輪南低凸起三疊系烴類聚集模式及控藏要素分析

吳 楠 （長江大學地球科學學院，湖北 荊州434023）

楊海軍 （中石油塔里木油田分公司勘探開發(fā)研究院，新疆 庫爾勒841000）

蔡忠賢 （中國地質大學 （武漢）資源學院，湖北 武漢430074）

劉顯鳳 （長江大學地球科學學院，湖北 荊州434023）

劉長江，宋 璠，賈君濤 （中國石油大學 （華東）地球科學與技術學院，山東 青島266555）

輪南低凸起三疊系烴類聚集模式及控藏要素分析

吳 楠 （長江大學地球科學學院，湖北 荊州434023）

楊海軍 （中石油塔里木油田分公司勘探開發(fā)研究院，新疆 庫爾勒841000）

蔡忠賢 （中國地質大學 （武漢）資源學院，湖北 武漢430074）

劉顯鳳 （長江大學地球科學學院，湖北 荊州434023）

劉長江，宋 璠，賈君濤 （中國石油大學 （華東）地球科學與技術學院，山東 青島266555）

應用現(xiàn)代油氣成藏理論，結合鉆井、地震以及地球化學資料對輪南低凸起三疊系烴類聚集模式及控藏要素進行了研究。輪南低凸起是以奧陶系巖溶縫洞型油氣藏為主、垂向上多套含油氣層系疊置的復式油氣聚集帶。雖然喜山早期運動誘發(fā)了區(qū)域性斷裂活化，但在石炭系弱超壓型隔擋層及潛山頂面斷裂體系發(fā)育特征的聯(lián)合約束下，下伏的奧陶系油氣資源僅能沿著斷壘帶地區(qū)的深大斷裂向淺部的三疊系圈閉發(fā)生限制型垂向輸導調整。同時，雖然三疊系發(fā)育的3套砂體 （對應3套油組）的孔滲及橫向輸導性能優(yōu)越，但探井油氣顯示的統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)中部斜坡帶地區(qū)發(fā)育無油氣顯示帶，表明輪南斷壘帶及桑塔木斷壘帶地區(qū)三疊系的油藏并無溝通；即使是在晚期構造反轉作用下，由于三疊系圈閉的充滿度較低、油氣無法突破圈閉溢出點，導致三疊系的原油也從未發(fā)生過有效的南北向的層間運移。因此，三疊系油氣藏的分布僅受深大斷裂的控制，斷穿潛山面與三疊系底面的斷裂發(fā)育區(qū)是三疊系油氣藏勘探的潛在靶區(qū)。

輪南低凸起；三疊系；油氣成藏；構造反轉

輪南低凸起是塔里木盆地重要的油氣產區(qū)，區(qū)內發(fā)育我國最大的古生界海相碳酸鹽巖油氣田 （塔河油田）。同時，該區(qū)縱向上疊置發(fā)育了包括奧陶系、石炭系、三疊系、侏羅系、白堊系以及第三系在內的6套油氣產層，是中國西部具代表性的復式油氣聚集帶之一。1997年，在 “以大型古隆起為主要靶區(qū)”的勘探思路指導下，中石化西北石油局在位于現(xiàn)今塔河油田4區(qū)的S48井取得日產原油500t的高產工業(yè)油流，為輪南低凸起十億噸級的奧陶系整裝大油田的發(fā)現(xiàn)揭開了序幕。自塔河油田發(fā)現(xiàn)至今，對于輪南低凸起奧陶系油氣成藏機理及成藏模式的研究可謂百花齊放且日趨成熟［1～4］。然而，對于該區(qū)三疊系這一油氣產量僅次于奧陶系油藏的另一主力產層的研究相對薄弱，文獻報道多集中在三疊系儲層特征以及沉積相等方面［5～8］。

