塔里木盆地蓬莱坝组层状白云岩储层发育规律

Development and Exploration Direction of Bedded Massive Dolomite Reservoir of Lower Ordovician Penglaiba Formation in Tarim Basin

摘要

塔里木盆地蓬莱坝组油气勘探潜力巨大，但勘探对象上存在“断溶体”和层状白云岩的争议.在露头与钻井储层特征认识的基础上，岩石学与碳氧锶同位素和激光U-Pb定年等地球化学分析相结合，探讨了蓬莱坝组白云岩的成因机制及层状规模储层发育潜力与发育规律，进而根据白云岩储层分布预测讨论了塔里木盆地蓬莱坝组的勘探方向. 取得3点认识：（1）蓬莱坝组发育孔隙-孔洞型白云岩储层，平均孔隙度2.81%，最高可达13.91%，具备发育优质储层的潜力；（2）白云岩储层以准同生白云岩叠加浅埋藏云化作用形成的埋藏白云岩为主，具有相控性和规模性，可层状发育，主要分布于内缓坡-中缓坡准同生云化滩；（3）塔北南缘和塔中北斜坡为层状规模优质白云岩储层发育有利区，是该领域值得探索的勘探方向.

关键词

白云岩 / 埋藏白云石化 / 规模储层 / 蓬莱坝组 / 塔里木盆地 / 石油地质

Key words

dolomite / burial dolomitization / massive reservoir / Penglaiba Formation / Tarim Basin / petroleum geology

0 引言

塔里木盆地寒武-奥陶系发育巨厚白云岩地层，厚度近1 700 m，具有巨大的勘探潜力. 根据中寒武膏盐岩，塔里木盆地寒武-奥陶系白云岩可划分为盐上领域和盐下领域（杨海军等，2015）. 盐下白云岩于2013年中深1C井获得14.8万方天然气宣告战略突破（王招明等，2014）. 然而，盐上白云岩的勘探目前仍主要集中在塔北和塔中东部以及塔西南的潜山区，内幕区下奥陶统大面积巨厚的白云岩尚未规模突破，勘探潜力巨大.

下奥陶统蓬莱坝组白云岩勘探目前面临着思路不明确的窘境. 近十余年，中奥陶统“断溶体”（打串珠响应）勘探取得巨大成功，陆续发现了哈拉哈塘油田和顺北油田等大型油田，证明了断裂对碳酸盐岩储层的重要性（乔占峰等，2011；鲁新便等，2015；邓兴梁等，2018；杨海军等，2020）. 对照中奥陶统勘探经验，下奥陶统蓬莱坝组白云岩同样可发现大量“串珠状”响应，并于古城地区断控热液白云岩（Ye et al.，2019）中连续获得古城6、古城8和古城9井等多口高产气井，但是随后的勘探揭示，“断溶体”或断控热液白云岩储层规模有限，对于天然气来说难以保证勘探效益的最大化. 在古城地区之外的内幕区，蓬莱坝组主体埋深在8 000 m之下，对储层规模要求更高，相比于断裂控制的块状“断溶体”，受沉积地层约束的层状白云岩更具有规模发育的潜力，理应成为勘探的重点对象. 但是，已有约60余口钻井中，除少量井因保持条件差而失利外，蓬莱坝组还具有白云岩厚度变化大，且并非所有白云岩均构成储层的特点. 因此，蓬莱坝组是否发育层状规模白云岩储层且分布规律如何成为当前下奥陶统勘探面临的关键问题.

白云岩储层成因包括白云岩成因和孔隙成因两方面的要素. 蓬莱坝组白云岩以埋藏期白云石化作用为主要成因机制（顾家裕等，2000；乔占峰等，2012a；Dong et al.，2013；Hu et al.，2019），云化流体来源方面，包括层内海源流体为主（陈永权等，2009；郑剑锋等，2013）和火山相关热液流体（Dong et al.，2013）两种观点；云化机制方面，从早期的单一云化作用，如“顶侵型”云化模式（陈永权等，2009），发展到多期云化叠合改造（乔占峰等，2012b），以及多种流体的对流云化模式（Hu et al.，2019），成因机制的复杂性使得对白云岩分布的主控因素认识不清. 储层成因方面，已有专家提出相控性的观点（郑剑锋等，2014），主要是认为现今的晶粒云岩多为先期颗粒灰岩转变而成，现在的晶间（溶）孔为早期粒间或粒内溶孔转变而来，因此储层发育受颗粒滩控制（郑剑锋等，2014）. 然而，相控性的观点未解释何种颗粒滩可以转换成规模储层，规模优质储层形成机制和发育控制因素有待明确. 以上问题制约着对蓬莱坝组规模白云岩储层发育规律的认识.

本文在区域地质背景分析的基础上，针对塔里木盆地柯坪地区永安坝剖面和柯坪水泥厂剖面以及塔中、塔北和塔西南等地区近30口重点井的岩心，充分应用岩石学和地球化学手段进行白云岩及相关储层成因机制和分布控制因素分析，进一步，利用重点井测井解释资料，以及重点区块的地震资料，进行了蓬莱坝组层状白云岩规模储层发育规律与分布预测，为塔里木盆地盐上白云岩领域勘探提供指导.

1 地质背景

塔里木盆地是一个由古生界克拉通盆地和中、新生界前陆盆地叠加而成的叠合复合盆地，具有太古宇、元古宇组成的古老陆壳基底及古生界海相克拉通沉积和中、新生界陆相前陆盆地沉积（贾承造等，2004）. 盆地形成演化过程中经历了多期构造运动的改造，发育近东西向的3个隆起（塔北隆起、中央隆起和塔东南隆起）和4个坳陷（库车凹陷、北部凹陷、塔西南凹陷和塔东南凹陷），中央隆起又包括巴楚隆起、塔中隆起和塔东隆起，巴楚隆起向西与柯坪断隆以断裂相接（图1a）. 塔里木盆地经历的构造运动复杂，伴生发育多期次大型走滑断裂（图1b）. 不同时期的断裂活动具有明显差异，加里东早期在伸展环境下沿先存基底断裂带形成张性正断层，加里东中期到海西期断裂活动以逆冲作用为特征，印支、燕山和喜马拉雅期，塔里木板块经历盆-山构造演化，受控于周缘造山带作用盆地边缘断裂构造发育，盆内稳定区活动性较弱.

