天然气地球科学 >

2020 , Vol. 31 >Issue 10: 1375 - 1388

DOI: https://doi.org/10.11764/j.issn.1672-1926.2020.06.007

天然气地质学

塔里木盆地西南坳陷下白垩统沉积相与储集层差异演化特征

  • 曾庆鲁 , 1, 2 ,
  • 张荣虎 1, 2 ,
  • 张亮 3 ,
  • 刘春 1, 2 ,
  • 陈才 3 ,
  • 夏九峰 1, 2
展开
  • 1. 中国石油勘探开发研究院，北京 100083
  • 2. 中国石油杭州地质研究院，浙江 杭州 310023
  • 3. 中国石油塔里木油田分公司勘探开发研究院，新疆 库尔勒 841000

曾庆鲁（1985-），男，山东郓城人，高级工程师，硕士，主要从事碎屑岩沉积储层研究. E-mail：.

收稿日期: 2020-05-19

  修回日期: 2020-06-16

  网络出版日期: 2020-09-30

收起

Sedimentary facies and reservoir evolution divergence of Early Cretaceous sandstones in Southwest Depression of Tarim Basin

  • Qing-lu ZENG , 1, 2 ,
  • Rong-hu ZHANG 1, 2 ,
  • Liang ZHANG 3 ,
  • Chun LIU 1, 2 ,
  • Cai CHEN 3 ,
  • Jiu-feng XIA 1, 2
Expand
  • 1. PetroChina Research Institute of Petroleum Exploration & Development，Beijing 100083，China
  • 2. PetroChina Hangzhou Research Institute of Geology，Hangzhou 310023，China
  • 3. Exploration and Development Research Institute，PetroChina Tarim Oilfield Company，Korla 841000，China

Received date: 2020-05-19

  Revised date: 2020-06-16

  Online published: 2020-09-30

Supported by

The National Key Research and Development Program (Grant No.2019YFC0605501);The Major Science and Technology Project of CNPC （Grant No.2019B-0304）.

Fold

本文亮点

下白垩统是塔里木盆地西南坳陷主要的勘探层系之一，油气资源丰富但勘探程度较低，新近部署的多口探井均遭遇失利。为指导油气勘探部署，利用露头、钻井、地震和实验分析等资料，对下白垩统残余分布、沉积体系类型及储集层差异演化特征进行了研究。结果表明：①下白垩统沿南天山和昆仑山山前存在喀什北缘、乌泊尔构造带、棋北构造带和柯东构造带4个集中分布区，从山前向盆地内部减薄尖灭，改变了以往呈连续带状分布的认识。②古地貌控制下发育辫状河三角洲和扇三角洲2种沉积体系；其中，辫状河三角洲以前缘亚相为主，厚层水道砂体叠置连片分布，而扇三角洲由平原和前缘亚相构成，具有厚层短轴粗粒特征。③受原始沉积组分和后期成岩改造影响，下白垩统发育次生孔隙型和原生孔隙型2类储层，储集物性表现为中低孔中低渗—特低孔特低渗差异分布，喀什北缘和柯东构造带有利储层相对发育。

本文引用格式

曾庆鲁 , 张荣虎 , 张亮 , 刘春 , 陈才 , 夏九峰 . 塔里木盆地西南坳陷下白垩统沉积相与储集层差异演化特征[J]. 天然气地球科学, 2020 , 31(10) : 1375 -1388 . DOI: 10.11764/j.issn.1672-1926.2020.06.007

