塔里木盆地GL3井鹰山组沥青的发现及地质意义

马庆佑，田　鹏，吕海涛，沙旭光

（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GL3井鹰山组沥青的发现及地质意义

马庆佑，田鹏，吕海涛，沙旭光

（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）

塔里木盆地古城墟隆起GL3井在鹰山组发现了大量固体沥青，其主要赋存于泥晶砂屑灰岩及云质灰岩的溶孔和裂缝中。通过岩心观察、显微照片和沥青反射率（Rb）等分析，发现沥青边界较清晰，不溶于有机溶剂氯仿，无荧光显示，Rb为2.76%～2.85%，与焦沥青的基本特征相似，表现为古油藏裂解的残迹。GL3井鹰山组沥青的发现具有两大地质意义：①沥青发育段与围岩波阻抗的差异可能是GL3井鹰山组“串珠状”地震强反射形成的主要原因，会造成对该井储层预测的偏差；②根据包裹体测温，沥青和天然气成因、埋藏史及生烃史分析，恢复GL3井古油藏的成藏过程，其大致可分为加里东中—晚期古油藏形成与喜马拉雅晚期古油藏裂解成气并转变为焦沥青残迹的两大过程。该研究这对深化古城墟隆起成藏过程研究具有一定意义。

焦沥青；古油藏；“串珠状”反射；成藏过程；鹰山组；塔里木盆地

0　引言

塔里木盆地古城墟隆起是加里东晚期形成、海西期定型的古隆起（图1），其东部与西的部构造及沉积特征具有明显差异［1-3］。寒武纪—早中奥陶世，古城墟隆起大致沿古城4井区附近的台缘坡折带形成“东盆西台”的沉积格局，西部为统一的碳酸盐台地，而东部为斜坡—盆地相沉积。志留纪—白垩纪受海西早期、印支期和燕山期构造运动的影响，古城墟隆起西部志留系（S）与泥盆系（D）不同程度地缺失，石炭系（C）直接覆盖于奥陶系（O）之上，东部上古生界地层缺失更严重，侏罗系（J）直接覆盖于奥陶系之上，反映出古城墟隆起西部活动弱、定型早，而东部活动强、定型晚的特征。古城墟隆起东部与西部已有多口井钻遇高产气流，从天然气地球化学特征分析，其主要表现为原油裂解气特征，古城墟隆起东部已发现的古油藏证据支持了原油裂解气的成藏认识［4-7］，但在西部尚缺少此类证据，故限制了对古城墟隆起西部天然气成藏过程的分析。

图1　塔里木盆地GL3井区构造位置Fig.1　Tectonic location of GL3 well in Tarim Basin

含油气盆地中普遍有固体沥青产出，固体沥青是石油经过一系列地球化学作用转变而成的，记录了油气藏在形成之后的演化过程中所经历的地质作用信息［8］。古城墟隆起东部多口钻井中均已发现了固体沥青，前人对其特征、成因及与油气成藏的关系等均进行了研究［4-7］，认为古城墟隆起东部地区受构造热事件影响较大，下古生界发育的固体沥青是原油多期裂解的产物，而晚期油气可能再次聚集成藏，因此其天然气勘探前景较好。但是，目前关于古城墟隆起西部固体沥青的报道及研究均较少。GL3井是古城墟隆起西部针对中下奥陶统鹰山组碳酸盐岩“串珠状”异常强反射部署的一口探井，于2010年8月钻至鹰山组完钻，完钻井深6 270 m。取心证实，鹰山组发育大量固体沥青。笔者应用有机岩石学方法，结合区域构造演化史分析，对GL3井鹰山组固体沥青的特征、成因及地质意义进行研究，以期为该地区下一步油气勘探提供理论依据。

1　沥青特征和成因分析

1.1沥青分布及产状

图2　塔里木盆地GL3井鹰山组“串珠状”地震强反射的井震标定Fig.2　Calibration of“beaded”seismic reflection of Yingshan Formation in GL3 well of Tarim Basin