塔里木盆地在震旦纪-早奥陶世总体处于区域伸展构造背景之下（贾承造等，2004），寒武纪塔里木盆地南北缘发展为被动大陆边缘，盆地西部为塔西克拉通内坳陷，为一套台地相碳酸盐岩沉积（Gao et al.，2012）；盆地东部为库-满拗拉槽的盆地相沉积，构成塔西台地-塔东盆地沉积格局，以轮古-古城镶边台缘带为分界，随着海平面变化镶边台缘带逐渐向东前积，塔西台地范围有所扩大. 早奥陶世沉积格局以往多认为是镶边或弱镶边台地（陈永权等，2015）. 熊冉等（2019）通过对早奥陶世沉积厚度、岩性分布及地震剖面结构分析，认识到下奥陶统沉积期继承了寒武纪的沉积格局，但是相比寒武纪发生了明显变化，转变为具有“隆-洼”格局的缓坡沉积背景，分异明显（熊冉等，2019）. 蓬莱坝组缓坡沉积背景下，塔西南、塔北和塔中3个古隆起为继承性地貌高点，发育内缓坡潮坪相，地层厚度明显更薄，以发育代表潮坪环境的泥晶云岩和藻纹层云岩为主（图1c）；围绕古隆起围斜部位为中缓坡，以白云岩和灰岩互层为特点，颗粒岩类占比高，为颗粒滩有利发育区（熊冉等，2019）；满加尔地区厚度明显更大，以灰岩为主. 轮古-古城地区原寒武系镶边台缘带处蓬莱坝组无明显加厚特征，波形分析可以识别出，蓬莱坝组滩体发育区为寒武系台缘之后约30 km处，与四川盆地川东地区长兴组镶边台缘向飞仙关组缓坡颗粒滩转变特征相似（Qiao et al.，2017）.

复杂的构造运动导致不同区域蓬莱坝组埋藏史存在显著差异（图1d）. 塔北南缘（以跃满5井为代表）在蓬莱坝组沉积后，以持续埋藏为主旋律，但是经历了晚奥陶世、中泥盆世、晚石炭世、晚二叠世等多期次的显著抬升，大约在志留纪之后埋深超过了2 000 m，现今埋深达7 000 m（邓卫龙等，2016）. 塔中北斜坡地区（以塔中62井为例）蓬莱坝组在中奥陶世发生了快速埋藏，深度将近2 000 m，随后在晚奥陶世末发生显著抬升，志留纪-泥盆纪以缓慢埋深为主，泥盆纪末期发生显著抬升，随后进入持续的埋藏演化，侏罗纪末期发生一定的抬升，但幅度不大（邱楠生等，2018）. 古城地区（古隆1井为例）蓬莱坝组在沉积后快速进入埋藏，达到近4 000 m，在志留纪后开始抬升并在泥盆纪末抬升到约2 000 m，随后再次进入持续埋藏期，后期的构造运动影响不显著（鲁子野等，2015）. 塔西南地区（巴探4井为例）蓬莱坝组在沉积后到二叠纪主体一直保持持续埋深，但是在奥陶纪末、泥盆纪末和石炭纪末分别发生一定规模的抬升，三叠纪到白垩纪则以保持缓慢抬升为特点，随后快速埋藏，最深达6 000 m（李文强等，2018）. 不同的埋藏演化史导致不同区块的白云岩形成阶段以及相应的孔隙演化路径存在差异，对规模白云岩储层的分布造成重要影响.

2 白云岩储层特征

2.1　储层岩石学特征

前人研究显示，蓬莱坝组岩石类型多样，包括泥晶云岩、藻纹层云岩和晶粒云岩以及砂屑灰岩等（图2），其中晶粒云岩包括细晶、中晶和粗晶白云岩等，构成蓬莱坝组主要储集岩（郑剑锋等，2013）. 岩心和露头薄片揭示，白云岩储层段岩心可见针孔发育，受层理控制（图2a），可见局部溶蚀孔洞发育（图2b），在常规显微镜下孔隙表现为以晶间（溶）孔为主（图2c、2d、2f），为典型孔隙-孔洞型储层. 需要特别强调的是，原岩结构恢复可知，所谓的晶间（溶）孔多为粒间（溶）孔和粒内溶孔（图2e和2g）. 此外，大量的露头和薄片观察揭示，蓬莱坝组储层受到了白云石化作用和硅化作用的破坏性充填（图2h-l），导致明显的减孔.

2.2　储层物性特征

对柯坪地区露头和重点井岩心物性资料分析可知（图3），蓬莱坝组白云岩中储层发育比例较高，近70%的样品孔隙度大于2%，其中约55%的样品孔隙度分布在2%~6%，最高可达13.91%，平均达2.81%（图3a）；渗透率主体小于0.1×10^-3 μm²，且反映出较好的孔渗相关性（图3b），以低孔低渗为主，与岩心和薄片上表现的孔隙孔洞型储层特征一致，同时，也可见样品中发育有高孔高渗储层，尽管在现有数据点中占比较小，但揭示蓬莱坝组白云岩具有发育优质储层的潜力.

此外，露头和钻井岩心揭示的蓬莱坝组物性存在差异，钻井样品尽管存在孔隙度大于12%的样品，但是近80%的样品孔隙度低于2%（图3c），相比之下，露头样品物性明显更高，90%以上的样品孔隙度大于2%（图3d）. 此外，露头和钻井岩心揭示的蓬莱坝组储层发育厚度也存在较大差异（图3e），如塔中162、轮深2和塔中43井以及永安坝剖面解剖段发育厚度超30米的储层，但是塔中75、中深1、方1和和4井等则基本不发育储层.

3 储层发育控制因素

尽管诸多钻井揭示蓬莱坝组白云岩储层不发育，然而，轮深2井、塔中162井和永安坝剖面等露头揭示储层规模较大，特别是露头区蓬莱坝组白云岩横向延伸达上百公里，表现为成层状规模发育（乔占峰等，2012a），于奇6井试油产水达每天60 t，揭示蓬莱坝组白云岩具有发育规模优质储层的潜力. 通过露头和岩心薄片在白云岩及相关储层成因分析的认识，结合区域背景，认为蓬莱坝组内幕区白云岩储层具有规模性和优质性，受白云岩成因、沉积相带和后期埋藏成岩改造等多种因素的影响导致规模优质储层的发育在平面上具有较强的非均质性.

