碳酸鹽緩坡沉積微相特征及其對(duì)儲(chǔ)集層發(fā)育的制約
——以塔里木盆地古城地區(qū)中—下奧陶統(tǒng)為例

劉藝妮，胡明毅，張三，張君龍，高達(dá)，肖傳桃

（1. 長江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，武漢 430100；2. 大慶油田勘探開發(fā)研究院，黑龍江大慶，163712）

0 引言

碳酸鹽緩坡相模式最早由 Ahr提出并被大多數(shù)地質(zhì)學(xué)家接受，是指由岸邊向廣海方向緩慢傾斜，通常坡度小于 1°的大型碳酸鹽沉積體系，在淺水與較深水的低能環(huán)境之間無明顯的坡折帶，波浪攪動(dòng)帶（高能帶）一般位于近岸地帶，缺乏由淺水高能環(huán)境搬運(yùn)至深水區(qū)的重力流沉積而區(qū)別于鑲邊碳酸鹽臺(tái)地相[1-2]。Read[3]通過對(duì)北美阿巴拉契亞中奧陶統(tǒng)碳酸鹽緩坡的研究，進(jìn)一步將緩坡劃分為均勻傾斜緩坡和遠(yuǎn)端變陡緩坡兩種類型。21世紀(jì)以來與緩坡沉積相關(guān)的碳酸鹽巖油氣田相繼被發(fā)現(xiàn)[4-6]，如威爾士布拉班特下石炭統(tǒng)、四川盆地下寒武統(tǒng)龍王廟組和塔里木盆地古城地區(qū)奧陶系等碳酸鹽緩坡氣藏，碳酸鹽緩坡沉積逐漸引起人們的廣泛關(guān)注，但對(duì)碳酸鹽緩坡沉積微相發(fā)育特征及其對(duì)儲(chǔ)集層發(fā)育的制約等問題研究還較為薄弱。

古城地區(qū)位于塔里木盆地東部古城低凸起。寒武紀(jì)—中奧陶世，其處于塔里木盆地中西部碳酸鹽臺(tái)地向東部（下文簡稱塔東）深水盆地的過渡地區(qū)，發(fā)育碳酸鹽緩坡沉積[7]，近年來在該區(qū)奧陶系深層油氣勘探取得了重要突破[8]。2012年GC6井于6 144～6 169 m井段奧陶系鷹山組下部白云巖獲日產(chǎn)氣26.4×104m3高產(chǎn)工業(yè)氣流，隨后GC8井和GC9井相繼在鷹山組白云巖中獲高產(chǎn)氣流，其中 GC9井酸化壓力后日產(chǎn)氣107.8×104m3[9]。然而近幾年來在該區(qū)甩開勘探后效果并不十分理想[10]。截至目前，古城地區(qū)完鉆各類探井18口，其中含工業(yè)氣井5口、低產(chǎn)氣井4口，失利井比例高，勘探出現(xiàn)“有點(diǎn)沒面”的局面[10-11]。從石油地質(zhì)角度上分析，造成勘探不暢的關(guān)鍵仍然聚焦在對(duì)奧陶系白云巖儲(chǔ)集層發(fā)育規(guī)律和空間分布情況認(rèn)識(shí)不清這兩個(gè)方面，進(jìn)而導(dǎo)致無法準(zhǔn)確摸清油氣藏的分布規(guī)律，因此鉆井成功率不高。結(jié)合前人的研究進(jìn)展和勘探實(shí)踐，筆者分析認(rèn)為，古城地區(qū)奧陶系白云巖儲(chǔ)集層亟待解決的問題有 3個(gè)方面。具體包括：①對(duì)該區(qū)奧陶系碳酸鹽巖層序地層劃分不夠精細(xì)，尤其是高頻層序?qū)ρ芯繀^(qū)有利儲(chǔ)集層控制作用尚不清楚；②對(duì)該區(qū)沉積微相缺乏精細(xì)研究，盡管部分學(xué)者提出該區(qū)奧陶系碳酸鹽巖為緩坡相沉積，但對(duì)該區(qū)緩坡沉積微相類型、發(fā)育特征及其對(duì)儲(chǔ)集層形成發(fā)育的控制等缺乏深入的研究[12-13]；③對(duì)該區(qū)有利儲(chǔ)集相帶分布及預(yù)測(cè)方面研究較為薄弱，導(dǎo)致至今尚未提交探明油氣儲(chǔ)量。本文依據(jù)古城地區(qū)大量最新地質(zhì)-地球物理資料，從巖心觀察與薄片鑒定分析入手，結(jié)合地震和測(cè)井資料綜合分析，總結(jié)該區(qū)碳酸鹽巖巖石類型及組合特征，明確碳酸鹽緩坡沉積微相類型及發(fā)育模式，劃分該區(qū)中—下奧陶統(tǒng)高頻層序地層格架，并通過探討高頻層序與沉積微相對(duì)儲(chǔ)集層發(fā)育的控制作用，預(yù)測(cè)該區(qū)白云巖儲(chǔ)集層分布有利相區(qū)，進(jìn)而為塔東古城地區(qū)下一步勘探提供參考依據(jù)。

