塔里木盆地柯坪露頭區(qū)寒武系肖爾布拉克組儲(chǔ)集層地質(zhì)建模及其意義

鄭劍鋒，潘文慶，沈安江，袁文芳，黃理力，倪新鋒，朱永進(jìn)

（1.中國(guó)石油集團(tuán)碳酸鹽巖儲(chǔ)層重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，杭州 310023；2.中國(guó)石油杭州地質(zhì)研究院，杭州 310023；3.中國(guó)石油塔里木油田公司，新疆庫爾勒 841000）

0 引言

塔里木盆地下古生界白云巖具有厚度大、范圍廣、油氣資源量巨大的特點(diǎn)[1-2]，但其勘探程度卻較低，與其發(fā)育規(guī)模及資源量極不相稱，尤其是寒武系鹽下勘探領(lǐng)域，自1997年和4井首次揭開寒武系鹽下白云巖/膏鹽巖儲(chǔ)蓋組合開始，該領(lǐng)域勘探一直沒有取得突破，直到2012年中深1井獲得成功，揭示該領(lǐng)域成藏條件優(yōu)越、勘探前景廣闊[3-5]。然而隨著玉龍6井、新和1井、楚探1井、和田2井相繼失利，使得其勘探方向及潛力受到了一定質(zhì)疑。但是2020年輪探1井在8 200 m超深層獲得工業(yè)油氣流，堅(jiān)定了在塔里木盆地寒武系鹽下尋找大油氣田的信心和決心。目前，該領(lǐng)域成藏條件認(rèn)識(shí)仍然不足，尤其儲(chǔ)集層的規(guī)模、品質(zhì)及發(fā)育規(guī)律認(rèn)識(shí)不清是制約勘探進(jìn)一步拓展的關(guān)鍵。

下寒武統(tǒng)肖爾布拉克組是寒武系鹽下勘探的重要目的層，也是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)，前人對(duì)該領(lǐng)域的研究取得了一定的認(rèn)識(shí)：羅平、宋金民等通過對(duì)阿克蘇地區(qū)的露頭進(jìn)行研究，認(rèn)為肖爾布拉克組上段主要發(fā)育微生物礁、包殼凝塊石和泡沫綿層疊層石白云巖 3種微生物巖儲(chǔ)集層，儲(chǔ)集層發(fā)育受控于沉積古地貌、成巖作用和微生物結(jié)構(gòu)[6-7]；李保華、王凱等在對(duì)柯坪地區(qū) 7條露頭剖面的儲(chǔ)集層建模中認(rèn)為臺(tái)緣帶儲(chǔ)集層受沉積相控制，微生物礁屬于特低孔特低滲型儲(chǔ)集層，顆粒灘是最有利的相帶[8-9]；沈安江等對(duì)12口井和兩條露頭剖面研究后，認(rèn)為肖爾布拉克組礁灘相沉積物中的沉積原生孔是儲(chǔ)集層發(fā)育的關(guān)鍵，臺(tái)緣礁灘儲(chǔ)集層既有規(guī)模，又有品質(zhì)[10]；黃擎宇等對(duì)柯坪—巴楚地區(qū)研究認(rèn)為，肖爾布拉克組主要發(fā)育微生物儲(chǔ)集層，沉積對(duì)微生物丘儲(chǔ)集層的發(fā)育具有明顯控制作用[11]；白瑩等通過對(duì)阿克蘇地區(qū) 5條露頭剖面的研究，認(rèn)為肖爾布拉克組發(fā)育低—中孔、低—中滲的臺(tái)緣微生物礁儲(chǔ)集層，古地貌、沉積相和同生/準(zhǔn)同生期溶蝕作用是儲(chǔ)集層發(fā)育的主控因素[12]；嚴(yán)威等利用井和露頭剖面資料，認(rèn)為肖爾布拉克組儲(chǔ)集層主要受高能丘灘相的多孔沉積物、早表生期大氣淡水溶蝕作用和晚期局部埋藏（熱液）溶蝕改造作用 3個(gè)因素控制[13]；余浩元等通過對(duì)肖爾布拉克露頭區(qū)兩條剖面的研究，認(rèn)為微生物巖是主要的儲(chǔ)集層巖相，其結(jié)構(gòu)與孔隙特征關(guān)系密切，沉積作用通過控制微生物結(jié)構(gòu)來控制微生物白云巖的孔隙特征[14]。綜上所述，前人的研究基本明確了塔里木盆地肖爾布拉克組主要發(fā)育微生物白云巖儲(chǔ)集層，儲(chǔ)集層發(fā)育的主控因素主要為微生物礁灘相及早表生大氣淡水溶蝕作用，但由于鉆井資料少，且露頭解剖不夠系統(tǒng)等原因，使得關(guān)于儲(chǔ)集層規(guī)模及品質(zhì)的研究或存在差異，或缺乏系統(tǒng)、定量的表征。