Highlights

The Lower Cretaceous is one of the main exploration strata in Southwest Depression of Tarim Basin. It is rich in oil and gas resources but has a low degree of exploration. A number of the newly deployed exploratory wells suffered losses. In order to guide the next step of exploration and deployment， using the data of outcrop， drilling， seismic and experimental analysis， the residual distribution， sedimentary system types and reservoir evolution difference of the Lower Cretaceous were studied. The results show as follows. Firstly， unlike the previous understanding of continuous belt-shaped distribution， there are four concentrated distribution areas of the Lower Cretaceous along the front of southern Tianshan Mountains and western Kunlun Mountains， which are Kashi Northern Margin， Wupper Structural Belt， Qibei Structural Belt and Kedong Structural Belt. The Lower Cretaceous is thinned and extinct from the mountain front to the interior of the basin. Secondly， under the control of ancient geomorphology， two sedimentary system types of braided delta and fan delta were developed. Among them， braided delta is dominated by delta front subfacies， and thick channel sand bodies are superimposed and contiguously distributed， while fan delta is composed of delta plain and delta front subfacies with the characteristics of thick and short-axis distribution and coarse grains. Thirdly， affected by original sedimentary components and late diagenetic transformation， the Lower Cretaceous developed two reservoir types of secondary pore type and primary pore type， and the reservoir physical properties are shown as the differential distribution of medium-low porosity and medium-low permeability to extra-low porosity and extra-low permeability. The favorable reservoirs are relatively distributed in Kashi Northern Margin and Kedong Structural Belts.

0 引言

塔西南坳陷是塔里木盆地重要的油气勘探接替领域，资源潜力大，探明程度低。与库车坳陷类似，塔西南坳陷是在晚古生代至中生代盆地基础上继承发育的新生代前陆盆地，构造样式和沉积充填特征明显受造山带和塔里木盆地盆山耦合作用影响［1-4］。受帕米尔高原向北突刺挤压，在山前带形成两端逆冲、中部走滑的构造格局，对现今地层残余分布影响显著，使塔西南前陆盆地剖面形态呈西南倾斜的簸箕状断陷盆地特征［5］。在盆地边缘的山前冲断带，下白垩统砂岩分布广泛，储集性能好，现已发现阿克莫木气田和柯东1油气藏，是塔西南坳陷主要的勘探层系之一。
受地震品质和勘探程度所限，构造模型多解性强，近年来部署的苏2井、昆玉1井、柯东5井接连失利，或未钻遇目的层，或储层品质较差，揭示了山前带复杂的地质情况。前人研究发现，下白垩统发育坳陷盆地背景下陆相碎屑岩沉积建造，在盆地边缘的山前冲断带厚度较大，向盆地腹部减薄，呈现明显的不对称型特点［6］。在古坡度、物源区抬升和盆地沉降速率的控制下，山前陡坡一侧发育冲积扇—扇三角洲沉积体系，在缓坡一侧发育辫状河三角洲—滨浅湖沉积体系［7-10］。储层品质明显受沉积相带和后期成岩作用控制，三角洲平原或前缘水道砂体物性最好，在南天山山前要好于昆仑山山前［6，11-12］。以上仅提供了关于下白垩统的一个宏观认识，尚存在几个关键问题亟待解决：①何处下白垩统残余分布面积最大？②何处沉积砂体类型最优？③何处有利储层最为发育？因此，在前人研究基础上，本文通过露头、钻井、地震、实验分析等资料进一步厘清下白垩统分布特征，明确区域沉积相及储层差异，以期为加快塔西南坳陷勘探进程，落实钻探目标和发现更多油气田提供科学依据。

1 研究区概况

塔西南坳陷位于塔里木盆地西南部，昆仑山和天山之间，发育南天山山前冲断带、喀什凹陷、西昆仑山前冲断带、叶城凹陷、和田凹陷、麦盖提斜坡共6个二级构造单元，总面积约为14×104 km2（图1）。其中，山前冲断带是油气勘探的重点地区，进一步划分为喀什北缘、乌泊尔构造带、棋北构造带和柯东构造带共4个次级正向构造单元，发育下白垩统克孜勒苏群砂岩、上白垩统英吉沙群砂岩、古近系卡拉塔尔组灰岩和新近系砂岩共4套储集层。其中，下白垩统克孜勒苏群砂岩厚度大，分布范围广，以中砂岩、细砂岩为主，实测孔隙度为5%~20%，渗透率为（0.1~100）×10-3 μm2，是此次研究的目的层系。露头和井下资料显示，下白垩统厚度变化大，116~1 373 m不等；岩石粒度相差悬殊，分选较好的细砂岩与分选差的砾岩常连续出现；储集性能非均质性强，中低孔中低渗—特低孔特低渗储层差异分布。因而，系统梳理现有资料和前人研究成果，进一步查明下白垩统残余分布、沉积相与储层差异演化特征具有重要意义。
图1 塔西南坳陷区域位置、构造单元划分及地层柱状图

