伊朗Azadegan油田Sarvak组非稳态油藏成藏特征

2016-09-14洋胡杨熊舒徐乾承辛军汪西南石油大学地球科学与技术学院成都610000川庆钻探工程公司地质勘探开发研究院成都610051中国石油大学地球科学学院北京1000

新疆石油地质 2016年3期

杜　洋胡　杨熊　舒徐乾承辛　军汪　娟（1.西南石油大学地球科学与技术学院成都610000；.川庆钻探工程公司地质勘探开发研究院成都610051；.中国石油大学地球科学学院北京1000）

杜洋1，2，胡杨2，熊舒3，徐乾承2，辛军2，汪娟2
（1.西南石油大学地球科学与技术学院，成都610000；2.川庆钻探工程公司地质勘探开发研究院，成都610051；3.中国石油大学地球科学学院，北京102200）

基于伊朗Azadegan油田上白垩统Sarvak组油藏为具倾斜油水界面非稳态油藏的认识，运用三维地震、岩心分析及实钻资料，进一步对其成藏特征的研究结果表明：Sarvak组油藏受晚白垩世阿尔卑斯构造运动影响，形成北高南低古圈闭，并在中新世接受了来自油田东部Dezful坳陷Kazhidumi烃源岩生成的烃类流体充注，形成古油藏；中新世的扎格罗斯造山运动导致古油藏圈闭发生构造反转，演变为现今具南北两高点、南高北低的构造形态。圈闭变化打破古油藏动力平衡，上覆盖层未受构造运动影响，原油在块状连通储集体内发生由北部古圈闭向南部次生圈闭的层内二次调整运移。油藏现今仍处于调整早期的非稳定状态，北部古圈闭仍保持稳态的水平油水界面，南部次生圈闭具有处于调整过程中向上大幅度倾斜抬升的油水界面。

伊朗；Azadegan油田；Sarvak组油藏；油水界面；成藏特征；非稳态油藏

随着国内各大油田勘探开发逐渐深入，陆续发现了以塔里木盆地哈得逊油田为代表的砂岩油藏，主要特征为连续储集层内存在大幅度倾斜油水界面，含油圈闭不完全受构造控制，同一圈闭内含油饱和度差异较大等。基于对这些油藏的研究，国内学者提出一种经典石油地质学未提及的油藏类型，命名为非稳态油藏，定义为受构造演化控制并伴随其进行、油藏二次调整滞后于圈闭调整、处于充注和调整过程中的动态平衡油藏［1-6］。

伊朗Azadegan油田前期油藏评价表明，其主力油藏（上白垩统Sarvak组油藏）具高差达300 m的大幅度倾斜油水界面［7］。笔者对其断层、水动力、储集层非均质性等可能导致油水界面倾斜因素进行分析，提出构造运动引起的圈闭超晚期形变导致油藏二次调整，油藏为非稳态油藏［8］。本文在前人研究基础上，以新获三维地震、钻井成果、取心分析等资料作为研究对象，重点对油藏生、储、盖、运、圈、保等成藏要素进行剖析，以厘清圈闭调整的时期和机制，明确油藏成藏特征。

1　 Azadegan油田地质特征

Azadegan油田位于伊朗西南部，邻近伊朗和伊拉克边界，构造上位于扎格罗斯前陆盆地Dezful坳陷西缘，处于前陆盆地与阿拉伯地台的过渡带（图1）。Azadegan油田主要分布2类不同成因构造圈闭［9-20］:一类为受扎格罗斯造山运动影响形成，平行于扎格罗斯山走向的北西—南东向构造圈闭；另一类为受基底断裂复活引发地层隆起形成的南北向构造圈闭。

Azadegan油田构造为一巨型南北向长轴背斜，具有南、北2个相对高点并以鞍部相接，地层连续性好，无大型断层（图2a）。Azadegan油田白垩系发育4套含油层系，Sarvak组油藏计算储量占总储量91.8%，为主力开发油藏。前期油藏评价证实，沿构造脊部的Sarvak组油藏油水界面具有北部至中部平稳、中部至南部大幅度倾斜抬升的特点，根据钻井资料，油水界面最大高差近300 m（图2b），这类现象在伊朗西南部其他油田也普遍存在［13］。

图1　伊朗Azadegan油田地理位置和构造位置

图2　伊朗Azadegan油田Sarvak组顶面构造（a）及油藏南北向剖面（b）

2　构造圈闭演化

Azadegan油田所处的阿拉伯板块在侏罗纪之后，长期处于持续沉降过程中［21-22］。运用层拉平技术，对Azadegan油田不同时期Sarvak组圈闭进行恢复并重现其演化过程，厘定圈闭演变机制和时期。

