0 引言
但目前针对古城地区寒武系深层台缘微生物丘滩体储层特征及其成因的研究尚未深入开展。碳酸盐岩的油气富集主要取决于储层的分布与发育程度，而由于古城地区寒武系各期丘滩体储层之间及其内部非均质性明显，造成了储层刻画和预测上的困难。为解决这一难题，本文在古城三维区寒武系台缘丘滩体精细解释的基础上，利用岩心、薄片、地球化学分析、成像测井等资料，针对丘滩体储层类型、特征、主控因素及分布规律开展了综合研究，以期为深化丘滩体成藏条件认识、有利勘探区带优选等研究提供地质依据。
1 地质概况
古城—肖塘地区位于塔里木盆地北部坳陷中南部的古城低凸起，其西以塔中I号断裂为界与中央隆起相邻，东南由上寒武统—中下奥陶统台地边缘与塔东隆起相连，北临满加尔凹陷。古城低凸起自奥陶纪末开始，受西昆仑、阿尔金造山作用双重影响，长期继承性发育，形成了与塔中隆起近平行的向西北方向倾没的大型鼻状构造。古城低凸起的下古生界自塔中I号断裂由西南向东北埋深逐渐加大，东部发育一系列寒武系—中下奥陶统台地边缘相带［7-10］。作为塔中隆起的前缘高部位，古城台缘带紧临斜坡及盆地这一有利的烃源岩发育区［11］，为长期的油气运移指向区，源—储配置紧密，具有较高的勘探潜力（图1）。研究区寒武系台缘带碳酸盐岩地层，为丘滩体储层的主要勘探目的层。
台缘丘滩体在地震剖面上常表现为丘状或透镜状地震反射构型［12-16］，这使得地震资料解释成为识别地下丘滩体最实用的手段。三维地震资料揭示古城地区早寒武世为碳酸盐岩缓坡沉积，中晚寒武世演变为镶边台地，台地类型表现出动态演化的过程，在这个过程中古城台缘带连续发育6期丘滩体。通过井震标定及地层对比，可得到以下认识：下寒武统在缓坡型台地背景下发育第1期丘滩体，形成了早期丘滩建隆雏形；中寒武统发育第2、3期丘滩体，上寒武统发育第4~6期丘滩体，使台缘镶边的程度逐渐变强，最终形成镶边台地（图2）。古城地区寒武系台地边缘相带呈北北东向展布，在不同古地貌背景下，随着每期丘滩体逐一进积发育，寒武系台缘带自西向东逐渐向海迁移，下寒武统台缘带不发育，而上寒武统台缘范围显著增大，反映出中寒武世以来可容纳空间逐渐向东迁移的特征。
近年来的多口钻井表明，古城地区寒武系发育的多期台缘丘滩体具有良好的勘探潜力。城探1井、城探2井、城探3井、古城4井相继钻遇第4期、第5期、第3期、第6期丘滩体缝孔洞型储层，4口井丘滩体部位取心共计30.73 m，储层类型以Ⅰ—Ⅱ类为主，气测显示活跃；近期完钻的城探3井钻遇第3期丘滩体535 m地层，全烃最大值84.5%，丘滩体顶部及核部发育Ⅰ—Ⅱ类储层，测井解释多层气层、差气层。
2 丘滩体储层特征
2.1 储层岩石学特征
通过对已钻4口井岩心及200余张薄片进行观察与鉴定，认为古城地区寒武系丘滩体储层主要发育残余颗粒白云岩和微生物白云岩（图3）。