3.1　埋藏白云岩的相控性

前人研究显示，蓬莱坝组发育准同生白云岩、埋藏白云岩和热液白云岩等多种成因类型（顾家裕等，2000；乔占峰等，2012a；Dong et al.，2013；Hu et al.，2019），其中埋藏白云岩占比最大，但对其发育规律不够明确. 通过对永安坝露头白云岩深入的岩石学和地球化学研究认识到，蓬莱坝组埋藏白云岩存在两种成因，分布规律存在差异：一种是准同生期白云岩，埋藏期叠加埋藏云化改造而发生重结晶后形成，称为I型埋藏重结晶白云岩，以藻纹层白云岩和细中晶白云岩为主，分布具有相控性；另一种为灰岩在浅埋藏期发生白云石交代而形成，称为II型埋藏交代白云岩，以中粗晶白云岩为主，分布受断裂控制.

两种白云岩在岩石学上和地球化学上具有典型的特征. 埋藏重结晶白云岩的识别标志为，细中晶白云石自形程度较高，原岩结构恢复后可见晶体排列受原岩结构控制（图2d~2g），揭示埋藏白云石化作用改造前经历了准同生白云石化作用改造，准同生期形成的白云石排列受控于沉积组构，在此基础上的重结晶作用仍使得白云石排列与组构相关；地球化学上，该类白云石与藻纹层白云岩均具有相对偏正的碳氧同位素（图4a），和高于代表同期海水藻纹层白云岩的锶同位素（图4b），揭示了在重结晶过程中不断富集的放射性锶同位素.

相比之下，埋藏交代白云岩多表现为自形程度差，多为它形晶，且晶体内即可见残余颗粒结构幻影（图2h），在同层内残余颗粒灰岩中可见，颗粒灰岩局部发生白云石化，其晶体特征与埋藏交代白云岩中的粗晶白云石非常相似（图2i），可判断该类白云岩为颗粒灰岩直接在埋藏期经交代作用而形成；地球化学上，该类白云岩的碳氧同位素与灰岩中白云石的分布范围一致（图4a），碳同位素也同灰岩母岩一致. 同样地，锶同位素也显著高于藻纹层白云岩和灰岩母岩（图4b）.

尽管两种类型白云岩的碳氧锶同位素表现出明显的差异，但是二者的云化流体可能为同源，造成二者差异的原因在于云化过程的水岩比差异. 由于I型埋藏重结晶白云岩形成过程中孔隙发育、水岩比较大，白云岩更多继承的是云化流体的同位素特征，且云化流体应为地层中浓缩的准同生期蒸发海水，从而导致具有相对偏正的碳氧同位素；而II型埋藏交代白云岩母岩基质孔较差，云化过程中水岩比较低，白云岩更多继承了母岩的同位素特征，因此，与灰岩的碳同位素分布范围接近. 此外，乔占峰等（2020）通过激光U-Pb定年分析也揭示两种白云岩的形成阶段存在差异，I型埋藏重结晶白云岩形成于准同生期，在浅埋藏期经历重结晶作用改造；而II型埋藏交代白云岩初始形成于浅埋藏期（图5），正是由于二者形成阶段的差异，造成它们孔隙发育程度的差异和反应水岩比的差异.

白云岩成因的不同决定了白云岩分布的不同. 对于准同生白云岩分布受相带的控制是显而易见的，水体较浅的潮坪相和台缘带为准同生白云岩主要发育区，但是对于埋藏白云岩的分布受相控还是断控则不够明确. 根据前述对埋藏白云岩成因的认识可知，埋藏白云岩也可具有明显的相控性，以I型埋藏重结晶白云岩为主. 埋藏重结晶白云岩为准同生白云岩基础上叠加埋藏云化改造而形成，因此其分布受准同生白云岩分布控制，也表现出显著的相控性. 结合沉积背景可知，该类白云岩主要分布于内缓坡-中缓坡上部区域，且主要以颗粒滩相为主；而埋藏交代白云岩为灰岩在埋藏期受埋藏云化改造而形成，其分布受控埋藏流体影响范围，受断裂控制为主. 当然，需要指出的是，尽管内缓坡-中缓坡均可大规模发育颗粒滩，但是受海平面振荡的影响，处于内缓坡的颗粒滩更易于较大程度的云化改造，水体相对较深的颗粒滩则由于暴露时间较短，只是部分发生云化改造，表现为灰岩和云化的互层发育. 通过对永安坝剖面蓬莱坝组的详细解剖可知，蓬莱坝组埋藏重结晶白云岩占比约53%，埋藏交代白云岩占比约38%，其中夹有约10%左右的颗粒灰岩，相控埋藏重结晶白云岩具有较好的规模性. 此外，I型埋藏重结晶白云岩常常可能伴随着II型埋藏交代白云岩；而II型埋藏交代白云岩可孤立发育，受断裂控制的热液云化即可形成.

3.2　白云岩储层的相控性

埋藏重结晶白云岩和埋藏交代白云岩原岩虽然都是颗粒岩，但是经历准同生期白云石化作用改造后再经历埋藏云化重结晶的白云岩具有更好的储集性能（图2d~2f），而埋藏交代白云岩基质孔则基本不发育（图2g~2h）. 大量的薄片观察揭示，蓬莱坝组白云岩中孔隙多发育在细中晶白云岩，属于典型的埋藏重结晶白云石，尽管常规薄片观察显示储集空间以晶间溶孔为主，但通过原岩结构恢复后可知，所谓晶间溶孔几乎都是继承自粒间溶孔或粒内溶孔（图2d~2f），受原始沉积组构控制. 也正因如此，该类孔隙将不只是受控于白云岩体，更主要的是受控于准同生云化颗粒滩相，具有规模发育的潜力. 之所以孔隙主要发育于白云岩中，是由于准同生白云石化作用导致早期基质孔得以保存，并在埋藏云化改造后仍然得到继承，而未经历准同生白云石化作用改造的颗粒灰岩经埋藏压实压溶作用以及埋藏云化作用改造后，基质孔隙大部分都被破坏. 永安坝剖面蓬莱坝组多条实测剖面对比揭示，白云岩储层在层序格架中可对比性好，成层状发育，更多表现的是相控性（图6），受准同生白云石化作用发育范围控制，而不是直接受埋藏白云石化作用控制，因此，该类以晶间溶孔为主的晶粒白云岩的发育并不以受断裂控制为主.

