塔里木盆地玉北地区中下奥陶统鹰山组溶洞充填物稀土元素特征及其意义*

中下奥陶统碳酸盐岩古岩溶型储集层的特征、演化及纵横向分布是塔里木盆地玉北地区勘探关注的重要问题,而YB7井在鹰山组钻遇的溶洞及其充填物为研究该地区中下奥陶统古岩溶作用提供了契机。研究区YB7井中下奥陶统鹰山组溶洞充填物以长石石英砂岩为主,文中将其稀土元素组成特征与该地区志留系依木干他乌组和克孜尔塔格组、泥盆系东河塘组、石炭系巴楚组及塔中地区志留系柯坪塔格组和塔塔埃尔塔格组进行对比,以分析其物源及溶洞的演化时限。结果显示: 4个溶洞充填物样品稀土元素配分模式表现为轻稀土轻微富集,重稀土稍显亏损,具有明显的Ce负异常和轻微的Eu正异常,与东河塘组和柯坪塔格组的特征较为接近。溶洞充填物的ΣREE平均为36.48 μg/g,与东河塘组最为接近,而与柯坪塔格组相距甚远。玉北地区缺失柯坪塔格组,至巴楚组沉积前一直处于构造高部位,故柯坪塔格组不具备为YB7井溶洞提供物源的基础。玉北地区西部局部钻遇东河塘组,而YB7井周边缺失该组,故综合稀土元素组成特征、沉积特征及构造背景认为,YB7井溶洞充填物来源于东河塘组,其形成于暗河系统,且东河塘组沉积后至巴楚组沉积前是玉北地区重要的岩溶储集层发育时期。     

塔中-塔北志留系沉积层序的不对称结构及其构造意义

志留系沉积期塔里木为一地势相对平坦、水体较浅的陆表海盆地,总体充填一套碎屑海岸和三角洲体系,从下至上可划分出5个三级层序。塔中和塔北志留系沉积层序表现出明显的不对称结构,塔北地区柯坪塔格组三级层序SQ-Skp1、SQ-Skp2和SQ-Skp3沉积较完整,发育潮坪、浅海陆棚、滨岸-三角洲体系;而塔中地区缺失SQ-Skp1和SQ-Skp2层序,SQ-Skp3以潮坪体系为主,局部发育小型三角洲。与此相对,塔中地区塔塔埃尔塔格组层序SQ-Stt沉积完整,而塔北地区缺失SQ-Stt水进体系域红泥岩段。塔中和塔北志留系沉积层序的不对称结构反映了塔中和塔北构造隆升的差异和演化,奥陶末构造运动对塔中影响较大,造成塔中隆起的隆升并一直处于水上隆起,直到柯坪塔格组上段SQ-Skp3层序沉积期才淹没充填,随后持续沉降,形成了完整的塔塔埃尔塔格组层序SQ-Stt;奥陶末构造运动对塔北影响较小,西部英买力地区局部隆升,而东部持续沉降,直到柯坪塔格组沉积之后塔北东部出现较大规模隆升,形成明显的上超不整合,并造成塔塔埃尔塔格组层序SQ-Stt水进体系域红泥岩段缺失。塔中和塔北构造演化控制了盆地的沉积层序和储盖组合发育,塔中缺失下储盖组合,而塔北缺失上储盖组合,对志留系圈闭形成和油气保存具有重要的影响。     

