阿拉爾斷裂帶及周邊地區(qū)油氣運移特征分析

漆佳瑩，張金功，張津?qū)?/p>

(西北大學(xué) 地質(zhì)學(xué)系，陜西 西安710069)

阿拉爾斷裂帶及周邊地區(qū)油氣運移特征分析

漆佳瑩，張金功，張津?qū)?/p>

(西北大學(xué) 地質(zhì)學(xué)系，陜西 西安710069)

阿拉爾斷裂帶位于柴西南區(qū)中部，是一條近北西－南東向的區(qū)域性二級斷裂，其對于柴西南躍進地區(qū)油氣運移、富集成藏具有重要的控制作用。前人分別從地球化學(xué)指標(biāo)、油氣運移動力、油氣運移通道等方面對阿拉爾斷裂帶油氣運移特征進行了研究，這些研究主要側(cè)重于從單一地質(zhì)因素出發(fā)分析油氣運移，得出的認(rèn)識不夠系統(tǒng)全面。因此從油氣成藏時期出發(fā)，將油氣運移驅(qū)動力與運移通道相結(jié)合，分析阿拉爾斷裂帶油氣運移、聚集成藏的特征。具有重要的科學(xué)價值，并且對于該區(qū)油氣富集規(guī)律和尋找有利勘探目標(biāo)也有極其重要的意義。

阿拉爾斷裂帶;油氣運移特征;地球化學(xué)指標(biāo);油氣運移動力;油氣運移通道

阿拉爾斷裂帶位于柴西南區(qū)中部，西起阿拉爾鄉(xiāng)，東至躍東構(gòu)造以東，為一條近北西－南東向的區(qū)域性二級斷裂。阿拉爾斷裂帶對于柴西南躍進地區(qū)油氣運移、富集成藏具有重要的控制作用，已發(fā)現(xiàn)的砂西、油砂山、尕斯、躍進二號、躍西、躍東等油田均分布于阿拉爾斷裂上、下盤。其油氣資源量達(dá)1.15億 t，已探明約3 000萬 t石油地質(zhì)儲量。因此，研究阿拉爾斷裂帶及周邊地區(qū)油氣運移特征，對于分析該區(qū)油氣富集規(guī)律和尋找有利勘探目標(biāo)具有極其重要的意義。

1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

前人分別從地球化學(xué)、油氣運移動力、油氣運移通道等方面對阿拉爾斷裂帶及周邊油氣運移特征進行了綜述。

1.1 依據(jù)地球化學(xué)指標(biāo)分析阿拉爾斷裂帶及周邊地區(qū)油氣運移方向

近年來，各項研究表明，由含氮化合物含量以及不同構(gòu)型異構(gòu)體的比值可以有效指示出原油的路徑與運移方向。阿拉爾斷裂帶上、下盤分布的砂西、油砂山、尕斯、躍進二號、躍西、躍東油田的油氣運移方向研究。

1.1.1 砂西

砂西區(qū)塊為位于西部拗陷尕斯斷陷內(nèi)一個三級潛伏構(gòu)造。于砂西區(qū)塊下古近系－新近系取有兩個原油樣品:兩樣品甾烷異構(gòu)化參數(shù)分別為0.48～0.47，具有較高成熟度特征，這與躍進一號構(gòu)造區(qū)塊總體原油低成熟特征形成明顯對照。

兩樣品成熟度變化不大，這說明成熟度對兩原油樣品中含氮化合物變化的影響不大，即，常用于衡量油氣運移與聚集的咔唑類化合物參數(shù)可能主要是受控于油氣的運移分餾。兩樣品所有含氮化合物參數(shù)變化一致，規(guī)律性強，均預(yù)示油氣的運移指向是從西向東(圖1)。

1.1.2 尕斯庫勒下油藏(E31)

對于尕斯庫勒油田下古近系－新近系油藏(E31)，分析了12個原油樣品，覆蓋了整個油田。C29甾烷異構(gòu)化參數(shù)分布于0.31～0.40，明顯低于砂西油田下古近系－新近系原油(E31)，屬低成熟－成熟油。從砂西 E31油藏原油至尕斯庫勒油田油藏原油成熟度的這一降低趨勢，可能預(yù)示了來自砂西的原油向尕斯庫勒E31油藏的注入;尕斯庫勒油田E31油藏原油聚集總體趨勢是從北向南，這也得到了諸多研究的證實(彭德華等，2004)(圖2)。

