土庫曼斯坦阿姆河右岸地區(qū)鹽下碳酸鹽巖氣藏類型及油氣富集因素

聶明龍，童曉光，劉群明，徐樹寶，吳　蕾，陳驍帥，禚喜準

(1.遼寧工程技術大學，遼寧 葫蘆島　125105； 2.中國地質大學(北京) 能源學院，北京　100083；

3.中國石油天然氣勘探開發(fā)公司，北京　100034； 4.中國石油勘探開發(fā)研究院，北京　100083；

5.中國石油(土庫曼斯坦)阿姆河天然氣公司，土庫曼斯坦 阿什哈巴德)

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土庫曼斯坦阿姆河右岸地區(qū)鹽下碳酸鹽巖氣藏類型及油氣富集因素

聶明龍1,2，童曉光3，劉群明4，徐樹寶4，吳蕾5，陳驍帥1，禚喜準1

(1.遼寧工程技術大學，遼寧 葫蘆島125105； 2.中國地質大學(北京) 能源學院，北京100083；

3.中國石油天然氣勘探開發(fā)公司，北京100034； 4.中國石油勘探開發(fā)研究院，北京100083；

5.中國石油(土庫曼斯坦)阿姆河天然氣公司，土庫曼斯坦 阿什哈巴德)

摘要：土庫曼斯坦阿姆河右岸地區(qū)鹽下中上侏羅統(tǒng)卡洛夫—牛津階碳酸鹽巖油氣資源豐富，但是油氣分布規(guī)律的研究相對滯后，通過對典型氣藏解剖，分析了油氣藏類型，探討了油氣富集高產的主控因素。結果表明，該區(qū)鹽下碳酸鹽巖發(fā)育有構造氣藏、巖性氣藏和構造—巖性復合氣藏3大類及背斜氣藏、斷背斜氣藏、逆沖斷裂背斜氣藏、生物礁巖性氣藏和構造—巖性氣藏等5小類氣藏。海西期基底古隆起控制了大氣田的形成，喜馬拉雅期擠壓構造運動形成了逆沖斷裂油氣聚集帶，沉積相帶控制了氣藏含油氣豐度，鹽膏巖蓋層保存條件好，形成斷背斜氣藏。大型完整背斜構造與高能礁灘體相配，是西部查爾朱階地天然氣富集高產的主控因素；逆沖斷裂背斜構造圈閉與大規(guī)模的縫洞型儲集體配合，是東部別什肯特坳陷和基薩爾褶皺隆起區(qū)天然氣富集高產的主控因素。

關鍵詞：鹽膏巖；礁灘體；氣藏類型；富集因素；阿姆河盆地；土庫曼斯坦

鹽下碳酸鹽巖儲層中油氣資源豐富，約占全球已知油氣資源總量的50%，包括全球最大的油田——沙特阿拉伯的蓋瓦爾油田和最大的氣田——卡塔爾的諾斯氣田[1]。阿姆河盆地是中亞最重要的含油氣盆地之一，卡洛夫—牛津階碳酸鹽巖與上覆基末利階鹽膏巖形成良好的儲蓋組合[2-3]，天然氣資源豐富，儲量占盆地的80%左右，已探明特大型氣田十余個，近期油氣勘探仍有突破[4-5]。阿姆河右岸地區(qū)位于阿姆河和土庫曼斯坦與烏茲別克斯坦兩國邊境線之間，構造上位于阿姆河盆地東北部斜坡帶，面向扎翁古茲坳陷和別什肯特坳陷等成熟的生烴坳陷，烴源充足，油氣成藏條件優(yōu)越[6-9]。該區(qū)油氣分布規(guī)律研究相對滯后，多數(shù)為早期的研究資料。勘探實踐表明，阿姆河右岸地區(qū)上侏羅統(tǒng)基末利階鹽膏巖厚度變化大[10]，卡洛夫—牛津階碳酸鹽巖發(fā)育多類型沉積相帶[11-14]，控藏因素復雜。本文通過對研究區(qū)典型氣藏的解剖，分析了氣藏類型及天然氣富集的主控因素，以期對該區(qū)油氣勘探提供參考，豐富鹽下碳酸鹽巖油氣田地質勘探理論。

