韓 強(qiáng),李宗杰,楊子川,閆 亮,石媛媛,蘇 娟
(中國石化西北油田分公司勘探開發(fā)研究院,新疆烏魯木齊830011)
塔里木盆地三道橋地區(qū)油氣成藏特征
韓強(qiáng),李宗杰,楊子川,閆亮,石媛媛,蘇娟
(中國石化西北油田分公司勘探開發(fā)研究院,新疆烏魯木齊830011)
為明確塔里木盆地沙雅隆起北部雅克拉斷凸西段三道橋地區(qū)的油氣成藏特征,綜合前人研究成果,對研究區(qū)新獲油氣井的原油物性、甾萜烷生物標(biāo)志化合物等原油地球化學(xué)及流體包裹體特征進(jìn)行對比分析。結(jié)果表明,三道橋地區(qū)為南、北2個油氣生烴灶的有利運(yùn)移指向區(qū),其海、陸相原油的主成藏期均為喜馬拉雅期。海、陸相油氣在平面上的分布差異受控于研究區(qū)前中生界的地質(zhì)結(jié)構(gòu),以前中生界斷凸屋脊核部為界;斷凸脊部以南橋古1井和橋古102井的原油具有相對低蠟、高硫特征,色譜—質(zhì)譜分析結(jié)果表明,其C19—C21三環(huán)萜烷豐度相對較高,以C23三環(huán)萜烷為主峰,富含硫芴,形成于還原環(huán)境,為海相原油特征;斷凸脊部及其以北的橋古3井和沙53井原油則相反,表現(xiàn)為陸相原油特征。
油氣成藏原油地球化學(xué)特征流體包裹體三道橋地區(qū)雅克拉斷凸塔里木盆地
三道橋地區(qū)位于新疆塔里木盆地沙雅隆起北部雅克拉斷凸西段。其北鄰庫車坳陷,南為哈拉哈塘凹陷,周圍已發(fā)現(xiàn)雅克拉、牙哈及英買等油氣田(藏)。前人研究表明,三道橋地區(qū)東南部的雅克拉氣田、東河塘油田表現(xiàn)為海相油氣特征,東北部的牙哈氣田、西南部的英買油氣田以及研究區(qū)沙53井的原油均表現(xiàn)為陸相油氣特征[1-2]。三道橋地區(qū)是南部海相、北部陸相油氣運(yùn)移的有利指向區(qū),自2010年加快油氣勘探進(jìn)展,已有橋古1、橋古102和橋古3等井鉆獲工業(yè)油氣流。為進(jìn)一步明確三道橋地區(qū)的油氣成因,確定海、陸相油藏的分布規(guī)律,選取研究區(qū)新鉆探井的原油樣品,進(jìn)行原油地球化學(xué)及流體包裹體等特征研究,以期對研究區(qū)的油氣勘探開發(fā)決策提供依據(jù)。
雅克拉斷凸為南、北受大斷裂夾持的繼承性斷塊凸起,北部邊界大致為三道橋斷裂,東南部邊界為輪臺斷裂。歷經(jīng)多期構(gòu)造運(yùn)動的疊加改造,其古生界已被大幅剝蝕;缺失中上奧陶統(tǒng)—二疊系,三疊系—侏羅系分布于雅克拉斷凸西南部及輪臺斷裂以南的局部地區(qū),大部分地區(qū)的白堊系直接覆蓋于下奧陶統(tǒng)—前震旦系之上,至古近紀(jì)轉(zhuǎn)變?yōu)楸眰?cè)庫車坳陷的南斜坡[3-5]。
三維地震資料解釋結(jié)果顯示,三道橋地區(qū)前中生界潛山的現(xiàn)今構(gòu)造面貌為呈北東向展布的古生界殘余古隆起,其構(gòu)造高部位缺失碳酸鹽巖地層,出露前震旦系基巖。三道橋斷裂以北的沙84井區(qū)發(fā)育震旦系—寒武系,東南部橋古1井南斷裂以南發(fā)育震旦系—石炭系。從北至南依次發(fā)育三道橋、齊滿、托乎拉3條北東向斷裂,與斷裂相伴生的斷背斜為研究區(qū)的主要勘探對象(圖1)。目前研究區(qū)已發(fā)現(xiàn)的潛山油氣藏依據(jù)巖性可分為2類,一類是前震旦系淺變質(zhì)花崗巖裂縫油氣藏,如橋古3井和沙53井鉆遇的油氣藏,其產(chǎn)量較低、穩(wěn)產(chǎn)難度較大;另一類為前震旦青白口系淺變質(zhì)碳酸鹽巖油氣藏,如橋古1井、橋古101井和橋古102井鉆遇的油氣藏,是研究區(qū)增儲上產(chǎn)的主要目標(biāo)。此外,在潛山之上發(fā)育中—新生界披覆低幅度構(gòu)造油氣藏,如橋古102井白堊系巴西蓋組砂巖油氣藏。研究區(qū)以凝析油氣為主,橋古1井的原始?xì)庥捅葹? 663m3/m3。
2.1原油地球化學(xué)特征
2.1.1原油物性
三道橋地區(qū)橋古1井、橋古102井和橋古3井均為輕質(zhì)原油,其地面原油密度為0.80~0.83 g/cm3,具有低凝固點(diǎn)(-24~-16℃)、低粘度(2.21~11.4 mPa·s)的特點(diǎn)。相比之下,南部橋古1和橋古102井的原油蠟含量較低(3.09%~6.86%),硫含量較高(0.18%~0.26%);北部橋古3井的蠟含量較高(27.49%),硫含量低(0.05%),原油物性存在差異。
