塔中區(qū)域地質(zhì)特征及鷹山組勘探概況

曲少東

塔中區(qū)域地質(zhì)特征及鷹山組勘探概況

曲少東1,2,3,4

（1. 陜西地建土地工程技術(shù)研究院有限責(zé)任公司，陜西 西安 710075； 2. 陜西省土地工程建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，陜西 西安 710075；3. 自然資源部退化及未利用土地整治工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710075； 4. 陜西省土地整治工程技術(shù)研究中心，陜西 西安 710075）

塔中地區(qū)中下奧陶統(tǒng)鷹山組是塔中地區(qū)重要的產(chǎn)油層，但鷹山組沉積層序的研究還不夠精細(xì)，儲(chǔ)層尤其是巖溶儲(chǔ)層的形成機(jī)制、分布范圍以及控制因素還不明確。通過對(duì)塔中中西部地區(qū)鷹山組層序地層、巖相以及沉積相的研究，揭示研究區(qū)碳酸鹽巖層序及沉積演化規(guī)律，建立研究區(qū)井震體相結(jié)合的高精度層序格架和沉積演化模型，為指導(dǎo)生產(chǎn)區(qū)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)跟蹤、提高鷹山組水平井儲(chǔ)層的鉆遇率與成功率、實(shí)現(xiàn)建產(chǎn)區(qū)的高效開發(fā)提供理論參考。

塔里木盆地； 塔中地區(qū)； 奧陶系地質(zhì)特征； 油氣勘探

從全球構(gòu)造格局來看，塔里木盆地位于新特提斯構(gòu)造域中岡瓦納大陸邊緣和前陸帶，盆地的形成演化與特提斯構(gòu)造演化密切相關(guān)。塔里木盆地是在前震旦紀(jì)古陸殼基底之上發(fā)展起來的，盆地的構(gòu)造背景和充填演化可劃分為4個(gè)重要階段，包括7次重要變革事件，發(fā)育震旦系底、志留系底、上泥盆統(tǒng)底、三疊系底、侏羅系底、白堊系底、古近系底等多個(gè)重要不整合界面。塔中古隆起是構(gòu)成古生代盆內(nèi)隆起帶（包括塔中隆起、巴楚隆起、塔北隆起、塔西南隆起）的重要組成部分，呈北西—南東走向，與巴楚隆起相連，構(gòu)成了盆地中部呈東西方向展布的、長(zhǎng)度超過1 000 km的中央隆起帶[1]。

前人通過古地磁學(xué)方法研究恢復(fù)了塔里木板塊的古緯度變化，結(jié)果表明塔中地區(qū)從早寒武世到早奧陶世從赤道附近向南緯20°方向旋轉(zhuǎn)并漂移， 中—晚奧陶世到早志留世向北緯10°方向快速旋轉(zhuǎn)和漂移[2]。塔中地區(qū)在整個(gè)奧陶紀(jì)時(shí)期均處于赤道附近的熱帶范圍內(nèi)，為碳酸鹽臺(tái)地的發(fā)育以及生物礁建造創(chuàng)造了良好的古地理背景。

1 構(gòu)造發(fā)育演化特征

1.1 震旦紀(jì)—寒武世階段

從震旦紀(jì)開始，由于受塔里木運(yùn)動(dòng)的影響，整個(gè)塔里木陸塊及周緣地區(qū)處于伸展構(gòu)造環(huán)境，盆地進(jìn)入了應(yīng)力松弛階段。在基底隆起的區(qū)域構(gòu)造背景下，塔中地區(qū)的震旦系表現(xiàn)為一平緩總體向北傾斜的斜坡，隆起幅度較低。震旦紀(jì)末期的柯坪運(yùn)動(dòng)，使得塔中地區(qū)隆升，地層遭到剝蝕，剝蝕區(qū)范圍擴(kuò)大，形成了震旦系與上覆寒武系之間的構(gòu)造不整合面。早寒武世階段塔中地區(qū)處于離散的大陸邊緣環(huán)境，拉張作用明顯[3]。早中寒武世前形成的碳酸鹽巖臺(tái)地邊緣斜坡或坳陷在這種拉張伸展作用下被破壞，逐漸發(fā)育為張性斷裂，該時(shí)期斷裂主要向北傾斜，塔中地區(qū)也發(fā)育總體向北傾斜的淺海碳酸鹽巖臺(tái)地。

