塔里木盆地沙雅隆起北部三道橋潛山結(jié)構(gòu)與儲(chǔ)層特征

韓強(qiáng)+楊子川+李弘艷+蒲仁海+閆亮+焦存禮

摘要：綜合鉆井、測(cè)井、地震及分析化驗(yàn)等資料，對(duì)塔里木盆地沙雅隆起北部新發(fā)現(xiàn)的三道橋潛山氣藏的潛山結(jié)構(gòu)和儲(chǔ)層進(jìn)行研究。結(jié)果表明：三道橋潛山為晚古生代末期—中生代早期由斷層控制形成的斷塊潛山，發(fā)育多組斷層和斷片結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)軸為NE—SW向，上覆中生界侏羅系—白堊系。三道橋潛山是由下部古元古界花崗巖結(jié)晶基底和上部的一套濱?！獪\海相陸源碎屑巖碳酸鹽巖混合沉積地層、以及之上的新元古界阿克蘇群共同組成，其中濱?！獪\海相陸源碎屑巖碳酸鹽巖混合沉積地層經(jīng)歷過埋藏成巖改造；三道橋潛山氣藏的儲(chǔ)層巖性主要為粉晶白云巖、泥晶白云巖，儲(chǔ)層基質(zhì)物性較差，儲(chǔ)集空間為裂縫和溶蝕孔洞；優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層主要受后期斷裂和巖溶作用控制。三道橋潛山氣藏的發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步證實(shí)塔里木盆地沙雅隆起北部潛山構(gòu)造裂縫和巖溶作用發(fā)育，具備形成優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層和油氣藏的條件，因此，該區(qū)帶類似的潛山具有較大的油氣勘探潛力。

關(guān)鍵詞：潛山；白云巖儲(chǔ)層；斷塊結(jié)構(gòu)；巖溶作用；裂縫；沙雅隆起；塔里木盆地

中圖分類號(hào)：P618.130.2；TE122.2文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

Abstract： Based on the drilling， logging， seismic and chemical analysis data， the characteristics of the new Sandaoqiao buried hill structure and reservoir in the northern Shaya uplift of Tarim Basin were discussed. The results show that Sandaoqiao buried hill is a fault block controlled by Late PaleozoicEarly Mesozoic faults； multi faults and fragment structures develop with the NESW long axis in Sandaoqiao buried hill， and the overlaying layer is Mesozoic JurassicCretaceous； Sandaoqiao buried hill is made from the bottom crystalline basement of Paleoproterozoic granites， the middle mixed sediment strata of littoralneritic facies terrigenous clasticcarbonate rocks， and the upper Neoproterozoic Akesu Group； the mixed sediment strata of littoralneritic facies terrigenous clasticcarbonate rocks experience burial diagenetic transformation， and the thickness is 700800 m； the gas reservoir lithology of Sandaoqiao buried hill is crystal powder dolomite and putty crystal dolomite with the poor physical property of matrix， and the reservoir space is fracture and dissolution pore； the high quality reservoir is mainly controlled by the late fracture and karst process. It is further proved that the fracture and karst process of buried hill develop in the northern Shaya uplift of Tarim Basin， and have the advantage on forming high quality reservoir and hydrocarbon accumulation. Therefore， the zone like Sandaoqiao buried hill has great petroleum exploration potential.

Key words： buried hill； dolomite reservoir； block structure； karst process； fracture； Shaya uplift； Tarim Basin

