塔里木盆地巴楚隆起中、下寒武统高精度层序地层与沉积特征

针对塔里木盆地寒武系埋深大、钻井少的问题,以层序地层学、沉积学理论为指导,对巴楚隆起中下寒武统膏盐岩、碳酸盐岩、红褐色泥岩互层发育的特殊岩性组合开展了深入研究,提出该沉积体系中GR泥质含量高低不能反映相对海平面升降,精细沉积相划分是识别基准面旋回升降变化的关键。以此为依据,将寒武系划分为3个超层序,7个三级层序,其中中、下寒武统发育4个三级层序,上寒武统发育3个三级层序,并分析了各层序发育特征,建立寒武系等时地层对比格架。巴楚隆起中、下寒武统属蒸发台地-局限台地沉积体系,可识别出2种相、5种亚相、19种微相,其中下寒武统以发育局限台地相灰坪、灰云坪、膏云坪、云坪沉积为主,东西沉积存在差异,西部以膏云坪沉积为主,东部主要为云坪沉积,而中寒武统以发育蒸发台地相潮间坪和盐湖沉积为主,巴3井-巴1井一线以西为潮上坪沉积,以东主要为潮间坪和盐湖沉积。     

塔里木盆地寒武纪—早奥陶世构造古地理与岩相古地理格局再厘定——基于地震证据的新认识

塔里木盆地下古生界白云岩分布范围广,发育厚度大,生储盖组合配置条件优越,勘探前景广阔。基于二维、三维地震资料的精细解释,结合野外露头与钻井地质资料,准确刻画了下寒武统、中寒武统、上寒武统—中奥陶统的地层厚度与寒武纪—早奥陶世台缘带的迁移与平面分布,并开展了寒武纪—早中奥陶世的构造古地理与岩相古地理研究。研究揭示,塔里木盆地寒武纪—早奥陶世构造古地理表现为南高北低、西高东低的构造古地形地貌,具有一定的继承与演化特征;早中寒武世,塔里木盆地表现为"大隆大凹"的特点,具有南高北低、西高东低的构造古地形地貌特点,构造古地理可划分为南天山洋盆、库满台盆、塔北凸起、满西凹陷、巴楚台坪、塔南隆起、西昆仑洋与罗西凸起8个单元;晚寒武世—早奥陶世,构造古地理格局发生较大变化,阿尔金弧后盆地开始发育,并连接库满台盆与西昆仑洋盆,致使南天山洋—库满台盆—阿尔金弧后盆地与西昆仑洋连为一体,塔西孤立台地才真正形成。塔里木盆地早寒武世为缓坡—古陆—局限台地—开阔台地—台缘—斜坡—深水盆地相模式;中寒武世为缓坡—蒸发台地—台缘—斜坡—盆地相模式;晚寒武世—早奥陶世表现为局限台地—半局限台地—开阔台地—台缘—斜坡—盆地沉积模式;以构造古地理框架为基础,结合地质资料点控制下的沉积模式认识,修编了塔里木盆地寒武系—下奥陶统沉积相图。     

塔里木盆地西北部中下寒武统混积岩沉积特征

近期,塔里木盆地柯坪地区柯探1井在下中寒武统吾松格尔组混积岩中获得工业气流,突破了混积岩勘探的"禁区",但目前对于该区混积岩的沉积特征与油气勘探潜力认识尚不清楚。为了推动该盆地寒武系混积岩深化研究与油气勘探潜力评价,以柯坪邻区阿克苏露头中下寒武统沙依里克组—吾松格尔组大套混积岩为解剖点,结合前人有关区域构造、沉积相和储层方面的研究成果,综合利用露头观察、镜下薄片以及地球化学分析等资料,采用层序地层学、岩石学与沉积微相研究相结合的方法,开展了吾松格尔—沙依克里组沉积相研究,评价了该区混积岩的油气勘探潜力。研究结果表明:①阿克苏露头区中下寒武世主要为蒸发台地、半局限台地及浅海陆棚沉积环境,发育19种混积岩相、3种碳酸盐岩相和2种碎屑岩相,存在着5种微相组合类型,包含4种低孔低渗—特低孔渗的储层类型,局部层段发育优质储层;②阿克苏地区早中寒武世沉积环境具有"开放—闭塞—盐化"的转变过程,包括碳酸盐岩缓坡、蒸发混积局限台地和蒸发局限台地等3大沉积结构层,其中蒸发混积局限台地中的混积岩的发育模式受物源区性质及位置、气候条件及变化速率、蒸发膏盐湖水体深度及温度、台盆古地貌、不同级次层序界面变化速率等控制;③阿克苏地区中下寒武统大套混积岩内发育有机碳碳含量较高的含膏盐云质泥岩和潮坪相泥页岩潜在烃源岩,其中吾松格尔组和沙依里克组混积岩生储盖组合配置关系较好,油气勘探潜力不容忽视。     