Fig.1 Location, structural unit and stratigraphic histogram of Southwest Depression in Tarim Basin

研究发现，塔西南坳陷地质结构垂向上具有分层性，主体表现为古生界与新生界叠加，下白垩统仅发育在山前冲断带一侧。同时，由于挤压的非均一性和塑性滑脱层的发育，盆—山边界在不同段具有逆冲、走滑—逆冲或走滑改造的特点，自山前向盆地内部发育多排叠加构造带。每一排构造带由多个背斜组成，在垂向上则为不同样式的背斜叠加构成［12］。

2 构造演化与残余地层分布

塔西南坳陷中生界的原始分布整体受晚三叠世弧后前陆冲断带冲断作用和造山后伸展作用形成的古地形控制，在新生代构造运动强烈改造下，下白垩统仅残留在昆仑山和南天山山前一侧［13］。晚三叠世起，塔里木盆地位于欧亚大陆内部稳定的克拉通基底之上，在欧亚板块与印度板块长期相互作用下，形成中生代碰撞褶皱造山带盆地，表现为早侏罗世拉张性断陷和中晚侏罗世—白垩纪的伸展性坳陷［5，14-17］。新生代特别是上新世喜马拉雅运动以来，西昆仑—帕米尔弧形造山带强烈隆升，塔西南坳陷表现为挤压性前陆盆地，中生界遭受强烈推覆变形和逆冲扩展，形成现今分布面貌。
根据露头、钻井和地震资料，结合区域构造—沉积演化史分析，塔西南坳陷下白垩统克孜勒苏群存在4个地层分区，分别是喀什北缘、乌泊尔构造带、棋北构造带和柯东构造带（图2，表1）。其中，柯东构造带残余分布面积最大，可达4 500 km2，其次为喀什北缘和棋北构造带，而乌泊尔构造带面积最小，仅为1 800 km2。区域上，下白垩统主体厚度变化较大，从200~1 200 m不等，整体表现为从造山带向盆地内部逐渐减薄尖灭，在露头区与下覆侏罗系呈整合接触，而井下则超覆沉积在二叠系和前寒武系古隆起之上，地震剖面上呈古近系底部强反射下强波阻抗、连续—弱连续、平行反射特征，延伸距离在20~60 km不等（图3）。值得注意的是，受昆仑山造山带持续隆升和帕米尔构造楔向东突进影响，棋北构造带北部形成厚度集中的残余地层前锋带，边界断层以北古近系直接覆盖在泥盆系之上，改变了以往下白垩统沿昆仑山前呈连续带状分布的认识［图3（c）］［6-7，9-10］。因此，受原始构造—沉积充填控制和新生代弱构造改造影响，柯东构造带和喀什北缘属于下白垩统优势分布区域，表现为现今残余面积大，东西向厚度稳定，南北向延伸距离远，以厚层砂岩和泥岩充填为特征。
图2 塔西南坳陷下白垩统残余厚度等值线

Fig.2 Contour map of residual thickness of Lower Cretaceous in Southwest Depression of Tarim Basin

表1 塔西南坳陷下白垩统分区展布特征

Table 1 The zone distribution of Lower Cretaceous in Southwest Depression of Tarim Basin

地层分区 残余面积/km2 主体厚度/m 延伸距离/km 平面展布特征 岩性
喀什北缘 3 300 200~800 30~50 东西向厚度稳定，由北向南逐渐减薄 褐红色厚层砂岩夹薄—厚层泥岩
乌泊尔构造带 1 800 400~1 200 20~40 存在2个厚度中心，向东北方向减薄尖灭 褐色厚—巨厚层砂砾岩
棋北构造带 3 100 200~1 000 0~60 北部形成厚度集中的残余地层前锋带，边界断层以北无残余 褐红色厚层砂岩和中厚层泥岩
柯东构造带 4 500 200~600 >60 东西向厚度稳定，由南由北逐渐减薄 褐红色厚层砂岩和泥岩
图3 塔西南坳陷山前冲断带典型地震解释剖面（剖面位置见图2）