1 地質(zhì)概況

古城地區(qū)位于塔里木盆地古城低凸起之上[14]，東接塔東隆起，北鄰滿加爾凹陷，西南以塔中Ⅰ號(hào)斷裂為界與塔中隆起相鄰，東南以車爾臣斷裂為界（見圖1a）；奧陶系自下而上依次發(fā)育蓬萊壩組（O1p）、鷹山組、一間房組（O2yj）、吐木休克組及卻爾卻克組5套層組，其中鷹山組細(xì)分為 4段：O1y4、O1y3、O2y2、O2y1（見圖1c）。目前，鷹三段（O1y3）白云巖儲(chǔ)集層勘探已獲重大突破，是古城地區(qū)主要含氣層系，晶間孔、晶間溶孔及溶蝕孔洞為其主要油氣儲(chǔ)集空間[15]。

圖1 塔里木盆地古城地區(qū)構(gòu)造位置及地層格架

受羅迪尼亞（Rodinia）超級(jí)大陸裂解的影響，早寒武世，塔里木盆地沉積 1套深水富泥質(zhì)碳酸鹽緩坡沉積，至早寒武世晚期到晚寒武世該盆地演化為鑲邊碳酸鹽臺(tái)地沉積，早中奧陶世塔里木盆地再次轉(zhuǎn)化為碳酸鹽緩坡型沉積[16-17]。中奧陶世開始，塔里木板塊逐漸由早期伸展構(gòu)造向擠壓聚斂構(gòu)造轉(zhuǎn)換，塔中I號(hào)斷裂反轉(zhuǎn)為逆沖斷層（塔中強(qiáng)烈抬升出露水面），古城地區(qū)因處于下降盤而仍然處于水下，發(fā)育淺水開闊臺(tái)地沉積[10]。晚奧陶世，塔里木板塊東南緣強(qiáng)烈俯沖消減，古城地區(qū)再次沉降，沉積環(huán)境逐漸由臺(tái)地轉(zhuǎn)為深水盆地，發(fā)育巨厚的陸源碎屑巖沉積，廣泛覆蓋于中—下奧陶統(tǒng)碳酸鹽巖之上，形成良好的區(qū)域蓋層[15]（見圖1）。至此，古城地區(qū)結(jié)束了碳酸鹽巖沉積歷史。

晚奧陶世末期，受車爾臣斷裂活動(dòng)影響，古城地區(qū)發(fā)生翹傾運(yùn)動(dòng)，由早期西臺(tái)（高）東盆（低）轉(zhuǎn)為東南高西北低的低緩鼻?。ü懦堑屯蛊痣r形）；同時(shí)，形成的北北東向斷裂將其切割呈壘塹相間斷塊。泥盆紀(jì)末期，早海西運(yùn)動(dòng)使古城地區(qū)強(qiáng)烈抬升，志留系、泥盆系遭受強(qiáng)烈剝蝕。二疊紀(jì)中期（海西晚期），強(qiáng)烈?guī)r漿活動(dòng)，深層熱液沿?cái)鄬由嫌浚瑢?duì)早期奧陶系儲(chǔ)集層及原生油氣藏具有重要的改造作用[18-19]。三疊紀(jì)末期，印支運(yùn)動(dòng)使古城東南部（車爾臣斷裂附近）及塔東強(qiáng)烈抬升，進(jìn)一步加大了古城東南高西北低的構(gòu)造幅度[18]。至此，古城低凸起定型（見圖1b）。

2 碳酸鹽緩坡沉積微相類型及發(fā)育特征

基于古城地區(qū)15口井近千米的巖心描述與大量薄片觀察，對(duì)其巖石類型、沉積構(gòu)造及原始沉積組構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)分析，結(jié)合水動(dòng)力條件及巖石類型組合差異，將鷹山組碳酸鹽緩坡沉積劃分為內(nèi)緩坡、淺緩坡內(nèi)帶、淺緩坡外帶、深緩坡 4種亞相和泥云坪、云化灘、灘頂云坪、中—高能灘、風(fēng)暴灘、灘間海等10種微相類型（見表1）。

表1 塔里木盆地古城地區(qū)奧陶系碳酸鹽緩坡沉積微相特征參數(shù)

2.1 內(nèi)緩坡亞相沉積特征

內(nèi)緩坡亞相位于最高海平面與平均海平面之間，周期性被海水淹沒，水體能量低，以細(xì)粒沉積為主，且準(zhǔn)同生白云石化作用強(qiáng)。根據(jù)其巖石組合類型及測(cè)井、地震響應(yīng)特征，將其進(jìn)一步劃分為泥云坪和白云質(zhì)湖兩種微相。