塔里木盆地沙雅隆起托甫2井志留系划分对比

托甫2井志留系发育不全,仅残存下统(兰多维列统)柯坪塔格组与塔塔埃尔塔格组,柯坪塔格组分为三段:上下为砂岩段,中间为泥岩段,颜色以灰色、灰绿色为基调.塔塔埃尔塔格组为褐色、棕红色细砂岩与泥岩.在柯坪塔格组中下段获丰富的笔石、几丁石与疑源类化石,详细地讨论了这些属种的时代分布与地理分布,根据生物群特征,可将其归入3个化石组合(带),即Parakidograptus acuminatus,Belonechitinacf.postrobusta-Spinachitina sp.nov.与Dactylofusa cabottii-Cymatiosphaera densisepta-Leiosphaeridia组合,首次为主要勘探目的层之一的柯坪塔格组划分与对比提供了多门类的化石依据.托甫2井志留系可划分为1个Ⅱ级层序,4个Ⅲ级层序;Ⅱ级层序的顶、底界分别为区域不整合面T06与T07,具有明显的下削、上超特征.并以岩石地层为基础,生物地层为依据,结合测井地层与层序地层,厘定了托普2井志留系地层层序及组段的岩电特征,同时建立了覆盖区井下柯坪塔格组下段与上奥陶统桑塔木组的划分标准.     

塔河油田12区海西早期岩溶作用

通过沉积学、地震学、地球化学等研究表明,塔河油田12区发育了海西早期岩溶作用,表现为中下奥陶统碳酸盐岩与下石炭统巴楚组不整合接触、溶塌角砾岩与暗河沉积的存在以及溶洞充填物Sr/Ba值存在的差异特征等识别标志,该期岩溶地貌可划分为岩溶高地、岩溶Ⅰ及Ⅱ级斜坡和岩溶盆地4类地貌单元,研究区主要处于岩溶Ⅱ级斜坡区。由于海西早期运动具有脉动式抬升的特点,因而发育了3套岩溶旋回,研究区主要发育第Ⅱ和第Ⅲ套洞穴层;该期岩溶平面上发育在上奥陶统桑塔木组尖灭线以北的地区,纵向上发育在中下奥陶统质地较纯的碳酸盐岩中,古地貌和断裂对该期岩溶具有根本的控制作用,同时岩溶作用所形成的裂缝和溶蚀孔洞是影响储层储渗性能的关键;最后综合上述成果建立了海西早期岩溶发育模式,并将其发展进程划分为快速抬升剥蚀阶段、三幕抬升岩溶发育阶段及下降改造阶段。     

塔里木盆地顺托果勒地区柯坪塔格组下段勘探新发现及其启示

依据钻井及地震资料综合解释,奥陶纪末期由于海平面下降,其顶面遭受侵蚀下切,形成一个大型东西向的侵蚀谷.谷底多处零星分布了一套30m左右的玄武岩、凝灰岩.后期该侵蚀谷被志留系下统柯坪塔格组下段填平补齐.柯坪塔格组下段主要分布在塔中Ⅰ号断裂带以北和塔北隆起之间,东西向展布,最大厚度约1000m,据其厚度和在古沉积斜坡的超覆特征,可分为北部缓坡带、中央深陷带和南部陡坡带三个古构造单元.柯坪塔格组下段早—中期物源受侵蚀谷充填控制主要来自塔东地区,晚期物源则主要来自塔北地区,Ⅰ号断裂以南的塔中隆起没有提供物源.柯坪塔格组下段经历了从半深海泥到潮控三角洲的过渡型沉积环境,发育三角洲储层和低幅度构造,形成了良好的油气成藏区域.     

塔中顺托果勒地区志留系柯坪塔格组下段沉积相

通过对塔里木盆地顺托果勒地区中南部志留系柯坪塔格组钻井、测井、岩心化验分析资料的综合分析,认为柯坪塔格组中—下段地层并未缺失,并从沉积相等多方面的特征标志论证了柯坪塔格组下段的存在。柯坪塔格组下段主要发育受波浪控制的滨岸相和受潮汐控制的滨岸相两种沉积体系,由此识别出临滨、潮间和潮下亚相和相关的微相。建立了柯坪塔格组下段缓坡型滨岸沉积模式。认为海侵背景下的滨岸砂坝体为最有利的储集砂体。     