本文以柯坪地區(qū)肖爾布拉克組露頭區(qū)為研究對(duì)象，其具有垂向上地層完整，橫向上分布連續(xù)的特點(diǎn)，通過實(shí)測(cè)7條剖面，在超過1 000塊薄片、556個(gè)樣品物性分析及大量地球化學(xué)分析的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)研究了肖爾布拉克組的巖石類型、儲(chǔ)集層特征，建立了油藏尺度的露頭儲(chǔ)集層地質(zhì)模型，并闡明了儲(chǔ)集層發(fā)育的主控因素，為塔里木盆地寒武系鹽下白云巖的勘探提供了依據(jù)。

1 地質(zhì)背景

柯坪地區(qū)肖爾布拉克組露頭區(qū)位于塔里木盆地西北部（見圖1），阿克蘇市西南約45 km處，為一長(zhǎng)約28 km、近北東向的條帶狀露頭區(qū)，構(gòu)造分區(qū)屬于塔北隆起柯坪斷隆東段，地層區(qū)劃亦屬柯坪地層分區(qū)[15]。該露頭區(qū)寒武系出露完整，自下而上出露下寒武統(tǒng)玉爾吐斯組（與上震旦統(tǒng)齊格布拉克組呈平行不整合接觸）、肖爾布拉克組和吾松格爾組，中寒武統(tǒng)沙依里克組、阿瓦塔格組，以及上寒武統(tǒng)下丘里塔格組。2008年塔里木油田公司在采石場(chǎng)蓬萊壩北側(cè)建立了寒武系考察基地剖面，稱之為肖爾布拉克剖面（也稱肖爾布拉克東溝剖面）。包含東溝剖面，研究區(qū)主要有7條剖面可對(duì)肖爾布拉克組進(jìn)行實(shí)測(cè)，自東向西分別為什艾日克、東3溝、東2溝、東1溝、東溝、西溝和西1溝剖面。

南華紀(jì)—震旦紀(jì)，塔里木盆地北部發(fā)育近東西向的弧后裂谷盆地，在裂谷南部和北部分別形成塔里木盆地中部和北部古隆起[16]。震旦紀(jì)末期柯坪運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致塔里木板塊內(nèi)部強(qiáng)烈構(gòu)造隆升，震旦系與寒武系之間廣泛發(fā)育不整合，其中平行不整合主要分布在盆地北部，但在寒武系沉積前，盆地大部分地區(qū)已被夷平，形成了非常平緩的古地形地貌，大面積發(fā)育濱海環(huán)境[17]。早寒武世海侵期塔里木板塊具有寬闊的陸表淺海環(huán)境，并在肖爾布拉克組沉積期形成緩坡型碳酸鹽臺(tái)地[18-19]，沿塔西南隆起、柯坪—溫宿低隆和輪南—牙哈低隆向盆地依次發(fā)育混積坪、內(nèi)緩坡泥云坪、中緩坡丘灘、臺(tái)洼、外緩坡和盆地等沉積相帶（見圖1）。

2 地層與沉積特征

2.1 地層特征

圖1 塔里木盆地早寒武世肖爾布拉克組沉積期巖相古地理圖

研究區(qū)肖爾布拉克組平均厚度約168.1 m，其中東溝最厚為178.2 m，東3溝最薄為158.2 m，總體厚度相對(duì)穩(wěn)定。依據(jù)顏色、巖性、單層厚度、沉積結(jié)構(gòu)、孔洞發(fā)育情況等特征，可以將肖爾布拉克組劃分為肖上、肖中、肖下3段，其中肖中段又可分為肖中1、肖中2、肖中3共3個(gè)亞段（見圖2）。

肖下段平均厚度約為22.1 m，以灰黑色紋—薄層狀微生物白云巖為主；肖中1亞段平均厚度約為30.4 m，以深灰色薄層狀微生物白云巖為主，發(fā)育較多順層扁平狀厘米級(jí)溶蝕孔洞；肖中2亞段平均厚度約為34.6 m，以灰色中層狀微生物白云巖為主，同樣見較多順層發(fā)育厘米級(jí)溶蝕孔洞，但頂部主要以毫米級(jí)溶孔為主；肖中3亞段平均厚度約為36.1 m，以淺灰—灰白色厚層—塊狀灘相、微生物白云巖為主，其中中部微生物白云巖相中順層的毫米級(jí)近圓形溶孔非常發(fā)育，而灘相白云巖中溶孔則不均勻發(fā)育；肖上段平均厚度約為34.1 m，以黃灰色薄層狀泥質(zhì)白云巖、灰色中層狀微生物白云巖和灰色、褐灰色薄層狀泥粒、粒泥白云巖互層為主。實(shí)測(cè)自然伽馬測(cè)井曲線顯示肖上段值較高，且呈鋸齒狀，而肖下段、肖中段則表現(xiàn)為低值且幅度變化小特征。

