塔里木盆地M油田N区块强剥蚀区鹰山组高精度层序地层格架内岩性组合发育规律

李衍鹏; 吴俊; 樊太亮; 李国萃; 吕凯迪; 伍尚嘉; 张娟

doi:10.12404/j.issn.1671-1815.2506036

科学技术与工程 ›› 2026, Vol. 26 ›› Issue (25) :10783-10803 DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2506036

石油、天然气工业

塔里木盆地M油田N区块强剥蚀区鹰山组高精度层序地层格架内岩性组合发育规律

李衍鹏 ¹^,² ,
吴俊 ¹^,²^,^* ,
樊太亮 ¹^,² ,
李国萃 ¹^,² ,
吕凯迪 ¹^,² ,
伍尚嘉 ¹^,² ,
张娟 ³

作者信息 +

Lithological Association Patterns within High-resolution Sequence Stratigraphic Framework of Yingshan Formation in High-denudation Zone, Block N, M Oilfield, Tarim Basin

LI Yan-peng ¹^,² ,
WU Jun ¹^,²^,^* ,
FAN Tai-liang ¹^,² ,
LI Guo-cui ¹^,² ,
LÜ Kai-di ¹^,² ,
WU Shang-jia ¹^,² ,
ZHANG Juan ³

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摘要

受加里东-海西期构造运动影响,塔里木盆地M油田N区块鹰山组剥蚀严重,地层等时对比难度大,碳酸盐岩岩性组合分布规律认识不清,严重制约着储层精准预测和油藏高效开发。以塔里木盆地M油田N区块鹰山组为研究对象,基于岩心薄片、钻/测井和地震等资料,运用米兰科维奇旋回分析法,构建高分辨率的天文年代标尺,建立高精度层序地层格架。划分岩石类型,建立岩性组合序列,揭示高精度等时地层格架内岩性组合分布规律及其对岩溶作用的影响。结果表明:米兰科维奇旋回的超长偏心率周期(2.4 Ma)、超长斜率周期(1.2 Ma)和长偏心率周期(405 ka)分别与四级、五级和六级层序相对应,将鹰山组划分为2个三级、4个四级、8个五级和23个六级层序。鹰山组下段呈现东厚西薄,上段呈现南厚北薄的特征。鹰山组发育8种岩石类型和8种(A型~H型)岩性组合。鹰山组下段发育E型~H型组合,上段发育A型~D型组合。高精度层序地层格架内岩性组合分布呈现明显区域差异性,即鹰二段自南向北,由A、C和E型过渡为B、F和G型组合;鹰三段由西南向东北,由B、C型向F型~G型组合过渡。鹰四段由西向东,从B型渐变为C型组合。指明了B型岩性组合最有利于优质岩溶储层的发育,C、E和F型次之。

Abstract

Affected by the Caledonian-Hercynian Orogeny tectonic movements, the Yingshan Formation in Block N of M Oilfield has undergone intense denudation, which has brought considerable challenges to isochronous stratigraphic correlation. The distribution patterns of carbonate lithological associations have not been clearly understood, which severely hinders the accurate prediction of reservoirs and the efficient development of oil reservoirs. Taking the Yingshan Formation in the northern Block N of the high-denudation zone in M Oilfield as the research target, a high-resolution astronomical chronostratigraphic scale has been conducted and a high-precision sequence stratigraphic framework has been established through the application of Milankovitch cycle analysis, based on integrated data including cores, thin sections, well logging, and seismic data. Rock types have been classified, vertical lithological association sequences have been established, and the distribution patterns of lithological associations within the high-precision isochronous stratigraphic framework, as well as their differential impacts on karstification, have been revealed. The research findings are as follows: the ultra-long eccentricity cycle (2.4 Ma), the ultra-long obliquity cycle (1.2 Ma), and the long eccentricity cycle (405 ka) of the Milankovitch cycles correspond to the fourth-order, fifth-order, and sixth-order sequences, respectively. Based on this correspondence, the Yingshan Formation has been divided into two third-order sequences, four fourth-order sequences, eight fifth-order sequences, and 23 sixth-order sequences. The lower part of the Yingshan Formation is characterized by being thicker in the east and thinner in the west, while the upper part is thicker in the south and thinner in the north. Eight types of carbonate rocks have been identified within this formation, which have been categorized into eight lithological association types (A-type to H-type)) according to their vertical stacking patterns. The lower section of the Yingshan Formation features the E-type to H-type assemblages, while the upper section has the A-type to D-type assemblages. Significant regional variations in the distribution of lithological associations have been found within the high-precision sequence stratigraphic framework. In the second member of the Yingshan Formation, the associations gradually transition from A-type, C-type, and E-type to B-type, F-type, and G-type from south to north. In the third member, the associations shift from from B-type and C-type to F-type and G-type from southwest to northeast. In the fourth member, the associations change gradually from B-type to C-type from west to east. It was confirmed that B-type association is most favorable for the development of high-quality karst reservoirs, with C-type, E-type, and F-type following in effectiveness.