塔河地区志留系的对比

塔河地区遭受过多次的构造抬升和剥蚀，志留系分布不规则，地层划分对比是本区寻找志留系油气藏的难题之一。本文综合应用古生物、测井、地震和野外露头资料进行地层划分对比，首先通过疑源类古生物的分析，确认塔河地区井下志留系的存在；继而分析其地震反射特征，通过地震一测井地层对比，将其与东河砂岩予以区分；最后通过与柯坪野外露头剖面的岩石地层对比，确认塔河地区所钻遇的志留系确为下志留统的柯坪塔格组中段。     

满加尔凹陷南缘志留系柯坪塔格组上段不同体系域内辫状三角洲砂体与储集性研究

通过详细的岩心描述、测井相研究与近3000km地震剖面的精细解释,认为满加尔凹陷南缘在志留纪早期为缓坡大陆边缘,在满参2井与塔中32井、满南1井间的志留系柯坪塔格组上段底部识别出几近与志留系尖灭线平行的地层超覆线,此地层超覆线认为是满南地区志留系柯坪塔格组上段层序1中的初次海侵时期的海岸线。在此认识的基础上,结合钻井层序界面的有效识别,将塔中32井、塔中34井、满参2井与满南1井区志留系柯坪塔格组上段划分为2个三级层序,此2个层序中均有辫状三角洲砂体沉积,但“不同体系域同相砂体”的储集性具有不同特征,其主要影响因素是碎屑颗粒的粒径与分选、胶结物类型与含量、储集体经历不同的埋藏特征。位于斜坡低部位的满参2井区在层序1低位域内发育早期辫状三角洲前缘砂体沉积,主要储集砂体为前缘水下分流河道砂体,颗粒较细且成分成熟度较低。由于储集体埋深达5000m左右,且方解石胶结物含量高,致使储集性相对较差。而位于隆起区的塔中32井与34井区的主要储集体为层序1中海侵体系域内退积型辫状三角洲前缘水下分流河道砂体,颗粒相对较粗,成分成熟度较高,且埋深相对较浅,胶结物含量较低,其孔渗特征明显好于低位域早期辫状三角洲前缘砂体。     

塔里木盆地顺9井区志留系柯坪塔格组下段沉积特征

顺托果勒低隆起志留系柯坪塔格组下段发育一套海相碎屑岩建造,是塔里木盆地一个重要的油气勘探目标及远景层位,顺9井志留系柯坪塔格组下段加砂压裂获得了低产油流,展示良好的油气勘探前景,但前人对该套含油层系沉积相类型及砂体成因认识存在巨大分歧,导致对砂体分布的刻画存在不足及盲目,制约勘探部署进程。笔者综合利用钻井岩心、测井、地震、测试分析等资料,结合沉积背景分析,对塔里木盆地顺9井区志留系柯坪塔格组下段沉积相类型及其分布进行研究,综合研究认为:顺9井区柯坪塔格组下段为以潮下带-过渡带为主的碎屑岩海岸沉积,含油砂岩段下部泥岩为浅海陆棚泥沉积;顺9井区柯坪塔格组下段含油砂岩段主要位于潮坪-浅海陆棚沉积环境的潮下带-过渡带位置,微相类型包括潮汐水道、潮汐砂坝、泥坪、陆棚砂、风暴砂体、陆架泥;储层砂体主要为潮汐水道、潮汐沙坝复合砂体,顺9及其顺903井区是有利砂体分布带。     

塔河地区志留纪层序地层划分及沉积相分析

塔河地区志留系缺失中、上统,只保留了下统柯坪塔格组及塔塔埃尔塔格组,发育滨海-浅海碎屑岩沉积,包括潮坪、陆棚等沉积亚相和中潮坪（混合坪）、低潮坪（砂坪）、陆棚泥等3个微相.该地区志留系分为3个三级层序,其中柯坪塔格组包括了SQ1、SQ2,塔塔埃尔塔格组为SQ3.构造运动和海平面升降是塔河地区志留系三级层序及其内部体系域形成的主要控制因素.     