李素梅等認(rèn)為E31油藏為一種“上生下儲”式成藏組合，油氣運移主要通過側(cè)上式運移以及斷接式運移［1］。

圖1 砂西油氣運移方向示意圖

1.1.3 尕斯庫勒上油藏(N)

尕斯庫勒油田上油藏的北區(qū)塊，近東西向，西與砂西上油藏相連，東與油砂山相接。就成熟度分布而言，對砂西區(qū)塊砂1145井上油藏(N)樣品分析可知，其C29甾烷異構(gòu)化參數(shù)為0.31;尕斯庫勒上油藏的北區(qū)塊原油C29甾烷異構(gòu)化參數(shù)分布于0.29～0.31，穩(wěn)定在0.30左右，基本上看不出變化的特征;分布于油砂山上古近系－新近系油藏的原油C29甾烷異構(gòu)化參數(shù)，與尕斯庫勒油田上油藏北區(qū)原油一樣，也分布于0.29～0.31(近油田邊部的砂中166井除外)。

因此，尕斯庫勒油田北區(qū)為典型低熟原油分布，幾乎不變的成熟度對含氮化合物的分布應(yīng)沒有大的影響，即含氮化合物的分布特征，在此區(qū)域內(nèi)主要受油氣運移的影響。從含氮化合總濃度來看，尕斯庫勒油田北區(qū)塊從東向西有一明顯降低的趨勢;常用于示蹤油氣運移的參數(shù)1，8－/1，3－DMC從東向西具有升高的趨勢，這些均顯示，尕斯庫勒油田北區(qū)油氣的運移與聚集方向是從東向西。

尕斯庫勒油田上油藏南區(qū)塊原油C29甾烷異構(gòu)化參數(shù)比北區(qū)原油要高，分布于0.33～0.35。從北向南成熟度有一逐漸增大的變化趨勢:躍378、躍382分別為 0.34和0.33，躍54井為0.35。但成熟度的總體變化不大。這三井樣品含氮化合總濃度相對較高且變化規(guī)律性不強，但示蹤油氣運移的參數(shù)1，8－/1，3－DMC從北向南有一增大的變化趨勢，這一規(guī)律性的變化可能預(yù)示尕斯油田南區(qū)油氣運聚的總體變化趨勢是從北向南。

張春林等認(rèn)為位于尕斯油藏東北部的茫崖凹陷為N1－油層的油源區(qū)，這兩油源區(qū)緊鄰構(gòu)造帶，其原油先由油砂山構(gòu)造注入，然后穿過獅子溝－油砂山斷層，最后進入尕斯庫勒構(gòu)造。根據(jù)斷層要素結(jié)合斷層附近含氮化合物參數(shù)的特征分析，茫崖凹陷排出的油氣并不是從某個注入點運移到油藏內(nèi)，再側(cè)向運移，而是沿整個斷層面向上運移到儲層內(nèi)并聚集成藏［2］。

1.1.4 油砂山

油砂山主體原油甾烷異構(gòu)化參數(shù)分布于0.29～0.31，屬于低熟原油，其成熟度沒有多大變化，這一成熟度特征與尕斯庫勒上油藏北區(qū)完全一致。從本區(qū)五個低熟原油樣品在油區(qū)內(nèi)分布特征來看，最顯著的規(guī)律性變化是含氮化合物的濃度。位于油田西邊的砂中98、砂中93井樣品中含氮化合物含量相對較低，8.65 ～8.72 μg/g;往東南，新中 92 －3 井原油含氮化合物含量有所升高(9.10 μg/g);再往南，砂中221井、砂中 146井樣品中含量相對最高(9.84～10.07 μg/g)。總體來看，含氮化合物濃度從油田西北向東南有一增大的變化趨勢。這一規(guī)律性的變化可能預(yù)示了油氣運聚指向是從東南向西北(圖2)。