图3 古城地区丘滩体白云岩储层岩石类型与储集空间类型（a）城探1井，6 875.4 m，鮞粒、表附菌云岩；（b）城探2井，6 732.7 m，中晶白云岩，方解石胶结；（c）古城4井，6 503.86 m，表附菌颗粒云岩；（d）城探2井，6 623.06 m，藻砂屑—球粒云岩；（e）城探3井，岩心，7 371.76 m，藻凝块结构云岩；（f）城探2井，6 945 m，粉细晶白云岩；（g）苏盖特布拉克剖面，凝块石微生物丘；（h）城探1井，6 923.46 m，沿裂缝溶蚀形成的溶洞；（i）城探1井，岩心，2-6/22，角砾状云岩，孔洞发育于角砾间，最大可达40 mm，局部被方解石填充；（j）城探1井，7 041 m，残余球粒颗粒粉细晶云岩，生物铸模孔、晶间孔；（k）城探3井，7 372.77 m，中晶白云岩，藻格架粒间溶孔；（l）城探3井，7 396.26 m，粒内溶孔，溶蚀缝洞发育；（m）城探3井，7 118.4 m，沿缝合线充填沥青；（n）城探1井，7 140.5 m，残余藻黏结颗粒粉晶云岩，微溶缝、溶孔；（o）城探3井，6 733.01 m，示顶底构造，溶蚀孔被硅质填充；（p）城探3井，7 370.78 m，孔洞中的渗流粉砂. Fig.3 Petrology and reservoir space of mound-beach dolostone in Gucheng area |
2.1.1 残余颗粒白云岩
2.1.2 微生物白云岩
微生物白云岩在古城寒武系丘滩体较发育，以发育微生物成因的结构与残余颗粒云岩相区分。主要包括表附菌颗粒云岩、凝块石颗粒云岩以及藻砂屑—球粒云岩等［图3（a），图3（c）］。表附菌颗粒云岩在镜下可见具有分叉的叶状表附菌结构，其颜色较暗，内部由隐晶白云岩组成，叶状体之间为亮晶白云石胶结。前人研究表明，表附菌可以通过其自身的生长和微生物黏结作用形成碳酸盐岩礁丘。凝块石颗粒云岩与蓝细菌对砂屑或凝块的捕获、黏结有关。凝块石外形一般不规则，边缘凹凸不平，但清晰可见；内部颜色较深，为泥晶白云岩，有机质含量较高，常常分布不均匀；凝块石间往往为细—粉晶白云岩。对于藻砂屑—球粒云岩，其球粒结构是与微生物作用有关的、研究区最为常见的微生物结构。球粒颗粒较小，不具有内部结构，泥晶成分、球形或椭球形、分选较好。综合前人［17-20］研究表明，球粒形成于水动力较弱的环境中，与微生物自身的钙化作用和凝集作用有关［图3（c）—图3（e）］。
2.2 储层空间类型
本文利用岩心、薄片资料，参考CHOQUETTE等［21］的碳酸盐岩储集空间分类方案，将古城地区丘滩体储集空间分为组构选择性孔隙和非组构选择性孔隙。其中，组构选择性孔隙包括粒间（溶）孔、粒内（溶）孔、晶间（溶）孔、生物铸模孔；非组构选择性孔隙包括裂缝、溶孔、溶洞。
晶间（溶）孔为白云岩中最常见、且最有效的孔隙类型之一，在铸体薄片中多呈直角多边形，孔隙直径随着晶体大小而定，孔隙之间的喉道多为晶间缝，连通性较好，孔径范围一般为0.05~1 mm。自形程度高的细—中晶白云岩，孔隙部分被沥青充填，发育棱角明显的晶间孔隙［图3（m）］。白云石由于受到溶蚀而使得晶体间的孔隙扩大，孔隙空间的形状不规则，是由于晶间孔隙受到溶蚀扩大形成，喉道为晶间缝，连通性较好。
生物铸模孔是一种强烈选择性溶蚀作用的结果，生物颗粒或晶粒被完全溶解，但仍保留原来颗粒或晶粒外形的一类孔隙。这一类孔隙沿生物壳体边缘溶蚀，具有完整的椭圆形结构，内部被较粗大白云石填充，晶间有少量残余孔隙，局部被方解石后期交代。其形成机理为早期微生物包卷作用形成生物腔体，局部形成原生孔隙；大部分被白云石及方解石填充，在成岩作用晚期，填充物被溶蚀形成孔隙，而生物腔体受同期泥晶化作用以及胶结作用的影响得以保存至今［图3（j）］。