塔里木盆地西北部寒武系纽芬兰统玉尔吐斯组混积岩早成岩期岩溶特征及其地质意义*

通过塔里木盆地西北部阿克苏—柯坪—乌什地区露头剖面的宏微观工作发现,寒武系纽芬兰统玉尔吐斯组存在3期稳定发育的古暴露面,并具有(1)铁质结壳层、(2)近地表喀斯特(塑形)角砾、(3)溶沟、溶缝及囊状溶洞、(4)岩溶系统内的角砾、陆源碎屑充填物、(5)暴露面之上的地层超覆等暴露标志。综合分析认为研究区玉尔吐斯组并非连续沉积,内部存在多个沉积间断,并与肖尔布拉克组为区域性不整合接触。同时,在与灰岩和白云岩早成岩期岩溶特征对比分析的基础上,指出先期渗滤条件较差的混积岩(硅质碎屑-碳酸盐混合沉积)早成岩期岩溶以充填程度较高的溶沟、溶缝和小型溶洞发育为特征,且水平潜流岩溶带发育不成熟;以此区别于灰岩和云岩型早成岩期岩溶发育的相控溶蚀孔洞、岩溶花斑和近原地角砾化等典型特征。研究结果表明开放条件下的早成岩期暴露岩溶特征及储集层优化与否更多受岩石组构特征控制,由此推断在相对封闭的埋藏条件下,先期致密化的岩石难以经历岩溶改造形成相控的孔洞型储集层。这一认识不仅对深埋条件下储集层的形成和保持具有重要的借鉴意义,也为早成岩期岩溶地质理论的丰富和发展提供了新的材料。     

塔里木盆地西北部寒武系纽芬兰统玉尔吐斯组混积岩早成岩期岩溶特征及其地质意义

通过塔里木盆地西北部阿克苏-柯坪-乌什地区露头剖面的宏微观工作发现,寒武系纽芬兰统玉尔吐斯组存在3期稳定发育的古暴露面,并具有(1)铁质结壳层、(2)近地表喀斯特(塑形)角砾、(3)溶沟、溶缝及囊状溶洞、(4)岩溶系统内的角砾、陆源碎屑充填物、(5)暴露面之上的地层超覆等暴露标志。综合分析认为研究区玉尔吐斯组并非连续沉积,内部存在多个沉积间断,并与肖尔布拉克组为区域性不整合接触。同时,在与灰岩和白云岩早成岩期岩溶特征对比分析的基础上,指出先期渗滤条件较差的混积岩(硅质碎屑-碳酸盐混合沉积)早成岩期岩溶以充填程度较高的溶沟、溶缝和小型溶洞发育为特征,且水平潜流岩溶带发育不成熟;以此区别于灰岩和云岩型早成岩期岩溶发育的相控溶蚀孔洞、岩溶花斑和近原地角砾化等典型特征。研究结果表明开放条件下的早成岩期暴露岩溶特征及储集层优化与否更多受岩石组构特征控制,由此推断在相对封闭的埋藏条件下,先期致密化的岩石难以经历岩溶改造形成相控的孔洞型储集层。这一认识不仅对深埋条件下储集层的形成和保持具有重要的借鉴意义,也为早成岩期岩溶地质理论的丰富和发展提供了新的材料。     

塔河油田溶洞充填物的元素地球化学特征及环境意义

塔河油田位于塔里木盆地塔北隆起阿克库勒凸起的西南部,加里东-海西期强烈抬升导致的大气淡水岩溶作用、早石炭世发生的广泛海侵以及二叠纪大规模的火山活动,对奥陶系岩溶储层产生了不同程度的改造。对塔河地区的地质演化特征以及塔河油田地区溶洞砂泥质充填物镓、铷、锶、钡等微量元素和稀土元素的研究表明,大部分样品表现出淡水岩溶特征,仅T615井等4口井的溶洞充填物却表现出海水成因特征,充填物的元素地球化学特征表现出与早期大气淡水岩溶作用的叠加效应;此外,还有少量样品具有能反映热液作用特征的Eu正异常,说明该区碳酸盐岩地层也受热水溶蚀作用的影响。通过溶洞方解石和溶洞方解石胶结物碳、氧同位素值分布特征的分析也证实了塔河地区除了发育大气淡水岩溶作用外,还存在海水-淡水混合水溶蚀作用和热液溶蚀作用。     

