巴楚西段海相砂岩储层沥青发育特征及其油气地质指示

2015-05-14马中远黄苇张黎鲍鑫

断块油气田 2015年4期

马中远，黄苇，张黎，鲍鑫

（中国石化西北油田分公司勘探开发研究院，新疆乌鲁木齐 830011）

0 引言

沥青是在地质条件下，液态石油历经一系列次生变化、沉淀在储集层储集空间之中的有机质[1-2]。国内外众多学者利用岩心、镜下薄片、沥青反射率、红外光谱等大量资料对沥青的分布特征、赋存状态、形成时期等基本特征进行过研究，并提出氧化降解沥青、气侵沥青和热蚀变焦沥青等多种成因类型，研究成果丰富[3-13]。大规模沥青也是叠合盆地构造运动、油气藏遭受破坏的一个标志。

塔里木盆地巴楚地区志留系和泥盆系海相砂岩储层中沥青较为发育，但是前人对该区砂岩储层沥青成因及其与油气成藏之间的关系研究颇少。本文采用岩心、普通薄片、荧光薄片等大量资料对巴楚西段海相砂岩储层沥青的基本发育特征及其成因进行分析，并在此基础上，讨论利用沥青所记录的地质信息来辅助判断油气运聚成藏过程中的变化，以期深化对该区油气地质的认识。

1 区域地质概况

巴楚西段位于巴楚隆起西部，麦盖提斜坡北部（见图 1）。

图1 巴楚西段地理位置及井位

研究区内海相砂岩储层主要发育在志留系和泥盆系，其中志留系柯坪塔格组和泥盆系东河塘组砂岩储层最为典型，主要发育滨岸相砂体。

在加里东晚期和海西早期构造运动的叠加影响下，志留系和泥盆系地层遭受不同程度剥蚀，并造成柯坪塔格组早期古油藏的破坏，形成了大规模沥青砂岩，即“沥青砂岩段”；在海西晚期—印支期、燕山期和喜马拉雅期多次构造运动期内，东河塘组油气藏经历了从早期聚集成藏到重新调整聚集的过程，也沉淀了大量的储层沥青[14-17]。

经过多年的勘探实践，巴楚西段已发现的油气田（藏）主要集中在石炭系和奥陶系，以亚松迪小海子组气田、巴什托石炭系油气田和巴探5井奥陶系气藏为代表。泥盆系油气勘探成果主要集中在巴什托构造带上，巴开8井累计产油量超万吨；志留系普见油气显示，但尚未有工业油气发现。

2 储层沥青发育特征

2.1 宏观发育特征

对巴楚西段志留系和泥盆系8口井的海相砂岩储层岩心观察发现，储层沥青总体上较为发育（见图2）。

图2 巴楚西段志留系柯坪塔格组岩心沥青发育特征

纵向上，志留系柯坪塔格组和泥盆系东河塘组最为发育，其次为泥盆系克孜尔塔格组。沥青的分布往往与油气显示或油气层存在密切关联：柯坪塔格组沥青砂岩十分发育，呈现大面积广泛分布的特点，与之相对应的油气显示也十分活跃；巴什托构造带上东河塘组油气藏或油气显示段附近均有大量沥青存在。

横向上，巴楚西段几乎每口钻遇泥盆系和志留系的井均能或多或少见到沥青。巴探5井区、巴什托构造带上的巴开8井区等沥青分布相对集中，可见到大量不同类型及不同赋存状态的沥青。综合分析来看，沥青的分布及相对富集区与油气显示段或油气藏分布具有相似性，这也进一步表明沥青是油气发生次生变化后原地或就近沉淀的产物。

巴楚西段志留系和泥盆系储层沥青在岩心切面上具有多种宏观赋存形态，尤其是志留系沥青砂岩最为典型。巴探5井沥青砂岩具有一定的代表性，其沥青宏观赋存形态大致可分为4种：1）分布较为均匀，呈块状富集特征（见图2a）；2）沿交错层理分布，含沥青与不含沥青砂岩纹层互层出现（见图2b）；3）沿斜层理分布，含沥青砂岩纹层间断出现，呈脉状、线状富集（见图2c，2d，2e）；4）在厚层灰白色砂岩中尖灭，呈条带尖灭状（见图2f）。沥青的宏观赋存形态主要与砂岩层理发育特征相关，主要表现为块状、脉状、线状、尖灭状等。

2.2 微观赋存状态

对巴楚西段8口井储层沥青的镜下微观赋存状态分析发现，沥青往往以充填或浸染状出现在碎屑储集空间，主要分布于粒间、粒内孔隙之中，微裂隙中次之，晶间孔中少见。巴探4井东河塘组中，可见沥青充填石英颗粒粒间孔隙（见图3a）；巴开9H井东河塘组碎屑颗粒粒间孔、晶间孔隙、粒内溶孔、微裂隙中均见到沥青充填，其质量分数不等，有的超过10%（见图3b，3c，3d）；巴探5井柯坪塔格组中，可见沥青孔隙式充填或浸染碎屑粒间孔隙（见图3e，3f）。总之，由于孔隙分布的不均一性，沥青的赋存状态也具有一定的非均质性。

