轮南低凸起三叠系烃类聚集模式及控藏要素分析

吴 楠 （长江大学地球科学学院，湖北 荆州434023）

杨海军 （中石油塔里木油田分公司勘探开发研究院，新疆 库尔勒841000）

蔡忠贤 （中国地质大学 （武汉）资源学院，湖北 武汉430074）

刘显凤 （长江大学地球科学学院，湖北 荆州434023）

刘长江，宋 璠，贾君涛 （中国石油大学 （华东）地球科学与技术学院，山东 青岛266555）

轮南低凸起三叠系烃类聚集模式及控藏要素分析

吴 楠 （长江大学地球科学学院，湖北 荆州434023）

杨海军 （中石油塔里木油田分公司勘探开发研究院，新疆 库尔勒841000）

蔡忠贤 （中国地质大学 （武汉）资源学院，湖北 武汉430074）

刘显凤 （长江大学地球科学学院，湖北 荆州434023）

刘长江，宋 璠，贾君涛 （中国石油大学 （华东）地球科学与技术学院，山东 青岛266555）

应用现代油气成藏理论，结合钻井、地震以及地球化学资料对轮南低凸起三叠系烃类聚集模式及控藏要素进行了研究。轮南低凸起是以奥陶系岩溶缝洞型油气藏为主、垂向上多套含油气层系叠置的复式油气聚集带。虽然喜山早期运动诱发了区域性断裂活化，但在石炭系弱超压型隔挡层及潜山顶面断裂体系发育特征的联合约束下，下伏的奥陶系油气资源仅能沿着断垒带地区的深大断裂向浅部的三叠系圈闭发生限制型垂向输导调整。同时，虽然三叠系发育的3套砂体 （对应3套油组）的孔渗及横向输导性能优越，但探井油气显示的统计分析发现中部斜坡带地区发育无油气显示带，表明轮南断垒带及桑塔木断垒带地区三叠系的油藏并无沟通；即使是在晚期构造反转作用下，由于三叠系圈闭的充满度较低、油气无法突破圈闭溢出点，导致三叠系的原油也从未发生过有效的南北向的层间运移。因此，三叠系油气藏的分布仅受深大断裂的控制，断穿潜山面与三叠系底面的断裂发育区是三叠系油气藏勘探的潜在靶区。

轮南低凸起；三叠系；油气成藏；构造反转

轮南低凸起是塔里木盆地重要的油气产区，区内发育我国最大的古生界海相碳酸盐岩油气田 （塔河油田）。同时，该区纵向上叠置发育了包括奥陶系、石炭系、三叠系、侏罗系、白垩系以及第三系在内的6套油气产层，是中国西部具代表性的复式油气聚集带之一。1997年，在 “以大型古隆起为主要靶区”的勘探思路指导下，中石化西北石油局在位于现今塔河油田4区的S48井取得日产原油500t的高产工业油流，为轮南低凸起十亿吨级的奥陶系整装大油田的发现揭开了序幕。自塔河油田发现至今，对于轮南低凸起奥陶系油气成藏机理及成藏模式的研究可谓百花齐放且日趋成熟［1～4］。然而，对于该区三叠系这一油气产量仅次于奥陶系油藏的另一主力产层的研究相对薄弱，文献报道多集中在三叠系储层特征以及沉积相等方面［5～8］。

因此，笔者拟通过对连接奥陶系油藏与三叠系圈闭的垂向输导样式的深入解剖，应用现代油气成藏理论，建立轮南地区三叠系油气藏关键时期输导网络格架，并在钻井揭示的三叠系油气藏及其流体性质分布特征的约束下，阐明轮南低凸起三叠系烃类聚集模式及控藏要素，重点探讨喜山期构造反转运动对于三叠系油气藏的调整作用。

1 油气地质背景

轮南低凸起位于塔里木盆地塔北隆起东缘，毗邻两大烃源区——满加尔坳陷和草湖凹陷。作为塔里木盆地的三大古隆起之一，轮南低凸起亦是一个继承发育的古隆起，在经历了雏形 （加里东鼻凸形成期）、发展 （海西背斜形成期）、演化 （印支期－燕山断裂活动期）、定型 （喜山构造定型期）后［9］，形成了现今 “两断一台四斜坡”的构造格局 （图1）。该区油气资源丰富，多期生烃、多期成藏以及多幕构造运动叠加所诱发的多期调整、改造 （破坏）形成了现今轮南低凸起平面上油气性质差异性分布 （自西向东发育凝析气藏、黑油油藏以及稠油油藏）、垂向上以奥陶系岩溶缝洞型油藏为主、多层系储盖单元叠加的复式油气聚集面貌。

