塔北哈拉哈塘地區(qū)蓬萊壩組儲(chǔ)層地震特征及勘探方向

鮮 強(qiáng)，安海亭，苑恒超，赫英福，劉運(yùn)宏，張 泉

（中國(guó)石油東方地球物理勘探有限責(zé)任公司，河北涿州 072750）

碳酸鹽巖油氣資源豐富，儲(chǔ)量占世界總儲(chǔ)量的52%，全球高達(dá) 90%的油氣儲(chǔ)量發(fā)現(xiàn)于海相地層[1]。國(guó)內(nèi)塔里木、四川、鄂爾多斯等海相盆地均發(fā)現(xiàn)碳酸鹽巖油氣藏。塔里木盆地為國(guó)內(nèi)最大的海相盆地，發(fā)育較厚的碳酸鹽巖地層，其碳酸鹽巖90%的油氣發(fā)現(xiàn)集中在塔中、塔北地區(qū)中、上奧陶統(tǒng)的灰?guī)r，油藏類型為礁灘型和潛山巖溶型。經(jīng)過(guò)十幾年的勘探開(kāi)發(fā)，中、上奧陶統(tǒng)油氣藏的勘探基本進(jìn)入成熟階段，需要尋找新的接替領(lǐng)域與勘探層系。奧陶系中深層蓬萊壩組的白云巖整體勘探程度相對(duì)較低。近年來(lái)對(duì)白云巖的勘探也獲得了較大的突破，不斷鉆獲高產(chǎn)油氣流（如沙參2井、英買7井等）[2]，彰顯了塔里木盆地白云巖的勘探潛力和重要性[3]。

多位學(xué)者[4–13]從構(gòu)造和成巖等方面開(kāi)展研究，早震旦世至早奧陶世，塔里木板塊整體處于拉張環(huán)境，中奧陶世，塔里木板塊南北兩側(cè)被動(dòng)大陸邊緣逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)大陸邊緣，板塊整體變?yōu)閿D壓環(huán)境[14]，形成了西臺(tái)東盆的構(gòu)造格局。下奧陶統(tǒng)蓬萊壩組白云巖成因較為復(fù)雜，歸結(jié)為兩個(gè)階段：在早期成巖階段，受控于地貌，產(chǎn)生蒸發(fā)臺(tái)地及蒸發(fā)潮坪相的白云巖；后期埋藏階段，在熱液白云石化及埋藏白云石化作用下產(chǎn)生白云巖[15–23]。儲(chǔ)層的儲(chǔ)集空間以晶間孔、晶間溶孔為主，少量縫洞[24]。前期研究從微觀角度對(duì)儲(chǔ)層成因以及成巖作用進(jìn)行了論述，從宏觀角度對(duì)塔里木盆地蓬萊壩組的地震相以及沉積相帶進(jìn)行了分析。本文以哈拉哈塘地區(qū)的三維地震資料為基礎(chǔ)，結(jié)合巖性等資料，利用地震屬性分析以及儲(chǔ)層預(yù)測(cè)等技術(shù)方法，劃分蓬萊壩組不同相帶，并在儲(chǔ)、蓋綜合評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，明確蓬萊壩組下步勘探方向。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

哈拉哈塘地區(qū)位于塔北隆起的輪南低凸起與英買力低凸起之間，處于輪南低凸起在西南方向的傾末端，北部與輪臺(tái)凸起相鄰，勘探面積2×104km2（圖1）。在多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的作用下形成了輪南低凸起的現(xiàn)今形態(tài)，其中影響較大的為加里東和海西期運(yùn)動(dòng)。

