佘晓宇，董 政，龚晓星，焦立波，唐婷婷，李昌鸿

(1.长江大学油气资源与勘探技术教育部重点实验室，武汉 430100;2.长江大学地球物理与石油资源学院，武汉 430100;3.中国石油化工股份有限公司江汉油田分公司天然气勘探开发处，湖北潜江 433124)

自塔中Ⅰ号构造带上奥陶统发现了台缘生物礁滩油气田以来，该区已成为获得勘探突破的主要领域[1－5］。塔中地区礁滩相带整体含油、礁滩储层控制油气富集[6－7］。针对塔中上奥陶统生物礁滩相的分布规律、识别模式及碳酸盐岩礁滩的储集性、发育特征及储层预测，众多学者做了大量的研究工作[8－12］。由于受井和地震资料分辨率的限制，以往仅从钻井揭示建立起生物礁滩复合体沉积相模式，但争议的焦点主要是预测沉积微相及其储层发育规模、空间展布叠置关系。本文通过碳酸盐岩物理参数统计分析，建立储集体的地质模型并进行精细分析，解剖礁滩体的地震响应，运用模式识别、古地貌识别、属性识别等多种方法进一步圈定礁滩体分布范围。

1 地质背景

塔中地区可划分为卡塔克隆起、古城墟隆起、塘古孜巴斯坳陷以及满加尔坳陷，两隆两坳共4个二级构造单元。卡塔克隆起是塔里木盆地中央隆起带中段的一个二级构造单元，北部以塔中Ⅰ号断裂与满加尔坳陷分隔，南部以塔中22南断裂与塘古孜巴斯坳陷分界。其中，根据卡塔克隆起内部三级断裂的发育以及台缘坡折带的沉积特征，卡塔克隆起又可划分为5个三级构造单元:南、北坡折带，南、北斜坡带与中央背冲断裂带(图1)。

寒武纪—早奥陶世，卡塔克地区整体呈北东倾单斜，为一套蒸发台地—局限台地—开阔台地相沉积。中奥陶世一间房组沉积末期，塔里木盆地周缘由伸展环境转为北张南压环境，加里东中期Ⅰ幕运动，塔西克拉通台地解体，地层褶皱变形[13－14］，产生塔中Ⅰ号、塔中22井南等断裂，卡塔克隆起出现雏形。晚奥陶世良里塔格末期，加里东中期Ⅰ幕运动产生的塔中Ⅰ号、塔中22南断裂基本停止活动或活动强度较小，Ⅱ幕运动产生的断裂向台内扩展，控制了当时塔中古地貌最高的台内隆起的发育，隆起高部位良里塔格组遭受剥蚀。奥陶纪末期，盆地区域性抬升，卡塔克地区断裂继续活动，地层抬升遭受剥蚀，卡塔克隆起基本成型。塔中地区在志留—泥盆纪时期呈西低东高格局，卡塔克隆起东部志留—泥盆系地层被剥蚀而缺失。塔中地区在石炭纪以后处于较为稳定状态，卡塔克隆起未受到明显改造[7］。

2 岩石物理参数及模型建立

2.1 岩石物理参数统计

岩石地球物理参数研究目的是了解工区上奥陶统良里塔格组各种岩性在物性参数(速度、密度、波阻抗等)特征上的差异。通过对各井碳酸盐岩储层和非储层速度和密度的统计分析，建立碳酸盐岩储层和非储层的层速度、密度和波阻抗值分布规律。

统计结果表明，卡塔克隆起上奥陶统碳酸盐岩储层的速度一般为5 800～6 022 m/s，平均为5 911 m/s;碳酸盐岩非储层的速度一般为6 000～6 200 m/s，平均为6 100 m/s。储层密度分布为2.68 ～2.72 g/cm3，平均为2.70 g/cm3;非储层的密度分布为2.72 ～2.80 g/cm3，平均为2.76 g/cm3。储层的波阻抗一般为(15.0～16.092)×106kg/(s·m2)，平均为 14.905 ×106kg/(s·m2);非储层的波阻抗一般为(16.120～17.579)×106kg/(s·m2)，平均为 16.7 ×106kg/(s·m2)。碳酸盐岩储层的波阻抗值相对较低，非储层的波阻抗值较高(图2)。因此，在该区利用地震资料开展碳酸盐岩储层预测研究具有较好的地质基础。

