巴楚西段海相砂巖儲(chǔ)層瀝青發(fā)育特征及其油氣地質(zhì)指示

馬中遠(yuǎn)，黃葦，張黎，鮑鑫

（中國石化西北油田分公司勘探開發(fā)研究院，新疆 烏魯木齊 830011）

0 引言

瀝青是在地質(zhì)條件下，液態(tài)石油歷經(jīng)一系列次生變化、沉淀在儲(chǔ)集層儲(chǔ)集空間之中的有機(jī)質(zhì)[1-2]。國內(nèi)外眾多學(xué)者利用巖心、鏡下薄片、瀝青反射率、紅外光譜等大量資料對(duì)瀝青的分布特征、賦存狀態(tài)、形成時(shí)期等基本特征進(jìn)行過研究，并提出氧化降解瀝青、氣侵瀝青和熱蝕變焦瀝青等多種成因類型，研究成果豐富[3-13]。大規(guī)模瀝青也是疊合盆地構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、油氣藏遭受破壞的一個(gè)標(biāo)志。

塔里木盆地巴楚地區(qū)志留系和泥盆系海相砂巖儲(chǔ)層中瀝青較為發(fā)育，但是前人對(duì)該區(qū)砂巖儲(chǔ)層瀝青成因及其與油氣成藏之間的關(guān)系研究頗少。本文采用巖心、普通薄片、熒光薄片等大量資料對(duì)巴楚西段海相砂巖儲(chǔ)層瀝青的基本發(fā)育特征及其成因進(jìn)行分析，并在此基礎(chǔ)上，討論利用瀝青所記錄的地質(zhì)信息來輔助判斷油氣運(yùn)聚成藏過程中的變化，以期深化對(duì)該區(qū)油氣地質(zhì)的認(rèn)識(shí)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

巴楚西段位于巴楚隆起西部，麥蓋提斜坡北部（見圖 1）。

圖1 巴楚西段地理位置及井位

研究區(qū)內(nèi)海相砂巖儲(chǔ)層主要發(fā)育在志留系和泥盆系，其中志留系柯坪塔格組和泥盆系東河塘組砂巖儲(chǔ)層最為典型，主要發(fā)育濱岸相砂體。

在加里東晚期和海西早期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的疊加影響下，志留系和泥盆系地層遭受不同程度剝蝕，并造成柯坪塔格組早期古油藏的破壞，形成了大規(guī)模瀝青砂巖，即“瀝青砂巖段”；在海西晚期—印支期、燕山期和喜馬拉雅期多次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)期內(nèi)，東河塘組油氣藏經(jīng)歷了從早期聚集成藏到重新調(diào)整聚集的過程，也沉淀了大量的儲(chǔ)層瀝青[14-17]。

經(jīng)過多年的勘探實(shí)踐，巴楚西段已發(fā)現(xiàn)的油氣田（藏）主要集中在石炭系和奧陶系，以亞松迪小海子組氣田、巴什托石炭系油氣田和巴探5井奧陶系氣藏為代表。泥盆系油氣勘探成果主要集中在巴什托構(gòu)造帶上，巴開8井累計(jì)產(chǎn)油量超萬噸；志留系普見油氣顯示，但尚未有工業(yè)油氣發(fā)現(xiàn)。

2 儲(chǔ)層瀝青發(fā)育特征

2.1 宏觀發(fā)育特征

對(duì)巴楚西段志留系和泥盆系8口井的海相砂巖儲(chǔ)層巖心觀察發(fā)現(xiàn)，儲(chǔ)層瀝青總體上較為發(fā)育（見圖2）。

圖2 巴楚西段志留系柯坪塔格組巖心瀝青發(fā)育特征

縱向上，志留系柯坪塔格組和泥盆系東河塘組最為發(fā)育，其次為泥盆系克孜爾塔格組。瀝青的分布往往與油氣顯示或油氣層存在密切關(guān)聯(lián)：柯坪塔格組瀝青砂巖十分發(fā)育，呈現(xiàn)大面積廣泛分布的特點(diǎn)，與之相對(duì)應(yīng)的油氣顯示也十分活躍；巴什托構(gòu)造帶上東河塘組油氣藏或油氣顯示段附近均有大量瀝青存在。

橫向上，巴楚西段幾乎每口鉆遇泥盆系和志留系的井均能或多或少見到瀝青。巴探5井區(qū)、巴什托構(gòu)造帶上的巴開8井區(qū)等瀝青分布相對(duì)集中，可見到大量不同類型及不同賦存狀態(tài)的瀝青。綜合分析來看，瀝青的分布及相對(duì)富集區(qū)與油氣顯示段或油氣藏分布具有相似性，這也進(jìn)一步表明瀝青是油氣發(fā)生次生變化后原地或就近沉淀的產(chǎn)物。

