塔里木盆地古生界蕴藏了丰富的油气资源, 奥陶系是最重要的含油气层位 (朱光有等, 2012a), 塔里木盆地西南部的巴楚-麦盖提地区是盆地中重要的含油气单元, 历来受到勘探家的关注。巴楚-麦盖提地区位于塔里木盆地中央隆起带西段和西南坳陷区的东北部, 主要包括巴楚隆起和麦盖提斜坡两个构造单元, 前者是一典型受边界逆冲断裂控制的大型背冲式断隆, 面积约4.3万平方千米, 其西北以柯坪塔格断裂与柯坪断隆为界；东北和北部以阿恰-吐木休克断裂与阿瓦提断陷为界；西南及南部以色力布亚-玛扎塔格断裂带与麦盖提斜坡相接 (图 1), 麦盖提斜坡现今为一区域性向西南倾的单斜, 面积约5.36万平方千米。该地区早期的油气勘探主要在西部的巴什托-亚松迪地区、巴楚隆起南缘东南部的鸟山-玛扎塔格地区, 巴楚地区已发现了巴什托、亚松迪、和田河、鸟山等4个油气田；近期中石化西北石油局在麦盖提斜坡玉北地区多口探井的下奥陶统鹰山组 (灰岩段、云灰岩段) 和蓬莱坝组白云岩层岩溶-裂缝中到了良好油气显示, 其中, 玉北1-2X井测试已获得了工业油流, 展现出玉北地区奥陶系碳酸盐岩储层良好的油气勘探前景。其主体正好位于和田古隆起的高隆区和北部斜坡区, 奥陶系碳酸盐岩储层岩溶-裂缝发育及分布除了受岩性和断裂控制以外, 主要受和田古隆起演化的控制。因此, 依据2D和3D地震资料解释及钻井分层数据得到的不同时代地层的残余厚度图和现今埋深图, 在对主要构造不整合面剥蚀量恢复和去压实校正的基础上, 采用古地貌和古构造恢复方法, 利用盆地模拟软件 (PetroMod10) 计算不同地层的在不同构造时期的古埋深和古厚度, 系统深入研究巴楚-麦盖提地区古构造演化历史, 阐明巴楚隆起与和田古隆起构造演化关系及迁移规律, 结合奥陶系岩溶储层发育特征, 探讨古隆起演化与岩溶储层发育之间的关系, 建立岩溶-裂缝储层发育的构造演化模式, 预测奥陶系有利岩溶-裂缝储层分布地区, 不仅对深化古构造演化与油气成藏关系具有重要理论意义, 而且对加快巴楚-麦盖提地区的奥陶系碳酸盐岩油气勘探进程也有重要现实意义。