圖1 哈拉哈塘地區(qū)構(gòu)造位置

塔北地區(qū)奧陶系自下而上分別沉積了下奧陶統(tǒng)蓬萊壩組（O1p）、中–下奧陶統(tǒng)鷹山組（O1–2y）、中奧陶統(tǒng)一間房組（O2yj）、上奧陶統(tǒng)吐木休克組（O3t）、良里塔格組（O3l）與桑塔木組（O3s）。寒武系沉積后，奠定了西臺(tái)東盆的沉積格局，蓬萊壩組沉積了厚度約400 m的白云巖。研究區(qū)內(nèi)巖性以粉晶和細(xì)晶灰質(zhì)云巖以及白云巖為主，僅在局部發(fā)育粗晶白云巖，通過(guò)聯(lián)井巖性剖面可知白云巖的含量自西向東依次減少（圖2）。鷹山組的沉積環(huán)境以開(kāi)闊臺(tái)地為主，鷹山組3、4段巖性以白云巖為主，整體儲(chǔ)層欠發(fā)育，可與蓬萊壩組形成良好的儲(chǔ)蓋組合

借鑒英買地區(qū)白云巖的勘探經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為研究區(qū)蓬萊壩組儲(chǔ)層是以孔隙型為主，較好的構(gòu)造背景是蓬萊壩組油氣成藏的關(guān)鍵，根據(jù)以上認(rèn)識(shí)部署了YT1井。隨著勘探的不斷深入，在蓬萊壩組內(nèi)發(fā)現(xiàn)了大規(guī)模的溶蝕洞穴，針對(duì)蓬萊壩組溶蝕洞穴部署的TS6井，在鉆探過(guò)程中發(fā)生放空漏失，并未獲得突破。

2 儲(chǔ)層綜合研究

通過(guò)前期研究可知，研究區(qū)蓬萊壩組儲(chǔ)層有孔隙型和裂縫–洞穴型。針對(duì)研究區(qū)內(nèi)不同類型的儲(chǔ)層開(kāi)展儲(chǔ)層的綜合研究以及勘探潛力區(qū)塊的優(yōu)選。由于研究區(qū)內(nèi)蓬萊壩組埋藏深度較大，普遍大于7 000 m，由于壓實(shí)作用，原始孔隙損失殆盡，后期儲(chǔ)層改造下產(chǎn)生的次生溶蝕孔洞為有效儲(chǔ)集空間。碳酸鹽巖儲(chǔ)層形成需要相對(duì)穩(wěn)定的環(huán)境，分別從沉積背景、沉積環(huán)境以及后期溶蝕改造三個(gè)方面對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行分析。

2.1 沉積地貌恢復(fù)研究

真實(shí)準(zhǔn)確地恢復(fù)沉積時(shí)期的古地貌，對(duì)于沉積環(huán)境的研究有重要的指導(dǎo)意義［25–28］。碳酸鹽巖地層沉積環(huán)境相對(duì)穩(wěn)定，地層沉積厚度相對(duì)變化小，地層厚度一般是在臺(tái)地邊緣及臺(tái)地內(nèi)部的灘體等產(chǎn)生增厚，根據(jù)地層厚度變化能夠間接地反映沉積環(huán)境的變化。哈拉哈塘地區(qū)蓬萊壩組地層厚度整體為200～ 600 m，平均沉積厚度為400 m，在后期構(gòu)造抬升的作用下，西北部地層被剝蝕，形成了塔北地區(qū)西北薄，東南厚的分布特征（圖3）。

圖3 哈拉哈塘蓬萊壩組古地貌

2.2 沉積相分析

在相同的環(huán)境下會(huì)沉積相似的巖性，在地震剖面上會(huì)有相近的反射，可以利用地震相技術(shù)來(lái)間接推測(cè)沉積相。利用地層厚度及地震屬性等影響因素，確定不同的相邊界。根據(jù)以上影響因素將研究區(qū)地震相分為蒸發(fā)臺(tái)地相、局限臺(tái)地相和開(kāi)闊臺(tái)地相。

蒸發(fā)臺(tái)地相位于研究區(qū)北部，該相帶受到后期構(gòu)造抬升作用的地層被剝蝕，地層厚度較薄，厚度在200 m左右，地層頂部發(fā)育剝蝕面。在古地貌圖上表現(xiàn)為黃色。其地震響應(yīng)為一套中強(qiáng)、中等連續(xù)的反射，對(duì)應(yīng)平面上的大面積黃色片狀區(qū)域，為不整合面的響應(yīng)（圖4a）。由于鹽度較高，產(chǎn)生了準(zhǔn)同生期白云巖，白云巖含量在90%左右。