因此，筆者擬通過對連接奧陶系油藏與三疊系圈閉的垂向輸導樣式的深入解剖，應用現(xiàn)代油氣成藏理論，建立輪南地區(qū)三疊系油氣藏關鍵時期輸導網絡格架，并在鉆井揭示的三疊系油氣藏及其流體性質分布特征的約束下，闡明輪南低凸起三疊系烴類聚集模式及控藏要素，重點探討喜山期構造反轉運動對于三疊系油氣藏的調整作用。

1 油氣地質背景

輪南低凸起位于塔里木盆地塔北隆起東緣，毗鄰兩大烴源區(qū)——滿加爾坳陷和草湖凹陷。作為塔里木盆地的三大古隆起之一，輪南低凸起亦是一個繼承發(fā)育的古隆起，在經歷了雛形 （加里東鼻凸形成期）、發(fā)展 （海西背斜形成期）、演化 （印支期－燕山斷裂活動期）、定型 （喜山構造定型期）后［9］，形成了現(xiàn)今 “兩斷一臺四斜坡”的構造格局 （圖1）。該區(qū)油氣資源豐富，多期生烴、多期成藏以及多幕構造運動疊加所誘發(fā)的多期調整、改造 （破壞）形成了現(xiàn)今輪南低凸起平面上油氣性質差異性分布 （自西向東發(fā)育凝析氣藏、黑油油藏以及稠油油藏）、垂向上以奧陶系巖溶縫洞型油藏為主、多層系儲蓋單元疊加的復式油氣聚集面貌。

圖1 輪南低凸起區(qū)域地質圖

三疊系是輪南低凸起重要的產油層系。根據沉積特征，三疊系可劃分出3個半沉積旋回，即 “三砂四泥”共7個沉積段。三疊系中的3套砂體對應為3個油組，分別是發(fā)育在上三疊統(tǒng)下部砂巖段的Ⅰ油組、中三疊統(tǒng)第二沉積旋回下部砂巖段的Ⅱ油組以及第三沉積旋回下部砂巖段的Ⅲ油組。3套砂體孔滲條件良好 （表1），且除Ⅱ油組砂體空間展布較差 （部分井發(fā)育不明顯甚至缺失）外，Ⅰ、Ⅲ油組砂體空間連續(xù)性優(yōu)越。

表1 三疊系各油組孔滲條件統(tǒng)計表

2 石炭系強制性隔擋及斷裂體系控制下的約束型垂向輸導

油源對比的研究結果表明，來源于輪南地區(qū)奧陶系與三疊系的油藏具有同源的特征［10］。同時，應用流體包裹體測溫技術對于研究區(qū)油氣充注時間的研究表明，輪南低凸起奧陶系油藏的油氣充注期為海西晚期，而三疊系的油氣成藏期為喜山早期，即該區(qū)三疊系的油氣資源來源于下伏奧陶系油氣藏的調整與再分配。

加里東運動中晚期、海西運動早期以及海西運動晚期等多期巖溶作用的疊加對于輪南低凸起奧陶系碳酸鹽巖巖溶縫洞儲集體的形成起到了良好的建造作用。現(xiàn)今輪南地區(qū)的油氣主要產自潛山不整合面以下100m的深度范圍，表明奧陶系潛山巖溶帶不僅是有利的儲集空間，還是奧陶系油氣聚集成藏過程中重要的橫向烴類輸導載體。同時，對區(qū)內150口井實測地層壓力的統(tǒng)計分析，輪南地區(qū)的石炭系發(fā)育弱超壓 （實測壓力系數(shù)為1.118～1.151），這對于奧陶系油氣藏的保存是極為有利的。來自烴源灶的油氣在輸導網絡中垂向運移至一間房組或鷹山組頂部 （潛山面）時，將受到上奧陶統(tǒng)吐木休克組及石炭系弱超壓段的有效隔擋，并在流體勢的驅動下沿著流體運動的最大動力學方向發(fā)生大規(guī)模橫向運移。