泥云坪微相位于緩坡最向陸地一側(cè)，水動(dòng)力主要來自于間歇性風(fēng)暴潮。巖性以泥晶白云巖和粉—細(xì)晶白云巖為主，巖心上常見水平紋層發(fā)育（見圖2a），局部見鳥眼-窗格構(gòu)造，鏡下主要見粉晶與泥—微晶結(jié)構(gòu)（見圖2b），局部見結(jié)晶程度不同的紋層交互結(jié)構(gòu)?？v向發(fā)育厚度1～5 m不等，多與 白 云質(zhì) 潟 湖泥晶白云巖伴生，具中低齒狀GR（見圖3a），同相軸呈現(xiàn)連續(xù)的中—強(qiáng)振幅反射特征（見圖4a）。

圖2 塔里木盆地古城地區(qū)奧陶系不同沉積微相巖石特征

圖3 古城地區(qū)鷹山組碳酸鹽緩坡不同微相綜合柱狀圖

2.2 淺緩坡內(nèi)帶沉積特征

淺緩坡內(nèi)帶位于平均海平面至最低海平面之間，水動(dòng)力較強(qiáng)，高能顆粒灘發(fā)育，且周期性出露水面，準(zhǔn)同生期白云石化強(qiáng)烈，主要發(fā)育云化灘、灘頂云坪、灘間云坪3種微相（見圖3b）。

云化灘微相位于平均海平面附近淺水區(qū)的相對(duì)凸起地帶，處于半局限環(huán)境，水動(dòng)力條件較強(qiáng)。巖性以具殘余顆粒結(jié)構(gòu)的晶粒白云巖為主，原巖恢復(fù)后清晰可見砂屑或鮞粒結(jié)構(gòu)，殘余粒間孔、晶間孔和溶蝕孔發(fā)育（見圖2h）。垂向上通常與內(nèi)緩坡云坪或淺緩坡外帶高能砂屑灘交互沉積，灘體厚度幾米到幾十米不等，具中低齒狀GR（見圖3b）、雜亂弱振幅丘狀反射特征（見圖4a）。

圖4 古城地區(qū)奧陶系不同微相類型地震相特征

灘頂云坪微相通常位于云化灘頂部，間歇性出露海面，易發(fā)生大氣淡水巖溶作用，發(fā)育大量溶蝕孔洞（見圖2e）。巖性以粗—中晶白云巖為主，晶間孔、晶間溶孔發(fā)育（見圖 2f、圖 2g）。通常具有齒狀低GR（見圖3b）、低密度值、高補(bǔ)償中子孔隙度特征，地震響應(yīng)特征與云化灘相似（見圖4a）。

灘間云坪位于云化灘之間的相對(duì)低洼區(qū)，水循環(huán)條件局限，水體能量較弱。巖性以粉晶白云巖為主（見圖2d）。垂向上通常表現(xiàn)為與云化灘或?yàn)╉斣破侯l繁交互沉積，具中等鋸齒狀GR（見圖3b）、高電阻率特征及強(qiáng)振幅連續(xù)亞平行反射特征。

2.3 淺緩坡外帶沉積特征

淺緩坡外帶位于最低海平面與晴天浪基面之間，水循環(huán)通暢，顆粒灘發(fā)育，據(jù)其水動(dòng)力強(qiáng)弱可進(jìn)一步劃分出中—高能灘（包括高能灘和中能灘）、低能灘和灘間海3種微相（見圖3c）。

中—高能灘微相受波浪作用影響較強(qiáng)，巖性以亮晶顆?；?guī)r為主，顆粒以砂屑為主，其次為鮞粒，少量為礫屑和粉砂屑等（見圖2i—圖2k）。灘體厚度差異較大，幾米到幾十米不等，垂向上通常與低能灘及灘間海相互疊置，具低平GR（見圖3c）、低鈾釷比以及丘狀雜亂弱振幅反射特征（見圖4b）。

低能灘微相多與高能灘伴生，水動(dòng)力條件相對(duì)較弱，巖性以泥—亮晶顆粒灰?guī)r為主，顆粒以細(xì)砂屑和粉砂屑為主，局部含少量中砂屑（見圖2l），灘體厚度一般小于5 m，其測(cè)井、地震響應(yīng)特征與高能灘相似，但規(guī)模明顯較?。ㄒ妶D4c）。

灘間海微相位于中—高能灘之間低洼區(qū)，水動(dòng)力能量較小，不利于顆粒灘的堆積，巖性以泥晶灰?guī)r為主，巖心見波狀—水平紋層（見圖 2m），鏡下常見生屑結(jié)構(gòu)（見圖2n）。與中—高能灘相比，通常具高GR（見圖3c）、高鈾釷比特征，相對(duì)中—強(qiáng)振幅、同相軸較連續(xù)的平行—亞平行反射特征（見圖4b）。

