塔里木盆地孔雀河斜坡成藏主控因素探讨

赵永强，张根发，王 斌，罗 宇，周雨双，林学庆，陈绪云

(1.中国石油化工股份有限公司 石油勘探开发研究院 无锡石油地质研究所，江苏 无锡 214126；2.中国石油化工股份有限公司 西北油田分公司 勘探开发研究院，乌鲁木齐 830011)

塔里木盆地孔雀河斜坡成藏主控因素探讨

赵永强1，张根发2，王 斌1，罗 宇1，周雨双1，林学庆2，陈绪云2

(1.中国石油化工股份有限公司 石油勘探开发研究院 无锡石油地质研究所，江苏 无锡 214126；2.中国石油化工股份有限公司 西北油田分公司 勘探开发研究院，乌鲁木齐 830011)

孔雀河斜坡油气形成与加里东晚期古构造密切相关，古构造背景是成藏的必要条件，烃源岩生排烃高峰与圈闭形成的时空配置关系是孔雀河斜坡成藏的主要控制因素，具有古构造背景的圈闭为有利的勘探目标。该区主力烃源岩为寒武系-中下奥陶统，其在加里东中晚期演化达到成熟—过成熟，在后期的演化中不具有二次生烃能力，圈闭形成期主要为加里东晚期及燕山中期。成藏期次分析、勘探实践、原油裂解气形成条件等进一步支持孔雀河斜坡所发现的油气可能为早期原生油气藏。

烃源岩；构造演化；成藏主控因素；成藏期；孔雀河斜坡

孔雀河斜坡位于塔里木盆地的东北部，经过近60年的勘探，有多口钻井获得油气显示，英南2井、满东1井获工业油气流。前人对孔雀河斜坡油气成因及成藏模式进行过很多探讨，通过烃源岩演化及油气成因研究，认为孔雀河斜坡油气多期成藏、主要成藏期为喜马拉雅期，油气来源主要为原油裂解成因[1-3]。

本文通过烃源岩演化、成藏基本要素及成藏动态要素分析后认为：孔雀河斜坡烃类(天然气和少量凝析油)来源于寒武系—中下奥陶统烃源岩，主要是早期聚集的油气藏，圈闭与烃源匹配关系是成藏的主要控制因素，具有古构造背景的圈闭为有利的勘探目标。

1 地质背景

孔雀河斜坡位于塔里木盆地的东北缘，是库鲁克塔格隆起与满加尔坳陷之间的过渡单元，走向北西西。孔雀河斜坡具有南北分带、东西分段的特征，主要断裂大多数都与盆地边界近平行，断裂切割的构造呈带状分布。孔雀河斜坡古生界从西南向东北地层倾斜抬升被剥蚀，侏罗系以上的中新生界则从西南向东北超覆减薄。根据断裂构造特征以及地层分布特征，参考前人研究成果，孔雀河斜坡可划分4个二级构造单元：库鲁克塔格山前凸起、尉犁鼻凸、大西海鼻凸、维马克—开屏鼻凸(图1)。

图1 孔雀河斜坡构造纲要

从寒武纪至今，孔雀河斜坡经历了多期的构造变形和复杂的构造演化。震旦纪至中奥陶世，塔里木东北缘进入了克拉通边缘拗拉槽的演化时期，整体受伸展应力控制，在库满拗拉槽的东北缘发育了一系列正断层，如辛格尔、兴地、孔雀河断裂等，表现为正断层控制的堑垒相间的构造格局，形成快速沉降的深水沉积。晚奥陶世至志留纪，区域构造环境由拉张转为挤压，断裂发生构造反转，由正断层转变为逆断层。此时孔雀河斜坡已发展为处于库鲁克塔格隆起与拗拉槽之间的过渡地带。隆起区为拗拉槽提供大量的物源，沉积巨厚的碎屑岩。泥盆纪至三叠纪，孔雀河斜坡发生强烈构造运动。这一时期构造运动形成的构造变形已叠加到早期构造变形中，缺失泥盆系—三叠系，很难把构造活动从古生界变形中分解出来。侏罗纪至白垩纪，孔雀河地区断裂构造继承前期逆断层的构造形迹，并发生了强烈的构造运动，产生了较强烈的褶皱变形，为构造的定型期。古近纪至第四纪，孔雀河斜坡地区呈现了向南倾斜的新生界缓坡沉积，剖面上表现为南厚北薄的楔形体，表明了喜马拉雅运动在本区整体表现为升降运动[4-7](图2)。

