克拉苏构造带超高压大气田的形成模式和主控因素

冯松宝

克拉苏构造带超高压大气田的形成模式和主控因素

冯松宝

摘要:库车坳陷克拉苏构造带发育多个超高压大气田，但是形成和分布复杂。本文在分析克拉苏构造带地质背景的基础上，提出了克拉苏构造带超高压大气田的形成模式和主控因素。克拉苏构造带超高压大气田主要存在3种成藏模式即浅部背斜区带模式——气侵型晚期聚气模式、深部区带模式——气侵型晚期一次聚气模式和特深区带模式——晚期一次聚气模式.克拉苏构造带超高压大气田形成和分布的5个主控因素为生气中心及生气规模、气源岩的晚期快速生气、优质盖层、构造圈闭和超高的流体压力。该成果将对该研究区今后深入研究具有重要的参考价值。

关键词:形成模式；主控因素；超高压大气田；克拉苏构造带

库车坳陷克拉苏构造带发育多个超高压大气田，目前针对整个库车坳陷的油气田的形成模式、富集规律等研究较多，取得了一些成果。周兴熙[1]根据勘探成果识别出3种基本的成藏机制和模式：晚期封存箱内成藏机制-克拉苏模式；早期封存箱内成藏机制-牙哈模式；封存箱外成藏机制-大宛齐模式。王洪星[2]按照库车坳陷连接气源岩与圈闭之间断层及其组合特征的不同，结合各构造天然气富集程度的差异，将天然气运聚成藏模式归纳为由盐下断裂和穿盐断裂构成的天然气运聚成藏模式、仅由盐下断裂构成的天然气运聚成藏模式、由盐下断裂和圈闭顶部突破断裂构成的天然气运聚成藏模式和仅由穿盐断裂构成的天然气运聚成藏模式。但对库车坳陷克拉苏构造带上的超高压大气田的研究较少，主要为克拉苏构造带的构造解释[3]和晚期快速成藏机理的解释[4]，以及对早期发现的克拉2超高压大气田的研究[5-10]，而对克深2和大北1这些近几年发现的超高压大气田，由于勘探程度的限制，综合研究较少。基于此，在分析克拉苏构造带超高压大气田形成机理的基础上，提出了超高压大气田的形成模式，总结了超高压大气田形成的主控因素。

1研究区地质概况

克拉苏构造带形成于喜马拉雅晚期，是库车坳陷逆冲构造体系的主体，位于库车坳陷北部，是南天山山前第二排构造带，南北约20km，东西方向160km左右，介于拜城凹陷与北部单斜带之间(图1)。综合考虑区域构造变形的差异性将克拉苏构造带进一步划分为克拉苏背斜区带和克深区带(深部区带)[11-12]。该区发育五套烃源岩、多条油源逆冲断层、四套储盖组合、成群成带的构造圈闭、优质的膏盐盖层，油气成藏条件十分优势，新近系和第四系浅部发现了大宛齐油田，深层相继发现了克拉2、克拉3、大北1、大北3、克深5和克深2等多个盐下大气田，展现出广阔的油气勘探前景。

图1　库车坳陷位置及构造单元划分

2超高压大气田形成模式

在综合分析克拉苏构造带超高压大气田行成的地质条件的基础上，结合作者前期关于烃源岩特征、天然气地球化学特征[13]和储层流体包裹体特征[14]研究的基础上，将克拉苏构造带上超高压大气田的形成模式归纳为以下3种：

2.1　浅部背斜区带模式-气侵型晚期聚气模式

成藏模式图如图2所示。这种成藏模式以克拉2超高压大气田最为典型，具有以下特征：穿盐断裂和盐下断裂共同构成输导体系，超压流体沿着穿盐断裂向上排放，使得双重构造部位形成低流体势区，这样促使流体向克拉2构造汇聚；天然气充注之前有油气充注，晚期天然气充注强度大，对早期的油气具有强烈的气洗作用；埋藏较浅，源储之间的距离大，天然气运移距离较长；盐下断裂形成时间早；大约在库车期沉积初期即距今大约5.3Ma时成藏。