2.4 深緩坡亞相沉積特征

深緩坡位于晴天浪基面之下與風(fēng)暴浪基面之間，水體較深，以泥晶灰?guī)r為主，局部發(fā)育風(fēng)暴灘沉積，其沉積特征如下。

靜水泥微相廣泛分布于深緩坡中，巖性以泥晶灰?guī)r和含粉屑泥晶灰?guī)r為主（見圖2o），具相對(duì)高的GR（見圖3d）、中鈾釷比特征，地震呈順層中—強(qiáng)振幅連續(xù)或亞平行反射特征（見圖4d）。

風(fēng)暴灘主要是由于風(fēng)暴浪擾動(dòng)而形成的礫屑或砂屑灘，呈低緩丘狀，其巖性以泥—亮晶含礫屑灰?guī)r為主，礫石成分主要為中低能灘泥—亮晶砂屑灰?guī)r（見圖2p）。由于風(fēng)暴的偶發(fā)性，風(fēng)暴灘呈透鏡狀分布于靜水泥中，與靜水泥微相相比具中低GR（見圖3d）、低鈾釷比特征。

此外，研究區(qū)多條層拉平地震剖面分析顯示，中—下奧陶世古城地區(qū)東部發(fā)育末端變陡的斜坡帶，其與塔西緩坡共同構(gòu)成了遠(yuǎn)端變陡的碳酸鹽緩坡，即在深緩坡亞相以東發(fā)育著外緩坡—盆地亞相，其分布于風(fēng)暴浪基面以下，幾乎不受風(fēng)暴浪的作用，以低能原地碳酸鹽沉積及半深海沉積為主，發(fā)育以泥質(zhì)泥晶灰?guī)r為主的靜水泥微相及半深海泥巖（見圖5）。

圖5 塔里木盆地奧陶系碳酸鹽緩坡沉積模式

3 高頻層序格架內(nèi)沉積微相展布

3.1 層序地層劃分及特征

根據(jù)研究區(qū)奧陶系碳酸鹽巖巖性組合、δ13C含量、地震和測(cè)井曲線的差異變化特征，可將古城地區(qū)奧陶系劃分為6個(gè)三級(jí)層序，自下而上分別為SQ1、SQ2、SQ3、SQ4、SQ5、SQ6，其中SQ3內(nèi)細(xì)分出3個(gè)四級(jí)（高頻）層序（SQ3-1、SQ3-2、SQ3-3）。各級(jí)層序界面自下而上GR、U和U/Th曲線由漏斗型低值轉(zhuǎn)變?yōu)辇X型中—高值，δ13C值由負(fù)偏移轉(zhuǎn)為正偏移，且界面附近地震反射同相軸連續(xù)性好，易于劃分對(duì)比。各層序分別由 TST（海侵體系域）和 HST（高位體系域）構(gòu)成，且主要以HST沉積為主。以GC9井為例，對(duì)各級(jí)層序界面劃分及特征進(jìn)行介紹（見圖6）。

圖6 古城地區(qū)GC9井奧陶系層序地層和沉積微相柱狀剖面圖

SQ1底界面（6 722.3 m）是奧陶系和寒武系的界面。該界面之下為 1套粗—中晶白云巖沉積，沉積水體環(huán)境較局限，界面之上為TST泥晶灰?guī)r沉積，反映沉積水體變得開闊。界面之上δ13C值逐漸由負(fù)偏移轉(zhuǎn)為正偏移，于6 679.8 m處達(dá)到最大，GR、U值出現(xiàn)峰值，指示海侵達(dá)到最大，沉積速率緩慢，積累的放射性元素含量高，發(fā)育泥灰?guī)r沉積。向上δ13C值逐漸降低，并維持在較高水平，GR、U曲線呈箱型低值特征且齒化強(qiáng)烈，反映水體動(dòng)蕩頻繁，能量較強(qiáng)，發(fā)育HST顆粒灘（云化灘、中—高能灘）沉積；于6 460.1 m處δ13C值達(dá)到最低值，而后再次出現(xiàn)增大趨勢(shì)，U、鈾釷比曲線出現(xiàn)尖峰，指示海平面再次開始上升。6 722.3～6 679.8 m為SQ1的TST，以灘間海泥晶灰?guī)r為主；6 679.8～6 460.1 m為HST，發(fā)育中—高能灘、云化灘及灘頂云坪微相，沉積物粒度粗、厚度大。

SQ2底界（SQ1頂界）位于6 460.1 m，界面之下為灘頂云坪粗—中晶白云巖，GR、U曲線呈峰叢狀高值。界面之上為SQ2-TST灘間云坪粉—細(xì)晶白云巖，GR、U曲線箱型低值，且δ13C值依次增大，指示水體上升。在6 391.5 m處，U、GR、鈾釷比以及δ13C均出現(xiàn)異常高值，即為海泛面位置，亦是 TST與HST的分界。其中 TST發(fā)育淺緩坡內(nèi)帶灘間云坪和云化灘沉積， HST為淺緩坡內(nèi)帶云化灘及灘頂云坪沉積。

