伊拉克库尔德地区油气保存条件分析

周航辉，贾随良，赫鹏飞，贝 东

（中国石化集团国际石油勘探开发有限公司，北京 100029）

1 研究区构造演化特征

伊拉克库尔德地区位于伊拉克北部，北东高、南西低，并逐渐过渡为丘陵、戈壁。山脉为北西-南东向，成排成带发育。河流水系多为北东-南西向，垂直于山体走向。构造位置属扎格罗斯盆地西段，自前寒武纪晚期盆地基底形成以来，经历了早古生代克拉通内坳陷、晚古生代活动大陆边缘、中新生代被动大陆边缘和前陆盆地四个阶段。

油气成藏受板块拉张、碰撞控制，拉张期为生、储、盖层沉积期，碰撞期为圈闭形成期，油气生成和运移受地热场控制。上二叠统-下白垩统为新特提斯洋扩张时期，库尔德地区为被动陆缘盆地；晚三叠世-早白垩世期间沉积了高含有机质的碳酸盐岩、暗色泥页岩，发育了孔隙-裂缝型碳酸盐岩储层和多套泥岩、膏岩局部盖层。中新世为主要生油期，不同地区略有差异，库尔德地区东南部较早进入主生油期，现已进入生气期。此时主要为沉降阶段，构造活动较弱，以区域抬升、沉降为主，挤压应力较弱，地层形变不大。

晚白垩世-第四纪新特提斯洋关闭，为前陆盆地阶段，其中在早白垩世沉积了孔隙-裂缝型灰岩、白云岩储层，在渐新世沉积了生物礁孔隙型储层等；中新世沉积的下 Fars膏岩组段为良好的区域盖层，封闭全区90%的油气储量。在大洋关闭过程中，由于北东向挤压应力的作用，形成了北西-南东向逆冲构造带，发育了多种类型的构造圈闭。研究区圈闭始于晚白垩世，定型于上新世，后期有少量形变。新特提斯洋扩张和闭合旋回阶段，三叠系、侏罗系烃源岩生油，白垩系、古近系碳酸盐岩为储层，新近系膏岩组段为区域盖层，组成了一套完整的生、储、盖组合[1-4]。

在构造格局上，库尔德地区具有“东西成块、南北成带”的特点，受转换断层切割，由西向东分为摩苏尔、基尔库克地块。在北东-南西挤压应力作用下，形成了北西-南东向逆冲断裂带，由北向南分为叠瓦冲断带、高褶皱带和低褶皱带，低褶皱带可进一步划分为宽缓褶皱带和线性褶皱带（图1）[5-8]。每个构造带圈闭类型特征不同，成藏条件差异较大，油气成藏特征各异。

2 油气成藏特征

2.1 油气藏类型与分布特征

库尔德地区油气主要分布在新近系、古近系地层中，约占总储量90%，其次分布于白垩系、侏罗系和三叠系。油藏以逆冲背斜油气藏为主，可分为与断层无关的构造油气藏和与断层有关的构造油气藏。与断层无关的构造油气藏包括逆冲背斜油气藏、低幅背斜油气藏等，一般多分布在低褶皱带南部；与断层有关的构造油气藏包括被断层复杂化的逆冲背斜油气藏及断层下盘发育的断鼻、断块油气藏等，多分布在低褶皱带北部，高褶皱带等。

油气藏分布表现为“南新北古，南大北小，南整北零，西油东气”等特征。就基尔库克地块而言，低褶皱带南部发育大型油气藏，如Kirkuk巨型油气藏为逆冲背斜油气藏，呈北西-南东向展布，南北宽10～14 km，东西长100 km，小断层不发育，构造幅度大，主要产层为渐新统Kirkuk群生物礁灰岩；低褶皱中-北部 Taq Taq中型油气藏为断层复杂化的逆冲背斜油气藏，储、盖层被小断层和裂缝破坏，主要产层为上白垩统裂缝-孔隙型碳酸盐岩；低褶皱带北部 Miran小型油气藏为被断层复杂化的逆冲背斜气藏，主要产层为白垩系、侏罗系和三叠系，其中，白垩系为重质油，侏罗系和三叠系为凝析油和天然气（图2）。受烃源岩烃类演化控制，摩苏尔区基本为油藏，基尔库克由西向东由油藏逐渐过渡为油气藏和气藏[5-8]。

