塔里木盆地古城地區(qū)走滑斷裂特征及其對白云巖氣藏的控制作用

劉 洋 馮 軍 徐 偉 張婷婷 荊雅莉 王海學(xué)

（ 1 中國石油大慶油田公司勘探開發(fā)研究院；2 中國石油天然氣集團有限公司碳酸鹽巖儲層重點實驗室；3 東北石油大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院 ）

0 引言

從“十二五”開始，塔里木油田就創(chuàng)新提出斷控縫洞型新類型的儲集體和斷溶體油氣成藏新模式，以往走滑斷裂與碳酸鹽巖氣藏的關(guān)系研究，主要聚焦在石灰?guī)r地層，以斷溶體勘探為主，證實走滑斷裂體系對油氣富集起重要作用。例如，賈承造等闡明了塔里木盆地克拉通內(nèi)走滑斷裂控制了碳酸鹽巖儲層的發(fā)育與油氣的富集[1]；李國會等論述了塔里木盆地臺盆區(qū)奧陶系碳酸鹽巖走滑斷裂發(fā)育，控儲控藏作用明顯[2]；林波等探討了走滑斷裂構(gòu)造變形對油氣富集的控制作用[3]；劉寶增闡明了塔里木盆地順北油田是受走滑斷裂控制的碳酸鹽巖超深層油田，受走滑斷裂平面分段性和縱向分層性的影響，油氣聚集呈明顯的差異性[4]；黃少英等論述了塔里木盆地中部滿深1斷裂帶走滑斷裂多期持續(xù)活動特征[5]；孔永吉等闡述了塔里木盆地塔中隆起北部受多期構(gòu)造應(yīng)力影響發(fā)育大量走滑斷裂，具有垂向分層、平面分段、多期次構(gòu)造疊加的特征[6]。有關(guān)走滑斷裂在石灰?guī)r地層中的控儲控藏作用，前人做了大量深入的研究，塔里木盆地西部臺盆區(qū)斷溶體勘探相繼獲得重大突破。

相對而言，走滑斷裂在白云巖地層中的發(fā)育特征及其對油氣藏形成的影響還有待深入研究。白云巖和石灰?guī)r從形變特性和溶蝕作用均有較大差異，白云巖脆性強，變形持續(xù)時間較長，易產(chǎn)生裂縫，而石灰?guī)r的變形主要發(fā)生在初期階段，但石灰?guī)r的平均溶蝕速度明顯大于白云巖[7]，同樣處于走滑斷裂發(fā)育區(qū)，由于地層巖性差異，走滑斷裂對儲層形成及油氣成藏的控制作用有較大的差異。塔里木盆地古城地區(qū)奧陶系鷹山組為大型碳酸鹽臺地沉積，縱向上下部的鷹四段白云巖發(fā)育，中部鷹三段發(fā)育白云巖夾薄層石灰?guī)r，上部鷹一段和鷹二段發(fā)育石灰?guī)r。平面上中西部為白云巖發(fā)育區(qū)，東部以石灰?guī)r為主。鷹三段和鷹四段的白云巖厚度大，分布廣，近年來在這套地層中發(fā)現(xiàn)了天然氣藏[8-9]，針對奧陶系探井有14口，其中古城6井、古城8井、古城9井、古城17井獲工業(yè)氣流，古城11井、古城12井、古城14井、古城16井獲低產(chǎn)氣流，雖多口井獲得勘探發(fā)現(xiàn)，但未獲得規(guī)模性突破。白云巖儲層多表現(xiàn)為裂縫—孔洞型，不同井之間儲層物性差異較大、產(chǎn)能差異顯著[10-12]，白云巖氣藏分布規(guī)律，尤其是走滑斷裂對氣藏的控制作用仍不明確，制約了下一步勘探部署方向[13]，走滑斷裂與白云巖氣藏的關(guān)系亟待開展深入研究。

