塔里木盆地玉东地区寒武系台缘高能滩相储层特征及其形成机制

《Geosciences》：Characteristics and Formation Mechanisms of Cambrian Platform-Margin High-Energy Shoal Reservoirs in the Yudu Area, Tarim Basin

　　

塔里木盆地玉东地区寒武系台缘滩相是深层与超深层油气勘探的重要目标，但其发育特征与成储机制仍缺乏约束。研究人员综合运用三维地震解释、钻井与测井资料、岩心观察、薄片岩石学及储层表征等方法，对滩体结构、储层特征及其控制过程进行了系统研究。地震数据揭示，沿玉东裂陷槽（Yudu rift trough）相邻的断层控制台缘坡折带（fault-controlled platform-margin slope break）发育多期向盆进积的碳酸盐岩建隆。岩心与岩石学观察表明，滩相储层以颗粒白云岩、微生物白云岩、藻白云岩和鲕粒白云岩为主，发育晶间孔、溶蚀孔、孔洞及裂缝相关的孔隙系统。优质储层优先发育于厚层垂向叠置的滩体复合体中，具有强非均质性以及局部孔渗增强特征。早期白云石化有利于原始孔隙格架的保存，而后期断裂活动与多期溶蚀作用生成并改善了裂缝–孔洞型储集空间。台缘滩体与玉东裂陷槽的空间配置进一步为近源油气聚集提供了有利条件。研究结果表明，寒武系储层发育受构造–沉积与成岩过程的耦合控制，并揭示了断层控制的台缘带是深层与超深层碳酸盐岩勘探的有利目标。

塔里木盆地深层与超深层碳酸盐岩储层已成为中国油气勘探的重要目标，其中寒武系盐下白云岩系统蕴含丰富油气资源。顺北、塔中及塔北地区的勘探突破表明，台缘碳酸盐岩建隆及伴生白云岩储层是深层寒武系的主要勘探对象。在埋深超过7000 m的极端条件下仍可发现高产储层，说明复杂构造–成岩改造背景下深部储层仍能有效保存。前期研究指出，优质寒武系碳酸盐岩储层的发育与裂陷控制的古地貌、台缘相带、白云石化及多期岩溶作用密切相关；早–中寒武世同生拉张作用使塔里木盆地形成一系列克拉通内裂陷槽和断控台缘，坡折带与古地貌高地为高能滩复合体、微生物建隆及礁滩系统的发育提供了有利条件。玉东地区位于塔里木盆地西部坡折带，紧邻玉东裂陷槽，是深层寒武系白云岩储层的重要勘探领域。然而，该区仍存在三个关键科学问题：台缘高能滩的空间分布与演化特征缺少约束；同生断控古地貌与滩体发育的耦合关系尚不明确；优质白云岩储层的形成机制，特别是沉积作用、白云石化、岩溶作用和构造溶蚀的相对贡献仍需深入研究。为此，研究人员基于三维地震资料、钻井信息、岩心观察、薄片岩石学及储层表征数据，系统分析了台缘高能滩的分布特征与优质白云岩储层的形成机制。

研究人员整合三维地震解释与井震标定，通过前积反射构型和丘状外部几何形态识别台缘滩体；结合钻录井、常规测井及测试资料识别有效储层段，并利用岩心及薄片岩石学观察对颗粒类型、微生物与藻类组构、白云石晶体类型、孔隙类型和成岩关系进行分析。研究数据来源于玉东–古城地区勘探与研究资料，部分井埋深达8.3–8.7 km。

