中亚北乌斯丘尔特盆地成藏组合划分与资源潜力评价

余一欣, 殷进垠, 郑俊章, 李　锋, 陶崇智, 徐小龙, 吴　航

(1.中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点实验室, 北京　102249; 2.中国石油大学(北京)盆地与油藏研究中心,北京　102249; 3.中国石化勘探开发研究院, 北京　100083; 4.中国石油勘探开发研究院, 北京　100083;5.中国地质调查局 油气资源调查中心, 北京　100029)



中亚北乌斯丘尔特盆地成藏组合划分与资源潜力评价

余一欣1,2, 殷进垠3, 郑俊章4, 李锋5, 陶崇智3, 徐小龙1,2, 吴航1,2

(1.中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点实验室, 北京102249; 2.中国石油大学(北京)盆地与油藏研究中心,北京102249; 3.中国石化勘探开发研究院, 北京100083; 4.中国石油勘探开发研究院, 北京100083;5.中国地质调查局 油气资源调查中心, 北京100029)

根据北乌斯丘尔特盆地主要地质特征和油气聚集规律，并以储集层为核心，在始新统、下白垩统、中侏罗统、下侏罗统和石炭系等储集层内划分出7个成藏组合。然后采用蒙特卡洛模拟法对不同成藏组合中的石油和天然气的待发现可采资源量分别进行模拟计算。结果表明，北乌斯丘尔特盆地待发现可采资源量可达2 102 MMboe，其中石油为1 201 MMbbl，天然气为5 406 Bcf。同时参考对储层、圈闭、运移和保存等成藏要素的地质风险评价结果，应用资源-地质风险概率双因素法进行有利区带的优选。共划分出1个Ⅰ类成藏组合，1个Ⅱb类成藏组合，2个Ⅲ类成藏组合，2个Ⅳa类和1个Ⅳc类成藏组合。综合分析认为盆地西部北布扎奇隆起是最有利的勘探区，中生界的勘探目标主要是发育于隆起北坡及顶部的拉长型断背斜构造，古生界巴什基尔阶和阿赛尔阶碳酸盐岩和礁体储层的勘探潜力也不容忽视。而在盆地东部的局部地区，可能会在始新统和中侏罗统砂岩储层以及石炭系维宪阶碳酸盐岩储层中发现一定量的油气资源。

油气分布；储集层；成藏组合；潜力评价；地质风险；北乌斯丘尔特盆地

0　引　言

北乌斯丘尔特盆地位于中亚里海和咸海之间，面积约27×104km2，其中大部分位于哈萨克斯坦和乌兹别克斯坦境内，另有一小部分位于土库曼斯坦境内。北乌斯丘尔特盆地的油气勘探工作始于上世纪中叶，初期以产气为主，但随着卡拉姆卡斯(Kalamkas)等大油田的发现，该盆地已成为中亚地区的一个主要含油气区。截至2014年，北乌斯丘尔盆地已发现53个油气田，探明和控制储量达5 066 MMboe(百万桶油当量)，其中石油约占66%[1]。但总体来看，北乌斯丘尔特盆地目前的勘探程度还较低，具有一定勘探潜力[2]，是我国石油公司实施海外油气合作的目标区之一。国内目前仅公开发表过为数不多的文献，对北乌斯丘尔特盆地的地质特征和资源潜力进行过简单介绍[3-8]，还远不能满足资源潜力评价与战略选区的需要。本文主要利用新的地质资料和勘探成果，在简要介绍北乌斯丘尔特盆地主要地质和油气分布特征的基础上，以储集层为核心划分成藏组合，并进行资源潜力和地质风险评价，最后应用资源-地质风险概率双因素法优选有利区带，可以为我国石油公司的海外战略选区提供借鉴和参考。

1　主要地质与油气分布特征

北乌斯丘尔特盆地是一个发育在微陆块之上的裂陷盆地，四周被晚古生代和三叠纪褶皱带所围限，整体呈三角形展布，但边界形态较不规则(图1)。盆地基底由前寒武纪的小型地块和早古生代轻微变质的深水页岩组成，主要经历了被动陆缘期、裂谷期、后裂谷期、挤压期和拗陷期等演化阶段[9]。沉积地层包括上古生界、三叠系、侏罗系、白垩系、古近系和新近系等，其中上三叠统-下侏罗统海相页岩、泥岩和中侏罗统陆相含煤页岩是目前已得到证实的烃源岩，主力储层是中侏罗统浅海相-海陆过渡相砂岩和粉砂岩以及始新统浅海相砂岩，上侏罗统海相页岩、泥岩和下白垩统、上渐新统页岩则充当半区域性和区域性盖层(图2)。