圖2 油砂山油田油氣運移方向示意圖

1.1.5 躍西

躍西可能存在兩期油氣注入，早期油氣成熟度較高，聚集于躍地1、躍西5區(qū)塊;而晚期原油成熟度較低，主要集聚于躍75井區(qū)。這也說明兩期原油可能來于不同油灶，或者兩期原油由不同運移通道成藏:早期原油運移的主要通道可能主要是斷層，而晚期可能主要是不整合面或者砂巖輸?shù)荔w。

1.1.6 躍進二號、躍東油田

分析可知，位于南面的躍東1井和躍II7－11井兩原油樣品含氮化合物含量相對較高(分別為 11.86、8.00 μg/g)，而北面躍東118井、躍II8－1井則較低(分別為5.21和5.91 μg/g);這一特征可能預(yù)示，E31油氣的運聚指向可能是從南向北;這一運移指向與苯并咔唑參數(shù)［a］/［a］+［c］所示運移指向基本一致:躍東1井為0.61，而躍東118井和躍II7－11均為 0.51，而躍 II8 －1井較低，為 0.49。

于躍進二號構(gòu)造上古近系－新近系油藏樣品分析顯示，甾烷異構(gòu)化參數(shù)分布于0.36～0.43，總體上高于本區(qū)E31油藏原油樣品。最高值檢出于中部的躍6－4井、南部的躍384井，兩樣品甾烷異構(gòu)化參數(shù)均為0.43，。這一特征顯示，較高成熟度原油，似乎占據(jù)構(gòu)造的南部和中部高點。這一成熟度特征可能暗示南部躍384井區(qū)是油氣注入點，且延其軸線向北運移，并同時向構(gòu)造邊部推進的油氣運聚特征。從含氮化合物總量變化來看，從躍384至躍6－4井區(qū)相對較高(＞10 μg/g)，這可能從側(cè)面印證了上述油氣運聚的推測。

1.2 依據(jù)油氣運移動力分析阿拉爾斷裂帶及周邊地區(qū)油氣運移聚集特征

1.2.1 構(gòu)造應(yīng)力場對油氣運移聚集的影響

阿拉爾斷裂帶及周緣油氣藏分布在應(yīng)力中等區(qū)。因為在構(gòu)造應(yīng)力值大的區(qū)，構(gòu)造運動劇烈，巖石破碎強烈，常常會形成油氣運移優(yōu)勢通道，而無法聚集成藏;而構(gòu)造應(yīng)力值小的區(qū)，由于構(gòu)造活動弱，巖石不易破碎，滲透率低，油氣無法運移，更無法聚集成藏;在構(gòu)造應(yīng)力值中等區(qū)，構(gòu)造活動適中，巖石既有破碎，又沒有過度破碎，當(dāng)上覆蓋層滿足封堵條件時，油氣即會運移成藏［3］。

1.2.2 異常高壓對油氣運移聚集的影響

實測壓力表明，尕斯油田深層的下干柴溝組下段油藏地層壓力系數(shù)1.09～1.33，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其中－淺層的上干柴溝組－下油砂山組油藏的地層壓力系數(shù)，因此，下干柴溝組上段生成的油氣被下干柴溝組下段儲集層異常高壓所阻止，并且下盤生油層埋藏深，更容易形成異常高壓，導(dǎo)致油氣無法向下進行垂向運移，而是發(fā)生油氣側(cè)向運移。但是，由于同沉積斷層兩側(cè)的泥巖存在異常高壓，并為欠壓實狀態(tài)，導(dǎo)致Ⅺ號斷層為封閉性斷層(付廣等，1999);同時，壓性逆斷層對異常高壓往往起封閉作用。Hooper(1991)認(rèn)為:當(dāng)同沉積斷層活動時，斷層是開啟的，油氣沿斷層迅速運移。此外，在一定程度上流體壓力決定著斷層的開啟與封閉，在異常高壓存在的情況下斷層容易出現(xiàn)開啟狀態(tài)(童亨茂，1998)。

