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

郭 強(qiáng)，李 斌，鄭見(jiàn)超，梅文華

（1.西南石油大學(xué)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，四川成都 610550；2.西南石油大學(xué)油氣藏地質(zhì)及開(kāi)發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川成都 610500）

1 區(qū)域地質(zhì)概況

巴楚隆起區(qū)位于塔里木盆地的西北部，是塔里木盆地十分重要的油氣接替區(qū)[1]。近些年隨著對(duì)塔里木盆地深層油氣藏的不斷勘探，寒武系的古油藏的勘探前景不斷被重視。隨著多口寒武系鉆井的發(fā)現(xiàn)，揭示了寒武系油氣資源具有良好的勘探前景[2]。但由于埋深大、后期改造作用強(qiáng)烈導(dǎo)致對(duì)巴楚地區(qū)寒武系成藏模式認(rèn)識(shí)不清。

2 典型油氣藏解剖

舒探1井是塔里木盆地巴楚隆起東北部一間房構(gòu)造帶勒牙依里背斜上舒探1號(hào)圈閉的一口直井型區(qū)域探井，東臨阿瓦提坳陷。該井鉆至震旦系，下寒武統(tǒng)未發(fā)現(xiàn)玉爾吐斯組烴源巖。該井寒武系優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層主要發(fā)育在肖爾布拉克組上部，少量位于沙依里克組中部。白云巖儲(chǔ)層蓋層主要為中寒武統(tǒng)阿瓦塔格組膏巖，其突破壓力達(dá)12.5MPa，滲透率為0.024mD，具備良好的封蓋性能。因此，構(gòu)成中寒武統(tǒng)蒸發(fā)巖和下寒武統(tǒng)肖爾布拉克組白云巖的儲(chǔ)蓋組合。舒探1井在鉆遇的奧陶系鷹山組、蓬萊壩組、寒武系下丘里塔格組、沙依里克組及肖爾布拉克組均有氣測(cè)異常顯示，但顯示較差。其中肖爾布拉克組巖心見(jiàn)瀝青及熒光顯示，表明巴楚東北緣寒武系鹽下存在早期成藏，然而肖爾布拉克組測(cè)井解釋為水層，顯示油氣藏已經(jīng)被破壞。因此高角度通天斷裂及蓋層埋深淺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東構(gòu)造帶西段的背斜構(gòu)造。該井鉆至震旦系，缺失玉爾吐斯組地層。過(guò)巴探5井的地震剖面解釋認(rèn)為主要的斷裂樣式為基底卷入逆沖推覆斷裂-深層滑脫逆沖斷裂，斷裂向下斷至基底，向上斷至新近系，是油氣垂向運(yùn)移的有效通道，其中主要活動(dòng)期為加里東晚期-海西晚期和喜山期。并且構(gòu)造圈閉發(fā)育，圈閉形成于加里東晚期-海西早期。而鉆后地質(zhì)評(píng)價(jià)認(rèn)為：下寒武統(tǒng)肖爾布拉克組儲(chǔ)層質(zhì)量較好，儲(chǔ)層厚度為31m，儲(chǔ)集空間溶蝕孔洞、晶間溶孔，裂縫等，其形成主要受到內(nèi)幕巖溶作用的影響。中寒武統(tǒng)阿瓦塔格組作為區(qū)域性蓋層和直接蓋層，整體認(rèn)為儲(chǔ)蓋組合匹配良好，但海米東1號(hào)構(gòu)造圈閉寒武系頂部被多期斷裂活動(dòng)切穿。斷裂活動(dòng)強(qiáng)烈破壞古油藏，因此保存條件差是巴探5井未發(fā)現(xiàn)寒武系油氣藏的主要原因。

3 油氣成藏期確定

近年來(lái)，隨著一些礦床學(xué)新方法、新理論的引入，油氣成藏年代學(xué)得到了快速發(fā)展。特別是隨著流體包裹體分析與儲(chǔ)層成巖礦物測(cè)年技術(shù)的引入，對(duì)油氣成藏期次的研究實(shí)現(xiàn)了由傳統(tǒng)的定性研究向半定量或定量研究的重要轉(zhuǎn)變。目前應(yīng)用最廣泛的是利用包裹體均一溫度-埋藏史“投影”法確定油氣充注的時(shí)期。因此本次研究在寒武系儲(chǔ)層烴類包裹體測(cè)試基礎(chǔ)上采用投影法，并結(jié)合單井熱演化的結(jié)果，確定巴楚地區(qū)寒武系油氣成藏期次。

