塔里木盆地奥陶系白云岩潜山勘探始于20世纪80年代末，勘探实践表明，奥陶系白云岩潜山油气藏具有一定的复杂性，特别是在构造变形模式、储层发育特征、成藏演化规律等方面认识的不足，制约了区域勘探进程。近些年，塔里木油田通过加大地震资料攻关处理、已发现白云岩潜山油气田地质资料再认识及区域基础地质研究，总结了白云岩潜山分布规律及成藏特征，优选有利勘探目标钻探取得了罗斯2井和中古58井的重大发现。本文通过塔里木盆地寒武系—奥陶系白云岩潜山勘探历程回顾及白云岩潜山勘探新发现所获得的地质资料对比分析，对盆地内有利勘探区带进行系统评价，为塔里木盆地台盆区白云岩潜山领域的持续勘探、落实规模储量提供重要依据。

塔里木盆地寒武系—奥陶系白云岩潜山油气勘探发现早，1989年塔中隆起东部的塔中1井在白云岩潜山取得了首次勘探突破^[12]，当时让勘探家兴奋不已，以为在塔克拉玛干沙漠腹地找到了大油气田，然而甩开勘探却大失所望，认为塔中1白云岩潜山油气藏表现为“暖水瓶”特征，规模较小^[3]。随后在巴楚隆起和塔北隆起北部展开了持续探索，1995年在巴楚隆起鸟山构造带上的山1井获得工业油气流，但未获得规模储量^[4]，1992年至2004年在塔北隆起北部牙哈—英买力地区陆续发现了英买7、牙哈5、牙哈7、英买32等多个白云岩潜山油藏，勘探开发效果较好，但规模较小^[5-7]（图 1）。多年的探索表明，塔里木盆地白云岩潜山勘探领域具有储层条件好、油气藏产量高、埋藏适中等特点^[8]，同时也展现了白云岩潜山油气成藏的复杂性和油气勘探的难度。

图 1

图 1 塔里木盆地奥陶纪末古地质图

1983年中国石油组建沙漠地震队，通过横贯塔克拉玛干大沙漠的二维地震勘探发现“塔中古隆起”，进一步地震普查发现了塔中Ⅰ号巨型潜山背斜。1989年4月，在“建立两个根据地，打出两个拳头，开辟一个生产试验区”勘探思路指导下，在塔中隆起东部潜山区部署上钻塔中1井（图 2），于1989年5月5日开钻，1990年11月21日钻至井深6505.3m完钻。该井共钻揭白云岩2918.8m。完井对井段3586~3644m进行常规测试，6mm油嘴求产，日产油55.08m³，日产气20337m³，日产水14.01m³。1990年上交了控制储量，含油气面积为44.1km²，控制天然气地质储量169.68×10⁸m³。随后按潜山大背斜勘探思路，在塔中3、塔中4、塔中5等潜山构造上甩开钻探了3口探井，塔中3井、塔中4井、塔中5井在下古生界全部钻遇石灰岩潜山，均未钻遇好的储层而全部失利。由于受当时地震资料品质的限制，未能查清潜山内幕地质结构和潜山区白云岩分布，初步认为塔中1白云岩潜山油气藏是一个“暖水瓶”式的油气藏（图 3）。之后，随着塔中4井在石炭系东河砂岩取得油气勘探的重大突破，油气勘探重点发生转移，导致塔中地区白云岩潜山油气勘探进入停滞阶段。