北乌斯丘尔特盆地包括北布扎奇隆起、乌斯丘尔特坳陷和东咸海坳陷等3个一级构造单元，进一步可划分出多个次级构造单元(图1)。目前已发现的油气田在平面上具有“西油东气”的分布特点(图1)。油田主要分布在西部北布扎奇隆起区，如卡拉姆卡斯、卡拉让巴斯和北布扎奇油田等，还有少量分布在库尔图克和库拉扎特凹陷中。而东部地区则以气田为主，其中东北部切尔卡尔凹陷和考斯布拉克凹陷以干气为主，东南部苏多奇凹陷及邻区主要为气-凝析气田。

图1　北乌斯丘尔特盆地构造单元划分与主要油气田分布图Fig.1　Division of structural units and distribution of oil and gas fields in the North Ustyurt basin图中油气田编号及名称：1.卡拉姆卡斯(Kalamkas)油田；2.北布扎奇(North Buzachi)油田；3.卡拉让巴斯(Karazhanbas)油田；4.库尔图克(Kultuk)油田；5.卡姆萨莫里(Komsomolskoye)油田；6.恰格尔雷-丘梅什金(Shagyrly-Shomyshty)气田；7.苏尔吉尔(Surgil)气田

图2　北乌斯丘尔特盆地地层综合柱状图(据文献[9]修改)Fig.2　Stratigraphic column of the North Ustyurt basin

这种油气的分区聚集特征主要与油气来源以及烃源岩沉积环境有关。目前还未有可靠资料证实盆地西部北布扎奇隆起区发育有效烃源岩[2]，尽管该地区陆相侏罗系的TOC含量可达1%～4%，但其埋深并未进入生油窗。有机地球化学分析结果也证实该地区的石油应该是产自古生界海相页岩[9]。而北侧相邻的滨里海盆地广泛发育上泥盆统-石炭系海相页岩，同时也是滨里海盆地的主力烃源岩之一[10]。因此，北布扎奇隆起区的石油很可能是来自北侧的滨里海盆地。滨里海盆地东南部上古生界海相页岩生成的石油沿下二叠统孔谷阶盐层底部向南发生侧向运移，然后进入北布扎奇隆起聚集成藏。该运聚模式与北布扎奇隆起区的油气分布特点也是相一致的，因为目前仅在更靠近滨里海盆地的隆起北坡一侧发现油田，而南坡却没有(图1)。另外，北乌斯丘尔特盆地主力烃源岩侏罗系的沉积环境在东、西部也存在一定差异[2,5]。盆地西部多为内、外陆架环境，仅在全面抬升时期为陆相沉积环境，而东部地区以陆相沉积环境为主，含煤页岩和煤层增多，仅在大范围海侵期为浅水内陆架沉积环境，以生气为主。

2　成藏组合划分

依据以储集层为核心的成藏组合划分原则和流程[11-12]，并利用IHS和Tellus数据库资料[1,12]，首先确定出始新统、下白垩统、中侏罗统、下侏罗统和石炭系等储集层位。然后根据不同构造单元油气聚集成藏主控因素的差异，并从有利于区带评价和优选的角度出发，进一步在上述储集层中划分出7个成藏组合。成藏组合的命名采用方位+地层+岩性的方式，基本特征如表1所示。

东部始新统砂岩成藏组合位于盆地东部地区，发现的油气田数量较多，但储量都相对较小。储层主要由始新统浅海相砂岩组成，埋深一般数百米，储集性能好，孔隙度约30%，渗透率为数百毫达西，并被厚达350 m的渐新统页岩所覆盖(图3)。圈闭类型包括背斜和砂岩尖灭型圈闭等。