0引言

塔里木盆地沙雅隆起北部雅克拉斷凸?jié)撋綆窃搮^(qū)重要的油氣勘探領(lǐng)域。1984年SC2井在奧陶系潛山獲得重大油氣突破，發(fā)現(xiàn)了雅克拉潛山凝析氣藏，揭開了塔里木盆地海相油氣大發(fā)現(xiàn)的序幕[1]。隨著該區(qū)勘探的不斷深入，前人對(duì)該區(qū)潛山成藏研究取得了一系列成果[24]。雅克拉斷凸地區(qū)是庫(kù)車陸相、南部海相油氣運(yùn)移的有利指向區(qū)，海、陸油氣分異受控于前中生界構(gòu)造形態(tài)，南部雅克拉氣藏表現(xiàn)為海相特征，北部的YH、YM32、YM33井等油氣藏表現(xiàn)為陸相特征[5]。雅克拉地區(qū)潛山儲(chǔ)層除發(fā)育風(fēng)化殼型儲(chǔ)層外，還同時(shí)存在暴露淺灘、層間古巖溶及白云巖型等多種類型的碳酸鹽巖儲(chǔ)層 [6]。但該區(qū)潛山的油氣富集控制因素復(fù)雜，鉆探成功率低。在雅克拉潛山氣藏的外圍地區(qū)，僅YH5、YH7X1、YM32、YM33井等少數(shù)鉆井在寒武系潛山領(lǐng)域鉆獲油氣。2010年，中國(guó)石化西北油田分公司在雅克拉斷凸西段的三道橋地區(qū)部署了QG1井，在潛山獲得突破進(jìn)展，發(fā)現(xiàn)了三道橋潛山氣藏。該井用6 mm油嘴試油，日產(chǎn)氣39 175 m3，日產(chǎn)油10.39 m3。此后，該地區(qū)QG101井和QG102井等也均獲得工業(yè)油氣，顯示了良好的勘探潛力。本文綜合鉆井、測(cè)井、地震和分析化驗(yàn)等資料對(duì)塔里木盆地沙雅隆起北部三道橋潛山氣藏的潛山地質(zhì)結(jié)構(gòu)和儲(chǔ)層進(jìn)行研究，以期為該區(qū)的潛山勘探開發(fā)提供技術(shù)支持。

1潛山結(jié)構(gòu)與地層

1.1地震地質(zhì)結(jié)構(gòu)

雅克拉斷凸是一個(gè)受斷裂夾持的繼承性斷塊凸起，在侏羅系—下白堊統(tǒng)泥巖沉積之后才全面形成披覆潛山構(gòu)造圈閉[78]。鉆井和地震資料綜合解釋表明，三道橋地區(qū)前中生界潛山現(xiàn)今構(gòu)造面貌是一個(gè)古生界—元古界古隆起，整體上表現(xiàn)為近NE向抬升的不對(duì)稱背斜，高部位為由S53井和QG3井等揭示的古元古代花崗巖體。前人對(duì)S53井花崗巖進(jìn)行鋯石UPb定年，獲得花崗巖的變質(zhì)年齡約為18 Ga，為古元古代古老的基底 [910]?；◢弾r向兩側(cè)地層依次變新：SW—SE向?yàn)檎鸬┫怠獖W陶系環(huán)基底分布；NE向主要?dú)埩粽鸬┫怠湎?；NW向?yàn)槎B系巖漿巖（圖1）。其中，SW向XH1井揭示下寒武統(tǒng)、震旦系、前震旦系等地層，該井前震旦系基底巖性為黑云母斜長(zhǎng)片麻巖、千枚巖等。XH1井黑云母斜長(zhǎng)片麻巖的鋯石年齡不早于776 Ma，相當(dāng)于青白口系阿克蘇群[1112]。阿克蘇群在地震上被標(biāo)定為一套空白弱反射，朝NE向抬升尖滅[圖1（b）、圖2（b）]。SE向雅克拉—東河塘等地區(qū)鉆井揭示震旦系—石炭系，井震關(guān)系清楚。NW向S84井揭示寒武系肖爾布拉克組。

從過三道橋潛山的地震剖面來看，三道橋潛山是一個(gè)受逆沖斷層控制的潛山斷塊[1320]。斷層上盤之上直接覆蓋白堊系，其頂面被前中生界侵蝕面削蝕，地層由東南向西北尖滅。斷層下盤地層南傾，向東南延伸至DH21井區(qū)，分布穩(wěn)定[圖2（a）、（c）]。 斷層下盤地層處于震旦系之下，震旦系之下基巖在地震上表現(xiàn)為雜亂弱反射特征，阿克蘇群黑云母斜長(zhǎng)片麻巖覆蓋于核部元古界地層之上，形成復(fù)雜的潛山結(jié)構(gòu)。