塔里木盆地塔中地区志留系柯坪塔格组沉积相与沉积模式

塔中地区志留系自下而上包括柯坪塔格组(下沥青砂岩段、灰色泥岩段、上沥青砂岩段)、塔塔埃尔塔格组（红色泥岩段和砂泥岩段）、依木干他乌组。通过对塔中地区志留系钻井岩心观察和盆地西北部阿克苏、柯坪、巴楚等地露头剖面的观察,塔中地区志留系下沥青砂岩段岩石类型主要为绿灰色泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、粉砂岩、极细砂岩和细砂岩,部分井发育中细砂岩和中砂岩,砂岩层中常见大量撕裂状泥砾和黄铁矿,发育水平纹理、平行层理、低角度交错层理和楔状交错层理,在露头剖面中可见槽状交错层理。发育的主要沉积相类型为前滨-临滨、浅海陆棚、受风暴影响的浅海砂坝或潮汐砂脊等。在部分井的志留系底部还可见砂砾岩沉积,砾石磨圆较好,砾石成分为石英岩、燧石、泥砾、砂岩砾及其它变质岩砾,向上过渡为中粗砂岩和中细砂岩,发育板状和槽状交错层理,具向上变细的粒序结构,具河流相沉积特征,如塔中30、塔中161井的志留系底部。总体认为塔中地区志留系柯坪塔格组下沥青砂岩段为无障壁滨线-陆棚为主的沉积体系,具有海侵背景下受风暴控制的滨线－陆棚沉积模式, 随海侵发展形成宽度几十公里以上的滨线－陆棚砂岩沉积体,垂向上为滨岸砂到陆棚砂的演化序列。上沥青砂岩段以潮坪沉积为主,并有部分前滨和临滨沉积,横向相变,垂向交互叠置,在砂体发育程度和规模上较下沥青砂岩段差。根据岩心物性和测井物性分析,浅海陆棚沙坝和滨岸沙坝砂岩储集性好于潮坪相砂岩。     

塔里木盆地北部地区下志留统柯坪塔格组物源分析与物源区母岩年龄确定

根据柯坪（KP）大湾沟剖面及塔北地区TP3,TP7和KQ1等井下志留统柯坪塔格组砂岩样品岩石薄片、重矿物、锆石SHRIMP U-Pb测年分析结果,应用Dickinson三角图法,结合区域地质背景分析,认为塔北西部地区和中东部地区的志留系柯坪塔格组砂岩物源明显不同。西部地区物源构造背景为大陆岛弧环境,物源物质为大陆上地壳,年代为元古代,推测物源区为塔北隆起;中东部地区物源构造背景为再旋回造山带环境,年代为奥陶纪,推测物源区为库鲁克塔格隆起带。物源母岩普遍含深成中酸性侵入岩。塔北西部物源距离远于塔北中东部地区,这对于恢复当时的沉积古地理环境以及塔里木盆地的类型和盆地演化有重要意义。     

应用定量颗粒荧光技术研究塔中地区志留系古油藏分布特征

引进定量颗粒荧光技术,研究了塔里木盆地塔中隆起志留系的油藏分布特征,着重探讨了古油藏叠合连片分布的可能性。结果表明,塔中地区的志留系在晚期成藏过程中没有形成过叠合连片的大规模的可动油气藏,而只在局部构造上形成规模较小的、独立的油气藏。塔中4和塔中17井柯坪塔格组上一亚段在地质时期都曾成过藏,但均遭破坏;塔中117井柯坪塔格组上三亚段和塔中31 井柯坪塔格组上一亚段仅在后期充注过程中有油气聚集成藏;塔参1井在第一期油气充注过程中曾形成过较大的古油藏,而晚期充注过程中则未聚集成藏。研究还表明,志留系储层是好的输导层,地质时期中有烃类运移通过。中央断垒带为油气运移、聚集的主要路径和有利场所,在下一步的志留系勘探中应给予高度重视。     