图 1

Fig. 1

图 1 巴楚-麦盖提地区构造位置图 Fig. 1 Tectonic location map of Bachu-Markit region

古构造恢复一直是地学工作者研究的重要课题, 前人从不同学科进行了长期的研究, 已形成了不同的、互有联系的古地貌和古构造恢复方法。目前古地貌恢复方法主要有：地层厚度法, 即等厚宝塔图法 (何明喜和刘池洋, 1992)、沉积学古地貌恢复法 (赵俊兴等, 2001；郭少斌和孙绍寒, 2006)、层序地层学古地貌恢复法 (Wagoner, 1985；宋国奇等, 2000；王家豪等, 2003；赵俊兴等, 2003；康志宏和吴铭东, 2003), 该方法亦称“补偿厚度印模法”(徐希坤等, 2003；庞艳君等, 2007；冯延状等, 2007), 地震层拉平技术和三维可视化技术恢复古地貌方法 (李宗杰和王勤聪, 2002；师永民等, 2004)、ESE法 (误差模拟) 古地貌恢复 (康志宏, 2006)、沉降分析与坳陷强度法恢复古地貌 (任俞, 2002；刘文均等, 1999)。而古构造恢复主要是通过古构造剖面图和平面图的编制, 来恢复研究区古构造格架及演化历史。其中, 拉平的剖面是最常用的古构造编图重要方法, 其关键技术是平衡地质剖面。即利用面积守恒方法计算滑脱面深度和缩短量。Dahlstrom (1969)将平衡过程引入推覆构造的几何学研究中, 认为建立平衡剖面的目的就是将未知限制到在地质上被认为是合理的地步。80年代早期, Suppe et al.(1983)系统阐述了断弯褶皱的概念及其演化, 并给出了各种几何参数间的关系表达式, 使之对褶皱及其深部形态变化有了更深刻的认识。Gibbs (1983)首次系统将源于压缩构造区重建的平衡剖面技术用于拉张构造区的古构造重建, 之后张性盆地古构造重建日益深入, 主要表现在重建的变形机制 (模式) 不断增多。Shaw and Suppe (1994), Rowan and Linares (2000)等进一步发展了平衡剖面恢复古构造的思想, 不仅定量研究了古构造的变形过程, 还探讨了古构造圈闭演化过程中局部变形带的空间分布特点。而我国西部含油气盆地多数属于叠合盆地, 经历过复杂的多旋回演化 (朱光有等, 2010), 以及多期、多类型盆地垂向叠加复合的历史, 油气成藏过程十分复杂 (Zhu et al., 2005, 2007), 且流体自生蚀变作用强烈, 多数油气藏发生了调整和再成藏 (Zhu et al., 2011a, b, 2012), 因此, 古构造恢复显得非常重要, 许多学者也从不同的角度出发, 探讨了古构造 (或盆地原型) 恢复的方法。如回剥分析方法 (Allen and Allen, 1990; 刘学锋等, 1999)、多轴水平拉伸三维变形迭加的古构造重建方法 (许俊远等, 1997)、“地质平衡概念”约束下古构造等高线图编制方法 (漆家福等, 2003)、基于GIS的盆地古构造重建模型法 (刘学锋等, 2003)、利用构造恢复原理制作构造复杂地区古构造演化图方法 (马如辉和王安志, 2006)、地震剖面与钻井资料结合的平衡剖面技术复原古埋深图法 (陈昭年等, 2008；楼达等, 2008)。综上所述, 作者认为古构造恢复主要包括古地貌形态恢复和古构造格架 (古埋深、同沉积断裂体系) 的恢复等两部分内容。前者是定性地反映主要构造期研究区内大的隆、坳格局；后者则是反映主要构造期的古构造形态、埋藏深度及古断裂体系展布等, 二者结合起来便可更好地反映出古构造特征及演化。

根据E.H.佩尔米亚科夫建议, 利用巴楚-麦盖提地区不同层系原始沉积厚度等值线图, 以该地区的厚度平均值为界限, 大于平均地层厚度值的地区界定为相对坳陷区。小于平均地层厚度的区域, 可以划归为斜坡区和隆起区, 其中, 大致以大于平均地层厚度的一半地区, 确定为隆起区, 而介于隆起区与坳陷区之间的过渡区为斜坡区, 共划分出了“隆起区”、“斜坡区”和“坳陷区”等3个古地貌单元, 不同时代地层原始沉积厚度图可以定性反映该套地层沉积时的古地貌格局 (图 2)。

图 2

Fig. 2

图 2 巴楚-麦盖提斜坡地区不同时期古地貌分布图 Fig. 2 The distribution of ancient landform of different times in Bachu-Markit

根据巴楚-麦盖提地区地震剖面的精细解释, 结合塔里木盆地的区域构造演化, 该地区自寒武纪以来, 形成了多个主要不整合面, 本次研究剥蚀量的估算主要采用了“地层结构外延和相关变形法”, 即以钻井揭示的地层层序和地震剖面为基础, 识别主要不整合界面, 根据靠近不整合界面的未被剥蚀的地层界面发育特征、延伸趋势、断裂切割关系和褶皱变形特征等地层要素, 恢复地层被剥蚀前的形态, 度量恢复后的地层界面与不整合界面 (剥蚀面) 之间的距离作为被剥蚀掉的地层厚度, 即为剥蚀量 (图 3), 通过对研究区内大量地震剖面中主要不整合面剥蚀点处的剥蚀量恢复, 经时-深转换, 即可在深度域内得到了巴楚-麦盖提地区主要不整合面剥蚀量 (趋势) 分布图 (图 4)。

