刘 策， 张义杰 ， 李洪辉， 曹颖辉， 赵一民， 杨 敏， 周 波

( 中国石油勘探开发研究院，北京 100083 )

塔里木盆地古城地区奥陶系鹰山组层序地层划分及其地质意义

刘 策， 张义杰 ， 李洪辉， 曹颖辉， 赵一民， 杨 敏， 周 波

( 中国石油勘探开发研究院，北京 100083 )

为研究塔里木盆地古城地区储层、确定奥陶世沉积环境并建立层序地层格架，分析古城地区中下奥陶统岩石学、地震与测井特征，并对5口井岩心及井壁取心进行碳、氧同位素实验。结果表明：古城地区鹰山组划分为两个三级层序， SQ1沉积时期发育弱镶边结构的半局限—开阔台地沉积，顶部层序界面SB2为平行不整合面，下部经历早成岩期岩溶作用，是研究区储层规模化发育的主控因素； SQ2沉积时期受到快速海侵，由半局限台地转变为开阔台地沉积，层序界面SB3的暴露规模与强度小于SB2的，对区域性储层发育控制能力较弱；层序SQ1及SQ2的分界在岩石地层单位上大致与鹰山组三段白云岩及鹰山组二段灰岩的分界对应，界面附近表现显著的碳同位素负漂移。在三级层序划分基础上，在SQ1内部识别8～9个四级层序，在SQ2内部识别4～6个四级层序，其中海侵体系域主要表现为对称性良好的加积型叠置样式，高位体系域表现为向上变浅的加积—进积型叠置样式；四级层序界面对储层的控制作用有限，主要发育准同生期岩溶作用，与古地貌较高部位叠合在小范围内并形成孤立透镜状储层。古城地区奥陶系受加里东运动影响较小，不发育隆起显著的风化壳型岩溶。有利沉积相带与三、四级层序界面叠合区是区域性优质储层的主要勘探目标。

层序地层学； 奥陶系； 储层； 古城地区； 鹰山组； 塔里木盆地

0 引言

塔里木盆地广泛发育下古生界海相碳酸盐岩，奥陶系鹰山组为其最重要的勘探与开发层系。在塔中、塔北及塔西南等地已开发一批以中下奥陶统为主要产层的油气田，如轮南[1]、哈拉哈塘[2]、塔中[3]及塔河[4]等油田。古城地区位于塔中油田东侧，古城6、古城8和古城9井在该地区鹰山组白云岩中获得工业气流，其中古城9井酸压试气日产气高达百万方[5]，揭示鹰山组具有良好的储集性能。古城地区在加里东晚期隆升幅度小，鹰山组并未遭受显著的风化剥蚀[6]，储层类型与塔中油田及塔北哈拉哈塘油田“潜山风化壳型岩溶”储层[7]有差异；年代久、埋藏深的海相碳酸盐岩的原生孔隙难以保存，未经历岩溶作用改造，难以形成规模储层[8-9]。因此，在缺乏长期构造暴露事件的古城地区，需要研究受海平面升降作用影响的三、四级层序控制的同生期、准同生期及早成岩期的暴露岩溶作用。

近年来，层序地层学在碳酸盐岩沉积学研究及储层预测等方面发挥重要作用[10-12]，大气淡水及海水在地表或近地表的沉积成岩过程中形成的溶蚀孔洞和洞穴具有“准层状”分布特征，在台缘带附近与高能礁滩沉积相带复合可形成优质原生—浅埋藏储层[13-14]，再与深成岩溶作用叠加有利于形成深层—超深层的优质储层[15]。人们对塔里木盆地鹰山组的层序地层学研究主要集中于塔中和塔北地区[16-17]，对古城地区的研究相对薄弱。根据古城地区中下奥陶统的岩心、井壁取心、测井、地震及分析化验资料，划分古城地区鹰山组三、四级层序，为该地区储层研究提供参考。