SQ3底界位于6 291.8 m，界面之下為灘頂云坪粗—中白云巖，界面之上為灘間云坪粉—細(xì)晶白云巖，反映緩慢海侵過程，且于6 267.3 m海侵程度最大，形成海泛面（GR、U曲線呈尖峰高值、δ13C值極度偏正）。在SQ3中上部6 166.9 m和6 075.1 m存在兩期洪泛面標(biāo)志，即存在兩次小規(guī)模海平面升降旋回。因此，依據(jù)巖性組合、δ13C含量、測(cè)井曲線旋回特征，可將SQ3劃分出SQ3-1、SQ3-2、SQ3-3共3個(gè)四級(jí)層序，層序界面分別在6 187.7 m、6 094.8 m，SQ3-1的TST主要發(fā)育灘間云坪，沉積24.5 m粉—細(xì)晶白云巖。HST主要發(fā)育云化灘及灘頂云坪，沉積79.6 m細(xì)—粗晶白云巖。SQ3-2沉積總厚度92.9 m，HST占比77.6%，其中TST主要發(fā)育灘間云坪，HST主要發(fā)育云化灘和灘頂云坪。SQ3-3沉積厚度99.6 m，TST主要發(fā)育灘間海，HST主要發(fā)育中—高能灘，且HST明顯厚于TST。SQ3-1、SQ3-2主要發(fā)育淺緩坡內(nèi)帶亞相，以白云巖為主，SQ3-3發(fā)育淺緩坡外帶亞相，以灰?guī)r為主，反映整體海侵過程。

SQ4底界位于5 995.2 m，界面下為亮晶砂屑灰?guī)r，界面上為亮晶粉屑砂屑灰?guī)r，TST發(fā)育中能灘微相，HST發(fā)育高能灘微相。SQ5底界位于5 909.1 m，界面之下為高能灘亮晶砂屑灰?guī)r沉積，界面之上為灘間海泥晶灰?guī)r和泥巖沉積，TST發(fā)育14.9 m灘間海沉積，HST發(fā)育 121.8 m中—高能灘沉積。SQ6底界位于5 766.4 m，界面之下以亮晶粉屑砂屑灰?guī)r為主，界面之上為泥晶灰?guī)r沉積，頂界位于5 680.2 m（中奧陶統(tǒng)頂界），TST發(fā)育深緩坡靜水泥沉積，HST發(fā)育淺緩坡外帶中—高能灘沉積。

3.2 層序格架內(nèi)沉積微相側(cè)向展布

采用井震結(jié)合及骨架剖面全區(qū)控制、樞紐井點(diǎn)輻射閉合的方法，分析研究區(qū)層序地層格架及沉積微相特征。研究區(qū)內(nèi)中—下奧陶統(tǒng)各級(jí)層序發(fā)育完整，且自西向東厚度略微減?。ㄅc東高西低古構(gòu)造格局一致），連續(xù)沉積，發(fā)育多種沉積微相組合類型（見圖7）。

圖7 古城地區(qū)奧陶系連井層序?qū)Ρ群蛯有蚋窦軆?nèi)沉積微相側(cè)向展布圖

垂向上，SQ1—SQ3-2，研究區(qū)西部（GC13—GC9—GC8井區(qū)）以淺緩坡內(nèi)帶沉積為主，各級(jí)層序下部常發(fā)育灘間云坪微相沉積，向上逐漸過渡為云化灘及灘頂云坪微相，且各期灘體相互疊加極大地增加了其厚度。研究區(qū)東部（CT1、CT2井區(qū)）主要發(fā)育淺緩坡外帶中—高能灘與灘間海交互沉積。SQ3-3至 SQ6，研究區(qū)內(nèi)以淺緩坡外帶沉積為主，向東逐漸出現(xiàn)深緩坡沉積，如GC13井區(qū)發(fā)育多套淺緩坡外帶中—高能灘，而CT2井區(qū)發(fā)育多套深緩坡風(fēng)暴灘、靜水泥與淺緩坡外帶中—高能灘、灘間海交互沉積。

橫向上，SQ1發(fā)育時(shí)期，研究區(qū)內(nèi)自西向東依次由內(nèi)緩坡—淺緩坡內(nèi)帶沉積逐漸過渡為淺緩坡外帶沉積，其中GC8井區(qū)發(fā)育淺緩坡內(nèi)帶多期云化灘、灘頂云坪疊合沉積，其厚度可達(dá)120 m。SQ2發(fā)育時(shí)期海水西侵，淺緩坡內(nèi)帶沉積范圍向西收縮，主要發(fā)育在GC13—GC9井區(qū)，且層序上部云化灘厚度小、連續(xù)性差；GC8—CT1—CT2井區(qū)主要發(fā)育淺緩坡外帶中—高能灘及灘間海沉積。SQ3-1發(fā)育時(shí)期海水東退，淺緩坡內(nèi)帶向東擴(kuò)至 GC8井區(qū)，GC8井以西 HST頂部發(fā)育 2套穩(wěn)定沉積的云化灘及灘頂云坪沉積組合，GC8井以東發(fā)育淺緩坡外帶透鏡狀中—高能灘沉積。SQ3-2發(fā)育時(shí)期，淺緩坡內(nèi)帶再次向西退縮至GC9井區(qū)，GC9井發(fā)育厚度98 m的淺緩坡內(nèi)帶云化灘、灘頂云坪疊合沉積，而GC9井以東發(fā)育淺緩坡外帶薄層中—高能灘沉積及灘間海沉積。SQ3-3發(fā)育時(shí)期，淺緩坡內(nèi)帶繼續(xù)向西退縮，GC13井HST底部發(fā)育少量云化灘沉積，而在 GC13井以東仍以淺緩坡外帶沉積為主。SQ4—SQ6發(fā)育時(shí)期，區(qū)內(nèi)發(fā)育淺緩坡外帶與深緩坡沉積，且深緩坡范圍有逐漸向西擴(kuò)大趨勢(shì)。