Fig.3 The typical interpretation sections of the piedmont trust belt in Southwest Depression of Tarim Basin (see Fig.2 for section locations)

3 沉积体系

早白垩世，受造山带持续隆升、挤压断裂活化和盆地差异沉降作用影响，塔西南坳陷山前带存在多个古地形高差明显不一的沉积单元，粗粒碎屑从山口向盆地内部快速堆积，形成多个辫状河三角洲或扇三角洲沉积体。

3.1 辫状河三角洲

辫状河三角洲是辫状水流进入稳定水体（海、湖）形成的富含砂和砾石的三角洲，沉积物经过一定距离的搬运，在无断裂带的古隆起、古构造高地的较远斜坡带沉积下来，盆地长轴或短轴方向均可发育，由辫状河三角洲平原、辫状河三角洲前缘和辫状河前三角洲3个亚相单元组成［18］。依据野外露头、测井和岩心资料，研究区主要发育辫状河三角洲前缘亚相，优势微相砂体为水下分流河道和河口砂坝（表2）。
表2 塔西南坳陷下白垩统优势微相砂体识别依据

Table 2 Identification basis of dominant microfacies sand bodies of Lower Cretaceous in Southwest Depression of Tarim Basin

沉积体系 微相砂体 岩性 典型沉积构造 粒度特征 纵向结构
辫状河三角洲 前缘水下分流河道 中砂岩、细砂岩 交错层理、冲刷面 正韵律，分选差到中等 多期砂体相互叠置
前缘河口坝 细砂岩、粉砂岩 交错层理、平行层理 反韵律，分选中等 厚度小，常单独发育
扇三角洲 平原水下分流河道 砾岩、含砾砂岩 砂质透镜体，大型交错层理 正韵律，分选差 逆旋回，多期砂体相互叠置
前缘水下分流河道 中砂岩、含砾砂岩 交错层理、变形层理、粒序层理 正韵律，分选差 单层厚度大，多期砂体相互叠置

3.1.1 水下分流河道微相

水下分流河道是平原辫状河道在水下的延伸部分，沉积物粒度较细，岩性多为褐红色中砂岩、细砂岩，整体呈向上变细的正韵律，发育槽状交错层理、板状交错层理等沉积构造，底部见冲刷面和河道滞留沉积［图4（a），图4（b）］。粒度概率曲线由跳跃、悬浮2个总体以及之间的过渡段组成，其中跳跃组分和过渡段含量约为50%~90%，颗粒分选差到中等，反映了枯水期或洪水期水流进入湖盆后能量降低、快速堆积的水动力特点。剖面上表现为多期水道相互叠置，其间常见薄层分流间湾泥岩，是前缘相带主要的砂体组成样式。
图4 辫状河三角洲和扇三角洲沉积体系典型特征

Fig.4 Typical characteristics of brained delta and fan delta sedimentary systems

3.1.2 河口砂坝微相

河口砂坝位于水下分流河道入湖的河口位置，岩性多为褐红色细砂岩、粉砂岩，垂向上表现为下细上粗的反韵律，见低角度交错层理、平行层理等沉积构造［图4（c）］。粒度概率曲线由跳跃、悬浮2个总体组成，其中跳跃总体含量为50%~70%，颗粒分选中等，反映了河口区域坡度大、沉积速率高、易受季节性洪流影响的环境特点。河口砂坝通常发育在水下分流河道末端，常与其伴生或独自发育，规模通常较小，是前缘相带重要的砂体组成样式。

3.2 扇三角洲

扇三角洲是指临近山地的冲积扇推进到稳定水体后形成的扇状砂体，多分布在盆地短轴陡坡一侧，由扇三角洲平原、扇三角洲前缘和前扇三角洲3部分组成。与辫状河三角洲相比，扇三角洲向盆地内部延伸范围较小，在重力流影响下，沉积物粒度更粗，相变更快［19］。研究区可见扇三角洲平原和扇三角洲前缘2种亚相类型，优势微相砂体为扇三角洲平原分流河道和扇三角洲前缘水下分流河道（表2）。