孔洞型储层是以各类组构选择性及非组构选择性的孔洞为储集空间的储层，在塔里木盆地寒武系丘滩体中广泛发育。例如通过野外露头区观察，苏盖特布拉克下寒武统丘滩体露头发育孔洞型储层，岩石类型为深灰色纹层状残余球粒泥粉晶白云岩，似层状孔洞构造的孔洞、晶洞顺层分布，孔洞总量为5%~15%，局部密集发育，可达40%［图3（g）］。
2.3 丘滩体沉积结构解剖与储层分布
前人［22］研究认为丘滩体内部由丘基、丘核、丘坪、丘翼这4种亚相类型构成，对这4种亚相的岩石学及地震反射特征进行了厘定：①丘基：形成于潮下低能带之上，沉积时相对海平面开始下降，但水深仍相对较大、水体能量不强，主要发育砂屑粉细晶颗粒云岩，地震反射特征为中—高频、强振幅、平行—亚平行反射。②丘核：沉积时相对海平面持续下降，在中等或较强动荡水动力条件下，发育枝状石、泡沫绵层岩、叠层石、藻凝块石等格架岩类组合［图3（e）］，特征为杂乱丘型反射。③丘坪：相对海平面进一步下降，水体能量不断增强，丘体顶部处于浪基面附近，早期形成的还未完全固结的微生物云岩被波浪打碎后堆积在丘体顶部或侧翼，形成大量具有颗粒结构的岩石，主要为鲕粒、砂屑、表附菌碎屑、藻黏结细粉晶云岩组合［图3（a）］，颗粒分选较好，呈中—低频、中—强振幅、前积反射特征。④丘翼：相比丘坪沉积部位，丘翼的分布范围更大，碎屑物质更多［图3（f）］，处于低能—中高能相带，颗粒分选磨圆差，地震表现为一套中—低频、中—强振幅、帚状收敛—亚平行反射（图2）。
取心资料证实城探1井、城探2井发育丘坪、丘翼相，城探3井发育丘坪、丘核相，岩心孔隙度实测资料表明，丘坪、丘核、丘翼储层发育程度有所差异，丘坪相储层孔隙度分布在0.776%~6.904%之间，平均为2.44%，1%~2%孔隙度值的占比较高；丘翼相储层孔隙度在0.1%~4.243%之间，平均为1.39%，孔隙度值为1%~2%的占比较高；丘核相储层孔隙度在1.791%~4.356%之间，平均为2.582%，孔隙度值为2%~4%的占比较高（图4）。由此可见，丘滩体丘核相储层发育程度最高，丘坪相储层次之，丘翼相储层最差。
古城地区寒武系台缘带三维地震剖面揭示了平缓地貌下生长的加积型丘滩体与斜坡地貌下生长的前积型丘滩体的微相展布特征（图2）。第一期丘滩体沉积前，古城地区发育缓坡台地，其背景下发育了平缓地貌加积型丘滩体，因为由叠层石、枝状石为主的微相组合构成的丘核较小，所以鲕粒、砂屑、枝状石形成的丘坪与砂屑、藻屑、凝块石及球粒沉积等形成的两翼较宽。而第二期丘滩体沉积前，古城地区由于已发育第一期丘滩体，所以地貌高差显著。以此为背景，台缘坡折之下的平缓地貌上开始生长第二期丘滩体，同样形成了平缓地貌加积型丘滩体。由于受早期地形围限作用，丘核较大，丘坪及前翼较宽。第3、4期丘滩体沉积前，古城地区地貌高差依然显著，第3、4期丘滩体在早期丘滩体沉积后形成的坡度较陡的斜坡上开始生长丘滩体，构成斜坡地貌前积型丘滩体，特点为丘核较小，丘坪及前翼较宽，均呈向一侧前积的特征。从储层反演结果可见，加积型丘滩体储层分布呈层状，较连续，顶部丘坪相储层发育，核部储层较厚，向两翼减薄，丘滩体内部隔层较清晰；进积型丘滩体顶部储层欠发育，核部及翼部储层较发育（图5）。