巴楚西段志留系和泥盆系儲(chǔ)層瀝青在巖心切面上具有多種宏觀賦存形態(tài)，尤其是志留系瀝青砂巖最為典型。巴探5井瀝青砂巖具有一定的代表性，其瀝青宏觀賦存形態(tài)大致可分為4種：1）分布較為均勻，呈塊狀富集特征（見圖2a）；2）沿交錯(cuò)層理分布，含瀝青與不含瀝青砂巖紋層互層出現(xiàn) （見圖2b）；3）沿斜層理分布，含瀝青砂巖紋層間斷出現(xiàn)，呈脈狀、線狀富集（見圖2c，2d，2e）；4）在厚層灰白色砂巖中尖滅，呈條帶尖滅狀（見圖2f）。瀝青的宏觀賦存形態(tài)主要與砂巖層理發(fā)育特征相關(guān)，主要表現(xiàn)為塊狀、脈狀、線狀、尖滅狀等。

2.2 微觀賦存狀態(tài)

對(duì)巴楚西段8口井儲(chǔ)層瀝青的鏡下微觀賦存狀態(tài)分析發(fā)現(xiàn)，瀝青往往以充填或浸染狀出現(xiàn)在碎屑儲(chǔ)集空間，主要分布于粒間、粒內(nèi)孔隙之中，微裂隙中次之，晶間孔中少見。巴探4井東河塘組中，可見瀝青充填石英顆粒粒間孔隙（見圖3a）；巴開9H井東河塘組碎屑顆粒粒間孔、晶間孔隙、粒內(nèi)溶孔、微裂隙中均見到瀝青充填，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)不等，有的超過10%（見圖3b，3c，3d）；巴探5井柯坪塔格組中，可見瀝青孔隙式充填或浸染碎屑粒間孔隙（見圖3e，3f）。總之，由于孔隙分布的不均一性，瀝青的賦存狀態(tài)也具有一定的非均質(zhì)性。

圖3 巴楚西段砂巖儲(chǔ)層瀝青賦存狀態(tài)

2.3 組分特征

對(duì)巴楚西段6口典型井志留系和泥盆系儲(chǔ)層瀝青進(jìn)行熒光薄片顯微熒光顏色分析，可大致區(qū)分出4類熒光組分，分別為油質(zhì)、瀝青質(zhì)、碳質(zhì)和膠質(zhì)瀝青，其中油質(zhì)、瀝青質(zhì)和碳質(zhì)瀝青較為普遍。油質(zhì)瀝青主要發(fā)中暗—暗淡黃色熒光，局部發(fā)褐黃色、藍(lán)白色熒光，其發(fā)光強(qiáng)度為中亮—中暗、中暗—暗，變化范圍大 （見圖4a，4b，4c）；瀝青質(zhì)瀝青主要發(fā)棕褐色熒光，發(fā)光強(qiáng)度為中暗—暗，相對(duì)較弱（見圖 4a，4d，4e，4f）；碳質(zhì)瀝青不發(fā)熒光（見圖4e，4f），瀝青質(zhì)瀝青與碳質(zhì)瀝青共存的現(xiàn)象較為常見；膠質(zhì)瀝青少見，主要發(fā)中暗橙黃、棕橙、棕黃色熒光（見圖4a，4b），往往與油質(zhì)瀝青伴生出現(xiàn)。

2.4 成因

儲(chǔ)層瀝青的產(chǎn)生與油氣運(yùn)移分異及油氣藏遭受破壞2大因素有關(guān)[18-19]。油氣運(yùn)移分異可分為早期油氣運(yùn)聚成藏過程中原油瀝青質(zhì)沉淀和晚期油氣藏調(diào)整運(yùn)移過程中的原油瀝青質(zhì)沉淀，兩者主要是在形成時(shí)間上存在先后次序的差異；油氣藏遭受破壞而發(fā)生瀝青化的過程主要與構(gòu)造運(yùn)動(dòng)抬升剝蝕、褶皺變形破裂、構(gòu)造高點(diǎn)遷移、區(qū)域熱蝕變和水洗氧化等諸多因素相關(guān)。因此，儲(chǔ)層瀝青成因應(yīng)與具體地質(zhì)條件下的油氣成藏過程相匹配。

巴楚西段志留系和泥盆系油氣藏經(jīng)歷了多次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和多期成藏過程。

加里東晚期—海西早期，是塔里木盆地一次大規(guī)模的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)時(shí)期，在研究區(qū)內(nèi)也表現(xiàn)得十分明顯。志留系地層由北向南剝蝕程度逐漸加大，使早期古油藏遭受嚴(yán)重破壞，導(dǎo)致古油藏大范圍瀝青化，形成大量瀝青質(zhì)瀝青和碳質(zhì)瀝青。然而，油質(zhì)瀝青和膠質(zhì)瀝青欠發(fā)育，且缺乏后期油氣規(guī)模充注的跡象，這表明志留系儲(chǔ)層瀝青成因可能主要與該期構(gòu)造活動(dòng)有關(guān)。