阿拉伯板块古生代之前为冈瓦纳古陆一部分，晚石炭世至早二叠世新特提斯洋形成，导致伊朗板块和阿拉伯板块分离；古生代末期受海西期造山运动影响，形成南北走向的地堑和地垒。白垩纪中期后随板块漂移，阿拉伯板块从被动大陆边缘阶段进入活动大陆边缘阶段［10，12，21-24］，经历了两期对圈闭形成和调整具有重要影响的构造运动。

第一期为白垩纪晚期的阿尔卑斯构造运动，阿尔卑斯构造运动使得油田所处区域演变为具活跃挤压背景构造沉积环境。在此影响下，海西运动期形成的南北向地堑“复活”，下部盐系发生塑性流动拱起，形成南北走向的构造［21，25］。Azadegan油田Sarvak组为陆架缓斜坡沉积［26-27］，古新世初，北部逐渐出现宽缓隆起（图3a）；至中新世早期，演变为北高南低的南北向宽缓背斜，与现今南高北低形态正好相反（图3b）。

第二期为新近纪中新世早期至今的扎格罗斯构造运动。中新世，阿拉伯板块与伊朗板块发生二次碰撞引起扎格罗斯构造运动，沿扎格罗斯山前区域至油田所处的Dezful坳陷区域内，形成大量的北东—南西走向背斜圈闭［14-20，25-26］。圈闭随构造运动进行及板块推覆应力传递自北西—南东方向逐渐形成，其地层变形强度和构造隆起幅度也同样从山前盆地—阿拉伯地台逐渐变弱［25-26］。前人曾对这些圈闭，根据变形程度及形态，自北西—南东方向划分出破碎带、高陡构造带、简单褶皱带和潜伏构造带4个区带。文献［19］和文献［27］运用地化手段分析，认为Azadegan油田东部的AB-Teymur和Mansuri等低幅度北西—南东走向圈闭的形成时间为上新统早期，沿其所划边界为Dezful坳陷内扎格罗斯地表构造分界线（图1），再往西南方向基本不会在地表上再观察到受构造运动影响所形成的地表褶皱，进入潜伏构造带。潜伏构造带内虽由于构造应力减弱难以在地表观察到褶皱出现，但地下构造运动依然活跃。受早生基底断裂控制影响，部分区域地表之下地层发生褶皱变形，形成潜伏背斜圈闭或对早生圈闭（南北走向构造圈闭）发生叠加效应导致二次变形。直到现在，上述演化趋势仍随板块构造运动而持续向西南方向区域传递进行中［17-18］。

扎格罗斯构造运动开始后，Azadegan油田圈闭形态变化明显加快，表现为圈闭规模急剧缩小，两翼明显增陡，至中新世末期（图3c），圈闭已由初期形成的宽缓巨型背斜演变为长轴狭长背斜。至少在上新世之后，板块强推覆应力传递至油田所处区域，白垩系再次发生变形，在原有圈闭形态上发生叠加效应，进入变化最强时期。表现为:北部古圈闭长轴和短轴继续压缩，演变为现今北部高点；南部深部地层受断裂控制形成褶皱，以“翘翘板”方式大幅向上抬升形成新的次生圈闭。拉平上新世Agahajari组顶界面，可见北部原古构造圈闭急剧缩小，中部—南部地层开始隆起变形，但构造幅度尚未超过北部原古构造圈闭（图3d）。至现今构造幅度已超过北部原古构造，演变为具2个构造高点和南高北低的构造形态（图3e）。

图3　伊朗Azadegan油田Sarvak组圈闭演化阶段及其地层沉积示意

3　成藏要素

3.1储集层

Sarvak组沉积于早白垩世赛诺曼—土伦期，为浅海陆架缓斜坡碳酸盐岩地层［26-27］。根据岩电特征将其划分为12个小层，油层主要为上部Sar-3，Sar-4，Sar-5，Sar-6，Sar-8等5个小层，Sar-1，Sar-2，Sar-7小层为区域稳定分布的致密隔夹层，下部为水层和致密层。