在储层成因认识的基础上，在沉积背景下对已有钻井储层发育特征进行梳理可知，不同相带储层发育程度差异显著. 分布于中缓坡相带中的方1井、和4井、塔中162井、轮深2井、塔中166和永安坝剖面等（图1b），储层单层厚度为1.5~43.0 m，平均14 m，储地比可达45%，平均为25%（图3e）；而处于内缓坡相带中的塔中408井、塔中75井、中深1井、塔中43井和康2井（图1b），储层单层厚度2.0~27.5 m，平均8 m，储地比3%~13%，平均8%（图3e），总体上表现出储层相控特征明显，且以中缓坡相带规模性更大.

3.3　晚期成岩改造的储层调整

露头和钻井岩心揭示，蓬莱坝组白云岩局部经历了强烈的晚期改造作用，造成了储层发育的非均质性，主要存在两个方面：埋藏溶蚀作用和硅化胶结作用.

蓬莱坝组埋藏深的特点对储层的优质化发育提出了更高的要求. 仅靠颗粒滩基质孔隙在经历了胶结、埋藏压实等成岩改造后，虽可构成有效储层，但是储层质量通常欠佳，晚期溶蚀改造作用对于提升储层质量显得尤为必要. 岩心和露头上均可见直径大于1 cm的溶蚀孔洞较为发育（图2b），孔洞表现为顺层发育的特征，揭示为先期孔隙溶蚀扩大的结果. 前人的高温高压溶蚀模拟结果显示，埋藏条件下白云岩易于灰岩被溶蚀，且受到物性条件的显著控制（佘敏等，2016），先期孔渗条件越好越有利于埋藏溶蚀改造. 蓬莱坝组在进入埋藏期后，三大隆起区经历了多期复杂的构造抬升，必然导致复杂的地下流体活动. 台盆区主要的下寒武统玉尔吐斯组烃源岩在晚奥陶世即开始成熟排酸（郑见超等，2018），晚加里东和海西期多期断裂均贯穿寒武-奥陶系地层（郑见超等，2018），沟通了烃源岩富酸性流体地层和蓬莱坝组，为埋藏溶蚀改造提供了物质基础、通道条件和驱动力.

此外，露头和钻井揭示下奥陶统硅化作用改造强烈，如永安坝剖面蓬莱坝组硅化较为普遍，和4井和满深1井等的蓬莱坝组被硅化强烈改造，导致储层不发育；顺南和塔东地区下奥陶统同样硅化强烈，是储层破坏的主要机制之一. 根据硅质岩或硅质团块发育的产状可判断硅化作用与二叠纪晚海西期火山活动相关，依据如下：（1）头上硅化作用表现出与辉绿岩层明显的关系，自辉绿岩段依次发育硅质岩段、硅化云岩段和白云岩段（图7a），其上硅质条带或团块夹于白云岩之间（图7b），反映了硅化流体与侵入岩关系密切，前人研究显示侵入岩发育于二叠纪晚期292~260 Ma（孙林华等，2007）；（2）岩石组构分析显示可见白云石晶体漂浮在硅质之中（图7c和7d），或硅质充填于晶间溶孔孔壁，说明硅化作用发生较晚，晚于埋藏白云石主要形成时期，即硅化作用发生在晚海西期及之后（乔占峰等，2020）；（3）露头上未见辉绿岩或硅质岩与断裂活动的相关性，排除了其与出露后晚海西期之后构造运动的相关性.

4 规模优质储层发育模式与分布

4.1　规模优质储层发育模式

综合前述分析，蓬莱坝组规模优质储层发育受到了沉积相展布、白云石化作用改造、古隆起和断裂等要素的共同控制（图8），且某单一要素不足以导致规模优质储层的发育.

首先，沉积期内-中缓坡颗粒滩构成白云岩储层发育重要的物质基础，且同时必须为经历过准同生云化作用改造的颗粒滩. 未经云化改造的颗粒灰岩，在进入埋藏期后，在压实压溶作用的改造下，残留的基质孔隙绝大部分会被充填，现在井下和露头上所见的颗粒灰岩基本不发育孔隙. 而只有在经历准同生云化作用改造后，由于白云石较灰岩具有更好的抗压实能力，基质孔隙可以较好的得以保存. 因此，内缓坡-中缓坡准同生云化颗粒滩构成储层规模化发育的基础（图8a），且从准同生云化程度上来说，内缓坡具有更强的云化潜力，而中缓坡可能只是部分云化，表现为云岩和灰岩互层. 但是隆起高部位内缓坡的颗粒滩薄且范围较小，夹于潮坪相泥粉晶白云岩中；而隆起围斜部位中缓坡的颗粒滩则厚且规模大，但是可能仅部分云化，表现为颗粒云岩夹于灰岩之中（图8a）.

其次，浅埋藏期云化改造有利于白云岩规模扩大，同时继承先期储层. 晚奥陶世-早志留世蓬莱坝组进入浅埋藏期，随着塔中和塔北的不断隆起，地层流体向隆起运移，造成大范围的浅埋藏白云石化作用（图8b）. 该期云化作用对先期准同生云岩造成重结晶，形成细中晶白云岩；同时会对相当范围的颗粒灰岩发生云化交代作用，形成非组构选择性的粗晶白云岩. 两种类型白云岩具有不同的储层发育潜力，由于前者在浅埋藏云化之前残留有基质孔，浅埋藏云化后大部分仍能得以保存，只是可能转变为晶间孔或晶间溶孔；而灰岩直接交代形成的埋藏白云岩，则多表现为对先期孔隙的充填，基质孔隙欠发育.

最后，埋藏期溶蚀改造可构成规模储层优质化发育的重要补充. 早海西期塔中和塔北隆起的继续抬升，伴随着大量基底断裂的活化，是埋藏流体大规模运移的阶段（图8c）. 盆地范围内，由于断裂与烃源岩的构成，该时期是油气运移伴随酸性流体溶蚀改造的重要阶段. 塔北南缘-满加尔凹陷奥陶系内串珠发育程度表现出从南向北发育层位逐渐抬升的趋势（图8a），可能揭示了埋藏流体自下向上及隆起方向逐渐迁移的过程，对先期储层将起到重要的改善作用.