2.1.2鏈烷烴組成
三道橋地區(qū)橋古1井和橋古102井的原油飽和烴的碳數(shù)為n C7—n C38,主峰碳為n C10—n C13,原油奇偶優(yōu)勢OEP指數(shù)接近于1,原油奇偶優(yōu)勢不明顯;其原油的油質(zhì)較輕,值為4.39~4.85,與雅克拉氣田(雅開11井、雅開12井和雅開13井)的原油相比,以低碳數(shù)正構(gòu)烷烴占優(yōu)勢。橋古3井原油烷烴的碳數(shù)為n C11—n C39,主峰碳以n C15為主,原油奇偶優(yōu)勢OEP指數(shù)接近于1,原油奇偶優(yōu)勢不明顯,值為1.52(表1)。
圖1 三道橋地區(qū)構(gòu)造位置及油氣藏分布Fig.1 Location of the Sandaoqiao structureand hydrocarbon reservoirsdistribution
表1 三道橋地區(qū)及鄰區(qū)原油正構(gòu)烷烴和類異戊二烯烴參數(shù)統(tǒng)計(jì)Table1 Molecularparametersof n-alkanesand isoprenoids in the Sandaoqiao area and itsadjacentareasof northwestern Tarim Basin
原油中Pr/Ph,Pr/n C17和Ph/n C18與其母質(zhì)類型、形成環(huán)境和成熟度相關(guān)[6]。研究區(qū)橋古1井和橋古102井的原油具有明顯的高Pr/n C17值、高Ph/n C18值和低Pr/Ph值特征,與雅克拉氣田的雅開11、雅開12和雅開13井的原油比值接近,表明其生烴母質(zhì)形成于海相還原環(huán)境,母質(zhì)類型為腐泥型[7]。而橋古3井的原油則表現(xiàn)為低Pr/n C17值、低Ph/n C18值以及相對較高Pr/Ph值的姥鮫烷優(yōu)勢特征,與英買32井和英買35井的原油生烴母質(zhì)來源相似,表明其形成于陸相弱氧化環(huán)境,母質(zhì)類型為腐植型[8](表1)。
2.1.3甾萜烷組成
三環(huán)萜烷的分布特征已成為塔里木盆地油源對比的重要指標(biāo)之一[9]。研究區(qū)橋古1井和橋古102井原油的C19—C21三環(huán)萜烷豐度相對較高,以C23為主峰,C21三環(huán)萜烷/C23三環(huán)萜烷比值分別為0.73和0.79,與雅克拉氣田海相原油相似。橋古3井三環(huán)萜烷以C21為主峰,C21三環(huán)萜烷/C23三環(huán)萜烷比值為1.06(圖2),表現(xiàn)為陸相原油特征。C24四環(huán)萜烷主要由藿烷或藿烷前驅(qū)物中的五員環(huán)E環(huán)受熱力作用或生物降解作用斷裂所形成,一般在陸相原油中的豐度相對較高[10],橋古3井原油的C24四環(huán)萜烷/ (C24四環(huán)萜烷+C26三環(huán)萜烷)值為0.61,與英買油氣田英買32和英買35等井的陸相原油相近,均大于0.5,而橋古1井和橋古102井原油的C24四環(huán)萜烷/ (C24四環(huán)萜烷+C26三環(huán)萜烷)值分別為0.27和0.35,均小于0.5,與雅克拉氣田海相原油的比值接近。
圖2 三道橋地區(qū)凝析氣田原油質(zhì)量色譜Fig.2 Mass chromatography ofcrudeoil in the Sandaoqiao condensategas reservoir
一般認(rèn)為規(guī)則甾烷來源于浮游生物,原油中C27,C28和C29規(guī)則甾烷的相對含量反映原油的生烴母質(zhì)類型;陸源高等植物有機(jī)質(zhì)具有較高的C29規(guī)則甾烷,而低等水生生物有機(jī)質(zhì)C27規(guī)則甾烷的含量較高[11-12]。橋古1、橋古102和橋古3井原油中的C27—C29規(guī)則甾烷系列的豐度均呈“V”字型分布,其中橋古1井和橋古102井原油的C27規(guī)則甾烷相對含量高于C28規(guī)則甾烷相對含量,而C28規(guī)則甾烷相對含量遠(yuǎn)低于C29規(guī)則甾烷相對含量,C28規(guī)則甾烷的相對含量分別為6.02%和15.46%;而橋古3井原油的C27規(guī)則甾烷相對含量高于C28規(guī)則甾烷相對含量,C28規(guī)則甾烷相對含量低于C29規(guī)則甾烷相對含量,C28規(guī)則甾烷的相對含量為7.19%(圖2)。