图 3

Fig. 3

图 3 巴楚-麦盖提地区HTH02-268.6SN测线构造-地层解释剖面图 (示剥蚀量恢复方法) Fig. 3 Structure of the swath HTH02-268.6SN and the stratigraphic interpretation of the profile in Bachu-Markit (showing the recovery of erosion amouts)

图 4

Fig. 4

图 4 巴楚-麦盖提地区中下奥陶统顶不整合面 (T74) 剥蚀量分布图 Fig. 4 The distribution of the erosion amounts of Lower-Middle Ordovician top unconformity surface (T74) in Bachu-Markit

利用钻井、测井资料建立巴楚-麦盖提地区不同岩性的孔隙度-深度关系曲线, 是采用回剥技术恢复古厚度和古埋深的关键。要获得正常压实状态下的孔隙度-深度曲线, 应该消除各种地质事件 (如剥蚀、断层等) 的影响。正常压实情况下的孔隙度-深度关系可表示为：

((1))

式中：Φ(h)为深度h处的孔隙度；Φ₀为深度h=0时的孔隙度；c为压实系数。

若地层顶底埋深分别为h₁和h₂, 地层近水平, 则该层厚度为h₂-h₁,地层厚度包括岩石骨架厚度和孔隙厚度两部分。岩石骨架厚度为 (h₂-h₁), 孔隙厚度为 (h₂-h₁)Φ(h)。假如骨架厚度在压实中不变, 则地层厚度变化就是孔隙度的变化。借助于孔隙度~深度关系就可以恢复地层厚度。当厚度由h₂-h₁变为了h′₂-h′₁时, 则岩石骨架应与原来的岩石骨架厚度相等, 写成下式：

((2))

将式 (1) 代入式 (2), 并进行迭代计算可求出地层在地表及不同埋深下的厚度, 即古厚度和古埋深。

式 (1) 通常只适用于正常压实情况下。若在欠压实情况, 应该建立其它形式的孔隙度-深度关系或对式 (1) 进行修改。地层孔隙度可通过实测岩心、声波时差测井、中子测井和密度测井等方法获得, 其中声波时差测井和密度测井是常用的。对于欠压实情况下地层孔隙度的计算可考虑建立方程组, 将孔隙度~深度曲线分段进行处理, 变非正常为正常情况。

巴楚-麦盖提地区在早古生代为分布广泛的台地相碳酸盐岩沉积, 其在后期的压实过程中, 厚度变化小, 不需要进行压实校正。而晚古生代以来主要为碎屑岩沉积, 需利用研究区内的巴东2井、麦4井、群4井、玉北1井、巴开6井、麦6井、玛2井、玛参1井、和田1井等20余口钻井声波时差测井曲线, 分砂岩和泥岩按0.125m间隔采样求取不同深度的声波时差值, 根据威利公式将不同深度的声波时差值换算成孔隙度值, 分别建立研究区内晚古生代-新近纪泥岩和砂岩的正常压实孔隙度-深度关系曲线 (图 5)。

图 5

Fig. 5

图 5 巴楚-麦盖提地区晚古生代-新近纪泥岩和砂岩孔隙度-深度关系曲线图 Fig. 5 The relation curve between porosity and depth of mudstone and sandstone in Late Paleozoic Era and the present in Bachu-Markit