2 烃源岩演化及油气源分析

2.1烃源岩及其演化特征

根据前人研究[8-12]，塔东地区主要发育2套烃源岩系，一套为下古生界寒武系—中下奥陶统海相烃源岩系，另一套为中生界中侏罗统煤系烃源岩。

中下寒武统烃源岩为以塔东1、尉犁1井为代表的硅质泥岩、灰质泥岩、页岩夹薄层状泥质泥晶灰岩及库南1井为代表的泥质泥晶灰岩夹暗色灰质泥岩、页岩。中下寒武统烃源岩TOC含量大于0.50%，平均为1.24%～2.28%，最高可达5.52%，厚度一般为150～350 m。

上寒武—下奥陶统烃源岩同样以塔东1、尉犁1、库南1井为代表，岩石类型为薄层状泥质泥晶灰岩夹灰质泥岩。塔东1井烃源岩TOC平均为1.93%，厚144 m；库南1井烃源岩TOC平均为1.15%，厚98 m；尉犁1井烃源岩TOC平均为0.91%，最高可达2.33%，厚度达45 m。

中下奥陶统黑土凹组烃源岩，在库鲁克塔格南相区露头广泛发育黑灰、灰黑色薄层状硅质页岩、泥岩夹含放射虫硅质岩，并以夹有含放射虫硅质岩而区别于上覆上奥陶统却尔却克群，属典型的欠补偿深水盆地沉积。代表井有塔东1、塔东2井。塔东1井烃源岩TOC平均达1.94%，厚48 m；塔东2井烃源岩TOC平均为2.84%，厚54 m。尉犁1井表现为欠补偿浅水盆地—盆地边缘相沉积，岩性表现为灰色、深灰色泥岩及泥质灰岩，烃源岩TOC平均为1.11%，厚46.5 m。

侏罗系烃源岩主要为一套半深湖、浅湖相泥岩及泥质沼泽相炭质泥岩、暗色泥岩及煤层，区内钻井揭示烃源岩以暗色泥岩为主，煤层次之，厚度50～190 m，占侏罗纪地层厚度的15%～30%，全区均有分布。

图2 孔雀河斜坡构造演化模式

2套烃源岩镜质体反射率Ro和热解最大温度Tmax值概率分布表明：寒武系Ro平均为2.286%，Tmax中值为508.227 ℃，处于过成熟阶段；中下奥陶统Ro平均为1.838%，Tmax中值为453.2 ℃，属于成熟晚期—过成熟演化阶段；侏罗系烃源岩Ro平均为0.528%，Tmax中值为427.36 ℃，属于未成熟—低熟演化阶段[13-15]。

2.2单井模拟热演化特征

使用IES(PetroMod)盆地模拟软件，结合孔雀河地区构造演化、剥蚀地层的恢复、地温、古水深等资料选取满加尔坳陷满东1井、尉犁鼻凸尉犁1井、维马克—开屏鼻凸孔雀1井及英吉苏凹陷英南2井4口井进行了单井热史和生排烃史模拟。在埋藏史和热史分析的基础上，总结出孔雀河斜坡周缘烃源岩演化存在2种类型的演化特征，即持续凹陷演化型和边缘隆起演化型。

2.2.1 持续凹陷型

代表井为满东l井和英南2井，主要分布在满加尔坳陷及英吉苏凹陷。寒武系—中下奥陶统烃源岩在奥陶世中晚期开始成熟，晚奥陶世为排烃高峰期，加里东晚期达到过成熟；侏罗系烃源岩处于低熟—未成熟阶段(图3)。

2.2.2 边缘隆起型

代表井为孔雀1井和尉犁1井。维马克—开屏断鼻地层在志留纪后持续抬升并遭受剥蚀，致使石炭—三叠系地层缺失，到了侏罗纪以后地层处于稳定持续沉降并接受沉积，但下古生界这套烃源岩埋深未超过晚奥陶世时地层埋深。尉犁断鼻晚奥陶世地层深埋后，持续隆升并遭受剥蚀，缺失了志留系—三叠系，致使侏罗系直接覆盖在上奥陶统之上，早侏罗世以后开始沉降并接受沉积。寒武系—中下奥陶统烃源岩在中晚奥陶世成熟并开始排烃，加里东中晚期达到过成熟—过成熟；而侏罗系烃源岩基本处于未成熟阶段(图4)。