海西中晚期—喜馬拉雅期，泥盆系油氣藏經(jīng)歷了多次變化。以巴什托構(gòu)造帶東河塘組油氣藏為例：在石炭紀(jì)末早期成藏階段，構(gòu)造高點(diǎn)位于東段，形成巴探4井區(qū)東河塘組古油藏；進(jìn)入早二疊世末，區(qū)域性地?zé)崾录共糠譄崃黧w侵入或高溫?zé)醾鬟f到地層中，造成東段古油藏遭受破壞，使早期形成的油藏瀝青化，殘留沉淀下來的碳質(zhì)瀝青充填于孔隙或裂隙中或被包裹在碳酸鹽巖膠結(jié)物中；二疊紀(jì)末是主要的油氣成藏時(shí)期，此時(shí)古構(gòu)造高點(diǎn)調(diào)整到西段，形成了以巴開8井為代表的油藏；至喜馬拉雅期，因柯坪隆起擠壓應(yīng)力作用，西段發(fā)生劇烈沉降，構(gòu)造高點(diǎn)再向東段遷移，油氣藏也相應(yīng)調(diào)整運(yùn)移，原油發(fā)生運(yùn)移分異，瀝青質(zhì)等重質(zhì)組分更易發(fā)生沉淀，形成瀝青質(zhì)瀝青，并與油質(zhì)瀝青、膠質(zhì)瀝青等混合產(chǎn)出。在該時(shí)期還存在凝析油氣的充注，氣侵作用也可使早期充注的原油發(fā)生分異而形成瀝青。

圖4 巴楚西段砂巖儲(chǔ)層瀝青熒光特征

3 瀝青的油氣地質(zhì)指示

油氣與瀝青在時(shí)間上存在先后次序關(guān)系，先有油氣的生成，再有原油的瀝青化，那么瀝青便記載了油氣次生變化的諸多細(xì)節(jié)，包括流-巖相互作用、油氣運(yùn)移、油氣成藏時(shí)期、油氣藏的形成與破壞等。

瀝青可輔助判斷排烴作用對(duì)儲(chǔ)層溶蝕改造作用發(fā)生的影響。眾所周知，溶蝕作用的強(qiáng)弱對(duì)孔隙的改造起到?jīng)Q定性作用，溶蝕作用的發(fā)生取決于地層流體性質(zhì)的改變，巴開9H井東河塘組見到瀝青與溶蝕孔隙伴生的現(xiàn)象，瀝青充填碳酸鹽巖屑、酸性噴出巖巖屑及長石中的微溶蝕孔隙，碎屑顆粒邊緣多為港灣狀 （見圖5a）。種種跡象表明，儲(chǔ)層中的溶蝕作用可能與排烴作用有關(guān)，排烴過程所攜帶的大量有機(jī)酸造成地下水性質(zhì)改變，從而促進(jìn)了溶蝕改造儲(chǔ)層的強(qiáng)度，原油瀝青化后多產(chǎn)生瀝青與溶蝕孔隙伴生的現(xiàn)象。

結(jié)合成巖作用，瀝青可用來推測(cè)油氣成藏時(shí)期及成藏過程。巴開9H井泥盆系東河塘組中可見孔隙內(nèi)充填連晶方解石和瀝青，且瀝青為連晶方解石所包裹（見圖5b，5c），表明方解石形成于瀝青充填之后。成巖早期，在復(fù)雜的地質(zhì)動(dòng)力條件下，輕烴類開始逸散轉(zhuǎn)移，留下重組分瀝青并仍然充填于孔隙之中；成巖晚期，前期溶蝕的碳酸鹽巖屑產(chǎn)生大量的碳酸鈣并在局部的孔隙中沉淀，形成連晶方解石，瀝青被其包裹。由此可推知，油氣充注時(shí)間較早，后因調(diào)整變化而發(fā)生瀝青化，晚期儲(chǔ)層損失殆盡，不存在油氣充注過程。

總之，瀝青記錄了油氣從生成、運(yùn)聚成藏到遭破壞的重要地質(zhì)信息，對(duì)推演油氣成藏過程具有重要意義。

圖5 砂巖儲(chǔ)層瀝青的鏡下顯微特征

4 結(jié)論

1）巴楚西段志留系海相砂巖儲(chǔ)層瀝青成因可能主要與加里東晚期—海西早期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)抬升致使古油藏破壞而發(fā)生瀝青化有關(guān)。

2）泥盆系東河塘組海相砂巖儲(chǔ)層瀝青成因與早期油藏遭受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)及熱蝕變破壞、晚期多次運(yùn)聚調(diào)整及一定的氣侵作用等多重因素相關(guān)。

3）利用瀝青可輔助判斷排烴作用對(duì)儲(chǔ)層溶蝕改造作用的影響，結(jié)合成巖作用可推測(cè)油氣成藏時(shí)期及成藏過程。

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