環(huán)滿加爾坳陷志留系油氣勘探潛力分析

胡金祥，閆 娥，杜偉維，徐 浩，胡文濤

(中石化西北油田分公司，新疆 烏魯木齊 830011)

引 言

塔里木盆地為多期次演化而形成的大型疊合盆地［1］。環(huán)滿加爾坳陷含蓋滿加爾坳陷、北部沙雅隆起、西部順托果勒隆起、南部卡塔克隆起—古城墟隆起、東部孔雀河斜坡。志留系分布面積為12.69×106km2。1994年10月塔中11井在志留系測(cè)試獲得工業(yè)油氣流，突破了塔里木盆地志留系工業(yè)油氣流關(guān)，使志留系成為塔里木盆地主要勘探目的層之一［2］。

環(huán)滿加爾坳陷志留系目前已發(fā)現(xiàn)油氣藏主要集中在塔中，油氣藏類型主要為斷背斜油氣藏、地層+不整合油氣藏、巖性油氣藏。此外位于沙雅隆起中段南翼的阿克庫勒凸起上的塔河油田，其南部發(fā)育地層+不整合油氣藏、巖性油氣藏及低幅度構(gòu)造油氣藏，截至2008年，塔河地區(qū)南部志留系已累計(jì)產(chǎn)油約8×104t，展示該區(qū)志留系良好的勘探前景［3］;塔東地區(qū)多口井在志留系柯坪塔格組致密砂巖鉆遇油氣顯示，開啟非常規(guī)油氣勘探的序幕。

1 志留系展布特征及含油氣規(guī)律

1.1 志留系展布特征

塔里木盆地志留系殘余厚度變化較大，總體呈現(xiàn)東厚西薄特點(diǎn)。北部坳陷區(qū)為厚度較大的區(qū)域，其中滿加爾坳陷東部地層最大厚度達(dá)3 900 m。沿沙雅隆起、孔雀河斜坡、古城墟隆起、卡塔克隆起、唐古巴斯坳陷尖滅(圖1)。

志留系環(huán)滿加爾坳陷主要為剝蝕尖滅。目的層志留系下統(tǒng)柯坪塔格組位于塔北阿克庫勒凸起以西，滿加爾坳陷及順托果勒隆起南部、卡塔克隆起北部明顯頂剝底超，其中下砂巖段、泥巖段均為底超反射特征，上砂巖段頂部有限剝蝕;塔河南為剝蝕尖滅區(qū);塔東孔雀河斜坡及古城墟隆起志留系持續(xù)剝蝕區(qū)域。

志留系沉積時(shí)的古地理格局總體南高北低，阿爾金山為古隆起，輪臺(tái)凸起西部也可能為古隆起［4］。志留紀(jì)早期柯坪塔格組沉積時(shí)，滿加爾凹陷、草湖凹陷沉積厚度相對(duì)較大，海水從北東方向侵入，沉積中心位于滿加爾凹陷和草湖凹陷，塔東、塔中及其以南地區(qū)為志留系主要物源區(qū);志留系下統(tǒng)塔塔爾塔格組沉積時(shí)，志留系沉積中心有向西遷移趨勢(shì)，東西部沉積厚度變化較小，海水向西部退卻;依木干他烏組沉積時(shí)沉積中心位于阿瓦提凹陷?？傮w而言志留系沉積中心位于滿加爾坳陷東部，地層經(jīng)滿加爾坳陷由北向南超覆疊置;在塔北地區(qū)，志留系從草湖一帶自東向西超覆 (圖1)。

圖1 環(huán)滿加爾坳陷志留系柯坪塔格組頂面地層分布及斷裂疊合圖

1.2 含油氣規(guī)律

塔里木盆地志留系獲工業(yè)油氣流井主要分布在塔中及塔北地區(qū)。塔中地區(qū)先后于塔中117、塔中47、塔中11、塔中12、塔中 15、塔中 16、塔中50 井及順9井獲工業(yè)油氣流。塔中117、塔中11井為常規(guī)油斷背斜油藏;塔中12、塔中50井為稠油斷背斜油藏;塔中47井為火山穿刺常規(guī)油油藏;塔中15、塔中16井為地層+構(gòu)造油藏;順9井為體系域控制巖性油藏。其中S117井志留系中途測(cè)試首獲可動(dòng)原油，英買34、英買35井地層不整合圈閉獲得工業(yè)油氣流，S112-2井志留系地層圈閉含油井段測(cè)試產(chǎn)油量約為80 m3/d，產(chǎn)氣量約為1 200 m3/d。