中－淺層上干柴溝－下油砂山組油藏部分原油來自其下的下干柴溝組上段生油層。隨著下干柴溝組上段生油層中的孔隙壓力不斷上升，當(dāng)孔隙壓力大于周圍靜水壓力的1.42～2.40倍時，超過封隔層(N1)的破裂壓力，可產(chǎn)生大量微裂縫，烴類和其它孔隙流體向上運移進入上覆的較低砂巖儲層(上干柴溝組－下油砂山組)中。當(dāng)壓力梯度降到約13.5×103Pa/m時，裂縫將閉合而不再繼續(xù)排烴。油源對比研究成果證實了上述過程的正確性［4］。

1.3 依據(jù)斷裂作為油氣運移通道的作用分析阿拉爾斷裂帶及周邊地區(qū)油氣運移特征

油氣運移通道條件包括通道類型及其輸導(dǎo)油氣的能力，它是聯(lián)系油源和圈閉之間的橋梁，沒有運移通道，油氣就不能成藏。研究表明，躍進二號斜坡具有階梯式的油氣運移特征，斷裂和輸導(dǎo)層是主要通道。而尕斯東南斜坡則發(fā)育側(cè)接式油氣運移模式，E32的油源可以通過勢差進入E31地層，然后通過E31的輸導(dǎo)層進行運移，也可能由于異常高壓形成源下成藏模式。

砂西地區(qū)“下生上儲”組合中的主要生油層為下干柴溝組上段－上干柴溝組、主要儲集層和蓋層為上干柴溝組－下油砂山組，而連接生油層和儲集層的主要通道為阿拉爾，Ⅺ號等斷層。這兩條斷層在垂向上一直保持開啟狀態(tài)，該地區(qū)生油巖的主要在下油砂山組(N21)晚期－七個泉組(Q1+2)時期排烴，并于下干柴溝組上段(E32)沉積時期形成圈閉，最終于獅子溝組(N23)沉積末期定型。由此看來，運移通道、烴源巖、圈閉在時間上的配置對于油氣運移成藏十分有利。

躍東構(gòu)造被阿拉爾斷裂上盤及Ⅻ號斷裂下盤所夾持，為一軸向近東西，東傾狀的斷鼻構(gòu)造。其主要生油層為上干柴溝組、下干柴溝組上段，主要儲集層為下油砂山組、上干柴溝組、下干柴溝組下段，并于下干柴溝組－下油砂山組沉積期形成圈閉。躍中構(gòu)造與躍東構(gòu)造的不同在于其位于阿拉爾斷裂下盤與Ⅻ號斷裂上盤之間，而二者運移通道、烴源巖、圈閉的配置大體相同，主要生油高峰期都為下油砂山組晚期－七個泉組沉積時期，在此生油高峰期，斷裂一直處于開啟狀態(tài)，油氣可以順著Ⅺ號斷層一直運移到構(gòu)造高點［5］。

官大勇等認(rèn)為，柴西南區(qū)的油氣藏主要為受逆斷層控制的構(gòu)造油氣藏。根據(jù)逆斷層的類型，又分為同生逆斷層、后生逆斷層以及后生－同生基底斷裂。其中阿拉爾斷裂為同生逆斷層。

同生逆斷裂與油氣運聚的關(guān)系:同生逆斷裂中油氣長期處于運移和聚集的狀態(tài)，是由于同生逆斷裂的長期活動，同生逆斷裂斷裂下盤生油層通過斷層面和上盤儲集層橫向緊密接觸為油氣側(cè)向運移和聚集提供了方便。例如，尕斯庫勒油田就是由于躍東地區(qū)的E32－N11這兩套良好生油巖系生成的油，油氣通過斷接式運移而形成的。

同生逆斷層的活動導(dǎo)致了斷層下降盤的生油層通過斷層面與上升盤的儲集層橫向緊密接觸。當(dāng)下降盤的生油巖在上覆層不斷增厚并進入成油門限深度(2 600 m)和溫度后，它所生成的油氣分子就會在地層的壓力和地下水的增熱作用下產(chǎn)生動力并隨著水的排出而開始初次運移。

例如，Ⅲ號斷裂對油氣運移起了通道的作用，下盤的E32生油層與上盤的E31儲集層通過Ⅲ號斷裂緊密接觸，使下盤的油氣通過Ⅲ號斷裂向躍進一號深層運移。并且由于下盤生油層與上盤E31儲集層的接觸面積比較大，構(gòu)造圈閉中油氣的富集程度也相對比較高［6］。