GL3井固体沥青主要分布于中下奥陶统鹰山组，该井在鹰山组共取心4回次（图2），根据取心观察、薄片鉴定及测井曲线特征分析，沥青集中发育段厚度大于20 m，主要分布于第3回次取心段下部和第4回次取心段，岩石薄片显示沥青占面孔的15%～30%。岩心观察表明（图版Ⅰ-1～Ⅰ-2），GL3井鹰山组固体沥青段以灰黑色、黑色含泥质纹层状泥晶灰岩及云质泥晶灰岩为主，局部夹含砂屑（藻）泥晶灰岩、亮晶砂屑灰岩（小型中低能藻滩相）及泥晶灰质云岩，溶蚀孔洞整体欠发育，局部发育水平缝或直立缝，沿裂隙大量充填固体沥青，沥青呈结晶状、性硬而脆、不染手。薄片观察表明，GL3井鹰山组固体沥青主要有2种赋存形式：①赋存于岩石孔洞中，如泥晶砂屑灰岩的粒间孔及粒间溶孔中（图版Ⅰ-3～Ⅰ-4），或泥晶灰质云岩的白云石晶间孔及晶间溶孔中（图版Ⅰ-5），沥青可以全部或部分充填于孔隙中；②充填于岩石的微裂隙中，如沿碎裂云质灰岩的微裂隙呈脉状交织分布（图版Ⅰ-3、图版Ⅰ-6），边缘不规则，延伸长，连通性好。

1.2沥青成因分析

前人对固体沥青的成因研究取得了许多认识［9-11］，认为主要有以下3种成因。①热裂解作用。原油在高温系统中产生蒸发作用使油质（链烷烃）减少而形成软沥青，软沥青再通过缩合作用形成焦沥青（亦称碳质沥青）。②氧化降解作用。原油在开启环境下通过挥发、细菌降解及氧化水洗等变质作用，使原油中轻烃组分损失、重烃组分增加而形成软沥青。③脱沥青作用。原油中由于气态烃或轻烃的注入，产生物理分异作用导致沥青质沉积并形成沥青质沥青。

GL3井鹰山组固体沥青不染手，不溶于有机溶剂氯仿，在紫外光照射下没有荧光（图版Ⅰ-7），同时沥青边缘大多较清晰、平直（图版Ⅰ-8），形状多为规则的多边形，明显表现出焦沥青的特征。另外，从对GL3井鹰山组固体沥青5块岩心样品所做沥青反射率（Rb）测定来看（表1），Rb为2.76%～2.85%。根据刘德汉等［11］所给出的等效镜质体反射率（Ro）和Rb之间的关系（Ro=0.668Rb+0.346），得出GL3井鹰山组固体沥青Ro为2.19%～2.25%，表明其处于高成熟—过成熟的热演化阶段。GL3井井底测温大于180℃，井区附近火山活动明显，因此推测鹰山组固体沥青应为热裂解成因。

表1　GL3井鹰山组固体沥青光性参数Table1　Phototropism parameters of solid bitumen of Yingshan Formation in GL3 well

古城墟隆起西部GL3井区鹰山组顶面现今埋深普遍大于6 000 m，目前的地层温度大于180℃，已经高于原油裂解的最低温度条件（约为160℃）。同时，由于受加里东晚期—海西早期构造运动的影响，GL3井区下石炭统巴楚组下泥岩段（C1b1）直接覆盖于上奥陶统却尔却克组（O3qq）之上，造成其间被剥蚀地层（上奥陶统顶部、志留系及泥盆系）的累计厚度超过4 000 m［12］，表明GL3井鹰山组古油藏在志留系沉积后，温度已经大大超过了原油裂解的最低温度，并且持续时间在20 Ma以上，具备了原油裂解的条件。

2　地质意义

2.1探讨了“串珠状”地震强反射对应于非储层的地质成因

“串珠状”地震强反射目前已经成为塔里木盆地碳酸盐岩勘探与开发的主要钻探目标，并被证实是碳酸盐岩缝洞型储层特有的地震响应特征［13-14］。然而，古城墟隆起针对中下奥陶统鹰山组“串珠状”强反射钻探的GL3井，在鹰山组并未钻遇优质储层，取心及测井资料均显示储层整体较差。通过对GL3井井震标定表明（参见图2），“串珠状”强反射的波谷正好对应于鹰山组焦沥青发育段，即“串珠状”地震异常体实际为焦沥青含量较高的灰岩及云质灰岩，而围岩岩性主要为致密的灰岩及云质灰岩。GL3井鹰山组沥青发育段表现为GR值偏高、电阻率值偏低与三孔隙度曲线值均偏低的电性特征（参见图2），可能正是由于焦沥青含量较高造成沥青发育段与围岩波阻抗差异较大而表现为“串珠状”强反射特征。