西部下白垩统砂岩成藏组合位于盆地西部的北布扎奇隆起区。下白垩统储层包含8套砂岩，由弱胶结的浅海相、冲积相砂岩及泥质砂岩组成，储集性能良好，孔隙度为23%～29%，平均26%，渗透率为40×10-3～365×10-3μm2，平均160×10-3μm2。单个砂层总厚度可达到20 m，产油层的净厚度平均值为5～21 m。下白垩统阿普特-阿尔布阶海相页岩为盖层，圈闭类型以背斜类圈闭为主。

中侏罗统是北乌斯丘尔特盆地的主力储层，进一步根据油气来源，可将其划分出西部、中部和东部等3个成藏组合(图4)。西部北布扎奇隆起区的石油来自北侧的滨里海盆地，中侏罗统储层为阿连阶-卡洛夫阶(主要是巴通阶)浅海相到过渡相沉积环境下的河流三角洲砂岩和泥砂岩，埋藏约1 000 m，物性良好。储层厚度从几米到40 m不等，被页岩层分开，其侧向和垂向不均匀，含有多个产油单元，如卡拉姆卡斯油田就有12个含油层[13]。中部地区(主要是库尔图克和库拉扎特凹陷)也主要产油，但该地区的石油是来自本地区自身的烃源岩(上三叠统-下侏罗统、中侏罗统)[12]。储层是卡洛夫阶和巴柔阶砂岩，孔隙度为18%，渗透率为40×10-3μm2，被层间页岩、半区域性粘土及页岩所封闭。东部中侏罗统成藏组合以天然气聚集为主，主要分布在盆地东南部的苏多奇凹陷和克孜尔库姆凸起内。

表1　北乌斯丘尔特盆地油气成藏组合划分及其基本特征

图3　北乌斯丘尔特盆地东部始新统砂岩成藏组合分布图(砂岩分布据文献[12])Fig.3　Hydrocarbon play in the eastern Eocene sandstone of the North Ustyurt basin

图4　北乌斯丘尔特盆地中侏罗统砂岩成藏组合分布图(砂岩分布据文献[12])Fig.4　Hydrocarbon plays in the Middle Jurassic sandstone of the North Ustyurt basin

下侏罗统砂岩成藏组合和石炭系碳酸盐岩成藏组合仅局限分布在盆地的东南部地区，发现的油气田较少。下侏罗统储层为冲积相和河流相砂岩，孔隙度15%～20%, 渗透率小于115×10-3μm2，砂岩净厚度8～25 m。石炭系维宪阶碳酸盐岩储层平均孔隙度为14%，渗透率90×10-3μm2。该地区的天然气可能主要来自中、下侏罗统和上古生界(包括上泥盆统到下二叠统沥青质页岩和碳酸盐岩)烃源岩。

3　资源潜力评价

本文采用蒙特卡洛模拟法计算北乌斯丘尔特盆地各成藏组合的待发现可采资源量。蒙特卡洛模拟法属于统计法，通过对待发现油气藏个数及其规模分布建立概率密度分布模型，采取概率相乘进行模拟，得到一个概率分布的资源评价结果。该方法具有使用参数少、资料数据来源可靠、结果可信度高等优点，已经在油气资源评价中得到了广泛应用[14]。

首先依据成藏组合划分结果对IHS和Tellus数据库中的储量数据进行整理和分类，并分析不同成藏组合的勘探历程和油气田数量及其储量增长趋势(图5)，同时结合勘探程度分析，以确定各成藏组合待发现油气藏个数和待发现油气藏规模两组参数。待发现油气藏个数用最小值、众值和最大值建立三角分布。待发现油气藏规模也由最小值、中值和最大值限定，并服从对数正态分布(表2)。然后在软件中输入相关参数，进行蒙特卡洛模拟，从而得到在不同概率条件下的待发现可采资源量(表2)，最后取其均值作为各成藏组合的最终待发现可采资源量(表3)。

图5　西部中侏罗统砂岩成藏组合年发现油藏个数与年增石油储量Fig.5　Number and resources of discovered oil pools in the western Middle Jurassic sandstone play

从模拟计算结果来看，北乌斯丘尔特盆地未来待发现的可采资源量可达2 102 MMboe，其中石油为1 201 MMbbl，天然气为5 406 Bcf。在不同的成藏组合中，又以西部中侏罗统砂岩成藏组合的潜力最大，仅石油的待发现可采资源量就达908 MMbbl。而东部中侏罗统砂岩成藏组合的天然气勘探潜力较大，待发现可采资源量达3 948 Bcf(表2)。