图2　克拉苏构造带背斜区带成藏模式

2.2　深部区带模式—气侵型晚期一次聚气模式

成藏模式图如图3所示。这种成藏模式以大北1超高压大气田最为典型，具有以下特征：仅有盐下断裂构成输导体系；源岩层和储集层之间垂向距离近，平面上靠近拜城凹陷生烃中心，属于近源成藏；源储之间剩余压力差大，是运移的主要动力；储集层属于特低孔特低渗储层，由于充注强度大，仍然为好的储层；康村期油和气的充注，促使岩石发生溶蚀作用，产生次生孔隙，为库车期末天然气的充注提供了空间；成藏时间晚于克拉苏背斜区带，大约在3Ma以来。

图3　克拉苏构造带深部区带成藏模式

2.3　特深区带模式—晚期一次聚气模式

成藏模式图如图4所示。这种成藏模式以克深2超高压大气田最为典型，具有以下特征：特深部区带不发育古构造；库车组沉积前无沟通源储的盐下断裂，库车组沉积期，在南天山的逆冲推覆下，沟通源岩的断裂开始形成，为天然气的运移提供了有利的通道；早期没有油气充注，2.3Ma年以来形成的干气气藏。

图4　克拉苏构造带特深区带成藏模式

3超高压大气田形成的主控因素

通过对库车坳陷克拉苏构造带超高压大气田形成的地质条件、成藏机制分析[15]，结合本文对研究区成藏模式认识，归纳出超高压大气田形成与分布受下列因素控制。

3.1　生气中心及生气规模决定了大气田的分布与规模

库车坳陷克拉苏构造带天然气分布明显受有效生烃凹陷控制，具有近源分布的特点，且主要受中生界生烃坳陷的分布的控制。特别是大中型气田主要形成于生烃凹陷中心的生气强度中心附近。如克拉2大气田即位于库车坳陷三叠与侏罗系两套烃源岩的生气强度中心附近。其中三叠系的生气强度中心在库车坳陷只有一个，位于克拉苏地区，其上新世末(库车组沉积期末)最大生气强度达80×108m3/km2。克拉2气区约在(60～80)×108m3/km2[16]。侏罗系煤系源岩的生气中心主要有2个，拜城凹陷和阳霞凹陷生气中心生气强度达70×108m3/km2。

3.2　气源岩的晚期快速生气有利于大气田的形成

库车坳陷油、气两期成藏，早期(23～12Ma的中新世时期)成油，在稍后的康村期运移成藏；晚期(5～0Ma的上新世库车期-第四纪)形成气藏。这是随着南天山在新近纪“再生”“复活”和山前厚达4700m的新近系-第四系磨拉石红层的堆积而发生的。其结果，克拉苏构造带不同构造带圈闭的形成时间有早有晚，但侏罗系煤系烃源岩的大量生气期都晚到5Ma以后，大量生干气则更晚，要到3～2Ma以后。这一时期，也正是山前克拉苏构造的定型期。气源岩的晚期快速生气对大气田的形成和保存十分有利。

3.3　优质盖层的存在对大中型气田的形成和分布具有尤其重要的控制作用

库车坳陷克拉苏构造带主要发育古近系膏泥盐岩、新近系吉迪克组膏泥岩2套优质区域盖层，已发现的油气主要集中于2套区域盖层之下的白垩系、古近系2套储层中。古近系膏盐层是库车坳陷分布最为广泛的区域盖层，该套区域盖层与下伏的古近系底砂岩和白垩系储层构成了库车坳陷最重要的一套优质地储盖组合。库车坳陷发育的多套优质储盖组合，以古近系-白垩系储盖条件最为优越。这2套膏盐层由于在库车坳陷分布广、厚度大、质量优，加之普遍存在超压，因而对于来自下部三叠-侏罗系烃源岩的天然气起了极好的封盖作用，并且对库车坳陷异常压力的形成以及超压大气田的保存起了关键作用，从而使得其下部成为库车坳陷天然气最富集的部位，已发现的超压气藏均分布于这两套区域盖层之下。其封盖机理属典型的物性和超压封堵，封盖条件极为优越。