古城地區(qū)整體處于塔里木盆地走滑斷裂體系活動中心東部的邊緣區(qū)域，活動強度相對較弱，走滑斷裂體系相關(guān)研究極少。近年來古城地區(qū)高精度三維連片地震資料采集面積已達2007km2，為走滑斷裂刻畫奠定了基礎(chǔ)。本文以古城地區(qū)三維連片地震資料為基礎(chǔ)，通過構(gòu)造導(dǎo)向濾波、最正曲率地震屬性提取分析為指導(dǎo)，將地震屬性與斷裂地震剖面特征解釋結(jié)合，使得斷裂解釋結(jié)果更可靠，搞清了包括走滑斷裂在內(nèi)的多組斷裂分布特征，結(jié)合已有鉆井資料、構(gòu)造物理模擬實驗結(jié)果，研究古城地區(qū)走滑斷裂控儲、通源及控藏特征，明確了白云巖發(fā)育區(qū)相對于石灰?guī)r發(fā)育區(qū)溶蝕作用較弱，難以形成較大規(guī)模洞穴型儲層，白云巖基質(zhì)孔隙易于保存，走滑斷裂體系改造以造縫為主，增加基質(zhì)連通性，白云巖儲層主要以裂縫—孔洞型為主，裂縫預(yù)測成果能夠有效指示優(yōu)質(zhì)儲層分布。古城地區(qū)走滑斷裂斷面直立插入基底，溝通了下部的玉爾吐斯組烴源巖，通源條件好，天然氣藏平面沿走滑斷裂條帶狀富集，縱向氣柱高度大，利用水平井提產(chǎn)技術(shù)，可實現(xiàn)古城地區(qū)白云巖氣藏的效益勘探。

1 區(qū)域地質(zhì)特征

塔里木盆地北緣為古亞洲體系的天山弧形山鏈，南緣為特提斯體系的西昆侖—阿爾金弧形山鏈[14]，周緣的天山、昆侖山和阿爾金造山帶的活動，控制著塔里木盆地斷裂的形成演化[15-17]。古城地區(qū)位于中央隆起帶古城低凸起（圖1），現(xiàn)今為東南高西北低、中部存在北東走向的構(gòu)造壘帶。古城地區(qū)發(fā)育NEE向、NE向、NNE向、NNW向和NW向5個走向的斷裂，分別形成于加里東早期、加里東中期、加里東中期—海西早期、印支期和燕山期—喜馬拉雅期5個構(gòu)造活動時期，其中NE向正斷裂和NNE向走滑斷裂是區(qū)內(nèi)最重要的兩組斷裂。古城地區(qū)缺失志留系、泥盆系、二疊系及侏羅系，發(fā)育上奧陶統(tǒng)/石炭系、三疊系/白堊系兩大區(qū)域性角度不整合[18]；主要勘探目的層為奧陶系鷹三段白云巖灘體、一間房組—鷹二段石灰?guī)r礁灘體、寒武系白云巖丘灘體（圖2）。古城地區(qū)下寒武統(tǒng)玉爾吐斯組，以及古城以東地區(qū)中奧陶統(tǒng)黑土凹組碳酸鹽巖為優(yōu)質(zhì)烴源巖[19-20]，上覆的上奧陶統(tǒng)卻爾卻克組巨厚“黑被子”地層以泥巖、泥質(zhì)粉砂巖為主，厚度可達2000m，可作為古城地區(qū)優(yōu)質(zhì)區(qū)域性蓋層。NE向和NNE向兩組斷裂可作為良好的油氣垂向運移通道，形成了下生上儲的碳酸鹽巖天然氣藏。

圖1 研究區(qū)位置圖Fig.1 Location map of the study area

2 斷裂類型與展布特征

斷裂的精細(xì)刻畫依賴于高品質(zhì)的三維地震資料，古城地區(qū)高精度三維地震資料采集已有6塊，滿覆蓋面積已達2007km2。以古城地區(qū)三維連片地震資料為基礎(chǔ)，通過構(gòu)造導(dǎo)向濾波進一步提高剖面信噪比，更突出斷裂斷面特征，以目前對斷裂精細(xì)刻畫最有效的最正曲率地震屬性提取分析為指導(dǎo)，將地震屬性與斷裂地震剖面特征解釋交互，通過三維可視化解釋技術(shù)，進行三維連片地震資料精細(xì)構(gòu)造解釋。從提取的寒武系底面、碳酸鹽巖頂面、石炭系底面及白堊系底面4個主要構(gòu)造層面的曲率地震屬性圖上（圖3），共識別出NEE向、NE向、NNE向、NNW向和NW向5個走向的斷裂，通過地震剖面上斷裂的斷開層位（圖4）、縱向斷距的大小關(guān)系、曲率地震屬性平面圖上發(fā)育情況等，綜合判斷斷裂的活動時期。

NEE向斷裂（圖4中墨綠色斷裂）主要發(fā)育在古城16井—古城15井、古城13井—古城17井兩個條帶上，數(shù)量較少，斷距大于40m的僅有5條，地震剖面上斷距在寒武系底面較大，在寒武系底面曲率地震屬性圖上可清晰識別（圖3a），在寒武系頂面基本無斷距，綜合判斷活動時期為加里東早期，表現(xiàn)為正斷裂。NEE向斷裂的展布方向與前寒武紀(jì)近東西向的裂陷槽應(yīng)力方向基本一致。