表2　北乌斯丘尔特盆地不同成藏组合模拟参数及待发现可采资源量计算结果

注：MMbbl为百万桶;Bcf为10亿立方英尺。

表3　北乌斯丘尔特盆地成藏组合地质风险评价和优选结果

注：Pr=1-Pre×Pt×Pm×Pp。

4　有利区优选

图6　北乌斯丘尔特盆地成藏组合优选结果(图中成藏组合编号含义见表1)Fig.6　Comprehensive selection of hydrocarbon plays in the North Ustyurt basin

首先根据地质条件的认识，对不同成藏组合中的储层物性、圈闭、运移和保存等成藏要素进行地质风险评价，并按一定标准进行风险概率赋值(表3)。然后再结合资源潜力评价结果，应用资源-地质风险概率双因素法进行有利区优选。资源-地质风险概率双因素法主要考虑待发现可采资源量和地质风险概率两个方面，并参考北乌斯丘尔特盆地实际地质状况及其相应的经济评价标准，将区带地质风险概率分为3个等级，即小于0.5为低风险，0.75～0.5为中等风险，大于0.75为高风险。同样的，也将待发现油气资源潜力划分为3个等级，其中小于100 MMboe为低资源潜力，100～500 MMboe为中等资源潜力，大于500 MMboe为高资源潜力。综合资源潜力与地质风险两个因素，将成藏组合划分为7类(图6)。Ⅰ类地质风险概率小于0.5，资源潜力大于500 MMboe，资源潜力大，风险小，可优先进行勘探；Ⅱa类地质风险概率小于0.5，资源潜力介于100～500 MMboe，地质风险小，资源潜力中等，相对容易获得资源。Ⅱb类地质风险概率介于0.5～0.75，资源潜力大于500 MMboe，在承担中等地质风险条件下可获得比较可观的油气资源。Ⅲ类地质风险概率介于0.5～0.75，资源潜力介于100～500 MMboe，在承担中等风险的同时可获得一定的油气资源，可进行勘探。Ⅳa类地质风险概率小于0.75，资源潜力小于100 MMboe，勘探吸引力较小。Ⅳb类地质风险概率大于0.75，资源潜力大于100 MMboe，风险较高，勘探需谨慎。Ⅳc类地质风险概率大于0.75，资源潜力小于100 MMboe，不适宜进行勘探。

根据上述思路和方法，对北乌斯丘尔特盆地7个成藏组合进行了综合优选排队，共划分出Ⅰ类有利区1个，Ⅱb类有利区1个，Ⅲ类有利区2个，Ⅳa类有利区2个，Ⅳc类有利区1个(表3和图6)。

在此基础上再结合各成藏组合的油气地质特点，认为最有利的勘探区应该是位于盆地西部的北布扎奇隆起。在该隆起区，中生界的勘探目的层主要是隆起向里海延伸的中侏罗统和下白垩统储层。受油气来自北侧滨里海盆地的影响，勘探目标应该集中于隆起北坡及顶部的拉长型断背斜构造。这些背斜构造带分布主要受断层控制，整体排列成几个线性构造带，并向西延伸进入里海海域。另外，已有钻井证实该地区古生界巴什基尔阶和阿赛尔阶发育碳酸盐岩和礁体储层，而且在邻近的滨里海盆地卡沙甘地区古生界中也发现了特大型油气田。因此，该隆起区古生界的勘探潜力也不容忽视。但由于一些古生界构造上很可能没有下二叠统孔谷阶盐岩盖层，这是个较大的地质风险。

在北布扎奇隆起以外的广大东部地区，总体勘探潜力较有限，但中侏罗统和始新统砂岩储层仍具有一定潜力，未来可能会在局部地区的构造或岩性圈闭中获得一定发现。在盆地东南部地区，近期已在石炭系维宪阶碳酸盐岩储层顶部获得了两处新发现，尽管储量非常有限，但其深部仍然可能存在碳酸盐岩气藏，在埋深达5 800～6 400 m范围内的古生界中也追踪到了类似于滨里海盆地盐下层系的碳酸盐岩地层，是一个值得注意的勘探领域。

