塔里木盆地吉拉克地區(qū)三疊系凝析氣藏成因分析

李福來，孟凡超，段忠豐（中國石油大學(xué)（華東）地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，山東 青島 266580）

凝析氣藏作為一類非常規(guī)油氣藏，其儲量約占常規(guī)氣層氣儲量的三分之一［1］，關(guān)于凝析氣藏的成因及分布規(guī)律的研究是目前非常規(guī)油氣地質(zhì)研究中的難點(diǎn)之一。在基于干酪根晚期熱降解學(xué)說的傳統(tǒng)生油理論中，凝析氣藏是干酪根高成熟階段的產(chǎn)物，鏡質(zhì)體反射率（Ro）＞1.3%。短鏈的輕質(zhì)組分在大量濕氣的背景下經(jīng)逆蒸發(fā)作用形成凝析氣藏，即原生凝析氣藏。隨著勘探程度的深入，另一類與油氣成熟度無直接聯(lián)系的次生凝析氣藏逐漸為人們所認(rèn)知，該類凝析氣藏的凝析油成熟度較低（Ro普遍小于1.0%）。大量研究表明，相分餾作用是導(dǎo)致次生凝析氣藏形成的關(guān)鍵［2～8］。相分餾作用是指在地下復(fù)雜地質(zhì)條件下，由于系統(tǒng)溫壓條件的改變或外來單相流體的混入，誘發(fā)相離析以及組分物理分餾作用的發(fā)生，并最終導(dǎo)致烴類流體（油、氣）原始組成發(fā)生變化的過程［9］。

輪南低凸起是塔里木盆地最大的復(fù)式油氣聚集單元，其復(fù)式聚集特征不僅體現(xiàn)于研究區(qū)垂向上多套含油氣層系相互疊置，更體現(xiàn)于包括干氣藏、凝析氣藏、正常油藏以及稠油油藏等多種類型油氣藏在時空上的共存。前人研究表明，輪南低凸起在多個層系發(fā)育凝析氣藏，眾多學(xué)者對奧陶系及石炭系凝析氣藏的成因及分布特征等開展了大量細(xì)致的研究工作，但對于油氣產(chǎn)能僅次于奧陶系的三疊系中凝析氣藏的成因研究相對薄弱。筆者擬通過對輪南低凸起三疊系典型的含油氣區(qū)－吉拉克地區(qū)凝析氣藏流體性質(zhì)以及相態(tài)特征的深入解剖，探討該區(qū)凝析氣藏的成因，進(jìn)一步豐富塔里木盆地復(fù)式油氣聚集理論。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

吉拉克地區(qū)位于塔里木盆地輪南低凸起的東南緣，其東部與草湖凹陷相鄰，南部與滿加爾坳陷相接，工區(qū)面積近500km2。吉拉克地區(qū)在構(gòu)造上屬于解放渠東－吉拉克背斜構(gòu)造帶（圖1）。目前，吉拉克地區(qū)的油氣產(chǎn)能主要集中于三疊系，三疊系鉆厚434～490m，深度范圍為4082～4598m。三疊系共劃分3個油組，包括上統(tǒng)的TⅠ油組，中統(tǒng)的TⅡ、TⅢ油組。TⅢ油組上部發(fā)育厚度為92～117.5m的厚層塊狀砂巖，但TⅢ油組并未見油氣顯示；TⅠ油組的砂層厚38～72.5m，僅發(fā)育低級別油氣顯示，未獲工業(yè)油氣流；TⅡ油組含油性最好，是該區(qū)的主要產(chǎn)層。

圖1 吉拉克地區(qū)區(qū)域地質(zhì)圖

2 輪南低凸起凝析氣藏的流體性質(zhì)

作為我國最大的海相油氣產(chǎn)區(qū)，輪南低凸起的油氣資源多富集于奧陶系巖溶縫－洞型儲集體中，而上覆的多套碎屑巖油氣藏均源于奧陶系油氣資源在喜山期沿深大斷裂發(fā)生的調(diào)整與再分布。油氣充注史研究表明，輪南低凸起現(xiàn)今黑油（正常原油）的主體形成于石炭紀(jì)早期，喜山晚期過量干氣對于奧陶系原始油藏的持續(xù)性混入與沖刷，誘發(fā)了氣洗相分餾作用對于油藏系統(tǒng)相態(tài)及流體原始組成的改造，形成了輪南低凸起廣泛發(fā)育的次生凝析氣藏。