1.2地層沉積特征

1.2.1地層垂向序列

QG102、QG1、QG101、QG12及YH20等5口鉆井不同程度揭示潛山內(nèi)幕地層。通過井震標(biāo)定，潛山高部位地層從老到新依次發(fā)育淺變質(zhì)二長(zhǎng)花崗巖、下淺變質(zhì)碎屑巖段、碳酸鹽巖段及上淺變質(zhì)碎屑巖段[圖2（c）、圖3]。

從地層垂向序列來看，潛山是由下部古元古界花崗巖結(jié)晶基底和上部的一套濱?！獪\海相陸源碎屑巖碳酸鹽巖混合沉積地層組成，其中上部沉積地層可識(shí)別出兩次海進(jìn)→海退的沉積旋回[21]。根據(jù)巖性組合，下淺變質(zhì)碎屑巖段可進(jìn)一步劃分為變質(zhì)石英砂巖夾礫巖亞段和淺變質(zhì)粉砂巖亞段。根據(jù)石英砂巖夾層、碳酸鈣、碳酸鎂含量的變化，厚層碳酸鹽巖段分為白云巖亞段、灰質(zhì)白云巖與砂巖互層亞段、白云巖與砂巖互層亞層（圖3）。鉆井揭示的油氣層及油氣顯示主要集中在碳酸鹽巖段頂部的白云巖亞段及上淺變質(zhì)碎屑巖段內(nèi)部的碳酸鹽巖夾層中（圖3）。

1.2.2微量元素分析

微量元素特征反映了巖石在沉積時(shí)期或者經(jīng)歷的后生改造過程中流體的性質(zhì)以及沉積物所經(jīng)歷的改造過程[22]。QG1井3個(gè)白云巖和1個(gè)白云石膠結(jié)物的微量元素（表1）分析表明：

白云巖具有富Al、K的特征，Al含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）為（1 55034～12 28710）×10-6，K為（68157～8 34738）×10-6，說明白云巖形成過程中有陸源碎屑黏土混入[23]；同時(shí)，白云巖具有相對(duì)富Fe、Mn的特點(diǎn)，F(xiàn)e含量為（3 5489～7 7152）×10-6，Mn為（18167～36804）×10-6。

一般認(rèn)為氧化條件下不利于鐵、錳離子進(jìn)入白云石晶格，只有在還原條件下這些元素才能以低價(jià)的形式進(jìn)入白云石晶格中，也就是說埋藏成巖環(huán)境有利于Fe、Mn在白云巖中富集，而近地表成巖環(huán)境則反之。巴西Sao Francisco盆地前寒武系地層中埋藏白云巖，其Fe、Mn含量分別為22 009×10-6和2 094×10-6[24]。相比之下，QG1井樣品中Fe、Mn含量相對(duì)較低，可能說明本區(qū)埋藏白云巖的發(fā)育程度要低一些。此外，白云石膠結(jié)物中Fe、Mn元素具有進(jìn)一步富集的特點(diǎn)。

微量元素分析表明，QG1井區(qū)白云巖亞段形成于水體較淺的近源局限臺(tái)地環(huán)境，沉積過程中有陸源碎屑物質(zhì)的影響。同時(shí)，該區(qū)白云巖經(jīng)歷了一定程度的埋藏成巖環(huán)境改造。

1.3小結(jié)

綜合地震、鉆井及微量元素分析資料認(rèn)為，三道橋潛山地層是位于早元古代花崗巖之上、新元古代阿克蘇群之下的一套濱?！獪\海相陸源碎屑巖碳酸鹽巖混合沉積地層，沉積巖經(jīng)歷過一定程度的埋藏成巖環(huán)境改造。