图3 满东1井热演化史(持续凹陷型)

图4 孔雀1井热演化史(边缘隆起型)

2.3油气来源

针对钻井中所获得的油气，前人做过大量的研究工作[2,16-18]，证明其油气来自寒武系—中下奥陶统烃源岩。

2.3.1 孔雀1井天然气来源

孔雀1井天然气主要为C1、C2、C3、iC4、nC4，2个样品中甲烷分别占气体体积的81.83%和78.38%，C2+分别占7.35%和5.52%，干燥系数C1/ΣC1-5分别为0.92和0.93，反映为偏干的湿气。非烃类气体中有N2、CO2、O2、He、Ar，其中氮气含量较高[16]。

天然气甲烷碳同位素较重，2个样品δ13C1分别为-38.3‰和-37.9‰，δ13C2分别为-38.5‰和-38.2‰，δ13C3分别为-30.9‰和-30‰，δ13iC4分别为-27.9‰和-33.2‰。根据天然气成因类型综合划分标准，孔雀1井天然气为油型气，天然气碳同位素明显比煤型气的碳同位素轻[16]，反映气源岩为高成熟—过成熟，而侏罗系煤系烃源岩的Ro值多小于1.0%。由此推测孔雀1井天然气来自下古生界寒武系—中下奥陶统海相烃源岩。

2.3.2 英南2井天然气来源

英南2井3 470.79～3 833.99 m井段天然气以烃类气体为主，含量78.86%～87.67%。烃类气体以甲烷为主，含量68.92%～76.67%，平均73.07%；重烃气体C2+含量较高(9.17%～14.01%)[18-19]。天然气干燥系数(C1/C1-5)除在3 695.6～3 707.89 m井段接近0.95外，其余各井段为0.82～0.90，均小于0.95。非烃气体主要是氮气，含量较高，一般为13.89%～21.07%，平均为16.33%；仅含少量的CO2，平均为0.33%。英南2井的天然气属高氮的湿气。

英南2井天然气的碳同位素δ13C1值为-38.6‰～-36.2‰，δ13C2值在-30.9‰～-34.7‰之间，甲烷同系物碳同位素基本上呈δ13C1<δ13C2<δ13C3<δ13C4的正序列分布，仅有2个样品的δ13C3和δ13C4出现倒转的现象。天然气δ13CCO2值为-15.9‰～-10.3‰，属有机成因气。

天然气组分和同位素组成表明英南2气藏具有腐泥型气源。根据油型气δ13C1与Ro值的关系式[17]换算出的英南2井天然气源岩的Ro值与寒武系和中下奥陶统源岩实测等效镜质体反射率大致相等，为2%～2.3%，大大高于侏罗系烃源岩的有机质成熟度，指示英南2井天然气可能来自高—过成熟的寒武系—中下奥陶统烃源岩。

英南2井试获低产的凝析油具有低密度、低凝固点、低含硫量、低含蜡量和低胶质+沥青质含量的特点。其密度为0.746 2～0.786 9 g/cm3；凝固点低于-30 ℃，与胶质+沥青质含量低是一致的；含蜡量为1.33%～1.56%，属低含蜡油；含硫量为0%～0.17%，为低硫油。从碳同位素来看，英南2井凝析油的碳同位素值(-27.1‰～-27.6‰)与塔里木盆地的海相原油(-31‰～-33‰)相比略偏重一些，似乎与中生代烃源岩及其衍生的原油有可比性。张水昌等[2]从凝析油饱和烃生标和芳烃等成熟度参数证明凝析油油源与侏罗系无关；从特殊生物的标志物的分布也进一步证明了英南2井侏罗系储层凝析油与侏罗系烃源岩无成因联系，油源为下伏海相烃源岩。