目前，輪南低凸起在多個層系均發(fā)育具規(guī)模性的凝析氣藏，如中部平臺區(qū)LG2井區(qū)（奧陶系、石炭系）、東部斜坡帶（奧陶系）、吉拉克（石炭系、三疊系）、桑塔木斷壘帶（奧陶系、石炭系、三疊系）、輪南斷壘帶（奧陶系、侏羅系）等。對其流體性質(zhì)的研究表明，不同層系的凝析氣藏在氣液兩相組成上差異性顯著。以東部斜坡帶為代表的奧陶系次生凝析氣藏表現(xiàn)為 “油重氣干”的特征，即凝析油密度0.81～0.8795g／cm3，凝析氣甲烷系數(shù)為0.99；石炭系的凝析氣藏具有 “油輕氣干”的特征，即凝析油密度0.78g／cm3，凝析氣甲烷系數(shù)為0.98；而吉拉克地區(qū)三疊系凝析氣藏具有 “油輕氣濕”的特征，即凝析油密度0.75g／cm3，凝析氣甲烷系數(shù)0.9。不同層系凝析氣藏流體性質(zhì)的差異性，預(yù)示了其在成因上的不同。

3 吉拉克地區(qū)三疊系凝析氣藏成因分析

Wu等［10］對輪南低凸起奧陶系及石炭系凝析氣藏成因的研究中，提出了相分餾作用下次生凝析氣藏的2種類型，即飽和型次生凝析氣藏以及不飽和型次生凝析氣藏。奧陶系主要發(fā)育飽和型凝析氣藏，其特征為地露壓差較小，在地下帶有油環(huán)，屬干氣侵入富集型凝析氣藏；而石炭系的凝析氣藏主要為不飽和凝析氣藏，其特征為地露壓差較大，在地下無油環(huán)，屬斷裂泄壓分異型凝析氣藏。對于吉拉克地區(qū)三疊系凝析氣藏的相態(tài)特征、流體性質(zhì)以及相分餾響應(yīng)的研究表明，該區(qū)三疊系凝析氣藏的成因與輪南低凸起奧陶系及石炭系均不相同。

圖2 吉拉克三疊系與輪南奧陶系凝析氣藏相態(tài)特征對比

首先，吉拉克地區(qū)三疊系凝析氣藏的相態(tài)特征與奧陶系非常相似，均表現(xiàn)為地露壓差較小，在地下呈氣液兩相（圖2）。相分餾作用之所以能夠形成次生凝析氣藏，其關(guān)鍵在于分餾過程中各組分氣液摩爾配分比的重建。誘發(fā)相分餾作用的條件僅能為油藏系統(tǒng)壓力的快速下降或是外來流體的持續(xù)混入。輪南地區(qū)奧陶系次生凝析氣藏的形成過程受氣洗相分餾控制。當(dāng)干氣大量侵入時，一方面可以排替圈閉中的石油，另一方面導(dǎo)致原油中的輕質(zhì)組分（特別是正構(gòu)烷烴）分餾至氣相中。吳楠［9］對于輪南低凸起原油氣洗作用強(qiáng)度的定量化研究表明，東部斜坡帶地區(qū)經(jīng)氣洗相分餾改造后的奧陶系原油在組成上表現(xiàn)為正構(gòu)烷烴的大量損失（圖3）。而對吉拉克地區(qū)原油正構(gòu)烷烴相對蒸發(fā)量的計算表明，該區(qū)三疊系并未遭受氣洗相分餾改造，即三疊系凝析氣藏的成因與奧陶系干氣侵入富集型凝析氣藏并無關(guān)聯(lián)。

圖3 吉拉克三疊系原油正構(gòu)烷烴相對蒸發(fā)量（Q）的計算（當(dāng)Q＝0，未發(fā)生相分餾改造）

由于吉拉克地區(qū)三疊系凝析氣藏的成因并非 “奧陶系模式”，筆者開始考慮其形成過程是否與泄壓分異型的 “石炭系模式”有關(guān)。在奧陶系形成了大量帶油環(huán)的次生凝析氣藏后，由于連接奧陶系與石炭系的層間斷裂的再度活化，已形成帶油環(huán)的次生凝析氣藏將由于系統(tǒng)壓力的快速釋放再次發(fā)生相分餾過程。同時，包含輕質(zhì)油分的氣相將沿斷裂運(yùn)移至上部的石炭系圈閉，并形成純氣相的不飽和凝析氣藏。簡言之，石炭系凝析氣藏在本質(zhì)上屬于奧陶系凝析氣藏二次分餾的產(chǎn)物。相比第n次分餾作用過程，這種n＋1次分餾作用的產(chǎn)物將表現(xiàn)為輕質(zhì)組分的富集、凝析油含量的貧化［10，11］。吉拉克地區(qū)三疊系凝析氣藏的凝析油含量相比石炭系反而出現(xiàn)了增加的趨勢（三疊系JL105井凝析油體積分?jǐn)?shù)為423cm3／m3，JL109井凝析油體積分?jǐn)?shù)為298cm3／m3，而LN59井石炭系凝析油體積分?jǐn)?shù)僅為94.138cm3／m3）。由于石炭系凝析氣藏的相態(tài)特征已經(jīng)為純氣相，理論上若三疊系凝析氣藏為石炭系或奧陶系再次分餾的產(chǎn)物，其相態(tài)特征應(yīng)為純氣相而不是現(xiàn)今帶油環(huán)的氣液兩相（圖4）。因此，三疊系次生凝析氣藏的成因并非單純的 “石炭系模式”，而是在泄壓分異基礎(chǔ)上的一種變異過程，即三疊系油藏與相分餾后包含輕質(zhì)組分的氣相發(fā)生混合的產(chǎn)物。輪南低凸起三疊系的油藏為喜山期下伏奧陶系資源調(diào)整再分布的產(chǎn)物，且喜山期氣洗發(fā)生的時間晚于三疊系正常油藏的形成期。同時，與吉拉克地區(qū)屬同一構(gòu)造單元的解放渠東地區(qū)在三疊系發(fā)育大量的正常油藏，吉拉克地區(qū)LN58井在三疊系4353.5～4355.5m井段亦發(fā)現(xiàn)了密度為0.8675g／cm3的黑油油藏。因此，只有黑油油藏與相分餾產(chǎn)物發(fā)生混合才能合理地解釋現(xiàn)今吉拉克地區(qū)三疊系次生凝析氣藏的組分構(gòu)成及相態(tài)特征。