2.2 沉積特征

研究區(qū)肖爾布拉克組主要發(fā)育微生物白云巖、藻砂屑/殘余顆粒結(jié)構(gòu)的晶粒白云巖和粒泥/泥粒/泥質(zhì)白云巖，其中微生物巖是最主要巖類[20-22]，主要包括層紋石、凝塊石、泡沫綿層石、疊層石和少量核形石（見圖3a—3i）。不同巖相發(fā)育于特定層段，構(gòu)成了碳酸鹽緩坡背景下以“微生物層-微生物丘灘-潮坪”為主的沉積序列。

肖下段主要發(fā)育黑灰色紋—薄層狀層紋石白云巖，局部夾中層狀藻砂屑白云巖，反映其沉積時(shí)整體處于外緩坡風(fēng)暴浪基面之下，水體較深、安靜、能量弱的沉積環(huán)境；肖中1、肖中2亞段主要由深灰—灰色層狀-格架狀凝塊石白云巖組成，反映其沉積時(shí)為中緩坡浪基面之下中等能量的沉積環(huán)境；肖中 3亞段主要由淺灰色厚層狀藻砂屑白云巖和灰白色泡沫綿層石丘組成，局部灘體具有交錯(cuò)層理，反映其沉積時(shí)為中緩坡浪基面附近，水體較淺、水動(dòng)力較強(qiáng)的相對(duì)高能沉積環(huán)境；肖上段主要由灰色中—薄層狀疊層石、灰色—淺褐灰色—黃灰色泥粒/粒泥/泥質(zhì)白云巖互層組成，構(gòu)成潮坪環(huán)境的藻云坪、泥云坪和低能灘，并見帳篷構(gòu)造、泥裂、石英顆?；旆e等暴露標(biāo)志（見圖3j—3l）。自下而上的相序組合及自然伽馬測(cè)井曲線特征綜合反映了肖爾布拉克組沉積期海水向上逐漸變淺的特征。

3 儲(chǔ)集層特征

3.1 儲(chǔ)集空間特征

根據(jù)露頭宏觀孔洞特征及鑄體薄片鑒定綜合分析，研究區(qū)肖爾布拉克組的儲(chǔ)集空間類型主要為微生物格架（溶）孔（見圖3c）、窗格孔（見圖3d—3e）、粒間（內(nèi)）溶孔（見圖3f—3i）和晶間溶孔。

圖2 東3溝剖面肖爾布拉克組綜合柱狀圖

圖3 柯坪露頭區(qū)肖爾布拉克組巖石類型及其特征

微生物格架（溶）孔主要發(fā)育于肖中 1、肖中 2亞段的凝塊石白云巖中，孔徑為1～3 cm，呈不規(guī)則扁平狀，以順層分布為主；此外，肖上段的部分疊層石白云巖也見該類孔隙，但是多為被細(xì)粒白云石半膠結(jié)的殘余格架孔，形態(tài)呈不規(guī)則條帶狀；窗格孔主要發(fā)育于肖中 3亞段的泡沫綿層石白云巖中，溶孔孔徑通常為0.2～5.0 mm，呈孤立狀均勻分布；粒間（內(nèi)）溶孔主要發(fā)育于藻砂屑白云巖中，露頭上可見大小、分布不均的毫米級(jí)溶孔；晶間溶孔主要發(fā)育于肖中 3亞段的晶粒白云巖中，大小和形態(tài)不規(guī)則。

為了分析不同類型儲(chǔ)集層的微觀孔喉結(jié)構(gòu)特征，從而判斷儲(chǔ)集層的有效性[23]，優(yōu)選基質(zhì)孔相對(duì)發(fā)育的凝塊石、泡沫綿層石和藻砂屑白云巖的25 mm柱塞樣進(jìn)行 CT定量表征（見圖 4），實(shí)驗(yàn)測(cè)試儀器為德國(guó)產(chǎn)的定制化工業(yè)CT裝置VtomeX，由中國(guó)石油碳酸鹽巖儲(chǔ)層重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。凝塊石白云巖在8 μm掃描分辨率下，CT三維成像顯示孔隙具有方向性，與微生物的生長(zhǎng)結(jié)構(gòu)具有明顯相關(guān)性；其定量表征的孔隙度為2.49%，孔隙連通體積為52.53%，孔喉半徑具有分異小的特征，孔隙半徑為30～100 μm，結(jié)合該類巖相主要以厘米級(jí)溶蝕孔洞為主的特征，認(rèn)為孔洞間基質(zhì)具有一定的連通性和孔隙度，綜合評(píng)價(jià)該類儲(chǔ)集層為具有中高孔隙度、中等滲透率特征的孔隙-孔洞型儲(chǔ)集層。窗格孔均勻發(fā)育的泡沫綿層石白云巖在8 μm掃描分辨率下，CT三維成像顯示孔隙呈橢球狀均勻分布，但相對(duì)孤立；其定量表征的孔隙度為 10.05%，孔隙連通體積占比39.54%，孔喉半徑具有分異大的特征，大孔隙（孔隙半徑大于 200 μm）、小孔隙（孔隙半徑為 50～100 μm）都占有一定比例，綜合評(píng)價(jià)該類儲(chǔ)集層為具有高孔隙度、中低滲透率特征的孔隙-孔洞型儲(chǔ)集層。粒間溶孔均勻發(fā)育的藻砂屑白云巖在 8 μm掃描分辨率下，CT三維成像顯示孔隙呈不規(guī)則網(wǎng)狀分布；其定量表征的孔隙度為 4.45%，孔隙連通體積占比64.24%，孔喉半徑具有分異小的特征，除少量溶蝕較大的溶孔外，大量的晶間溶孔半徑為30～120 μm，綜合評(píng)價(jià)該類儲(chǔ)集層為具有中等孔隙度、中等滲透率特征的孔隙-孔洞型儲(chǔ)集層。