塔里木盆地震旦系裂谷发育特征及其对油气勘探的指导意义

在前人对塔里木盆地深部地层研究的基础之上,利用钻井、新地震资料首次精细刻画了震旦系裂谷发育特征,认为塔里木盆地震旦系受天山洋和昆仑洋裂谷作用控制,发育麦盖提、满加尔、阿瓦提三大坳拉槽和塔北、巴楚-塔中、和田三大古陆,震旦系沉积分为裂陷期和坳陷期两期沉积;分析了震旦系裂谷对油气勘探的指导意义:其一是震旦系裂谷及其继承性沉降作用直接控制了震旦系自身及下寒武统玉尔吐斯烃源岩的分布,其二是震旦系继承性裂谷沉降边缘控制了下寒武统台地边缘相带的分布、继承性古陆控制了下寒武统台地的分布,其三是震旦纪古陆及继承性裂谷边缘发育的寒武系中下统台缘相带共同控制了中寒武统的膏盐岩的分布,其四是塔中寒武系盐下大构造继承发育是有利勘探区带,巴楚和玛东是寒武系盐下勘探的最有利区。     

塔里木盆地寒武纪层序岩相古地理特征

通过野外露头剖面、测井和录井、地震等资料,以层序地层学理论为指导将塔里木盆地寒武系划分为3个二级层序（SS1,SS2,SS3）,14个三级层序,其中二级层序均为I型层序,主要发育海侵体系域和高位体系域。在此基础上[JP2]结合其沉积相发育特征以二级层序体系域为编图单位编制了6张层序岩相古地理图。结果表明,SS1、SS2时期均表现为海侵期急速而短暂的海平面上升与高位期漫长的缓慢海平面下降,盆地中部、西部区域主要以海侵期的局限台地、开阔台地沉积转变为高位期的蒸发台地及局限台地泻湖沉积,盆地东部区域主要以陆棚、盆地沉积为主,盆地面积相对较大。SS3时期盆地中部、西部地区主要以局限台地、开阔台地沉积为主,与SS1、SS2时期不同的是SS3时期盆地沉积区域相对缩小,陆棚沉积区域扩大,在SS3高位期,盆地最东端逐渐转变为碳酸盐台地沉积。     

中—上扬子地区寒武系层序地层格架

以典型露头剖面实测分析为基础,结合岩石薄片、钻测井、全岩碳氧同位素和地震剖面的综合分析,将中—上扬子地区寒武系海相地层划分为6个区域上可对比的三级层序,建立了年代地层、岩石地层与层序地层之间的关系。层序CSQ1相当于下寒武统下部,由牛蹄塘组（或筇竹寺组）构成;层序CSQ2相当于下寒武统中部,由杷榔组（或沧浪铺组）构成;层序CSQ3相当于下寒武统上部,由清虚洞组（或龙王庙组）构成;层序CSQ4相当于中寒武统下部高台组;层序CSQ5相当于中寒武统上部—上寒武统下部,由孔王溪组和耗子沱群（或洗象池群）下部构成;层序CSQ6相当于上寒武统中—上部,由耗子沱群（或洗象池群）中—上部构成,6个三级层序纵向上叠置构成1个完整的寒武系二级层序。识别出2种层序界面类型,即相对海平面下降形成的Ⅱ型层序界面和暴露有关的Ⅰ型层序界面,区域上以Ⅱ型层序界面发育为主,仅层序CSQ1的底界面属典型的Ⅰ型层序界面。通过对比反映全球海平面相对变化的碳酸盐岩全岩碳同位素旋回和反映沉积古水深相对变化的沉积旋回,分析揭示,在古气候和沉积充填速率影响不大的背景下,中—上扬子地区寒武系三级层序CSQ1—层序CSQ4和层序CSQ6属于全球海平面层序,其可容空间的增加主要取决于全球海平面的上升,而层序CSQ5属于主要受控于扬子区西缘构造活动影响的构造层序。层序CSQ1发育于震旦纪末期桐湾运动灯影组剥蚀夷平面之上的碎屑陆棚环境,层序CSQ2—层序CSQ3演变为混积陆棚—碳酸盐岩缓坡环境;中—晚寒武世,受中—上扬子区碳酸盐岩台地边缘加积-进积作用的逐渐加强以及全球海平面上升的影响,陆源物质输入减少,层序CSQ4—层序CSQ6演变为典型的局限镶边台地环境。     