3.2.1 扇三角洲平原分流河道微相

扇三角洲平原位于湖水面以上，多表现为近源的砾质辫状河沉积，岩性以褐色砾岩、含砾砂岩、各粒级砂岩和泥岩为主。砾石层具有不明显的平行层理或交错层理，分选差，砾石常呈弱定向排列，表现为重力流粗粒沉积物快速堆积特点［图4（d）］。砾岩层间常见褐红色砂质水道透镜体，发育大型交错层理，表现为牵引流细粒沉积物前积堆积特点，反映出扇三角洲平原沉积水动力环境具有重力流和牵引流双重作用影响［图4（e）］。剖面上表现为多期分流河道砂体相互叠置，整体向上粒度变粗的进积型扇三角洲垂向层序。

3.2.2 扇三角洲前缘水下分流河道微相

扇三角洲前缘以较陡的前积相为特征，岩性为褐红色中砂岩和含砾砂岩，牵引流构造较发育，常见大、中型交错层理和冲刷面，还可见变形层理、粒序层理等［图4（f）］。变形层理常作为识别滑塌构造的证据，在斜坡根部的重力流环境中较为常见，沉积物顺坡滑动，使沉积层发生变形、揉皱和岩性混杂，反映了扇三角洲前缘牵引流环境下夹杂重力流的快速沉积特征［20］。与辫状河三角洲前缘水下分流河道砂体相比，扇三角洲前缘水下分流河道砂体粒度更粗，颗粒分选更差，单层厚度更大。

3.3 沉积相平面分布

下白垩统沉积时期，南天山造山带和西昆仑造山带与巴楚古陆构成“一隆两坳”构造沉积背景，沉积物从山前向盆地内部快速堆积，局部存在褶皱冲断变形产生的古隆起，将山前沉降区分割为数个三角洲（图5）。其中，喀什北缘、棋北构造带和柯东构造带地形坡度较缓，湖盆面积大，下白垩统克孜勒苏群发育辫状河三角洲沉积体系，以前缘亚相为主，仅在靠近盆地边缘的露头区存在少量平原亚相。来自南天山和昆仑山物源区的陆源碎屑颗粒经长距离搬运后，分选和磨圆变好，以厚层褐红色中砂岩、细砂岩连片分布为特点，稳定组分石英与不稳定组分长石和岩屑的比值［Q/（F+R）］均在1以上。连井沉积相对比结果表明，前缘亚相中水下分流河道砂体数量多，连续性好，其间分布少量河口砂坝砂体，砂岩总厚度在棋北构造带和柯东构造带为150~500 m，在喀什北缘达500~700 m。在盆地内部及靠近巴楚隆起一侧，因资料和地震品质所限，推测发育滨浅湖泥岩沉积。乌泊尔构造带地形坡度大，湖盆狭窄，下白垩统克孜勒苏群发育扇三角洲沉积体系，以前缘亚相为主，露头区及克孜勒苏群上部发育平原亚相。来自昆仑山物源区的粗粒碎屑颗粒供应充足，在山前陡坡快速堆积，分选和磨圆较差，以厚层褐色砾岩、褐红色含砾中砂岩、细砂岩为特征。岩石结构和成分成熟度低，稳定组分石英与不稳定组分长石和岩屑的比值［Q/（F+R）］仅为0.79~0.85。前缘和平原亚相中均以厚层河道砂体为主，相变快，连续性较差，局部砂岩富集，总厚度可达400 m以上。
图5 塔西南坳陷下白垩统沉积体系平面分布特征

Fig.5 Plane distribution of the sedimentary systems of Lower Cretaceous in Southwest Depression of Tarim Basin