圖4 肖爾布拉克組白云巖儲(chǔ)集層CT表征

3.2 儲(chǔ)集層物性特征

野外共采集了 556個(gè)柱塞樣，涵蓋了肖爾布拉克組的各個(gè)層段，其中什艾日克剖面128個(gè)，東3溝剖面91個(gè)，東2溝剖面25個(gè)，東1溝剖面77個(gè)，東溝剖面49個(gè)，西溝剖面122個(gè)，西1溝剖面64個(gè)，并對(duì)所有柱塞樣進(jìn)行物性分析（測(cè)試儀器為覆壓氣體孔滲聯(lián)合測(cè)試儀，中國(guó)石油碳酸鹽巖儲(chǔ)層重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成）。為了更好地分析儲(chǔ)集層垂向上的分布規(guī)律，按層段對(duì)物性測(cè)試結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析（見圖 5）：肖下段最大、最小孔隙度分別為3.78%和0.54%，平均孔隙度為1.33%；肖中1亞段最大、最小孔隙度分別為8.90%和0.86%，平均孔隙度為3.07%；肖中2亞段最大、最小孔隙度分別為8.06%和0.61%，平均孔隙度為2.80%；肖中3亞段最大、最小孔隙度分別為10.92%和0.70%，平均孔隙度為3.39%；肖上段最大、最小孔隙度分別為7.81%和0.64%，平均孔隙度為1.53%?？梢钥闯?，肖中段總體物性較好，是儲(chǔ)集層的主要發(fā)育層段。為了更好地分析儲(chǔ)集層橫向上的分布規(guī)律，按剖面分別統(tǒng)計(jì)孔隙度大于4.5%、2.5%～4.5%、1.8%～2.5%和小于1.8%樣品的數(shù)量。從統(tǒng)計(jì)的頻率直方圖（見圖6）可以看出，研究區(qū)東部什艾日克、東3溝和東2溝剖面孔隙度大于2.5%的優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層比例比其他剖面高?？傮w而言，孔隙度大于 2.5%的樣品個(gè)數(shù)占總樣品量的45.8%，滲透率大于0.1×10-3μm2的樣品個(gè)數(shù)占總樣品數(shù)的23.9%，該結(jié)果很好地反映了肖爾布拉克組儲(chǔ)集層總體具有中高孔隙度、中低滲透率的特征。

圖5 肖爾布拉克組儲(chǔ)集層孔隙度-滲透率交會(huì)圖

圖6 肖爾布拉克組儲(chǔ)集層孔隙度統(tǒng)計(jì)圖

4 儲(chǔ)集層成因

4.1 白云巖成因

根據(jù)白云巖的地球化學(xué)特征可以較好地分析白云巖成因，因此本次研究?jī)?yōu)選了不同巖相的白云巖進(jìn)行了多參數(shù)地球化學(xué)分析，并利用牙鉆獲取組分單一的樣品，所有測(cè)試分析都由中國(guó)石油碳酸鹽巖儲(chǔ)層重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。有序度值分析儀器為PANalytical X’Pert PRO X射線衍射儀；微量元素和稀土元素值分析儀器為PANalytical Axios XRF X射線熒光光譜儀；碳氧同位素分析儀器為DELTA V Advantage同位素質(zhì)譜儀；鍶同位素值分析儀器為 TRITON PLUS熱電離同位素質(zhì)譜儀。

4.1.1 白云石有序度

圖7 肖爾布拉克組白云巖有序度直方圖

通常白云巖結(jié)晶速度越慢、溫度越高，則其有序度越高，反之，有序度越低[24]。根據(jù)有序度統(tǒng)計(jì)直方圖（見圖7）可以看出，層紋石白云巖、凝塊石白云巖、泡沫綿層石白云巖、疊層石白云巖和具有殘余顆粒結(jié)構(gòu)的細(xì)—中白云巖 5種發(fā)育于不同層段的主要巖相白云巖總體表現(xiàn)為低有序度特征，最大值為 0.77，最小值為 0.45，平均值為 0.60。有序度特征反映了肖爾布拉克組白云巖形成時(shí)的溫度較低，晶體生長(zhǎng)速度快，為成巖早期的產(chǎn)物。