2.1.4三芴系列組成
三芴系列化合物(芴、氧芴和硫芴)通常用來反映原油生烴母質(zhì)的原始沉積環(huán)境,在陸相弱氧化和弱還原環(huán)境中氧芴的含量較高,在正常還原環(huán)境中芴系列較為豐富,在海相強(qiáng)還原環(huán)境中則以硫芴占優(yōu)勢[13]。橋古1井和橋古102井原油與雅克拉氣田相似,富含硫芴系列,其相對含量為60%~82%,約為英買33井和大澇壩氣田等原油硫芴含量的4倍,表現(xiàn)為還原—強(qiáng)還原沉積環(huán)境特征。橋古3井氧芴含量為22%,與英買33井和大澇壩氣田(沙45井)的原油相當(dāng),反映其生烴母質(zhì)沉積環(huán)境為弱氧化—弱還原條件。
2.2流體包裹體特征
流體包裹體可以記錄烴類流體的活動歷史,反映油氣來源、成份及含油氣飽和度等,已被廣泛應(yīng)用于油氣成藏規(guī)律研究[14-15]。對三道橋地區(qū)橋古1井前震旦青白口系碳酸鹽巖取樣品4個、白堊系巴西蓋組砂巖儲層取樣品2個進(jìn)行流體包裹體特征分析。
2.2.1流體包裹體顯微特征
在研究區(qū)橋古1井的碳酸鹽巖和碎屑巖儲層中見到大量油包裹體和鹽水流體包裹體。熒光顯微鏡下顯示,流體包裹體中石油(液烴)的顏色呈淡黃色(圖3a,圖3b),反映其有機(jī)質(zhì)成熟度較高。在碳酸鹽巖儲層中,宿主礦物主要為沿裂縫充填的石英、白云石及結(jié)晶白云巖,包裹體形態(tài)主要為橢圓形、方形、條形和不規(guī)則狀,以橢圓形和條形為主;其包裹體一般較小,直徑為3~7μm(圖3c,圖3d)。白堊系碎屑巖儲層中的流體包裹體多賦存于石英顆粒的裂紋(內(nèi)裂紋和穿石英顆粒裂紋)中,直徑為2~4μm(圖3e,圖3f)。研究區(qū)碳酸鹽巖及碎屑巖中烴類的顏色、類型和成份差異不明顯,說明為同源充注,而大小和形態(tài)的差異則與儲集空間有關(guān)。
2.2.2流體包裹體均一溫度特征
圖3 三道橋地區(qū)橋古1井流體包裹體顯微特征Fig.3 Micrographsof fluid inclusionsofWellQiaogu1 in Sandaoqiao area ofnorthwestern Tarim Basin
選取與橋古1井有機(jī)包裹體同期的鹽水包裹體進(jìn)行均一溫度測定,結(jié)果顯示橋古1井前中生界碳酸鹽巖從102~166.5℃均有烴類活動,說明其油氣成藏為均一連續(xù)過程;且均一溫度的分布表現(xiàn)出明顯的三峰分布特征,第1峰值為115~125℃,第2峰值為130~140℃,第3峰值為150~155℃,而其白堊系砂巖僅存在115~125℃這1個溫度峰值。雖然橋古1井與沙53井、英買油氣田及大澇壩氣田等的油氣來源不同,但其油氣均一溫度峰值是可對比的,且均一溫度峰值基本一致[16]。
2.3油氣成藏期次劃分
將與油氣包裹體同期的鹽水流體包裹體的均一溫度作為捕獲時的最小古溫度,綜合恢復(fù)單井埋藏史和熱演化史,將均一溫度在埋藏史(熱)圖上投影來確定油氣成藏期次[16]。
三道橋地區(qū)橋古1井區(qū)潛山的巖性特征、鋯石U-Pb定年結(jié)果大致相當(dāng)于庫魯克塔格地區(qū)的青白口系帕爾崗塔格群,是沙雅隆起北部古老的基底之一。在加里東早期,研究區(qū)曾發(fā)生構(gòu)造沉降,從加里東中期形成雛形至白堊紀(jì)舒善河組沉積之前均處于長期隆起狀態(tài)。海西期之前,三道橋地區(qū)以南的海相烴源巖已達(dá)到成熟期[17],研究區(qū)是主要的有利油氣運(yùn)移指向區(qū);雖然油氣運(yùn)移至此,但由于缺乏蓋層而直接暴露地表,導(dǎo)致該期油氣藏遭受破壞;因此研究區(qū)鉆井及鄰區(qū)的沙84、沙11、沙13和星火1等井前中生界碳酸鹽巖中普遍見瀝青和采出重質(zhì)原油,但均未獲得工業(yè)油氣流[18]。燕山晚期—喜馬拉雅期,研究區(qū)中—新生界迅速沉降并接受巨厚沉積,為潛山提供了蓋層,并形成多套碎屑巖儲蓋組合;南部坳陷區(qū)的寒武系—奧陶系海相烴源巖進(jìn)入距今最近一次的高熟油氣排烴高峰,庫車凹陷三疊系—侏羅系陸相烴源巖也進(jìn)入高成熟期[19],因此三道橋地區(qū)為南、北2個含油氣系統(tǒng)的有利油氣運(yùn)移指向區(qū)(圖4)。