图1 库尔德地区构造区划分

图2 库尔德地区南西-北东向油气藏分布特征

2.2 油气藏形成与演化过程

受被动大陆边缘及前陆盆地演化影响，库尔德地区油气成藏特征复杂多样[9]，并受油气保存条件所控制。主要特征如下：①油气生成、运移时间略早于圈闭形成期。根据库尔德地区Sangaw North-1井烃类热演化模拟成果，三叠系、中侏罗统-下白垩统烃源岩分别在早白垩世晚期、晚白垩世晚期开始生油，晚白垩世晚期、古新世晚期分别进入主生油期。构造研究表明，圈闭形成于新特提斯洋关闭期，雏形于白垩世晚期，定型于上新世时期。②油气成藏形成后的构造运动继续对油气进行调节、分配。油气充注后，伊朗板块持续向阿拉伯板块仰冲，油气藏封堵断层受构造运动影响而活化，地层形变使储、盖层产生裂缝，油气重新分配；同时地层持续抬升剥蚀，导致中生代地层暴露在地表，油气逃逸。③烃源岩演化程度控制烃类分布。库尔德地区东南部上三叠统、中-上侏罗统，以及下白垩统烃源岩均进入高成熟或过成熟阶段，控制了库尔德地区天然气藏的分布，其它地区以液态烃类分布为主。④区域水动力场控制低褶皱带西北部原油性质。随着伊朗板块周期性仰冲，扎格罗斯山脉隆起，区域水动力变强，大气淡水渗入氧化白垩系、侏罗系原油，在白垩系形成非流动性重油，侏罗系原油密度普遍增大。⑤储层受裂缝控制明显。受构造形变影响，低褶皱带北部、及其以北的构造带白垩系、侏罗系和三叠系油藏以裂缝、或裂缝-孔隙型储层为主。

3 油气保存条件分析

在构造运动和区域水动力作用下，库尔德地区油气保存条件分区域具有规律性现象[1，5]：①中新世Low Fars组区域盖层缺失的地区，白垩系圈闭不存在可流动性的油气藏，油气主要分布在高褶皱带、叠瓦冲断带圈闭和低褶皱带北部Low Fars组盖层被剥蚀的圈闭。以Miran油气田为例，其不存在大规模油气藏的主要原因是 Miran油气田白垩系含油层位为下白垩统Qamchurqa组，其上发育大套的泥岩夹粉砂岩Tanjero组地层，而不是常规的Shiranish灰岩地层，对油气封闭作用弱。②低褶皱带北部，古新世底部Aaliji组区域碎屑岩盖层遭受裂缝破坏，丧失了油气封盖性能，导致白垩系油气逃逸散失。③库尔德西北部低褶皱带侏罗系、三叠系膏岩组段可形成局部盖层封堵，对侏罗系、三叠系油气藏进行封堵。在Shaikan油田、Swara Tika油田油层均位于上侏罗统Barsarin组、下侏罗统Alan组和Adaiyah组膏岩层之下，说明膏岩层封盖作用明显（图3）。④低褶皱带北部的侏罗系致密碳酸盐岩也可成为局部盖层，如Bina Bawi、Miran油气田等，均可见中侏罗统Mus组致密灰岩封盖的油气层。⑤油气储量大部分聚集在与逆冲断层无关的圈闭中。库尔德地区已发现的构造油气藏大部分储量聚集在逆冲背斜和断背斜构造中，依靠逆冲断层封闭的构造油气藏聚集的油气储量占比较少。⑥被南北向正断层封闭或切割的圈闭油气保存条件差，钻探失利比例较高，如分布于西北部的Mangesh圈闭。⑦库尔德地区西北部的白垩系、侏罗系地层受区域水动力影响较大，大气淡水渗入油层，并对原油氧化降解，导致白垩系形成非流动性重质油，侏罗系原油密度变大，API值 12～18，地层水矿化度较低（1 100～3 600 mg/L）。埋深变大和膏岩盖层导致大气淡水并没有渗入三叠系地层中，该层系原油密度较低，油质较好，API值36～41，地层水矿化度51 000～62 000 mg/L。