图1 塔中卡塔克隆起及周缘构造单元划分Fig.1 Tectonic units of Katake Uplift and its peripheral area，middle Tarim Basin

图2 塔中卡塔克隆起上奥陶统碳酸盐岩储层与非储层深度与波阻抗关系Fig.2 Depth vs.wave impedance of carbonate rock reservoirs and non-reservoirs in Upper Ordovician，Katake Uplift，middle Tarim Basin

2.2 礁滩岩性体正演模型建立

根据岩石物理参数统计分析及构造解释、钻探成果及其碳酸盐岩台缘沉积体系分析，通过过中41井旁地震剖面所见到的坡折与礁体关系，建立起正演模型(图3)。总结各类储层地震响应特征，为储层预测提供依据。从自激自收地震剖面看，礁体外形呈透镜状或丘状，反射强度顶强底弱，上覆上奥陶统桑塔木组在礁体两侧厚度有一定差异，具备桑塔木组超覆特征，礁顶存在沉积缺失现象。正演结果的地震响应基本符合实际地震剖面反射特征。

3 礁滩识别标志

中奥陶世一间房组沉积末期，加里东中期Ⅰ幕运动使塔中Ⅰ号、塔中22井南缘产生逆冲生长断展褶皱，断裂上盘相对隆升而海水变浅，南北两侧相对沉降，从而形成卡塔克碳酸盐岩台地相基本古地理面貌，奠定了南北坡折带发育台缘相基础;晚奥陶世良里塔格组沉积时期，构造活动逐渐增强并伴随海平面快速上升[15］，卡塔克隆起具有东部收敛、西部发散，南、北结构具有相似的古地貌特征，演变为孤立型碳酸盐岩台地。周缘盆地与卡塔克隆起南北台地边缘之间具有明显坡度变化的梯级带，钻井和地球物理资料已经证实了该坡度变化带具坡折带的特征。塘参1井、塔中29井、古隆1井相当良里塔格组为一套灰色泥岩，属陆棚—盆地相沉积，而中2井上奥陶统良里塔格组发育台缘生物礁、台缘滩相沉积，塔中60井为一套泥灰岩、含泥灰岩，富含生物和有机质，具有明显灰泥丘特征;至中4井区，良里塔格组相变为一套颗粒灰岩，属于典型的滩相沉积。

图3 塔中卡塔克隆起礁滩岩性体模型及地震响应特征Fig.3 Reef－ bank complex model and seismic response characteristics of Katake Uplift，middle Tarim Basin

3.1 台地边缘地震相识别

3.1.1 地震相—沉积相模式

依据探井标定台盆区地震响应特征，结合已知礁、滩储集体地震资料波组反射特征，建立了塔中地区台盆沉积体系不同相带地震资料识别模式(图4，5)。

(1)陆棚—盆地相:晚奥陶世良里塔格期为欠补偿沉积，沉积岩性以深色薄层泥质岩、灰质泥岩夹砂岩为主，地震反射层为亚平行—平行、较连续—连续层状反射，向台地前缘反射渐弱，与台缘斜坡呈现出渐变特点，上段表现为地层上超的特征。

(2)台地边缘相:地震剖面揭示，结合钻测井岩性组合特点，可进一步划分为生物礁、粒屑滩和礁间洼地亚相。

①生物礁:礁核由块状海绵、珊瑚、层孔虫、管孔藻等生物骨架与礁角砾岩、生物砂砾屑灰岩组成，地震揭示内部结构杂乱强—弱振幅短反射。由于礁的生长随海平面升降，礁体发育程度产生了差异，与礁前、后缘相对细粒沉积物之间产生了较强反射系数，导致在外部形态两翼可见下倾强振幅较连续反射，顶部典型穹形连续强振幅反射，有剥蚀特征。由于海平面多次升降礁体生长具有旋回性，在北部的台地边缘礁体具有向台内迁移生长的特点，形成了6个礁体叠置礁组成的“塔”式反射结构(图4a)，在南部的台地边缘形成了2个礁叠置组成礁体;礁翼由中厚层块状藻粘结、砾屑灰岩、含藻灰结核的藻粘结砂屑灰岩组成，内部结构波状—中弱振幅短反射，可见下倾较连续层状叠置反射，外部形态楔状，主要分布于礁核两翼(图5b，c)，几何形态与礁核形成对应关系。