志留系獲工業(yè)油氣流井約80%發(fā)育于柯坪塔河組上砂巖段?？缕核窠M以發(fā)育大面積瀝青砂巖為顯著特征，柯坪地區(qū)廣泛出露瀝青砂巖，塔北、塔中、巴楚也鉆遇大套瀝青砂，其中哈1井鉆遇瀝青砂巖厚度達(dá) 152.5 m，塔中401井最薄，僅為2 m［5］。表明環(huán)滿加爾坳陷志留系曾經(jīng)有大量油氣積聚，疏導(dǎo)體系與儲(chǔ)蓋組合對(duì)油氣的成藏至關(guān)重要。

2 主控因素及勘探潛力

2.1 烴源巖條件——奠定基礎(chǔ)

滿加爾坳陷為公認(rèn)的烴源巖發(fā)育區(qū)，前人研究認(rèn)為存在寒武系和中上奧陶統(tǒng)2套盆地相烴源巖，其演化過程中出現(xiàn)至少2期生排烴高峰期。加里東中晚期即晚奧陶世至志留紀(jì)，寒武紀(jì)烴源巖快速生烴，奧陶紀(jì)末期進(jìn)入生油窗，志留紀(jì)末期達(dá)到成熟—高熟階段，等效鏡質(zhì)體反射率達(dá)到2.0%，進(jìn)入生干氣階段。中上奧陶統(tǒng)烴源巖在加里東中晚期未進(jìn)入成熟期。海西晚期因火山侵入后巖漿熱液作用使賦存在滿加爾坳陷中西部的中上奧陶統(tǒng)烴源巖開始大量生成油氣，二疊紀(jì)末期達(dá)到成熟，后期盆地?cái)D壓抬升剝蝕，聚集的油氣遭遇強(qiáng)烈降解形成重質(zhì)油或?yàn)r青;此外喜山期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)劇烈，部分古油藏遭到裂解、破壞，于上覆儲(chǔ)集體中重新調(diào)整積聚［5-6］。

2.2 儲(chǔ)蓋條件——控制油氣平面展布

如圖2a所示，塔北志留系主要存在2套儲(chǔ)蓋組合，第1套由柯坪塔格組柯三段砂坪相砂體與巴楚組澙湖、潮坪相膏泥巖段構(gòu)成儲(chǔ)蓋組合;第2套由柯三段潮道砂體與柯坪塔格組柯二段淺海陸棚泥巖構(gòu)成儲(chǔ)蓋組合。塔中地區(qū)儲(chǔ)蓋組合如圖2b所示，第1套由柯坪塔格組上一亞段水道、砂坪砂體與塔塔爾塔格組泥坪相紅色泥巖構(gòu)成儲(chǔ)蓋組合;第2套由柯坪塔格上三亞段發(fā)育潮間砂坪、水道砂體與柯坪塔格組上二亞段潮間—潮上帶泥巖構(gòu)成儲(chǔ)蓋組合。

圖2 志留系下統(tǒng)柯坪塔格組儲(chǔ)蓋縱向分布

綜合研究認(rèn)為，環(huán)滿加爾坳陷存在2套優(yōu)質(zhì)區(qū)域性蓋層，即厚度為60～180 m石炭系巴楚組膏鹽巖、泥巖段與志留系下統(tǒng)塔塔爾塔格下紅色泥巖段。如圖1所示，柯坪塔格組于英買力地區(qū)、塔河南地區(qū)剝蝕尖滅，上覆地層為石炭系巴楚組可作為區(qū)域蓋層;塔中地區(qū)、塔北哈拉哈塘凹陷上覆蓋層為塔塔爾塔格組下泥巖段及石炭系巴楚組膏泥巖段;塔東地區(qū)自加里東中晚期到印支期持續(xù)剝蝕，區(qū)域蓋層條件不理想。