图 2

图 2 塔中隆起东部潜山构造图

图 3

图 3 塔中1白云岩潜山气藏剖面图

1995年在巴楚隆起鸟山构造带部署上钻了山1井 (图 4)，于1995年4月2日开钻，1995年11月18日完钻，完钻井深为4400m，井底层位为下奥陶统蓬莱坝组（O₁p）。该井于3871m进入下奥陶统蓬莱坝组白云岩潜山，在3873.2~4003.8m共取心5筒，心长18.50m，岩性以细晶白云岩为主，夹粉晶白云岩、砾屑白云岩，缝洞发育，局部见针孔，缝洞被泥质、方解石充填—半充填。测井解释在3871~3889m井段发现气层17.6m，完井测试日产气12×10⁴m³，从而在巴楚隆起首次获得了工业油气流。根据品质较差的二维地震资料研究认为，山1井位于两条北西走向逆断裂对冲断垒潜山的低部位，断垒潜山面积为12km²，幅度为150m，于是1996年在断垒潜山高部位钻探了山2井。由于地震资料品质较差，山2井实钻与设计差异较大，古近系底面较设计深900m，后因该井在二叠系火山岩中发生工程事故，随钻分析认为山2井下奥陶统蓬莱坝组白云岩潜山顶面比山1井低数百米，远低于山1井白云岩潜山气藏的气水界面，果断决策，暂停钻探。为此，巴楚白云岩潜山油气勘探虽取得了发现，但评价勘探没有达到预期地质目的，未获得规模油气储量。

图 4

图 4 巴楚隆起鸟山构造石炭系底界构造图

牙哈—英买力白云岩潜山位于塔北隆起北部轮台凸起西段，发现井为英买7井，1992年在下奥陶统白云岩潜山取得突破，中途测试日产油253m³。2004年英买32井在寒武系白云岩潜山取得发现后开始规模勘探开发，发现了英买7、英买32、牙哈7等14个受低幅度构造控制的白云岩潜山油藏（图 5），累计探明石油地质储量795×10⁴t，累计产油135×10⁴t。

图 5

图 5 牙哈—英买力白云岩潜山油气分布图

牙哈—英买力白云岩潜山地层归属为下奥陶统蓬莱坝组至寒武系，上覆盖层为白垩系舒善河组。有效储层岩性以中—细晶白云岩为主，储层类型为裂缝—孔洞型，岩心上可见大量网状裂缝和直径2~5mm的溶洞，镜下可见白云石晶间孔、晶间溶孔发育。储层物性较好，单井测井解释平均孔隙度为3.9%~9.7%，试井解释渗透率为100~10000mD。

在断裂和潜山岩溶古地貌控制下，牙哈—英买力白云岩潜山区发育多个小型构造圈闭，面积为0.34~3.02km²，幅度为30~170m。喜马拉雅期来自库车坳陷的陆相油气沿潜山顶面向南运移，在这些低幅度构造圈闭内聚集形成底水块状油藏（图 6）。根据低幅度、裂缝发育、强底水等油藏特征，确立了“占高点、水平井、避断裂”的钻探部署思路，取得了良好的勘探开发成效。目前共有完钻井28口，投产25口，平均单井累计产油5.4×10⁴t，累计产油大于4×10⁴t的单井13口，占总井数52%；目前开井16口，日产油309t。

图 6

图 6 英买32潜山油藏剖面图

多年的白云岩潜山油气勘探实践证实，塔里木盆地寒武系—奥陶系白云岩潜山油气藏具有以下特点：① 储层厚度大，一般大于100m，储层相对均质，储层类型以孔洞型、裂缝—孔洞型为主^[9-13]；② 以正常油藏和凝析气藏为主，油气藏丰度高、单井产量高、勘探开发效益好；③ 白云岩潜山埋藏适中，一般深度在3500~5500m之间，塔中1井实钻寒武系白云岩潜山顶面深度为3587m，潜山储层段厚度为380m，净毛比为93%，储层平均孔隙度为4.7%，最大孔隙度为14%，平均渗透率为10mD，最大渗透率为100mD，油气层厚度为73.5m；④ 从油气成藏特征来看，牙哈—英买力白云岩潜山为库车陆相含油气系统，油气主要来自北部库车坳陷侏罗系—三叠系陆相烃源岩。最新研究表明，塔里木盆地台盆区可能存在两种不同的油气来源，特别是中深1井发现的油气地球化学指标显示寒武系油气来源于中—上奥陶统及下寒武统海相烃源岩，属于台盆区海相油气系统^[14-18]，油气以垂向近源运移为主，叠加了满加尔—塘古孜巴斯凹陷的侧向远源运聚。