圖4 多級分餾系統(tǒng)相態(tài)特征

4 結(jié)論

1）吉拉克地區(qū)三疊系發(fā)育大量的次生凝析氣藏的流體性質(zhì)及相態(tài)特征與輪南低凸起奧陶系及石炭系的次生凝析氣藏不同。三疊系凝析油密度為0.75g／cm3，凝析氣甲烷系數(shù)0.9，為高含凝析油的凝析氣藏。

2）次生凝析氣藏的成因受相分餾控制。雖然奧陶系與三疊系凝析氣藏的相態(tài)特征相似，均為帶油環(huán)的氣液兩相。由于三疊系并未發(fā)生氣洗相分餾改造，因此其形成過程與氣侵富集型的 “奧陶系模式”無關(guān)。

3）石炭系的凝析氣藏在成因上屬于奧陶系凝析氣藏二次分餾的產(chǎn)物，這種n＋1次的分餾過程相比第n次分餾應(yīng)表現(xiàn)出輕質(zhì)組分增加而凝析油含量減少的趨勢。而吉拉克地區(qū)三疊系凝析氣藏的凝析油含量及凝析氣的組分特征均表明，其成因應(yīng)為下伏相分餾的氣相產(chǎn)物與三疊系正常油藏相混合的結(jié)果。

［1］蔡忠賢，吳楠 .輪南低凸起凝析氣藏的蒸發(fā)分餾機(jī)制 ［J］.天然氣工業(yè)，2009，29（4）：21～24.

［2］Thompson K F M.Fractionated aromatic petroleum and generation of gas－condensates ［J］ .Organic Geochemistry，1987，11（6）：573～590.

［3］Thompson K F M.Mechanisms controlling gas and light end composition in pyrolysates and petroleum：applications in the interpretation of reservoir fluid analyse ［J］.Organic Geochemistry，2006，37（7）：798～817.

［4］Thompson K F M.Aspects of petroleum basin evolution due to gas advection and evaporative fractionation ［J］ .Organic Geochemistry，2010，41（4）：370～385.

［5］Meulbroek P，Cathles L M，Whelan J.Phase fractionation at South Eugene Island Block 330 ［J］ .Organic Geochemistry，1998，29（1～3）：223～239.

［6］Losh S，Cathles L M，Meulbroek P.Gas washing of oil along a regional transect offshore Louisiana ［J］ .Organic Geochemistry，2002，33（6）：655～663.

［7］Losh S，Cathles L M.Phase fractionation and oil－condensate mass balance in the South Marsh Island Block 208－239area，offshore Louisiana ［J］ .Marine and Petroleum Geology，2010，27（2）：467～475.

［8］楊楚鵬，耿安松，廖澤文，等 .塔里木盆地塔中地區(qū)油藏氣侵定量評價 ［J］.中國科學(xué)D輯：地球科學(xué)，2009，39（1）：51～60.

［9］吳楠，蔡忠賢，楊海軍，等 .輪南低凸起氣洗作用響應(yīng)及定量化研究 ［J］.地球科學(xué)，2009，34（3）：486～492.

［10］Wu N，Cai Zhongxian，Liu Xianfeng，et al.Origin of subsequent condensate pool in Lunnan low uplift，Northwest China ［J］.Journal of Earth Science，2010，21（3）：321～329.

［11］張水昌 .運(yùn)移分餾作用：凝析油和蠟質(zhì)油形成的一種重要機(jī)制 ［J］.科學(xué)通報，2000，45（6）：667～670.