4 储层差异演化特征

4.1 岩石学特征

受沉积环境和陆源碎屑搬运距离的影响，下白垩统克孜勒苏群砂岩储层的岩石粒度、颗粒成分在不同构造带差异较大，进而影响储层的成岩演化和储集空间保存。其中，喀什北缘克孜勒苏群储集砂体以辫状河三角洲前缘水下分流河道为主，碎屑颗粒搬运距离相对较远，岩石成分成熟度和结构成熟度均较高；岩石类型主要是中细粒长石岩屑砂岩，次为岩屑砂岩和岩屑长石砂岩（图6）；颗粒组成中石英平均含量为61.2%（包括燧石等硅质碎屑），长石平均含量为13.2%，岩屑平均含量为25.6%；颗粒分选中等—好，磨圆度为次棱角状—次圆状，点—线接触为主；填隙物中杂基平均含量为5.5%，主要是铁泥质，少量泥质；胶结物平均含量为6.4%，以白云石为主，见少量方解石、硅质和硬石膏。柯东构造带和棋北构造带克孜勒苏群砂体类型和岩石学特征与喀什北缘相似，与之相比，柯东构造带储层岩矿组成中长石颗粒和泥杂基含量明显增多，胶结物含量相对减少，棋北构造带储层岩矿特征介于两者之间（表3）。
图6 塔西南坳陷下白垩统克孜勒苏群砂岩岩矿成分三角图

Fig.6 Triangle diagram of the sandstone composition of Lower Cretaceous Kezilesu Group in Southwest Depression of Tarim Basin

表3 塔西南坳陷下白垩统克孜勒苏群砂岩岩石学特征

Table 3 The petrology characteristics of Lower Cretaceous Kezilesu Group in Southwest Depression of Tarim Basin

构造单元 样品数量 成分含量/% 粒度 分选 磨圆

接触

类型

石英 长石 岩屑 杂基 胶结物
喀什北缘 281

（45.0~74.0）

/61.2

（5.0~30.0）

/13.2

（12.0~39.0）

/25.6

（1.0~12.0）

/5.5

（0~17.0）

/5.2

 中粒、细粒 中等—好 次棱角状—次圆 点—线
柯东构造带 96

（48.0~72.0）

/55.9

（10.0~27.0）

/20.5

（12.0~33.0）

/23.6

（0~12.0）

/7.6

（0~16.0）

/3.5

 细粒、中细粒 中等—好 次棱角状—次圆 点—线、线
棋北构造带 54

（38.0~72.0）

/57.1

（5.0~28.0）

/16.8

（13.0~46.0）

/26.1

（0~11.0）

/6.8

（0~15.0）

/4.3

 中粒、细粒 中等—好 次棱角状—次圆 点—线、线
乌泊尔构造带 101

（10.0~70.0）

/44.6

（8.0~35.0）

/17.2

（11.0~78.0）

/38.2

（3.0~16.0）

/9.7

（0~26.0）

/7.8

 不等粒、中粒 差—中等 次棱角状—次圆 点—线

注：（45.0~74.0）/61.2=（最小值—最大值）/平均值

乌泊尔构造带克孜勒苏群储集砂体主要受扇三角洲前缘水下分流河道控制，搬运距离相对较近，岩石成分成熟度和结构成熟度均较低。岩石类型以中粒长石岩屑砂岩为主，少量岩屑砂岩（图6）；颗粒组成变化大，石英含量介于10%~70%之间，岩屑含量介于11%~78%之间，长石含量介于7%~35%之间；颗粒分选差—中等，磨圆度为次棱角状—次圆状，点—线接触为主；填隙物中杂基平均含量为9.7%，以泥质为主；胶结物平均含量为7.8%，以方解石为主，见少量白云石和高岭石（表1）。

4.2 储集性能

塔西南坳陷下白垩统克孜勒苏群砂岩储集物性在不同构造位置存在较大差异，表现为中低孔中低渗—特低孔特低渗储层差异分布［图7（a）—图7（h）］。其中，喀什北缘克孜勒苏群储层孔隙度主体分布范围为5%~20%，渗透率主体分布范围为（0.1~1 000）×10-3 μm2，整体表现为中低孔中低渗储层，露头区明显好于井下。井下实钻储层埋深约为3 000~4 500 m，平均孔隙度可达10.7%，与露头区相比减孔约3%。柯东构造带克孜勒苏群储层物性差于喀什北缘，孔隙度主要分布在0~15%之间，渗透率主要分布在（0.1~10）×10-3 μm2之间，整体表现为低孔特低孔—特低渗储层。井下实钻储层埋深约为3 000~7 000 m，平均孔隙度为7.4%，要差于露头区（平均孔隙度为8.9%）。棋北构造带露头区克孜勒苏群储层孔隙度分布区间广，以特低孔特低渗储层为主体，中孔中渗储层比重可达15%，可能与区域构造挤压应力强度不均造成挤压减孔量不同有关［21-22］。乌泊尔构造带露头区克孜勒苏群储层物性最差，特低孔特低渗储层占比达78%，平均孔隙度为7.3%，储层渗透性相对较好，平均渗透率达4.3×10-3 μm2，可能受近源粗粒度和强挤压造缝影响。不同构造带储层孔隙度与渗透率均具有较好的相关性，渗透率随孔隙度的增大而增大，表明储层孔喉类型和微观结构相近［图7（i）］。
图7 塔西南坳陷下白垩统储层孔隙度和渗透率分布特征及孔隙类型