3.3 高頻層序格架內(nèi)沉積微相平面展布

井震標(biāo)定結(jié)果顯示，迭代均方根振幅屬性能清楚顯示高能顆粒灘發(fā)育范圍。結(jié)合緩坡沉積模式，以各級(jí)層序?yàn)榫巿D單元，利用各層序地層厚度圖、顆粒灘分布以及古地貌等單因素圖件，通過單因素分析多因素綜合作圖法[14]，可編制出各級(jí)層序不同體系域地層沉積微相平面圖。本文以SQ3層序?yàn)槔?，?duì)研究區(qū)內(nèi)高頻層序格架內(nèi)沉積微相平面展布特征進(jìn)行介紹（見圖8）。

圖8 塔東古城地區(qū)奧陶系SQ3-1—SQ3-3沉積微相展布圖

SQ3-1-TST沉積時(shí)期，研究區(qū)內(nèi)主要發(fā)育淺緩坡內(nèi)帶和淺緩坡外帶亞相，其中零星分布少量顆粒灘；SQ3-1-HST沉積時(shí)期，隨著海平面緩慢下降，研究區(qū)西北部出現(xiàn)了內(nèi)緩坡，且淺緩坡逐漸東移，顆粒灘明顯增多，云化灘及中—高能灘廣泛發(fā)育，單個(gè)灘體呈紡錘狀，主要呈近南北向不連續(xù)帶狀分布，其中云化灘累計(jì)面積為225.6 km2，中—高能灘累計(jì)面積為68.9 km2（見圖 8a）。SQ3-2-TST較 SQ3-1-TST沉積時(shí)期的海侵規(guī)模大，研究區(qū)內(nèi)淺緩坡內(nèi)帶和淺緩坡外帶分界線向西遷移；SQ3-2-HST沉積時(shí)期，淺緩坡向西遷移（內(nèi)緩坡西退），其中淺緩坡內(nèi)帶云化灘累計(jì)面積為165.1 km2，淺緩坡外帶中—高能灘累計(jì)面積為78.4 km2（見圖 8b）。SQ3-3-TST沉積時(shí)期，研究區(qū)內(nèi)發(fā)生大范圍海侵，淺緩坡再次西遷，而研究區(qū)東部出現(xiàn)深緩坡沉積；SQ3-3-HST沉積時(shí)期，自西向東依次發(fā)育淺緩坡內(nèi)帶、淺緩坡外帶及深緩坡亞相，其中淺緩坡外帶中—高能灘明顯增多，累計(jì)面積為128.9 km2，而淺緩坡內(nèi)帶云化灘明顯減少，累計(jì)面積僅為 96.3 km2（見圖8c）。另外值得注意的是，大部分云化灘中（頂部）均發(fā)育規(guī)模不等的灘頂云坪，越向西，水體越淺，云化灘面積越大，且灘頂云坪規(guī)模越大。

綜上所述，從SQ1至SQ6，海平面逐漸上升，海水西侵，古城地區(qū)淺緩坡不斷向西退縮，深緩坡逐漸向西擴(kuò)大。然而從SQ2到SQ3-1出現(xiàn)了短暫的海退（見圖 7），淺緩坡內(nèi)帶逐次向東擴(kuò)張，區(qū)內(nèi)云化灘大面積發(fā)育（見圖8a）；SQ3-2至SQ3-3，繼續(xù)發(fā)生海侵，淺緩坡內(nèi)帶云化灘面積逐漸減小（見圖 8b、圖 8c）；至SQ4及以后，研究區(qū)內(nèi)幾乎不發(fā)育云化灘沉積。從而形成了古城地區(qū)鷹三段中下部（SQ3-1和SQ3-2）相互疊加且緊鄰層序界面準(zhǔn)連片狀分布的厚層云化灘及灘頂云坪沉積組合。