1.2 奧陶世階段

從寒武紀(jì)末期到中奧陶世早期，塔里木盆地由被動(dòng)大陸邊緣轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)大陸邊緣，構(gòu)造環(huán)境由拉張轉(zhuǎn)變?yōu)閿D壓。受塔里木盆地的中南部劇烈構(gòu)造活動(dòng)的影響，塔中地區(qū)由早期的張性正斷層開始發(fā)生翻轉(zhuǎn)，并控制了塔中古隆起的形成。此時(shí)塔中地區(qū)整體迅速上隆，前期地層遭受剝蝕，部分隆起較高的部位缺失了早奧陶世晚期—中奧陶世早期沉積地層。此時(shí)塔中隆起呈西南高、東北低的不對(duì)稱形態(tài)；隆起南部斜坡較緩但褶皺變形強(qiáng)，而北部斜坡正好相反[4]。

晚奧陶世早中期階段塔中地區(qū)開始發(fā)生構(gòu)造沉降。隆起沉積了較厚的上奧陶統(tǒng)良里塔格組和桑塔木組地層，但塔中隆除了臺(tái)緣斜坡部位外，普遍缺失了吐木休克組的沉積。晚奧陶世末期是塔中隆起形成的主要時(shí)期，此時(shí)隆起呈現(xiàn)出東北高、西南低的構(gòu)造格局。由于塔中隆起隆升幅度很大，中晚奧陶世沉積地層遭受不同程度的剝蝕，剝蝕厚度最厚的隆起東南部和西南部達(dá)到1 000 m，其他地方也達(dá)到500 m以上，并與志留系之間形成了一個(gè)大型的區(qū)域不整合面[5]。

1.3 中泥盆世末期階段

中泥盆世末期，受海西早期運(yùn)動(dòng)的影響，塔中地區(qū)地層整體抬升，逐漸發(fā)育成一個(gè)巨型臺(tái)背斜構(gòu)造，志留系和泥盆系地層遭受剝蝕，部分隆起較高的地方?jīng)]有志留-泥盆系沉積。該時(shí)期塔中隆起總體形態(tài)為西高東低，并向西北傾沒的鼻隆，塔中隆起基本定型。早海西期之后，塔中隆起構(gòu)造活動(dòng)相對(duì)穩(wěn)定。

1.4 石炭紀(jì)—二疊紀(jì)

早石炭紀(jì)，盆地經(jīng)歷了一次大規(guī)模海侵，海水由西向東逐漸侵入。隨著海平面的上升塔中隆起被淹沒，接受由西向東層層超覆的石炭系沉積。二疊紀(jì)后，海平面逐漸下降塔中隆起露出地表。早二疊世末期，塔中隆起繼承了前期的構(gòu)造背景，東部繼續(xù)抬升，西部繼續(xù)下降，形成了一個(gè)規(guī)模更大的北西西向鼻隆。

2 構(gòu)造格局及斷裂系統(tǒng)

塔中隆起是在盆地基底隆起的基礎(chǔ)上發(fā)育起來的古隆起，隆起經(jīng)歷了多期的復(fù)合疊加改造，總體上的表現(xiàn)為“掃帚狀”，其構(gòu)造格局大體為平面上呈東西分區(qū)、南北分帶、縱向上相互疊加、具有不同期次的特征。

東西分區(qū)是指以塔中22—塔中9—塔中13—塔中54井為分界線可以將塔中隆起分為西部的奧陶系形成的早期背斜和東部志留系晚期形成的鼻隆構(gòu)造。從構(gòu)造圖上可以看出相對(duì)于兩邊塔中22—塔中9—塔中13—塔中54井一線是明顯的構(gòu)造高部位，這說明古隆起就是東西分區(qū)的，從上文構(gòu)造演化上可以看出塔中隆起西部奧陶系末期地層抬升遭受剝蝕，與志留系地層具有明顯的角度不整合，而東部以剝蝕志留系-泥盆系為主，與石炭系呈明顯的角度不整合?？偟膩碚f隆起西部相對(duì)來說比較開闊低緩，東部構(gòu)造帶比較收斂，構(gòu)造密集，產(chǎn)狀較陡。

南北分帶是指塔中地區(qū)主要由北西向和北東向的幾個(gè)主要斷裂帶分割。其中南部的塘北和塔中Ⅲ號(hào)構(gòu)造帶主要為北東向，這些構(gòu)造帶主要形成于加里東中期，在海西早期逐漸增強(qiáng)。北部塔中22井南斷裂構(gòu)造帶、塔中10號(hào)構(gòu)造帶、塔中Ⅱ號(hào)構(gòu)造帶、塔中Ⅰ號(hào)構(gòu)造帶主要為北西向，這些構(gòu)造帶形成較早，在加里東中期達(dá)到最強(qiáng)。塔中隆起構(gòu)造帶在橫向上還具有不同的成因。