綜合地層埋藏演化史認(rèn)為,研究區(qū)油氣主成藏期為喜馬拉雅中—晚期。橋古1井與烴類伴生的含烴鹽水包裹體均一溫度為102~166.5℃,根據(jù)峰溫可將喜馬拉雅期細(xì)分為3個幕次。其中,第Ⅰ幕的流體包裹體均一溫度主要為115~125℃,油氣注入時間為吉迪克組沉積晚期—康村組沉積中期(距今19~13Ma);第Ⅱ幕的流體包裹體均一溫度主要為130~140℃,油氣注入時間為康村組沉積末期—庫車組沉積早期(距今12~6.5Ma);第Ⅲ幕的流體包裹體均一溫度主要為150~155℃,油氣注入時間為庫車組沉積晚期—第四紀(jì)西域組沉積時期(距今4~1Ma)。
圖4 三道橋地區(qū)橋古1井埋藏史特征及均一溫度投影Fig.4 Projectionmap ofburialhistory and homogenization temperatureofWellQiaogu1 in Sandaoqiaoarea
三道橋地區(qū)已發(fā)現(xiàn)氣藏的成藏期較晚,為喜馬拉雅期,因此現(xiàn)今地質(zhì)結(jié)構(gòu)可近似代表其成藏期的地質(zhì)格局。從研究區(qū)東南部的東河1井區(qū)至橋古1井區(qū),震旦系—石炭系被剝蝕殆盡,三疊系—侏羅系超覆尖滅,形成研究區(qū)最重要的不整合面,即前中生界侵蝕面;其油氣藏的分布與前中生界侵蝕面的分布密切相關(guān),侵蝕面上、下的油氣顯示活躍,為南、北2個烴源灶油氣運(yùn)移的主要通道,且侵蝕面上部覆蓋的白堊系舒善河組泥巖為油氣保存提供了良好的蓋層條件。研究區(qū)凝析氣藏的海、陸成因分布差異受控于前中生界地質(zhì)結(jié)構(gòu),以前中生界斷凸屋脊核部為界,大致在橋古3井附近,以北包括脊部的橋古3井和沙53井均為陸相油氣系統(tǒng),以南的橋古1井區(qū)為海相油氣系統(tǒng)(圖5)。中—新生界油氣成藏受控于張性正斷層,例如橋古102井巴西蓋組油氣與潛山油氣的地化指標(biāo)一致,即是由于正斷層起到了溝通氣源的作用。
圖5 雅克拉斷凸西段油氣成藏模式Fig.5 Hydrocarbon accumulationmode inwestof the Yakela faulted upliftarea
三道橋地區(qū)橋古1、橋古102和橋古3井的原油物性、甾萜烷生物標(biāo)志化合物等地化特征均存在明顯差異。橋古1和橋古102井的原油具有相對低蠟、高硫的特征,Pr/Ph值相對較低,C19—C21三環(huán)萜烷豐度相對較高,以C23為主峰,富含硫芴,Pr/n C17和Ph/n C18相關(guān)圖反映其形成于還原環(huán)境,為海相原油特征。橋古3井的原油則相反,呈現(xiàn)陸相原油特征。研究區(qū)海、陸相油氣的分布差異受控于前中生界地質(zhì)結(jié)構(gòu),以前中生界斷凸屋脊核部為界,以南為海相系統(tǒng),斷凸脊部及其以北為陸相系統(tǒng)。流體包裹體分析結(jié)果表明,橋古1井區(qū)與沙53井等陸相原油的油氣成藏期一致,主成藏期均為喜馬拉雅期,可分為3個幕次。研究區(qū)潛山的儲層發(fā)育條件控制潛山油藏的油氣富集程度,中—新生界碎屑巖油氣藏的分布則與張性斷裂有關(guān),張性正斷層的發(fā)育具有溝通氣源的作用。
致謝:在課題研究和論文撰寫過程中,中國石化無錫地質(zhì)研究所賈存善、路清華等給予了指導(dǎo)和幫助,特此感謝!
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編輯鄒瀲滟
Characteristicsof hydrocarbon accumulation in the Sandaoqiao area of Tarim Basin
Han Qiang,Li Zongjie,Yang Zichuan,Yan Liang,Shi Yuanyuan,Su Juan
(Research Institute of Exploration and Development of Northwest Branch,SINOPEC,Urumq,Xinjiang,830011,China)