岩心薄片资料表明，Sarvak组不发育大规模裂缝，见溶蚀缝合线和构造微裂缝，但很少密集成带，为孔隙型储集层。纵向上各小层岩性和物性差异大，具较强垂向非均质性。顶部的Sar-3小层岩性以代表强水动力的厚壳蛤类颗粒或泥粒灰岩为主，孔隙类型以粒间溶孔、溶洞、铸模孔为主，平均孔隙度17.7%，平均渗透率45.5 mD；Sar-4，Sar-5，Sar-6小层岩性基本一致，主要分为2类:一类为中等水动力条件的开阔台地浅水有孔虫类泥粒或粒泥灰岩，平均孔隙度12.8%，平均渗透率7.8 mD；另一类为低能水动力条件开阔海沉积环境的浮游生物粒泥或泥晶灰岩，平均孔隙度10.8%，平均渗透率2.3 mD.孔隙类型以粒内孔、体腔孔和残余粒间孔为主。

在区域上，Sar-3小层连续性好，非均质性相对较弱，厚度受古地貌控制由北向南逐渐变薄；Sar-4，Sar-5，Sar-6小层沉积时期，海平面升降频繁，储集层物性受沉积环境所控制，水体越浅，水动力越强，沉积物粒度越大，泥质含量越低，物性越好，北部古构造高点区域储集层相对发育，往南至构造低部位深水区域，泥质含量增加，物性变差，致密泥晶灰岩厚度增加。整体上Sarvak组上部储集层内不同物性岩相混合发育，交错出现，垂向上搭置衔接，储集层非均质性强，为统一块状连通储集体。储集层物性平面分布受控于沉积期古地貌，北部优于南部（图4）。

3.2烃源岩

Azadegan油田所处区域勘探程度较低，以单个油田烃源岩层作为研究对象报道较少。Azadegan油田可能烃源岩为下白垩统Garau组和Kazhidumi组［17，19-20］。区域研究表明，伊朗西南部下白垩统Garau组在古新世末至中新世间达到排烃窗，生烃面积覆盖伊朗西南部和伊拉克东南部区域，但在没有断层和大规模裂缝发育带等垂向运移通道情况下，其生成烃类流体难以突破上部具高孔隙压力致密Kazhidumi组，无法进入Sarvak组内成藏［19-20］。Azadegan油田Sarvak组油藏和下部油藏原油性质差异大，也认为其应来自不同烃源岩。Kazhidumi组在油田东部Dezful坳陷内为一套深海相泥岩和泥灰岩，众多研究表明，其为Dezful坳陷北西—南东走向圈闭的主力烃源岩［19，20，25］。但Azadegan油田位于Dezful坳陷西部，不处于Kazhidumi组生烃中心内，其Kazhidumi组取样分析无生烃潜力，因此，Azadegan油田不是原地成藏（图5）。

文献［15］和文献［19］认为，Dezful坳陷内Kazhidumi组生烃高峰和扎格罗斯走向圈闭时空匹配关系好，油气主要为近距离原地充注。但文献［19］也同时证明，在Dezful坳陷北部近山区域，由于地层发生褶皱时期早，在扎格罗斯构造圈闭出现前，部分区域Kazhidumi组进入排烃窗后排出的低熟重质油，受势能控制影响沿区域低角度缓斜坡或不整合面发生向盆缘区域的远距离运移，并在此区域内早期形成的阿拉伯构造圈闭内聚集成藏。在扎格罗斯构造圈闭形成之后，同时伴随Kazhidumi组进入生烃高峰，所生成油气近距离原地充注，在阿拉伯构造圈闭内Sarvak组先成藏，其原油成熟度普遍低于扎格罗斯构造圈闭油藏。目前实钻成果也同样证实，Azandegan油田圈闭在受扎格罗斯构造运动影响之前就已形成古油藏。

3.3盖层

扎格罗斯前陆盆地内白垩系—新近系油气系统主要发育2套盖层:新近系Gachsaran组膏盐层以及古近系Gurpi组和Pebdeh组泥灰岩、页岩层。在靠近扎格罗斯造山带的绝大部分北西—南东走向圈闭内，由于构造运动造成的强烈地层挤压，Gurpi组和Pebdeh组泥灰岩、页岩层发育大量次生高角度垂向裂缝，丧失封堵性能，流体可在其中发生垂向层间运移，使得白垩系和中新统储集层形成垂向统一储集体，盖层为Gachsaran组膏盐层［11-12，19，28］。