縱向上相互疊加是指塔中隆起由震旦紀(jì)開始先后經(jīng)歷了多次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，縱向上形成了多個(gè)不整合的疊加，形成多個(gè)高角度的多個(gè)不整合疊加的復(fù)合不整合面。這些復(fù)合不整合面在不同的構(gòu)造部位呈現(xiàn)不同的疊加復(fù)合特點(diǎn)。

塔中隆起各個(gè)斷裂的形成具有不同的期次。隆起北部邊界的塔中1號(hào)斷裂帶附近的正斷層由早加里東時(shí)期的北東—南西方向張應(yīng)力作用形成的。塔中1號(hào)、22號(hào)斷裂以及塔中2號(hào)、10號(hào)斷裂帶主要是在中加里東時(shí)期形成的，該階段主要為南北方向的擠壓應(yīng)力，使得前期正斷層發(fā)生反轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)變?yōu)閿D壓性斷裂。隆起南部的塔中8井、塔中5號(hào)等斷裂帶主要發(fā)育于晚加里東—早海西期，該時(shí)期受近南北向和南東向的水平擠壓力，形成了圧扭性斷裂體系，并產(chǎn)生走滑分量，發(fā)育北東向走滑斷裂（圖1）。

圖1 研究區(qū)構(gòu)造格局及斷裂系統(tǒng)圖

3 古生代地層特征

重點(diǎn)介紹塔中地區(qū)早古生代的地層發(fā)育特征。

3.1 寒武系

寒武系是塔里木盆地分布最廣泛的地層之一，塔中地區(qū)寒武系以灰色或者褐灰色白云巖、灰?guī)r為組合特征，塔里木盆地內(nèi)鉆到寒武系的井很少，中下寒武的地層沒有細(xì)的分組，目前很多學(xué)者認(rèn)為寒武紀(jì)時(shí)塔中地區(qū)一直處于淺海臺(tái)地相，在巴楚塔中以及塔北地區(qū)鉆遇的寒武系地層均為一套白云巖及膏鹽沉積。丘里塔格群下亞群（上白云巖段）主要以細(xì)晶-泥晶白云巖及藻白云巖為主。

3.2 奧陶系

前國(guó)際地層委員會(huì)實(shí)行將奧陶系劃分為下、中、上統(tǒng)的三分劃分方案。其中中奧陶統(tǒng)和上奧陶統(tǒng)的底界分別為筆石Isograptus lunatus帶和筆石Nemagraptus gracilis帶的底界。塔中地區(qū)奧陶系分布廣泛，根據(jù)鉆井等資料，目前將塔中奧陶系主要分為4個(gè)組：上奧陶統(tǒng)良里塔格組、桑塔木組、中下奧陶統(tǒng)鷹山組、下奧陶統(tǒng)蓬萊壩組。相對(duì)于盆地其他地區(qū)奧陶系的地層，缺失了上奧陶統(tǒng)吐木休克組和中奧陶統(tǒng)一間房組。

3.3 志留系

在塔里木盆地塔中地區(qū)志留系處于淺水沉積環(huán)境，沉積一套海相陸源碎屑地層。志留系由下到上可以分為柯坪塔格組、塔塔埃爾塔格組和依木干他烏組。塔中地區(qū)只發(fā)育了柯坪塔格組上段，該段沉積一套灰綠色和褐色的厚層砂巖，中間有灰色泥巖夾層。塔塔埃爾塔格組下部主要沉積厚層的顆粒較細(xì)的粉砂巖，中部為輝綠巖，上部沉積巨厚的粉砂巖夾雜薄層泥巖。依木干他烏組主要沉積紫紅色泥巖、砂質(zhì)泥巖以及少量灰綠色薄粉砂巖互層，具有豐富的化石，例如介形蟲、腕足類等。塔中地區(qū)沉積厚度為150~600 m，分布穩(wěn)定，是該地區(qū)非常好的區(qū)域性蓋層。

4 鷹山組勘探概況

塔里木盆地塔中地區(qū)的油氣勘探工作始于1983年，最早于1989年在塔中地區(qū)東南部潛山區(qū)塔中1井下奧陶統(tǒng)蓬萊壩組獲高產(chǎn)油氣流。隨后興起了大規(guī)模的油氣勘探，但經(jīng)歷長(zhǎng)期而曲折的歷程。