古厚度和古埋深的计算是通过回剥技术来实现的。回剥技术是采用反演方法来恢复沉降史的地史分析方法, 其基本原理是质量守恒法则及沉积压实原理。随着埋深增加、地层负荷增加, 导致孔隙度变小, 其体积变小, 故借助于孔隙度-深度关系即可恢复地层古厚度和古埋深。回剥技术是建立在各地层保持其骨架厚度不变的前提下, 从已知单井分层参数出发, 按地层年代逐层剥去。其间考虑沉积压实、间断及构造事件等因素, 直至全部地层回剥为止, 最终恢复出该井各地层的埋藏史, 埋藏史是以地质年代为横坐标, 以某一点某地质界面相对于某参考面 (通常是大地水准面) 的高程值为纵坐标, 用以反映该点的沉降过程的曲线, 在一张图中表示出盆地基底和不同时代地层界面的在不同时期 (年代) 古埋藏深度 (图 6)。由此可见, 单井埋藏史的恢复可以反映该井及周围局部地区的地层埋藏特征, 若要由点到面恢复研究区主要目的层在不同时期的平面构造形态, 还需要添加适当的人工井点 (虚拟井), 从而达到由多点控制面上分布的目的。

图 6

Fig. 6

图 6 巴楚-麦盖提地区主要探井单井埋藏史图 (示古埋深恢复) Fig. 6 Burial history of one single well among the main exploratory well in Bachu-Markit (showing the recovery of ancient burial depth)

通过对巴楚-麦盖提地区不同地层埋藏史恢复和不同时期古埋深计算, 并考虑了断裂的形成期次和活动方式, 最终恢复了中下寒武统顶面 (T₈¹)、中下奥陶统顶面 (T₇⁴) 等主要油气勘探目的层系在加里东中期、海西早期和喜山中期等的古埋深图 (含古断裂)(图 7)。从图中可以看出, ①巴楚-麦盖提地区中下寒武统顶面 (T₈¹) 加里东中期古构造图中大致可以划分出北部坳陷区、中部斜坡区和南部和田古隆起区等3个构造单元 (图 7a)；中下奥陶统顶面 (T₇⁴) 古构造形态与中下寒武统顶面 (T₈¹) 古构造形态虽有些差别, 但仍然发育了北部坳陷带、中部窄斜坡带和南部大的和田古隆起区等3个单元 (图 7b)；②中下寒武统顶面 (T₈¹) 海西早期古构造形态变化比较大, 在东西方向上出现了明显构造形态 (埋深变化) 差异, 划分出了巴楚隆起带、中部斜坡区、东部向斜区和南部和田古隆起区等4个构造单元 (图 7c)；中下奥陶统顶面 (T₇⁴) 海西早期构造形态变化亦比较大, 在南北方向上出现了明显构造形态差异, 也可以划分为4个构造单元, 即巴楚隆起带、中部斜坡区、东部向斜区和南部和田古隆起区 (图 7d)。③中下寒武统顶面 (T₈¹) 和中下奥陶统顶面 (T₇⁴) 喜山形中期古构造形态分布二者相似, 早期发育的和田古隆起消失了, 北部的巴楚隆起处于强烈隆升, 分布范围明显变大, 而南部麦盖提地区整体向南掀斜转为斜坡区。

图 7

Fig. 7

图 7 巴楚-麦盖提地区主要目的层顶面重要构造期古构造图 Fig. 7 The top structural map of the main target strata in prime tectonic stage in Bachu-Markit

塔里木盆地巴楚-麦盖提地区在前震旦纪基底之上, 经历了加里东期、海西期、印支期、燕山期和喜山期等多期构造运动, 形成了中下寒武统顶面 (T₈¹)、中下奥陶统顶面 (T₇⁴)、奥陶系顶面 (T₇⁰)、中下泥盆统克孜尔塔格组顶面 (T₆⁰)、下石炭统巴楚组顶面 (T₅⁶)、上石炭统小海子组顶面 (T₅⁴)、前中生界侵蚀面 (T₅⁰)、新近系顶面 (T₂⁰) 等8个一级或二级不整合界面, 发育多个构造旋回阶段 (表 1)(贾承造等, 1995；康玉柱和康志宏, 1994；何登发等, 2005), 造成了巴楚-麦盖提地区复杂的构造演化背景和断裂构造格架 (李曰俊等, 1999；王清华, 1999；刘高波等, 2004；何文渊等, 2000；丁文龙等, 2008), 特别是对和田古隆起和巴楚隆起的形成演化影响比较大 (徐希坤等, 2003；何登发等, 2008)。综合分析巴楚-麦盖提地区不同时期古地貌图和主要层系顶面在不同构造时期古构造图 (图 2、图 7), 可以比较好的反映出巴楚-麦盖提地区古构造特征及演化历史, 查明和田古隆起与巴楚隆起构造性质和演化关系。