图4 塔中卡塔克隆起北坡上奥陶统台地边缘地震相—沉积相模式a.生物礁/滩核;b.礁前生屑、角砾滩;c.礁后砂屑滩;d.礁底生屑灰岩/砂滩;e.泥质灰岩;f.泥灰岩Fig.4 Seismic facies－ sedimentary facies model of Upper Ordovician platform margin on northern slope of Katake Uplift，middle Tarim Basin

图5 塔中卡塔克隆起南坡上奥陶统台地边缘地震相—沉积相模式a.生物礁/滩核;b.礁前生屑、角砾滩;c.礁后砂屑滩;d.礁底生屑灰岩/砂滩;e.泥质灰岩;f.泥灰岩Fig.5 Seismic facies－ sedimentary facies model of Upper Ordovician platform margin on southern slope of Katake Uplift，middle Tarim Basin

②粒屑滩:可分为生屑滩、砂屑滩、鲕粒滩3种类型，岩性由中厚层亮—泥晶生屑灰岩，泥—亮晶生屑砂屑灰岩，生屑砂砾屑灰岩、泥—亮晶砂屑灰岩，泥—亮晶鲕粒灰岩、含砂屑鲕粒灰岩组成。内部结构杂乱—中弱振幅短反射，可见下倾中振幅较连续层状叠置反射;外部形态丘状，两端见收敛反射，台缘滩相地震反射不具上凸反射、内幕具较大型透镜状异常反射或弱反射。在北部的台地边缘，主要分布于礁核底部、礁翼外缘、礁盖的上部(图4d，e);在南部的台地边缘，分布于礁体发育规模相对较小的地区，以各类滩相为主。由于地震分辨率的限制，在叠置礁体之间，并不排除存在生屑滩、鲕粒滩相发育。

③礁间洼地:主要可分为泥灰坪、泥丘泥晶灰岩、含生屑泥晶灰岩、泥质灰岩、含泥灰岩、砂质岩等组成;内部结构平行、亚平行—中振幅—较连续层状反射，外部形态席状和低幅丘状，与礁滩复合体呈渐变和上超接触关系(图4e)，在北部的台地边缘表现较为明显。

(3)台缘斜坡:由垮塌角砾体、前积灰砂岩、灰泥体组成，内部结构波状—中振幅反射，外部形态楔状;主要分布于礁前陡坡，由下至上反射连续性渐好。

(4)开阔台地:主要由深—浅色灰岩、泥灰岩、泥岩、云岩、生屑丘互层组成;内部结构弱—中—强振幅平行—亚平行—较连续反射，见有低幅丘状，外部形态为席状，地震反射清晰易于识别。

卡塔克隆起为大型孤立台地，其环礁滩体具镶边型串珠状分布、台内点礁在构造低凸广泛分布的特点。通过地震解析，南、北台地边缘生物建隆增厚作用的地震反射特征明显。

3.1.2 台地边缘及其礁滩体分布

依据卡塔克隆起地震相—沉积相模式分析，结合中2井、中41井及北坡钻探成果，建立了该区台地边缘地震相识别模式:

(1)具备形成构造坡折的古构造背景[7］，中奥陶世末逆冲断层发育，形成控制坡折发育的古地理背景。

(2)上覆上奥陶统桑塔木组在坡折两侧厚度有一定差异，由盆地相向台地之间的过渡带，边缘具有桑塔木组地层明显超覆特征。

(3)由于生物礁生长建隆作用，台地边缘存在明显碳酸盐岩厚度显著增大的现象。

(4)在坡上(台地相)，除礁滩亚相以外，代表奥陶系灰岩与泥岩互层段大都表现为强反射轴稳定的波组特征，在坡折带处反射中止，而坡下(盆地相)灰岩顶面反射轴与坡上具有相同的特点，坡上、坡下灰岩顶面反射层深度具有较大的埋深差，反映为碳酸盐岩顶面构造图等值线密集带的存在(图4)。

根据上述识别模式，结合地震相—沉积相划分，刻画研究区南北坡折带的分布范围。卡塔克隆起南部坡折带面积1 178 km2，宽2～6 km，中2井钻探证实了南坡台地边缘相的存在，至中4井东部坡折带地震剖面表现不明显。卡4北部坡折带是北部坡折带的东延部分，分布面积297 km2，宽约2～5 km。按照坡折带地震识别模式，古隆1井以西地震剖面揭示了桑塔木组向台地方向的上超现象，控制台地发育地貌背景的断裂亦清晰可见，台地边缘存在碳酸盐岩厚度增大等特征。中41井钻遇良里塔格碳酸盐岩，进一步验证了坡折带地震识别成果。古隆1井以东则不存在上述坡折标志，坡折不可靠。