从烃源岩地化特征、单井模拟及油气来源分析都表明孔雀河斜坡主力烃源岩为寒武系—中下奥陶统，该套烃源岩在加里东中晚期达到成熟—过成熟。

3 成藏主控因素分析

成藏的基本要素被概括为“生、储、运、圈、保”。孔雀河斜坡志留系为致密砂岩储层，其形成机理前人做过较多的论述并提出“水锁效应”是油气得以保存的主要原因[20-25]。关于孔雀河斜坡的储盖条件在此不再赘述。如前所述，孔雀河斜坡经历了多期构造运动，圈闭形成期主要为加里东晚期、海西—印支期及燕山期。由于遭受强烈的剥蚀，孔雀河斜坡缺失泥盆系—三叠系，海西—印支期构造痕迹已经叠加在加里东晚期形成的构造中而难以单独识别出来，因此孔雀河斜坡可识别的圈闭主要为加里东晚期和燕山期所形成。

孔雀河斜坡及其周缘获得油气显示及工业油气的井包括满东1井、孔雀1井、英南2井(因为地层划分问题，早期认为油气层为侏罗系)、华英参1井及龙口1井，均在志留系获得油气显示。未获油气显示井有维马克1井和孔雀3井等。通过圈闭演化分析，获得油气的井均表现为多期构造叠加的特点，而未获得油气的井圈闭形成时间为燕山中期，缺乏早期的构造背景。

满东1井位于塔里木盆地满加尔凹陷东部、满东1号构造西高点上，第一次钻探设计目的层为侏罗系，完钻井深3 500 m(志留系)，未见任何油气显示。2001年英南2井在志留系(前人认为是侏罗系)获得突破，日产气14.478 1×104m3，日产凝析油10.32 m3；2002年龙口1井志留系试获低产油流，累计产油5.6 m3。此后研究认为该区志留系具有良好的成藏条件，于是对满东1井志留系加深钻探，完钻井深5 840 m。加深井从4 865 m开始共发现9层96.59 m气测显示，测井解释5 495～5 618 m井段为气层、差气层5层共15 m。对5 555.19～5 607 m井段进行中测，3 mm油嘴求产，油压9.375～16.291 MPa，折日产气(2.9～5.65)×104m3，综合判断该气藏为无油环凝析气藏。

图5 过满东1井SW-NE向地震剖面及地质解释

孔雀1井位于孔雀河斜坡维马克2号背斜构造高部位，完钻井深4 600 m，完钻层位为上奥陶统却尔却克组。在志留系及上奥陶统综合解释气层116.60 m/24层，于志留系井段2 781.49～2 811.75 m中途测试获日产天然气3 941 m3/d，奥陶系上统却尔却克组泥岩裂缝发育，见到良好气显示。

图6 过孔雀1井SW-NE向地震剖面及地质解释

4 讨论与结论

4.1讨论

从英南2井及孔雀1井获工业油气以来，前人对孔雀河斜坡油气成因及成藏期次做过大量的研究[1-3,16,18],对于孔雀河斜坡的油气来源已基本达成一致认识，即认为其主要来源于寒武系—中下奥陶统烃源岩。对于成藏期次的研究，结合热史分析认为主要成藏期在喜山期[2]；而利用包裹体均一温度，结合热史模拟对孔雀1井成藏期的研究认为，孔雀1井的成藏期主要在加里东晚期—海西期[1]。

图7 过孔雀3井NW-SE向地震剖面

图8 过孔雀3井NW-SE向地震剖面(下侏罗统顶面)拉平显示

王一博[26]等通过岩电及古生物组合特征对英南2井地层进行了重新厘定，认为主力产层应归属于志留系。因此，孔雀河斜坡多口钻井油气显示层段均集中在志留系。而孔雀3井针对发育2套良好储盖组合的侏罗系圈闭的钻探，未见任何油气显示，其原因之一可能是孔雀河斜坡在喜山期没有油气充注或油气充注不足。