塔里木盆地寒武-奧陶系海相碳酸鹽巖累計(jì)厚度大于3 000 m，分布十分廣泛，油氣資源豐富，勘探潛力巨大，是塔里木盆地臺(tái)盆區(qū)油氣勘探的重要領(lǐng)域。2004年至今，是塔里木盆地碳酸鹽巖整體勘探階段，下古生界碳酸鹽巖地層已探明儲(chǔ)量超過 10億t。2006年向塔中臺(tái)內(nèi)拓展部署塔中84風(fēng)險(xiǎn)井，發(fā)現(xiàn)上奧陶統(tǒng)良里塔格組與中—上奧陶統(tǒng)鷹山組之間發(fā)育大型層間風(fēng)化殼，且有優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育。通過塔中83井的鉆探在鷹山組獲高產(chǎn)工業(yè)油氣流，發(fā)現(xiàn)了塔中鷹山組風(fēng)化殼油氣藏。

2006—2016年，加強(qiáng)縫洞體系雕刻與烴類檢測(cè)攻關(guān)，開始了塔中北斜坡下奧陶統(tǒng)風(fēng)化殼的整體評(píng)價(jià)，通過40余口井的整體部署，塔中北斜坡4 000 km2范圍內(nèi)中—下奧陶統(tǒng)鷹山組風(fēng)化殼呈現(xiàn)大面積連片含油態(tài)勢(shì)，探明和控制油氣地質(zhì)儲(chǔ)量達(dá)4.5×108t，是目前我國(guó)最大的碳酸鹽巖凝析氣田。

5 結(jié)束語(yǔ)

早奧陶世的穩(wěn)定碳酸鹽臺(tái)地環(huán)境，從中—晚奧陶世早期到晚奧陶世末遭受強(qiáng)烈的構(gòu)造隆升， 中—下奧陶統(tǒng)鷹山組出露地表，遭受強(qiáng)烈風(fēng)化、剝蝕和淋濾，形成了鷹山組頂部的不整合。對(duì)于不整合面及油氣藏分布的研究為未來研究的重點(diǎn)方向。

［1］丁文龍，樊太亮，黃曉波，等. 塔里木盆地塔中地區(qū)上奧陶統(tǒng)古構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)模擬與裂縫分布預(yù)測(cè)[J].地質(zhì)通報(bào)，2011，30（4）：588-594．

［2］高達(dá)，林暢松，黃理力，等.塔里木盆地西克爾露頭區(qū)鷹山組古巖溶特征及其儲(chǔ)層意義[J].現(xiàn)代地質(zhì)，2014，28（1）：157-162．

［3］李長(zhǎng)俊，曾自強(qiáng)，江茂．埋地輸油管道的溫度計(jì)算[J].國(guó)外油田工程，1999（2）：38-40．

［4］盧濤，姜培學(xué)．多孔介質(zhì)融化相變自然對(duì)流數(shù)值模擬[J].工程熱物理學(xué)報(bào)，2005，26（增刊）：167-176．

［5］盧濤，佟德斌．飽和含水土壤埋地原油管道冬季停輸溫降[J].北京化工大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，33（4）：37-40．

Tazhong Regional Geological Characteristics and Exploration of Yingshan Formation

1,2,3,4

（1. Shaanxi Provincial Land Engineering Construction Group Co., Ltd., Xi’an Shaanxi 710075, China; 2. Institute of Land Engineering and Technology, Shaanxi Provincial Land Engineering Construction Group Co., Ltd., Xi’an Shaanxi 710075, China;3. Key Laboratory of Degraded and Unused Land Consolidation Engineering, the Ministry of Natural Resources, Xi’an Shaanxi 710075, China; 4. Shaanxi Provincial Land Consolidation Engineering Technology Research Center, Xi’an Shaanxi 710075, China）

Yingshan formation of middle and lower Ordovician in Tazhong area is important oil producing reservoir, but the study of sedimentary sequence of Yingshan formation is not precise enough, and the formation mechanism, distribution range and control factors of reservoir, especially karst reservoir, are not clear. In this paper, based on the study of sequence stratigraphy, lithofacies and sedimentary facies of Yingshan formation in central and western Tarim Basin, the sequence and sedimentary evolution law of carbonate rocks in the study area was revealed, and a high-precision sequence framework and sedimentary evolution model was established by combining well and seismic body in the study area, which could provide some theoretical reference for guiding the field geological tracking of production area, improving the drilling rate and success rate of Yingshan formation horizontal well reservoir, and realizing the efficient development of production area.

Tarim Basin; Tazhong area; Ordovician geological characteristics; Oil and gas exploration

2020-02-12

曲少東（1986-），男，陜西省西安市人，博士，高級(jí)工程師，研究方向：土地工程及相關(guān)領(lǐng)域。

TE122

A

1004-0935（2020）11-1448-03