里木盆地塔中奥陶系良里塔格组[3,4]发现碳酸盐岩台缘礁滩体油气藏，展示了台缘带良好的勘探前景。

塔里木盆地下古生界发育多条台缘带[5-6]，是盆地内台盆区油气勘探的重要领域，其中上奥陶统良里塔格组台缘带是最现实的勘探领域。前人对此开展了大量的研究工作[7-9]，特别是塔中周缘良里塔格组台缘带沉积相及储层特征等一直是研究的热点[10-14]，近几年对于塔北地区良里塔格组台缘带的关注也逐渐增多。刘嘉庆等[15-16]通过观察塔河地区岩心薄片、分析地震/测井资料以及元素地球化学特征，认为良里塔格组为镶边型碳酸盐岩台地沉积，主要发育开阔台地相、台地边缘相和斜坡相。候明才等[17]认为塔河南地区良里塔格组沉积环境有开阔台地、台地边缘浅滩和台地前缘斜坡3种。马青等[18]、赵学钦等[19]通过研究轮南周缘奥陶系碳酸盐岩的岩石特征、沉积结构，认为良里塔格组沉积环境为台地边缘—斜坡。韩杰等[20]认为轮古东地区良里塔格组属于远端变陡的无镶边缓坡型碳酸盐岩台地沉积，发育台缘礁、滩和滩间海沉积。毛雪莲等[21]通过研究哈拉哈塘地区良里塔格组岩石类型、沉积特征及台缘滩展布特征，认为在良里塔格组沉积时期，哈拉哈塘地区处于碳酸盐岩台地边缘相带。总体来说，前人一致认为塔北地区不同区块良里塔格组的沉积环境为碳酸盐岩台地边缘—斜坡，但对台缘带的展布规律以及类型存在较大争议。此外，前人的研究都是针对某一区块良里塔格组的沉积相类型、特征及分布规律[15-21]，缺乏对塔北地区良里塔格组台缘带展布规律及其横向分异的整体认识。

塔北地区位于塔里木盆地北部，北邻库车坳陷，南邻北部坳陷，为一个东西向展布的前中生界古隆起(图1)，经历加里东、晚海西—印支、燕山等多期构造演化，直到晚喜山期受库车坳陷整体沉降的影

响，塔北地区整体发生构造翘倾，形成现今构造格局[22-23]。塔北地区奥陶系发育较为齐全，自下而上划分为下统蓬莱坝组(O1p)、中—下统鹰山组(O1-2y)、中统一间房组(O2y)、上统吐木休克组(O3t)、良里塔格组(O3l)及桑塔木组(O3s)。O3l与下伏O3t呈整合接触，与上覆O3s呈不整合接触。O3l可分为良一段、良二段和良三段[21]，在测井曲线上具有明显的识别标志(图2)，良一段、良三段为低伽马值，良二段为高伽马值。目前塔北地区的哈拉哈塘油田、塔河油田、轮古东油田都在良里塔格组台缘带发现了油气。因此，研究塔北地区良里塔格组台缘带具有重要的石油地质意义。

图1 塔北地区构造位置图

图2 塔北地区上奥陶统良里塔格组综合地层柱状图

1 台缘带确定方法

本文利用地震数据、钻/测井数据、岩心薄片资料确定研究区台缘带展布。地震数据包括4块三维叠前时间偏移数据和16500km的二维叠前时间偏移数据(图1)。三维地震资料主频为25Hz，面元长、宽均为25m。二维地震数据测网密度为8km×8km，主频为20Hz。利用50余口井的钻/测井数据进行地震层位标定以及连井沉积相对比，利用储层孔、渗资料和生产数据分析台缘带对储层发育的控制作用。在前人对O3l沉积相认识的基础上，首先确定台缘带的展布，其次划分不同段台缘类型，在此基础上探讨台缘带分段性对储层发育的控制作用。

