塔里木盆地深层碳酸盐岩建造-改造作用与多类型储层有序性分布

doi:10.13745/j.esf.sf.2023.6.5

摘要/Abstract

摘要：

我国深层海相碳酸盐具有埋藏深度大、地质时代老、地质演化过程复杂等特点,其储层形成和分布受到众多因素制约,是海相油气勘探面临的关键问题之一。本文总结了团队在塔里木盆地长期研究成果,从深层碳酸盐岩建造和改造作用出发,揭示塔里木盆地多类型碳酸盐岩储层的主要发育条件和有序性分布。(1)塔里木盆地台地格局、地层发育演化及后期的埋藏与改造,均是盆缘构造事件在盆内的构造-沉积作用响应。早古生代盆地经历了地貌张裂分化与小型裂陷群形成、地貌挤压分化与层间不整合发育、古隆起与大型不整合作用、多期不整合叠加与古隆起埋藏改造等演化过程。(2)碳酸盐岩台地沉积过程中存在着不同尺度、不同类型的分异演化作用,可分为雏形期、建造期、鼎盛期和分解-消亡期,相应的台地边缘演化经历了缓斜坡、进积镶边、加积镶边和退积陡坡等建造过程,控制着台缘礁滩、台内滩、早期白云岩化潮坪等有利于规模化储集岩发育的沉积相带分布。(3)多级次不整合和断裂-流体改造是优质储层形成的重要机制。多期区域构造活动和周期性海平面变化控制了不同级别的不整合面发育,海平面下降主导的层序界面导致碳酸盐岩周期性暴露,形成了不同规模的层间岩溶和同沉积岩溶,区域构造运动所对应的大型不整合控制了大规模表生岩溶储层发育,不同规模的断裂和裂缝既是储层发育带,也是流体活动和改造的主要区带。(4)塔北-顺北地区不整合发育强度和断裂活动强度由北向南有序变化,控制了碳酸盐岩储层类型与分布的有序性变化,自北向南依次发育雅克拉断凸潜山型白云岩储层、塔河主体区古风化壳型岩溶储层、塔河斜坡区层控型岩溶储层、塔河覆盖区断溶型储层和顺北断控型储层,反映出由剥蚀区至覆盖区不整合控储作用逐渐变弱,而断裂控储作用增强。

关键词: 深层碳酸盐岩, 建造-改造作用, 储层有序分布, 塔里木盆地

Abstract:

The deep-burial carbonate rocks in China are characterized by great burial depth, old numerical age, and complex geological evolution process. The formation and distribution of carbonate reservoirs, constrained by many factors, are one of the key scientific issues in marine oil and gas exploration. This paper summarizes the results of the team’s long-term research and reveals the main development conditions and orderly distribution of multi-type carbonate reservoirs relevant to the formation and modification of deep-burial carbonate rocks in the Tarim Basin. (1) The platform pattern, stratigraphic development and evolution, and late-stage burial and modification of the basin are all the tectono-sedimentary responses of the basin margin tectonic events. The early Paleozoic basin experienced the evolution process of geomorphic extensional differentiation and formation of small rift groups, geomorphic compression differentiation and interlayer unconformity development, paleo-uplift and large-scale unconformity, multi-stage unconformity superposition and buried modification of paleo-uplift. (2) Complex sedimentary differentiation and evolution (in terms of type and scale) during carbonate platform sedimentation can be divided into embryonic stage, construction stage, heyday stage and decomposition-extinction stage. The corresponding platform margins have undergone the construction process of gentle slope, progradation rimmed, aggradation rimmed and retrogradation steep slope. They control the distribution of sedimentary facies zones favorable for large-scale reservoir development, such as platform margin reef shoals, intraplatform shoals and early dolomitization tidal flats. (3) Multi-level unconformity and fault-fluid modification are important mechanisms for the formation of high-quality reservoirs, where multi-stage regional tectonic activities and periodic sea-level changes control the development of unconformities at different levels, while sequence boundaries dominated by sea-level fall leads to periodic outcropping of carbonate rocks to form interlayer karst and synsedimentary karst of different scales; meanwhile large-scale unconformities formed by regional tectonic movements control the large-scale carbonate outcropping and development of large-scale epigenetic karst reservoirs, as faults and fractures of different scales are not only the reservoir development zones but also the main zones of fluid activity and modification. (4) The size of unconformity and the intensity of fault activity in the Tabei-Shunbei area change gradually from north to south controlling the orderly change of reservoir type and distribution, which result in the sequential developments of, from north to south, buried hill dolomite reservoirs in the Yakla fault convex, paleo-weathered crust karst reservoirs in the main area of Tahe area, stratabound karst reservoirs in the slope area of Tahe, fault karst reservoirs in the covering area of Tahe area, and fault-controlled karst reservoirs in the Shunbei area, reflecting the gradual weakening of unconformity control on reservoirs and strengthening of fault control on reservoirs from denudation area to covering area.