Azadegan油田位于扎格罗斯前陆盆地盆缘区，构造运动虽然使得油田下部地层形态发生改变，但构造推覆应力减小使地层所受影响较山前扎格罗斯构造圈闭更小［19，27］。油田上部中新统Asmari组虽为物性极好的砂岩储集层，但测井测试解释证实其为纯水层，表明Gurpi组和Pebdeh组泥灰岩、页岩层仍充当盖层角色，阻止了油气垂向散失和运移，使Asmari组未获垂向油气充注。此外，Sarvak组顶部致密灰岩和泥页岩层加上白垩系Ilam组致密灰岩，共同组成Sarvak组油藏的有效封堵盖层。

4　成藏特征

综合Sarvak组油藏的生、储、盖成藏要素及圈闭演化，对Sarvak组油藏成藏特征进行分析。Sarvak组受阿尔卑斯构造运动影响逐渐形成北高南低古背斜圈闭，并在此后较长地质历史时期保持稳定。中新世早期，扎格罗斯造山运动开始，在Dezful坳陷内扎格罗斯构造圈闭尚未大规模出现之前，油田接受了来自Dezful坳陷生烃中心北部Kazhidumi组烃源岩生成的早期低成熟度重油远距离侧向充注，形成了北高南低古背斜油藏。板块推覆应力约在上新世传递至Azadegan油田所处区域，导致Azadegan油田圈闭形态发生二次剧烈变化，北部原古圈闭急剧缩小，南部隆起抬升形成新的次生圈闭，并演变为2个构造圈闭、南高北低的现今形态。

构造运动改变了古油藏圈闭形态，使其动力平衡被打破，油藏发生了二次调整运移聚集。Sarvak组上部盖层阻止油气层间垂向运移和散失，在构造演化和油藏调整的同时，油藏内部发生了由北部古油藏向南部次生圈闭的二次调整运移。由于南部储集层物性整体较北部差，同时，油藏南部地层抬升（次生圈闭形成）应在地表扎格罗斯构造形成之后（上新世早期）才开始发生大规模调整运移，至少在更新世之后，南部次生圈闭隆起幅度才超过原北部古圈闭，圈闭幅度增大导致油气运移浮力随之增大，流体在油藏内部运移调整速率缓慢。根据均质油藏二次运移调整模型及对应的油气平衡公式计算，油藏达到重新平衡至少还需要约10×106a［8］.前期北部高点（位于原古油藏高点）评价井所显示的近水平稳定油水界面，指示了油藏目前仍处于二次调整早期阶段，即调整尚未波及到整体古油藏，调整区域集中于构造变形转折端的古圈闭南部低部位，导致形成了现今油田北部高点（古油藏）存在水平稳定油水界面，自油藏发生隆起转折端中部至南部区域形成处于运移调整状态过程中的高角度大幅倾斜油水界面，油藏目前正处于重新运移、聚集的非稳态调整过程中，为非稳态油藏。

图4　　伊朗Azadegan油田Sarvak组南北向储集层对比（剖面线见图2a紫色线）

油气运移理论认为，当油藏发生二次调整时中轻质组分优先发生运移［6］，滞留后油藏内重质组分含量更高，油藏动态分析也证实了Azadegan油田北部、中部、南部区域流体性质存在较大差异，从北向南，流体密度变轻，黏度变低，流动性更好（图6），也从侧面证明油藏目前正处于二次调整过程中。

图5　 Dezful坳陷区域Kazhidumi组生烃中心平面分布（据文献［20］修改）

根据Sarvak组油藏目前处于调整早期，北部圈闭仍大部分保持原古油藏状态，不受现今构造圈闭控制的认识，在勘探程度较低的Azadegan油田，优先钻探了位于现今北部高点圈闭西翼的4口井（古油藏高点）。钻探结果表明:此区域内的钻探井无一例外地具有相对于构造位置更深以及相对水平稳定油水界面和更大油柱高度。此后进一步在构造东翼（古油藏边部低点）部署了探边井E井，证实了在东西向上油藏同样具有自西向东倾斜油水界面（图7）。因此，对Azadegan油田非稳态Sarvak组油藏而言，井网不能根据常规理论沿构造高点进行部署，而应将其部署于原古油藏圈闭范围内，同样在储量计算当中，也应考虑东西向倾斜油水界面对含油面积以及油柱高度的确定所造成的影响。

图6　伊朗Azadegan油田不同区域PVT样品原油黏度和密度分析（井位见图2a）

5　结论

图7　伊朗Azadegan油田北高点Sarvak组油藏剖面（剖面位置见图2a绿色线）

（1）强非均质性块状连通孔隙型储集体，有效上部封堵盖层，早期形成圈闭成藏，超晚期圈闭形态变化而诱发油藏内部二次调整，沿调整路径储集层物性变差，这些成藏要素的有机结合，使得现今伊朗Azadegan油田Sarvak组油藏处于动态运移调整过程中，不受现今构造形态控制，为具大幅度倾斜抬升油水界面特征的非稳态油藏。