相對(duì)于膏泥巖的頂封堵性，底封與側(cè)封條件對(duì)志留系的成藏也很重要，如塔北塔河油田南地區(qū)柯坪塔格組下段砂巖沉積在上奧陶統(tǒng)桑塔木組泥巖上，桑塔木組泥巖底封條件好，因此柯坪塔格組下段砂巖油氣保存條件優(yōu)越;塔中地區(qū)柯坪塔格組下段砂巖超覆于奧陶系灰?guī)r或灰質(zhì)泥巖之上，奧陶系灰?guī)r、灰質(zhì)泥巖底封條件好;塔東孔雀河地區(qū)柯坪塔格組下段砂巖之下為奧陶系砂巖段，且基本為泥質(zhì)膠結(jié)，相對(duì)于泥巖、灰?guī)r的底封條件較差，因此塔東志留系油氣保存條件不好。志留系內(nèi)幕，以孔雀1井為例，其柯坪塔格組粉砂質(zhì)泥巖厚度最厚僅為2.7 m，砂地比大于90%，并且自西向東有逐漸增大的趨勢(shì)，中途測(cè)試異常段之下為灰色粉砂質(zhì)泥巖，推測(cè)該泥巖段為底封，因此該區(qū)域致密砂巖油氣藏缺乏有效泥巖段做為頂封、底封與側(cè)封，較難形成良好的儲(chǔ)蓋組合。

綜上所述，環(huán)滿加爾坳陷志留系沉積受古構(gòu)造格局的影響，其不同地區(qū)儲(chǔ)蓋組合略有差異。總體上志留系柯坪塔格組發(fā)育下砂段、中泥巖段、上砂段第3亞段。塔北、塔中除石炭系巴楚組膏泥巖段、志留系下統(tǒng)塔塔爾塔格組下紅色泥巖段2套區(qū)域蓋層外，還存在志留系下統(tǒng)柯坪塔格組內(nèi)幕局限泥巖蓋層，相對(duì)塔北、塔中，塔東地區(qū)志留系砂地比明顯增大。因此就儲(chǔ)蓋條件而言，塔中、塔北優(yōu)于塔東。

2.3 斷層疏導(dǎo)——控制油氣縱向分布

前人對(duì)滿加爾坳陷熱演化史已做了大量的研究［6-7］，滿加爾坳陷寒武系烴源巖主要存在2次排烴期，加里東末期為第1次生烴期也是主力生烴期，海西晚期為第2次生烴期。不整合面、斷層的形成期與烴源巖的排烴期的匹配關(guān)系決定油氣的縱向分布［8］。

加里東中期Ⅲ幕構(gòu)造運(yùn)動(dòng)造就志留系沉積前古構(gòu)造格局［9］，志留系超覆于塔中、塔北等古隆起之上;塔東地區(qū)志留系與下伏奧陶系之間為平行不整合接觸，相對(duì)平行不整合面，高角度不整合面不但有利于油氣的運(yùn)移，其上也是儲(chǔ)層發(fā)育的有利區(qū)。

圖1所示的塔中地區(qū)巴楚隆起、卡塔克隆起、順托果勒低隆起南部奧陶紀(jì)末期發(fā)育北西、北東向2組基底卷入型逆斷層，至志留紀(jì)末期部分繼承性活動(dòng)，海西期為斷裂的定型期，因此這一區(qū)域斷層總體上為加里東期斷裂體系，控制該區(qū)志留系油氣成藏。

塔北地區(qū)以近直立北北東向、北西向斷裂為主要特征，自加里東中晚期至海西晚期持續(xù)活動(dòng)，斷裂斷開寒武系、奧陶系、志留系，基本定型于海西晚期。志留系上覆中新生界疊合構(gòu)造層發(fā)育部分海西晚期繼承性斷裂外，還發(fā)育少量印支燕山期正斷層。塔北地區(qū)斷裂體系對(duì)本區(qū)奧陶系、志留系成藏起控制作用。

塔東地區(qū)斷裂為基底卷入的逆沖斷裂，自盆地基底至侏羅系、白堊系斷開，為該區(qū)持續(xù)的擠壓抬升繼承性斷裂體系。斷裂主要為北西向、北東向、東西向及少量南北向，反映了庫魯克塔格山與阿爾金山盆山作用下構(gòu)造的復(fù)雜性。該區(qū)斷裂體系對(duì)油藏的保存弊大于利。