Graphical abstract

关键词

高精度层序地层 / 碳酸盐岩岩性组合 / 岩溶作用 / 鹰山组 / 塔里木盆地

Key words

high-resolution sequence stratigraphic framework / lithological association of carbonates / karstification / Yingshan Formation / Tarim Basin

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李衍鹏, 吴俊, 樊太亮, 李国萃, 吕凯迪, 伍尚嘉, 张娟. 塔里木盆地M油田N区块强剥蚀区鹰山组高精度层序地层格架内岩性组合发育规律[J]. 科学技术与工程, 2026, 26(25): 10783-10803 DOI:10.12404/j.issn.1671-1815.2506036

LI Yan-peng, WU Jun, FAN Tai-liang, LI Guo-cui, LÜ Kai-di, WU Shang-jia, ZHANG Juan. Lithological Association Patterns within High-resolution Sequence Stratigraphic Framework of Yingshan Formation in High-denudation Zone, Block N, M Oilfield, Tarim Basin[J]. Science Technology and Engineering, 2026, 26(25): 10783-10803 DOI:10.12404/j.issn.1671-1815.2506036

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塔里木盆地深层-超深层油气资源潜力巨大,近年来,以奥陶系一间房组和鹰山组碳酸盐岩为目的层的钻井数量逐渐增加,揭示了奥陶系碳酸盐岩具有良好的勘探前景^[1-5]。塔北地区经历了多期强烈的构造运动,奥陶系剥蚀程度差异较大,地层之间的接触关系复杂多变,层序界面不易识别,增加了区域地层间等时对比的难度^[6-8]。前人对塔里木盆地M油田奥陶系层序界面的研究更多关注二级或三级层序界面^[9-11],对于中-下奥陶统鹰山组内部的低级别层序界面分析相对较少。然而,短期暴露形成的低级别层序界面会明显改造碳酸盐岩的物性,形成多种类型的储渗空间,在一定程度上影响着岩溶储层的发育^[12-15]。作为重要的油气储存场所和运移通道,裂缝或溶蚀孔洞的形成受岩性的控制^[16-18]。不同岩性在垂向上相互叠置构成岩性组合序列,进一步控制着碳酸盐岩储层的分布并制约油气产能^[19-21]。因此,揭示高精度层序地层格架内的岩性组合特征与储层展布之间的关系,有利于提高优质储层集体预测精度^[17,22]。

前人针对研究区鹰山组的研究主要集中在层序地层、岩石类型、储层发育特征等方面^[17,22-23]。杨孝群^[24]将研究区鹰山组划分为2个三级层序和4个四级层序,并建立等时地层格架。宋倩等^[25]认为塔北奥陶系碳酸盐岩储层的岩石类型为生屑灰岩和砂屑灰岩。黄金叶等^[26]指明了塔里木盆地M油田东南缘奥陶系碳酸盐岩储层的岩石类型包括砂屑灰岩、生屑灰岩和鲕粒灰岩。谷雨^[27]明确了塔里木盆地M油田七区和八区一间房组储层受沉积相的控制,其中泥晶颗粒灰岩、生屑灰岩、亮晶内碎屑灰岩组成的中、高能滩容易形成优势储层。

分析前人研究发现,塔北强剥蚀区内的高精度层序地层格架尚未建立,其内部的岩性组合发育规律不清。基于此,现以塔里木盆地M油田N区块鹰山组为研究对象,基于岩心、薄片、钻/测井、地震及生产动态数据等资料,运用米兰科维奇方法,构建高分辨率的天文年代标尺,建立高精度层序地层格架。划分鹰山组岩石类型,建立垂向岩性组合序列,揭示高精度层序地层格架的岩性组合发育规律及其对岩溶作用的差异性影响,以期为深层碳酸盐岩储层地质认识提供地质理论和勘探实践借鉴。

1 区域地质概况

塔北地区位于塔里木盆地北部,是油气最富集的构造单元之一^[28]。塔里木盆地M油田位于塔北地区阿克库勒隆起内,东靠草湖凹陷,西接哈拉哈塘凹陷,南邻满加尔凹陷,北部为库车坳陷[图1(a)]。研究区为塔里木盆地M油田N区块[图1(b)]。

受塔里木盆地周边洋盆伸展-汇聚旋回的控制,研究区经历了6个构造演化阶段,构成“埋藏-抬升-埋藏-抬升-埋藏”构造演化旋回[图1(c)、图1(d)]^[29-32]。加里东运动早期(对应于寒武纪至早-中奥陶世),塔北地区处于弱伸展构造背景下的区域性稳定沉降期^[28]。加里东中期盆缘构造活动增强,盆地处于挤压构造环境,塔北和塔中两个古隆起初步形成^[30,33]。受盆地东南缘挤压影响,加里东运动晚期—海西运动早期研究区东南部抬升,塔北隆起继承性发育^[34]。晚海西期至印支期研究区北部的南天山洋闭合,南北向挤压作用增强,塔北隆起最终定型^[35]。在燕山期至早喜马拉雅期,研究区整体处于稳定深埋阶段,构造活动相对较弱,而晚喜马拉雅期至今,塔里木盆地受到印度板块与欧亚板块碰撞的强烈影响,处于强烈挤压构造环境,盆地外围形成了新生代前陆盆地,奠定了现今的构造格局^[36-39]。

