塔里木盆地油气资源量丰富^[1]，其中碳酸盐岩油气资源量约为70×10⁸t油当量。通过多年的勘探实践，在塔北隆起与塔中凸起奥陶系碳酸盐岩发现多个潜山岩溶、层间岩溶、礁滩岩溶油气藏^[2-8]，碳酸盐岩油气产量当量峰值超370×10⁴t，成为中国深层油气勘探开发的重点领域。长期的勘探实践与研究，形成了“隆起控油、斜坡富集”的油气分布规律认识^[9]，油气勘探开发集中在塔北隆起与塔中凸起，发现了轮古油气田、哈拉哈塘油田、塔中Ⅰ号气田等油气田。根据有机生油气理论，塔北隆起、塔中凸起及之间的北部坳陷成为目前塔里木盆地碳酸盐岩油气勘探开发的重点区。但是，北部坳陷奥陶系碳酸盐岩顶面埋藏深度大于7000m，一度是勘探的禁区，勘探与认识程度都很低。

塔中凸起和塔北隆起的奥陶系油气勘探显示油气储层与分布主要受礁滩体沉积微相、层间岩溶、潜山岩溶作用控制^[9-15]，走滑断裂对碳酸盐岩储层具有建设性改造的辅助作用，并以此油气藏模式开展勘探部署。通过近年的勘探实践和成藏模式再认识，发现礁滩岩溶、潜山岩溶与层间岩溶油气藏中高产高效井多沿走滑断裂分布，提出走滑断裂对碳酸盐岩储层具有很强的建设性改造作用，对油气富集具有重要控制作用，并形成了走滑断裂控藏的观点。在走滑断裂控藏认识的指导下，勘探领域从隆起、斜坡向坳陷延伸，研究方向从潜山岩溶、礁滩岩溶、层间岩溶向以断控岩溶为主的碳酸盐岩油气藏转变。对坳陷区开展大规模勘探后不断获得新发现，尤其是2020年在北部坳陷中间部位的满深1井在埋深7535m的奥陶系一间房组获重大突破，坚定了超深层寻找高产油气藏的信心。满深1井的成功勘探对断控碳酸盐岩油气藏具有3点指导意义：一是以断控岩溶为主的北部坳陷油气沿断裂带富集，与塔北隆起、塔中凸起两大富油气区带连片含油；二是拓展了超深断控碳酸盐岩油气藏勘探领域，坚定了断控碳酸盐岩油气藏持续向超深层勘探的信心；三是寒武系烃源岩^[16-17]大量生成正常原油、轻质油，油气沿深大走滑断裂带垂向运移，在上奥陶统区域性泥岩盖层之下的碳酸盐岩断裂破碎带中形成油藏并保存至今，勘探前景广阔。

本文以满深1井发现为契机，总结了断控岩溶区高产井成藏特征和规律，旨在为其他具备相似地质条件的地区提供勘探参考与借鉴。

塔里木盆地面积为56×10⁴km²，是大型复合叠合盆地^[18]。盆地中部发育新元古代晚期裂谷、古—中生代克拉通内坳陷与新生代前缘隆起，南华系—第四系沉积地层厚度达15000m。塔里木盆地中部下古生界碳酸盐岩发育，厚逾3000m，具有以奥陶系碳酸盐岩为主的多套储盖组合与含油气层段，油气资源丰富。已发现的油气主要分布于塔北隆起南斜坡与塔中凸起北斜坡地区（图 1），其中轮南—塔河油田、塔中北斜坡凝析气田分别是中国最大的海相碳酸盐岩油田与凝析气田。当前勘探主要向深层与外围地区扩展，并主要围绕一系列大型走滑断裂带展开。

图 1

图 1 塔北隆起、北部坳陷、塔中凸起构造单元及奥陶系地层表 Fig. 1 Structural units of Tabei uplift, Northern depression and Tazhong bulge and stratigraphy of Ordovician