台盆区塔中1井、山1井虽然在白云岩潜山取得了油气勘探发现，但展开勘探全部失利，表现出台盆区海相油气系统白云岩潜山勘探领域的复杂性^[19-23]。分析认为三方面的不清导致勘探未取得实质性突破：① 白云岩潜山构造模型不清，受当时地震资料品质差的影响，无法查清不整合面之下潜山内幕地质结构，包括断裂和地层的产状与平面分布；② 潜山白云岩储层分布不清，下古生界碳酸盐岩潜山表现为石灰岩和白云岩复合潜山，由于地震资料无法查明潜山面之下构造模型，白云岩地层分布和潜山白云岩储层分布规律的研究就十分困难，导致展开勘探多因未钻遇好储层而失利；③ 白云岩潜山油气成藏主控因素不清，主要是因为白云岩潜山断裂构造模型、储层分布、盖层特征与分布不清楚，油气藏模型与成藏模式缺乏充分的地质依据。

为了重新认识台盆区白云岩潜山区构造模型，对塔中隆起东部潜山区和巴楚隆起罗斯2—鸟山构造带二维、三维地震资料开展了目标处理攻关。一方面，应用模型法针对二叠系火山岩、石炭系标准石灰岩顶底强波阻抗界面形成的短程多次波进行了叠后去除；另一方面，进行了叠前深度偏移处理，获得了资料品质较高的二维、三维地震资料，碳酸盐岩潜山顶面和内幕结构更加清楚，尤其是逆冲断裂和陡倾角地层的归位成像变得比较清晰，为白云岩潜山构造模型的重新认识提供了较好的基础资料。

在重新处理塔中隆起东部9口井地层倾角资料的基础上，通过井—震结合精细标定，建立了新的沿中寒武统盐层顶滑脱推覆构造模型。重新构造建模后认为寒武系—奥陶系复合潜山构造主要受控于中寒武统盐层内滑脱逆冲断层，在逆冲断层上盘形成复杂的褶皱样式，经历了长期剥蚀之后，形成由石灰岩和白云岩组成的复合潜山构造。通过二维、三维地震资料的三维立体解释，复合潜山内幕地层表现为高角度特征，地层倾角为25°~45°，靠近主控逆冲断裂方向，潜山面之下地层年龄逐渐变老，为奥陶系良里塔格组石灰岩—鹰山组云灰岩—蓬莱坝组、下丘里塔格组白云岩，因此，构造模型由原来潜山内幕地层近似平行潜山顶面的解释方案转变为潜山内幕地层与逆冲断层近似于平行的高陡倾角“单面山”解释方案（图 7、图 8）。复合潜山构造模型的重新认识，基本查明了塔中和巴楚隆起寒武系—奥陶系白云岩潜山的分布特征。

图 7

图 7 过塔中5潜山构造解释模式对比剖面

图 8

图 8 过罗斯2潜山构造解释模式对比剖面

新一轮研究成果表明，白云岩潜山油气成藏主要受控于构造、储层、盖层及成藏期等因素（图 9）：① 沿中寒武统盐层顶滑脱的逆冲断裂控制的“单面山”构造样式是有利的圈闭样式；② 根据塔中地区和巴楚隆起钻探结果表明，白云岩潜山储层优于石灰岩潜山，石灰岩潜山储层孔隙度为0.1%~3.5%，平均为0.9%~1.3%，白云岩储层孔隙度为1%~14%，平均为2.2%~4%；③ 塔中隆起东部和巴楚隆起罗斯2—鸟山构造带均表现为石炭系下泥岩段—中泥岩段直接覆盖在白云岩潜山之上，其中，石炭系下泥岩段一般厚35~110m，可形成有效的遮挡；④ 两期成藏决定白云岩潜山油气成藏差异，台盆区寒武系—前寒武系烃源岩主要经历了加里东晚期—海西期、喜马拉雅期两次成藏关键期，前期以生油为主，后期以裂解生气为主，如早期塔中1井发现的是上寒武统白云岩潜山凝析气藏。