对于目前钻井所揭示的油气显示段(或产层段)的油气成因，主要有2种认识。一种认为是早期成藏产物[1]，另一种认为主要为原油裂解气[2]。无论是早期成藏还是后期的原油裂解，都必须具有早期油气聚集这一基础，也就是必须具有早期构造(圈闭)背景。如果目前的天然气来自于早期油的裂解，那么在后期的圈闭中应该不会有油出现，然而在多口钻井(英南2井、华英参1井及龙口1井)中均见凝析油，而通过地化指标分析，这些凝析油均来自于寒武系—中下奥陶统烃源岩。原油裂解气的形成具有与烃源岩二次生烃相类似的特征[27]，不同时期生成并排出的原油在经历成藏作用后，只有当储层的温度超过160 ℃～180 ℃后，原油才会发生进一步的熟化或裂解作用[28]。通过前面构造演化及烃源岩演化历史可以看出，孔雀河斜坡寒武系—中下奥陶统烃源岩在加里东晚期达到过成熟，在后期的埋藏过程中，志留系埋藏深度远远低于加里东晚期寒武系—中下奥陶统烃源岩的埋深，多方的证据更支持早期成藏的认识。因此，孔雀河斜坡所获凝析油和天然气为早期成藏的产物似乎更为合理，目前的勘探结果也更符合这种解释。

4.2结论

1)孔雀河斜坡经历了多期构造运动，圈闭形成期主要为加里东晚期及燕山中期，燕山中期为构造的定型期。

2)孔雀河斜坡主力烃源岩为寒武系—中下奥陶统，其在加里东晚期达到过成熟；在加里东之后，烃源岩埋深都小于加里东晚期的埋深，不存在二次生烃作用。

3)构造演化及烃源岩演化综合分析表明，具有加里东期圈闭背景(古构造背景)，是获得油气的必要条件。早期圈闭形成时间与主力烃源岩生排烃高峰相匹配，使其成为油气聚集的有利场所。古构造背景一方面为生、排烃提供了聚集场所，另一方面也为晚期成藏提供了物质基础，具有古构造背景的圈闭为有利的勘探目标。

4)英南2井油气产出层位的重新厘定、孔雀1井成藏期表明孔雀河斜坡油气为早期成藏形成，可能并非来自于原油裂解气。

[1] 肖晖,任战利,崔军平.塔里木盆地孔雀1井志留系含气储层成藏期次研究[J].石油实验地质,2008,30(4):357-362.

[2] 张水昌,赵文智,王飞宇,等.塔里木盆地东部地区古生界原油裂解气成藏历史分析:以英南2气藏为例[J].天然气地球科学,2004,15(5):441-451.

[3] 张育民,王冰,欧光习.塔里木盆地孔雀河地区侏罗系油气成藏期次研究[J].石油地质与工程,2006,20(5):2-5.

[4] 田纳新,程喆,陈文礼,等.塔里木盆地孔雀河地区构造变形特征及其控油气作用[J].石油实验地质,2008,30(3):236-241.

[5] 杨铭,汤达祯,邢卫新,等.塔里木盆地孔雀河古斜坡成藏条件新认识[J].石油实验地质,2007,29(3):275-279.

[6] 卢华复,王胜利,罗俊成,等.塔里木盆地东部断裂系统及其构造演化[J].石油与天然气地质，2006,27(4):433-441.

[7] 俞仁连,闫相宾,金晓辉,等.塔里木盆地研究进展与勘探方向[J].石油与天然气地质,2005,26(5):598-604.

[8] 邵志兵,白森舒.塔里木盆地满东地区油气成藏特征分析[J].石油实验地质,2008,30(3):227-231.

[9] 时保宏,张艳,赵靖舟,等.塔里木盆地英吉苏凹陷天然气成藏主控因素分析[J].石油实验地质,2007,29(5):482-485.

[10] 王东,王国芝,刘树根,等.塔东地区英东2井寒武系—奥陶系储层流体地球化学示踪[J].石油与天然气地质,2012,33(6)：867-876.

[11] 党犇,赵虹,姜常义.塔里木盆地东北部侏罗系烃源岩特征及初步评价[J].地球科学与环境学报,2004，26(1)：1-5.

[12] 辛艳朋,邱楠生,秦建中,等.塔里木盆地奥陶系烃源岩二次生烃研究[J].地球科学与环境学报,2011,33(3):261-267.

[13] 王飞宇,刘长伟,朱雷,等.塔里木盆地台盆区寒武系烃源岩有机成熟度[J].新疆石油地质,2002,23(5):372-376.

[14] 张水昌,梁狄刚,张大江.关于古生界烃源岩有机质丰度的评价标准[J].石油勘探与开发,2002,29(2):8-12.