In order to ascertain the hydrocarbon accumulation characteristics in the Sandaoqiao area of thewestern Yakela faulted uplift in northern Tarim Basin,based on previous achievement,the oilgeochemistry features such as physical prop?erty of crude oil,steranes and terpanesbiomarkersand the fluid inclusions obtained from new wells drilled in the study ar?ea have been comparatively analyzed.The results show that there are respectively continental and marine hydrocarbon sources in this areawhere hydrocarbons are likely tomigrate into.And themain periodswhen the continental and thema?rine hydrocarbon were generated are both in Himalaya period in this area.The different distributions of these oil and gas are controlled by the pre-Mesozoic geological structure.The boundary of the continental and marine oil is in the convex ridge of the Pre-Mesozoic anticline.The physical properties and geochemical characteristics of crude oil from Well Qiaogu1 and Qiaogu102 in the south convex-ridge are relatively low wax and high sulfur.GC-MSanalysis results suggest that the C19-C21tricyclic terpane is relatively high with C23as themain peak of tricyclic terpane and the oil is also rich in sulphur fluorine.These physical propertiesand geochemical characteristics of crude oil from WellQiaogu1 and Qiaogu102 show that it came from themarine hydrocarbon source of the southern carbonate.On the contrary,the physical and geo?chemical featuresof the crude oil obtained from Well Qiaogu3 and Well Sha53 drilled at the north of the area are different which indicate continentalsourced crudeoil.
hydrocarbon accumulation;crude oilgeochemical feature;fluid inclusion;Sandaoqiao area;Yakela faulted up?lift;Tarim Basin
TE111.2文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1009-9603(2015)06-0014-07
2015-09-10。
韓強(qiáng)(1980—),男,陜西藍(lán)田人,高級工程師,碩士,從事石油地質(zhì)研究。聯(lián)系電話:18999831369,E-mail:hanqiang105289562@qq. com。
國家科技重大專項(xiàng)“塔里木海相碳酸鹽巖優(yōu)質(zhì)儲層地球物理預(yù)測技術(shù)及應(yīng)用”(2011ZX05005-002-001),中國石化先導(dǎo)項(xiàng)目“天山南地區(qū)圈閉目標(biāo)落實(shí)與關(guān)鍵技術(shù)研究”(2010KTXD03)。