塔北地区寒武系白云岩特征与成因研究

塔北地区横跨塔北隆起和库车坳陷南缘,是塔里木盆地最大油气富集区之一。该区寒武系台地相沉积厚达1 000 m,是重要的勘探目的层,其中白云岩厚度大、类型多、分布广,发育优质储层,是主要勘探对象。通过塔北地区寒武系钻井岩心和柯坪露头区寒武系白云岩岩石学及同位素、稀土元素地球化学对比分析,结合流体包裹体测温学研究,认为塔北地区寒武系白云岩具有泥微晶到细—中晶和粗晶等多种结构类型,其形成除准同生白云岩化和埋藏白云岩化作用外,还存在构造—热液白云岩化作用,后者受断裂—裂隙、不整合及热流体作用控制,常形成鞍形白云石和多种热液矿物共生组合,是优质白云岩储层形成的重要成岩作用。塔北地区受多旋回构造演化、成岩演化的控制,古隆起遭受多期剥蚀,寒武系白云岩与中生界形成角度不整合,发育强烈的风化壳岩溶作用;同时深大断裂形成通道,使得深部流体对白云岩进行溶蚀改造,形成不同成因类型叠加的复合型的优质白云岩储层。      

塔里木盆地塔中隆起寒武系深层油气地球化学特征及成因

塔中隆起寒武系碳酸盐岩储层油气资源丰富,然而由于复杂的构造地质背景,油气来源和天然气类型还存在较大争议。通过详细分析ZS1井、ZS1C井和ZS5井寒武系不同层段中凝析油和天然气的组成、碳同位素等特征,并结合寒武系-下奥陶统与中、上奥陶统烃源岩地球化学特征,对其油气来源和天然气成因类型进行了判别。研究结果表明,该区天然气为典型的腐泥型干酪根裂解气,其中寒武系肖尔布拉克组天然气干燥系数大于0.98,N₂含量介于2.5%~4.0%,为过成熟干气,且凝析油族组分与和饱和烃单体烃碳同位素偏重,nC₉-nC₂₀碳同位素介于-28.8‰~-26.3‰,表明油气来源为寒武系-下奥陶统烃源岩。而寒武系阿瓦塔格组和吾松格尔组天然气干燥系数介于0.63~0.78,N₂含量介于0.2%~0.8%,为低成熟湿气,且凝析油族组分和饱和烃单体烃碳同位素相对较轻,nC₉-nC₂₃碳同位素介于-37.25‰~-32.56‰,表明油气来源为中、上奥陶统烃源岩。     

塔里木盆地巴楚—塔中地区寒武系层序地层特征

伴随塔里木盆地深层碳酸盐岩的油气勘探,寒武系地层已经成为研究的重点。该文主要通过对岩石地层、测井地层、生物地层、地震地层等资料的综合分析,将塔里木盆地巴楚—塔中地区寒武系地层划分为3个二级层序,SSQ1对应下寒武统,SSQ2对应中寒武统,SSQ3对应上寒武统。其中,巴楚地区3个二级层序发育完整,塔中地区塔参1井为基底隆起高部位,只发育SSQ2和SSQ3。二级层序的形成受控于构造演化的周期性,反映了寒武系3次大的海进—海退,在沉积演化上经历了3个阶段,即早寒武世的潮坪—局限台地—蒸发台地、中寒武世的开阔台地—蒸发台地、晚寒武世的局限台地的沉积序列。     

塔里木盆地寒武系——奥陶系碳酸盐岩层序地层特征

层序顶部边界的研究在碳酸盐岩层序研究中非常重要,碳酸盐岩层序顶部边界可分为暴露—整合层序边界和弱暴露—整合层序边界。弱暴露—整合层序边界称为A型层序边界,其层序称为A型层序。暴露—整合层序边界称为B型层序边界,其层序称为B型层序或AB型层序。通过野外露头观察、岩心观察、钻/测井层序分析以及地震资料的综合解释,建立了塔里木盆地寒武系—奥陶系层序地层格架:寒武系划分8个层序,奥陶系划分9个层序。寒武系—中下奥陶统以及上奥陶统吐木休克组、良里塔格组为碳酸盐台地沉积,碳酸盐岩层序包括基准面上升半旋回和基准面下降半旋回的沉积,将这些层序划分为A型层序、B型层序和AB型层序。     