Key words: deep-burial carbonate rocks, formation and modification process, orderly distribution of reservoirs, Tarim Basin

中图分类号:

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图/表 8

图1 塔里木周缘构造事件与盆地内地层-沉积响应

Fig.1 Tectonic events occurred around the Tarim Basin and the intrabasin stratigraphic-sedimentary response

图2 塔里木盆地碳酸盐岩台地建造过程与沉积体系

Fig.2 Carbonate plateform formation process and carbonate sedimentation cycle in the Tarim Basin

表1 塔里木盆地寒武系—奥陶系台缘演化与台内沉积协同响应

Table 1 Collaborative response between Cambrian-Ordovician platform-margin evolution and intraplatform sedimentation in the Tarim Basin

时代	地层层位	台地结构	台缘特征	台内沉积响应	台内地貌格局
晚奥陶世	良里塔格组	镶边台地	台缘窄,建隆明显	开阔台地,颗粒滩发育	台-棚间互
中奥陶世	一间房组	弱镶边台地	台缘相带窄, 发育颗粒滩	开阔台地,塔中、塔北台地大面积暴露	台-棚间互, 相对坡陡水深
早奥陶世	鹰山组	末端变陡斜坡	台缘向内迁移,建隆不发育	开阔台地为主	台内地貌平缓
早奥陶世	蓬莱坝组	弱镶边台地	台缘低建隆,相带变窄	局限台地为主,颗粒滩发育	多滩多洼
晚寒武世	下丘里塔格组	镶边台地	台缘持续东迁,宽度增大	局限台地为主,局部见蒸发台地	低障壁大平台
中寒武世	阿瓦塔格组	镶边台地	台缘持续东迁,相带加宽	蒸发台地相大范围发育	大障壁大澙湖
中寒武世	沙依里克组	镶边台地	台缘持续东迁,相带加宽	蒸发台地相大范围发育
早寒武世	吾松格尔组	镶边台地	台缘大规模建隆	局限台地-蒸发台地
	肖尔布拉克组上段	缓坡-弱镶边台地	台缘微生物建隆	半局限环境, 颗粒滩发育	缓坡背景的多滩多洼
	肖尔布拉克组下段- 玉尔吐斯组	均斜缓坡	无明显坡折和障壁	陆棚相页岩、泥晶白云岩为主	局部台洼的缓斜坡

图3 塔里木盆地塔北-塔中地区鹰山组上段—良里塔格组礁滩体分布

Fig.3 Distribution of reef shoals in the Upper Yingshan-Lianglitage Formations in the Tabei-Tazhong area, Tarim Basin

图4 塔里木盆地加里东中期—海西早期不整合发育序列与平面特征

Fig.4 Sequence and planar features of the Middle Caledonian-Early Hercynian unconformities in the Tarim Basin

图5 塔北-顺北地区不同时期断裂带活动强度对比注:颜色表示不同时期,高度表示断裂带活动强度。

Fig.5 Comparison of intensities of fault-zone activities in different periods in the Tabei-Shunbei areas

图6 深层碳酸盐岩建造-改造耦合下多类型岩溶储层控因及结构模式

Fig.6 Control factors and structural models of multi-type karst reservoirs consequential to the formation and modification of deep-burial carbonates

图7 塔北-顺北地区多类型碳酸盐岩储层有序性分布

Fig.7 Orderly distribution of multi-type carbonate reservoirs in the Tabei-Shunbei area

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