位于巴楚東北部的夏河1 井在井深3 709.40m 的奧陶系良里塔格組烴類包裹體均一溫度：56.8～88.1℃，平均：67.0℃。夏河1 井良里塔格組油氣充注時(shí)間約為海西早期404～385Ma[圖1（a）]。推測(cè)寒武系儲(chǔ)層油氣充注時(shí)間更早。而位于巴楚西北部的巴探5井在井深4 807m 下丘里塔格群烴類包裹共有二幕：第一幕的均一溫度為85～95℃，平均90.2℃；第二幕均一溫度為100～115℃，平均107℃。因此認(rèn)為巴探5井至少經(jīng)歷了2期油氣充注[圖1（b）]，在海西晚（299～287Ma）和印支期（256～247Ma）。

圖1 油氣充注期次圖

流體包裹體顯示巴楚東油氣充注期次較西部早，巴楚東部液態(tài)烴在加里東晚期就開(kāi)始充注，而喜山期主要表現(xiàn)為氣態(tài)烴的充注。巴楚西部液態(tài)烴主要是在海西期開(kāi)始充注，氣態(tài)烴的充注主要是在喜山期開(kāi)始，喜山期主要為油氣調(diào)整期。

4 油氣成藏主控因素及成藏模式

4.1 烴源巖條件

巴楚地區(qū)下寒武統(tǒng)烴源巖主要分布于麥蓋提斜坡、阿瓦提坳陷區(qū)以及推測(cè)在塘沽巴斯坳陷區(qū)，因此針對(duì)隆起帶而言具有鄰生側(cè)儲(chǔ)的特征，這是巴楚地區(qū)油氣成藏較為復(fù)雜的重要原因。從烴源巖測(cè)試分析結(jié)果來(lái)看，有機(jī)質(zhì)豐度較高，生烴潛力較好，可以為區(qū)域油氣田形成提供物質(zhì)基礎(chǔ)。巴楚地區(qū)下寒武統(tǒng)烴源巖具有“雙峰式”生烴特征，表現(xiàn)為早期生油，晚期生氣。由于不同區(qū)域烴源巖經(jīng)歷埋藏的差異演化造成了不同區(qū)域生排烴過(guò)程有所不同，其中巴楚東部的阿瓦提坳陷區(qū)，玉爾吐斯組烴源巖在加里東晚期一海西早期大量生油，在喜山期進(jìn)入生烴枯竭；麥蓋提斜坡烴源巖在海西期開(kāi)始生油，現(xiàn)今仍處于生干氣階段，為巴楚西部提供了豐富的天然氣資源。

4.2 儲(chǔ)蓋組合

巴楚地區(qū)寒武系主要發(fā)育2套儲(chǔ)蓋組合，分別以肖爾布拉克白云巖為儲(chǔ)層、吾松格爾組膏巖為蓋層和沙依里克組鹽間灰?guī)r為儲(chǔ)層、阿瓦塔格組膏巖為蓋層的2套儲(chǔ)蓋組合。其中，吾松格爾組蓋層相對(duì)阿瓦塔格組膏巖較薄，但分布相對(duì)較廣，而阿瓦塔格組膏巖蓋層在巴楚地區(qū)東部不發(fā)育；中下寒武統(tǒng)儲(chǔ)層厚度變化也較大，其中下寒武統(tǒng)肖爾布拉克儲(chǔ)層在巴楚東部較厚，向西逐漸減薄。因此整體認(rèn)為巴楚地區(qū)儲(chǔ)蓋組合匹配良好。

4.3 輸導(dǎo)條件

巴楚地區(qū)發(fā)育斷裂、不整合面以及輸導(dǎo)層型組成的復(fù)合輸導(dǎo)體系。其中巴楚隆起經(jīng)歷了加里東期、海西期、印支期、燕山期和喜山期等多期次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、多種性質(zhì)構(gòu)造應(yīng)力作用。其中加里東期、海西期和喜山期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)在巴楚地區(qū)最為強(qiáng)烈，加里東期和海西期是巴楚地區(qū)寒武系油氣聚集的有利時(shí)期，而喜山期對(duì)次生油氣藏的形成影響較大。總體認(rèn)為加里東期和海西期斷裂為原生油氣藏的垂向運(yùn)移通道，而喜山期斷裂為次生油氣藏的垂向運(yùn)移通道。輸導(dǎo)層型主要發(fā)育在中寒武統(tǒng)沙依里克組以及下寒武統(tǒng)肖爾布拉克組中，具有一定的側(cè)向輸導(dǎo)條件。下寒武統(tǒng)底的不整合面以及巴楚地區(qū)東部的T81不整合面提供了側(cè)向遠(yuǎn)源供烴的通道。