NE向斷裂（圖4中藍色斷裂）全區(qū)分布，斷距大、數(shù)量多，可劃分為6組，控制著古城地區(qū)碳酸鹽巖地層三隆三凹的構(gòu)造格局。由于受阿爾金造山帶影響，距阿爾金山越近斷距越大，反之越小，表現(xiàn)為東南—西北向斷距減小的規(guī)律。地震剖面上在碳酸鹽巖頂面斷距最大，向下斷至寒武系底面，上部消失在卻爾卻克組內(nèi)部，卻爾卻克組沉積早期地層具有明顯同沉積特征，在斷裂下降盤一側(cè)，地層明顯加厚；在碳酸鹽巖頂面曲率地震屬性圖上最為清晰，寒武系頂面及底面上均可識別出來，在卻爾卻克組內(nèi)部地層沒有NE向斷層響應(yīng)特征，活動時期可確定為加里東中期，主要表現(xiàn)為正斷裂。

NNE向走滑斷裂（圖4中紅色及粉紅色斷裂）全區(qū)共有7組，過古城16井和古城7井的2組走滑斷裂活動強度較大，在地震剖面上較易識別，其他5組變形弱、斷距小不易識別，結(jié)合碳酸鹽巖頂面曲率地震屬性能夠較好地實現(xiàn)走滑斷裂解釋（圖3b）。NNE向走滑斷裂多終止在卻爾卻克組頂部，石炭系底面無明顯錯動，表明石炭紀(jì)以后該組走滑斷裂無明顯活動，僅在古城西北部局部區(qū)域石炭系底面曲率地震屬性有弱響應(yīng)，向下斷穿寒武系底面。從圖4中可清楚地看出，古城地區(qū)NNE向走滑斷裂早期活動產(chǎn)生的分支斷裂斷至鷹二段底面，所以鷹三段沉積末期（加里東中期）是NNE向走滑斷裂的第一期活動。古城地區(qū)由于石炭系沉積前構(gòu)造強烈隆升，導(dǎo)致泥盆系、志留系及卻爾卻克組上段部分遭受剝蝕，NNE向走滑斷裂第二期活動時間的確定，需要從地層記錄保存較全的鄰區(qū)肖塘南區(qū)塊推測。圖4中粉紅色的第二期活動走滑斷裂斷至泥盆系頂面，所以確定古城地區(qū)NNE向走滑斷裂的第二期活動時期為加里東晚期—海西早期，在南部伴生2條NW向同時期的共軛剪斷裂。

NNW向斷裂（圖4中淡綠色斷裂）斷開層位為石炭系底面至白堊系底面，活動時期為印支期。從石炭系底面曲率地震屬性圖上可以看出（圖3c），NNW向斷裂僅在古城西北部局部區(qū)域有一定程度發(fā)育，斷距小、數(shù)量少，呈雁行式展布，該時期古城地區(qū)構(gòu)造活動弱，構(gòu)造穩(wěn)定，有利于油氣保存。

圖2 古城地區(qū)綜合柱狀圖Fig.2 Comprehensive stratigraphic column in Gucheng area

NW向斷裂斷開層位為白堊系至現(xiàn)今，活動時期為燕山期—喜馬拉雅期，主要表現(xiàn)為小型正斷裂（圖3d），該時期古城地區(qū)構(gòu)造活動弱，構(gòu)造穩(wěn)定，有利于油氣保存。

圖3 古城地區(qū)各主要層位曲率地震屬性圖Fig.3 Curvature attribute map of main horizons in Gucheng area

圖4 古城地區(qū)南東—北西向地震剖面斷裂解釋圖Fig.4 Fault interpretation results of SE-NW seismic profile in Gucheng area