1區(qū)域地質背景

阿姆河右岸地區(qū)呈西狹東寬的長條形，構造上位于阿姆河盆地東北部斜坡帶，夾持在近北西走向的基底大斷裂之間，在地質結構上具有西高東低和北高南低的斷階式構造格局，橫跨查爾朱階地、別什肯特坳陷和基薩爾褶皺隆起區(qū)3個構造單元(圖1)。阿姆河右岸在古生界褶皺基底之上，二疊—三疊紀海西運動發(fā)育了一系列斷塊古隆起，三疊紀末期進入穩(wěn)定發(fā)育階段，中生代繼承了基底斷塊古隆起的構造特征，新近紀至現(xiàn)今，遭受來自西南基薩爾方向的擠壓，形成了西南基薩爾褶皺隆起區(qū)和別什肯特坳陷[15-18]，海西期古構造遭受不同程度的改造而最終定型。

阿姆河右岸上侏羅統(tǒng)基末利階發(fā)育了一套鹽膏巖，是良好的區(qū)域蓋層，厚度自西向東逐漸增加，西部查爾朱隆起最薄處厚度不足100 m，而東部別什肯特坳陷厚度可達1 000 m以上[10]，鹽膏巖在晚期擠壓構造運動作用下發(fā)生塑性滑脫，形成了鹽上和鹽下不一致的斷裂系統(tǒng)和構造[10,17]。

阿姆河右岸中上侏羅統(tǒng)卡洛夫—牛津階為一套碳酸鹽巖沉積建造，是主要的勘探目的層，為碳酸鹽巖臺地沉積體系，橫跨了局限臺地—蒸發(fā)臺地—開闊臺地—臺地邊緣—臺緣斜坡—盆地等多個沉積相帶[11-14]，礁灘體發(fā)育，對氣藏和優(yōu)質儲層的發(fā)育有重要影響。

2氣藏類型

阿姆河右岸地區(qū)已發(fā)現(xiàn)氣藏幾十個，從構造形態(tài)、儲層特征及氣水關系等方面分析氣藏特征，根據(jù)氣藏圈閉成因，卡洛夫—牛津階碳酸鹽巖氣藏分為構造氣藏、巖性氣藏和復合氣藏3大類；并可進一步細分為背斜氣藏、斷背斜氣藏、逆沖斷裂背斜氣藏、生物礁氣藏和構造—巖性氣藏等5小類(表1)。

圖1　土庫曼斯坦阿姆河右岸構造區(qū)劃

2.1　構造氣藏

(1)背斜構造氣藏。在基底古隆起背景上披覆背斜形成背斜型圈閉，構造上傾方向溢出點的等值線控制含氣范圍，含氣高度與構造幅度一致，具有統(tǒng)一的氣水界面和壓力系統(tǒng)。其代表如薩曼杰佩氣藏，為一個完整短軸背斜構造，近東西走向，背斜構造的發(fā)育具有基底古隆起構造背景，在沉積上屬于臺緣內側礁灘相沉積[14]；經系統(tǒng)分層測試，未發(fā)現(xiàn)明顯層間隔氣層，從上到下礁灘體含氣層段是相互連通的，不同含氣層段均有統(tǒng)一氣水界面、壓力系統(tǒng)和流體性質特征；形成塊狀氣藏，具有構造面積大、含氣高度大、儲層物性好、儲量豐度高的特點，是一個整裝的高產大氣田。