研究目的层为奥陶系鹰山组,鹰山组自下而上可划分为鹰一段、鹰二段、鹰三段和鹰四段,其中鹰一段和鹰二段为鹰山组下段,鹰三段和鹰四段为鹰山组上段。鹰山组的顶界面和底界面分别对应地震反射界面的T₇⁵和T₇⁸,鹰一段和鹰二段之间的地震反射界面为T₇^6-1;鹰二段和鹰三段之间的地震反射界面为T₇⁶;鹰三段和鹰四段之间的地震反射界面为T₇^5-1[图2(a)和图2(b)]。研究区位于塔里木盆地M油田北部,后期历经多期次构造抬升,一间房组被严重剥蚀,大部分区域该套地层缺失,鹰山组顶界面(T₇⁵)与一间房组顶界面(T₇⁴)重合^[40]。鹰山组沉积期,研究区整体处于碳酸盐岩台地相带。自鹰下段至鹰上段,沉积环境由局限台地逐步过渡为开阔台地^[41-44]。鹰山组下段主要岩性为含白云质泥晶砂屑灰岩、灰质白云岩和泥粉晶白云岩;鹰山组上段主要岩性为泥晶灰岩和砂屑泥晶灰岩,局部见颗粒灰岩^[45]。虽然研究区大部分钻井钻遇鹰山组,但多数钻井均未钻穿整套地层。

2 高精度层序地层特征

2.1 不同级次层序界面识别

2.1.1 三级层序界面特征

1)鹰山组底界面(地震反射界面T₇⁸)

该界面上覆鹰山组与下伏蓬莱坝组为整合接触关系。由于研究区钻井深度限制,多数钻井未能钻穿鹰山组,该界面未有钻井揭示,所以该界面主要依据塔里木盆地西北缘柯坪露头剖面识别其特征。水泥厂露头剖面显示:鹰山组与蓬莱坝组界面处发育厚约15 cm的红褐色黏土风化壳[图3(a)],界面之下蓬莱坝组顶部以中厚层白云岩为主,界面之上鹰山组为厚层块状灰岩夹灰质白云岩。

2)鹰山组上段和下段分界面(地震反射界面T₇⁶)

巴楚达板塔格露头剖面揭示:T₇⁶界面为岩性转换面,T₇⁶界面之下岩性主要为白云质灰岩,界面之上可见砂屑灰岩、泥晶灰岩等[图3(b)]。研究区钻井显示:T₇⁶界面上下岩性及其测井响应特征具有明显差异。界面之下为泥粉晶白云岩、白云质灰岩、灰质白云岩等岩性,GR在10~30 API的范围内较大幅度地波动,RS和RD在1~100 Ω·m低幅振荡;界面之上为泥晶灰岩、泥晶砂屑灰岩和砂屑泥晶灰岩等岩性,GR在10~20 API小幅变化,RS和RD在100~1 000 Ω·m范围内高幅度波动[图3(c)]。

3)鹰山组顶界面(地震反射界面T₇⁵)

南一沟露头剖面揭示:T₇⁵界面为鹰山组与一间房组之间的整合面[图3(d)]。受剥蚀强度差异的影响,研究区部分区域一间房组及其上覆地层缺失,鹰山组直接与上覆石炭系接触,但多数区域鹰山组与一间房组呈整合接触关系。钻井揭示界面附近岩性与测井响应具有规律性。①岩性差别:T₇⁵界面之下以泥晶砂屑灰岩、亮晶砂屑灰岩和砂屑泥晶灰岩等为主;界面之上以泥晶灰岩为主,反映鹰山组到一间房组底部由浅水转变为较深水,指示着海平面逐渐上升;②常规测井响应:界面之下鹰山组RS和RD较高,处于4 000~40 000 Ω·m范围内,整体变化不大,界面之上一间房组的RS和RD较小,在1 000~20 000 Ω·m范围内变化,整体呈现出向上减小的特征[图3(e)]。

2.1.2 四级层序界面特征

1)鹰山组下段内部(一段与二段)界面(对应于地震反射界面T₇^6-1)

水泥厂露头剖面显示,T₇^6-1界面为准层序组叠加样式转换面,层序界面之下鹰一段对应进积型准层序叠加样式,界面之上为退积型准层序叠加样式[图4(a)]。

钻井揭示界面上下岩性和测井响应的差别:层序界面之下岩性主要为泥-粉晶白云岩、灰质白云岩夹泥晶灰岩。GR值在界面之下具有向上增大趋势,且在10~30 API范围内波动变化;RS和RD整体较为稳定,在10 Ω·m左右波动。层序界面之上岩性主要为白云质灰岩夹泥晶灰岩,局部发育泥-粉晶白云岩,GR在20 API左右,局部可达30 API,向上略微减小;RS和RD在10~100 Ω·m范围大幅波动,表明自鹰二段起灰质成分逐步增多[图4(c)]。

2)鹰山组上段内部(三段与四段)界面(对应于地震反射界面T₇^5-1)