此外，埋藏期断裂活动伴随的硅质充填可造成局部储层的破坏. 基底断裂上方为埋藏溶蚀改造有利区，有利区优质储层发育，但需要注意断裂期次，晚海西期断裂活动伴随大量的火山活动，可能导致大量的富硅流体运移，硅质交代或充填，对储层起破坏作用（图8d）.

因此，蓬莱坝组储层在层状规模发育的背景下，可能局部受断裂沟通酸性流体或富硅流体，造成沿断裂的优化或贫化作用. 本文所谓的层状白云岩指总体上以层状白云岩为主贡献储集空间，不排除局部沿断裂发育富孔带或致密带.

4.2　规模优质储层分布

根据规模优质储层发育模式认识，规模优质储层分布预测主要在于埋藏重结晶白云岩的分布预测受颗粒滩相分布和埋藏史共同控制.

研究显示蓬莱坝组为缓坡沉积，同时受3个次级高地控制，在塔西南、塔中和塔北隆起分别发育内缓坡，向围斜区到台洼依次发育中缓坡和外缓坡，向东进入塔东盆地（熊冉等，2019）（图1b）. 在该沉积背景下，受海平面波动影响，在内缓坡和中缓坡区发育大规模的颗粒滩，统计显示内缓坡和中缓坡发育的颗粒滩规模存在明显差异（图9）. 内缓坡颗粒滩以薄-中层为主，与潮上低能相伴生，滩体厚度较小（131~293 m），滩地比相对较低（31%~49%）；而中缓坡颗粒滩滩体厚度大，可达568 m，滩地比高，为57%~78%，且侧向分布稳定，地震剖面上可识别出前积生长结构，前积范围可达20 km. 图10显示塔北南缘蓬莱坝组具有明显的沉积厚度变化与南向北上超特征，上超点附近表现为杂乱弱反射，具破折特征（图10b），代表颗粒滩发育.

根据浅埋藏白云石化作用发生背景可知，埋深在600~1 000 m范围内地层流体具有云化潜力（Hardie，1987），同时有构造挤压运动使其大范围运移. 结合前人对不同部位蓬莱坝组埋藏史的研究成果分析，可推知不同地区浅埋藏白云石化作用发生的潜力存在差异，塔北南缘为最有利潜力地区.

塔北南缘蓬莱坝组沉积后持续埋深，约在晚奥陶世早期埋深达到800~1 000 m（邓卫龙，2016）. 该地区在中晚奥陶世期间，分别于一间房组、良里塔格组和桑塔木组沉积末期经历了至少3次构造挤压抬升作用. 该地区处于塔北隆起南缘，在构造挤压作用下，下伏地层流体具有自下而上运移的趋势，有利于蓬莱坝组发生规模的浅埋藏白云石化作用改造，浅埋藏白云石化作用使得云化滩范围显著扩大（图8b）.

塔中北斜坡的埋藏史与塔北南缘存在相似性，约在中奥陶世晚期-晚奥陶世早期埋深达到800多米（邱楠生等，2018），且同样经历了多次构造抬升. 与塔北南缘不同的是，由沿塔中I号带的大型带状分布的堡礁为可知，塔中北斜坡受塔中I号构造带约束，构造挤压时以整体抬升为主，构造平静期以垂向沉降为主，可能不利于蓬莱坝组地层流体大规模运移，因此浅埋藏白云石化作用的发生的规模可能相对小一些.

古城地区蓬莱坝组埋藏史具有明显不同的特点，自中奥陶世后开始快速沉降，在晚奥陶世达到近4 000 m（鲁子野等，2015），在强烈的负载下，伴随着灰岩的矿物稳定化和缝合线的大量发育，灰岩孔隙度可能丢失殆尽，浅埋藏白云石化作用主要表现为灰岩中零散分布的白云石和沿缝合线发育白云石斑块，不利于埋藏重结晶白云岩的大规模形成发育，以断裂相关的埋藏交代白云岩为主.

综合以上认为，蓬莱坝组表现为颗粒云岩或细中晶白云岩的埋藏重结晶白云岩可能主要分布在塔北南缘，其次为塔中北斜坡，于塔北隆起、塔中隆起和塔西南地区也有发育，但规模相对较小（图11）.

5 勘探方向

前已论及台盆区蓬莱坝组发育规模优质储层，具有大规模油气聚集的储集条件，形成大油气田的关键在于足够优质的烃源和较好的盖层及保存条件. 在塔北和塔中地区蓬莱坝组上方已发现多个大型的油气田，如哈拉哈塘油田和顺北油田等，油源均来自于玉尔吐斯组（潘文庆等，2015；朱光有等，2016），处于这些油田下方的蓬莱坝组更靠近烃源岩，具有较便利的油源条件. 蓬莱坝组上方发育上奥陶统富泥地层和以致密灰岩为主的鹰山组两套盖层，其中鹰山组在盆地范围内以胶结致密的灰岩为主，正常情况下可对蓬莱坝组构成有效盖层，关键在于断裂的改造效应. 塔里木盆地走滑断裂活动对应加里东、海西、印支和燕山构造运动时期（王斌等，2021），具有多期次活动的特点，对鹰山组盖层能否保持有效提出了挑战. 但是根据地质背景认识可知，断裂发育区域与规模储层分布和断裂期次与油气运聚期次相匹配的情况下，蓬莱坝组仍可具有可靠的保存条件. 前人研究显示，尽管后期经历多次断裂活动，但是，一方面断裂在垂向上分段性明显（马德波等，2019），与上覆的中奥陶统走滑断裂花状构造上部的多条分支断裂切割不同，对鹰山组的改造往往表现为大型块体状切割，破碎程度相对较弱；另一方面，海西期断裂活动伴随着硅质充填严重，且硅质沉淀在蓬莱坝组更为强烈，使得硅质强烈胶结的断裂带构成良好的侧向遮挡（图8），有利于走滑断裂间大面积发育的相控埋藏重结晶白云岩储层中的油气保存. 此外，该地区油气自晚奥陶-早志留世即开始油气成藏（尚培等，2020；徐豪等，2021），该时期也是主要的断裂活动期和成储期，具有较好的配置关系，晚海西期尽管断裂活动强烈，伴随的硅质胶结可能同步造成断裂封闭，使得白云岩储层中油气得以保存. 因此，总体上认为，蓬莱坝组相控白云岩储层仍可能具有良好的成藏条件.