表 1

Table 1

表 1(Table 1)

表 1 塔里木盆地巴楚-麦盖提地区地震反射波、构造运动、构造层序与构造旋回表 Table 1 Seismic reflection wave, tectonic movement, structural sequence and tectonic cycle in Bachu-Markit, Tarim

表 1 塔里木盆地巴楚-麦盖提地区地震反射波、构造运动、构造层序与构造旋回表 Table 1 Seismic reflection wave, tectonic movement, structural sequence and tectonic cycle in Bachu-Markit, Tarim

利用地震解释与钻井资料相结合, 通过对巴楚-麦盖提地区不同时期古地貌和古构造格架 (古埋深、古断裂) 全面系统恢复, 结合塔里木盆地区域构造演化背景, 比较好的刻画了巴楚-麦盖提地区古构造平面演化特征与古隆起的迁移规律。

研究结果表明, 巴楚-麦盖提地区在地质历史演化过程中, 经历了加里东、海西、印支、燕山和喜马拉雅等多期构造构造运动, 其古构造格局至少出现了四次主要的变动：①加里东早期-加里东中期, 巴楚-麦盖提地区为“北东低, 西南高”构造格局, 和田古隆起开始形成和持续隆升发育, 为北西-南东向弧形展布 (图 2a, b, c；图 7a, b)；②加里东晚期-海西早期, 巴楚-麦盖提地区为“南高北低”构造格局, 和田古隆起为近东西向展布, 巴楚隆起显现出雏形 (图 2d；图 7c, d)；③海西中期-海西晚期, 巴楚地区为北高南低, 而麦盖提地区为南高北低的构造格局, 和田古隆起逐渐淹没埋藏, 巴楚隆起形成 (图 2e, f)；④印支期-喜山期, 巴楚-麦盖提地区隆升强烈, 中生代地层全部剥蚀, 边界断裂强烈活动, 和田古隆起消失, 巴楚隆起被改造为由南北边界逆冲断裂夹持的断隆, 而麦盖提地区则调整为南倾的斜坡。巴楚-麦盖提地区呈现出“北东高, 西南低”的构造格局 (图 2g；图 7e, f)。

巴楚隆起海西早期开始发育, 显现出隆起的雏形, 海西中晚期隆起形成, 到喜山中期开始大幅度隆升, 并最终定型 (图 2e-g；图 7c-f)；巴楚隆起的构造演化经历了二个阶段, 即海西运动隆起形成阶段和喜山运动的强烈隆升改造阶段。

和田古隆起则是加里东期-海西期发育的一个大型古隆起 (图 2a-f；图 7a-d), 现今表现为一个大型的斜坡带 (图 2g、图 7e, f)；和田古隆起的构造演化经历了四个阶段, 即早加里东运动雏形形成阶段、加里东中期-海西早期运动持续隆升和上奥陶统-志留统-泥盆统沉积缺失阶段、海西运动中晚期 (石炭纪-二叠纪末) 的沉降埋藏阶段和印支-喜马拉雅运动期的掀斜消失阶段, 由此可见, 和田古隆起构造演化在塔里木盆地周边区域动力学背景变化中, 具有“两沉一隆”的发育模式 (图 8)。

图 8

Fig. 8

图 8 和田古隆起“两沉一隆”发育模式图 Fig. 8 The developmental patterning-two tectonic subsidence and one uplift in Hetian ancient uplift