水泥厂露头剖面显示:T₇^5-1界面为岩性转换面、准层序叠加样式转变面。界面之下鹰三段岩性以泥晶灰岩、砂屑灰岩为主,且上部发育藻灰岩,准层序表现为进积型叠加样式;界面之上鹰四段岩性以泥晶灰岩、砂屑泥晶灰岩为主,准层序叠加样式为退积型[图4(b)]。钻井揭示:界面之下鹰三段岩性主要为砂屑泥晶灰岩、白云质灰岩夹泥晶灰岩,GR在10 API左右波动,RS和RD向上减小,在10~10 000 Ω·m大幅波动。界面之上鹰四段岩性主要为泥晶灰岩夹砂屑泥晶灰岩,局部发育白云质灰岩,GR整体小于10 API,波动幅度较小,RS、RD向上增大,在100~40 000 Ω·m范围内快速变化[图4(d)]。

2.1.3 五级和六级层序界面特征

通常认为,五级和六级层序界面分别对应于次级海泛面和同期沉积事件,表现为岩性组合的突然转变^[46-47]。鉴于岩心、测井和地震资料很难识别出低级层序界面,因此结合米兰科维奇法实现高分辨率层序地层划分。米兰科维奇理论认为,地球轨道参数的周期性变化引起地球表面日照量的周期性变化,导致地球气候的周期性变化,最终控制着沉积产物产生韵律性或旋回性,形成了与轨道周期一致的沉积地层旋回。因此,地球轨道周期与高频层序地层具有一定的对应关系,这些旋回性记录称为米兰科维奇旋回^[48-50]。同时,鹰山组为碳酸盐岩台地相沉积序列,米兰科维奇旋回信息保存较好^[51-52]。诸多学者采用磁化率、自然伽马、钍钾比等测井曲线作为指示性曲线,通过频谱分析证实塔里木盆地奥陶系碳酸盐岩中包含与天文轨道周期有关的米兰科维奇旋回信息^[53-56]。

因此,以鹰山组GR数据为周期提取对象,基于Acycle软件进行频谱分析识别出地层中的米兰科维奇旋回^[57]。以W12井为例,频谱分析结果显示:峰值超过90%置信曲线的旋回厚度(频率倒数)为209.68、104.83、36.34、8.94、3.73、1.65。结合研究区其余单井频谱分析结果,鹰山组单个四级层序厚度为209.68~227.4 m,单个五级旋回厚度为104.83~108.02 m,单个六级旋回厚度为36.34~38.24 m,3个级别层序对应的厚度之比约为5.93∶2.1∶1。根据前人针对天文周期和层序对应关系的研究^[58],结合本地区研究实践,证实了四级层序与超长偏心率周期对应,五级层序与超长斜率周期对应,六级层序与长偏心率周期对应(图5)。

2.2 层序划分方案

基于三级与四级层序界面识别标准,塔里木盆地M油田N区块鹰山组识别出3个三级层序界面(T₇⁸、T₇⁶和T₇⁵)和2个四级层序界面(T₇^6-1和T₇^5-1),划分为2个三级层序和4个四级层序。通过频谱分析,识别出鹰山组米兰科维奇旋回个数,结合岩性和测井曲线响应特征,将鹰山组进一步划分为8个五级层序和23个六级层序(表1)。

2.3 高精度层序地层格架

2.3.1 单井层序分析

根据高精度层序划分方案,位于研究区西南部未剥蚀区的W12井,鹰山组发育的4个四级层序、8个五级层序和23个六级层序均完整且齐全。由于钻井深度受限,位于最下部的鹰山组一段尚未钻揭。鹰二段对应于第2个四级层序,岩性以白云化泥晶灰岩、砂屑泥晶灰岩和泥晶灰岩为主,底部见白云石化砂屑泥晶灰岩。GR由10 API向上波动增大至30 API左右,局部出现尖峰状特征;CAL在6 in(1 in=2.54 cm)附近小幅波动,在GR尖峰处明显增大,局部可达8 in;RS曲线呈现先增大再减小趋势,波动较为剧烈,反映了云岩、灰岩互层的特征。鹰三段对应于第3个四级层序,岩性以中层砂屑泥晶灰岩、中厚层泥晶灰岩为主夹薄层泥晶砂屑灰岩,局部见白云石化。GR曲线幅值较低,整段GR较为稳定,平均为15 API,在中部发生突变,锯齿化程度增大。CAL在鹰三段较为稳定,RS曲线自下而上具有增大-减小-增大的趋势,整体在100~100 000 Ω·m范围内大幅波动。鹰三段沉积水动力条件较鹰二段较强,水体环境由局限台地逐步过渡为开阔台地。鹰四段对应于第4个四级层序,岩性以中-厚层泥晶灰岩夹薄层砂屑泥晶灰岩,GR由约20 API向上变小至约10 API,CAL在6~7 in范围内波动,RS在6 524 m附近出现明显上下分异特征,下部电阻率在100~10 000 Ω·m范围剧烈波动,上部电阻率稳定在1 000 Ω·m左右[图6(a)]。

位于研究区东北部剥蚀区的W10井,鹰山组上覆地层为石炭系巴楚组,鹰山组上段被完全剥蚀。受钻井深度限制,仅钻遇鹰二段,位于最下部的鹰一段尚未钻揭。根据高精度层序划分方案,该井发育2个四级层序、4个五级层序、12个六级层序。鹰二段对应于第2个四级层序,主要发育泥晶灰岩、砂屑泥晶灰岩白云质灰岩和泥粉晶白云岩等,局部可见岩溶作用形成的孔洞。测井曲线上,GR整体在20 API左右,由下至上波动幅度逐渐减小,局部可见明显尖峰。CAL在整段无明显变化,稳定在6 in左右,RS和RD曲线在1~60 000 Ω·m范围内多段大幅波动,在第3个和第4个五级层序内,由下至上具有先减小后增大的特征,反映鹰二段向上灰质增加的特征[图6(b)]。