Fig.7 Reservoir porosity and permeability distribution and pore types of Lower Cretaceous in Southwest Depression of Tarim Basin

根据铸体薄片、激光共聚焦、电子探针和扫描电镜测试结果，塔西南坳陷下白垩统克孜勒苏群砂岩发育次生孔隙型和原生孔隙型2类储层，前者主要分布在南天山山前的喀什北缘，后者分布在西昆仑山山前的柯东构造带、棋北构造带和乌泊尔构造带［图7（j）］。喀什北缘克孜勒苏群储层次生孔隙以溶蚀成因为主（包括粒间溶孔和粒内溶孔），少量黏土矿物晶间孔，占比超过70%。粒间溶孔形态常呈港湾状、锯齿状或不规则状，大多由粒间胶结物或不稳定的岩屑、长石颗粒边缘遭受酸性流体溶蚀形成，往往作为原生粒间孔的扩大部分，易于形成线状或带状分布，进一步改善储层孔喉结构和渗流能力［图8（a），图8（b）］。粒内溶孔主要是岩浆岩岩屑或长石颗粒内部不稳定成分遭受溶蚀形成，常呈蜂窝状或米粒状，也可见钾长石颗粒内部顺解理方向溶蚀形成的缝状溶孔［图8（a）—图8（d）］。黏土矿物晶间孔属于粒间泥杂基受溶蚀作用影响而造成黏土矿物重结晶的产物，以伊利石和绿泥石晶间孔较为普遍［图8（e）］。原生粒间孔是指碎屑颗粒在抗压实成岩过程中保留在原始格架间的孔隙，形态多为三角形或不规则多边形，边缘光滑平直，部分被黏土膜包裹呈细齿状，内部常被胶结物或黏土矿物充填［图8（f）—图8（i）］。柯东构造带克孜勒苏群储层中原生粒间孔占比超过80%，向北至棋北构造带和乌泊尔构造带，原生粒间孔占比有所降低，次生溶孔比例逐渐增高，可能与喜马拉雅运动晚期喀什凹陷厚层煤系烃源岩生排烃形成的大量酸性流体有关［23-24］。
图8 储集空间微观特征

(a)粒间溶孔和粒内溶孔，库孜贡苏剖面，露头样品，铸体薄片；(b)粒间溶孔和钾长石内部顺解理溶蚀呈缝状溶孔，库孜贡苏剖面，露头样品，激光共聚焦显微镜；(c)岩屑蜂窝状和米粒状粒内溶孔，库孜贡苏剖面，露头样品，电子探针；(d)钾长石粒内溶孔，库孜贡苏剖面，露头样品，扫描电镜；(e)绿泥石晶间孔，库孜贡苏剖面，露头样品，扫描电镜；(f)原生粒间孔，柯东1井，4 409.16 m，铸体薄片；(g)原生粒间孔，柯东1井，4 409.16 m，电子探针；(h)原生粒间孔和粒内溶孔，齐美干剖面，露头样品，铸体薄片；(i)原生粒间孔和粒间溶孔，且木干剖面，露头样品，铸体照片