台缘高能滩地震反射特征方面，三维地震剖面上寒武系台缘滩主要沿玉东裂陷槽相邻的坡折带分布，呈丘状–透镜状外部几何形态和中–强振幅反射，前积反射构型明显，内部反射呈杂乱–亚平行结构，向盆方向见下超终止。滩复合体空间分布与演化方面，台缘滩复合体沿坡折带呈明显侧向连续与垂向叠置，由台内向裂陷槽方向发生相分异；古城地区寒武系至少发育四期台缘滩，多期滩体叠加形成厚度较大的碳酸盐岩建隆。高能滩沉积特征方面，岩心和薄片显示主要岩性包括颗粒白云岩、微生物白云岩、鲕粒白云岩、藻白云岩及生物碎屑白云岩，颗粒支撑结构常见，微生物碳酸盐生产在滩体形成中起重要作用，垂向上发育多个向上变浅的沉积旋回。断控发育特征方面，同生断层控制了坡折带的位置与古地貌形态，形成局部高能沉积区；断层活动影响可容纳空间变化和台缘迁移，使多期滩体沿构造继承性古隆起持续发育。储层岩性与岩石学特征方面，储层以细–中晶白云岩、颗粒白云岩、藻白云岩、微生物白云岩、鲕粒白云岩及局部角砾白云岩为主，颗粒白云岩是最重要的储集岩相，微生物白云岩提供早期格架孔。储集空间类型方面，储集空间包括晶间孔、粒间溶孔、铸模孔、粒内溶孔、溶蚀孔洞、裂缝及裂缝–孔洞系统；选择性溶蚀常见，裂缝局部被沥青或晚期方解石充填，大型洞穴沿断裂和缝合面发育。储层物性与分布方面，储层基质孔隙度总体较低，但局部发育孔渗良好的裂缝–孔洞系统；有效储层厚度为数十米至268 m，孔隙度为1.8%~11.2%；储层分为裂缝–孔洞型、孔隙–孔洞型和裂缝–洞穴型三类。

讨论部分首先阐释了断控古地貌对台缘滩发育的控制作用：地震剖面中台缘带沿断裂坡折带稳定分布，在三维空间内具有连续性，经历多期迁移与叠置，表明同生断裂建立并反复激活了构造继承性古地貌，使高能滩体持续沿同一构造带发育。其次指出沉积–成岩耦合是早期孔隙保存的关键：高能颗粒构架与微生物格架抗压实能力较强，早期白云石化稳定了碳酸盐岩格架并形成晶间孔系统，为后期流体改造提供了优先通道。随后论证了多期构造–岩溶改造对储层的增强作用：早期大气水溶蚀、不整合面岩溶、埋藏期流体–岩石相互作用及断层相关流体活动依次叠加，对保存的孔隙进行扩溶和连通，最终形成孔–缝–洞网络。讨论还指出，玉东裂陷槽内烃源岩与台缘滩储层空间相邻，断层构成潜在运移通道，具备近源聚集的地质条件，但直接的地球化学源–储对比和成藏期次约束尚不充分；异常压力与断裂–孔洞储层的空间相关可能影响储层–流体系统，但因果关系未被证实。与塔河油田及西澳大利亚碳酸盐岩压实研究的对比表明，玉东储层并非由单一溶蚀或断裂作用独立形成，而是有利沉积构架、早期成岩稳定与后期构造–流体改造共同叠加的结果。

研究结论可概括为：玉东地区寒武系台缘高能滩优先发育于与玉东裂陷槽相关的断层控制坡折带和继承性古地貌高部位，前积地震构型和叠置滩复合体表明同生构造作用对台缘沉积体系的位置和发育具有持续控制作用。高能滩沉积提供原始格架，颗粒支撑及微生物碳酸盐构架与早期白云石化共同有利于埋藏期孔隙保存并形成晶间孔系统。多期溶蚀和构造断裂进一步改善储层质量，早期及不整合相关溶蚀、埋藏期流体–岩石相互作用和断裂相关裂缝逐步改造已保存的孔隙系统，形成相互连通的孔–缝–洞网络。最有利储层位于高能滩相、保存孔隙空间和长期活动断控流体通道相重叠的部位。玉东寒武系碳酸盐岩系统表现为断控的构造–沉积–成岩油气系统，近源成藏配置使其成为塔里木盆地超深层寒武系碳酸盐岩勘探的重要目标，也为四川盆地和鄂尔多斯盆地等类似盆地的深层碳酸盐岩储层预测提供参考。