塔里木盆地玉北1构造带油气微生物勘查

杨　帆，顾　磊，许科伟，高俊阳，汤玉平，沈忠民



塔里木盆地玉北1构造带油气微生物勘查

杨帆1,2,3，顾磊1,2，许科伟1,2，高俊阳1,2，汤玉平1,2，沈忠民3

（1．中国石化石油勘探开发研究院无锡石油地质研究所，江苏无锡 214151；2．中国石化油气成藏重点实验室；3．成都理工大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室）

采集塔里木盆地玉北1构造带油气区及背景区上方地表土壤样品334件，采用平板菌落计数法对样品中油气指示微生物数量进行检测，结合构造、储层和钻井等信息，研究该区油气微生物异常分布情况。结果显示，在玉北1构造带上方有5个微生物异常区，3个I级异常区沿断裂带分布，2个Ⅱ级异常区位于断裂带边缘；玉北1-2X井区微生物数量多，异常面积大，为玉北1构造带最有利的油气有利富集区；玉北1-3H井区和玉北1-6H井区微生物异常较小，亦存在一定的勘探前景；2个Ⅱ级异常区面积小，对应区带勘探潜力较小。

塔里木盆地；玉北1构造带；微生物勘查

油气微生物勘查是在油气化学勘探基础上发展起来的新技术，属于地表勘探体系。其勘查原理是：在地层压力的驱动下，油气藏中的轻烃组分以垂向微渗漏方式运移至地表，地表土壤中的特定微生物以这类轻烃为碳源而发育繁殖，油气区所对应的地表微生物数量明显高于背景区（非油气区）。检测勘探区块地表土壤样品中油气微生物数量异常信息，通过微生物异常分布可判断下伏油气藏的分布范围[1-5]。油气微生物勘查可为油气有利区预测、钻前评价提供参考依据。

油气微生物勘查具有快速稳定、成本低、准确性高的特点，日益受到油气勘探界的重视，为油气勘探提供了一种全新思路[6-9]。目前，我国有多家科研机构及公司从事油气微生物勘查技术的研发与应用，并且取得了良好效果。

1 研究区概况

玉北区块位于塔里木盆地西部，构造位置位于塔西南坳陷区的麦盖提斜坡东段。玉北油气藏位于玉北1断裂带，该构造带主要是在加里东期-海西期多期构造叠加的作用下形成的双层断裂组合，即基底逆冲断裂和盖层前展式滑脱逆冲断裂组合，断开层位于前寒武系至石炭系；中下奥陶统鹰山组在加里东中期-海西早期遭受剥蚀，多期岩溶作用叠加，其上覆盖的石炭系巴楚组和卡拉沙衣组为盖层，共同组成了断层相关岩溶裂缝不整合圈闭。

奥陶系鹰山组为玉北1油藏的主力产油层，该地区储层为岩溶裂缝性储层[10–11]。在玉北地区断裂带之上的石炭系巴楚组泥岩段和致密碳酸盐岩段覆盖于奥陶系鹰山组岩溶储层之上，厚度250 ~350 m，为一套区域性优质盖层。此外，奥陶系碳酸盐岩储层具有较强的非均质性，局部较致密的碳酸盐岩可对岩溶、裂缝型储层起到直接盖层的作用。

2010年，玉北1构造带玉北1井在奥陶系鹰山组获得油气突破，随后玉北1-2X井等多口评价井相继在玉北1构造带获高产工业油气流，但仍有部分井失利[12]。因此，采用地表油气微生物勘查技术，结合构造、储层和钻井信息，开展该区微生物异常分布研究，为玉北1构造带油气勘探部署提供依据。

2 勘查部署及样品采集

研究区处于沙漠腹地，土壤介质单一，含水率极低，地表基本无植被覆盖，干扰因素少，几乎不存在生物气对油气微生物生长的干扰，因此该区非常适用于微生物勘查研究。

微生物勘查采样部署剖面设计如图1所示（图中黑色虚线）。穿过玉北1构造带部署1条北东-南西向联井剖面测线（玉北1-7—玉北1—玉北1-3H—玉北1-1X），同时沿联井剖面部署8条横切构造带的剖面。此外，穿过玉北5井部署一条北东-南西向剖面。采样间距500~1 000 m，共采集地表土壤样品334件。采集的样品置于冷藏箱中保存，并在一周时间内完成油气指示微生物数量检测。