满深1井位于塔里木盆地塔北隆起、塔中凸起之间的北部坳陷，该区域整体表现为“两隆夹一坳”的构造特征。目的层奥陶系主要发育铁热克阿瓦提组、桑塔木组、良里塔格组、吐木休克组、一间房组、鹰山组和蓬莱坝组。其中良里塔格组岩性以灰褐色、褐色石灰岩和泥灰岩为主，一间房组岩性以浅褐灰色、灰褐色亮晶砂屑灰岩、生屑灰岩和亮晶鲕粒灰岩、泥晶颗粒灰岩为主，鹰山组岩性以灰色泥晶灰岩、石灰岩为主，蓬莱坝组岩性以灰色石灰岩、灰质云岩、云质灰岩不等厚互层为主，良里塔格组、一间房组、鹰山组和蓬莱坝组均具备发育优质储层的岩性基础（图 1）。

奥陶系碳酸盐岩测井解释储层段孔隙度变化范围一般为1.2%~6%，局部发育大型缝洞体储层孔隙度高达10%~50%。这些缝洞体储层主要沿断裂带分布^[19]，断层与裂缝对储层具有重要的建设性作用，是油气勘探开发的主要对象。截至目前，塔里木盆地中国石油矿权范围内奥陶系碳酸盐岩已探明石油地质储量超6×10⁸t，探明天然气地质储量超4000×10⁸m³。

按照断裂控藏的断控岩溶勘探思路，遵循“断裂特征清晰、储层发育、局部构造高”的具体井位部署原则，为探索超深断控碳酸盐岩储层发育情况及含油气性，持续拓展碳酸盐岩油气勘探领域，在北部坳陷已有三维资料条件下部署奥陶系一间房组埋藏深度最大的满深1井，具体特征如下（图 2）:①断裂特征清晰，满深1井位于一条向下断至寒武系、向上断至一间房组的北东向走滑断裂带上；②储层发育，奥陶系一间房组储层平面上沿断裂呈条带状分布，满深1井点处平面上储层发育，纵向上过满深1井地震剖面显示，井点处“串珠”特征明显；③位于局部构造高点上，满深区块一间房组顶面构造整体表现为南西高、北东低的斜坡特征，受走滑断裂影响，满覆盖范围内发育4个局部构造高点，满深1井位于一局部构造高点上。

图 2

图 2 满深1井部署平面图及过设计井地震剖面图 Fig. 2 Deployment map of Well Manshen 1 and seismic profile cross the designed well location （a）上寒武统底相干属性图；（b）一间房组顶相干属性图；（c）一间房组顶面构造图；（d）一间房组振幅变化率储层预测图；（e）过设计井地震剖面图

满深1井于2019年8月6日开钻，2020年3月16日完钻，完钻井深为7665.62m，完钻层位为奥陶系一间房组，钻揭一间房组垂深为74m。储层预测与裂缝分析（图 3），满深1井点处储层、裂缝均发育，实施过程中，在奥陶系一间房组7519.22~7519.74m、7569.68~7570.94m、7664.29~7664.71m分别发生放空，累计放空3段2.2m，累计漏失2259.68m³钻井液，表明钻遇优质储层。

图 3

图 3 满深1井储层预测图(a)及裂缝预测图(b) Fig. 3 Reservoir prediction profile (a) and fracture prediction profile (b) of Well Manshen 1

满深1井在钻进过程中奥陶系一间房组见良好油气显示，共发现气测异常58.3m/13层，其中7663~7665m气测显示最好，全烃由64.66%上涨至92.68%，C1含量由22.72%上涨至46.51%，C2含量由2.74%上涨至8.58%，组分全，钻井液池槽面见条带状油花、鱼籽状气泡，钻井液密度由1.2 g/cm³降低至1.13g/cm³。一间房组录井解释油气同层79m/3层、差气层19m/4层，测井解释油气层25.3m/5层、差油层29m/5层（图 4）。

图 4

图 4 满深1井奥陶系综合柱状图 Fig. 4 Comprehensive stratigraphic column of Ordovician in Well Manshen 1

对满深1井奥陶系一间房组7509.50~7665.62m酸化压裂改造后，放喷求产。酸化压裂挤入地层总液量700m³，最高泵压为100MPa，停泵测压降20min，油压从24.2MPa降低至20.2MPa，表明压力扩散较快，储层物性好。测试结论：10mm油嘴，油压为41.3MPa，折日产油624m³，折日产气37.13×10⁴m³。