2儲(chǔ)層特征

2.1儲(chǔ)層巖石學(xué)特征及物性分析

上淺變質(zhì)碎屑巖段和白云巖亞段是塔里木盆地沙雅隆起北部三道橋潛山的主要含油氣層段，其中白云巖儲(chǔ)層是主要的油氣儲(chǔ)層。白云巖儲(chǔ)層裂縫發(fā)育，基質(zhì)普遍硅化。

2.1.1巖石學(xué)特征

通過巖芯觀察、薄片鑒定等綜合分析發(fā)現(xiàn)，QG1井區(qū)白云巖儲(chǔ)層巖性為灰色和棕紅色泥晶白云巖、灰色粉晶白云巖[圖4（a）～（e）]。白云石體積分?jǐn)?shù)為90%～100%，方解石為1%～2%，硅質(zhì)為1%～10%；自生礦物石英體積分?jǐn)?shù)為2%，黃鐵礦為1%。QG1井區(qū)白云巖儲(chǔ)層見白云石、硅質(zhì)、方解石充填的裂縫[圖4（g）～（i）]。

2.1.2物性分析

全直徑和小柱樣等多種試驗(yàn)分析結(jié)果表明，三道橋氣藏的產(chǎn)油氣段中，白云巖儲(chǔ)層基質(zhì)（白云巖）具有致密、孔滲低、物性差的特點(diǎn)[25]。據(jù)27個(gè)常規(guī)巖芯樣品儲(chǔ)層物性分析，QG1井區(qū)白云巖巖芯孔隙度分布在01%～1.6%之間，以05%～15%為主，平均為08%，滲透率主要為（0025～0600）×10-3 μm2，平均為0042×10-3 μm2（圖5）。QG1井區(qū)白云巖儲(chǔ)層屬于低孔低滲致密儲(chǔ)層[26]。

2.2白云巖儲(chǔ)層類型

掃描電鏡下，白云巖巖石致密，晶間孔不發(fā)育[圖6（a）、（b）]，其儲(chǔ)集空間主要為裂縫和溶蝕孔洞。

QG1井在油層段頂面5 73750 m附近發(fā)生井漏，累計(jì)漏失90.97 m3。該井區(qū)5 74034～5 74780 m取芯段的取芯率僅為583%。在5 74034～5 74780 m取芯段共發(fā)現(xiàn)裂縫32條，平均密度為每米519條，裂縫延伸長(zhǎng)度為1～24 cm，縫寬小于01 mm的裂縫占688%，縫寬為01～20 mm的裂縫占312%，產(chǎn)狀以高角度裂縫為主，占裂縫總數(shù)的844%。在白云巖鑄體薄片上可見溶蝕縫[圖6（c）～（f）]。

地層成像測(cè)井提供了井下碳酸鹽巖儲(chǔ)層的裂縫、孔洞和沉積構(gòu)造圖像（圖7），可以有效描述連通孔洞孔隙體系的特征[27]。QG1井地層成像測(cè)井表明白云巖中發(fā)育低角度裂縫和少量溶蝕孔洞。在白云巖亞段成像測(cè)井資料共拾取到裂縫36條，裂縫平均角度為76°，平均傾向?yàn)?27°。

QG1井潛山儲(chǔ)層段在地震上以雜亂弱反射為主，不同于塔河奧陶系灰?guī)r“串珠”狀巖溶縫洞儲(chǔ)層[2829]。在地震剖面上，該儲(chǔ)層段能夠識(shí)別出多條高角度斷裂；斷裂從基底一直斷至前中生界不整合面，平面上呈NW向，被晚期的NE向逆斷層所切割（圖8）。同時(shí)，根據(jù)曲率屬性，斷裂帶附近的小斷裂、裂縫系統(tǒng)較為發(fā)育（圖8）。