3.4　构造圈闭是天然气聚集的有利场所

库车坳陷克拉苏逆冲带局部构造一般受断层控制形成，断层一般规模大、断距大、活动期长，且逆冲带附近盐下地层普遍有超压存在。因此，天然气极易在超压驱动下沿断层发生泄漏。所以，其油气藏的形成除了要求圈闭内至少有一条非泄漏烃源断层外，对圈闭形态要求也比较严格，以背斜圈闭最为有利，克拉苏背斜区带基本为背斜圈闭；断背斜和断块型次之，主要发育在克深区带。已发现的克拉2、克拉3等气藏，尽管其圈闭为断背斜形式，但气藏毫无例外地只分布于其中的背斜部分，即均为背斜气藏，最大含气面积和气柱高度只与背斜圈闭一致。而克深区带发现的气藏多为断背斜、断块型，断层的侧向封堵性决定了其是否能成藏及气藏的规模。因此，圈闭为构造圈闭是库车坳陷克拉苏构造带形成的关键因素之一。

3.5　超高的流体压力为天然气成藏提供了有利条件

盖层中形成的超高压起到了超压封闭作用，源岩层中超高压增加了源岩和储集层之间的剩余压力差，使得剩余压力差成为天然气运移的主要动力。同时由于源储剩余压力差较大，降低了对储层孔隙度和渗透率的要求，形成了像大北1这样的低孔低渗储层的大气田。

4结论

4.1克拉苏构造带超高压大气田主要有气侵型晚期聚气模式、气侵型晚期一次聚气模式和晚期一次聚气模式等3种重要的形成模式，以气侵晚期聚气模式最为普遍。

4.2克拉苏构造带超高压的形成主要受生气中心及生气规模、气源岩的晚期快速生气、优质盖层、构造圈闭和超高的流体压力等5个重要的因素所控制。超高的流体压力起重要的纽带作用。

4.3克拉苏构造带超高压大气田的形成模式和主控因素是基于已有的勘探和地球化学资料，随着勘探的进展，形成模式会进一步完善。

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责任编辑：刘海涛

Accumulation Model and Main Controlling Factors of Overpressured Large Gas Field in Kelasu Tectonic Zone of Kuqa Depression

Feng Songbao

Abstract:There are many overpressured large gas fields in Kelasu tectonic zone of Kuqa Depression in Tarim basin, and the formation and distribution are complex. Based on the analysis of geological background and formation mechanism, formation model and main controlling factors were put forward. Three kinds of accumulation model exist in the overpressured large gas field, namely anticline zones model, deep zones model and especial deep zones model in Kelasu tectonic zones of Kuqa Depression. The main controlling factors in accumulation of overpressured large gas field are as follows: the location of the gas generating centre and the scale of the gas generation, the quick mature rate, high quality capping rocks, structural trap, and the overpressured fluid. The research achievement will play an important part in the future research of this research area.

Key words:accumulation model; main controlling factors; overpressured large gas field; Kelasu tectonic zone

收稿日期：2014-11-09

基金项目：国家油气科技重大专项(2011ZX05007-02)；中国博士后基金(2014M561821)；合肥工业大学博士后科研项目(2013HGBH0030)

作者简介：冯松宝，宿州学院资源与土木工程学院、合肥工业大学资源与环境学院讲师，博士，从事有机地球化学、油气成藏研究(安徽 宿州 234000)。

中图分类号:P618.13

文献标识码：A

文章编号：1673-1794(2015)02-0006-04