4.1.2 微量元素

通過微量元素Sr、Na、Fe和Mn的含量能較好的判斷白云石化流體的性質(zhì)、成巖環(huán)境。古生代海水中的Sr、Na含量通常與海水鹽度呈正比關(guān)系[25]，因此，早成巖期白云石化作用的流體為海水，其具有相對(duì)較高的Sr、Na含量，而晚期埋藏成因的白云巖Sr含量通常低于 50×10-3mg/g，Na含量通常低于 100×10-3mg/g。相反，地表或者早埋藏期形成的白云石的Fe、Mn含量相對(duì)較低，而晚埋藏期形成的白云石的 Fe、Mn含量則相對(duì)較高，F(xiàn)e含量通常大于 2 000×10-3mg/g，Mn含量通常大于500×10-3mg/g[26-27]。12個(gè)不同巖相白云巖樣品的 Sr、Na含量分別為（59.8～135.2）×10-3mg/g 和（237.45～1 049.7）×10-3mg/g，F(xiàn)e、Mn 含量分別主要為（206.45～1 339.40）×10-3mg/g和（90.4～373.0）×10-3mg/g，其中 11和 12號(hào)樣品Fe含量異常高主要是受潮上帶氧化環(huán)境中泥質(zhì)的影響（見表1）。很明顯，研究區(qū)肖爾布拉克組白云巖具有高Sr、Na和低Fe、Mn含量特征，整體反映出白云石化流體為海水，白云石化作用發(fā)生在早成巖期，晚期埋藏?zé)嵋鹤饔糜绊懭酢?/p>

表1 肖爾布拉克組微量元素分析數(shù)據(jù)表

4.1.3 稀土元素

碳酸鹽巖礦物中稀土元素受成巖作用的影響非常弱，故利用稀土元素分析可以判斷白云石化流體的來源，通常寒武系海水來源白云巖的∑REE值（稀土元素總量）一般小于30×10-6，且具有輕稀土元素較重稀土元素富集的特征[28]。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果（見圖8），除了肖上段兩個(gè)含泥質(zhì)云巖樣品的∑REE值由于受陸源泥巖的影響而呈現(xiàn)高值外（（90.2～99.3）×10-6），其余不同巖相白云巖的∑REE值為（1.8～31.3）×10-6，平均為8.7×10-6，且稀土元素配分曲線都表現(xiàn)為輕稀土元素含量大于重稀土元素含量的配分模式，與寒武系泥晶灰?guī)r的稀土元素配分模式一致[29]。顯然，研究區(qū)肖爾布拉克組白云巖形成時(shí)的白云石化流體為海水，晚埋藏期成巖作用沒有明顯改變稀土的分配。

圖8 白云巖稀土元素配分圖

4.1.4 穩(wěn)定碳氧同位素組成

通常海水蒸發(fā)作用使海水的碳、氧同位素組成向偏正方向遷移，相反，埋藏條件下混合地下鹵水與高溫作用使氧同位素組成向偏負(fù)方向遷移[30]。利用牙鉆鉆取不同巖相白云巖的基質(zhì)和膠結(jié)物進(jìn)行穩(wěn)定碳氧同位素組成分析，不同層段、不同巖相白云巖基質(zhì)的δ18O值為-8.24‰～-5.41‰，δ13C 值為-3.39‰～-0.78‰；孔洞中的白云石膠結(jié)物的δ18O值為-12.02‰～-10.14‰，δ13C值為0.32‰～0.52‰，孔洞中方解石膠結(jié)物的δ18O 值為-15.27‰～-11.14‰，δ13C 值為-4.28‰～-1.69‰。從δ18O-δ13C交會(huì)圖（見圖9）可以看出，δ18O和δ13C呈非線性關(guān)系，說明測(cè)試數(shù)據(jù)可靠。Veizer通過統(tǒng)計(jì)全球δ18O數(shù)據(jù)，認(rèn)為早—中寒武世全球海水的δ18O值為-8‰～-6‰[31]，因此研究區(qū)肖爾布拉克組δ18O值范圍或與同期海水相當(dāng)，說明白云巖主要形成于低溫環(huán)境，白云石化流體為正常海水；而孔洞中白云石膠結(jié)物的δ18O值則小于-10‰，明顯偏負(fù)，說明其形成于高溫環(huán)境，為晚埋藏期的成巖產(chǎn)物，但方解石膠結(jié)物的δ13C值偏負(fù)則反映其為大氣水成因。