1.1 台缘带展布确定方法

1.1.1 方法合理性分析

对于碳酸盐岩台盆沉积体系来说，台缘带水深较浅，水体活动活跃，有利于生物大量繁盛及碳酸盐岩的快速生长，地层厚度较大。由台缘带向海一侧过渡为陆棚或盆地相，为欠补偿的沉积环境，沉积速度慢，地层厚度小[24]。因此，由碳酸盐岩台地、台缘往盆地方向存在明显的地层厚度变化。通过碳酸盐岩地层厚度的变化可以判断沉积相带的分异情况[25]。

图3为哈拉哈塘地区O3l联井沉积相对比及对应的地震剖面。由图可见：①由南往北沉积相依次为盆地相—台地边缘相—开阔台地相，O3l厚度呈“薄、厚、薄”的变化趋势，最厚处即为台缘带发育位置(图3a)。②在对应的地震剖面(图3b)上左侧RP3井O3l厚度小，内部为连续强振幅反射，表现为盆地相的特征；RP13、RP7、HA13-2井处O3l厚度较大，呈楔形反射，楔形体内部同相轴连续性差，发育前积式短轴强振幅反射，为多期台缘礁滩体进积的地震响应[26-29]；RP3与RP13井之间的O3l厚度急剧变化带为斜坡位置；O3l厚度在HA11-3井处较HA13-2井处小，内部未见到表征礁滩体的前积式短轴强振幅反射，为开阔台地相。以上分析表明，塔北地区O3l沉积相带与地层厚度具有很好的对应关系，可以用地层厚度的变化反映沉积相带的分异情况，特别是地层明显增厚的区域就是台缘带发育位置。

融资的“高山”——资金链困住不少企业。以江苏省为例，因为融资机制不合理，融资的中间环节多、成本高，导致江苏省80%以上的民营企业融资面临重重难题，不少民营企业的老板折戟在“资金链”上。其他不发达省份的融资难，更是可想而知。

图3 哈拉哈塘地区O3l联井沉积相对比(a)及对应的地震剖面(b)(位置见图5)

1.1.2 O3l厚度计算方法

塔北地区O3t厚度较小(15～20m)，利用地震资料无法将其单独区分，但O3t在全区分布稳定，厚度变化小。因此通过精细解释得到O3s底、O3t底时间深度，两者相减后除以2得到(O3l+O3t)时间厚度Δt，将Δt乘以由钻井统计出的O3l平均速度(5500m/s)得到(O3l+O3t)深度厚度Δh。经过统计得知，塔北地区O3t平均厚度为18m，故由Δh减去O3t厚度平均值(18m)得到塔北地区O3l真实厚度值，以此刻画O3l沉积相带的分异。

图4 地层坡度计算示意图

1.2 地层坡度计算方法

地层坡度是划分台缘带类型的重要参数[30-31]，本文通过图4所示的方法计算地层坡度θ。

2 结果

2.1 台缘带展布

对于塔北地区O3l台缘带的分布有不同的认识[15-21,32]。本文基于前人对O3l沉积相类型及特征的认识，通过塔北地区O3l厚度变化刻画台缘带的展布规律(图5)。

从南北方向看，塔北地区O3l整体具有向北剥蚀尖灭、向南沉积减薄的趋势(图5)。受塔北古隆起隆升剥蚀的影响，塔北地区O3l向北剥蚀尖灭，尖灭线分布在YM12—YM10—HA8—LG30井一线。向南存在明显的地层厚度突变带，位于YM1—RP3—TP5—S10—LG34井一线，呈近东西、南西—北东向展布，地层厚度由大于100m迅速减小到不足50m，为斜坡区。地层突变带北侧地层明显加厚，厚度大于100m，地层加厚区沿YG7—RP2—T750—S118—LN631—LG32井一线，呈近东西、南西—北东向展布，为台缘带发育位置，主要为台缘礁滩相。台缘礁滩相北侧地层厚度减小区域为开阔台地相发育位置，厚度为50～100m，北部遭受剥蚀尖灭。地层厚度突变带南侧沿YM2—YW2—TH1一线地层厚度明显变小，最薄处厚度仅为10m，为盆地相发育位置。局部地区地层厚度大于50m，如JY1—JY2井处地层厚度达到60m。