4 沉積微相和高頻層序?qū)?chǔ)集層發(fā)育的制約

4.1 不同微相的儲(chǔ)集層物性發(fā)育特征

巖心、薄片分析顯示，古城地區(qū)奧陶系碳酸鹽巖儲(chǔ)集層主要儲(chǔ)集空間類型為晶間溶孔、溶蝕孔洞及晶間孔（見圖2e—圖2h）。14口井208塊巖樣物性測(cè)試數(shù)據(jù)顯示，不同巖石類型孔隙度差異大，其中細(xì)—中晶白云巖的孔隙度最好，42個(gè)樣品的平均孔隙度為4.06%；其次為粗粉—細(xì)晶白云巖，平均孔隙度為2.76%；顆?；?guī)r的孔隙度差，87個(gè)樣品的平均孔隙度為0.85%；粒泥灰?guī)r—泥晶灰?guī)r的孔隙度最差，平均孔隙度為0.42%。

基于上述相同數(shù)據(jù)，按不同沉積微相類型分類統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，中—粗晶白云巖發(fā)育的灘頂云坪微相儲(chǔ)集層廣泛發(fā)育溶蝕孔洞及晶間溶孔，物性最好，平均孔隙度為 4.36%，最大可達(dá) 18.60%；其次為具殘余砂屑結(jié)構(gòu)中—細(xì)晶白云巖發(fā)育的云化灘微相儲(chǔ)集層，發(fā)育晶間孔及少量溶蝕孔洞，平均孔隙度為3.09%，最大可達(dá)9.10%；粉晶白云巖發(fā)育的灘間云坪微相儲(chǔ)集層局部發(fā)育晶間孔及裂縫，平均孔隙度為1.61%；顆?；?guī)r發(fā)育的中—高能灘微相儲(chǔ)集層發(fā)育少量裂縫，平均孔隙度不到1%；泥晶白云巖及泥晶灰?guī)r發(fā)育的內(nèi)緩坡及深緩坡亞相巖性整體致密，幾乎無儲(chǔ)集空間。

由此可見，不同沉積微相中巖石組合類型不同，且儲(chǔ)集層物性各異，有利儲(chǔ)集層主要分布在溶蝕孔洞發(fā)育的中—粗晶白云巖灘頂云坪微相和晶間孔、晶間溶孔發(fā)育的中—細(xì)晶白云巖云化灘微相。

4.2 高頻層序和沉積微相對(duì)儲(chǔ)集層發(fā)育的制約

沉積微相控制儲(chǔ)集體的原生孔隙結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響著后期孔隙的保存與改造，層序（尤其是高頻層序）控制著準(zhǔn)同生期白云石化程度及大氣淡水溶蝕作用條件[20]。淺緩坡內(nèi)帶高能環(huán)境沉積的顆粒灘通常位于緩坡中相對(duì)凸起之上，隨著海平面的緩慢下降，其逐漸被暴露而極易發(fā)生淡水淋濾溶蝕作用和白云石化作用，形成具殘余砂屑結(jié)構(gòu)、溶孔發(fā)育的云化灘微相儲(chǔ)集層。云化灘頂部因時(shí)常出露水面，遭受較強(qiáng)的大氣淡水溶蝕，形成各類溶蝕孔洞發(fā)育的灘頂云坪微相儲(chǔ)集層（見圖9）。

圖9 塔東GC601井鷹三段高頻層序、沉積微相及儲(chǔ)集層綜合解釋柱狀圖

GC601井鉆至6 041.8 m處氣測(cè)顯示異常，全烴值由1.5%上升至20%。6 042.0～6 155.2 m井段連續(xù)取心資料顯示，SQ3-2-HST發(fā)育 6 044.8～6 064.1 m、6 069.2～6 086.7 m 2段晶間孔、晶間溶孔和溶蝕孔洞發(fā)育的云化灘及灘頂云坪微相儲(chǔ)集層，其物性測(cè)試孔隙度分別達(dá)3.5%、4.2%，滲透率分別達(dá)3.7×10-3μm2、5.9×10-3μm2，即下段儲(chǔ)集層物性好于上段，且下段氣測(cè)顯示也明顯高于上段；綜合解釋下段發(fā)育8.2 m差氣層，而上段頂部發(fā)育1.9 m差氣層。然而，SQ3-2-TST的云化灘微相白云巖段，巖心顯示其發(fā)育少量晶間孔及裂縫，幾乎不發(fā)育溶蝕現(xiàn)象，測(cè)試物性也明顯小于上述兩段，孔隙度不到1.5%，滲透率不到1×10-3μm2，綜合解釋僅發(fā)育4.1 m差氣層。另外，在SQ3-1-HST云化灘微相白云巖段，其測(cè)試孔隙度可達(dá)3.8%，高于SQ3-2-TST云化灘微相白云巖段，與SQ3-2-HST白云巖儲(chǔ)集層物性相當(dāng)，綜合解釋發(fā)育 8.9 m差氣層；在SQ3-1-HST下部解釋出19.6 m的可疑氣層與8.1 m差氣層。