塔里木盆地塔东地区寒武系划分与对比

通过对塔东北库鲁克塔格地区寒武系剖面的观察与对比分析,结合尉犁1井寒武系的综合研究,按国际上采用的寒武系4分方案,提出了该区寒武系4统4组新的划分标准;识别出“反勺形伽马段”与“特高伽马段”2个标志层,在西山布拉克组—莫合尔山组获得了丰富的多门类化石,并在区内寒武系识别出了1次具有全球等时对比意义的重大地质事件(ZHUCE)。通过地层的划分对比,指出作为槽盆相寒武系典型井(塔东1、2井)缺失寒武纪初期的沉积,表明震旦纪末“满加尔坳拉槽”南端未达塔东1—塔东2井一线。该区寒武系层序地层共划分为4个Ⅱ级、6个Ⅲ级层序,这为沉积相、构造运动及油气成藏等其他学科的深入研究奠定了地层学基础。     

塔里木盆地塔北隆起油气勘探领域

塔北隆起南坡阿克库勒凸起具有志留系-侏罗系碎屑岩和寒武-奥陶系碳酸盐岩两大套含油层系、构造和地层两大圈闭类型。在开拓构造圈闭领域时要重视非构造应力的形变作用和断裂破碎带的影响,加强对碳酸盐岩内幕构造的探索;对地层圈闭要重视开拓碎屑岩系中的勘探领域,实施岩溶缝洞网络型储集体和次生溶孔似层状储集体并举的勘探方针。对阿克库勒乃至整个塔北隆起区都要以“大岩溶”和“大隆起”的思路全面认识各勘探领域,立体勘探。     

塔里木盆地东部寒武系沉积特征及优质白云岩储层成因

英东2井、米兰1井在塔里木盆地东部寒武系发现的优质白云岩储层是目前在该区下古生界勘探中发现的最有利储集层,该优质白云岩储层主要发育于碳酸盐浅缓坡沉积。通过碳氧同位素、白云石包裹体均一温度和白云石有序度测定及分析后指出,塔东地区优质白云岩储层属于早期回流渗透白云岩化后又叠加高温热液白云岩化形成;在该地区的2种主要成因模式中(渗透回流白云岩化和高温热液白云岩化),高温热液白云岩化模式对优质白云岩储层的形成起决定作用。     

塔里木盆地塔北隆起西段中生界圈闭新认识与勘探思路

 塔北隆起西段发育典型的三层构造层：古生界构造层发育寒武—奥陶系潜山；中生界构造层发育披覆背斜，由差异压实作用引起的小型正断层使披覆背斜成为断背斜； 位于库木格列姆群（E _1-2 km）膏盐层之上的新生界构造层以滑脱褶皱和冲断层为特征。本文认为，该区的中生界勘探应当放弃构造勘探的模式，立足于岩性勘探和小型的披覆构造及断背斜勘探。在该区应正确识别地震剖面上因上覆膏盐层影响而造成的大量构造假象，并结合中生界沉积相、沉积微相研究及区域构造应力场、构造变形特征分析，寻找可靠的地层圈闭。     

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。     

塔北隆起中、新生界陆相碎屑岩储集层特征及评价

塔北隆地优质储集层的分布区控制了该区油气的分布。根据大量岩心的物性检测资料,对塔北隆起第二系——三叠系的碎屑岩储集层进行评价。储集层岩性以长石砂岩,岩屑砂岩为土,物性总体较好,以高孔—中,高渗及中孔—中渗为主,仅侏罗系储集层物性总体偏差,储集层评价以较好、中等储集层为主。其中,新近系与油 组优质储集层分布于塔北的东部地区,吉近系苏维依组优质储集层分布于东部及北部地区;白主系优质储集层主要分布于西部的羊塔克地区、英尺7井区、红旗区带侏罗系储集层物性下部好于上部,哈拉哈塘凹陷储集层较好;三叠系储集层较侏罗系储集层好,优质储集层分布于塔北中部轮南地区、中东部草湖凹陷及西部地区的南部地带。图1表5参4。     