圖9 白云巖δ18O-δ13C交會(huì)圖

4.1.5 鍶同位素組成

水的蒸發(fā)作用不會(huì)對(duì)Sr同位素組成有較大影響，所以蒸發(fā)環(huán)境形成的白云巖一般將保持著海水的Sr同位素特征，87Sr的相對(duì)豐度可用87Sr/86Sr值來表征。Denison通過統(tǒng)計(jì)全球87Sr/86Sr分析數(shù)據(jù)，認(rèn)為早—中寒武世全球海水的87Sr/86Sr值在0.709 0附近[32]。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果（見表 2），不同層段、不同巖相白云巖的87Sr/86Sr值主體范圍為0.708 8～0.709 8，指示研究區(qū)肖爾布拉克組白云巖的87Sr/86Sr值總體與同期海水值相近，反映白云石化流體為海水，白云巖形成于早成巖期；肖上段兩個(gè)含泥質(zhì)樣品87Sr/86Sr值大于0.713 2，說明白云巖在形成過程受到了殼源鍶干擾[25]，反映白云巖形成于早表生期暴露氧化環(huán)境。

由于研究區(qū)肖爾布拉克組主要發(fā)育微生物白云巖，所以有人提出是微生物作用導(dǎo)致了白云石化，但本次研究結(jié)合早期塔里木盆地寒武系白云巖成因研究認(rèn)識(shí)，認(rèn)為這種觀點(diǎn)的證據(jù)是不充分的：①研究區(qū)肖爾布拉克組不管是微生物巖相還是灘相沉積物都發(fā)生了白云石化，如果將其視為微生物白云石化作用的產(chǎn)物，則很難合理解釋其他巖相沉積物同時(shí)發(fā)生白云石化的原因；②全球范圍下寒武統(tǒng)白云巖的比例非常高，前人研究多數(shù)也認(rèn)為在早寒武世古海水、古氣候背景下，淺水碳酸鹽臺(tái)地受到蒸發(fā)作用，可以發(fā)生大規(guī)模白云石化作用[33-34]。因此，結(jié)合巖石特征、地球化學(xué)特征，認(rèn)為肖爾布拉克組白云巖主要形成于準(zhǔn)同生或早埋藏期，白云石化流體主要為海源流體，在早寒武世碳酸鹽緩坡背景下，可以用蒸發(fā)白云石化和滲透回流白云石化兩種模式解釋其成因。

表2 肖爾布拉克組鍶同位素組成分析數(shù)據(jù)表

4.2 早期白云石化作用對(duì)儲(chǔ)集層的控制作用

眾所周知，白云石化作用能使灰?guī)r完全白云石化，并改變了原巖的成分和結(jié)構(gòu)組成。由于白云巖相對(duì)灰?guī)r更抗壓實(shí)、壓溶，故準(zhǔn)同生期或早埋藏期白云石化作用可以使原巖中原生孔隙和早期次生溶蝕孔隙得以保存。此外，高溫高壓溶蝕模擬實(shí)驗(yàn)證實(shí)，在埋藏較深的條件下，白云巖要比灰?guī)r易溶，此白云巖在繼承先存孔隙的基礎(chǔ)上，晚期還可能得到進(jìn)一步改造[10]。研究區(qū)肖爾布拉克組的白云巖形成于早成巖期，因此沉積期微生物堆積過程中形成的格架孔、藻屑粒間孔及準(zhǔn)同生期受大氣淡水溶蝕形成的窗格孔、粒間（內(nèi)）溶孔在經(jīng)歷漫長(zhǎng)的埋藏過程后仍能部分保留。

4.3 巖相對(duì)儲(chǔ)集層的控制作用

肖爾布拉克組不但巖相發(fā)育具有層段性，而且儲(chǔ)集層孔隙發(fā)育也具有層段性，即肖中段總體物性較好，而肖上段和肖下段儲(chǔ)集層物性相對(duì)較差，因此不同巖相與儲(chǔ)集層孔隙之間也具有很好的相關(guān)性。為了進(jìn)一步明確儲(chǔ)集層孔隙與巖相的相關(guān)性，對(duì)所有物性樣品按巖相分類統(tǒng)計(jì)（見圖10），其中肖下亞段層紋石白云巖的最大、平均孔隙度分別為2.74%和1.41%；肖中1亞段層狀凝塊石白云巖的最大、平均孔隙度分別為8.90%和3.07%；肖中2亞段格架狀凝塊石白云巖的最大、平均孔隙度分別為8.06%和2.80%；肖中3亞段藻砂屑白云巖的最大、平均孔隙度分別為 9.52%和2.58%，泡沫綿層石白云巖的最大、平均孔隙分別為10.92%和 4.70%，核形石白云巖的最大、平均孔隙分別為5.25%和3.02%，疊層石白云巖的最大、平均孔隙分別為 4.15%和 2.21%，泥粒/粒泥白云巖的最大、平均孔隙分別為1.54%和1.02%。顯然，研究區(qū)肖爾布拉克組儲(chǔ)集層孔隙度和巖相具有較好的相關(guān)性，泡沫綿層石白云巖孔隙度最高，凝塊石、核形石、藻砂屑白云巖次之，因此巖相是儲(chǔ)集層發(fā)育的控制因素之一。