满深1井奥陶系一间房组地面原油密度为0.7936g/cm³，黏度为1.3589mPa·s，蜡含量为12.3%，胶质+沥青质含量为0.18%，硫含量为0.13%，为低黏度、低含硫、高含蜡的轻质原油。天然气组分以烃类气体为主，其中甲烷含量占82.41%，乙烷含量占5.89%，非烃气体含量较低，氮气含量占3.27%，二氧化碳含量占3.77%，气体硫化氢含量高（达4767mg/m³），天然气干燥系数为0.89，具有典型的湿气特征。该井测试期间气油比为567~620m³/m³，结合原油密度小于0.80g/cm³的特点，初步判断油气藏类型为挥发性油藏。

塔里木盆地奥陶系碳酸盐岩主要发育潜山岩溶、层间岩溶、礁滩岩溶和断控岩溶4种不同的岩溶储层类型^[12-13]（图 5）。近年来埋藏更深的北部坳陷断控油气藏是勘探的重点，走滑断裂是断控油气藏成藏的关键，满深1井的部署就是针对此种类型油气藏。

图 5

图 5 塔北隆起、北部坳陷、塔中凸起下古生界碳酸盐岩岩溶类型分布图 Fig. 5 Distribution of different types of karst in Lower Paleozoic carbonate rocks in Tabei Uplift, Northern Depression and Tazhong bulge

塔里木盆地走滑断裂纵向上分层特征明显^[20-21]，主要形成寒武系—奥陶系、志留系—二叠系两大构造层的不同断裂系统（图 6），局部大型走滑断裂持续活动，在三叠系—古近系形成一套断裂系统。①寒武纪—奥陶纪，主要为纯剪走滑断裂应力场，受控于纯剪作用，该期断裂垂向断距较小，平面位移不大。②志留纪—二叠纪，主要为线性构造、半花状构造，多为继承性发育，向下与早期走滑断裂合并，但发生性质转换，从压扭转向张扭，局部改造早期的断垒带。③三叠纪—古近纪，断裂沿早期大型走滑断裂发育带局部活动，形成雁列构造，向下收敛合并与主断裂带重合。通过断裂精细解释，满深区块奥陶系碳酸盐岩发育一条大型北东向主干走滑断裂，纵向上断裂主要受两期构造运动控制，有利于加里东期—海西期油气充注，三叠纪—古近纪活动较弱或停止。

图 6

图 6 满深区块断裂系统剖面特征 Fig. 6 Profile characteristics of fault system in Manshen Block

塔里木盆地走滑断裂的分布与性质在平面上具有分段性^[22]，通过区域构造成图与断裂要素分析可知，大型走滑断裂在横向上变化大，由多区段多种类型样式构成，形成复杂的差异性构造带，出现明显的分段性，通常由直立线性构造带—花状堑垒带—发散马尾带/羽状构造带组合而成^[18]。根据组合样式和应力性质，满深区块走滑断裂平面上可分为3段，南段表现为强压扭特征，地震剖面上表现为正花状，形成局部构造高点；北段以张扭拉分为主，表现为明显地堑特征；中段为压扭向张扭过渡，表现为弱压扭特征（图 7）。满深区块断裂整体活动较强，断裂破碎带较宽，有利于油气充注成藏。

图 7

图 7 满深区块断裂平面分段（左）及剖面特征（右） Fig. 7 Plane segmentation (left) and profile characteristics (right) of faults in Manshen Block

前期研究成果表明，塔里木盆地碳酸盐岩油气成藏期主要有3期^[23]：分别为加里东晚期、海西晚期原油充注和喜马拉雅期天然气充注。从奥陶系油气藏气油比与原油密度、干燥系数散点图可以看出（图 8），满深1井油气成熟度介于轮古东、玉科与哈6、跃满、富源油气藏之间，轮古东、玉科气藏流体代表了喜马拉雅晚期高成熟度油气，哈6、跃满、富源油气藏充注了加里东晚期—海西晚期成熟度较低的油气，结合目前普遍认为中下寒武统玉尔吐斯组为塔北隆起、北部坳陷、塔中凸起奥陶系碳酸盐岩主力烃源岩的认识^[16-17]，推断满深1井油气应该为海西晚期寒武系烃源岩生成的较高成熟度油气。