2 結(jié)語

本文通過借鑒前人對阿拉爾斷裂帶油氣運移特征的分析，結(jié)合阿拉爾斷裂帶演化階段，將油氣運移動力、油氣運移通道相結(jié)合，對阿拉爾斷裂帶油氣運移、成藏規(guī)律進行了總結(jié)與進一步研究。得出以下結(jié)論:

阿拉爾斷裂帶古近系－新近系主力烴源巖的古構(gòu)造起伏格局與現(xiàn)今構(gòu)造起伏格局基本是相對穩(wěn)定的，這決定了油氣運移方向的相對穩(wěn)定性。

油氣在阿拉爾斷裂帶主要通過兩種方式運移:一種為通過單斜運移，由于近垂直裂縫一般發(fā)育在結(jié)構(gòu)相對均質(zhì)的巖層中，而層面縫主要發(fā)育在層面發(fā)育的巖層或巖性界面附近，并構(gòu)成“工”型裂縫組合，因而在單斜構(gòu)造中，無論是在層面滑移帶內(nèi)還是在非滑移帶內(nèi)，平行層面方向的輸導(dǎo)性一般高于垂直層面方向，盡管局部垂直裂縫可能導(dǎo)致垂向輸導(dǎo)性能增強;另一種為通過斷層運移，在阿拉爾斷層中，油氣運移阻力很低，在浮力驅(qū)動下很容易上浮至斷層的頂部。若斷層頂端有效封閉界限是近于水平的且在走向上的范圍是有限的，油氣就會在斷層頂部富集，當(dāng)富集到一定程度，就會向斷層兩側(cè)的地層中運移，并在圈閉中富集。在儲集層儲集性能相近的條件下，靠近斷層頂部的地層含油氣要豐富一些。

阿拉爾斷裂的成藏演化階段分兩期，一期為E1+2(路樂河組)到N21(下油砂山組)，這一期斷裂北西西段西部活動強度大于斷裂東部，且北北東段亦活動，該階段油氣主要沿斷層兩側(cè)巖層順層運移，該階段主要形成的油藏有躍進二號深部油藏、躍東油田、躍進四號油田;另一期為N22(上油砂山組)至Q(現(xiàn)今)，這一期斷裂的北西西段西部活動強度小于東部活動，北北東段停止活動，該階段油氣主要通過斷裂垂向向斷裂走向高點運移后，再由斷層向兩側(cè)巖層中運移并聚集成藏，該階段主要形成的油藏有躍西油田、躍進二號淺部油藏。

［1］李素梅，劉洛夫，王鐵冠，郭紹輝，黎茂穩(wěn).利用非烴技術(shù)探討尕斯庫勒油田E31油藏的充注模式［J］.地球科學(xué)－中國地質(zhì)大學(xué)學(xué)報.2001，(06).

［2］張春林，高先志，李彥霏，馬達(dá)德.柴達(dá)木盆地尕斯庫勒油田油氣運移特征［J］.石油勘探與開發(fā).2008，(03).

［3］張明利，金之鈞，萬天豐，湯良杰.柴達(dá)木盆地應(yīng)力場與油氣運聚關(guān)系討論［J］.中國西部油氣地質(zhì).2005，(02).

［4］郭澤清，劉衛(wèi)紅，鐘建華，楊和山，饒孟余，肖紅平.柴達(dá)木盆地西部新生界異常高壓:分布、成因及對油氣運移的控制作用［J］.地質(zhì)科學(xué).2005，(03).

［5］張春林，高先志，李濰蓮，馬達(dá)德.柴達(dá)木盆地尕斯斷陷斷層封閉性及其對油氣運聚的作用［J］.石油與天然氣地質(zhì).2004，(06).

［6］官大勇，胡望水，張文軍，毛治國，王煒.柴西地區(qū)逆斷裂類型及其與油氣運聚的關(guān)系［J］.新疆石油地質(zhì).2004，(06).

TE122.1

B

1004－1184(2012)04－0170－02

2012－04－27

漆佳瑩(1986－)，女，四川遂寧人，在讀碩士研究生，主攻方向:石油、天然氣勘探。