图5 塔北地区O3l厚度图

从东西方向看，塔北地区O3l厚度分布具有两个特点。一是S97井西侧的台缘礁滩区地层厚度比其东侧大，S97井西侧YG7—RP2—S118一线O3l地层厚度较大，为110～180m，最厚处位于RP2、HA13-2、T750井处，厚度可达160m。S97井以东T914—LN631—LG32一线O3l地层厚度为90～110m，小于西部地区。另一个特点是S97井两侧的斜坡有一定的差别，西侧斜坡窄，坡度大，东侧斜坡较为宽缓，坡度小。

综上所述，塔北地区O3l台缘带环塔北古隆起呈条带状近东西向展布(图5)，东西长约240km，南北宽约10～20km，面积约2600km2。

2.2 台缘带分段特征

对于塔北地区O3l台缘带的类型，前人有三种认识，即缓坡型台地边缘[33-34]、远端变陡的无镶边缓坡型台地[20]、镶边陆棚[16,35]。笔者认为塔北地区O3l台缘带具有延伸远、坡度变化大的特点，沿其延伸方向不同位置的台缘类型不尽相同，表现出一定的分段性。

本文主要根据台缘带—斜坡的地层坡度确定塔北地区不同位置的O3l台缘带类型。

经过计算可知，塔北地区O3l台缘带地层坡度为0.2°～3°，其中英买力—哈拉哈塘—塔河地区台缘带的地层坡度大于1°，最大为3°，轮古东地区台缘带的地层坡度为0.2°～1°。根据马永生[36]对不同类型台缘带地层坡度的界定，缓坡型台缘地层坡度小于1°，镶边型台缘地层坡度为3°～35°。因此，轮古东地区为缓坡型台缘，英买力—哈拉哈塘—塔河地区介于缓坡型台缘和镶边型台缘之间，称其为弱镶边型台缘[34]。

2.2.2 西段弱镶边型碳酸盐岩台地边缘

西段为弱镶边型碳酸盐岩台地边缘，主要分布在英买力—哈拉哈塘—托普台地区，位于S97井以西，长度约为173km，宽度为9～20km，最宽处位于哈拉哈塘地区RP1— RP4—T750井一线。地震反射外形为向盆地方向减薄的楔形，楔形体内部发育3～4个同相轴，呈前积反射结构，符合台缘带多期礁滩发育的地震响应特点[37-40](图6a)。台地内部发育台内滩、台内洼地等，地层较薄，台缘带位置地层明显加厚，发育台缘礁滩体，台缘斜坡地层较陡(坡度为1°～3°)，水体能量较强，表现出弱镶边特征(图6b)。该段台缘带上的钻井一般揭示粘结岩、障积岩、格架岩等高能沉积相带。

图6 哈拉哈塘地区南北向地震剖面(a)(位置见图5)及西段弱镶边型碳酸盐岩台地边缘模式图(b)

2.2.3 东段缓坡型碳酸盐岩台地边缘

东段为缓坡型碳酸盐岩台地边缘，主要分布在塔河东部—轮古东—于奇地区(S97井以东)，长度约为55km，宽度约为6～16km。在地震剖面上由台地向盆地方向表现为一个波谷同相轴逐渐变细直至消失，为O3l逐渐减薄的响应(图7a)。与西段弱镶边型台缘带相比，东段缓坡型台缘带向盆地方向地层减薄的趋势较为平缓，在台地边缘不存在明显的局部地层加厚区。台缘斜坡地层宽缓(坡度小于1°)，可分为浅水斜坡、较深水斜坡，表现出缓坡型台缘的特征(图7b)。钻井岩心一般揭示灰色、深灰色厚层砂屑微晶灰岩等低能相带，局部可见粘结岩、障积岩等较高能沉积相带。

图7 轮古东地区地震剖面(a)(位置见图5)及东段缓坡型碳酸盐岩台地边缘模式(b)图

3 台缘带分段性对储层发育的控制

沉积相是碳酸盐岩储层形成的物质基础[41]，塔北地区O3l主要发育缝洞型储层[20]，对比台缘带东、西段储层特点，台缘带分段性对于储层发育具有重要影响。西段弱镶边型台缘储层品质好，厚度大，但平面非均质性强。东段缓坡型台缘储层品质稍差，厚度小，平面分布广(表1)。