1 地质背景

塔里木盆地是中国内陆最大的含油气盆地，面积约为56×104km2，为受多期次构造运动控制的叠合盆地，内部发育“三隆四坳”七个一级构造单元[18](见图1(a))。研究区位于塔里木盆地中央隆起带古城低凸起，东部与东南隆起相邻，西南部与塔中Ⅰ号断裂带、塔中隆起相邻，北部与满西低凸起相邻(见图1(b))。古城低凸起是一个继承性发育的北西向鼻状古隆起，形成于加里东中期，定型于加里东末期，海西期受南部挤压作用影响而进一步隆升，印支—喜山期构造活动相对较弱[19]。低凸起内断裂主要呈北东或北东东走向，断穿下古生界地层。古城地区早、中奥陶世位于塔西台地东南缘[20](见图1(b))，发育稳定的碳酸盐岩沉积；晚奥陶世受塔里木板块俯冲消减作用影响而发生强烈沉降，由碳酸盐岩沉积转为陆源碎屑流沉积。古城地区奥陶系鹰山组埋深在5 700～6 800 m之间，厚度在600～800 m之间(见图2)。由于处于塔中Ⅰ号断裂带下降盘一侧，古城地区鹰山组比西侧塔中地区的保存更好，与上部一间房组和下部蓬莱坝组呈整合/假整合接触[5]。

图1 塔里木盆地构造划分和研究区地理位置Fig.1 Tectonic units of Tarim basin and geographic location of syudy area

图2 古城地区连井地层剖面Fig.2 Stratum contrast profile of Gucheng area

2 沉积环境

2.1 岩石学特征

古城地区鹰山组岩性复杂，具有平面分带、垂向分层的特点。靠近台地东部边缘的城探1井和古城4井岩性为灰岩；台地内部鹰山组下段(鹰下段)云质成分增多，古城9井和古城7井白云岩连续厚度为50～150 m；台地西部鹰下段的古城16井、古城13井和古城10井岩性为白云岩，连续厚度为500～600 m。鹰山组上段岩性为灰岩(见图2)。

岩心观察及薄片鉴定显示，鹰下段白云岩主要为原始结构破坏严重的细—粗晶的结晶白云岩(见图3(a-b))，部分样品可见残余藻纹层及颗粒结构(见图3(c))。鹰山组灰岩类型主要包括泥晶/微晶灰岩、颗粒灰岩及藻粘结灰岩三类(见图3(d-f))，其中颗粒灰岩最发育，颗粒大小主要为细—中砂级，颗粒类型包括无纹层结构的似球粒、放射状纹层结构的鲕粒及由似球粒组成的亮晶集合体；泥晶/微晶灰岩中生屑成分较为丰富，主要为藻屑、棘皮类及双壳类碎屑；藻粘结灰岩以似球粒及颗粒集合体为主，格架间由藻类粘结，窗格孔发育。

图3 古城地区中鹰山组岩相特征Fig.3 Petrographic characteristics of the Yingshan formation in Gucheng area

2.2 沉积环境及演化

根据地震反射特征和岩心观察结果，分析古城地区沉积环境及演化，将古城地区沉积相划分为台地边缘、开阔台地、台内洼地及颗粒滩相。古城地区上寒武统发育多期丘状反射的镶边台缘，城探1井、古城4井和古城8井的钻探也证明上寒武统台缘生物礁的发育，反映古城地区在该时期沉积环境主要为局限台地(见图4-5)。早奥陶世蓬莱坝组沉积时期，古城地区的沉积环境继承晚寒武世镶边局限台地的沉积格局，但快速海侵作用使蓬莱坝组底部形成一套致密泥晶灰岩，抑制台缘生物礁生长，随着后期海平面的下降，古城地区蓬莱坝组中上部发育原始结构保存较好的粉晶白云岩。鹰山组沉积时期，塔里木板块进入由被动大陆边缘向活动大陆边缘转变阶段，水体持续上升，台地规模进一步缩小。古城地区东侧(台缘)与广海之间水体沟通顺畅,白云岩不再发育，台缘形态转变为发育台缘滩的弱镶边台缘(见图4-5)；古城地区西侧(台内)受水体循环限制，沉积环境为局限—半开阔台地沉积，岩性以白云岩为主。鹰山组沉积中晚期—一间房组沉积时期，海平面进一步升高，古城地区由镶边台地转变为远端变陡的缓坡台地，古城4井—城探1井区域由晚寒武世镶边台缘生物礁沉积转变为外缓坡泥晶灰岩沉积，古城8井—古城16井发育中—内缓坡台内滩沉积。