图 8

图 8 奥陶系油气藏气油比与原油密度、干燥系数散点图 Fig. 8 Scatter plot of gas-oil ratio, crude oil density and drying coefficient of Ordovician oil and gas reservoirs

随着塔里木盆地碳酸盐岩勘探领域向坳陷区迈进，断控油气藏的油气富集规律逐步清晰。

平面上油气主要沿断裂带分布。油气主要受缝洞系统控制，而断裂带及其周缘破碎带是缝洞体储层最发育的地区，目前断裂带上80%的井均获高产油气流，远离断裂带单井生产效果变差。

纵向上油气沿断裂带多层段分布。钻探分析表明，目前油气的产出主要集中在奥陶系一间房组，同时在鹰山组顶面与内部、良里塔格组等多层段分布，井间油层层段分布有差异。局部断裂向上断至中生代，断裂活动的强度明显减弱，分布也局限，但也可能形成碎屑岩油藏。油气纵向分布与断裂断开层位密切相关，奥陶系顶部断裂最为发育，油气显示与发现集中在奥陶系碳酸盐岩。

通过高效井解剖，建立了研究区常见的3种走滑断裂样式富集模式（图 9）：线性走滑上倾高部位、张扭侧向高部位、压扭局部高部位。高效井一般都具有距主干断裂近、局部构造高、储层规模大的特点。

图 9

图 9 断控岩溶油气藏富集模式 Fig. 9 Enrichment pattern of fault-controlled karst oil and gas reservoirs

以走滑断裂破碎带野外露头为基础，结合单井钻探情况，建立了走滑断裂破碎带“三元”结构模式（断层核、裂缝孔洞段和基岩段）。根据断裂带不同部位、样式、性质、级别及断控碳酸盐岩油气藏地质特征，明确了超深断控碳酸盐岩“定带、定段、定井、定型”的四定高效井位部署思路：①定带：主干断裂储量丰度远大于分支断裂。在地面、地下一体化的基础上，根据区块断裂认识围绕主干断裂快速建产；②定段：同一断裂带不同段，油气富集程度差异较大，拉张段、挤压段断裂活动强，储层规模较大、油气富集，平移段次之；③定井：经过不断的探索总结出断控碳酸盐岩高产井特征，即：距主干油源断裂近，位于局部构造高点，纵向连通范围广；④定型：以断裂破碎带“三元”地质模型为基础，利用水平井钻穿整个破碎带，提高储层钻遇率。满深1井按此思路进行部署获得高产油气流，是塔里木盆地超深断控碳酸盐岩勘探的重要实践。

本文前述塔里木盆地碳酸盐岩存在加里东晚期、海西晚期原油充注和喜马拉雅期天然气充注3期油气充注的特征。加里东中晚期，塔北隆起、北部坳陷、塔中凸起走滑断裂基本形成，深层寒武系烃源岩形成的油气或原地保存，或沿深大走滑断裂带垂向运移，在上奥陶统区域性泥岩盖层之下的碳酸盐岩断裂破碎带中形成油藏，部分原油向上调整形成志留系沥青砂（古油藏）和干沥青。海西晚期，北西向走滑断裂继承发育，寒武系烃源岩大量生成原油、轻质油，油气沿北西向深大走滑断裂带垂向运移，在上奥陶统区域性泥岩盖层之下的碳酸盐岩断裂破碎带中形成油藏并保存至今。喜马拉雅期，北东向走滑断裂继承发育，由于快速沉降，埋深接近10000m的玉尔吐斯组烃源岩进入生气阶段，油气主要沿着北东向深大走滑断裂带向上运移，对加里东中晚期、海西晚期古油藏形成气侵，形成凝析气藏，由于塔北隆起、北部坳陷、塔中凸起现今主应力方向为北东向，造成北东向断裂较北西向断裂更容易接受喜马拉雅期天然气的充注。