图3 Shaikan油田-Atrush油田油藏剖面（IHS数据库资料，2017，修改）

4 油气保存条件主控因素分析

4.1 构造运动对油藏的破坏作用

伊拉克库尔德地区油气保存主要受构造运动和区域水动力场控制[1，4]。构造运动使油藏盖层遭受剥蚀，封堵断层活化，脆性地层形成裂缝，从而使油藏发生变化。受前陆盆地演化背景下的区域挤压应力影响，晚白垩世以来库尔德地区地层抬升、断裂活动和脆性地层裂缝作用明显，对油藏形成四种破坏样式：①地壳抬升，导致高褶皱带、叠瓦冲断带地层遭受剥蚀，白垩系、侏罗系甚至三叠系地层直接出露地表。在低褶皱带北部，部分圈闭的顶部古近系、新近系地层遭受剥蚀，特别是作为区域盖层的中新世下Fars地层遭受剥蚀。由于无盖层遮挡，油气逃逸至地表散失（图4a）。②北西向区域挤压应力使盖层遭受剥蚀，地层褶皱形成逆冲背斜，同时在圈闭顶部产生北东-南西向张性裂缝或小型正断层，导致圈闭中已经聚集的油气向上运移或逃逸，这种现象在低褶皱带北部表现尤为明显（图4b）。③大扎比河断层和西部转换断层右旋速度存在差异，在Dohuk-Aqra一线派生左旋应力，形成花状构造，破坏原有的油藏，重新调节油气分布（图4c）。④库尔德地区局部发育南北向断层的背斜圈闭，这类断层活动时间较晚，多发生在油气运移期后，基本对油气无封闭作用，钻探往往失利（图4d）。

图4 构造运动对油藏的四种破坏样式

4.2 大气淡水渗入对油藏的破坏作用

区域水动力场活跃导致大气淡水渗入油层是另一种油气藏破坏的因素。油层在遭到淡水侵入后，原油性质发生变化，密度加大，原油品质变差。在库尔德地区北部，高褶皱带、叠瓦冲断带的中生代地层暴露到地表，较为发育的断层沟通了大气淡水渗入的通道；在库尔德地区北部地形高度差达1 000～2 500 m的水柱具有巨大的水压势能差，更加促进大气淡水的渗入作用。根据Al-Mashadam（1986年）研究成果，阿拉伯板块上白垩统含水层高势能区靠近库尔德北东一侧，地表水由东北向西南渗入，导致库尔德地区诸油田水淡化，地层水含盐度 10～100 g/L，其中，Taq Taq油田水含盐度1～32 g/L（图5）。在库尔德地区西北部，Shaikan油田白垩系地层受到大气淡水渗入，原油氧化降解，轻烃溢出，重烃降解为非流动重油或沥青。Shaikan油田侏罗系稠油、Taq Taq油田始新世Pila Spi组稠油也属于大气淡水作用下降解的产物。

图5 库尔德地区上白垩统油田水含盐量变化趋势（Al-Mashadam，1986年，修改），g/L

5 结论

伊拉克库尔德地区油气成藏特征表明了油气保存条件是控制油气成藏的重要因素，持续的构造运动对油气藏有较大的破坏作用。地层抬升造成盖层被剥蚀，区域挤压应力使封堵断层活化并形成小断层和微裂缝，使油气逃逸或重新分配；转换断层产生花状构造复杂油气藏结构，派生局部张应力导致在圈闭上形成小型正断层，使油气散失。此外，板块碰撞作用造成了巨大地形高度差，区域水动力活跃，大气淡水渗入油气藏中，致使原油密度增大，甚至形成非流动性重质油。