图3 巴楚西段砂岩储层沥青赋存状态

2.3 组分特征

对巴楚西段6口典型井志留系和泥盆系储层沥青进行荧光薄片显微荧光颜色分析，可大致区分出4类荧光组分，分别为油质、沥青质、碳质和胶质沥青，其中油质、沥青质和碳质沥青较为普遍。油质沥青主要发中暗—暗淡黄色荧光，局部发褐黄色、蓝白色荧光，其发光强度为中亮—中暗、中暗—暗，变化范围大（见图4a，4b，4c）；沥青质沥青主要发棕褐色荧光，发光强度为中暗—暗，相对较弱（见图 4a，4d，4e，4f）；碳质沥青不发荧光（见图4e，4f），沥青质沥青与碳质沥青共存的现象较为常见；胶质沥青少见，主要发中暗橙黄、棕橙、棕黄色荧光（见图4a，4b），往往与油质沥青伴生出现。

2.4 成因

储层沥青的产生与油气运移分异及油气藏遭受破坏2大因素有关[18-19]。油气运移分异可分为早期油气运聚成藏过程中原油沥青质沉淀和晚期油气藏调整运移过程中的原油沥青质沉淀，两者主要是在形成时间上存在先后次序的差异；油气藏遭受破坏而发生沥青化的过程主要与构造运动抬升剥蚀、褶皱变形破裂、构造高点迁移、区域热蚀变和水洗氧化等诸多因素相关。因此，储层沥青成因应与具体地质条件下的油气成藏过程相匹配。

巴楚西段志留系和泥盆系油气藏经历了多次构造运动和多期成藏过程。

加里东晚期—海西早期，是塔里木盆地一次大规模的构造运动时期，在研究区内也表现得十分明显。志留系地层由北向南剥蚀程度逐渐加大，使早期古油藏遭受严重破坏，导致古油藏大范围沥青化，形成大量沥青质沥青和碳质沥青。然而，油质沥青和胶质沥青欠发育，且缺乏后期油气规模充注的迹象，这表明志留系储层沥青成因可能主要与该期构造活动有关。

海西中晚期—喜马拉雅期，泥盆系油气藏经历了多次变化。以巴什托构造带东河塘组油气藏为例：在石炭纪末早期成藏阶段，构造高点位于东段，形成巴探4井区东河塘组古油藏；进入早二叠世末，区域性地热事件使部分热流体侵入或高温热传递到地层中，造成东段古油藏遭受破坏，使早期形成的油藏沥青化，残留沉淀下来的碳质沥青充填于孔隙或裂隙中或被包裹在碳酸盐岩胶结物中；二叠纪末是主要的油气成藏时期，此时古构造高点调整到西段，形成了以巴开8井为代表的油藏；至喜马拉雅期，因柯坪隆起挤压应力作用，西段发生剧烈沉降，构造高点再向东段迁移，油气藏也相应调整运移，原油发生运移分异，沥青质等重质组分更易发生沉淀，形成沥青质沥青，并与油质沥青、胶质沥青等混合产出。在该时期还存在凝析油气的充注，气侵作用也可使早期充注的原油发生分异而形成沥青。

图4 巴楚西段砂岩储层沥青荧光特征

3 沥青的油气地质指示

油气与沥青在时间上存在先后次序关系，先有油气的生成，再有原油的沥青化，那么沥青便记载了油气次生变化的诸多细节，包括流-岩相互作用、油气运移、油气成藏时期、油气藏的形成与破坏等。

沥青可辅助判断排烃作用对储层溶蚀改造作用发生的影响。众所周知，溶蚀作用的强弱对孔隙的改造起到决定性作用，溶蚀作用的发生取决于地层流体性质的改变，巴开9H井东河塘组见到沥青与溶蚀孔隙伴生的现象，沥青充填碳酸盐岩屑、酸性喷出岩岩屑及长石中的微溶蚀孔隙，碎屑颗粒边缘多为港湾状（见图5a）。种种迹象表明，储层中的溶蚀作用可能与排烃作用有关，排烃过程所携带的大量有机酸造成地下水性质改变，从而促进了溶蚀改造储层的强度，原油沥青化后多产生沥青与溶蚀孔隙伴生的现象。

结合成岩作用，沥青可用来推测油气成藏时期及成藏过程。巴开9H井泥盆系东河塘组中可见孔隙内充填连晶方解石和沥青，且沥青为连晶方解石所包裹（见图5b，5c），表明方解石形成于沥青充填之后。成岩早期，在复杂的地质动力条件下，轻烃类开始逸散转移，留下重组分沥青并仍然充填于孔隙之中；成岩晚期，前期溶蚀的碳酸盐岩屑产生大量的碳酸钙并在局部的孔隙中沉淀，形成连晶方解石，沥青被其包裹。由此可推知，油气充注时间较早，后因调整变化而发生沥青化，晚期储层损失殆尽，不存在油气充注过程。

总之，沥青记录了油气从生成、运聚成藏到遭破坏的重要地质信息，对推演油气成藏过程具有重要意义。