2.4 圈源時(shí)空匹配關(guān)系

目前環(huán)滿加爾坳陷完鉆井與地震解釋揭露，塔中地區(qū)志留系存在構(gòu)造、地層、巖性圈閉;而塔北地區(qū)主要為地層+不整合、巖性圈閉［10-11］。塔中地區(qū)古構(gòu)造格局定型于海西晚期，因此加里東運(yùn)動(dòng)、海西運(yùn)動(dòng)對(duì)該區(qū)志留系的成藏起決定作用。加里東運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致塔中地區(qū)形成系列逆沖斷層和斷背斜等構(gòu)造圈閉，志留系柯坪塔格組超覆于塔中古隆起之上，加里東晚期—早海西期寒武系烴源巖排烴進(jìn)入高峰期，斷裂與不整合面為油氣的運(yùn)移提供通道，圈源時(shí)空關(guān)系匹配良好。晚海西運(yùn)動(dòng)主要是對(duì)塔中部分原生油氣藏進(jìn)行破壞調(diào)整，中上奧陶統(tǒng)局部烴源巖達(dá)到成熟，開始大量生成油氣。

塔北地區(qū)志留系古構(gòu)造格局基本定型于海西期。加里東中晚期至海西晚期，形成NE、NW 2組近直立溝通油源的深大斷裂和局部構(gòu)造圈閉，因此塔河南地區(qū)油氣沿?cái)嗔?、不整合面、砂巖層等疏導(dǎo)體系由南向北運(yùn)移為主;喜山晚期，伴隨著構(gòu)造格局的變化，油氣由北西—南東方向調(diào)整沖注。因此綜合研究認(rèn)為英買力、哈拉哈塘凹陷、塔河南地區(qū)具備較好的時(shí)空匹配。

3 勘探潛力分析

圖3 環(huán)滿加爾坳陷志留系有利區(qū)帶分布

綜上所述，環(huán)滿加爾坳陷具備塔中、塔北兩大古隆起;滿加爾—草湖凹陷烴源巖灶;石炭系巴楚組膏泥巖段、志留系下統(tǒng)塔塔爾塔格組下紅色泥巖段2套區(qū)域蓋層等成藏要素，要素疊加區(qū)域?yàn)橛蜌獬刹氐挠欣麉^(qū)域。以斷裂及不整合面構(gòu)成的疏導(dǎo)體系及儲(chǔ)蓋組合關(guān)系為環(huán)滿加爾坳陷志留系成藏主控因素。圖3為環(huán)滿加爾坳陷志留系有利勘探區(qū)帶分布圖，Ⅰ類有利區(qū)主要分布在塔中地區(qū)卡塔克隆起北部及順托果勒隆起南部，涵蓋塔東1、順9井及塔中15井，面積為1.82×104km2;塔北地區(qū)自西向東主要分布在英買34、英買35井區(qū)，哈拉哈塘低隆兩側(cè)、塔河南沙117、沙112-2井區(qū)，總面積為0.33×104km2，該類區(qū)域?yàn)榈湫统刹匾丿B加、疏導(dǎo)體系發(fā)育區(qū)。阿北1井至順8井、躍參1井區(qū)綜合評(píng)價(jià)為Ⅱ類勘探區(qū)，離烴源巖灶較遠(yuǎn)，疏導(dǎo)體系欠發(fā)育。

4 結(jié)論

(1)滿加爾坳陷作為塔里木盆地的主要生烴中心，為環(huán)滿加爾坳陷志留系油氣成藏奠定了油源基礎(chǔ)。

(2)環(huán)滿加爾坳陷志留系發(fā)育石炭系巴楚組膏泥巖段、柯坪塔格組下紅色泥巖段2套區(qū)域蓋層;此外柯坪塔格組下段發(fā)育局部泥巖蓋層，除孔雀河斜坡及古城墟隆起東部，本區(qū)發(fā)育良好的儲(chǔ)蓋組合。

(3)對(duì)油氣運(yùn)移有利的加里東中期、加里東晚期、海西晚期斷裂及不整合面等疏導(dǎo)體系，與生排烴期匹配良好，對(duì)志留系成藏起到關(guān)鍵作用。

(4)綜合研究認(rèn)為塔中地區(qū)、塔北地區(qū)總共發(fā)育4個(gè)Ⅰ類勘探有利區(qū);阿瓦提斷陷北部、順托果勒隆起北部為Ⅱ類勘探有利區(qū);塔東地區(qū)因缺乏有效蓋層，致密砂巖非常規(guī)油氣勘探有待進(jìn)一步提高認(rèn)識(shí)。

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