2.3.2 连井层序对比

1)东西向剖面连井层序对比

位于研究区西北部剥蚀区的W3井,鹰山组上覆为泥盆系东河塘组(图7)。该井鹰四段被完全剥蚀,鹰三段被部分剥蚀,受钻井深度限制,仅钻遇鹰二段顶部。W3井发育6个五级层序和17个六级层序,受剥蚀作用影响,顶部的6号五级层序和17号六级层序残缺。该井岩性主要为砂屑灰岩和厚层泥晶灰岩,GR在10 API附近小幅波动,由下至上波动幅度减小;CAL约为7 in,在局部明显增大至12 in;RS和RD曲线具有两段向上减小的特征,整体在10~10 000 Ω·m区间范围内。

位于研究区中部剥蚀区的W2井,鹰山组上覆为石炭系巴楚组。该井鹰四段被完全剥蚀,鹰三段被部分剥蚀。由于钻井深度限制,仅钻遇鹰二段。由于处于两期岩溶叠加区域,该井剥蚀强度进一步增强,发育6个五级层序和16个六级层序,顶部各级层序受剥蚀而残缺。岩性在垂向上具有明显二分性,鹰二段主要发育白云岩、白云质灰岩;鹰三段主要发育砂屑灰岩和泥晶灰岩。CAL在整段无明显变化,稳定在6 in附近;GR在鹰二段内由20 API左右向上减小至10 API左右,同时波动幅度由剧烈转为平稳;鹰三段GR由下至上略微增大,整体约为10 API,局部出现明显尖峰特征。RS和RD在鹰二段由1 000 Ω·m左右向上减小至10 Ω·m左右,在鹰三段内由约10 Ω·m向上增大至约10 000 Ω·m。

2)南北向剖面连井层序对比

位于研究区西南部未剥蚀区的W4井,鹰山组上覆为奥陶系一间房组(图8)。该井鹰山组各级层序均完整,但受钻井深度限制,仅钻遇鹰四段。鹰四段岩性主要为泥晶灰岩和砂屑泥晶灰岩,GR值约为15 API,整段无明显变化,CAL约为6 in,RS和RD整体在10 000 Ω·m左右波动。

位于研究区西南部的W5井,鹰山组上覆为奥陶系一间房组。鹰山组发育的8个五级层序和23个六级层序均完整且齐全,受钻井深度限制,该井仅钻遇鹰四段。鹰四段岩性主要为砂屑泥晶灰岩和泥晶砂屑灰岩,GR在7 API左右波动,局部见20 API的尖峰。CAL整段无明显变化,稳定在6 in左右,RS和RD整体在2 000~20 000 Ω·m,局部大幅度变化,形成多个负偏的尖峰。

位于研究区中部剥蚀区的W6井,鹰山组上覆为石炭系巴楚组。鹰四段被完全剥蚀,鹰三段被部分剥蚀,由于钻井深度限制,鹰一段未钻透且鹰二段未能钻穿。该井发育5个五级层序和15个六级层序,顶部的各级层序由于剥蚀而残缺。岩性主要为泥晶灰岩和亮晶砂屑灰岩,局部可见生屑灰岩与白云质灰岩。GR在15 API左右小幅度波动,在鹰三段顶部见尖峰,CAL在6~7 in范围内小幅波动,RS和RD在鹰二段内具有向上增大趋势,在鹰三段内RS和RD出现两段式增大特征,整体处于100~20 000 Ω·m范围内。位于研究区东北部剥蚀区的W7井,鹰山组上覆为石炭系巴楚组。该井鹰四段被完全剥蚀,鹰三段仅残存部分层序。由于剥蚀程度进一步增大,该井残存5个五级层序和14个六级层序。岩性主要为白云质灰岩、泥晶灰岩和砂屑灰岩。CAL稳定在6 in附近;鹰二段GR由约25 API向上减小。至10 API左右,且波动幅度向上逐渐减小,RS和RD向上增大,处于200~20 000 Ω·m。鹰三段GR相对平稳在10 API左右,局部出现尖峰,RS和RD整体处于200~1 000 Ω·m范围内,见有多个明显左偏的尖峰。

位于研究区东北部的W8井,鹰山组上覆为石炭系巴楚组,鹰四段完全被剥蚀。该井鹰山组发育6个五级层序和16个六级层序,顶部层序受剥蚀而残缺。受钻井深度限制,未能钻遇鹰下段,钻遇的鹰下段岩性主要为砂屑灰岩和泥晶灰岩,局部见白云岩。GR在10 API左右波动,局部见120 API的尖峰。CAL整段无明显变化稳定在6 in左右,在GR尖峰处略微增大,RS和RD整体在100~1 000 Ω·m,在GR尖峰处大幅度降低,形成左偏的尖峰。