塔里木盆地南华纪—中寒武世构造沉积演化及其盐下勘探选区意义

中深1井、柯探1井(京能)、轮探1井相继发现,塔里木盆地寒武系盐下白云岩展现出巨大的勘探潜力。沉积演化认识不清楚、沉积相图不准确,导致源储分布认识程度低是近年来一些探井失利的主要原因。基于新增的高精度地震资料探讨南华纪—中寒武世的构造—沉积演化并开展新一轮沉积相编图,旨在厘定寒武系盐下重要层系源储盖层分布,指导寒武系盐下白云岩勘探区带优选。研究发现,南华纪—寒武纪经历3期大型构造运动,即塔里木运动、库鲁克塔格运动与柯坪运动,形成南华系底、震旦系底与寒武系底3个大型不整合面,控制南华系裂陷—坳陷、震旦系坳陷—碳酸盐台地与寒武系缓坡—碳酸盐台地3层沉积结构;隆起演化经历南华纪"三坳两隆"、震旦纪"连片隆起"到寒武纪"马蹄形隆起"的演化过程。基于地质结构研究、地震资料精细解释,编制了重点层系的沉积相图。在新的沉积相认识指导下,提出3个继承性坳陷控制烃源岩广覆式发育,两个继承性隆起控制两套白云岩储层大面积发育,中寒武统蒸发盐岩区域盖层广泛分布的认识;指出轮南周缘与塔中—古城地区是盐下勘探优选区带,阿瓦提周缘与和田河气田周缘是潜在勘探领域。     

塔里木盆地寒武纪/前寒武纪构造——沉积转换及其勘探意义

寒武系盐下白云岩是塔里木盆地油气勘探的重要领域之一,下寒武统源储分布认识不清楚已成为制约该领域区带优选的重要因素。通过对寒武系/前寒武系不整合特征、南华系—震旦系与中下寒武统沉积盆地地震解释与成图研究,探讨寒武纪/前寒武纪柯坪运动前后沉积盆地转换,旨在解决生烃坳陷与下寒武统肖尔布拉克组白云岩分布问题,指导有利勘探区带的优选。研究结果认为,柯坪运动对塔里木盆地南部影响强于北部,由于盆地南部大面积隆升,形成了塔西台地区早中寒武世南高北低的古构造格局,下寒武统由北向南超覆尖灭;塔里木盆地北部表现为继承性沉降特点,中下寒武统地层序列完整。柯坪运动导致了塔里木盆地沉积体系由南华系—震旦系北东走向裂坳沉积体系转换为东西分异、南北分异的台盆沉积体系。提出满西地区是南华纪、震旦纪、早中寒武世继承性凹陷,可能发育多套烃源岩,是台盆区内生烃能力最强的地区;肖尔布拉克组白云岩储层主要沿环满西凹陷分布;建议将塔中地区、古城地区与轮南地区作为优先勘探区带。     