圖10 肖爾布拉克組不同巖相白云巖儲(chǔ)集層孔隙度統(tǒng)計(jì)圖

4.4 高頻層序界面對(duì)儲(chǔ)集層的控制作用

肖爾布拉克組儲(chǔ)集層孔隙在橫向上具有順層分布的特征，在垂向上則具有層段性，表現(xiàn)出一定旋回性特征。整體而言，海侵體系域儲(chǔ)集層差，其與海平面旋回相關(guān)性弱；高位體系域水體向上逐漸變淺的過程中，沉積的微生物巖和灘體經(jīng)常會(huì)暴露水面，并受到大氣淡水的淋濾，形成孔隙發(fā)育層[35]，因此儲(chǔ)集層發(fā)育與海平面旋回是具有相關(guān)性的。具體到肖中1、肖中2亞段，巖性雖然都以凝塊石白云巖為主，但格架溶孔并不是均勻發(fā)育，而是孔洞層和致密層互層發(fā)育；肖中 3亞段藻砂屑和泡沫綿層石白云巖中孔隙發(fā)育特征同樣并不是無規(guī)律或是均勻分布的，而是孔隙層和非隙層具有間互發(fā)育的特征，因此可以說明相同巖相不同孔隙發(fā)育程度的原因與高頻層序界面有關(guān)。

雖然肖中段發(fā)育大量孔洞段，但露頭上幾乎找不到典型的沉積間斷面或暴露面標(biāo)志。通常δ13C值負(fù)偏特征可以被認(rèn)為是沉積暴露標(biāo)志，因此，對(duì)東 3溝剖面的89個(gè)樣品分析了δ13C值，建立了δ13C剖面（見圖2）。由圖2可以看出，肖中段在相對(duì)平直的δ13C曲線背景下，出現(xiàn)多處δ13C值負(fù)偏點(diǎn)，而這些負(fù)偏點(diǎn)又恰好與孔隙發(fā)育段對(duì)應(yīng)關(guān)系良好，因此可將其視為準(zhǔn)同生期地層中受到短暫暴露的間接依據(jù)，從而反映高頻層序界面是儲(chǔ)集層發(fā)育的控制因素之一。

綜上所述，優(yōu)勢(shì)巖相是研究區(qū)肖爾布拉克組儲(chǔ)集層發(fā)育的物質(zhì)基礎(chǔ)，受高頻層序界面控制的早表生大氣淡水溶蝕作用是儲(chǔ)集層發(fā)育的關(guān)鍵，早期白云石化作用使原巖孔隙得到繼承和保留。

5 儲(chǔ)集層地質(zhì)建模及意義

5.1 沉積微相模型

根據(jù)露頭區(qū) 7條剖面垂向上的微相發(fā)育特征及各剖面間橫向?qū)Ρ茸粉櫡治?，建立研究區(qū)肖爾布拉克組沉積微相模型，外緩坡主要發(fā)育層紋石微生物層，中緩坡外帶主要發(fā)育凝塊石丘，中緩坡主要發(fā)育藻砂屑灘和泡沫綿層石丘，內(nèi)緩坡主要發(fā)育疊層石坪和泥云坪。顯然，各微相具有厚度相對(duì)穩(wěn)定性、橫向展布連續(xù)性特征，反映了緩坡型臺(tái)地沉積相對(duì)穩(wěn)定的特征。但也存在差異，主要表現(xiàn)在西 1溝剖面藻砂屑灘的比例比其他剖面大，并且肖中 3亞段不發(fā)育泡沫綿層石丘。由于露頭區(qū)西北部存在溫宿古隆起，結(jié)合盆地內(nèi)部井資料可以推斷由古隆向臺(tái)地內(nèi)部，中緩坡由以微生物丘為主導(dǎo)相的沉積體系逐漸變?yōu)橛稍迳靶紴橹鲗?dǎo)相的沉積體系[36]。