因此，古城地區(qū)奧陶系碳酸鹽巖儲(chǔ)集層主要受沉積微相與高頻層序界面的共同控制，準(zhǔn)同生期白云石化作用和大氣淡水溶蝕作用是有利儲(chǔ)集層形成的關(guān)鍵。

4.3 研究區(qū)內(nèi)有利儲(chǔ)集層分布預(yù)測(cè)

基于上述認(rèn)識(shí)，分別將圖8中SQ3-1、SQ3-2、SQ3-3的HST中的云化灘（含灘頂云坪）相互疊加，結(jié)合古城地區(qū)最新鉆井及油氣顯示情況，綜合分析發(fā)現(xiàn)，各四級(jí)層序HST中的云化灘微相疊加、拼接，形成3個(gè)近南北向云化灘微相重疊帶（厚度可達(dá)200 m以上），分別為GC6—GC9、GC18—GC13、GC16方向重疊帶（見圖10）。自東向西，重疊帶云化灘微相規(guī)模、厚度依次增大。研究區(qū)內(nèi)目前已獲氣流井（高、低產(chǎn)井）和顯示井（見氣測(cè)顯示）均位于云化灘疊合區(qū)。如現(xiàn)今地壘高部位4口高產(chǎn)井GC6、GC8、GC9、GC17均位于東部GC6—GC9重疊帶。中部GC18—GC13重疊帶目前鉆探 3口井（現(xiàn)今構(gòu)造低部位）均鉆遇了百余米白云巖儲(chǔ)集層，測(cè)試為水層，且供液充足，表明該重疊帶儲(chǔ)集空間大。位于西部重疊帶的 GC16井也鉆遇近200 m的云化灘儲(chǔ)集層，測(cè)試初期高產(chǎn)而后期水大，定性為差氣層及含氣水層，同樣表明該重疊帶存在一定的油氣儲(chǔ)集潛力（未獲工業(yè)氣流可能與后期構(gòu)造改造有關(guān)[9,13]）。

圖10 古城地區(qū)奧陶系鷹三段有利儲(chǔ)集層分布預(yù)測(cè)圖

因此，HST海平面的高頻震蕩及緩慢下降，可在碳酸鹽緩坡的淺緩坡內(nèi)帶形成一定厚度的不連續(xù)窄條帶狀云化灘（含灘頂云坪）儲(chǔ)集層；隨著海水的持續(xù)侵入，云化灘發(fā)生橫向遷移，從而使不同層序、不同位置的云化灘儲(chǔ)集層縱向疊加、橫向拼接形成多個(gè)厚度大、范圍廣的“似臺(tái)緣帶”云化灘及灘頂云坪優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層發(fā)育區(qū)。例如，古城地區(qū)目前井控程度低的中、西部云化灘重疊帶即是奧陶系白云巖儲(chǔ)集層高發(fā)區(qū)，可作為下一步油氣勘探重點(diǎn)區(qū)。此外，應(yīng)加強(qiáng)油氣輸導(dǎo)及保存條件相關(guān)研究，降低勘探風(fēng)險(xiǎn)。

5 結(jié)論

塔東古城地區(qū)早中奧陶世為一典型碳酸鹽緩坡，自西向東依次發(fā)育內(nèi)緩坡、淺緩坡內(nèi)帶、淺緩坡外帶及深緩坡 4種亞相及泥云坪、云化灘、灘頂云坪、中—高能灘、風(fēng)暴灘、灘間海等10種微相。自下而上依次發(fā)育6個(gè)三級(jí)層序，其中SQ3層序內(nèi)部發(fā)育3個(gè)四級(jí)高頻層序。

碳酸鹽巖儲(chǔ)集層受沉積微相和高頻層序的雙重控制，沉積微相控制其原生孔隙結(jié)構(gòu)，高頻層序控制早期暴露淡水溶蝕和白云石化作用強(qiáng)度。淺緩坡內(nèi)帶云化灘殘余顆粒結(jié)構(gòu)中—細(xì)晶白云巖形成于準(zhǔn)同生期顆粒灘大規(guī)模白云石化作用，晶間孔廣泛發(fā)育。層序界面之下的灘頂云坪中—粗晶白云巖時(shí)常出露水面，發(fā)育大量溶蝕孔洞。淺緩坡外帶中—高能灘顆?；?guī)r，始終處于水下，白云石化程度低，膠結(jié)程度高，巖性致密。

SQ3高頻層序HST云化灘和灘頂云坪縱向疊置、橫向拼接形成大規(guī)模連續(xù)帶狀灘體儲(chǔ)集層，成為碳酸鹽緩坡沉積的主要儲(chǔ)集體，值得重點(diǎn)評(píng)價(jià)，同時(shí)應(yīng)加強(qiáng)成藏要素研究，以降低勘探風(fēng)險(xiǎn)。

符號(hào)注釋：

GR——自然伽馬，API；Pe——光電吸收截面指數(shù)；RLLD——深側(cè)向電阻率，Ω·m；RLLS——淺側(cè)向電阻率，Ω·m。