綜上所述，認(rèn)為巴楚地區(qū)輸導(dǎo)體系主要為斷裂、不整合面以及輸導(dǎo)層型組成的復(fù)合輸導(dǎo)體系。斷裂提供垂向輸導(dǎo)和晚期調(diào)整的作用，溶蝕孔洞主要提供層內(nèi)側(cè)向運(yùn)移的通道，不整合面則提供遠(yuǎn)距離運(yùn)移通道。

4.4 油氣成藏要素匹配關(guān)系

巴楚地區(qū)圈閉類型主要為背斜和斷層圈閉為特征的構(gòu)造型圈閉，由于圈閉形成時(shí)間受區(qū)域構(gòu)造演化的控制，因此，主排烴前形成的圈閉對(duì)油氣聚集較為有利。受印支-喜山期構(gòu)造反轉(zhuǎn)作用的影響，巴楚東部和西部圈閉與油氣排烴高峰期的匹配關(guān)系差異較大。其中巴楚東北部圈閉形成時(shí)間主要為加里東中-海西早期，此時(shí)正處于阿瓦提坳陷下寒武統(tǒng)液態(tài)烴的生烴高峰，匹配關(guān)系良好，是該區(qū)原生油藏形成期；而巴楚東南部圈閉形成時(shí)間為中新世，晚于區(qū)域排烴高峰期，因此為無(wú)效圈閉。巴楚東部斷裂活動(dòng)期次分別為加里東中期、加里東晚-海西早期，與油氣大量生成的時(shí)期匹配較好；巴楚以西地區(qū)雖然麥蓋提斜坡烴源巖目前仍為有效烴源巖，但現(xiàn)有的圈閉大多是在喜山期才形成，成藏性較差。

4.5 油氣成藏主控因素

綜合成藏條件分析結(jié)果，認(rèn)為巴楚地區(qū)寒武系油氣藏具有側(cè)生鄰儲(chǔ)、遠(yuǎn)源充注、保存控藏的特征（圖2），成藏主控因素主要為烴源巖和保存條件。從烴源巖條件分析，巴楚隆起帶底部缺乏自生烴源巖，因此，油氣來(lái)源以側(cè)向遠(yuǎn)源充注為主。并且，由于碳酸鹽巖疏導(dǎo)性較差，因此斷裂和不整合面構(gòu)成油氣疏導(dǎo)的關(guān)鍵因素。從目前鉆井顯示來(lái)看，靠近烴源巖地區(qū)斷裂帶附近，油氣顯示較好，巴楚地區(qū)海相油氣具有“近源”成藏的特征，其中巴楚西部以靠近麥蓋提斜坡烴源巖圈閉為佳，巴楚東部靠近阿瓦提坳陷地區(qū)較好。

圖2 巴楚隆起過(guò)玉北8-瑪北1-阿東1井油藏剖面圖

從保存條件來(lái)看，巴楚地區(qū)整體蓋層條件較好，中寒武統(tǒng)膏巖層在區(qū)域分布較為廣泛。但是受到多期構(gòu)造活動(dòng)影響，尤其是海西期以后的斷裂活動(dòng)，對(duì)寒武系油氣聚集具有明顯的破壞和調(diào)整。從斷裂發(fā)育的特征對(duì)比，巴楚東西段具有明顯差異，巴楚東段吐木休克斷裂帶斷層傾角大、斷距長(zhǎng)，顯示喜山期的逆沖非常強(qiáng)烈，極大破壞了早期寒武系油氣藏的有效性，如舒探1井。而巴楚西段瑪扎塔格斷裂更多以調(diào)整為主，對(duì)次生油氣藏形成具有重要作用。整體認(rèn)為，加里東期和海西期斷裂有利于原生油氣藏的富集，而喜山期斷裂主要是對(duì)原生油氣藏的調(diào)整作用。

5 結(jié)束語(yǔ)

1）巴楚東部液態(tài)烴充注在加里東晚期，而氣態(tài)烴充注在喜山期。巴楚西部液態(tài)烴充注在海西期，氣態(tài)烴充注為喜山期，喜山期為主要油氣調(diào)整期。

2）巴楚地區(qū)寒武系成藏主控因素為烴源巖條件和保存條件，其中阿瓦提坳陷東部和麥蓋提斜坡帶下寒武統(tǒng)烴源巖控制了加里東中期和海西期原生油氣來(lái)源。

3）巴楚地區(qū)寒武系油氣藏具有側(cè)生鄰儲(chǔ)、遠(yuǎn)源充注、近源成藏的特征。