2.3.3 层序地层展布

通过单井层序划分和连井层序对比,井-震结合,开展三维地震精细解释,明确了鹰山组层序展布特征。整体而言,鹰山组层序厚度(时间域)范围为119~309 ms,其中研究区的西北部最薄(时间域为119~150 ms),东南部最厚(时间域为240~309 ms)。由于加里东中期与海西早期两期岩溶作用叠加,在W11井附近鹰山组厚度再次减薄[图9(a)]。其中,鹰山组下段厚度(时间域)为85~182 ms,研究区西北部最薄(时间域为90~110 ms),东北部最厚(时间域160~170 ms),鹰下段最大厚度差(时间域)为97 ms,鹰山组下段整体呈现东部厚西部薄,厚度差距小的特点[图9(b)]。鹰山组上段厚度(时间域)为0~138 ms,其中研究区东北部最薄(时间域为0~50 ms),西南部最厚(时间域100~140 ms),鹰上段最大厚度差为(时间域)为138 ms。鹰山组上段整体具有南部厚北部薄、厚度差距大的特点[图9(c)]。由于鹰山组受岩溶作用的差异性影响,在两期岩溶作用的叠加区域鹰山组厚度进一步减薄。

3 层序格架内岩性组合与分布规律

3.1 岩石类型

基于岩心观察和岩石薄片鉴定,明确了鹰山组共发育8种岩石类型:泥质灰岩、泥晶灰岩、砂屑泥晶灰岩、泥晶砂屑灰岩、亮晶砂屑灰岩、角砾质灰岩、白云质灰岩、灰质白云岩和泥-粉晶白云岩(图10)。

(1)泥晶灰岩。泥晶灰岩在鹰四段内广泛发育,颗粒含量小于10%,结构组分比较单一,基本不含砂屑等组分,缝合线较为发育,具有泥晶结构,在基质中隐约有颗粒组分分散,偶尔可见生物碎屑[图10(a)]。

(2)砂屑泥晶灰岩。鹰山组全段皆有发育,多发育在鹰上段,砂屑含量占10%~35%,局部可见鸟眼构造、窗格孔等,内部偶见生物化石[图10(b)]。

(3)泥晶砂屑灰岩。鹰山组鹰上段较为常见,颗粒含量大于50%,组分主要为砂屑,泥晶含量大于亮晶含量,充填物以泥晶方解石为主,亮晶方解石胶结物较少,可见少量生屑,磨圆分选均一般,裂隙较发育[图10(c)]。

(4)亮晶砂屑灰岩。鹰山组各段均有发育亮晶砂屑灰岩,砂屑含量大于60%,颗粒之间为亮晶方解石胶结物,分选、磨圆好-中等,局部含较多生物碎屑如腕足、三叶虫、棘皮类等,分选较好,颗粒分布比较均匀[图10(d)]。

(5)白云质灰岩。白云质灰岩广泛发育在研究区鹰二段内,属于灰岩与白云岩之间过渡岩类,岩石成分主要为方解石,其次为白云石。内部基本无生屑或者颗粒,发育原生自形白云岩,白云石化作用沿缝合线强烈发育[图10(e)]。

(6)灰质白云岩。多发育在研究区鹰下段内,属于灰岩与白云岩之间另一种过渡岩类,岩石成分主要为白云石,其次为方解石。内部见有少量的灰质成分,因交代作用形成粉-细晶白云岩,含量大于50%[图10(f)]。

(7)泥-粉晶白云岩。常见于研究区鹰山组下段,主要成分为白云石,白云石排列呈镶嵌状,具有晶粒结构,晶间见有泥质,孔隙及裂隙较不发育,仅在局部发育少量溶蚀孔,其晶形多为半自形-他形,晶粒大小多为泥-粉晶[图10(g)]。

(8)角砾质灰岩。较少见该岩性,主要由不同来源的岩屑角砾混杂胶结而成,其角砾成分可分为碳酸盐岩类碎屑和硅质岩碎块等,角砾质在岩石中杂乱分布,无明显定向性[图10(h)]。

3.2 岩性组合划分

根据岩石类型的垂向叠置关系,划分8种岩性组合序列,分别对应A型~H型。

(1)厚层泥晶灰岩夹薄层砂屑泥晶灰岩(A型)岩性组合。厚层泥晶灰岩夹薄层砂屑泥晶灰岩,白云石化程度无-低;上升半旋回与下降半旋回厚度差距不大;GR整体约为16 API,由下至上略微减小,波动变化较明显;RS、RD在1 000~100 000 Ω·m范围频繁小幅度变化[图11(a)]。

(2)中薄层泥晶砂屑灰岩夹中薄层泥晶灰岩(B型)岩性组合。中薄层泥晶砂屑灰岩夹中薄层亮晶砂屑灰岩、泥晶灰岩,白云石化程度低-中等;上升半旋回与下降半旋回厚度相差不大;GR在7~8 API附近小幅震荡,局部可见可达20 API的尖峰;RS、RD整体稳定在1 000~10 000 Ω·m范围内,在亮晶砂屑灰岩处出现明显负偏[图11(b)]。

(3)中层亮晶砂屑灰岩夹薄层泥晶灰岩(C型)岩性组合。中厚层亮晶砂屑灰岩夹薄层泥晶灰岩,白云石化程度低-中等;上升半旋回发育厚度小于下降半旋回;GR介于8~10 API,整体呈锯齿状,向上略微减小,局部出现10 API的高值;RS、RD向上减小,在100~10 000 Ω·m大幅度变化[图11(c)]。