針對古城地區(qū)5個走向的5期斷裂分別開展斷裂走向、發(fā)育數(shù)量、垂直斷距及延伸長度數(shù)學(xué)統(tǒng)計分析（圖5）。古城地區(qū)自最早期的加里東早期至喜馬拉雅期，斷裂走向從加里東早期NEE向80°變化為燕山期—喜馬拉雅期NW向-30°，走向旋轉(zhuǎn)了110°，代表了古城地區(qū)應(yīng)力場的旋轉(zhuǎn)變化特征。加里東中期發(fā)育NE向正斷裂151條，斷距在80m左右，延伸長度一般為30km；加里東中期—海西早期發(fā)育NNE向走滑斷裂147條，斷距在30m左右，延伸長度一般為10km。NE向和NNE向斷裂活動強度大、延伸長，是古城地區(qū)最為重要的兩組斷裂，尤其是加里東中期—海西早期NNE向走滑斷裂活動期，塔里木盆地發(fā)生大規(guī)?；鹕交顒覽21]，熱液流體活動對碳酸鹽巖地層發(fā)生溶蝕作用，有利于儲層改造和油氣運移通道的形成，對增加碳酸鹽巖儲集空間、改善儲層滲透能力有至關(guān)重要的作用，在兩組斷裂疊加部位，對儲層的形成與油氣成藏的意義更大[22-25]。兩組斷裂均斷穿至下寒武統(tǒng)，能夠有效溝通下部玉爾吐斯組烴源巖，通源性好，有利于油氣規(guī)模聚集成藏。

圖5 古城地區(qū)斷裂特征統(tǒng)計分析圖Fig.5 Statistical analysis of fault characteristics in Gucheng area

通過提取古城三維連片地震工區(qū)碳酸鹽巖頂面曲率地震屬性（圖3b），可以看到古城地區(qū)發(fā)育的7組NNE向走滑斷裂和6組NE向正斷裂。NNE向走滑斷裂活動強度整體弱于肖塘及以西地區(qū)，剖面上表現(xiàn)正花狀和負(fù)花狀樣式，斷距相對較小，按照活動強度劃分均屬于Ⅱ級走滑斷裂，自西向東依次命名為FNNE1—FNNE7，其中FNNE2、FNNE5、FNNE7活動強度大于另外4組。NE向正斷裂是成組分布的，自東南向西北方向活動強度依次減弱，依次命名為FNE1—FNE6，其中FNE1、FNE2、FNE3活動強度明顯大于另外3組。古城地區(qū)碳酸鹽巖頂面東南高、西北低 （圖6），NE向正斷裂對構(gòu)造格局具有明顯的控制作用，古城地區(qū)在FNE3以南整體處于構(gòu)造高部位，F(xiàn)NE3以北構(gòu)造逐漸降低，在FNE1及以南、FNE2和FNE3之間存在兩個相對較高的構(gòu)造壘帶。

3 走滑斷裂對儲層的控制作用

經(jīng)典地質(zhì)模式及砂箱物理模擬實驗分析表明，同一條走滑斷裂由于彎曲或側(cè)接，在不同的部位，可同時表現(xiàn)出拉張、擠壓和平移3種不同的分段特征，在不同的分段內(nèi)，受斷裂控制的裂縫型儲層的發(fā)育程度差別較大[26-28]。

本文砂箱物理模擬，設(shè)計了相同位移量條件下的左旋伸展應(yīng)力場和右旋擠壓應(yīng)力場兩組實驗，目的是研究不同應(yīng)力場對以白云巖為主的碳酸鹽巖地層走滑斷裂、裂縫型儲層發(fā)育程度的控制作用。模型為60cm×40cm矩形框，下基底板為剛性有機玻璃板，實驗開始一側(cè)基底板移動。有機玻璃板東、西兩側(cè)放置擋板固定，左側(cè)鋼板為固定鋼板，右側(cè)板北部與馬達相連，為移動板，在伸展過程中形成左旋剪切位移，擠壓過程中形成右旋剪切位移，基底位移向上傳播，實驗溫度為25℃。首先，在基底鋼板上鋪設(shè)4cm厚的白色石英砂；之后，利用右側(cè)基底板北部馬達對剛性有機玻璃板加載應(yīng)力，電動機帶動螺桿驅(qū)動，以恒定速度移動，加載速度為0.5mm/min，拍攝照片記錄實驗過程。結(jié)果表明（圖7），左旋伸展應(yīng)力場背景作用下，形成拉張型斷裂疊覆區(qū)，走滑斷裂表現(xiàn)為左旋左階特征；右旋擠壓應(yīng)力場背景作用下，形成擠壓型斷裂疊覆區(qū)，走滑斷裂表現(xiàn)為右旋左階特征。兩組實驗分別形成了拉張型斷裂疊覆區(qū)和擠壓型斷裂疊覆區(qū)，在位移量相同條件下，雖然拉張型斷裂疊覆區(qū)變形范圍較擠壓型小，但斷裂破碎帶裂縫發(fā)育，儲層條件更好；擠壓型疊覆區(qū)變形范圍更大，但斷裂破碎帶的裂縫發(fā)育程度不如拉張型，儲層橫向非均質(zhì)性更強。