5　结　论

(1)北乌斯丘尔特盆地是一个发育在微陆块之上的裂陷盆地，发育多套生储盖组合。受油气来源及侏罗系烃源岩沉积环境差异影响，油气分布具有“西油东气”的分区聚集特点。

(2)以储集层为核心，在始新统、下白垩统、中侏罗统、下侏罗统和石炭系等储集层内划分出7个成藏组合。利用蒙特卡洛模拟法计算出不同成藏组合的待发现可采资源量为2 102 MMboe，其中石油以西部中侏罗统砂岩成藏组合为主，天然气则以东部中侏罗统砂岩成藏组合为主。

(3)应用资源-地质风险概率双因素法共划分出1个Ⅰ类成藏组合，1个Ⅱb类成藏组合，2个Ⅲ类成藏组合，2个Ⅳa类和1个Ⅳc类成藏组合。最有利的勘探领域是北布扎奇隆起北坡及顶部发育于中生界内的拉长型断背斜构造，但古生界巴什基尔阶和阿赛尔阶碳酸盐岩和礁体储层的勘探潜力也不容忽视。盆地东部中侏罗统和始新统砂岩储层以及东南部石炭系维宪阶碳酸盐岩储层在局部地区也具有一定潜力。

致谢：研究过程中得到了计秉玉、钱基、陈文学、刘红和孙红军等人的指导与帮助，在此一并致以深切的谢意。

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Division of Hydrocarbon Plays and Resources Evaluation in the North Ustyurt Basin, Central Asia

YU Yi-xin1,2, YIN Jin-yin3, ZHENG Jun-zhang4, LI Feng5, TAO Chong-zhi3,XU Xiao-long1,2, WU Hang1,2

(1.StateKeyLaboratoryofPetroleumResourcesandProspecting,ChinaUniversityofPetroleum,Beijing102249,China;2.BasinandReservoirResearchCenter,ChinaUniversityofPetroleum,Beijing102249,China;3.PetroleumExplorationandProductionResearchInstitute,SINOPEC,Beijing100083,China;4.ResearchInstituteofPetroleumExplorationandDevelopment,PetroChina,Beijing100083,China;5.Oil&GasSurvey,ChinaGeologicalSurvey,Beijing100029,China)

Based on the integrated analysis of the basic geological features and oil and gas fields distribution, and cored by reservoirs, seven hydrocarbon plays are divided in the Eocene, Lower Cretaceous, Middle and Lower Jurassic, and Carboniferous reservoirs in the North Ustyurt basin. The undiscovered recoverable petroleum resources of the plays have also been reevaluated by the Monte Carlo method. The result reveals that the total amount of the undiscovered resources is about 2 102 MMboe, of which oil is 1 201 MMbbl and gas is 5 406 Bcf. Geological risks evaluation of key elements including reservoirs, traps, migration and preservation have also been completed. Then, the seven hydrocarbon plays are ranked by the double factors method of resources-risks. According to the classification criterion, there are one Ⅰ-class play, one Ⅱb-class play, two Ⅲ-class plays, two Ⅳa-class plays and one Ⅳc-class play in the North Ustyurt basin. The most favorable exploration objectives in the Mesozoic should be faulted anticlinal traps in the northern slope and on the top of the North Buzachi uplift, where the Paleozoic Bashkirian and Asselian carbonate reservoirs may also have potentials. In addition, it is hopeful to find oil and gas reserves in the local Eocene and Middle Jurassic sandstone and the Carboni-ferous Visean carbonate reservoirs in the eastern basin.

hydrocarbon distribution; reservoir; hydrocarbon play; resource evaluation; geological risk; North Ustyurt basin

2015-04-20；改回日期：2015-06-11；责任编辑：孙义梅。

国家自然科学基金项目(41472117,41125010);国家科技重大专项(2011ZX05031-001,2011ZX05029-002,2011ZX05002-006)

余一欣, 男, 副教授, 1977年出生, 构造地质学专业, 主要从事盆地分析和构造地质方面的教学和研究工作。

Email: yuxin0707@163.com。

TE122.1

A

1000-8527(2016)01-0192-08