(4)厚层泥晶灰岩夹薄层生屑灰岩(D型)岩性组合。岩性为厚层泥晶灰岩夹薄层生屑灰岩,白云石化程度低;上升半旋回厚度小,下降半旋回厚度较大;GR在5~30 API剧烈震荡,呈多个尖峰状特征,局部具有低异常值;RS、RD整体较小,在10~1 000 Ω·m小幅波动,局部见高异常值[图11(d)]。

(5)厚层亮晶砂屑灰岩夹中层泥晶砂屑灰岩(E型)岩性组合。岩性为厚层亮晶砂屑灰岩、泥晶砂屑灰岩,白云石化程度低-中等;下降半旋回略大于上升半旋回厚度,GR在8~10 API内小幅震荡,由下至上略微减小,局部可增大至15 API左右,RS整体较小,在80 Ω·m左右波动[图11(e)]。

(6)中层泥晶灰岩夹薄层云质灰岩(F型)岩性组合。厚层泥晶灰岩、白云质灰岩夹薄层泥-粉晶白云岩、灰质白云岩,白云石化程度高;上升半旋回略大于下降半旋回厚度,GR在15~25 API剧烈波动,向上略微减小,曲线呈锯齿状,局部GR可达35 API;RS、RD整体较为稳定,在200~400 Ω·m范围内小幅变化,在局部可见多个30 Ω·m左右的负异常值[图11(f)]。

(7)中层泥晶灰岩夹中薄层泥粉晶白云岩(G型)岩性组合。中厚层泥-粉晶白云岩夹泥晶灰岩、白云质灰岩,白云石化程度高;上升半旋回厚度小于下降半旋回厚度,GR在5~30 API范围内剧烈震荡,由下至上整体呈锯齿状上升趋势,RS处于100~1 000 Ω·m范围内小幅波动[图11(g)]。

(8)厚层泥粉晶白云岩夹薄层泥晶灰岩(H型)岩性组合。厚层泥-粉晶白云岩夹薄层灰质白云岩、泥晶灰岩,大部分为白云岩;上升半旋回厚度小于下降半旋回厚度;GR在20 API附近反复大幅波动,形成多个尖峰;RS、RD在1 000~10 000 Ω·m范围内频繁波动[图11(h)]。

3.3 岩性组合分布规律

(1)东西向连井岩性组合展布规律:纵向上,鹰二段以中层泥晶灰岩夹薄层云质灰岩(F型)、中层泥晶灰岩夹中薄层泥粉晶白云(G型)组合为主。鹰三段主要发育中薄层泥晶砂屑灰岩夹中薄层泥晶灰岩(B型)、中层亮晶砂屑灰岩夹薄层泥晶灰岩(C型)组合。

(2)南北向连井岩性组合展布规律:纵向上,鹰二段内主要发育中层泥晶灰岩夹薄层云质灰岩(F型)、中层泥晶灰岩夹中薄层泥粉晶白云(G型)组合。鹰三段主要发育中层亮晶砂屑灰岩夹薄层泥晶灰岩(C型)岩性组合。鹰四段主要为厚层泥晶灰岩夹薄层砂屑泥晶灰岩(A型)、中薄层泥晶砂屑灰岩夹中薄层泥晶灰岩(B型)组合。

(3)岩性组合平面展布规律:鹰二段广泛发育H型组合,A型、B型、C型、E型、F型和G型组合在研究区差异性分布。由南向北,岩性组合由厚层泥晶灰岩夹薄层砂屑泥晶灰岩(A型)、中层亮晶砂屑灰岩夹薄层泥晶灰岩(C型)和厚层亮晶砂屑灰岩夹中层泥晶砂屑灰岩(E型)向中薄层泥晶砂屑灰岩夹中薄层泥晶灰岩(B型)、中层泥晶灰岩夹薄层云质灰岩(F型)和中层泥晶灰岩夹中薄层泥粉晶白云岩(G型)组合逐渐过渡。

鹰三段岩性组合以A型组合为主,B型、C型、E型和F型组合具有区域性分布的特点。由西南向东北,岩性组合由厚层泥晶灰岩夹薄层砂屑泥晶灰岩(A型)、中薄层泥晶砂屑灰岩夹中薄层泥晶灰岩(B型)和中层亮晶砂屑灰岩夹薄层泥晶灰岩(C型)组合向中层泥晶灰岩夹薄层云质灰岩(F型)和中层泥晶灰岩夹中薄层泥粉晶白云(G型)组合逐渐过渡(图12)。

鹰四段岩性组合以A型组合为主,D型组合零星分布,B型、C型组合具有区域性分布的特点。由西向东,岩性组合由中薄层泥晶砂屑灰岩夹中薄层泥晶灰岩(B型)向中层亮晶砂屑灰岩夹薄层泥晶灰岩(C型)逐渐过渡。