圖6 古城三維連片地震工區(qū)碳酸鹽巖頂面構(gòu)造圖Fig.6 Structural map of top carbonate rock in 3D continuous seismic work area in Gucheng area

在不同位移量條件下，拉張型、平移型和擠壓型3種斷裂疊覆區(qū)裂縫發(fā)育程度相互關(guān)系不同（圖8）。受力強度越大，也就是位移量越大，走滑斷裂疊覆區(qū)的變形強度越大，裂縫型儲層越發(fā)育。反之受力強度越小，位移量越小，走滑斷裂疊覆區(qū)的變形強度越小，裂縫型儲層不發(fā)育。在小位移情況下，斷控裂縫型儲層發(fā)育程度由好至差依次為拉張型斷裂疊覆區(qū)、平移型斷裂疊覆區(qū)和擠壓型斷裂疊覆區(qū)。當(dāng)位移量超過臨界值時，也就是在大位移情況下，擠壓型斷裂疊覆區(qū)裂縫發(fā)育程度明顯變好，而平移型斷裂疊覆區(qū)變化不大，裂縫發(fā)育程度由好至差依次為拉張型斷裂疊覆區(qū)、擠壓型斷裂疊覆區(qū)和平移型斷裂疊覆區(qū)。也就是說，拉張型斷裂疊覆區(qū)和大位移擠壓型斷裂疊覆區(qū)是斷控裂縫型儲層的有利發(fā)育部位。

白云巖與石灰?guī)r在形變特性和溶蝕作用等方面均有較大差異。白云巖與石灰?guī)r相比脆性強，在構(gòu)造應(yīng)力作用下變形的持續(xù)時間較長，易于產(chǎn)生裂縫，機械壓實作用對白云巖晶間孔幾乎沒有影響，歷經(jīng)白云石化作用產(chǎn)生的基質(zhì)孔隙也容易保存下來，構(gòu)造裂縫能夠有效增加基質(zhì)孔隙的連通性，使得儲層物性變好。但是白云巖的溶蝕作用較弱，很難形成規(guī)模洞穴型儲層，規(guī)模洞穴在地震剖面上表現(xiàn)為串珠反射，與石灰?guī)r相比白云巖層段串珠發(fā)育數(shù)量少，規(guī)模小，基質(zhì)孔隙疊加改造裂縫是白云巖儲層儲集空間的主要類型。高、低能相帶交替發(fā)育區(qū)，白云巖儲集體的圍巖為灘間等低能沉積的碳酸鹽巖灰泥，而古城地區(qū)古城601井、古城17井、古城18井3口井在鷹三段目的層段169.6m取心分析表明高能灘體較為發(fā)育、錯疊連片，灘地比高達78%以上，基質(zhì)孔隙形成了準(zhǔn)層狀儲層，在走滑斷裂作用區(qū)內(nèi)儲層物性最好，優(yōu)質(zhì)儲層與差儲層緩慢過渡，無明顯界線，所以白云巖發(fā)育區(qū)表現(xiàn)為“非儲非蓋”的特征。

圖7 相同位移量條件下的不同應(yīng)力場砂箱物理實驗?zāi)M圖Fig.7 Simulation diagram of sandbox physical experiment with different stress fields given the same displacement

圖8 不同位移量條件下的砂箱物理實驗?zāi)M圖Fig.8 Simulation diagram of sand box physical experiment with different displacements

石灰?guī)r的變形主要發(fā)生在初期階段，后期變化較小，且機械壓實作用對石灰?guī)r儲層影響較大，準(zhǔn)同生期及早成巖期基質(zhì)孔隙損失殆盡，構(gòu)造應(yīng)力作用下產(chǎn)生的裂縫為巖溶流體提供了優(yōu)質(zhì)通道，加大了溶蝕作用，容易產(chǎn)生大型溶洞型儲層，圍繞斷裂特別是走滑斷裂活動區(qū)，集中發(fā)育規(guī)模大、數(shù)量多的串珠或串珠集合體，規(guī)模洞穴疊加裂縫是石灰?guī)r儲層的主要儲集空間特征。儲集體與圍巖具有明顯的界線，古城石灰?guī)r發(fā)育區(qū)鉆探的城探1井、城探2井、城探3井是以寒武系為目的層，選擇奧陶系斷裂和儲層不發(fā)育區(qū)部署，地震剖面上無串珠反射特征，也無明顯的斷裂發(fā)育，自然伽馬、深淺側(cè)向電阻率及聲波時差曲線平直，氣測全烴顯示低于1%，無儲層響應(yīng)特征。這3口井以東的臺緣礁灘體發(fā)育區(qū)，疊加FNNE7走滑斷裂作用，典型串珠密集發(fā)育，好儲層特征極為明顯，最近的典型串珠距離城探2井1.1km，表明離開斷裂作用影響區(qū)域突變?yōu)閲鷰r，所以石灰?guī)r發(fā)育區(qū)表現(xiàn)為“非儲即蓋”的特征。