根据巴楚-麦盖提地区隆起的在不同构造历史时期的分布位置和延伸方向 (图 2、图 7), 可以确定巴楚隆起与和田古隆起在不同构造时期的分布范围和迁移规律。结果表明, 和田古隆起自加里东早期开始发育以来, 到印支期-喜山早期逐渐消亡, 不同时期隆起平面分布位置和隆升幅度均有比较大的变化, 具有逆时针方向迁移的特征。而巴楚隆起自海西早期开始发育, 至喜山期强烈隆升期间, 隆起位置迁移不明显, 主要表现在隆起规模上的变化 (图 9)。分析认为巴楚-麦盖提地区隆起的形成与演化及迁移规律, 主要是受区域构造应力场在不同地质历史时期的作用力方向的改变造成的, 区域构造应力场方向变化表现为在寒武纪-中上奥陶世, 主要为北东-南西向挤压；志留纪-中下泥盆世, 该区应力方向逆时针旋转为南北向挤压；石炭纪-二叠纪, 应力方向继续逆时针旋转形成北西-南东向挤压；新生代, 应力方向又调整为北东-南西向。

图 9

Fig. 9

图 9 巴楚-麦盖提地区巴楚隆起、和田古隆起不同构造时期分布图 Fig. 9 The distribution of Bachu uplift and Hetian ancient uplift in different tectonic periods in Bachu-Markit

研究成果及钻探结果表明, 巴楚-麦盖提地区奥陶系蓬莱坝及鹰山组沉积时, 麦盖提斜坡沉积区受昆仑洋控制, 整体为碳酸盐岩台地相沉积。奥陶系油气主要勘探目的层为中下奥陶统鹰山组碳酸盐岩风化壳岩溶-裂缝型储集层, 埋藏比较深 (朱光有和张水昌, 2009), 但是勘探潜力一直受到重视。目前位于麦盖提斜坡东部玉北地区已完钻7口井的钻探结果表明, 中下奥陶统鹰山组岩性分为两段, 分别为灰岩段和云灰岩段。玉北1、玉北1-1、玉北1-2、玉北3井在钻井过程中, 奥陶系顶面 (T₇⁴) 之下灰岩层出现钻井泥浆漏失, 表明奥陶系灰岩中溶蚀孔洞发育, 以裂缝型和溶洞型储层为主, 油气产层主要集中在裂缝和溶蚀孔洞发育段。岩心观察和成像测井 (FMI)(图 10、图 11), 发现玉北1井、玉北1-2井、玉北3井中发育了大量的裂缝, 有高角度裂缝、低角度裂缝和水平缝, 从奥陶系底部到奥陶系顶部在不同岩性段均发育有各种角度的裂缝, 但又有其各自的特征。玉北1井岩心主要发育三段裂缝, 形成期次至少有两期, 具有低角度缝切割高角度缝的特征。高角度缝被泥质、方解石、沥青和原油充填, 形成于晚加里东期。平缝和斜缝主要充填原油, 少量充填泥质, 未充填沥青, 个别无充填物, 形成于海西期。

图 10

Fig. 10

图 10 玉北地区玉北1井奥陶系储层岩溶-裂缝发育特征岩心图 Fig. 10 The developmental characteristics of fracture from cores of Ordovician reservoir and FMI in Yubei

图 11

Fig. 11

图 11 麦盖提斜坡玉北地区玉北3井奥陶系储层成像测井 (FMI) 岩溶-裂缝发育特征图 Fig. 11 The developmental characteristics of fracture from cores of Ordovician reservoir and FMI in Yubei

玉北1井、玉北1-2井和玉北3井奥陶系岩心中溶洞大小以1~5mm为主, 有未充填、半充填和全充填, 充填物主要为方解石和原油。充填溶洞多发育在奥陶系上部, 厚度不大。奥陶系顶部溶洞的形成与表层岩溶作用有着密切的关系, 未充填溶洞多发育在顶部风化壳和底部岩性混杂段, 成像测井 (FMI) 中发现溶洞的发育位置与裂缝具有相互伴生的特点, 同时裂缝也多沿层面分布 (图 11)。