3.4 岩性组合对岩溶储层发育的制约

岩性组合类型与岩溶储集空间发育特征对比表明:岩溶储集空间的形成与岩性组合类型具有一定的关系,B型、C型、F型和G型组合内储集空间较为发育(图13)。

(1)B型组合表现为泥晶砂屑灰岩与泥晶灰岩呈互层状特征,岩石白云石化程度低,在岩心、成像测井上可见明显裂缝与强烈岩溶作用形成的岩溶角砾、硅质岩和泥质灰岩[图13(a)]。

(2)C型组合表现为亮晶砂屑灰岩夹泥晶灰岩,成像测井上见有多条裂缝,局部可见溶蚀孔,同时岩心薄片上可见被方解石全充填的裂缝与溶蚀孔,储集空间较为发育[图13(b)]。

(3)F型组合表现为泥晶灰岩、白云质灰岩、灰质白云岩与砂屑灰岩的垂向叠置结构,成像测井上显示储集空间较为发育,表现为水平缝与低角度裂缝。薄片上可见被沥青质充填的储集空间,岩心较为破碎且具有明显水平裂缝[图13(c)]。

(4)G型组合表现为泥-粉晶白云岩、白云质灰岩和泥晶灰岩的互层特征,成像测井上可见多条水平缝与低角度裂缝,局部见溶蚀孔组成一系列的岩溶储集空间。在岩心薄片上可见内部被方解石部分充填的裂缝和溶蚀孔,储集空间较为发育[图13(d)]。

综上所述,将B、C、F、G型组合划分为岩溶储层发育的优势岩性组合,其中B型组合最有利于岩溶储层的发育,C型、F型和G型次之。由于不同岩性组合间的溶蚀速率具有差异,岩溶作用在不同的岩性组合之间的难易程度不同,因此优势岩性组合往往有利于岩溶储层的形成,岩性组合在一定程度上制约着岩溶作用的发育。

4 结论

(1)鹰山组识别出三级-六级层序界面,米兰科维奇旋回的超长偏心率周期(2.4 Ma)、超长斜率周期(1.2 Ma)和长偏心率周期(405 ka)分别对应四级层序、五级层序和六级层序,将其分为2个三级层序:鹰山组下段和鹰山组上段;进一步细分为4个四级层序,由下至上分别为鹰一段、鹰二段、鹰三段和鹰四段;8个五级层序,23个六级层序,除鹰四段发育5个六级层序外,其余各段均发育6个六级层序。建立了六级高精度等时层序地层格架,明确了鹰山组下段东厚西薄,上段南厚北薄的特征。

(2)鹰山组碳酸盐岩分为8种岩石类型,即泥质灰岩、泥晶灰岩、砂屑泥晶灰岩、泥晶砂屑灰岩、亮晶砂屑灰岩、白云质灰岩、灰质白云岩、泥-粉晶白云岩和角砾质灰岩。依据不同岩石类型垂向叠置关系,划分出8种岩性组合类型:厚层泥晶灰岩夹薄层砂屑泥晶灰岩(A型)、中薄层泥晶砂屑灰岩夹中薄层泥晶灰岩(B型)、中层亮晶砂屑灰岩夹薄层泥晶灰岩(C型)、厚层泥晶灰岩夹薄层生屑灰岩(D型)、厚层亮晶砂屑灰岩夹中层泥晶砂屑灰岩(E型)、中层泥晶灰岩夹薄层云质灰岩(F型)、中层泥晶灰岩夹中薄层泥粉晶白云岩(G型)和厚层泥粉晶白云岩夹薄层泥晶灰岩(H型)。

(3)揭示了高精度层序地层格架内岩性组合的分布规律:垂向上,鹰山组下段至上段岩性组合由E-F型岩性组合向A型~D型过渡。平面上,自南向北,鹰二段内,岩性组合由厚层泥晶灰岩夹薄层砂屑泥晶灰岩(A型)、中层亮晶砂屑灰岩夹薄层泥晶灰岩(C型)和厚层亮晶砂屑灰岩夹中层泥晶砂屑灰岩(E型)组合向中薄层泥晶砂屑灰岩夹中薄层泥晶灰岩(B型)、中层泥晶灰岩夹薄层云质灰岩(F型)和中层泥晶灰岩夹中薄层泥粉晶白云岩(G型)逐渐过渡。鹰三段内,由西南向东北,岩性组合由中薄层泥晶砂屑灰岩夹中薄层泥晶灰岩(B型)和中层亮晶砂屑灰岩夹薄层泥晶灰岩(C型)向中层泥晶灰岩夹薄层云质灰岩(F型)和中层泥晶灰岩夹中薄层泥粉晶白云岩(G型)逐渐过渡。鹰四段内,由西向东,岩性组合由中薄层泥晶砂屑灰岩夹中薄层泥晶灰岩(B型)向中层亮晶砂屑灰岩夹薄层泥晶灰岩(C型)逐渐过渡。岩性组合的差异性分布对岩溶储层的发育具有差异性影响,优势岩性组合有利于岩溶储层的发育。研究区B、C、F和G型组合为研究区的优势岩性组合,其中B型组合最有利于岩溶储层发育,C型、F型和G型次之。

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基金资助

国家自然科学基金(U24B6001)

国家自然科学基金(42102151)

中央高校基本科研业务费项目(2652022034)

中石化西北油田分公司项目(ky2024-018)

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2025-08-19	2026-09-08	2026-01-09
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2026-09-18

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