图1 轮南低凸起区域地质图

三叠系是轮南低凸起重要的产油层系。根据沉积特征，三叠系可划分出3个半沉积旋回，即 “三砂四泥”共7个沉积段。三叠系中的3套砂体对应为3个油组，分别是发育在上三叠统下部砂岩段的Ⅰ油组、中三叠统第二沉积旋回下部砂岩段的Ⅱ油组以及第三沉积旋回下部砂岩段的Ⅲ油组。3套砂体孔渗条件良好 （表1），且除Ⅱ油组砂体空间展布较差 （部分井发育不明显甚至缺失）外，Ⅰ、Ⅲ油组砂体空间连续性优越。

表1 三叠系各油组孔渗条件统计表

2 石炭系强制性隔挡及断裂体系控制下的约束型垂向输导

油源对比的研究结果表明，来源于轮南地区奥陶系与三叠系的油藏具有同源的特征［10］。同时，应用流体包裹体测温技术对于研究区油气充注时间的研究表明，轮南低凸起奥陶系油藏的油气充注期为海西晚期，而三叠系的油气成藏期为喜山早期，即该区三叠系的油气资源来源于下伏奥陶系油气藏的调整与再分配。

加里东运动中晚期、海西运动早期以及海西运动晚期等多期岩溶作用的叠加对于轮南低凸起奥陶系碳酸盐岩岩溶缝洞储集体的形成起到了良好的建造作用。现今轮南地区的油气主要产自潜山不整合面以下100m的深度范围，表明奥陶系潜山岩溶带不仅是有利的储集空间，还是奥陶系油气聚集成藏过程中重要的横向烃类输导载体。同时，对区内150口井实测地层压力的统计分析，轮南地区的石炭系发育弱超压 （实测压力系数为1.118～1.151），这对于奥陶系油气藏的保存是极为有利的。来自烃源灶的油气在输导网络中垂向运移至一间房组或鹰山组顶部 （潜山面）时，将受到上奥陶统吐木休克组及石炭系弱超压段的有效隔挡，并在流体势的驱动下沿着流体运动的最大动力学方向发生大规模横向运移。

奥陶系油藏高效的封盖条件很大程度上制约了油气从奥陶系油藏向三叠系油藏的调整再分配。对该区断裂体系的研究发现，轮南低凸起奥陶系潜山面附近虽然断裂极为发育，但这些断裂基本消亡于石炭系 （图2），且现今石炭系仅个别井具油气显示，表明绝大部分发育在石炭系与奥陶系之间的断裂不具备输导效能。事实上，受多期构造运动的影响，轮南－塔河地区发育数条深大断裂，这些断裂作为连接上下层位油气藏的纽带，在成藏过程中发挥着重要的作用。轮南地区直接断穿潜山面与三叠系底的断裂仅发育在两个断垒带，喜山运动期的构造运动诱发了断垒带边界断裂的复活，导致海西运动晚期已形成的奥陶系整装油气藏在限制性分布的有效垂向输导体的制约下，沿桑塔木断垒带、轮南断垒带的边界断裂向上部层系进行约束型再运聚，形成了现今轮南断垒带和桑塔木断垒带地区多套产层叠置的复式含油气体系。