综合沉积相、储层分布与构造演化特征，认为塔北南缘和塔中北斜坡地区为蓬莱坝组值得探索的勘探方向，依据有3个方面：（1）沉积背景上，以上地区处于隆起周缘内缓坡-中缓坡过渡带，滩体规模发育，且有利于准同生云化作用和溶蚀作用改造，为规模储层发育提供了基础；（2）以上地区的埋藏史适合于浅埋藏白云石化作用改造，为层状规模优质白云岩储层的保存提供了支撑；（3）隆起围斜背景叠加走滑断裂，为油气运移必经之地，且在沿断裂富硅流体胶结的情况下，构成合适的侧向封堵，可具有较好的成藏和保存潜力. 总之，蓬莱坝组具体的勘探需在沉积相研究的基础上，识别沟通富硅流体的断裂，以断裂间的规模发育的云化滩为主要的目标部署方向.

6 结论

在对白云岩和白云岩储层成因与发育规律认识的基础上，对蓬莱坝组勘探方向进行了分析，取得3个方面的成果认识：

（1）塔里木盆地蓬莱坝组具有发育层状规模优质储层的潜力. 蓬莱坝组白云岩可细分为埋藏重结晶白云岩和埋藏交代白云岩，前者具有相控性，为规模优质储层发育奠定基础；

（2）塔里木盆地蓬莱坝组规模优质储层主要发育于内缓坡-中缓坡准同生云化滩之中，古隆起和断裂控制的溶蚀作用和硅化作用等后期成岩改造对储层质量造成优化或贫化，规模优质储层总体上表现为成层状分布，储层质量局部受断裂控制.

（3）处于古隆起围斜的内缓坡-中缓坡过渡带的塔北南缘和塔中北斜坡具有发育规模优质储层的潜力，在硅质胶结断裂的配置下具有较好的油气保存条件，是该领域值得探索的勘探方向.

尽管塔里木盆地“断溶体”勘探取得巨大成功，塔里木盆地盐上白云岩发育层状规模优质储层，为深层规模油气发现提供了一个新的思路，对下步油气勘探具有一定的指导意义.

参考文献

[1] Chen, Y.Q., Yan,W., Han, C.W., et al.,2015. Redefinition on Structural Paleogeography and Lithofacies Paleogeography Framework form Cambrian to Early Ordovician in the Tarim Basin: A New Approach Based on Seismic Stratigraphy Evidence. Natural Gas Geoscience, 26(10):1831-1843 (in Chinese with English abstract).

[2] Chen, Y.Q.,Zhou,X.Y.,Zhao,K.D.,et al.,2009. The Petrologic Rhythm of Lower Ordovician Penglaiba Formation Encountered by Well Tazhong 19 amd New Dolomitization Model, Tarim Basin. Acta Sedimentologica Sinica, 27(2):14-23 (in Chinese with English abstract).

[3] Deng,W.L.,2016.Reservior Geochemical Study of Yueman Block in Halahatang Region, Tarim Basin(Dissertation). China University of Petroleum, Beijing(in Chinese with English abstract).

[4] Deng,X.L., Qiao,Z.F., Wang,P., et al.,2018. Origin, Development and Features of the “Fault-Dissolved body”Reservior Formed in Burial Stage: A case Study of Upper Ordovician Lianglitage Formation in Tarim Basin, Northwest China. Marine Origin Petroleum Geology, 23(1):47-55 (in Chinese with English abstract).

[5] Dong, S. F., Chen, D. Z., Qing, H. R., et al., 2013. Hydrothermal Alteration of Dolostones in the Lower Ordovician, Tarim Basin, NW China: Multiple Constraints from Petrology, Isotope Geochemistry and Fluid Inclusion Microthermometry. Marine and Petroleum Geology, 46: 270 - 286. https://doi.org/10.1016/j.marpetgeo.2013. 06.013

[6] Gao, Z. Q., Fan, T. L., 2012. Extensional Tectonics and Sedimentary Response of the Early-Middle Cambrian Passive Continental Margin, Tarim Basin, Northwest China. Geoscience Frontiers, 3(5): 661 - 668. https://doi.org/10.1016/j.gsf.2012.01.007

[7] Gu,J.Y.,2000. Characteristics and Origin Analysis of Dolomite in Lower Ordovician of Tarim Basin. XinJiang Petroleim Geology, 21(2):120-122 (in Chinese with English abstract).

[8] Hardie, L.A., 1987. Dolomitization: A Critical View of Some Currentviews. Journal of Sedimentary Petrology, 57(1): 153-165.

[9] Hu, M. Y., Ngia, N. R., Gao, D., 2019. Dolomitization and Hydrotectonic Model of Burial Dolomitization of the Furongian-Lower Ordovician Carbonates in the Tazhong Uplift, Central Tarim Basin, NW China: Implications from Petrography and Geochemistry. Marine and Petroleum Geology, 106: 88 - 115. https://doi.org/10.1016/j.marpetgeo.2019.04.018

[10] Jia,C.Z., Zhang,S.B., Wu,S.Z., et al.,2004. Stratigraphey of the Tarim Basin and Adjacent Areas. Science Press, Beijing (in Chinese).

[11] Li,W.Q., Guo,W., Sun,S.L., et al.,2018. Research on Hydeocarbon Accumulation Periods of Reservoirs in Bachu-Maigaiti Area of Tarim Basin. Journal of Jilin University (Earth Science Editon), 48(3):640-651 (in Chinese with English abstract).

[12] Lu,X.B., Hu,W.G., Wang,Y., et al.,2015. Characteristics and Development Practice of Fault-Karst Carbonate Reservoirs in Tahe Area, Tarim Basin. Oil & Gas Geology, 36(3):347-355 (in Chinese with English abstract).

[13] Lu,Z.Y., Chen,H.H., Feng,Y., et al.,2015. Evidences of Multi-Eposodically Paleo-Fluid Flow and Its Significance in Ordovician of Guchen Xu Uplift, Tarim Basin. Earth Science,40(9):1529-1537 (in Chinese with English abstract).

[14] Ma,D.B., Wu,G.H., Zhu,Y.F., et al.,2019. Segmentation Characteristics of Deep Strike Slip Faults in the Tarim Basin and Its Control on Hydrocarbon Enrichment: Taking the Ordovician Strike Slip Fault in the Halahatang Oilfield in the Tabei Area as an Example. Earth Science Frontiers, 26(1):225-237 (in Chinese with English abstract).