图4 古城地区穿过台缘带上寒武统—中下奥陶统地震剖面(剖面位置见图1)Fig.4 Seismic section through the platform margin of upper Cambrian-middle & lower Ordovician in Gucheng area(section location in fig.1)

图5 古城地台缘带上寒武统—中下奥陶统台缘形态转换示意

Fig.5 Diagram of carbonate platform margin evolution from upper Cambrian to middle & lower Ordovician, in Gucheng area

3 层序地层特征

3.1 划分方法

3.1.1 三级层序

古城地区东西向地震剖面显示中下奥陶统地层平缓，同相轴的连续性好，不具有塔中隆起区鹰山组内部双向同向轴终止的特征[21]，缺少同相轴超覆与削截特征，地震剖面上三级层序界面识别难度较大。碳酸盐岩相比碎屑岩更易风化，在风化剥蚀面上，受氧化、暴露、淋滤及成土作用影响，自然能谱测井值异常，三级层序界面上，受长期暴露岩溶作用影响的部位在成像测井上表现为明显低电阻的斑状溶蚀孔洞。全球海平面的升降造成碳酸盐中碳—氧同位素的变化，且具有较强的等时性[22]。在时代老、埋深大的碳酸盐岩地层中，δ18O易受到成岩作用影响，所以将δ13C作为研究海平面升降参数更可靠。总之，仅依靠地震反射特征识别古城地区三级层序难度较大，需要结合测井及岩心地球化学分析进行识别。

3.1.2 四级层序

四级层序是三级层序内部受控于偏心率变化引起的次级海平面升降而形成的高频层序[23]，层序界面对应短期风化暴露面。古城地区碳酸盐岩中四级层序规模仅为十几米或几十米，在中下奥陶统埋深普遍超过6 000 m，地表条件较差部位的地震分辨率仅为20 Hz，难以达到精细刻画和追踪的要求，同时取心密度和取心率也难以满足精细地球化学分析的要求。人们主要根据测井曲线[24-25]研究碳酸盐岩高频层序(四级—六级)，但对四级层序的划分标准不统一，导致层序划分方案的分歧。文中研究古城地区层序与储层间关系，认为四级层序的顶底界面对应次级暴露风化面，且在连井剖面上可以横向追踪。自然伽马能谱测井中U、Th、K含量对于沉积环境变化及暴露作用非常敏感，风化作用在暴露面形成黏土层，其中Th离子风化稳定性高、不易溶于水，在暴露面附近含量相对富集，K离子易溶于水而被搬运走，因此Th/K常用于反映海平面的升降，高Th/k对应海平面下降，低Th/K对应海平面升高[26-27]。U离子通常富集于泥质含量较高的地层，被认为与基准面升高有关；但碳酸盐岩中泥质成分来源复杂，易被溶蚀和破碎的特性使层序界面下的溶孔/洞或裂缝中充填泥质引起的U离子含量升高，不能代表沉积环境的改变[28]。仅依靠自然伽马能谱测井划分四级层序并不准确，而FMI成像测井对溶蚀孔洞及裂缝有较好的识别效果，与自然伽马能谱测井及电阻率测井结合，有助于精细划分四级层序界面。