土壤样品采集原则：采用专用麻花取土钻和刮刀等相应工具，选取沙丘背风面的低洼处或靠近植被的低洼处，采集湿砂为主。采集深度为30 ~50 cm，样品质量约200 g。

图1 玉北1构造带微生物勘查采样部署

3 微生物检测方法与指标

油气微生物勘查流程如图2所示。采用平板计数法对样品中的油气指示微生物数量进行检测，其中室内检测为重点环节。平板菌落计数法是传统的微生物培养方法，即将一定浓度的土壤样品稀释液均匀涂布在琼脂培养基上，经过一定周期的恒温培养，根据琼脂培养基上生长的菌落数来计算原始土壤样品中的微生物数量。整个实验环节严格遵循轻烃氧化菌培养实验操作规则，主要包括样品前处理、培养基配置、样品稀释接种、恒温培养、微生物计数等。经过前期优化实验，确定本次实验检测中样品实际稀释浓度为0.01 g/mL，培养温度为30 ℃，培养周期为48 h。培养结束后，采用Interscience Scan1200自动菌落计数仪对菌落数进行统计。按照“微生物数量=（菌落数×样品稀释度）/样品质量”公式对土样样品中微生物数量进行计算。

甲烷氧化菌和专性烃氧化菌是油气微生物勘查常用的两项指标。甲烷氧化菌是烃氧化菌群中的一种，它是一类具有高度专一的利用C1化合物的细菌群体。专性烃氧化菌不同于甲烷氧化菌，不能够代谢甲烷，而是利用短链烃（C2～C4）作为能量来源，即短链烃乙烷、丙烷和丁烷可以被这类细菌大量降解。因为甲烷氧化菌和专性烃氧化菌对油气的指示属性各异，需要对两者信息结合分析，提取微生物综合异常信息，根据油气微生物异常分布对该区油气富集区进行研究。

图2 油气微生物勘查流程

4 微生物异常分布特征

培养结束后，对玉北1构造带所采集的334个样品的油气微生物数量进行统计。研究显示，数据整体符合正态分布特征。采用累积频率法进行异常下限确定，同时，根据前期研究经验对研究区油气微生物异常进行了分类（表1）。

表1 玉北1构造带油气微生物异常划分

4.1 微生物异常剖面分布特征

选取穿过玉北1-2X井的微生物勘查剖面为研究对象。图3为该剖面上油气微生物数量分布特征。从图中可以看出，地表油气微生物异常高值区与玉北1-2X井所在油藏区域有良好的对应关系，呈顶端异常模式。异常与断裂紧密联系，在断裂带外围形成了明显的微生物低值区。该井区油藏受断裂控制，油藏上方微生物异常是储层中广泛发育的岩溶孔洞和裂隙以及断层微渗漏共同作用的结果。

图3 玉北1-2X井上方油气微生物剖面异常分布

4.2 微生物异常面上分布特征

研究区油气微生物异常分布情况如图4所示。根据数据统计分析，A类异常、B类异常、不确定区和背景区样品数分别占总体样品数的19.5%，29.9%，20.3%，30.4%。从整体上看，油气微生物异常沿玉北1构造带分布，在构造带上形成3个面积较大的微生物异常区；此外，在构造带西段北部和玉北9井南部形成两个较小的B类异常区。

根据异常划分原则，在玉北1构造带共圈定5个油气微生物异常区。其中Ⅰ级异常3个，Ⅱ级异常2个。Ⅰ级微生物异常区为沿断裂带分布的玉北1-3H井区、玉北1-6H井区和玉北1-2X井区。Ⅱ级异常区为玉北5井西南区和玉北9井南区。3 个Ⅰ级微生物异常区独立分布，但各自区带内异常连续性好。这是由于玉北1构造带奥陶系鹰山组油气藏不仅受到断裂控制，同时受到碳酸盐岩岩溶缝洞型储层控制，有效储集空间为构造裂缝和溶蚀孔洞，储层非均质性极强。不同的储集空间类型决定了油藏独立分布的特点，下伏油藏这种分布特征决定了地表油气微生物顶端异常分布模式。