2.3儲(chǔ)層發(fā)育模式

構(gòu)造演化研究表明，三道橋地區(qū)自海西運(yùn)動(dòng)末期已明顯隆升成陸地，直至白堊紀(jì)才再次接受沉積，暴露時(shí)間超過100 Ma[30]。該區(qū)潛山存在花崗巖、變質(zhì)巖、碎屑巖、白云巖等多種巖性地層。長(zhǎng)期的風(fēng)化淋濾改善了巖石的儲(chǔ)集性能。圖9（a）是該潛山白堊系巴西蓋組沉積前古地貌圖。該區(qū)存在一個(gè)NE向鼻狀隆起，QG1井區(qū)位于東南斜坡部位，具備形成風(fēng)化溶蝕條件[圖9（b）]。同時(shí)，斷裂的發(fā)育為地表水提供了向下溶蝕的通道，沿?cái)嗔鸦蛄严懂a(chǎn)生次生溶蝕孔。不同巖性地層受后期地質(zhì)作用改造差異較大：變質(zhì)巖、碎屑巖儲(chǔ)層由于地層時(shí)代老、成巖演化程度高、抗風(fēng)化溶蝕作用強(qiáng)，僅發(fā)育少量裂縫型儲(chǔ)層；潛山內(nèi)幕存在硅質(zhì)巖、泥質(zhì)巖等致密隔層；白云巖及灰質(zhì)白云巖等碳酸鹽巖發(fā)育溶縫、溶洞和溶孔等類型儲(chǔ)層。QG1、QG101井的產(chǎn)層均為白云巖亞段，而QG12、YH20井等揭示的碎屑巖均很致密，儲(chǔ)集條件差。

3結(jié)語(yǔ)

（1）塔里木盆地沙雅隆起北部三道橋潛山是由下部古元古界花崗巖結(jié)晶基底和上部的一套濱?！獪\海相陸源碎屑巖碳酸鹽巖混合沉積地層、以及之上的新元古界阿克蘇群共同組成。其中，發(fā)育一套淺變質(zhì)的濱海—淺海相陸源碎屑巖碳酸鹽巖混合沉積地層經(jīng)歷過一定程度的埋藏成巖環(huán)境改造。

（2）三道橋潛山白云巖亞段形成于水體較淺的局限臺(tái)地環(huán)境，沉積過程中有陸源碎屑物質(zhì)的影響，具有富Al、K的特征，同時(shí)該區(qū)白云巖經(jīng)歷過埋藏成巖環(huán)境改造，地層相對(duì)富集Fe、Mn。

（3）三道橋潛山油氣層段位于中上部的白云巖層段，白云巖是主要儲(chǔ)層。白云巖巖性主要為泥晶白云巖、粉晶白云巖，基質(zhì)孔隙差，為低孔低滲致密儲(chǔ)層；儲(chǔ)集空間主要為裂縫和溶蝕孔洞。儲(chǔ)層發(fā)育主要受控于巖性、斷裂發(fā)育及風(fēng)化溶蝕作用，不同巖性潛山抗風(fēng)化溶蝕差異明顯?；◢弾r、變質(zhì)巖、碎屑巖等儲(chǔ)層較差，僅發(fā)育少量裂縫型儲(chǔ)層；碳酸鹽巖發(fā)育有溶縫、溶洞和溶孔等類型儲(chǔ)層，是主力儲(chǔ)層類型。

（4）三道橋潛山氣藏的發(fā)現(xiàn)證實(shí)了塔里木盆地北部古老的海相碳酸鹽巖地層具備形成良好的縫洞型儲(chǔ)層條件。雅克拉斷凸地區(qū)前期發(fā)現(xiàn)的二八臺(tái)構(gòu)造、拉依蘇構(gòu)造及輪臺(tái)構(gòu)造等均位于下震旦統(tǒng)變質(zhì)巖區(qū)，但這些構(gòu)造內(nèi)幕也存在層狀地震異常反射，這些異常體可能為碳酸鹽巖，具有較好的勘探潛力。

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收稿日期：20160912

基金項(xiàng)目：國(guó)家科技重大專項(xiàng)項(xiàng)目（2011ZX05005002）

作者簡(jiǎn)介：韓強(qiáng)（1980），男，陜西藍(lán)田人，高級(jí)工程師，Email：hanqiang105289562@qq.com。

文章編號(hào)：16726561（2017）01010311