塔里木盆地寒武系碳酸盐岩台地类型、台缘分段特征及勘探启示

碳酸盐岩台地类型及其台缘带特征对储层的形成及储盖组合配置关系具有重要的控制作用。塔里木盆地寒武系碳酸盐岩台地经历早寒武世缓坡型台地、中寒武世镶边型蒸发台地、晚寒武世镶边型台地的演化过程,其中北部台缘为沉积缓坡型台缘;轮古—古城台缘为断控陡坡型台缘,分段差异明显;塔西南乌什—喀什—麦盖提—和田—民丰一线早寒武世为古陆,中、晚寒武世时期随着海平面上升演化为水下低隆,到晚寒武世后期可能发展成台地边缘沉积。陡坡型及缓坡型碳酸盐岩台地边缘形成不同的储盖组合。轮古东、古城地区上寒武统陡坡型加积—进积台缘储层非常发育,连通性好,盖层往往是这类台缘带储盖组合的关键,从而位于台缘带后侧、潟湖靠海一侧的礁后滩体是有利储层发育区,并且该相带储层往往上覆致密碳酸盐岩盖层,可形成优良的储盖组合;塔北西部英买7-8缓坡型台缘带储层为一套藻丘及滩体复合型白云岩储层,盖层为中、下寒武统泥晶白云岩、膏质白云岩、含泥白云岩等致密层,其储盖组合要优于轮古东、古城等地区陡坡型台缘带,勘探前景更为乐观。     

塔里木盆地下古生界碳酸盐岩层序及沉积演化特征

塔里木盆地震旦纪晚期开始呈现西台东盆的碳酸盐岩沉积格局,至中奥陶世完成下古生界碳酸盐岩台地建设。在区域构造运动研究基础上,利用钻(测)井、露头资料,综合年代地层、岩石地层、生物地层及地震地层,识别盆地下古生界碳酸盐岩层序界面特征,划分出5个二级层序,并分析层序内部沉积演化特征,建立起全盆地层序地层格架。盆地层序格架内的碳酸盐岩台地演化过程中,发育缓坡型、弱镶边型、镶边型以及淹没型4种台地类型。沉积模式归结为4种,即蒸发、局限台地—台缘—斜坡—陆棚—欠补偿盆地模式;局限台地—台缘—斜坡—陆棚—欠补偿盆地模式;开阔台地—台缘—斜坡—陆棚—欠补偿盆地模式;开阔(淹没)台地—台缘—斜坡—(混积)陆棚—浊积盆地模式。     

塔北地区寒武系层序地层格架与台缘带展布特征

通过对塔里木盆地北部寒武系的层序关键界面识别、层序延续时间分析、沉积相划分、地层叠置结构分析,以三级层序为单元勾绘了其台地边缘相带的展布,明确了其有利勘探区。研究结果表明：①塔里木盆地北部寒武系可识别出10个三级层序,自下而上为SQ1—SQ10,下寒武统SQ1—SQ2时期发育缓坡沉积,为Ⅰ型层序; SQ3—SQ5时期发育缓坡型碳酸盐岩台地,均为Ⅱ型层序;中寒武统SQ6时期发育碳酸盐岩台地,为Ⅱ型层序;中上寒武统SQ7—SQ10时期发育碳酸盐岩镶边台地,SQ7和SQ9为Ⅰ型层序,SQ8和SQ10为Ⅱ型层序。②研究区SQ3层序的台地边缘相带分布范围广,在柯坪隆起—沙雅隆起一线呈近东西向展布,自沙雅隆起—顺托果勒近南北向展布; SQ4—SQ10台缘相带主要呈近南北向展布,具有较好的继承性,台地边缘不断向斜坡—盆地推进,有明显的前积特征; SQ3—SQ10时期台缘高能礁滩相带展布较宽,台缘礁滩相储层面积大。③研究区塔深2井以东呈南北向延伸的台缘相带是储层发育的有利区带,与寒武系主烃源岩具备良好的空间配置关系,为最有利的勘探区带。     

塔里木盆地巴楚隆起HT1井区志留系层序地层分析和隐蔽圈闭识别

利用层序地层学和坡折带理论,对塔里木盆地HT1井区的钻/测井、地震、岩心等资料进行分析,将志留系划分为2个三级层序(SQ1,SQ2)和6个体系域.古地貌和沉积相特征研究认为,加里东晚期-海西早期盆地收缩加剧,和田河古隆起进一步隆升形成北倾斜坡,总体以潮坪沉积为主.并总结该区形成岩性圈闭的地质条件,识别出4个形态圈闭.      