局限臺(tái)地相帶位于研究區(qū)中部，呈北東向條帶狀分布。該相帶發(fā)育兩種地震相：一種是中等強(qiáng)度、較連續(xù)的反射，在平面為淺藍(lán)色的區(qū)域，在本區(qū)大面積發(fā)育；另一種為串珠狀反射（圖4b），在平面上為點(diǎn)狀分布。地層厚度在400 m左右，厚度變化不大說(shuō)明沉積地貌相對(duì)平緩。塔深6井以及塔深2井蓬萊壩組的白云巖含量在70%左右，是在混合水作用下形成的白云巖。

開(kāi)闊臺(tái)地相帶位于研究區(qū)東南部，其地震響應(yīng)為連續(xù)性較好的中強(qiáng)反射同相軸（圖4b），在平面上呈淺藍(lán)色區(qū)域（圖4a）。該相帶地層厚度向東南方向逐漸加厚，厚度變化為400～ 600 m，整體反映向東南方向水體逐漸變深。由臺(tái)內(nèi)灘變?yōu)榕_(tái)內(nèi)洼地，沉積以灰?guī)r和云質(zhì)灰?guī)r為主，白云化作用較弱，白云巖含量在50%左右。

2.3 巖溶改造作用

前期研究可知，研究區(qū)內(nèi)發(fā)育多種類型的儲(chǔ)層，根據(jù)儲(chǔ)層發(fā)育的位置、成因、類型與地層厚度可分為潛山–斷控巖溶區(qū)、混合水–斷控巖溶區(qū)和斷控巖溶區(qū)。

潛山–斷控巖溶區(qū)分布于研究區(qū)西北部，受抬升作用的影響，蓬萊壩組與上覆鷹山組為角度不整合接觸。地層遭受風(fēng)化剝蝕，儲(chǔ)層發(fā)育規(guī)模大且分布相對(duì)密集。蓬萊壩組潛山區(qū)規(guī)模較淺層中上奧陶統(tǒng)范圍小，暴露時(shí)間短。研究認(rèn)為，潛山區(qū)儲(chǔ)層在暴露地表階段容易被泥質(zhì)充填，有效儲(chǔ)層難以保存。該區(qū)也是塔北地區(qū)應(yīng)力釋放區(qū)，北東及北西向走滑斷裂密集發(fā)育，斷裂活動(dòng)強(qiáng)度大，在斷裂周圍也伴隨著大量溶蝕洞穴（圖4）。

圖4 哈拉哈塘蓬萊壩組平面分布(a)及地震反射剖面特征(b)

混合水–斷控巖溶區(qū)位于研究區(qū)中部，主要發(fā)育兩種儲(chǔ)層，一種為串珠狀儲(chǔ)層，一種為片狀儲(chǔ)層。片狀儲(chǔ)層與LS2井鉆遇儲(chǔ)層一致，為孔隙型白云巖儲(chǔ)層的響應(yīng)。圖中串珠為混合水溶蝕以及斷裂相關(guān)溶蝕共同控制的結(jié)果。成巖早期，在混合水溶蝕的作用下形成了表層溶蝕洞穴，洞穴位于蓬萊壩組頂部（表1），平面上的溶洞分布規(guī)律性不強(qiáng)。后期改造階段，在走滑斷裂多期活動(dòng)改造下，其兩側(cè)產(chǎn)生斷裂破碎帶，地表水以及地下熱液分別從上、下兩個(gè)方向產(chǎn)生溶蝕，形成斷控巖溶體。平面上斷溶體主要沿著斷裂呈線性分布，剖面上表現(xiàn)為斷溶體沿著走滑斷裂發(fā)育，縱向貫穿蓬萊壩組地層，是后期流體沿著斷裂擴(kuò)容作用的結(jié)果。