图 9

图 9 塔里木盆地台盆区白云岩潜山成藏模式图

2016年优选罗斯2、中古58两个潜山构造进行钻探，探索台盆区白云岩潜山含油气性和勘探潜力，钻探结果均获得了重要发现。位于巴楚隆起罗斯2号构造上的罗斯2井在奥陶系蓬莱坝组白云岩5741~5830m井段测试获得高产，6mm油嘴求产，油压为39.364MPa，折日产气214476m³，折日产油3.02m³。位于塔中隆起东部的中古58井，完钻井深为3730m，钻揭上寒武统下丘里塔格组白云岩124m，测井解释Ⅰ、Ⅱ类储层厚88.5m，净毛比为71%，平均孔隙度为3.9%，最大孔隙度为10.4%，对3604.59~3730m井段进行完井测试，6mm油嘴求产，油压为18.8MPa，日产气64934m³，日产油11.5m³。

钻探结果表明罗斯2井发育底水块状气藏，气藏面积为43.9km²，气藏幅度为750m，气藏性质属常温常压干气气藏。中古58井发育底水块状气藏，气藏面积为17.2m，气藏幅度为150m，气藏性质属常温常压凝析气藏（图 10）。

图 10

图 10 罗斯2井与中古58井油气藏模式图

三维地震资料揭示，在罗斯2和中古58井区均发育寒武系盐滑脱冲断构造样式，表现为寒武系—奥陶系沿逆冲断裂大幅度抬升，遭受大规模剥蚀之后，形成石灰岩和白云岩复合潜山，潜山顶面出露地层为奥陶系—寒武系下丘里塔格组。地层倾角测井显示罗斯2井奥陶系蓬莱坝组白云岩潜山内幕地层倾角为30°~45°，中古58井寒武系下丘里塔格组白云岩潜山内幕地层倾角为30°~50°。罗斯2井钻遇潜山主体部位，该井钻揭下奥陶统蓬莱坝组339m，岩性主要为白云岩及白云质灰岩，中古58井钻遇上寒武统下丘里塔格组，岩性为白云岩。两口井的成功证实了巴楚隆起罗斯2—鸟山构造带和塔中隆起东部发育寒武系盐上滑脱逆冲推覆构造，在后期剥蚀作用下形成地层倾向与逆冲断层倾向一致的单斜构造（单面山构造），同一地层在断层上下盘形成较大断距，可以形成较大幅度的潜山构造。

塔里木盆地白云岩沉积相带稳定，主要为开阔—半局限台地相，具备形成优质储层的基础。罗斯2井奥陶系蓬莱坝组取心资料显示，岩性以残余砂屑、中粗晶白云岩为主，薄片内可见鲕粒结构。受构造作用和长期淋滤影响，裂缝和溶蚀孔洞普遍发育，岩心可见溶蚀孔洞，成像测井资料表现为豹斑状的暗色斑块，在镜下可见普遍的晶间孔及粒内溶孔（图 11）。中古58井区上寒武统下丘里塔格组—下奥陶统蓬莱坝组岩心普通薄片鉴定分析认为，储层主要为中—细晶白云岩，为开阔台地—局限台地的台内滩沉积。

图 11

图 11 罗斯2井及中古58井岩心、成像、薄片储层特征

白云岩储层类型以孔洞型、裂缝—孔洞型为主，储层孔喉结构表现为中细孔细喉特征。罗斯2井白云岩储层整体表现为低孔低渗特征，测井解释平均孔隙度为3.4%，平均渗透率为1.190mD；岩心实测平均孔隙度为2.44%，平均渗透率为0.089mD。中古58井测井孔隙度主峰区为2.2%~4.0%，占49.8%，大于4.5%的约占16.7%，平均孔隙度为2.92%；双孔介质测井渗透率主峰为0.1~2.0mD，占83%，大于2mD的占16.3%，平均为1.38mD。