塔里木盆地寒武系盐下勘探领域的重大突破方向

塔里木盆地寒武系发育大面积膏盐岩盖层,盐下发育大面积优质烃源岩、大面积优质白云岩储层,丰富的油气资源和良好的成藏条件使其成为塔里木盆地天然气勘探的重大战略接替领域。塔里木盆地的寒武系盐下勘探领域在不同地区的生-储-盖空间配置关系、构造稳定性、断裂发育状况和保存条件存在很大不同,这不仅控制了寒武系盐下的成藏及演化,而且决定了气藏能否得以保存,最终决定着寒武系盐下大气藏的有利发育区带和勘探突破方向。塔里木盆地寒武系盐下的生-储-盖配置可划分为生-储-盖叠置、生-储叠置、储-盖叠置3种类型;保存条件可划分为盖层完整持续稳定、盖层完整中期稳定、盖层完整持续活动、缺乏区域盖层持续稳定4种类型;成藏区带可划分为原位持续成藏、原位调整成藏、稳定古隆起多期成藏、活动古隆起晚期成藏4种类型。在生-储-盖叠置、构造演化持续稳定、未受断层破坏的良好保存区,即原位持续成藏区是塔里木盆地寒武系盐下寻找大气区的有利勘探方向,在该有利区带内,肖尔布拉克组的大型孤立白云岩台内滩是大气藏勘探突破的最有利目标。     

塔里木盆地寒武系盐下勘探领域的重大突破方向

塔里木盆地寒武系发育大面积膏盐岩盖层,盐下发育大面积优质烃源岩、大面积优质白云岩储层,丰富的油气资源和良好的成藏条件使其成为塔里木盆地天然气勘探的重大战略接替领域。塔里木盆地的寒武系盐下勘探领域在不同地区的生-储-盖空间配置关系、构造稳定性、断裂发育状况和保存条件存在很大不同,这不仅控制了寒武系盐下的成藏及演化,而且决定了气藏能否得以保存,最终决定着寒武系盐下大气藏的有利发育区带和勘探突破方向。塔里木盆地寒武系盐下的生-储-盖配置可划分为生-储-盖叠置、生-储叠置、储-盖叠置3种类型;保存条件可划分为盖层完整持续稳定、盖层完整中期稳定、盖层完整持续活动、缺乏区域盖层持续稳定4种类型;成藏区带可划分为原位持续成藏、原位调整成藏、稳定古隆起多期成藏、活动古隆起晚期成藏4种类型。在生-储-盖叠置、构造演化持续稳定、未受断层破坏的良好保存区,即原位持续成藏区是塔里木盆地寒武系盐下寻找大气区的有利勘探方向,在该有利区带内,肖尔布拉克组的大型孤立白云岩台内滩是大气藏勘探突破的最有利目标。     

塔西北下寒武统肖尔布拉克组层序划分及台地沉积演化模式

基于野外露头观察和室内薄片鉴定工作,详细描述了塔里木盆地阿克苏地区下寒武统肖尔布拉克组微生物碳酸盐岩的展布特征,建立了层序地层格架,分析了肖尔布拉克期碳酸盐台地的演化过程。研究认为,肖尔布拉克组可分为两个三级层序：下部层序SQ1整体为一套波状微生物席,处于中-内缓坡沉积环境,对应缓坡型台地发育阶段;上部层序SQ2的海侵期是缓坡型台地向弱镶边台地的转变阶段,斜坡以风暴沉积为主,微生物岩不发育,而高地则以大型进积微生物礁建隆为主,主要通过丛状表附菌的自身骨架生长和微生物粘结方式成隆。高位期是弱镶边台地发育阶段,台缘和台内相分异明显。台缘区早期发育房室状表附菌层,晚期发育小型进积微生物礁群,由微生物粘结成礁,而台内区为低能微生物滩,缺乏高位早期建造,晚期以层纹石建造、泡沫绵层石和叠层石建造为主,其形成与粘性微生物席有关。     