3.2 划分结果

3.2.1 三级层序

根据地震、测井特征，在古城地区鹰山组共识别出3个三级层序界面、2个三级层序(见图6，其中碳同位素数据整合于古城13井、古城14井和古城7井)。三级层序界面SB1在岩石地层上大致与蓬莱坝组—鹰山组分界对应，整体表现为平行不整合。该界面在塔中隆起区经历6～8 Ma的抬升剥蚀[29]，在柯坪露头区蓬莱坝组剖面对应发育近50 cm厚的紫红色白云岩风化壳，溶蚀孔洞发育[30]，但古城地区早中奥陶世隆升幅度较小，其暴露时间可能小于塔中地区的。该界面在地震反射上表现为连续性较好的强振幅波谷反射，虽然上下未见明显的超覆现象，但界面上部波阻抗强度较下覆地层明显减小且同相轴连续性变差(见图7)，而在测井响应上反映更为明显，以古城9井为例，其自然伽马能谱测井在此界面处表现为由下部平缓的低值变为幅度较大的齿状，其中Th与U离子在界面处明显富集，成像测井表现为发育暗色低阻溶蚀孔洞(见图8)，U离子的富集表明其中可能充填泥质。在古城地区钻遇蓬莱坝组的古城8井、古城12井及古城14井中有类似的测井特征，也反映该层序界面在工区内具有可对比及可追踪性，可能为一个区域性的风化暴露面。

图6 古城地区中下奥陶统沉积层序

图7 古城地区鹰山组东西向及南北向地震剖面三级层序划分

图8 古城9井测井与地震三级层序界面特征Fig.8 The 3rd well-log and seimic sequence boundary characteristics of well GC9

三级层序界面SB2大致与地震解释的鹰山组上下段分界对应，该界面受加里东中期运动影响被剥蚀而造成缺失[31]，仅在古城地区及塔中北斜坡区保存较为完好，呈平行不整合面。地震反射上，该界面上下不具明显超覆现象，界面之下发育“串珠”状反射(见图7)，代表地震波发生“绕射”，可能与岩溶作用相关[32]。界面SB2之下为连续性较好的弱反射，界面之上为杂乱的强弱相间的断续反射(见图7)，在工区东部最明显。以古城9井为例，界面SB2在自然伽马能谱测井上表现为Th与U离子富集，在FMI成像测井上表现为发育暗色低阻溶洞(见图8)，地震及测井响应表明界面处经历较长时期的暴露风化作用。通过常规及井壁取心的稳定同位素测试分析，在古城10井、古城13井、古城16井、古城7井和古城14井的层序界面SB2附近，δ13CPDB较层序内部样品显著变轻(见图9)，反映海平面下降，证实界面SB2为海退暴露面。

图9 古城13、古城14、古城7、古城10及古城16井纵向碳同位素变化

三级层序界面SB3大致与鹰山组与一间房组分界对应，在地震剖面上表现为明显的振幅增强，对应杂乱反射顶部的粗大的红色波谷反射；测井响应没有表现出类似SB1与SB2那样明显的岩性及曲线变化，古城13、古城14和古城7井一间房组灰岩样品的δ13CPDB显著偏重，反映沉积时期水体较深(见图9)，因此界面SB3附近的暴露风化程度低于界面SB1及SB2的。

3.2.2 四级层序

四级层序界面主要指短期的暴露间断面，代表次级海平面升降造成区域性暴露事件。该类界面在小区域内具有等时性；界面附近常发育同生或准同生期岩溶作用，在薄片或岩心上表现为溶蚀孔洞或鸟眼构造等标志，在测井曲线上表现为Th/k较低特征。有文献将快速海侵形成的淹没不整合面做为四级或五级层序界面[33-34]，但因其井下识别难度大，且与表生岩溶作用无直接关系，文中不采用。