5.2 儲(chǔ)集層模型

根據(jù) 7條剖面的物性資料，結(jié)合鑄體薄片信息及野外孔洞段發(fā)育位置，刻畫了研究區(qū)肖爾布拉克組儲(chǔ)集層發(fā)育規(guī)律，建立了儲(chǔ)集層地質(zhì)模型（見圖11）。很明顯，儲(chǔ)集層主要發(fā)育于肖中段凝塊石、藻砂屑和泡沫綿層石白云巖中，具有相控性、成層性和旋回性的特征，反映其主要受沉積相、微生物類型和高頻層序界面控制。以儲(chǔ)集層物性為主要評(píng)價(jià)依據(jù)，根據(jù)塔里木油田碳酸鹽巖儲(chǔ)集層評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（孔隙度大于4.5%、滲透率大于 3×10-3μm2為Ⅰ類儲(chǔ)集層；孔隙度為2.5%～4.5%、滲透率為（0.1～3.0）×10-3μm2為Ⅱ類儲(chǔ)集層；孔隙度為 1.8%～2.5%、滲透率為（0.01～0.10）×10-3μm2為Ⅲ類儲(chǔ)集層；孔隙度小于1.8%、滲透率小于0.01×10-3μm2為非儲(chǔ)集層），對(duì)各儲(chǔ)集層段進(jìn)行評(píng)價(jià)并統(tǒng)計(jì)厚度（見表3），可看出什艾日克剖面Ⅰ、Ⅱ類優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層厚度最大，為65.6 m，儲(chǔ)地比為41.2%；東 3溝剖面次之，為51.5 m，儲(chǔ)地比為32.5%；西 1溝剖面最小，為16.1 m，儲(chǔ)地比為12.2%。7條剖面平均優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層厚度為41.2 m，平均儲(chǔ)地比為25.6%。

5.3 對(duì)勘探的意義

通過露頭區(qū)儲(chǔ)集層地質(zhì)建模，可以明確塔里木盆地肖爾布拉克組發(fā)育優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層，并且儲(chǔ)集層具有規(guī)模潛力及可預(yù)測(cè)性，古隆起圍斜部位的中緩坡丘灘帶是儲(chǔ)集層發(fā)育的有利區(qū)?；诖?，評(píng)價(jià)了塔中—巴東地區(qū)的顆粒灘型儲(chǔ)集層發(fā)育帶、柯坪—巴楚地區(qū)的丘灘型儲(chǔ)集層發(fā)育帶和輪南牙哈地區(qū)丘灘型儲(chǔ)集層發(fā)育帶 3個(gè)有利勘探區(qū)帶。儲(chǔ)集層特征、成因認(rèn)識(shí)及量化的儲(chǔ)集層地質(zhì)模型為寒武系鹽下領(lǐng)域的風(fēng)險(xiǎn)目標(biāo)優(yōu)選提供了可靠的沉積、儲(chǔ)集層依據(jù)，基于此部署的楚探1井、和田2井和中寒1井最終證實(shí)了肖爾布拉克組發(fā)育規(guī)模優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層，其優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層厚度分別為54.0 m、47.0 m和32.0 m，因此該認(rèn)識(shí)同時(shí)為塔里木油田把寒武系鹽下領(lǐng)域作為 3大主攻風(fēng)險(xiǎn)勘探領(lǐng)域之一提供了重要依據(jù)。

圖11 柯坪露頭區(qū)肖爾布拉克組儲(chǔ)集層地質(zhì)模型（剖面位置見圖1）

表3 肖爾布拉克組儲(chǔ)集層厚度統(tǒng)計(jì)表

6 結(jié)論

塔里木盆地柯坪露頭區(qū)肖爾布拉克組可劃分為 3個(gè)段 5個(gè)亞段，主要發(fā)育層紋石、凝塊石、泡沫綿層石、疊層石、核形石、藻砂屑/殘余顆粒結(jié)構(gòu)的晶粒白云巖和泥粒/粒泥/泥質(zhì)白云巖，自下而上的相序組合構(gòu)成碳酸鹽緩坡背景下的以“微生物層-微生物丘灘-潮坪”為主的沉積體系。肖爾布拉克組儲(chǔ)集層的儲(chǔ)集空間類型主要為微生物格架溶孔、溶蝕孔洞、粒間/內(nèi)溶孔和晶間溶孔；孔隙發(fā)育具有明顯的巖相選擇性，泡沫綿層石白云巖平均孔隙度最高為4.7%，凝塊石、核形石和藻砂屑白云巖次之，平均孔隙度為 2.58%～3.07%；儲(chǔ)集層綜合評(píng)價(jià)為中高孔、中低滲孔隙-孔洞型儲(chǔ)集層。低白云石有序度，高Sr、高Na、低Fe、低Mn含量，與寒武系泥晶灰?guī)r具有相同的稀土配分模式，以及與寒武紀(jì)海水相似的δ18O、87Sr/86Sr值等地球化學(xué)特征，表明肖爾布拉克組白云巖主要形成于準(zhǔn)同生—早成巖期，白云石化流體為海源流體，偏負(fù)的δ13C值特征表明準(zhǔn)同生期地層受到短暫暴露，儲(chǔ)集層主要受沉積相、微生物類型、高頻層序界面和早期白云石化作用共同控制。Ⅰ、Ⅱ類優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層平均厚度為41.2 m，儲(chǔ)地比平均為25.6%，具有一定規(guī)模潛力，預(yù)測(cè)古隆起圍斜部位的中緩坡丘灘帶是儲(chǔ)集層發(fā)育的有利區(qū)。