塔里木盆地海相油气成藏研究进展

近年来塔里木盆地超深层海相油气勘探取得了丰硕成果,顺北奥陶系、塔中寒武系、塔河深层等油气新发现,为塔里木盆地海相油气成藏研究提供了丰富的基础资料。塔里木盆地海相油气主要分布于台盆区,油气藏类型多样,原油物性变化大,显示出成藏的复杂性。通过对大量的实际样品分析和模拟实验及大量的地质、地球化学综合分析,结合构造演化、层序地层学、沉积相与沉积环境等研究成果,在烃源岩分布及其演化、油气地球化学特征、海相油气藏分布特征等方面取得了显著进展。一是明确了塔里木台盆区海相油气主要来源于强还原环境下形成的下寒武统-中下奥陶统烃源岩,特别是台盆区下寒武统玉尔吐斯组,并明确了超深层海相油藏后生改造主要有TSR、热裂解2种类型,提出了相应的判识指标;二是在建立玉尔吐斯组缓坡型优质烃源岩沉积发育模式的基础上,通过井震标定、正演模拟和区域测线地震相解释、三维区属性分析与地震反演,预测了玉尔吐斯组烃源岩的展布,并明确其演化特征:燕山期以来长期低地温背景下的"高压生烃演化抑制模式"延缓了顺托果勒低隆寒武系烃源岩热演化,顺托果勒地区仍具晚期高成熟液态烃形成条件;三是通过台盆区油气成藏特征对比,明确了奥陶系油气分布特征,进一步明确在台盆区寻找以下寒武统玉尔吐斯组原地烃源岩与燕山期以来晚期活动走滑断裂相匹配的、以晚期供烃为主的轻质油藏-天然气藏,是塔里木台盆区超深层碳酸盐岩领域油气勘探的重要方向。      

塔里木盆地巴楚隆起寒武系划分与对比

巴楚隆起井下寒武系发育齐全,划分为 3 统 7 段,自下而上为下统碎屑岩段、白云岩段、下含膏白云岩段,中统盐下碳酸盐岩段、膏盐岩段、上含膏白云岩段与上统纯白云岩段,各段之间电性特征明显。在碎屑岩段获丰富的小壳与藻类化石,详细地讨论了小壳化石的时空分布,确定巴楚隆起井下含小壳化石地层的时代为早寒武世早期,并与地表露头剖面进行了对比,认为碎屑岩段与玉尔吐斯组上部为同时异相关系,盐下碳酸盐岩段对应于沙依里克组,并作为区域地层对比标志层。地震层序地层可将寒武系划分为 3 个超层序,分别对应与 3 个统;钻井层序地层可划分为2 个半超层序、5 个层序。该区寒武系的划分与对比为其它学科进一步研究奠定了坚实的地层学基础。     

塔里木盆地寒武系超深层含油气系统盆地模拟

针对塔里木盆地寒武系超深层含油气系统复杂的成藏特征,采用动力学模拟技术探讨了寒武系"源-圈-藏"的演化过程,揭示了超深层含油气系统油气"生成-运移-聚集-调整"的演化历史。塔里木盆地台盆区烃源岩的生烃史模拟显示:下寒武统烃源岩的热演化存在4个关键时刻,分别为加里东中期、加里东晚期—海西早期、海西晚期、喜马拉雅晚期;发育3种热演化模式,即盆地坳陷区持续热演化模式、盆地斜坡区接力热演化模式和盆地周缘山前带快速热演化模式。烃源岩的成熟度恢复显示:塔北斜坡带、顺托果勒低隆起和麦盖提斜坡带烃源岩的整体成熟度低于2%,处于高成熟阶段,目前仍然具有较好的生烃潜力。超深层含油气系统的混合流模拟表明:加里东期和海西期断裂对塔里木盆地原生油气藏的运聚较为重要,而喜马拉雅期断裂对次生油气藏的运聚影响较大。塔里木盆地台盆区寒武系上、下两套含油气系统流体的流线变化和运聚趋势具有明显的继承性,隆起带和斜坡区的优势运移通道是油气运聚的有利区,其中,卡塔克隆起和巴楚隆起西侧具有多源充注汇聚的特征,巴楚隆起东侧和塔北隆起受单一含油气系统持续充注,是较有利的油气富集区。盆地模拟对塔里木盆地超深层含油气系统的研究具有一定的参考价值,值得进一步探讨完善。