2.2深化了对古城墟隆起古油藏聚集史及勘探前景的认识

因为车尔臣断裂产生的构造活动及伴随的热事件［6］对古城墟隆起东部的影响较西部强烈得多，所以目前在古城墟隆起发现的以沥青形式存在的古油藏残迹主要集中在东部地区，且东部焦沥青的成熟度比西部更高［4-7］，如米兰1井中上奥陶统焦沥青的Rb为3.2%～4.0%，塔东2井上寒武统焦沥青的Rb为2.7%～5.0%，古城4井上寒武统焦沥青的Rb为3.94%～6.65%。而古城墟隆起西部GL3井中下奥陶统鹰山组焦沥青的Rb为2.76%～2.85%。分析其原因可能是GL3井区距离车尔臣断裂远，受大断裂活动产生的构造热事件影响弱。

GL3井鹰山组发现了大量气态烃包裹体及少量气液两相盐水包裹体，盐水包裹体温度主要可分为3期：其中第一期为95～125℃（图版Ⅱ-1），主要反映原油充注时期；第二期为135～165℃（图版Ⅱ-2），主要反映天然气充注时期；第三期一般大于175℃（图版Ⅱ-3），主要反映原油大量裂解时期。根据包裹体测温，沥青和天然气成因、埋藏史及生烃史分析［15-16］，恢复出GL3井区古油藏的成藏过程为：中—下寒武统烃源岩在加里东中—晚期大量生油，并向上运移至上寒武统—中下奥陶统缝洞型圈闭中形成古油藏；在深埋作用下，随着温度与压力的不断增加，古油藏于喜马拉雅晚期原油大量裂解成天然气，古油藏转变为焦沥青的残迹保存下来。GL3井鹰山组固体沥青的发现扩大了古城墟隆起早古生代古油藏的存在范围，提升了该地区原油裂解气的勘探前景。

3　结论

（1）塔里木盆地古城墟隆起西部钻探的GL3井，首次在奥陶系鹰山组发现了大量固体焦沥青，反映了古油藏裂解的残迹，支持了该地区原油裂解气的成藏认识。

（2）GL3井鹰山组固体沥青发育段与围岩波阻抗的差异，同样会引起“串珠状”地震强反射。

（3）GL3井古油藏大致可分为两大成藏过程：加里东中—晚期古油藏形成与喜马拉雅晚期古油藏裂解成气并转变为焦沥青。该认识将进一步深化对古城墟隆起成藏过程的研究，并提升该地区原油裂解气的勘探前景。

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图版Ⅰ

图版Ⅱ

（本文编辑：李在光）

Discovery of bitumen of Yingshan Formation in GL3 well of Tarim Basin and its geologic significance

MA Qingyou，TIAN Peng，LU Haitao，SHA Xuguang
（Research Institute of Exploration and Development，Northwest Oilfield Company，Sinopec，Urumqi 830011，China）

Great number of soild bitumen have been found in Yingshan Formation from GL3 well in Guchengxu Uplift of TarimBasin.It occurred in the vug and fissure of micritic calcarenite and dolomitic limestone.Based on the analyses of core observation，micrograph and coefficient of reflection，we found that bitumen has many characteristics of clear boundary，insoluble in chloroform，no fluorescent display，with coefficient of reflection ranging from 2.76%to 2.85%. This characteristics are similar to pyrobitumen resulted from paleo-reservoir cracking.The discovery of bitumen in Yingshan Formation in GL3 well has two major geological significances：（1）the difference of wave impedance between bitumen development segment and wall rock may be the main reason for string beads reflection in Yingshan Formation in GL3 well，and can cause a deviation of reservoir prediction of；（2）through the analysis of inclusion thermometry，origin of bitumen and gas，burial history and hydrocarbon generation history，we reconstructed the accumulation process of the paleo-reservoir in GL3 well.We can divide the process into two phases：Middle-Late Caledonian paleoreservoir formation and Late Himalayan paleo-reservoir cracking to gas and transforming to pyrobitumen.It is of certain significancetodeepeningthestudyof reservoir formingconditionsof GuchengxuUplift.

pyrobitumen；paleo-reservoir；stringbeads reflection；accumulation process；Yingshan Formation；Tarim Basin

TE122.1+16

A

1673-8926（2015）03-0082-05

2014-08-26；

2014-10-29

国家科技重大专项专题“塔里木盆地中央隆起区海相碳酸盐岩层系油气成藏主控因素与勘探突破目标评价”（编号：2011ZX05005-004）资助

马庆佑（1981-），男，硕士，工程师，主要从事石油地质综合研究工作。地址：（830011）新疆乌鲁木齐市新市区长春南路中石化西北油田科研园区研究院A301室。电话：（0991）3161538。E-mail：37337428@qq.com。