[15] Pan,W.Q., Chen,Y.Q., Xiong,Y.X., et al.,2015. Sedimentary Facies Research and Implications to Advantaged Exploration Regions on Lower Cambrian Source Rocks, Tarim Basin. Natural Gas Geoscience, 26(7):1224-1232 (in Chinese with English abstract).

[16] Qiao, Z. F., Shen, A. J., Zheng, J. F., et al., 2017. Digitized Outcrop Geomodeling of Ramp Shoals and Its Reservoirs: as an Example of Lower Triassic Feixianguan Formation of Eastern Sichuan Basin. Acta Geologica Sinica (English Edition), 91(4): 1395 - 1412.

[17] Qiao,Z.F., Shen,A.J., Zou,W.H., et al.,2011. A Fault-Controlled Non-Exposed Meteoric Karsttification: A Case Study of Ordovician Carbonate Reservoir at Structure YM2 in Northern Tarim Basin, Northestern China. Acta Geologica Sinica,85(12):2070-2073 (in Chinese with English abstract).

[18] Qiao,Z.F., Shen,A.J., Zhang,L.J.,et al.,2012a. Characteristics and Origin of Middle Ordovician Karst Reservoirs in South Margin of Northern Tarim Basin. Marine Origin Petroleum Geology, 17(4):21-33(in Chinese with English abstract).

[19] Qiao,Z.F., Shen,A.J., Zheng,J.F., et al.,2012b. Classification and Origin of the Lower Ordovician Dolostone in Tarim Basin. Journal of Palaeogeography, 14(1):21-32(in Chinese with English abstract).

[20] Qiao,Z.F., Zhang,S.N., Shen,A.J., et al.,2020. Laser Ablated U-Pb Dating-Based Determination of Burial Dolomitization Process: A Case Study of Lower Ordovician Penglaiba Formation of Yonganba Outcrop in Tarim Basin. Acta Petrologica Sinica, 36(11):3493-3509 (in Chinese with English abstract).

[21] Qiu,N.S., Liu,W., Xu,Q.C., et al.,2018. Temperature-pressure Field and Hydrocarbon Accumulation in Deep-Ancient Marine Strata. Earth Science, 43(10):3511-3525 (in Chinese with English abstract).

[22] Shang,P., Chen,H.H., Hu,S.Z., et al., 2020. Geochemical Characteristics of Crude Oil and Hydrocarbon Accumulation in the Ordovician of Yuqixi Area, Tarim Basin. Earth Science,45(3):1013-1026 (in Chinese with English abstract).

[23] She,M., Shou,J.F., Shen,A.J., et al.,2016. Experimental Simulation of Dissolution Law and Porosity Evolution of Carbonate Rock. Petroleum Exploration and Development, 43(4):564-572 (in Chinese with English abstract).

[24] Sun,L.H., Wang,Y.J., Fan,W.M., et al., 2007. Petrogenesis and Tectonic Significances of the Diabase Dikes in the Bachu Area, Xinjiang. Acta Petrologica Sinica,23(6): 1369-1380 (in Chinese with English abstract).

[25] Wang,B., Yang,Y., Cao,Z.C., et al., 2021. U-Pb Dating of Calcite Veins Developed in the Middle-Lower Ordovician Reservoirs in Tahe Oilfield and Its Petroleum Geologic Significance in Tahe Oilfield. Earth Science, 46(9):3203-3216 (in Chinese with English abstract).

[26] Wang,Z.M., Xie,H.W., Chen,Y.Q., et al.,2014. Discovery and Exploration of Cambrian Subsalt Dolomite Original Hydrocarbon Reservoir at Zhongshen-1 Well in Tarim Basin. China Petroleum Exploration, 19(2):1-13 (in Chinese with English abstract).

[27] Xiong,R., Zhang,T.F., Qiao,Z.F., et al.,2019. The Carbonate Ramp Deposits from the Ordovician Penglaiba Formation in the Tarim Basin, Xinjiang. Sedimentary Geology and Tethyan Geology, 39(1):42-49 (in Chinese with English abstract).

[28] Xu,H., Guo,X.W., Cao,Z.C., et al., 2021. Application of Minimum Homogenization Temperatures of Aqueous Inclusions in Calcite veins to Determine Time of Hydrocarbon Accumulation in Ordovician of Tahe Oilfield: Evidence from In-Situ Calcite U-Pb Dating by Laser Ablation. Earth Science, 46(10):3535-3548 (in Chinese with English abstract).

[29] Yang, H.J., 2015. Exploration Knowledge and Direction of Lower Proterozoic Inner Dolostones, Tarim Basin. Natural Gas Geoscience, 26(7):1213-1223 (in Chinese with English abstract).

[30] Yang,H.J., Deng,X.L., Zhang,Y.T., et al.,2020. Great Discovery and Its Significance of Exploration for Ordovician Ultra-Deep Fault-Controlled Carbonate Reservoirs of Well Manshen 1 in Tarim Basin. China Petroleum Exploration, 128(3):17-27 (in Chinese with English abstract).

[31] Ye, N., Zhang, S. N., Qing, H. R., et al., 2019. Dolomitization and Its Impact on Porosity Development and Preservation in the Deeply Burial Lower Ordovician Carbonate Rocks of Tarim Basin, NW China. Journal of Petroleum Science and Engineering, 182: 106303. https://doi.org/10.1016/j.petrol.2019.106303

[32] Zheng,J.C., Li,B., Wu,H.Y., et al.,2018. Study on the Thermal History of the Source Rock and Its Relationship with Hydrocarbon Accumulation Based on the Basin Modeling Technology: A Case of the Yuertusi Formation of Tarim Basin. Petroleum Geology and Recovery Efficiency, 25(5):39-49 (in Chinese with English abstract).

[33] Zheng,J.F., Shen,A.J., Qiao,Z.F., et al.,2014. Characteristics and Pore Genesis of Dolomite in the Penglaiba Formation in Keping-Bachu Outcrop Area. Acta Petrologica Sinica, 35(4):664-672 (in Chinese with English abstract).

[34] Zheng,J.F., Shen,A.J., Qiao,Z.F.,et al.,2013. Genesis of Dolomite and Main Controlling Factors of Reservoir in Penglaiba Formation of Lower Ordovician, Tarim Basin: A Case Study of Dabantage Outcrop in Bachu Area. Acta Petrologica Sinica, 29(9):267-276 (in Chinese with English abstract).