Fig.8 Micro-characteristics of reservoir space

4.3 成岩演化差异

总体上，喀什北缘克孜勒苏群储层质量要好于柯东构造带和棋北构造带，乌泊尔构造带最差，主要受原始沉积作用和后期成岩改造控制［11，25］。以铸体薄片为基础，依据储层埋藏史及成岩演化序列，定量恢复了砂岩原始孔隙度及胶结作用减孔、溶蚀作用增孔及压实作用减孔等不同成岩事件对储层孔隙度的贡献值，从而分析各成岩作用在不同构造带对储层物性的影响。以喀什北缘为例，克孜勒苏群沉积时期，辫状河三角洲前缘水下分流河道砂体持续稳定的向湖盆内部推进，在长距离搬运和水流反复淘洗作用下岩石颗粒分选好，泥质杂基含量低，储层原始孔隙度可达35.6%［26-27］。此后，储层经历了早晚期胶结减孔（白云石、方解石、石膏和硅质胶结，减孔量约为10.4%）、中晚期溶蚀增孔（钾长石、岩浆岩岩屑溶蚀，增孔量约为7.6%）和长期持续压实减孔（减孔量约为22.1%）3个孔隙演化过程，井下储层孔隙度约为10.7%（图9）。与喀什北缘相比，柯东构造带克孜勒苏群储层原始孔隙度相近，但后期成岩过程中压实减孔量明显偏高，胶结减孔量和溶蚀增孔量则偏低，现今井下储层孔隙度约为7.4%。乌泊尔构造带克孜勒苏群河道砂体表现为近距离快速堆积特点，颗粒分选差，泥质杂基含量高，储层原始孔隙度仅为31.2%。由于沉积速率快，泥质夹层多，湖盆中水流不畅，在储层早期埋藏成岩阶段，原始沉积水体中的碳酸钙溶解度逐渐达到过饱和状态，进而在颗粒内部沉淀下来形成连晶状或基底式分布的方解石胶结物，减孔量可达13%以上［28］。后期储层经历弱压实和中等溶蚀改造，最大古埋深可达6 600 m，上新世晚期抬出地表，现今露头区储层孔隙度约为7.3%，推测井下储层埋深3 000~4 000 m时孔隙度约为5%。
图9 储层孔隙度演化差异对比

Fig.9 Comparison chart of reservoir porosity evolution difference

4.4 有利储层分布

综合考虑沉积相带、砂体规模、储集性能和后期成岩改造等因素对储层品质的控制作用，塔西南坳陷下白垩统有利储层主要分布在喀什北缘和柯东构造带（图10）。
图10 塔西南坳陷下白垩统储层厚度分布预测

Fig.10 Prediction of reservoir thickness of Lower Cretaceous in Southwest Depression of Tarim Basin

其中，喀什北缘有利储层分布面积为2 000 km2，厚度介于200~500 m之间，现今埋深约为3 000~5 000 m，预测孔隙度达10%~15%，以次生溶孔为主，辫状河三角洲前缘主水道带中细砂岩相储集性能最好；柯东构造带有利储层分布面积可达3 000 km2，厚度介于100~300 m之间，现今埋深约为3 000~7 000 m，预测孔隙度为5%~10%，以原生粒间孔为主，近盆地边缘埋藏较浅的辫状河三角洲前缘亚相储层品质较好。

5 结论

（1）受古隆起和后期构造改造影响，塔西南坳陷下白垩统沿南天山和西昆仑山存在喀什北缘、乌泊尔构造带、棋北构造带和柯东构造带4个残余地层分区，自山前带向盆地内部逐渐减薄，以柯东构造带和喀什北缘分布范围最广，东西向厚度最为稳定。
（2）塔西南坳陷下白垩统发育宽缓细粒辫状河三角洲和短轴粗粒扇三角洲2种沉积体系，前者主要分布在喀什北缘、柯东构造带和棋北构造带，以前缘亚相为主，水下分流河道砂体数量多，连续性好；后者分布在乌泊尔构造带，前缘和平原亚相中河道砂体相变快，连续性差，局部砂岩富集。
（3）塔西南坳陷下白垩统储层的岩石成分、储集性能在不同构造带差异较大，明显受沉积相带和后期成岩改造控制，有利储层主要分布在喀什北缘和柯东构造带，具有厚度大、面积广、物性优、连续性好等特点，是下步油气勘探的重点区域。

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