晚奥陶世坡折带(礁滩相带)具有西宽东窄、陡缓相间的分区特点。北部坡折带主体沿塔中45—塔中82—塔中62—塔中24—塔中26井一线分布，从塔中26井区向东延伸进入卡4区块中部。北坡Ⅰ号坡折带礁滩体连片发育，西部为台地缓坡边缘沉积，主要发育滩相，塔中54等井以中低能的砂屑滩、生屑滩和骨架礁沉积为主，塔中82井以滩间海、台缘缓滩、鲕粒滩、砂屑滩沉积为主。中部(塔中28以东—塔中27附近)陡坡模式，以生物礁相发育为主，塔中24等井揭示礁基、礁盖组分为亮晶鲕粒灰岩、亮晶砂屑灰岩、亮晶粒屑灰岩等，显示出较强水动力条件的特点。东部(塔中27以东)中41井钻遇，为缓坡模式，良里塔格组沉积时水体较深，储集条件较差，地震资料表明东部存在水体较浅的良里塔格台内坡折，预测储集条件变好。卡塔克隆起南部坡折带主体位于卡2区块西北部及卡1区块南部，自卡2区块向东延伸从卡3区块北部至卡4区块中部，与北部坡折带距离西远东近(图1)，仍有待深入研究。

3.2 礁滩体综合识别方法

在地震—沉积相识别划分和研究礁滩储集体分布规律基础上，采用模式识别、古地貌识别、属性识别等多种方法，综合圈定礁滩体分布范围。

3.2.1 模式识别法

根据正演模型及钻遇生物礁滩体地震反射特征，建立工区礁滩体地震识别模式:地震剖面上礁体“透镜状”或“丘状”外形能辨，礁顶为紧贴T27反射层、呈“蚯蚓状”的波谷地震反射，礁体内部表现为空白或杂乱的低频弱振幅反射，礁底为产状近平直弱振幅、不连续反射，礁体发育部位反射能量远小于相邻相带，两翼呈指状交错，上覆地层向礁顶超覆(图6)。

根据中2井钻探成果，在相关分析的基础上，选取乘积剖面、瞬时相位、反射强度、波阻抗等地震属性，礁滩体反射特征在属性剖面上更加突出，除都呈现出丘状外型及“锯齿”边界外，在瞬时相位剖面上，其杂乱反射结构与周围的平行—亚平行反射结构具有较大差异;在乘积剖面、反射强度上，礁体内部反射强度减弱，为少量短轴状反射，礁体边缘反射强度高于碳酸盐岩围岩区;岩石物理参数统计及钻井结果揭示均表明礁滩体处于高阻背景下的低值区(图7)。

图6 塔中卡塔克隆起南坡中2井生物礁滩体地震响应特征Fig.6 Seismic response features of reef－ bank complex from well Zhong2，southern slope of Katake Uplift，middle Tarim Basin

图7 塔中卡塔克隆起南坡礁滩体属性响应特征Fig.7 Attribute response features of reef－ bank complex on southern slope of Katake Uplift，middle Tarim Basin

综上所述，建立本区礁滩体属性识别解释模式:礁滩体“锯齿”边界及丘状外形清晰，反射强度增强，内部为杂乱或波状反射结构，表现为低阻抗属性特征(图7)。

3.2.2 古地貌识别法

考虑到根据礁滩体地震、属性响应模式识别的礁滩范围受解释员影响较大，为了尽量去除人工干扰，借鉴塔中北坡研究成果，礁滩体的刻画引进了古地貌学方法，利用上奥陶统良里塔格组碳酸盐岩沉积的古地貌特征将该组的岩相古地理面貌勾画出来，为全面认识该区礁滩沉积体系的发育特征和分布范围提供依据。考虑到地震资料品质及坡折带发育状况，古地貌识别法仅应用于坡折带位置可靠、地震资料品质较好的卡4北坡三维区及卡2南部礁滩体识别工作中，其中卡4北坡礁滩体识别采用三维资料研究成果。