河道发现对塔中地区碳酸盐岩勘探的启示

塔中地区鹰山组为大型岩溶风化壳型油气藏。上奥陶统良里塔格组与中下奥陶统鹰山组地层暴露时间短,导致表层岩溶作用弱,古岩溶河流欠发育。利用地震沉积学（地震切片技术）以及三维立体雕刻等技术,在鹰山组内发现了2套岩溶古河道系统,根据河道发育古地貌以及河道的形态将河道分为明河、暗河。通过岩性以及测井资料确定了不同类型河道的充填物,并对本区储层进行了综合评价:明河相关的储层,在暴露期大部分被泥岩充填,明河相关的储层发育区为不利区;暗河相关储层发育区,储集空间充填程度低、具有完整的储盖组合,结合已钻结果,证实为有利储层发育区。河道的发现为塔中地区碳酸盐岩储层成因提供了新的解释。     

塔河油田奥陶系碳酸盐岩油藏溶洞充填物特征

塔河油田奥陶系缝洞型储层是该区最重要的油气生产层段,古岩溶作用产生的大量溶洞作为油气的存储空间,具有举足轻重的意义。通过对11口井充填溶洞的岩心观察,划分出化学沉(淀)积岩相、搬运型岩相、垮塌型岩相、渗流充填相4大类溶洞充填相。搬运型岩相为溶洞的早期充填产物,当地表岩溶的溶蚀作用发展到一定程度时岩石会发生崩落,崩落的结果就产生了垮塌型岩相,后期的渗流充填相以填隙物的形式充填在垮塌型岩相里。据区内Ta井的典型溶洞充填特征,归纳出其充填序列为上部的溶洞破裂相、中部的塌陷相及下部的海水侵入充填相。溶洞充填物中微量元素、稀土元素等的地球化学特征,证实区内存在海水-淡水混合岩溶,对油田的开发生产具有很好的指导意义。     

塔里木盆地麦盖提斜坡玉北地区奥陶系油气输导体系与成藏期

对玉北地区输导体系进行研究, 分析其油气运聚过程, 研究结果表明, 玉北地区油气基本输导介质主要分为: 断层、不整合、输导层, 其中玉北中部地区输导能力较强, 而玉北东部地区的输导能力较差.对玉北地区奥陶系3口井25块样品的有机和无机包裹体进行了分析, 分析结果表明, 玉北地区奥陶系油藏主要发生了两期成藏: 第1期发生在海西晚期262~252 Ma期间, 主要为发黄色荧光的低成熟油充注; 第2期发生喜山晚期12.5~0 Ma, 主要为发蓝白色荧光的高成熟度油充注.玉北地区奥陶系油藏有效烃源岩为下寒武统和上寒武统-下奥陶统两套烃源岩, 且发育储盖组合为: 下石炭统巴楚组泥岩、泥灰岩盖层与中-下奥陶统风化岩溶型储层组成的不连续层间组合.      

塔中西北部上泥盆统东河砂岩与志留系砂岩中重砂矿物特征与地质意义

沉积物中重矿物分布受物源区、构造抬升与剥蚀作用、古地貌以及沉积古气候、古环境等多种因素影响,因此沉积重砂矿物的研究可应用于物源区、沉积环境的分析,阐明构造旋回与沉积作用的响应关系。本文通过对塔中地区中1井等6口探井上泥盆统东河砂岩和志留系柯坪塔格组砂岩中重砂矿物分析,提出了塔中东河砂岩重砂矿物主要来自稳定的基底再沉积及花岗岩来源,但受近源的基性火山岩及岩浆期后热液作用影响较大;志留系下砂岩重砂矿物主要来自下覆碳酸盐岩、花岗岩和搬运再沉积物,总体形成于稳定的、多物源的构造-沉积环境,物源方向可能是东南至西北方向。