塔里木盆地巴楚隆起寒武系油藏主控因素及成藏模式研究

2020-09-17郑见超梅文华

化工设计通讯 2020年10期

郭强，李斌，郑见超，梅文华

（1.西南石油大学地球科学与技术学院，四川成都 610550；2.西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室，四川成都 610500）

1 区域地质概况

巴楚隆起区位于塔里木盆地的西北部，是塔里木盆地十分重要的油气接替区[1]。近些年随着对塔里木盆地深层油气藏的不断勘探，寒武系的古油藏的勘探前景不断被重视。随着多口寒武系钻井的发现，揭示了寒武系油气资源具有良好的勘探前景[2]。但由于埋深大、后期改造作用强烈导致对巴楚地区寒武系成藏模式认识不清。

2 典型油气藏解剖

舒探1井是塔里木盆地巴楚隆起东北部一间房构造带勒牙依里背斜上舒探1号圈闭的一口直井型区域探井，东临阿瓦提坳陷。该井钻至震旦系，下寒武统未发现玉尔吐斯组烃源岩。该井寒武系优质储层主要发育在肖尔布拉克组上部，少量位于沙依里克组中部。白云岩储层盖层主要为中寒武统阿瓦塔格组膏岩，其突破压力达12.5MPa，渗透率为0.024mD，具备良好的封盖性能。因此，构成中寒武统蒸发岩和下寒武统肖尔布拉克组白云岩的储盖组合。舒探1井在钻遇的奥陶系鹰山组、蓬莱坝组、寒武系下丘里塔格组、沙依里克组及肖尔布拉克组均有气测异常显示，但显示较差。其中肖尔布拉克组岩心见沥青及荧光显示，表明巴楚东北缘寒武系盐下存在早期成藏，然而肖尔布拉克组测井解释为水层，显示油气藏已经被破坏。因此高角度通天断裂及盖层埋深浅是本井失利的主要原因。

巴探5井位于巴楚隆起西北部的海米东构造带西段的背斜构造。该井钻至震旦系，缺失玉尔吐斯组地层。过巴探5井的地震剖面解释认为主要的断裂样式为基底卷入逆冲推覆断裂-深层滑脱逆冲断裂，断裂向下断至基底，向上断至新近系，是油气垂向运移的有效通道，其中主要活动期为加里东晚期-海西晚期和喜山期。并且构造圈闭发育，圈闭形成于加里东晚期-海西早期。而钻后地质评价认为：下寒武统肖尔布拉克组储层质量较好，储层厚度为31m，储集空间溶蚀孔洞、晶间溶孔，裂缝等，其形成主要受到内幕岩溶作用的影响。中寒武统阿瓦塔格组作为区域性盖层和直接盖层，整体认为储盖组合匹配良好，但海米东1号构造圈闭寒武系顶部被多期断裂活动切穿。断裂活动强烈破坏古油藏，因此保存条件差是巴探5井未发现寒武系油气藏的主要原因。

3 油气成藏期确定

近年来，随着一些矿床学新方法、新理论的引入，油气成藏年代学得到了快速发展。特别是随着流体包裹体分析与储层成岩矿物测年技术的引入，对油气成藏期次的研究实现了由传统的定性研究向半定量或定量研究的重要转变。目前应用最广泛的是利用包裹体均一温度-埋藏史“投影”法确定油气充注的时期。因此本次研究在寒武系储层烃类包裹体测试基础上采用投影法，并结合单井热演化的结果，确定巴楚地区寒武系油气成藏期次。

位于巴楚东北部的夏河1 井在井深3 709.40m 的奥陶系良里塔格组烃类包裹体均一温度：56.8～88.1℃，平均：67.0℃。夏河1 井良里塔格组油气充注时间约为海西早期404～385Ma[图1（a）]。推测寒武系储层油气充注时间更早。而位于巴楚西北部的巴探5井在井深4 807m 下丘里塔格群烃类包裹共有二幕：第一幕的均一温度为85～95℃，平均90.2℃；第二幕均一温度为100～115℃，平均107℃。因此认为巴探5井至少经历了2期油气充注[图1（b）]，在海西晚（299～287Ma）和印支期（256～247Ma）。

图1 油气充注期次图

流体包裹体显示巴楚东油气充注期次较西部早，巴楚东部液态烃在加里东晚期就开始充注，而喜山期主要表现为气态烃的充注。巴楚西部液态烃主要是在海西期开始充注，气态烃的充注主要是在喜山期开始，喜山期主要为油气调整期。