以古城16井及古城8井为例，说明古城地区西部及东部四级层序特征(见图10)。根据自然伽马曲线，将古城16井三级层序SQ1划分为9个完整四级层序，SQ1岩性以粉—细晶白云岩为主，表明其沉积时期整体水体相对较浅，四级层序上升下降半旋回对称性好、Th与U含量变化幅度大，反映该区对海平面升降响应敏感，层序界面大致对应Th离子测井值升高及Th/K高值。四级层序海侵面对应较为宽缓的U离子测井值升高及Th/K低值，SQ1高位体系域中，部分界面呈Th与U含量异常增大现象；根据FMI成像测井观察，界面下部发育低阻的暗色溶蚀孔洞。古城8井SQ1中的Th离子曲线变化幅度较低，U离子曲线多表现为突变式增高，Th与U离子相关关系较高，反映该区更高频(五、六级)层序界面对海平面波动响应不明显，说明该地区沉积时期水体相对较深，岩性以灰岩为主。根据古城8井层序界面特征，识别出9个四级层序，与古城16井的一致，反映四级层序在研究区发育可追踪性较高。

三级层序SQ2岩性以灰岩为主，自然伽马曲线较SQ1的更平直，偶尔夹有异常尖峰，表明SQ2沉积时期海平面波动幅度与频率较SQ1的减弱，短期海平面下降造成暴露频率减少。古城16井识别出5个四级层序，层序界面识别标志明显，在成像测井上普遍发育溶蚀孔洞。古城8井层序界面特征较模糊，Th与U离子测井曲线平直，反映次级海平面下降的暴露作用在该区不显著，结合Th/K的旋回性进行层序划分，识别出4个四级层序，层序差异性主要由鹰山组沉积中、后期快速海侵形成“台盆分异”作用造成。

3.3 体系域及沉积特征

三级层序包含海侵体系域、高位体系域及低位体系域。三级层序SQ1的海侵体系域为慢速海侵过程，在台地内部未形成半远洋—远洋沉积。研究区西侧(古城16井、古城13井和古城10井)发育以厚层白云岩为主的台坪相(见图11)；中、东部发育以砂屑灰质白云岩为主的台内滩，以及以白云质灰岩为主的滩间海沉积(古城6井、古城7井、古城9井和古城14井)；东部发育以颗粒灰岩为主的台缘滩(古城8井)，以及以隐藻泥晶灰岩和砂屑粘结灰岩为主的斜坡沉积(古城4井)。海平面上升晚期，碳酸盐生长速率超过可容纳空间的增长速率，碳酸盐进入快速发展阶段，古城地区的沉积格局与海侵体系域基本保持一致。台地整体能量升高使颗粒滩沉积体更为发育，随后高位体系域晚期及低位体系域海平面下降至台地边缘(陆棚边缘)以下，造成整个台地喀斯特化(见图11)。

三级层序SQ2海侵体系域为快速海侵过程，使整个台地内部迅速灰岩化。研究区东部古城4井—古城8井发育藻粘结结构特征显著的台地前缘中缓坡低能滩和灰泥丘沉积(见图11)，台地内部总体处于低能环境，少量零星滩体分布，以低能潮坪环境为主。随后的高位体系域及低位体系域水体能量进一步增强，并伴随短期暴露，高能滩体由SQ1沉积时期的中东部向西部迁移。古城16井薄片显示，鹰山组二段的亮晶鲕粒灰岩十分发育，古城8井颗粒类型主要为较低能的球粒。

4 层序格架

4.1 东西向连井层序格架

研究区东西向连井剖面由西向东依次为古隆1井—古城13井—古城10井—古城9井—古城12井—古城8井，除古城13井均钻穿鹰山组。连井剖面中，层序SQ1厚度稳定(见图10(a))，内部可划分出海侵体系域、高位体系域及低位体系域及9个四级层序，海侵体系域超覆在蓬莱坝组低位体系域上，两者间的界面在测井曲线上呈连续的较强反射的波峰。

SQ1海侵体系域内部包含4个四级层序，四级层序上升与下降半旋回对称性良好(见图10(a))，西部古城13井及古城10井海侵体系域上部发育纹层状粉细晶白云岩(见图3(b-c))，通过地震特征判断其原岩为潮坪环境下泥晶灰岩沉积；体系域受硅化改造作用明显，向东硅化程度明显减弱。由古城14井海侵体系域中未被白云化作用流体改造过的灰岩(见图3(e))可以看出，在四级层序上升半旋回中，岩性主要为致密的含云泥晶灰岩，白云石沿低幅度缝合线分布。