塔里木盆地沙雅隆起星火1井寒武系烃源岩特征

在对塔里木盆地北部星火1井寒武系玉尔吐斯组灰黑、黑色碳质泥岩进行一系列有机地球化学特征测试分析的基础上,从有机碳、氯仿沥青“A”、生烃潜量、热解峰温、海相镜状体反射率、烃源岩可溶抽提物和饱和烃色质特征等方面着手,对该烃源岩的有机质丰度、成熟度及类型进行分析。结合前人研究成果,讨论了这套烃源岩与以往报道的寒武系烃源岩的异同,并开展了与塔河原油的油—岩对比分析。结果表明,该套烃源岩有机质丰度高,而且已达高成熟热演化阶段,与柯坪露头肖尔布拉克剖面下寒武统玉尔吐斯组烃源岩特征类似;星火1井下寒武统黑色碳质页岩有机质地化特征与塔河油田原油具亲源性。     

塔里木盆地下寒武统硅质岩地球化学特征及其形成环境

对塔里木盆地北部及塔东1井下寒武统黑色岩系中硅质岩的微量元素和稀土元素分析的结果,硅质岩中As、Sb、Hg、Ba、Sr、V、Ni、Mo、U等元素明显富集,尤其是As、Hg、Ba和U高度富集,Ba/Sr值不大于10×104,U/Th值大于1;稀土元素总量低,具有明显的Ce负异常,δCe值为0.524～0.991,Lan/Cen值为1.112～2.934。地球化学研究表明,该区硅质岩属于海底热水沉积型,其形成环境为大陆边缘深海槽。由于硅质岩与黑色页岩呈互层产出,空间分布稳定,故认为二者形成环境相似;推测该区黑色岩系形成时的缺氧事件可能是海底火山及与之紧密伴生的海底热水流体活动导致的。图2表2参32     

塔里木盆地西北部下寒武统白云岩特征及多重白云石化模式

塔里木盆地下寒武统白云岩储层研究尚处于起步阶段,开展白云石化模式系统研究对于明确白云岩储层特征具有重要意义。基于露头观察、岩石薄片鉴定、主量元素、微量元素、稀土元素和碳、氧、锶、镁同位素等资料,对塔里木盆地西北部下寒武统白云岩特征和成因模式进行了系统分析。塔里木盆地西北部阿克苏露头区下寒武统发育微生物白云岩、泥晶白云岩、粉晶—细晶白云岩和中—粗晶白云岩4类白云岩。微生物白云岩属于典型微生物白云石化成因模式,白云石化流体以海水为主。泥晶白云岩、部分粉晶—细晶白云岩和少量中—粗晶白云岩属于典型蒸发泵与回流渗透白云石化成因模式,白云石化流体以回流卤水和海水为主。绝大多数中—粗晶白云岩和部分粉晶—细晶白云岩属于埋藏热液白云石化成因模式,白云石化流体为与烃类充注相关的地层卤水及陆源水。早成岩阶段微生物白云石化作用和蒸发泵与回流渗透白云石化作用是塔里木盆地西北部阿克苏露头区下寒武统微生物白云岩和粉晶—细晶白云岩孔隙发育的基础。     

塔里木盆地巴楚隆起盐下白云岩中油气来源

勘探研究表明,塔里木盆地巴楚隆起不发育下寒武统主力烃源岩,但该区MB1井在下寒武统见较好油气显示。为了明确MB1井的油源、评价巴楚隆起的勘探潜力,对MB1井下寒武统吾松格尔组油气显示段岩心抽提物进行了地球化学分析,进一步开展了油—油、油—源对比等研究,揭示了油气物质的成因特征与来源。结果表明,抽提物具有典型的塔里木盆地海相原油的地球化学特征,即饱和烃色谱图为单峰前峰型,正构烷烃系列保存完整,谱图基线平整、未见明显的“鼓包”,Pr/Ph比值为0.89,三环萜烷系列的相对丰度高于藿烷系列,C₂₇-C₂₈-C₂₉ααα20R规则甾烷具有明显的“V”字型分布特征,原油碳同位素值为-30.8‰,三芴系列化合物表现为明显的硫芴优势,指示其来源于强还原沉积环境的腐泥型生烃母质,处于高成熟演化阶段。MB1井下寒武统油显示与玉北1条带奥陶系原油同源,均来自于下寒武统烃源岩,推测巴楚隆起MB1井下寒武统油气来自周边下寒武统烃源岩或古油藏,从而提升了该区寒武系的勘探潜力。     