3个Ⅰ级异常中，玉北1-2X井区微生物异常面积大，微生物数量多，且该异常区位于玉北1构造带高部位，是油气运移的指向区，下部的断块裂缝构造圈闭是该构造带最为有利的油气富集区。玉北1-3H井区和玉北1-6H井区微生物异常位于构造斜坡部位，虽然该区储层欠发育，油气充注程度不高，但根据微生物勘查结果来看，仍有一定的勘探前景。2个Ⅱ级异常区位于玉北构造破裂带边缘区，面积小，且不存在A类异常，勘探潜力较小。

图4 玉北1构造带油气微生物异常分布

5 结论

（1）勘查表明，玉北1构造带油气微生物异常与该区油气藏分布密切相关，能够指示下伏油气藏的分布特征。玉北1构造带形成5个微生物异常区，其中Ⅰ级异常3个，Ⅱ级异常2个。3个Ⅰ级微生物异常区受到储层非均质性和不同储集空间的影响，沿断裂带独立分布，2个Ⅱ级异常位于断裂带边缘。

（2）玉北1-2X井区油气微生物异常指示了该区为玉北1构造带最为有利的油气富集区。玉北1-3H井区和玉北1-6H井区微生物异常较小，但所对应的区块有一定的勘探前景。2个Ⅱ级异常区面积小，所在区带勘探潜力较小。

（3）微生物勘查对玉北1构造带油气勘探具有一定的指导意义，但由于地表因素和轻烃微渗漏的复杂性，任何地表勘查方法都有其局限性。因此，结合石油地质、地球物理、地球化学等多方法、多参数进行综合研究是提高勘探成功率的必要途径。

[1] Ehrlich H L．Geomicrobiology[M]．New York：Marcel Dekker，2002．

[2] 阿特拉斯，黄第藩．石油微生物学[M]．北京：石油工业出版社，1991：50–70．

[3] 梅海，林壬子，梅博文，等．油气微生物检测技术：理论、实践和应用前景[J]．天然气地球科学，2008，19（6）：888–892．

[4] 吴传芝．微生物油气勘探技术及其应用[J]．天然气地球科学，2005，16（1）：82–87．

[5] 杨帆，汤玉平，许科伟，等．海安凹陷富安油气区微生物异常分布研究[J]．西安石油大学学报，2014，21（1）：83–87．

[6] Strawinski R J．A microbiological method of prospecting for oil[J]．World Oil，1955，（11）：104–115．

[7] Soli Giorgio G．Geomicrobiological rospecting[J]．AAPG Bulletin，1954，（38）：2 555–2 558．

[8] Soli Giorgio G．Microorganisms and geochemical met- hods of oil prospecting[J]．AAPG Bulletin，1957，41：134–140．

[9] Hitzman D O．Comparison of geomicrobiological pros- pecting methods used by various investigators [J]．Deve- lopments in industrial microbiology，1961，2：33–42．

[10] 贾承造．中国塔里木盆地构造特征与油气[M]．北京：石油工业出版社，1997：110–114．

[11] 张仲培，刘士林，杨子玉，等．塔里木盆地麦盖提斜坡构造演化及油气地质意义[J]．石油与天然气地质，2011，32（54）：909–918．

[12] 翟晓先，云露．塔里木盆地塔河大型油气田地质特征及勘探思路回顾[J]．石油与天然气地质，2008，29（5）：555–573．

编辑：赵川喜

1673–8217（2017）05–0041–04

TE122.1

A

2017–04–24

杨帆，工程师，1983年生，2009年毕业于中国地质大学（北京），现从事油气地球化学勘探工作。

国家自然科学基金 “典型油气藏上方气态烃氧化微生物类群分布异常的深度解析”（No.41202241）项目资助。