4 油气成藏主控因素及成藏模式

4.1 烃源岩条件

巴楚地区下寒武统烃源岩主要分布于麦盖提斜坡、阿瓦提坳陷区以及推测在塘沽巴斯坳陷区，因此针对隆起带而言具有邻生侧储的特征，这是巴楚地区油气成藏较为复杂的重要原因。从烃源岩测试分析结果来看，有机质丰度较高，生烃潜力较好，可以为区域油气田形成提供物质基础。巴楚地区下寒武统烃源岩具有“双峰式”生烃特征，表现为早期生油，晚期生气。由于不同区域烃源岩经历埋藏的差异演化造成了不同区域生排烃过程有所不同，其中巴楚东部的阿瓦提坳陷区，玉尔吐斯组烃源岩在加里东晚期一海西早期大量生油，在喜山期进入生烃枯竭；麦盖提斜坡烃源岩在海西期开始生油，现今仍处于生干气阶段，为巴楚西部提供了丰富的天然气资源。

4.2 储盖组合

巴楚地区寒武系主要发育2套储盖组合，分别以肖尔布拉克白云岩为储层、吾松格尔组膏岩为盖层和沙依里克组盐间灰岩为储层、阿瓦塔格组膏岩为盖层的2套储盖组合。其中，吾松格尔组盖层相对阿瓦塔格组膏岩较薄，但分布相对较广，而阿瓦塔格组膏岩盖层在巴楚地区东部不发育；中下寒武统储层厚度变化也较大，其中下寒武统肖尔布拉克储层在巴楚东部较厚，向西逐渐减薄。因此整体认为巴楚地区储盖组合匹配良好。

4.3 输导条件

巴楚地区发育断裂、不整合面以及输导层型组成的复合输导体系。其中巴楚隆起经历了加里东期、海西期、印支期、燕山期和喜山期等多期次构造运动、多种性质构造应力作用。其中加里东期、海西期和喜山期构造运动在巴楚地区最为强烈，加里东期和海西期是巴楚地区寒武系油气聚集的有利时期，而喜山期对次生油气藏的形成影响较大。总体认为加里东期和海西期断裂为原生油气藏的垂向运移通道，而喜山期断裂为次生油气藏的垂向运移通道。输导层型主要发育在中寒武统沙依里克组以及下寒武统肖尔布拉克组中，具有一定的侧向输导条件。下寒武统底的不整合面以及巴楚地区东部的T81不整合面提供了侧向远源供烃的通道。

综上所述，认为巴楚地区输导体系主要为断裂、不整合面以及输导层型组成的复合输导体系。断裂提供垂向输导和晚期调整的作用，溶蚀孔洞主要提供层内侧向运移的通道，不整合面则提供远距离运移通道。

4.4 油气成藏要素匹配关系

巴楚地区圈闭类型主要为背斜和断层圈闭为特征的构造型圈闭，由于圈闭形成时间受区域构造演化的控制，因此，主排烃前形成的圈闭对油气聚集较为有利。受印支-喜山期构造反转作用的影响，巴楚东部和西部圈闭与油气排烃高峰期的匹配关系差异较大。其中巴楚东北部圈闭形成时间主要为加里东中-海西早期，此时正处于阿瓦提坳陷下寒武统液态烃的生烃高峰，匹配关系良好，是该区原生油藏形成期；而巴楚东南部圈闭形成时间为中新世，晚于区域排烃高峰期，因此为无效圈闭。巴楚东部断裂活动期次分别为加里东中期、加里东晚-海西早期，与油气大量生成的时期匹配较好；巴楚以西地区虽然麦盖提斜坡烃源岩目前仍为有效烃源岩，但现有的圈闭大多是在喜山期才形成，成藏性较差。

4.5 油气成藏主控因素

综合成藏条件分析结果，认为巴楚地区寒武系油气藏具有侧生邻储、远源充注、保存控藏的特征（图2），成藏主控因素主要为烃源岩和保存条件。从烃源岩条件分析，巴楚隆起带底部缺乏自生烃源岩，因此，油气来源以侧向远源充注为主。并且，由于碳酸盐岩疏导性较差，因此断裂和不整合面构成油气疏导的关键因素。从目前钻井显示来看，靠近烃源岩地区断裂带附近，油气显示较好，巴楚地区海相油气具有“近源”成藏的特征，其中巴楚西部以靠近麦盖提斜坡烃源岩圈闭为佳，巴楚东部靠近阿瓦提坳陷地区较好。

图2 巴楚隆起过玉北8-玛北1-阿东1井油藏剖面图

从保存条件来看，巴楚地区整体盖层条件较好，中寒武统膏岩层在区域分布较为广泛。但是受到多期构造活动影响，尤其是海西期以后的断裂活动，对寒武系油气聚集具有明显的破坏和调整。从断裂发育的特征对比，巴楚东西段具有明显差异，巴楚东段吐木休克断裂带断层倾角大、断距长，显示喜山期的逆冲非常强烈，极大破坏了早期寒武系油气藏的有效性，如舒探1井。而巴楚西段玛扎塔格断裂更多以调整为主，对次生油气藏形成具有重要作用。整体认为，加里东期和海西期断裂有利于原生油气藏的富集，而喜山期断裂主要是对原生油气藏的调整作用。