塔里木盆地寒武系碳酸盐岩层序地层特征

运用碳酸盐岩层序地层学理论,通过野外露头观察、钻井资料分析及地震剖面综合解释技术,开展塔里木盆地下古生界碳酸盐岩层序地层研究,识别层序边界,建立地层格架。对塔里木盆地寒武系碳酸盐岩识别出的8个层序特征进行刻画,除层序SQ1为基准面上升半旋回型层序外,其他层序均为基准面下降半旋回型层序,其中层序SQ5,SQ6,SQ7,SQ8为重点勘探层序。在轮南地区,层序SQ6,SQ7,SQ8为今后构造-岩性复合圈闭重点勘探层序。建立了塔里木盆地寒武系碳酸盐岩层序发育模式,指出了有利于碳酸盐岩储层发育的层序样式,为寻找地层-岩性圈闭发育有利部位提供了依据。     

塔东寒武系白云岩成因及储集层演化特征

通过岩心观察、薄片鉴定、地球化学分析.研究塔里木盆地东部地区寒武系白云岩岩石学特征和地球化学特征,综合分析白云岩成因及白云石化模式,揭示白云岩储集层演化特征及有利储集层发育机制.寒武系白云岩主要发育于上寒武统突尔沙克塔格组,主要分布在塔东西部的台地边缘带和东部的中缓坡.碳、氧、锶同位素分析和微量元素测试、流体包裹体测温等研究结果显示,研究区泥晶-粉晶白云岩与细晶-粗晶白云岩具有不同的地球化学特征,形成干超盐度、埋藏和高温热液3种白云石化环境,经历了渗透回流白云石化、埋藏白云石化和高温热液白云石化3种白云石化模式的叠加作用.研究区有利于优质储集层形成的白云石化作用叠加方式主要有准同生期渗透回流白云石化+埋藏自云石化、渗透回流白云石化+高温热液白云石化、埋藏白云石化+高温热液白云石化;不利的自云石化作用有单-白云石化和渗透回流白云石化+埋藏白云石化+高温热液白云石化.图14表3参39     

塔里木盆地寒武系膏盐岩沉积特征与发育模式

塔里木盆地寒武系膏盐岩是塔里木盐下—盐间勘探领域的基本地质要素,也是典型海相蒸发岩沉积序列,但目前对这套蒸发岩的关注较少。通过野外勘测、最新二维地震解释、中央隆起16口探井资料综合分析,以“点—线—面”思路开展了膏盐岩沉积特征研究,编制了中—下寒武统盖层、膏盐岩层等厚图和阿瓦塔格组沉积相图,建立了中—下寒武统膏盐岩“干热古气候+持续海退过程+礁体障壁背景”发育成因模式。中—下寒武统吾松格尔组和阿瓦塔格组纵向稳定发育4种岩相组合的4套膏盐岩盖层,海退期膏盐岩具有“内盐—中膏—外红层”的“牛眼”特征;海侵期膏盐岩具有与膏云岩、膏泥岩的互层沉积特征。塔里木盆地中—下寒武统盖层均厚245 m,膏盐岩均厚167 m（最厚达340 m）,具有优越的区域封盖能力。分析认为,干旱炎热的古气候、持续海退过程、礁体障壁条件为塔里木早—中寒武世厚层膏盐岩发育提供了有利条件,古气候和海平面变化制约了局限台地和蒸发台地的相带边界,使巴楚隆起、阿瓦提坳陷（膏盐岩稳定厚度300 m以上）成为了当时的聚盐中心。     

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。