（2）在中东当前勘探热点区域扎格罗斯山前盆地至阿拉伯地台过渡区域内，还有大量受扎格罗斯造山运动影响晚期油藏二次调整且尚在调整中的非稳态油藏，建议加大对这类油藏分析识别。

（3）由中国学者率先提出的非稳态油藏理论及其对应勘探方法，还有进一步深化和更广阔的应用空间。

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（编辑顾新元）

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发表学术论文“五不准”

2015年12月2日，中国科协、教育部、科技部、卫生计生委、中科院、工程院、自然科学基金会印发《发表学术论文“五不准”》的通知（科协发组字〔2015〕98号），“五不准”内容如下:

1.不准由“第三方”代写论文。科技工作者应自己完成论文撰写，坚决抵制“第三方”提供论文代写服务。

2.不准由“第三方”代投论文。科技工作者应学习、掌握学术期刊投稿程序，亲自完成提交论文、回应评审意见的全过程，坚决抵制“第三方”提供论文代投服务。

3.不准由“第三方”对论文内容进行修改。论文作者委托“第三方”进行论文语言润色，应基于作者完成的论文原稿，且仅限于对语言表达方式的完善，坚决抵制以语言润色的名义修改论文的实质内容。

4.不准提供虚假同行评审人信息。科技工作者在学术期刊发表论文如需推荐同行评审人，应确保所提供的评审人姓名、联系方式等信息真实可靠，坚决抵制同行评审环节的任何弄虚作假行为。

5.不准违反论文署名规范。所有论文署名作者应事先审阅并同意署名发表论文，并对论文内容负有知情同意的责任；论文起草人必须事先征求署名作者对论文全文的意见并征得其署名同意。论文署名的每一位作者都必须对论文有实质性学术贡献，坚决抵制无实质性学术贡献者在论文上署名。

该“五不准”中所述“第三方”指除作者和期刊以外的任何机构和个人；“论文代写”指论文署名作者未亲自完成论文撰写而由他人代理的行为；“论文代投”指论文署名作者未亲自完成提交论文、回应评审意见等全过程而由他人代理的行为。

Accumulation Features of Sarvak Unsteady State Reservoir in Azadegan Oilfield，Iran

DU Yang1，2，HU Yang2，XIONG Shu3，XU Qiancheng2，XIN Jun2，WANG Juan2
（1.School of Geoscience and Technology，Southwest Petroleum Universtiy，Chengdu，Sichuan 610000，China；
2.Geology and Exploration Research Institute of CCDC，CNPC，Chengdu，Sichuan 610500，China；3.School of Geoscience，China University of Petroleum，Beijing 102200，China）

Base on the understanding that the Upper Cretaceous Sarvak reservoir of Azadegan oilfield in Iran is an unsteady state reservoir with an inclined oil-water contact，this paper studies the accumulation features of the reservoir using the data of 3D seismic，core analysis and actual drilling.The result shows that the reservoir was influenced by Late Cretaceous Alpine tectonic movement and the paleotraps formed with the features of higher in the north and lower in the south.The reservoir received the charging of hydrocarbons generated in Kazhidumi source rocks in the eastern Dezful depression of the oilfield in Miocene，and thus the ancient reservoirs formed.Miocene Zagros orogeny resulted in the structural inversion of the paleotraps that evoluted into the current structural configuration of two highs both in the south and north，and higher in the south and lower in the north.Because this change broke the dynamic balance of the paleotraps and the tectonic movement didn't impact the overlying cap rocks，the secondary migration from the paleotraps in the north to the secondary traps in the south occured in the blocked accumulates.The reservoirs are still in the unsteady state of the early modulating stage，that means a steady horizontal oil-water contact is noted in the northern paleotraps and a significant incline uplifting oil-water contact exists in the southern secondary traps.

Iran；Azadegan oilfield；Sarvak reservoir；oil-water contact；accumulation feature；unsteady state reservoir

TE112

1001-3873（2016）03-0365-07

10.7657/XJPG20160324

2016-01-03

2016-03-21

杜洋（1984-），男，四川泸州人，工程师，博士研究生，石油地质，（Tel）13880727748（E-mail）157762166@qq.com