4 走滑斷裂與油氣聚集關(guān)系

塔里木盆地塔西臺地區(qū)走滑斷裂發(fā)育，沿走滑斷裂勘探是目前最重要的勘探思路，順北、富滿等油氣田相繼獲得重大突破的勘探實踐證實[29-32]，NNE向走滑斷裂體系控儲、控藏、控富集，呈以斷裂為主控因素的復(fù)式成藏特征，平面上受斷裂發(fā)育程度、通源有效性等因素影響差異富集[33-36]。NNE向走滑斷裂活動中心在塔西臺地中部及西部，古城處于相對較弱的東部，雖然斷裂變形相對較弱，但發(fā)育數(shù)量多，且多發(fā)育6組NE向的正斷裂，NE向正斷裂斷距大、數(shù)量多，與NNE向走滑斷裂約40°夾角相交，組成了空間立體網(wǎng)狀的斷裂體系，對古城地區(qū)優(yōu)質(zhì)儲層形成、高效輸導(dǎo)體系及天然氣聚集成藏起重要的控制作用。

古城地區(qū)已鉆井揭示烴類氣體中甲烷含量超過98%，為典型的干性氣藏，甲烷是最小分子的烴類氣體，易于擴散，微小孔隙即可移動。古城中部及西部地區(qū)中—下奧陶統(tǒng)的鷹三段、鷹四段發(fā)育高能白云巖灘體、錯疊連片[37]，厚度大，分布范圍廣，晶間孔、晶間溶孔等基質(zhì)孔隙較為發(fā)育，孔隙度在3%左右，優(yōu)質(zhì)儲層與差儲層緩慢過渡，無明顯界限，在斷裂帶的構(gòu)造破裂、巖體錯位形成的構(gòu)造增容作用下[38]，物性明顯變好，孔隙度最高可達15.1%。漫長的地質(zhì)歷史時期中天然氣在白云巖地層中普遍存在，并沿斷裂帶高效富集，儲集體準(zhǔn)層狀分布。古城東部以石灰?guī)r為主，與順北、富滿地區(qū)石灰?guī)r斷溶體發(fā)育特征極為相似，儲集空間主要來自于構(gòu)造應(yīng)力作用下產(chǎn)生的斷裂及裂縫空腔，以及強溶蝕作用下產(chǎn)生的大型溶洞，沿走滑斷裂活動區(qū)集中發(fā)育。儲集體與圍巖具有明顯的界限，在走滑斷裂作用區(qū)1.5km范圍內(nèi)儲層物性極好，然后突變?yōu)閲鷰r，幾乎無儲集性能，儲集體為斷裂控制的“豎直板狀”獨特的空間樣式。

古城地區(qū)烴源巖有3套：（1）下寒武統(tǒng)玉爾吐斯組烴源巖，古城區(qū)內(nèi)均有分布；（2）中—上寒武統(tǒng)斜坡相烴源巖，僅分布在古城東部鑲邊臺地向海方向斜坡部位，呈南北條帶狀展布；（3）古城地區(qū)以東的奧陶系黑土凹組斜坡—盆地相烴源巖。3套烴源巖埋藏較深，古城地區(qū)均無鉆井揭示，在研究區(qū)東部塔東隆起帶上塔東1井、塔東2井和東探1井均鉆揭了玉爾吐斯組和黑土凹組這兩套烴源巖，黑土凹組烴源巖厚度為56～187m，TOC為0.21%～ 2.18%，Ro為1.73%～2.8%；玉爾吐斯組烴 源 巖厚 度 為54～109m，TOC為0.12%～7.69%，Ro為2.31%～2.9%，烴源巖厚度大、生烴潛力高。