图2 轮南地区断裂发育模式图

3 喜山运动期构造反转运动对三叠系油气藏的调整与改造

自燕山运动期，库车前陆盆地进一步发育，塔北地区逐渐演化成为库车再生前陆盆地的斜坡区［11］。自康村组 （N1－2k）沉积期开始，塔北隆起南北两翼沉降速度差异性显著［12］，其所导致的构造翘倾作用使得轮南低凸起原本北高南低的构造格局发生反转，形成现今石炭系以上地层南高北低的构造面貌。对于轮南低凸起三叠系的油气成藏史的研究表明，三叠系的油气藏形成时间在40Ma附近，即构造翘倾运动之前。这与前人对于塔河油区三叠系成藏时间的研究是符合的［13，14］。那么发生于三叠系成藏之后的构造反转运动是否对三叠系油气藏的分布产生了影响呢？前已述及，三叠系的油气主要分布在其内部的3个油组之中。在对轮南地区所有钻遇三叠系的探井进行油气产能及油气显示的分析之后，发现3个油组在中部平台区均发育一条无油气显示带 （图1），证明两个断垒带地区三叠系的油藏并无沟通，这也很好地解释了2个断垒带地区三叠系原油密度差异性分布的原因 （表2）。三叠系的Ⅰ、Ⅲ油组具备非常好的横向输导性能，但即使是在喜山晚期构造反转作用的影响下，三叠系的原油也从未发生过有效的南北向的层间运移，说明来源于奥陶系原始油藏经垂向输导体调整至三叠系油气藏的油气资源量是非常有限的，以致于即使是在构造反转作用中圈闭发生了变形，但油气仍无法突破圈闭溢出点的限制。虽然亦有学者研究表明，轮南地区三叠系油气藏的古油水界面位于现今油水界面之下，表明三叠系的油气藏确实发生过调整与再运聚，但这种调整与再分布的作用应该是三叠系的原油沿断裂向上部侏罗系、白垩系或是第三系运聚的结果，而绝非三叠系层间的横向运移过程。因此，轮南地区三叠系油气藏的分布直接受深大断裂的控制，而断穿潜山面与三叠系底面的断裂发育区是三叠系油气藏勘探的重要靶区。

表2 两个断垒带原油性质对比表

4 结论与讨论

1）国外海相碳酸盐岩层系多发育在构造稳定区域。我国海相碳酸盐岩油气藏由于形成时间早，往往在形成后遭受多种调整、改造 （破坏）作用。轮南低凸起奥陶系海相整装油田形成于海西晚期，而三叠系的油气资源来源于下部奥陶系油气藏发生于喜山期的调整与再分配，即三叠系的油气藏是一种 “次生油气藏”。

2）通过对轮南低凸起断裂输导体系发育特征的研究，该区沟通奥陶系与三叠系的断裂仅局限发育于断垒带地区。喜山运动早期，在垂向输导体系的控制下，奥陶系原始油气藏中的油气仅能沿着断垒带地区边界断裂向三叠系的圈闭发生充注。

3）三叠系油气藏在成藏后，三叠系及其上部地层受库车前陆盆地快速沉降的影响发生了构造反转作用，然而现今三叠系探井油气显示的统计结果真实地反映出赋存在三叠系圈闭中的油气并未因此发生南北向的层间运移及调整。这不仅说明了由垂向输导体调整至三叠系油气藏的油气资源量是非常有限的，最重要的是它直接证明了三叠系油气藏的分布受深大断裂所控制的事实。因此，断穿潜山面与三叠系底面的断裂发育区是三叠系油气藏勘探的有利靶区。

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Research of Hydrocarbon Accumulation Mode and Key Factors Controlling Reservoir Formation in Lunnan Uplift

WU Nan，YANG Hai－jun，CAI Zhong－xian，LIU Xian－feng，LIU Chang－jiang，SONG Fan，JIA Jun－tao（First Author's Address：College of Geosciences，Yangtze University，Jingzhou434023，Hubei，China）

The Triassic hydrocarbon accumulation mode and the factors controlling reservoir formation Lunnan uplift were studied by using modern hydrocarbon accumulation theory and in combination wirn well drilling and seismic data.In Lunnan uplift，karst reservoir in Ordovician was dominated and oil－bearing strata were superimposed vertically.Oils in the Ordovician were migrated into the Triassic traps by fault and then redistributed，which was triggered by the fault revivification in the early Himalaya event.However，Carboniferous was an effective seal as it was developed in slight overpressure.What's more，the characters of the fault were developed near the burial hill determined as the discordogenic faults of horst block for conducting the hydrocarbon.On the other hand，the analysis of the SG＆O in the exploration well shows that though there are three sand beds with excellent reservoir characteristics and effective conduction performance of Triassic，there is a non－SG＆O belt developed on the middle of platform，which determines that there is no connectivity between two horst blocks and Triassic oils never have an effective interlamination migration，because the amount of hydrocarbon adjusted from Ordovician to Triassic is too small to breakthrough the restrain of every single trap.Therefore，the distribution of the Triassic accumulation is obviously controlled by the discordogenic faults，and the area where the buried hill and fault fractures develop is the profitable target zone of Triassic and Ordovician.

Lunnan uplift；Triassic；hydrocarbon accumulation；tectonic reversion

TE122.1

A

1000－9752 （2012）02－0032－04

2011－09－19

国家 “973”规划项目 （2005CB422105）。

吴楠 （1982－），男，2005年大学毕业，博士，讲师，现主要从事油气成藏机理方面的研究工作。

［编辑］ 宋换新