SQ1高位—低位体系域包含5个四级层序，地震剖面上表现为连续性较好反射，古城9井和古城14井在层序界面顶部发育“串珠”状反射。高位体系域中，下部2个四级层序的上升与下降半旋回对称性好，向上完整程度及对称性变差。古隆1井、古城12井和古城8井在低位体系域上部发育下降半旋回，或上升半旋回明显小于下降半旋回的四级层序。这类叠加样式反映海平面快速升高后缓慢下降形成的上升半旋回，厚度较小，难以识别，或由于海平面快速升高而形成淹没不整合，导致上升半旋回缺失。根据四级层序的叠置特征，SQ1总体表现为一个由海侵加积到海退进积的层序结构。

SQ2在东西方向上厚度由西向东减薄(见图10(a))，除古城8井发育4个四级层序外，其余井发育5个完整的四级层序，在地震剖面上表现为连续性差的弱反射。SQ1沉积末期全球海平面大幅度下降，与SQ2之间存在百万年级的沉积间断，是两者发育个数差距较大的主要原因。SQ2沉积时期高能滩相向西部迁移，古城13井及古城16井常规和井壁取心显示，高能的亮晶颗粒灰岩主要发育于高位体系域上部。古城8井四级层序缺失的原因是其古地貌位置较低，海平面上升期间抑制碳酸盐岩的生长速率，从而缺少沉积记录。

4.2 南北向连井层序格架

南北向连井剖面由西北向东南依次为古城16井—古城14井—古城7井—古城8井—古城12井，除古城6井均钻穿鹰山组。连井剖面上，鹰山组厚度由西北向东南减薄(见图10(b))，表明沉积时期西北部的古城16井区域古地貌较高，碳酸盐岩加积速率快、厚度大，向东南部逐渐降低。连井剖面中包含SQ1与SQ2共2个三级层序，可进一步划分出13～15个四级层序，四级层序特征与东西向剖面的相似，没有明显缺失，表明古城地区在鹰山组沉积时期地层平缓，没有大型隆起或洼陷。SQ1岩性除古城14井、古城8井以灰岩为主，其余井以白云岩为主，原因为两口井沉积时期靠近台地边缘水体并与广海沟通循环流畅。古城16井地震反射上振幅强度明显高于其他井的(见图7)，表明相比于台地边缘和台地内部的水体流通受限，蒸发作用导致的白云石化作用强烈。古城16井和古城14井中，硅化作用主要发生在SQ1海侵体系域中，古城7井及古城8井硅化程度较弱，古城12井硅化程度有所增强，硅化程度与井位、深大断裂间的距离和活动期次相关。南北向连井剖面上，层序的分布及地震、测井反应与东西向剖面的类似，下部SQ1连续性和反射强度较高，上部SQ2表现为杂乱且强弱相间的断续反射。

根据层序发育厚度，古城地区中下奥陶统鹰山组沉积时期具有北高南低、西高东低的特点。该地区不发育大型台地内部隆起或深洼，沉积环境稳定，基本可以对比各井之间的四级层序，微古地貌差异及海平升降是控制四级层序发育程度差异性的主要因素。SQ1沉积时期，东西向上沉积环境差异较大，西部区域主要为台地内部的低能潮坪沉积，水体较浅，普遍发育准同生期白云岩化作用；东部近台缘一侧为能量较高的台缘沉积，发育颗粒滩及滩间海两类微相。SQ2沉积时期，海平面升高，古城地区沉积环境趋于一致，古地貌较高部位发育台内颗粒滩沉积，洼地发育藻粘结灰岩。