NNE向走滑斷裂近南北走向10°，斷面直立、直入基底，有效溝通了下部的玉爾吐斯組烴源巖；NE向正斷裂走向50°，斷距最大可達80m，能夠有效溝通下部的玉爾吐斯組烴源巖，還能溝通古城東部地區(qū)的黑土凹組和中—上寒武統(tǒng)斜坡相烴源巖。NNE向走滑斷裂和NE向正斷裂組成的網(wǎng)狀輸導(dǎo)體系，可為天然氣聚集提供垂向和橫向雙向高效運移通道。

古城地區(qū)碳酸鹽巖剛性地層與上覆的上奧陶統(tǒng)卻爾卻克組塑性地層界線清晰，兩套地層能干性的差異導(dǎo)致走滑斷裂帶自下而上的變形樣式有所不同，走滑斷裂帶普遍具有縱向分層變形、垂向多期疊加的演化特征[32]，各期之間連通性差，有利于油氣保存。上覆巨厚的卻爾卻克組以泥巖、泥質(zhì)粉砂巖為主，單層厚度大，可作為古城地區(qū)優(yōu)質(zhì)區(qū)域性蓋層。古城中西部與東部地區(qū)表現(xiàn)為兩種不同的氣藏類型。古城中西部白云巖發(fā)育區(qū)的“非儲非蓋”特征，儲層準(zhǔn)層狀分布，使得天然氣藏底部氣水界面相對統(tǒng)一，形成了受構(gòu)造背景控制的準(zhǔn)層狀巖性氣藏，沿斷裂帶高效富集，氣藏規(guī)模大，資源量計算時不僅考慮沿斷裂帶的高效富集帶，還需要充分考慮基質(zhì)孔隙的貢獻。古城東部石灰?guī)r發(fā)育區(qū)的“非儲即蓋”特征，可按照典型斷溶體研究思路，橫向非均質(zhì)性極強，僅沿走滑斷裂帶高效富集，具有斷溶體獨特的“豎直板狀”空間樣式，不具有統(tǒng)一的氣水界面，主干斷裂帶天然氣充注條件更好（圖9）。

通過統(tǒng)計14口探井與斷裂距離、水層頂面海拔、氣層底面海拔關(guān)系（表1）表明，F(xiàn)NE3以南高構(gòu)造區(qū)測井解釋水層頂界海拔為-5230m，測井解釋上在低于海拔-5230m范圍內(nèi)僅發(fā)育厚度小于2m的Ⅱ類、Ⅲ類差氣層，而厚度大的Ⅰ類或Ⅱ類含氣儲層均發(fā)育在海拔-5230m之上。FNE3以北低構(gòu)造區(qū)油氣充注條件較差，目前測井解釋水層頂界海拔高度為-5091m。4口工業(yè)氣流井距離NNE向走滑斷裂垂直距離均小于或等于400m，與NE向斷裂距離0.4～1.2km比較而言，氣藏受NNE向走滑斷裂控制作用更明顯。

圖9 古城地區(qū)天然氣成藏模式圖Fig.9 Gas accumulation mode in Gucheng area

古城6井、古城9井和古城7井與NNE向走滑斷裂距離均較近，但儲層發(fā)育程度和油氣顯示相差較大，原因是走滑斷裂性質(zhì)和斷面特征有較大的差別。古城6井和古城9井所在的FNNE4走滑斷裂活動強度相對較小，但整條斷裂分支多，在地震剖面和曲率屬性平面圖上均表現(xiàn)出斷面不“光滑”的特征，原因是FNNE4以拉張為主，存在多個拉張型斷裂疊覆區(qū)，大大拓寬了斷裂對兩側(cè)地層的影響范圍，使得流體沿裂縫流動范圍更廣，改造作用更強、儲層更發(fā)育[39]，在構(gòu)造位置高部位獲得了工業(yè)突破（圖10）。古城7井所在的FNNE5走滑斷裂特征較清楚，活動較強，但整條斷裂分支少，在地震剖面和曲率屬性平面圖上均表現(xiàn)出斷面“光滑”的特征，原因是FNNE5以擠壓為主，但擠壓型疊覆區(qū)不發(fā)育，斷裂對兩側(cè)地層的影響范圍小，導(dǎo)致儲層規(guī)模小，雖構(gòu)造位置較高，無油氣產(chǎn)出（圖11）。古城601井、古城10井、古城11井、古城12井與NNE向走滑斷裂距離較遠，分別為1.4km、4.2km、3.45km、1.7km，導(dǎo)致儲層發(fā)育程度較差，未獲得工業(yè)發(fā)現(xiàn)。古城13井和古城15井與NNE向走滑斷裂距離分別為0.9km和0.4km，但鄰近的走滑斷裂活動很弱，反映斷層受力強度小、位移量小，走滑斷裂疊覆區(qū)的變形強度小，裂縫儲層不發(fā)育。古城14井距離FNNE5斷裂0.9km，古城16井距離FNNE2斷裂0.1km，儲層均發(fā)育，但構(gòu)造部位較低，油氣充注條件較差，僅在海拔較高部分儲層段獲得低產(chǎn)氣流。古城18井與NNE向、NE向兩組斷裂距離均為0.1km，但儲層海拔均低于-5091m，油氣充注條件差，無天然氣產(chǎn)出，累計產(chǎn)水約200m3。