通过选择上奥陶统桑塔木组内部地震反射振幅较强、连续性较好的等时界面(参考界面)进行精细解释(图6中的Ts面，该界面为研究区碎屑岩“填平补齐”沉积的等时界面[16］)，编制桑塔木组下部地层等厚图，充分考虑桑塔木组沉积、构造背景，地层厚度变化在一定程度上反映出良里塔格组沉积末期的古构造面貌，厚度偏薄的区域良里塔格组碳酸盐岩礁体发育(图8)。

3.2.3 属性识别法

在多个地震属性提取的基础上，利用已有地质及钻井资料，针对选取的地震属性进行相关运算，并进行聚类分析，进而对目标区进行预测分析，圈定礁滩体可能的发育区。从波阻抗属性的角度看，由于礁滩体孔隙、裂缝发育，钻井标定及岩石物理参数统计结果均证实，礁滩体发育区域波阻抗较周缘碳酸盐岩围岩偏小，因此，可根据波阻抗反演平面图近似圈出礁滩体发育区。

图8 塔中卡2区块北部礁滩体古地貌识别结果Fig.8 Palaeogeomorphology recognition of reef－ bank complex in northern Ka2 block，middle Tarim Basin

图9 塔中卡2区块北部礁滩体属性法识别Fig.9 Attribute recognition of reef－ bank complex in northern Ka2 block，middle Tarim Basin

同古地貌识别法一样，利用地震属性、波阻抗属性开展礁滩体识别工作也仅应用于地震资料品质较好的卡4北坡三维区及卡2南部。识别结果分析，属性法圈定的礁滩体与模式法、古地貌法识别结果有良好的一致性，但属性识别的异常体范围更大，由于钻井资料少，表明属性识别储层预测具有很好的预测性(图9)。

卡塔克隆起台地边缘相礁滩体储层预测以古地貌识别、模式识别成果为主，参考属性识别结果，礁滩体分布多呈北西向、近东西向条带状展布，平面上分布于卡1南部、卡2北部及卡4北部礁滩相带，纵向上集中分布于良里塔格组中上部。预测的礁滩体处于属性异常或阻抗低值区，则可靠程度高，否则，视为可疑岩性圈闭或泥丘、灰泥丘，在预测的12个礁滩体中，可靠、较可靠礁滩体11个，面积283.1 km2，其中4个已为钻探证实。

4 结论

(1)上奥陶统良里塔格组在埋深4 200～5 000 m之间，礁滩储层的波阻抗值一般在(15.0～16.092)×106kg/(s·m2)之间，建立的台缘礁滩复合体正演模型显示，礁体外形塔状周缘可见超覆特征，反射强度顶强底弱，两翼呈指状接触，正演结果的地震响应基本符合实际地震剖面反射特征。

(2)采用模式识别、古地貌识别、属性识别等多种方法，进一步识别和综合圈定了礁滩体分布范围。

(3)卡塔克隆起良里塔格组沉积时期为大型孤立台地相，根据地震解剖，建立了地震相—沉积相模式，南、北坡可划分为陆棚—盆地→台缘斜坡→台地边缘→开阔台地沉积相，在台地边缘区可进一步识别出生物礁、粒屑滩和礁间洼地亚相，礁体具有纵向叠加、横向迁移的特点。北部坡折带礁滩体连片发育，西部为台地缓坡边缘沉积，主要以缓滩、滩间海、砂屑滩、鲕粒滩相为主;中部台缘高陡斜坡以生物礁相为主;东部缓坡水体较深，储集条件较差，但存在内坡折，水体较浅处预测储集条件变好。卡塔克隆起南部坡折带主体位于卡2区块西北部及卡1区块南部，台缘斜坡高陡。

(4)上奥陶统生物礁滩型油气藏完全受礁体形态和储层物性控制，而礁、滩体的分布严格受沉积相带控制。塔中北斜坡沿北部坡折带一线面向满加尔凹陷为台地边缘及台前斜坡;而南坡也同样存在一个面向塘古孜巴斯坳陷的台地边缘相带，成为塔中地区上奥陶统良里塔格组礁型油气藏发育的有利区带。其中卡4区块与卡2区块北部礁滩沉积发育，中2井上奥陶统良里塔格组沉积厚度巨大，见大量的造礁和附礁生屑，砂屑、藻屑发育，以滩相沉积为主，含生物礁沉积，地震揭示可靠性强，表明中晚奥陶世南坡与北坡沉积背景相似，有望寻找到串珠带状或断续带状分布的生物礁滩型油气田(藏)。

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