受构造挤压冲断作用影响，潜山内部地层裂缝普遍发育，罗斯2井取心资料显示出3类裂缝特征，早期为强充填缝，中期为高角度半充填缝，晚期表现为高角度近直立未充填缝（图 12）。成像测井资料分析表明储层裂缝以高角度直立缝为主，倾角为70°~80°，裂缝走向主要为北东—南西向，倾向以南东向为主。全井段裂缝线密度为0.2条/m，裂缝集中段裂缝线密度高达0.72条/m。中古58井岩心可见两期裂缝，早期裂缝一般为高角度缝，规模较大、延伸较远，裂缝开度一般为0.1~0.5mm，方解石半充填—全充填；晚期裂缝主要以低角度近水平缝为主，受控于滑脱断裂，裂缝规模较小，开度为0.2~0.6mm，方解石半充填或未充填。

图 12

图 12 罗斯2井及中古58井岩心裂缝特征

由于台盆区构造活动主要集中在加里东—早海西期（石炭纪），潜山之上志留系、泥盆系剥蚀殆尽，石炭系泥岩直接覆盖于潜山之上。罗斯2井实钻石炭系下泥岩段地层厚度110m，岩性主要以大套褐色泥岩为主，夹薄层灰色粉砂岩、泥质粉砂岩。从邻区钻井情况看，麦盖提斜坡潜山多为石炭系泥岩所覆盖，盖层条件较好。中古58井石炭系卡拉沙依组中泥岩段直接覆盖在白云岩潜山之上，岩性以灰色泥岩、灰褐色泥岩为主，厚度为112m。

罗斯2井与中古58井的油气发现，揭示了麦盖提斜坡—塔中隆起东部寒武系—奥陶系白云岩潜山具有较大的勘探潜力，勘探总面积达1600km²（图 13），有望成为塔里木盆地油气勘探接替领域。

图 13

图 13 麦盖提—塔中奥陶系潜山分布图

罗斯2井向东至鸟山构造带发育一排潜山带，潜山带面积为206km²，该带紧邻和田河气田和鸟山气藏，石油地质条件优越。塔中东部白云岩潜山分布面积大，勘探前景广阔。目前二维、三维地震资料解释发现了中古58、中古59等5个白云岩潜山区，白云岩分布总面积达278km²，具备规模勘探潜力（图 13）。位于麦盖提斜坡至塔中凸起间的玛东构造带发育5~7排北东向走向的奥陶系潜山带，其中白云岩潜山分布面积达1148km²。该带主要形成于加里东晚期—海西期，喜马拉雅期构造运动较弱，因此保存条件优于鸟山构造带，该带紧邻和田河气田和玉北油田，油气源充足，证明该区域具有较大的勘探潜力。

(1）塔里木盆地寒武系—奥陶系白云岩潜山油气勘探自塔中1井获得发现后，20多年来，虽然在塔北隆起北部牙哈—英买力地区陆续发现了英买7、牙哈5、牙哈7、英买32等多个小油藏，并取得良好勘探开发效果，但在台盆区塔中隆起—巴楚隆起仅发现了塔中1和山1两个出油气井点，展开勘探全部失利。2016年通过重新认识构造模型和重新开展油气成藏条件分析，再次在台盆区塔中隆起—巴楚隆起寒武系—奥陶系白云岩潜山领域获得勘探新发现。

(2）台盆区白云岩潜山油气藏具有储层厚度大、埋藏适中、单井产量高、开发效益较好等特点。

(3）台盆区白云岩潜山油气成藏受控于晚加里东—早海西期滑脱冲断形成的潜山构造样式、上覆石炭系泥岩披覆沉积盖层及晚海西期—喜马拉雅期油气充注。

(4）塔中隆起—巴楚隆起寒武系—奥陶系白云岩潜山有利勘探面积达1600km²，发育多排寒武系—奥陶系白云岩潜山构造带，具有较大的油气勘探潜力。