首先，从研究区内O3l基质物性来看，西段哈拉哈塘—塔河地区(258个数据)O3l孔隙度主要分布于1.0%～4.0%，平均为2.2%，渗透率主要分布在0.01～10mD，平均为1.96mD。东段轮古东地区(316个数据)O3l孔隙度主要分布于0.1%～3.0%，平均为1.52%，渗透率主要分布在0.01～1mD，平均为0.76mD(图8)。

表1 塔北地区O3l台缘带东、西段特征对比

对比东、西段O3l岩心物性数据可知，东、西段碳酸盐岩基质孔隙度、渗透率均较低，为低孔、低渗储层，但西段储层的物性优于东段。

其次，从储集空间类型及分布特征来看，西段O3l储层以裂缝—孔洞型、洞穴型为主，其中裂缝—孔洞型占70%，洞穴型占27%。单井储层厚度大，可达50m，储地比为35%，储层在地震剖面上表现为片状强反射和串珠状反射。在平面上，西段储层非均质性较强，横向变化大。由哈拉哈塘地区O3l振幅变化率平面图(图9a)可见，储层主要分布在台缘带位置，呈条带状展布，横向变化较大，沿走滑断裂储层尤为发育。目前钻遇哈拉哈塘热瓦普地区O3l台缘带的钻井大多有钻具放空、泥浆漏失现象，表明该区储层非常发育。东段轮古东地区O3l的储层类型主要为裂缝—孔洞型，占67%，洞穴型储层不发育，仅占7.5%，且多以孔径小于5m的中小洞为主[22]。单井储层较薄(20～30m)，储地比为23%，在地震剖面上以局部强反射为主，少见典型的串珠状反射。

图8 O3l储层孔隙度、渗透率直方图

在平面上，东段轮古东地区O3l储层主要分布于台缘带，由轮古东地区O3l振幅变化率平面图(图9b)可见，储层分布具有“连片分布、集中发育”的特点。目前轮古东地区钻井过程中放空、漏失现象较少，仅LG352、LD1两口井发生放空、漏失现象。

综上所述，塔北地区O3l台缘带东、西段储层发育差别较大。西段储层品质好，厚度大，平面非均质性强。东段储层品质稍差，厚度小，平面分布广(表1)。塔北地区O3l台缘带东、西两段储层特征差异主要受控于台缘带的分段性。西段为弱镶边型台地边缘，水体能量较强，台缘礁滩等高能沉积相带发育，原始粒间孔、粒内溶孔和晶间孔较为发育，岩性较纯，脆性较大，这些特点决定了西段岩层易受构造破裂作用和岩溶作用的影响，成为较好的储层发育段。东段为缓坡型台地边缘，砂屑灰岩等较高能沉积相带分布面积广，但厚度小。

4 结论

(1)在前人对塔北地区良里塔格组沉积相带研究的基础上，基于台缘带位置具有地层明显加厚的特点，通过良里塔格组地层厚度变化刻画了研究区内良里塔格组台缘带的空间分布规律，即环塔北古隆起呈条带状近东西向展布，东西长约240 km，南北宽约10～20 km，面积约2600km2。

(2)根据台缘带地层坡度的不同厘定台缘带类型，将塔北地区良里塔格组台缘带分为西、东两段。西段为弱镶边型碳酸盐岩台地边缘，分布在英买力—哈拉哈塘—托普台地区，地震响应表现为向盆地方向减薄的楔形反射，地层坡度较大，介于1°～3°，表现出弱镶边的特征。东段分布在塔河东部—轮古东—于奇地区，在地震剖面上由台地向盆地方向表现为一个波谷同相轴逐渐变细直至消失，地层坡度较小，介于0.2°～1°，表现出缓坡型碳酸盐岩台地边缘的特征。

(3)塔北地区良里塔格组台缘带分段性对于该区储层发育具有重要的控制作用。西段弱镶边型台缘储层品质好，厚度大，平面非均质性强；东段缓坡型台缘储层品质稍差，厚度小，平面分布广。