古城中西部白云巖發(fā)育區(qū)多數(shù)鉆井均見到不同程度的氣測顯示，初步證實了是受構(gòu)造背景控制的準(zhǔn)層狀巖性氣藏，工業(yè)油氣流井均分布在走滑斷裂影響作用范圍內(nèi)，表明沿走滑斷裂帶天然氣高效富集的特征，走滑斷裂的活動強度、斷面“光滑”程度等因素控制儲層優(yōu)劣及分布范圍[40-41]。

表1 古城地區(qū)奧陶系鉆井與斷裂關(guān)系統(tǒng)計表Table 1 Relationship between oil and gas display in the Ordovician in wells and fault development in Gucheng area

圖11 過古城7井FNNE 5走滑斷裂活動特征地震剖面（左）及曲率地震屬性平面圖（右）Fig.11 Activity characteristic profile (left) and curvature attribute map (right) of FNNE5 strike slip fault cross Well Gucheng 7

5 結(jié)論

（1）古城地區(qū)主要發(fā)育NEE向、NE向、NNE向、NNW向和NW向5個走向的斷裂，活動時間分別為加里東早期、加里東中期、加里東中期—海西早期、印支期和燕山期—喜馬拉雅期5個時期。古城地區(qū)NE向、NNE向兩組斷裂活動強、數(shù)量相對較多，是該區(qū)最重要的兩組斷裂。其中NNE向走滑斷裂多期持續(xù)活動，最后一期活動時間主要為加里東晚期—海西早期，對儲層形成和氣藏形成有重要意義。

（2）走滑斷裂模擬實驗結(jié)果表明，走滑斷裂可形成拉張型、擠壓型和平移型3種斷裂疊覆區(qū)，不同位移情況下，斷控裂縫儲層發(fā)育程度不同，其中拉張型斷裂疊覆區(qū)和大位移擠壓型斷裂疊覆區(qū)是斷控裂縫儲層的有利發(fā)育部位。

（3）由于白云巖與石灰?guī)r相比脆性更強，更容易產(chǎn)生裂縫，基質(zhì)孔隙更發(fā)育，受沉積相帶及白云石化作用控制，白云巖儲層呈準(zhǔn)層狀分布，優(yōu)質(zhì)儲層與差儲層緩慢過渡，無明顯突變界線，白云巖發(fā)育區(qū)常表現(xiàn)為“非儲非蓋”的特征。石灰?guī)r易受機械壓實作用影響，而且膠結(jié)作用強，在準(zhǔn)同生期及早成巖期基質(zhì)孔隙已經(jīng)損失殆盡，在晚期走滑斷裂作用下易沿走滑斷裂帶發(fā)生大規(guī)模溶蝕，形成大型縫洞型儲層，儲集體與圍巖具有明顯的界線，表現(xiàn)為“非儲即蓋”的特征。

（4）古城中西部與東部地區(qū)表現(xiàn)為兩種不同的氣藏類型。古城中西部白云巖發(fā)育區(qū)天然氣藏準(zhǔn)層狀分布，氣水界面相對統(tǒng)一，形成了受構(gòu)造背景控制的準(zhǔn)層狀巖性氣藏。古城東部石灰?guī)r發(fā)育區(qū)具典型斷溶體特征，橫向非均質(zhì)性極強，天然氣藏沿走滑斷裂帶高效富集，具有斷溶體獨特的“豎直板狀”空間樣式。

（5）古城地區(qū)中西部白云巖區(qū)，應(yīng)加強走滑斷裂活動特征、裂縫預(yù)測方法及優(yōu)質(zhì)儲層刻畫技術(shù)研究，沿走滑斷裂帶部署長水平段水平井，提高基質(zhì)孔隙內(nèi)天然氣藏的動用率，實現(xiàn)古城中西部白云巖發(fā)育區(qū)效益勘探。