奥陶系碳酸盐岩在走滑断裂作用下形成沿断裂发育的断裂破碎带，破碎带经历岩溶作用形成沿断裂带分布的洞穴、裂缝等缝洞型储集体，后期油气沿断裂垂向运移、充注成藏后形成碳酸盐岩断控岩溶油气藏，断裂是断控岩溶油气藏控储控藏的关键。按照走滑断裂分布特征及储层发育认识部署的满深1井在奥陶系获得高产油气流，证实了以断裂为核心的碳酸盐岩断控岩溶油气藏勘探思路的可行性。

满深1井的发现揭示了走滑断裂体系对源上远程油气输导的重要作用，解放了上寒武统—下奥陶统的大面积勘探领域，上寒武统—下奥陶统具备规模成藏的4个有利条件：①上寒武统—下奥陶统具备发育规模性储层的岩性岩相物质基础。上寒武统以白云岩为主，下奥陶统以白云岩/石灰岩互层特征为主，沉积环境为大面积颗粒滩发育环境，具有有利的可溶岩发育环境^[24-25]。②多期层间不整合是形成准层状大面积分布的规模碳酸盐岩非均质性储层的必要条件。塔里木盆地加里东期发育两期大构造运动，在奥陶系内幕形成5期古岩溶，分别是加里东早期2期（下奥陶统蓬莱坝组顶、鹰山组顶）和加里东中期3期（一间房组顶、良里塔格组顶、奥陶系顶）古岩溶^[26]，这5类不整合在野外露头剖面及钻井中存在古生物缺失的证据^[27-29]。③构造破裂作用是造成储层局部变好的重要建设性成岩作用。断裂裂缝为岩溶作用提供了地下水的渗透和运移空间，岩溶流体沿着先成裂缝扩大溶蚀；溶蚀规模受控于裂缝方向、规模和密度；大规模溶蚀作用最终可形成岩溶储层缝洞网络系统，特别是走滑断裂对储层改善作用更为明显^[30-31]。④走滑断裂分层输导、复式成藏。走滑断裂具有平面分段、纵向分层、树状结构特点，不整合面作为构造变形薄弱面与走滑断裂具备耦合匹配条件，即分支断裂终端大多集中在不整合面上，构成多期岩溶储层储集空间油气充注的关键要素。向下断至寒武系、向上断至下奥陶统的主干断裂及活动至下奥陶统的分支断裂是下步的勘探方向。

本着“勘探互相学思路学理念、评价互相学技术学方法、开发互相学方案学制度”的原则，中国石油塔里木油田公司与中国石化西北油田分公司2019年6月开始就塔里木盆地相邻矿权区块开展了联合研究。在双方资料共享、认识融合的基础上，完成了5.13×10⁴km²三维区的相干属性区域成图，识别出台盆区碳酸盐岩70条走滑断裂，根据断裂延伸长度、活动期次等指标，创建了走滑断裂量化分级标准，评价出Ⅰ级走滑断裂25条、Ⅱ级走滑断裂45条，并实现了统一命名，已成为塔里木油田断控型超深碳酸盐岩油气勘探的重要指导依据，其中北部坳陷内断裂长度为1090km，预测资源量约为10×10⁸t，是塔里木油田下一步原油增储上产的主要区块。满深1井位于一条区域级北东向油源断裂上，该断裂平面延伸288km，横跨中国石油、中国石化矿权区，该井的成功钻探，是通过“中—中”战略合作提升盆地级断裂认识、指导碳酸盐岩油气勘探的典型成功案列。

（1）满深1井奥陶系一间房组为挥发性油藏，推测为海西晚期寒武系烃源岩生成的较高成熟度油气沿深大断裂进行充注并保存至今。满深1井距主干断裂近、位于局部构造高点、储层规模大、处于压扭局部高部位，是该井获高产的重要原因。

（2）断控岩溶区断裂控储控藏特征明显，平面上油气主要沿断裂带呈条带状分布，纵向上油气沿断裂带呈多层段分布。

（3）塔里木盆地超深碳酸盐岩断控岩溶区走滑断裂发育，断裂长度为1090km，满深1井的突破证实该区勘探潜力巨大，预测资源量约为10×10⁸t，是塔里木油田下一步原油增储上产的主要区块，向下断至寒武系、向上断裂的活动末端区域均是下一步的勘探重点方向。