奧陶系油藏高效的封蓋條件很大程度上制約了油氣從奧陶系油藏向三疊系油藏的調整再分配。對該區(qū)斷裂體系的研究發(fā)現(xiàn)，輪南低凸起奧陶系潛山面附近雖然斷裂極為發(fā)育，但這些斷裂基本消亡于石炭系 （圖2），且現(xiàn)今石炭系僅個別井具油氣顯示，表明絕大部分發(fā)育在石炭系與奧陶系之間的斷裂不具備輸導效能。事實上，受多期構造運動的影響，輪南－塔河地區(qū)發(fā)育數(shù)條深大斷裂，這些斷裂作為連接上下層位油氣藏的紐帶，在成藏過程中發(fā)揮著重要的作用。輪南地區(qū)直接斷穿潛山面與三疊系底的斷裂僅發(fā)育在兩個斷壘帶，喜山運動期的構造運動誘發(fā)了斷壘帶邊界斷裂的復活，導致海西運動晚期已形成的奧陶系整裝油氣藏在限制性分布的有效垂向輸導體的制約下，沿桑塔木斷壘帶、輪南斷壘帶的邊界斷裂向上部層系進行約束型再運聚，形成了現(xiàn)今輪南斷壘帶和桑塔木斷壘帶地區(qū)多套產層疊置的復式含油氣體系。

圖2 輪南地區(qū)斷裂發(fā)育模式圖

3 喜山運動期構造反轉運動對三疊系油氣藏的調整與改造

自燕山運動期，庫車前陸盆地進一步發(fā)育，塔北地區(qū)逐漸演化成為庫車再生前陸盆地的斜坡區(qū)［11］。自康村組 （N1－2k）沉積期開始，塔北隆起南北兩翼沉降速度差異性顯著［12］，其所導致的構造翹傾作用使得輪南低凸起原本北高南低的構造格局發(fā)生反轉，形成現(xiàn)今石炭系以上地層南高北低的構造面貌。對于輪南低凸起三疊系的油氣成藏史的研究表明，三疊系的油氣藏形成時間在40Ma附近，即構造翹傾運動之前。這與前人對于塔河油區(qū)三疊系成藏時間的研究是符合的［13，14］。那么發(fā)生于三疊系成藏之后的構造反轉運動是否對三疊系油氣藏的分布產生了影響呢？前已述及，三疊系的油氣主要分布在其內部的3個油組之中。在對輪南地區(qū)所有鉆遇三疊系的探井進行油氣產能及油氣顯示的分析之后，發(fā)現(xiàn)3個油組在中部平臺區(qū)均發(fā)育一條無油氣顯示帶 （圖1），證明兩個斷壘帶地區(qū)三疊系的油藏并無溝通，這也很好地解釋了2個斷壘帶地區(qū)三疊系原油密度差異性分布的原因 （表2）。三疊系的Ⅰ、Ⅲ油組具備非常好的橫向輸導性能，但即使是在喜山晚期構造反轉作用的影響下，三疊系的原油也從未發(fā)生過有效的南北向的層間運移，說明來源于奧陶系原始油藏經垂向輸導體調整至三疊系油氣藏的油氣資源量是非常有限的，以致于即使是在構造反轉作用中圈閉發(fā)生了變形，但油氣仍無法突破圈閉溢出點的限制。雖然亦有學者研究表明，輪南地區(qū)三疊系油氣藏的古油水界面位于現(xiàn)今油水界面之下，表明三疊系的油氣藏確實發(fā)生過調整與再運聚，但這種調整與再分布的作用應該是三疊系的原油沿斷裂向上部侏羅系、白堊系或是第三系運聚的結果，而絕非三疊系層間的橫向運移過程。因此，輪南地區(qū)三疊系油氣藏的分布直接受深大斷裂的控制，而斷穿潛山面與三疊系底面的斷裂發(fā)育區(qū)是三疊系油氣藏勘探的重要靶區(qū)。

表2 兩個斷壘帶原油性質對比表

4 結論與討論

1）國外海相碳酸鹽巖層系多發(fā)育在構造穩(wěn)定區(qū)域。我國海相碳酸鹽巖油氣藏由于形成時間早，往往在形成后遭受多種調整、改造 （破壞）作用。輪南低凸起奧陶系海相整裝油田形成于海西晚期，而三疊系的油氣資源來源于下部奧陶系油氣藏發(fā)生于喜山期的調整與再分配，即三疊系的油氣藏是一種 “次生油氣藏”。