5 储集层分布

随着塔里木盆地勘探由隆起区向低凸起区及斜坡区推进，后两个区域通常不具备形成潜山型岩溶的条件，因此三级—四级层序界面附近发生准同生期—早成岩期岩溶作用，对于非隆起区储集层形成十分关键。在气候潮湿、降雨丰沛的环境下，现代碳酸盐岩台地沉积短期暴露作用可以形成大规模喀斯特作用，如赤道附近的巴布亚新几内亚的碳酸盐岩台地溶蚀速率高达270～760 mm/ka；在110 ka时间内溶蚀厚度达55 m[35]。塔里木盆地在早中奥陶世时期地处赤道附近，雨水作用丰沛[36]，十万年级的四级海平面旋回及百万年级的三级海平面旋回发生显著的岩溶作用。

5.1 岩溶作用

5.1.1 岩石学特征

三级—四级层序界附近岩溶作用主要发生在准同生期地表渗流带或浅埋藏早成岩阶段的可渗透性地层中。古城地区常规井壁取心薄片中，岩溶作用主要表现圆状—次圆状溶蚀孔洞非常发育(见图12(a-b、d))，部分溶蚀孔洞中充填渗滤泥或砂(见图12(e-f))，还可见具有暴露性标志的钙结壳，表明地层曾暴露于大气环境且发生溶蚀及渗流作用。颗粒灰岩中多为淡水潜流环境下形成的粒状方解石胶结(见图12(h-i))，而中、早期海水潜流环境下形成的栉壳状或纤维状方解石胶结保存较差、含量较少。反映沉积物在固结成岩过程中受到大气淡水淋虑作用，早期海水潜流带胶结物丧失，一些颗粒发生溶解而仅保留外壳，内部被粒状方解石(见图12(c))充填，如在古城14井岩心上可观察到垮塌作用形成的洞穴角砾(见图12(g))。

图12 古城地区奥陶系准同生—早成岩期岩溶作用特征Fig.12 Dissolution features of penecontemporaneous and eogenetic stage of Ordovician, in Gucheng area

5.1.2 测井及地震特征

分析古城地区钻井资料，鹰山组内部大型溶蚀洞穴(直径大于10 cm)不很发育，与塔中地区的有较大区别；层序界面FMI成像测井多表现为在裂缝较少的亮色基质当中发育小型暗色斑点，判断它为早成岩阶段。此外，有大量暗色斑状与裂缝共生且与层序界面不吻合，判断它为晚期与裂缝有关的深部溶蚀。地震剖面上，“串珠”状反射通常反映洞穴体系特征，古城地区的“串珠”状反射不如塔中及塔北地区的发育，地震分辨率较低、地表覆盖条件差及暴露时间较短导致“串珠”状反射较少。古城14井、古城9井及古城8井在SB1层序界面附近具有“串珠”状反射特征(见图13)，对应较为明显洞穴系统。古城14井与古城9井在“串珠”状反射段、在成像测井上表现为以暗色条带为主、局部夹有亮色条纹，或所有极板为黑色(见图13)，尤为明显；古城8井“串珠”状反射段裂缝十分发育，并伴有小型溶蚀孔洞(见图13)，未见所有成像极板为黑色的洞穴型储层特征，靠近北东向走滑断裂，判断它形成“串珠”状反射与断裂相关的埋藏岩溶作用有关。

图13 古城地区鹰山组三级层序SB2之下“串珠”状反射特征及成像测井特征Fig.13 The feature of beads-shaped reflection and corresponding imaging logging under SB2 of Yingshan formation,Gucheng area