3 储层主控因素探讨
古地地区寒武系丘滩体储层受多种成岩作用影响，孔隙发育程度具有差异性。综合研究认为储层主控因素主要有溶蚀作用、硅化作用及断裂作用。
3.1 溶蚀作用对储层的影响
3.1.1 大气淡水溶蚀作用
城探1井寒武系丘滩体岩心上反映出丘滩体储层受到强烈的大气淡水岩溶作用，灰色细晶—粗晶白云岩角砾化严重，砾石成分单一，为溶蚀垮塌形成。孔洞大部分为格架残余孔，溶蚀作用较强，孔洞中充填中粗晶白云石［图3（i）］。局部孔洞内半充填钙质泥沙，表现为示底构造，实验测得钙质渗流粉砂Sr/Ba<1，进一步支持本区寒武系丘滩体早期遭受过较强的大气淡水淋滤溶蚀［23-25］的观点，可有效改善储层的物性，旋回顶部可见淡水岩溶作用特征显著，丘滩体顶部向下溶蚀程度逐渐减弱。城探3井薄片镜下可见渗流粉砂、示底构造［图3（o），图3（p）］，表明存在准同生期大气淡水溶蚀作用。另外，根据地震剖面特征，丘后台内云坪相地层上超在丘滩体丘型建隆上，丘滩体沉积时期为古构造高部位，具备形成暴露溶蚀的古地理条件。
3.1.2 埋藏溶蚀作用
3.2 硅化作用对储层的影响
硅化作用是一种破坏性成岩作用，在古城地区第4、5期丘滩体局部可见。储层岩性主要为含云硅质角砾岩，浅灰色与灰黑色混杂呈“花斑状”，角砾岩块大者长度超过5 cm，角砾大小悬殊、棱角—次棱角状、混杂堆积，见低幅缝合线，局部见颗粒幻影。大角砾块支撑的空间又可充填有5~15 mm小角砾，角砾间充填暗色泥沙基质，角砾和泥沙均发生较严重硅化。另外，沿角砾间、溶蚀缝洞空间胶结充填多期次石英、中心有少量方解石。溶蚀缝洞中胶结的灰白色硅质斑条常穿插进入灰黑色硅化粉屑和角砾中（图6）。裂缝及缝合线被方解石或者石英充填，并切割黑色（较浅色）硅质角砾，暗色硅质角砾边缘呈锯齿状，说明以上各组分形成的时间顺序为：裂缝中方解石（白色硅质）晚于黑色硅质角砾；缝合线晚于黑色硅质角砾；溶塌角砾形成在硅化之后，晚期遭受热液叠加改造。
3.3 断裂作用对储层的影响
古城地区丘滩体储层发育大量的裂缝—孔洞型储层，连通性较好，在岩心、成像测井均有很好的响应。
构造裂缝按产状可分为高角度裂缝、低角度裂缝、水平裂缝以及网状裂缝（图7）。高角度裂缝多为有效开启的构造缝，多发育在丘核相储层内部，有效的沟通孔洞并伴随溶蚀作用，顺层和斜交方向缝洞均发育，宽处为30~50 mm，孔洞率为10%~15%；另外，城探3井在7 445.1~7 445.66 m井段发生钻井放空以及构造缝斜切交会，导致岩心破碎，说明这种裂缝对储层改造具有一定的积极作用。低角度裂缝及水平裂缝沟通孔洞能力较弱，交切处扩容空间15~35 mm，多数胶结白云石和方解石，部分孔洞沿缝分布，溶洞多数顺层发育，孔洞率为5%~6%。大到断裂破碎带，小到微裂隙，均可单独造成一定数量的孔隙空间，裂缝网络与孤立状的孔洞系统相结合，促进水与岩石相互作用的发生，促进溶蚀作用的进行，大大改善了碳酸盐岩储集体的储集性能，是油气藏形成的重要条件。