塔里木盆地奥陶系碳酸盐岩岩溶-裂缝型储层发育与分布除了受岩性和断裂控制以外, 还受古隆起演化控制。风化淋滤作用和流体-岩石相互作用能优化储集层的储集性能 (朱光有等, 2006, 2009, 2012b)。巴楚-麦盖提地区古构造演化史表明, 处于现今麦盖提斜坡带及其南部的和田古隆起, 自加里东中期形成至海西早期, 和田古隆起持续隆升, 暴露时间为84Ma, 晚奥陶世-泥盆纪沉积地层缺失, 使和田古隆起及其斜坡区内中下奥陶统鹰山组碳酸盐岩经历了复杂的成岩演化过程, 风化壳岩溶-裂缝型储层发育, 并具有多期次溶蚀和多期次裂缝发育及多期次油气充注的成藏特征。在和田古隆起演化过程中, 奥陶系碳酸盐岩地层主要经历了3个期次的岩溶作用, 分别为加里东中期和田古隆起隆升与第一期风化壳岩溶发育期、加里东晚期和田古隆起持续隆升与第二期风化壳岩溶发育期、海西早期和田古隆起定型与第三期风化壳岩溶发育期, 海西早期以后和田古隆起稳定沉降, 岩溶作用结束。由此可见, 麦盖提斜坡区奥陶系碳酸盐岩三期风化壳岩溶储层发育及分布受控于“和田古隆起”平面演化与分布特征。

位于现今麦盖提斜坡带的玉北地区正好处在和田古隆起的主体发育区, 根据和田古隆起演化、奥陶系碳酸盐岩储层岩溶-裂缝发育特征与形成期次、断裂活动特征等综合分析, 建立了玉北地区奥陶系储层发育的构造演化模式 (图 12), 古隆起演化与奥陶系岩溶作用及储层发育之间的动态关系具有以下特征。

图 12

Fig. 12

图 12 玉北地区奥陶系储层发育的构造演化模式 Fig. 12 The tectonic evolution model of the development of Ordovician reservoir in Yubei

在巴楚-麦盖提地区古隆起的构造演化过程中, 奥陶系鹰山组碳酸盐岩地层主要经历了加里东中期、加里东晚期和海西早期等三期古岩溶作用, 这三期岩溶作用可以和塔北哈拉哈塘地区相对比 (朱光有等, 2011), 都具备形成大规模连片分布的优质储集体。①第Ⅰ期加里东中期岩溶作用与储层发育特征：在和田古隆起隆升背景下, 断裂开始形成, 奥陶系鹰山组顶部产生一些张性裂缝, 在该期剥蚀区内主要岩性为白云岩和灰岩, 岩溶发育广泛 (图 12a)；②第Ⅱ期加里东晚期岩溶作用与储层发育特征：在区域挤压应力作用下, 北西向和田古隆起继续隆升, 断裂活动比较强烈, 产生高角度裂缝, 其产状与断裂一致, 再次形成岩溶 (图 12b)。③第Ⅲ期海西早期岩溶作用与储层发育特征:是玉北地区最为重要的岩溶发育期, 和田古隆起持续隆升, 向东南方向迁移 (图 9), 隆起幅度较大, 断裂活动强烈, 在断裂带附近, 鹰山组上部以高角度缝为主, 下部以低角度缝和水平缝为主, 玉北1井岩心中少量的溶蚀孔洞以及玉北1-2井溶洞主要是这一时期形成的。同时低角度裂缝和水平缝也主要形成于海西早期；岩心溶蚀孔洞、低角度缝和平缝中主要充填原油和方解石晶体, 未见沥青 (图 12c)。④早海西期之后岩溶作用结束与储层保存:和田古隆起逐渐被淹没埋藏, 石炭纪巴楚组下部泥岩段覆盖于奥陶系鹰山组之上, 岩溶作用结束, 岩溶储层得以很好保存 (图 12d)。

依据巴楚-麦盖提地区在加里东中期、加里东晚期和海西早期古隆起的高隆区和斜坡区分布范围, 可以评价预测奥陶系碳酸盐岩储层三期岩溶发育程度和分布范围。①加里东中期岩溶储层 (Ⅰ期)：岩溶比较发育, 分布在麦盖提地区和巴楚地区的西部, 主要受加里东中期呈北西-南东向展布的大型和田古隆起分布范围控制；②加里东晚期岩溶储层 (Ⅱ期)：岩溶发育, 分布在麦盖提地区的中东部；③海西早期岩溶储层 (Ⅲ期)：古岩溶作用十分强烈, 是玉北地区重要岩溶储层发育时期, 分布于麦盖提地区的东部, 范围相对前两期岩溶变小。同时在巴楚地区的西北部发育有岩溶作用, 形成了第三期的岩溶储集体 (图 13)。