5.2 层序控储机理

5.2.1 三级层序

台地演化进入高位体系域后，碳酸盐岩生长速率高于海平面上升速率，成岩环境由海水潜流转变为大气淡水与海水混合成岩环境，大气淡水混入使流体对碳酸盐不饱和，进而在水下发生岩溶作用。岩溶作用的形成以组构选择型的粒间、粒内及铸模孔为主，高位体系域晚期海平面持续下降，台地古地貌较高部位完全暴露于大气环境；低位体系域早期海平面持续下降，使台地全部暴露而形成大规模的岩溶体系(见图14)。空间类型以非组构选择型的溶蚀孔洞为主，大气淡水沿垂向裂缝带渗透至表层沉积物下部的碳酸盐岩中，发生表层准同生溶蚀与浅埋藏的层间岩溶作用。低位体系域晚期海平面升高，台地内洼地接受沉积、高地和围斜地区发生暴露溶蚀，直到下一个层序海侵体系域才结束大规模岩溶作用。古城地区连井层序地层格架中，三级层序界面SB2下近100 m为储层发育的主要区域(见图10)，反映三级层序控制下的准同生—早成岩岩溶作用对储层形成控制作用显著。塔里木盆地鹰山组沉积时间对应弗洛阶—大坪阶((478.6±1.7)～(468.1±1.6) Ma)[37]，层序SQ1沉积时间为4.0～5.0 Ma，高位体系域晚期—低位体系域早期发生暴露作用时间为1～2 Ma，伴随百万年级的暴露作用的岩溶作用形成大量浅埋藏的早成岩期储层，是区域性储集层形成的关键。

5.2.2 四级层序

海平面升降使四级层序的暴露剥蚀作用比三级层序的弱，影响的主要区域为台地内部的古隆起区。地震剖面显示，古城地区鹰山组整体地层平缓，不发育显著的台内古隆起，次级海平面升降主要影响微古地貌较高部位。连井层序地层格架中，在古城10井、13井、14井和16井四级层序界面附近发育孔洞型储层(见图10)，镜下可见被渗滤砂及方解石充填的溶蚀孔洞。微古地貌高位的礁滩体易暴露在大气淡水环境中而受风化淋虑作用改造，改造发生在向上变浅半旋回顶部，时间为沉积物形成不久后、碳酸盐岩矿物处在转化阶段的准同生期，形成的孔隙类型主要为组构选择型。高频层序和微古地貌叠加控制的准同生期岩溶储层通常呈孤立的透镜状分布，为寻找岩性油气藏的关键区域。

图14 鹰山组层序SQ1与SQ2沉积层序及储层发育模式Fig.14 Sedimentary sequence model of SQ1 and SQ2 of Yingshan formation in Gucheng area

6 结论

(1)古城地区中下奥陶统鹰山组可划分为2个三级层序及13～15个四级层序。其中三级层序SQ1大致与鹰山组下段对应，由8～9个四级层序组成；三级层序SQ2与鹰山组上段对应，由4～6个四级层序组成，三级层序海侵体系域以对称的退积/加积式四级层序为主，高位—低位体系域主要发育加积/进积式的四级层序。

(2)三级层序SQ1沉积时期，研究区为弱镶边的半局限—开阔台地，西侧为云坪沉积，高能滩相主要集中在研究区东侧；SQ2沉积时期，研究区为远端变陡的缓坡开阔台地沉积，随着台地的沉降，整体进入快速海侵阶段，东侧转为中—下缓坡沉积，高能滩相向西侧迁移至上缓坡。

(3)三级层序界面SB2附近受大气淡水溶蚀改造作用强烈，地震剖面上表现为“串珠”状反射，自然伽马能谱测井的Th及U离子含量较高，成像测井表现为发育亮色基质中夹杂大量暗色溶蚀孔洞。SQ1高位体系域中后期—低位体系域早中期的海退事件使研究区整体暴露时间为1.0～2.0 Ma，是区域性准层状储层形成的关键。

(4)同一四级层序在台地内部不同区域储层发育差异性较大，古地貌较高的研究区西侧及部分微古地貌较高部位的四级层序界面附近，大气淡水溶蚀痕迹较为显著，具有形成透镜状岩性油气藏的可能性。

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2016-08-10；编辑：张兆虹

国家科技重大专项(2011ZX05004-001)

刘 策(1988-),男,博士研究生,主要从事含油气盆地沉积学方面的研究。

TE121.1

A

2095-4107(2017)01-0082-15

DOI 10.3969/j.issn.2095-4107.2017.01.009