[35] Zhu,G.Y., Chen,F.R., Chen,Z.Y.,et al.,2016. Discovery and Basic Characteristics of the High-Quality Source Rocks of the Cambrian Yuertusi Formation in Tarim Basin. Natural Gas Geoscience, 27(1):8-21 (in Chinese with English abstract).

[36] 陈永权,周新源,赵葵东,等,2009.塔里木盆地塔中19井奥陶系蓬莱坝组云灰互层段的岩性旋回特征与“顶侵型”埋藏云化模式的建立.沉积学报,27(2):14-23.

[37] 陈永权,严威,韩长伟,等,2015.塔里木盆地寒武纪-早奥陶世构造古地理与岩相古地理格局再厘定——基于地震证据的新认识. 天然气地球科学,26(10):1831-1843.

[38] 邓卫龙,2016. 塔里木盆地哈拉哈塘地区跃满区块成藏地球化学研究（博士毕业论文）.北京：中国石油大学.

[39] 邓兴梁,乔占峰,王彭,等,2018.埋藏期"断溶体"的储集特征、成因及发育规律——以塔中十号带良里塔格组为例. 海相油气地质,23(1):47-55.

[40] 顾家裕,2000.塔里木盆地下奥陶统白云岩特征及成因.新疆石油地质,21(2): 120-122.

[41] 贾承造,张师本,吴绍祖,等,2004. 塔里木盆地及周边地层. 北京: 科学出版社.

[42] 李文强,郭巍,孙守亮,等,2018.塔里木盆地巴楚-麦盖提地区古生界油气藏成藏期次.吉林大学学报(地球科学版),48(3):640-651.

[43] 鲁新便,胡文革,汪彦,等,2015.塔河地区碳酸盐岩断溶体油藏特征与开发实践.石油与天然气地质,36(3), 347-355.

[44] 鲁子野,陈红汉,丰勇,等,2015.塔里木盆地古城墟隆起奥陶系多期古流体活动证据及意义.地球科学,40(9):1529-1537.

[45] 马德波,邬光辉,朱永峰,等,2019.塔里木盆地深层走滑断层分段特征及对油气富集的控制:以塔北地区哈拉哈塘油田奥陶系走滑断层为例. 地学前缘,26(1), 229-241.

[46] 潘文庆,陈永权,熊益学,等,2015.塔里木盆地下寒武统烃源岩沉积相研究及其油气勘探指导意义.天然气地球科学,26(7):1224-1232．

[47] 邱楠生,刘雯,徐秋晨,等,2018.深层-古老海相层系温压场与油气成藏.地球科学,43(10):3511-3525.

[48] 乔占峰,沈安江,邹伟宏,等,2011. 断裂控制的非暴露型大气水岩溶作用模式——以塔北英买2构造奥陶系碳酸盐岩储层为例. 地质学报, 85(12):2070-2083

[49] 乔占峰,沈安江,张丽娟,等,2012a. 塔北南缘中奥陶统顺层岩溶储层特征及成因. 海相油气地质, 17(4):27-33.

[50] 乔占峰,沈安江,郑剑锋,等,2012b.塔里木盆地下奥陶统白云岩类型及其成因.古地理学报,14(1):21-32.

[51] 乔占峰,张哨楠,沈安江,等,2020.基于激光U-Pb定年的埋藏白云岩形成过程——以塔里木盆地永安坝剖面下奥陶统蓬莱坝组为例.岩石学报,36(11):3493-3509.

[52] 尚培,陈红汉,胡守志,等,2020.塔里木盆地于奇西地区奥陶系原油特征及油气充注过程.地球科学,45(3):1013-1026.

[53] 佘敏,寿建峰,沈安江,等,2016. 碳酸盐岩溶蚀规律与孔隙演化实验研究. 石油勘探与开发,43(04), 564-572.

[54] 孙林华,王岳军,范蔚茗,等,2007.新疆巴楚辉绿岩岩脉的岩石成因和大地构造意义. 岩石学报,2007, 23(6): 1369-1380.

[55] 王斌,杨毅,曹自成,等,2021.塔河油田中下奥陶统储层裂缝方解石脉U-Pb同位素年龄及油气地质意义.地球科学,46(9):3203-3216.

[56] 熊冉,张天付,乔占峰,等,2019.塔里木盆地奥陶系蓬莱坝组碳酸盐岩缓坡沉积特征及油气勘探意义.沉积与特提斯地质, 39(1): 42-49.

[57] 徐豪,郭小文,曹自成,等,2021.运用方解石中流体包裹体最小均一温度确定塔河油田奥陶系油气成藏时间：来自激光原位方解石U-Pb年龄的证据.地球科学,46(10):3535-3548.

[58] 杨海军,2015. 塔里木盆地下古生界内幕白云岩勘探认识与勘探方向. 天然气地球科学, 26(7):1213-1223.

[59] 杨海军,邓兴梁,张银涛,等,2020.塔里木盆地满深1井奥陶系超深断控碳酸盐岩油气藏勘探重大发现及意义. 中国石油勘探,128(3):17-27.

[60] 王招明,谢会文,陈永权,等,2014. 塔里木盆地中深1井寒武系盐下白云岩原生油气藏的发现与勘探意义. 中国石油勘探,19(2):1-13.

[61] 朱光有,陈斐然,陈志勇,等,2016.塔里木盆地寒武系玉尔吐斯组优质烃源岩的发现及其基本特征．天然气地球科学,27(1):8-21．

[62] 郑见超,李斌,吴海燕,等,2018.基于盆地模拟技术的烃源岩热演化史及油气关系研究——以塔里木盆地玉尔吐斯组为例.油气地质与采收率,25(5):39-49.

[63] 郑剑锋,沈安江,乔占峰,等,2013. 塔里木盆地下奥陶统蓬莱坝组白云岩成因及储层主控因素分析——以巴楚大班塔格剖面为例. 岩石学报,29(9): 267-276.

[64] 郑剑锋,沈安江,乔占峰,等,2014.柯坪-巴楚露头区蓬莱坝组白云岩特征及孔隙成因.石油学报,35(4):664-672.

基金资助

中国石油基础性前瞻性科技项目“海相碳酸盐岩有效储层形成与保持机理及分布预测研究”(2021DJ0503)