斷控巖溶區(qū)位于研究區(qū)東南部，沉積期整體以灰?guī)r為主，白云巖化作用較弱，原生儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間在深埋藏作用下消失殆盡，儲(chǔ)層為沿著斷裂溶蝕產(chǎn)生的斷溶體。后期斷裂活動(dòng)較弱，在該相帶整體儲(chǔ)層欠發(fā)育（表1）。

3 勘探方向

在儲(chǔ)層綜合研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合奧陶系中淺層開(kāi)發(fā)實(shí)踐，對(duì)蓬萊壩組的有利區(qū)域進(jìn)行了劃分與評(píng)價(jià)。哈拉哈塘油田主力生產(chǎn)層系為一間房組和良里塔格組，在研究區(qū)斷裂活動(dòng)強(qiáng)度線以北，由于斷裂活動(dòng)強(qiáng)度大，地層水相對(duì)比較活躍，油氣在構(gòu)造高部位的儲(chǔ)集體中聚集成藏。在研究區(qū)斷裂活動(dòng)強(qiáng)度線以南，由于斷裂活動(dòng)強(qiáng)度小，油水分異不明顯，油氣在高、低位置都能聚集成藏。研究區(qū)北部地層水通過(guò)斷裂自下而上溝通了蓬萊壩組、鷹山組以及一間房組，在上部奧陶系中上統(tǒng)一間房組形成了油藏，但蓬萊壩組儲(chǔ)層大概率被水充注。在研究區(qū)的南部，斷裂活動(dòng)減弱，自下而上地層連通性差，在蓬萊壩組頂部發(fā)育封蓋能力較好的蓋層，蓬萊壩組具備復(fù)式成藏的基礎(chǔ)，可以形成多層系的油氣系統(tǒng)。

在斷裂活動(dòng)分界線以北，整體儲(chǔ)層較為發(fā)育，埋藏相對(duì)較淺（小于8 000 m）的都為有利的儲(chǔ)層條件。后期構(gòu)造抬升作用使得早期形成的儲(chǔ)集空間易被充填，斷裂活動(dòng)強(qiáng)度較大區(qū)域，使得該區(qū)的保存條件變差，綜上所述斷層活動(dòng)線以北整體評(píng)價(jià)為II類區(qū)（圖5）。

圖5 哈拉哈塘蓬萊壩組綜合評(píng)價(jià)

在相變線以南，蓋層較為發(fā)育，但由于儲(chǔ)層欠發(fā)育以及埋藏較深，將其評(píng)價(jià)為II類區(qū)。在相變線以北以及斷裂活動(dòng)性分界線以南，儲(chǔ)層較發(fā)育，蓋層封蓋能力好，埋藏深度適中，將這個(gè)區(qū)域評(píng)價(jià)為Ⅰ類區(qū)，具備良好的儲(chǔ)蓋組合，發(fā)育大規(guī)模的有效儲(chǔ)層，油氣資源豐富，可作為下步勘探的接替領(lǐng)域。

4 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

（1）哈拉哈塘地區(qū)蓬萊壩組主要發(fā)育孔隙型和溶蝕洞穴型兩種儲(chǔ)層。由于埋深較大，原生孔隙基本消失殆盡，次生溶蝕孔洞為有效儲(chǔ)集空間。

（2）在地震相和沉積相分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合巖性資料，將研究區(qū)劃分出蒸發(fā)臺(tái)地、局限臺(tái)地以及開(kāi)闊臺(tái)地三種相帶。根據(jù)巖溶類型以及地貌特征將研究區(qū)分為潛山–斷控巖溶帶、混合水–斷控巖溶帶和斷控巖溶帶。

（3）在儲(chǔ)層與蓋層綜合評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，認(rèn)為混合水–斷控巖溶帶，斷裂活動(dòng)強(qiáng)度適中，較另外兩個(gè)相帶具有更好的儲(chǔ)蓋組合，且埋藏深度適中（＜8 000 m）。最終選定該相帶具備規(guī)模勘探的潛力，可作為研究區(qū)勘探的接替領(lǐng)域。