2）通過對輪南低凸起斷裂輸導體系發(fā)育特征的研究，該區(qū)溝通奧陶系與三疊系的斷裂僅局限發(fā)育于斷壘帶地區(qū)。喜山運動早期，在垂向輸導體系的控制下，奧陶系原始油氣藏中的油氣僅能沿著斷壘帶地區(qū)邊界斷裂向三疊系的圈閉發(fā)生充注。

3）三疊系油氣藏在成藏后，三疊系及其上部地層受庫車前陸盆地快速沉降的影響發(fā)生了構造反轉作用，然而現(xiàn)今三疊系探井油氣顯示的統(tǒng)計結果真實地反映出賦存在三疊系圈閉中的油氣并未因此發(fā)生南北向的層間運移及調整。這不僅說明了由垂向輸導體調整至三疊系油氣藏的油氣資源量是非常有限的，最重要的是它直接證明了三疊系油氣藏的分布受深大斷裂所控制的事實。因此，斷穿潛山面與三疊系底面的斷裂發(fā)育區(qū)是三疊系油氣藏勘探的有利靶區(qū)。

［1］顧憶.塔里木盆地北部塔河油田油氣藏成藏機制 ［J］.石油實驗地質，2000，22（4）：307～312.

［2］孫龍德，李曰俊.塔里木盆地輪南低凸起：一個復式油氣聚集區(qū) ［J］.地質科學，2004，39（2）：296～304.

［3］韓劍發(fā)，王招明，潘文慶，等.輪南古隆起控油理論及其潛山準層狀油氣藏勘探 ［J］.石油勘探與開發(fā)，2006，33（4）：448～453.

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［8］韓濤，朱衛(wèi)紅，昌倫杰，等.輪南油田2井區(qū)三疊系儲集層精細描述 ［J］.新疆石油地質，2009，30（2）：247～249.

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Research of Hydrocarbon Accumulation Mode and Key Factors Controlling Reservoir Formation in Lunnan Uplift

WU Nan，YANG Hai－jun，CAI Zhong－xian，LIU Xian－feng，LIU Chang－jiang，SONG Fan，JIA Jun－tao（First Author's Address：College of Geosciences，Yangtze University，Jingzhou434023，Hubei，China）

The Triassic hydrocarbon accumulation mode and the factors controlling reservoir formation Lunnan uplift were studied by using modern hydrocarbon accumulation theory and in combination wirn well drilling and seismic data.In Lunnan uplift，karst reservoir in Ordovician was dominated and oil－bearing strata were superimposed vertically.Oils in the Ordovician were migrated into the Triassic traps by fault and then redistributed，which was triggered by the fault revivification in the early Himalaya event.However，Carboniferous was an effective seal as it was developed in slight overpressure.What's more，the characters of the fault were developed near the burial hill determined as the discordogenic faults of horst block for conducting the hydrocarbon.On the other hand，the analysis of the SG＆O in the exploration well shows that though there are three sand beds with excellent reservoir characteristics and effective conduction performance of Triassic，there is a non－SG＆O belt developed on the middle of platform，which determines that there is no connectivity between two horst blocks and Triassic oils never have an effective interlamination migration，because the amount of hydrocarbon adjusted from Ordovician to Triassic is too small to breakthrough the restrain of every single trap.Therefore，the distribution of the Triassic accumulation is obviously controlled by the discordogenic faults，and the area where the buried hill and fault fractures develop is the profitable target zone of Triassic and Ordovician.

Lunnan uplift；Triassic；hydrocarbon accumulation；tectonic reversion

TE122.1

A

1000－9752 （2012）02－0032－04

2011－09－19

國家 “973”規(guī)劃項目 （2005CB422105）。

吳楠 （1982－），男，2005年大學畢業(yè)，博士，講師，現(xiàn)主要從事油氣成藏機理方面的研究工作。

［編輯］ 宋換新