图 13

Fig. 13

图 13 巴楚-麦盖提地区奥陶系岩溶储层发育区预测图 Fig. 13 The prognostic areas of karst of Ordovician reservoir in Bachu-Markit

根据巴楚-麦盖提地区奥陶系碳酸盐岩储层不同期次岩溶发育程度和分布范围叠合结果看, 玉北地区奥陶系储层为加里东中期、加里东晚期和海西早期等三期岩溶的叠加区, 溶蚀条件好, 岩溶-裂缝储层发育, 属于一类储层, 目前是中国石化西北油田分公司油气勘探的重点地区。玉北地区周边分别为加里东中期与加里东晚期、加里东晚期与海西早期等两期岩溶叠加区, 岩溶储层比较发育, 是二类储层。同时在巴楚地区的巴什托区块北部、亚松迪区块和毛拉区块的西南部地区为加里东中期与海西早期岩溶的叠加区, 亦属于二类储层。而其它地区则是一期岩溶发育区, 为三类储层 (图 13)。

(1) 巴楚隆起与和田古隆起属于两个不同性质的隆起, 前者是海西期形成的活动型隆起, 构造演化经历海西运动的隆起形成和喜山运动的强烈隆升改造两个阶段；而后者则是加里东期-海西期发育的一个大型古隆起, 现今表现为一个大型的斜坡带, 构造演化经历了早加里东运动期隆起雏形形成、加里东中期-海西早期运动持续隆升、海西运动中晚期沉降埋藏、印支-喜马拉雅运动期掀斜消失等四个阶段。

(2) 和田古隆起不同构造时期的平面分布位置和隆升幅度均有比较大的变化, 具有逆时针方向的迁移特征。而巴楚隆起位置迁移不明显, 主要表现在隆起规模上的变化, 巴楚-麦盖提地区隆起的形成与演化及迁移规律, 主要是受塔里木盆地区域构造应力场在不同地质历史时期的作用力方向的改变造成的。

(3) 奥陶系储层发育模式主要受和田古隆起演化和断裂活动及裂缝发育控制。加里东中期, 古隆起隆升, 断裂开始形成, 鹰山组顶部产生一些张性裂缝, 岩溶发育广泛；加里东晚期, 古隆起持续隆升, 断裂活动比较强烈, 形成高角度裂缝, 再次形成岩溶；海西早期, 古隆起明显向东南方向迁移, 幅度较大, 断裂活动强烈, 在断裂带附近, 鹰山组上部以高角度缝为主, 下部以低角度缝和水平缝为主。

(4) 不同时期古隆起分布直接控制着奥陶系碳酸盐岩储层三期岩溶的发育程度和分布范围。加里东中期岩溶比较发育, 分布在麦盖提地区和巴楚地区的西部；加里东晚期岩溶发育, 分布在麦盖提地区的中东部；海西早期岩溶作用十分强烈, 是玉北地区重要岩溶储层发育时期, 分布于麦盖提地区的东部, 范围相对前两期岩溶变小。同时在巴楚地区的西北部发育有岩溶作用, 形成了第三期的岩溶储集体。

(5) 玉北地区奥陶系储层为加里东中期、加里东晚期和海西早期等三期岩溶的叠加区, 溶蚀条件好, 岩溶-裂缝储层发育, 属于一类储层；其周边分别为加里东中期与晚期、加里东晚期与海西早期等两期岩溶叠加区, 岩溶储层比较发育, 是二类储层, 巴楚地区西南部还发育有加里东中期与海西早期岩溶的叠加区, 属于二类储层；而其它地区则是一期岩溶发育区, 为三类储层。