3.4 丘滩体沉积演化模式
综合上述分析，可以发现丘滩体白云岩储集层的埋藏成岩过程主要为原生孔隙（藻格架孔、粒间孔）和准同生期大气淡水溶蚀孔洞逐渐被充填的过程，未被胶结物充填的残留孔洞、孔隙和裂缝构成了主要储集空间。古城地区寒武系丘滩体沉积孔隙演化过程主要经历以下5个阶段：①原始沉积阶段，原生孔隙优良，颗粒滩坝发育以粒间孔，藻丘发育格架孔洞，海水胶结破坏了部分空间；②准同生阶段，丘滩体频繁暴露大气水淋滤溶蚀，形成粒内溶孔、粒间溶孔、溶塌砾间孔洞等新空间，同时也有淡水方解石胶结、泥砂—角砾填充等损失；③浅埋藏至深埋藏阶段，压实、压溶作用和胶结作用破坏了大量空隙空间，主要表现为缝合线和白云石次生加大；④埋藏阶段发生热液改造，并伴生溶蚀、鞍状白云石石英胶结及硅质填充等成岩作用；⑤多期破裂作用改造储集空间，方解石不同程度充填孔洞缝。
如前所述，古城寒武系丘滩体优质储层发育于平缓地貌上生长的丘滩体丘核部位，缓坡颗粒滩相储层及微生物丘滩相（藻黏结砂屑、藻丛生结构的丘核）云岩为优质的储集相带（图8）。在碳酸盐岩镶边型台地的背景下，海平面不断升降，丘滩体顶部丘坪相带处于浪基面附近，易于形成残余颗粒云岩，也可作为优质储集体。受构造应力变化影响，古城地区在早加里东期发育一系列NE向走滑断裂，同时构造裂缝的形成与碳酸盐岩的脆性有关，由于白云岩比灰岩更坚硬和脆性更强，所以白云岩较容易发育构造裂缝。此外，多期不同产状的构造裂缝的交汇处容易形成缝洞型储层，走滑断裂活动使得断裂带内部或者断裂附近形成大量的破碎带或者诱导裂缝带，这类断裂对储层的建设性作用明显。随着晚奥陶世塔里木板块隆升，台地边缘持续隆起，古地东台缘—斜坡带逆冲断裂发育，尽管早期的正花状断裂不能作为流体向上运移的通道，但其形成的断裂更易在后期的构造应力作用下重新开启，当后期张扭应力下切作用较强时，该部位早期压扭性断层形成构造反转，形成更易于流体运移的张性断层。在寒武系烃源岩成熟生烃过程中或在古油藏成熟后期烃类降解过程中形成的有机酸等酸性物质，会沿着断裂及其产生的构造裂缝或者缝合线运移，对围岩造成溶蚀；后期地下热液也可沿断层向上流动，对储层进行溶蚀改造，有利于储层的形成。而深部热液产生的硅质充填作用则对储层起到一定的破坏作用（图8）。
4 结论
（1）塔里木盆地古城地区寒武系台缘带发育6期丘滩体，储层岩性以残余颗粒白云岩以及微生物白云岩为主，以各类组构选择性及非组构选择性的储层空间，形成了孔洞型和裂缝孔洞型两大类储层。
（2）通过地震资料解剖，认为在古城地区寒武系台缘带发育了加积型和进积型2类丘滩体，其中加积型丘滩体的丘坪相及丘核相储层厚度大，而进积型丘滩体的丘核相及丘翼相储层更为发育。丘滩体各个微相表现出的储层物性各异，其中丘核相储层发育程度最高，丘坪相储层次之，丘翼相储层最差。
（3）古地貌形态控制了丘滩体的沉积结构，准同生期大气淡水溶蚀及埋藏期的溶蚀作用对于丘滩体储层具有建设作用；多角度、多尺度的裂缝可以沟通孔洞，促进溶蚀作用，改善储集条件；研究区孔洞和裂缝中的硅质填充多为交代成因，破坏了储层的储集条件。
甘公网安备 62010202000678号