[15] 张水昌,Wang R L,金之钧,等. 塔里木盆地寒武纪—奥陶纪优质烃源岩沉积与古环境变化的关系：碳氧同位素新证据[J].地质学报,2006,80(3):459-466.

[16] 李永林,乔桂林,姚亚明,等.孔雀1井天然气成因初探[J].河南石油,2003,17(3):4-6.

[17] 戴金星,锡古,戚厚发.中国天然气地质学(卷一)[M].北京:石油工业出版社,1992.

[18] 唐友军,张秋茶,肖中尧,等.塔里木盆地英南2井天然气地球化学特征[J].天然气地球科学,2004,15(2):142-143.

[19] 兰晓东,朱炎铭,冉启贵,等.塔东地区天然气地球化学特征及运聚探讨[J].石油与天然气地质,2009,30(3):324-229.

[20] 杨晓宁,张惠良,朱国华.致密砂岩的形成机制及其地质意义：以塔里木盆地英南2井为例[J].海相油气地质,2005,10(1):31-36

[21] 余和中,张丽霞,韩守华,等.英南2井气藏致密砂岩盖层的形成[J]. 石油勘探与开发,2004,31(5)：133-135.

[22] 张克银.孔雀河斜坡维马克2号含气构造成藏剖析[J].新疆石油地质,2005,26(4)：383-385.

[23] 钟新荣,黄雷,王利华.低渗透气藏水锁效应研究进展[J].特种油气藏，2008,15(6)：12-15.

[24] 孙玉学,谢建波,才庆.应用量子神经网络预测低渗储层水锁损害[J].特种油气藏,2012,19(6)：53-55.

[25] 张益,李军刚,佟晓华,等.基于神经网络信息融合技术预测气藏水锁[J].特种油气藏,2011,18(2)：102-103.

[26] 王一博,王明,贺凯,等.塔里木盆地英南2井侏罗系与志留系界限厘定及意义[J].新疆地质,2012,30(2)：196-199.

[27] 王云鹏,田静.原油裂解气的形成、鉴别与研究综述[J].天然气地球科学,2007,18(2)：235-244.

[28] 张敏,黄光辉,王祥,等.原油裂解气的地球化学特征、形成条件与资源评价：以塔里木盆地台盆区为例[J].石油天然气学报(江汉石油学院学报),2009,31(6)：38-43.

(编辑叶德燎)

MaincontrollingfactorsforpetroleumaccumulationinKongqueheslope,TarimBasin

Zhao Yongqiang1, Zhang Genfa2, Wang Bin1, Luo Yu1, Zhou Yushuang1, Lin Xueqing2, Chen Xuyun2

(1.WuxiResearchInstituteofPetroleumGeology,SINOPEC,Wuxi,Jiangsu214126,China; 2.ResearchInstituteofPetroleumExplorationandProductionofSINOPECNorthwestCompany,Urumqi,Xinjiang830011,China)

Petroleum generation in the Kongquehe slope is closely related with paleostructure during the late Caledonian Movement. Paleostructural background is the key for accumulation. The space-time matching relationship between the peak of hydrocarbon expulsion of source rock and the trap formation works as the main controlling factor. The traps with paleostructural background are favorable exploration targets. The main source rocks from Cambrian and Middle-Lower Ordovician become mature and over-mature during the middle and late Caledonian stage, and do not generate hydrocarbon during the late period. Traps are formed during the late Caledonian and the middle Yanshanian stages. The studies of accumulation stage, exploration practice and conditions of crude oil cracked gas prove that the discovered oil and gas in the Kongquehe slope may be early primary petroleum accumulations.

source rock; tectonic evolution; main controlling factors of accumulation; accumulation period; Kongquehe slope

1001-6112(2013)05-0487-08

10.11781/sysydz201305487

TE122.3

A

2013-03-12；

2013-05-08。

赵永强(1973—)，男，博士，高级工程师，从事油气地质综合研究。E-mail: zhaoyq.syky@sinopec.com。

国家科技重大专项(2011ZX05005-002-004)“多旋回海相盆地油气保存控制因素与有效性评价”和中国石油化工股份有限公司科技部项目“孔雀河斜坡致密砂岩气勘探潜力分析”资助。