(2)斷背斜氣藏。背斜構造形態(tài)，高部位被鹽下斷裂切割，但斷層斷距較小，其兩側碳酸鹽巖塊體仍相互對接，氣藏主體仍具有背斜圈閉形態(tài)，氣藏有統(tǒng)一的氣水界面和壓力系統(tǒng)，構造閉合線控制溢出點。該類氣藏代表是別—皮氣藏，上侏羅統(tǒng)碳酸鹽巖頂面構造圈閉由東西2個構造高點組成，其間還發(fā)育數(shù)條鹽下基底斷裂，斷層的落差小于構造圈閉幅度，仍可形成一個完整構造圈閉。沉積上屬于臺緣上斜坡碳酸鹽沉積，具有緩坡型礁灘復合體的微相沉積特征，自下而上是由多個黏結丘、障積丘、粒屑灘和丘間泥等微相相互疊置而形成；平面上呈箱狀或丘狀礁灘復合體，儲層物性較好。根據(jù)鉆井測試和測井解釋，氣田2個構造高點都有近似的氣水界面，斷裂兩側具有統(tǒng)一氣水界面、統(tǒng)一壓系統(tǒng)和流體性質，屬于塊狀底水氣藏，斷層不具有封閉性，總體上天然氣分布完全受其構造北傾的最低溢出點圈定，是桑迪克雷隆起區(qū)帶面積最大、幅度最高的氣田。

(3)逆沖斷裂背斜氣藏。氣藏一般具有狹長的半背斜構造特征，呈北東走向。受逆沖斷裂影響，斷層下降盤鹽膏巖與上升盤碳酸鹽巖對接，形成側向封堵，在平面上天然氣分布完全受逆沖斷裂帶上升盤半背斜構造形態(tài)及其與斷裂帶交切的最低閉合線控制，半背斜最低圈閉線為天然氣溢出點，含氣高度與構造幅度一致。氣藏儲層儲集空間以裂縫、溶洞為主。該類氣藏數(shù)量眾多，其代表氣藏如阿克庫姆拉姆氣藏，局部構造形態(tài)為一個逆沖斷裂封堵的半背斜，呈北東走向，西側逆沖斷裂帶落差大，形成鹽膏巖洼槽；巖性為一套泥晶生屑灰?guī)r，特別在斷裂帶附近，致密灰?guī)r裂縫和微裂縫發(fā)育，具有一定滲透性能。測試表明，氣藏是具有統(tǒng)一氣水界面、統(tǒng)一壓力系統(tǒng)和統(tǒng)一流體性質的塊狀氣藏，逆沖斷裂致使鹽膏巖直接與上升盤碳酸鹽巖層對接，對該氣田構造圈閉形成起了十分重要的作用。

2.2　巖性氣藏

單斜鼻狀構造背景，礁灘型儲集體，厚度大，物性好，本身小幅度構造圈閉不能封堵天然氣，含氣面積、含氣高度都比其局部構造面積大和高，主要靠構造上傾方向巖性致密帶封堵，鼻狀構造最低閉合線與巖性致密帶相交切控制了溢出點，從而形成了生物礁巖性氣藏。氣藏一般含氣高度不大，規(guī)模較小。其代表氣藏如亞希爾杰佩氣藏，是一個生物礁巖性氣藏，為一個鼻狀構造群Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ號小幅度構造背景，現(xiàn)今構造面積和幅度均較小，沉積上屬于臺地邊緣帶礁灘體，礁灘體上覆和側向致密巖性封堵是氣藏形成的主要因素。經系統(tǒng)測試，已證實該氣田含氣面積、含氣高度都比其局部構造面積大和高，屬于生物礁巖性氣藏。

2.3　構造—巖性復合氣藏

氣藏形態(tài)以完整背斜氣藏為主，沉積屬于蒸發(fā)臺地—局限臺地相區(qū)，儲層巖性主要為鮞粒灰?guī)r、顆?；?guī)r等，以臺地內部鮞粒灘、粒屑灘微相為主，氣藏幅度、面積較小，儲量豐度較低，整體儲量不大。其代表氣藏如法拉勃氣田，為一個較完整的短軸背斜構造?？宸颉＝螂A碳酸鹽巖自下而上由臺礁灘相向局限臺地潟湖相沉積演變，在巖性上為硬石膏夾致密灰?guī)r和鮞?；?guī)r薄層，儲層具有薄層中等孔隙特征，非均質性較為嚴重。在含氣層組中，孔滲性較好的灰?guī)r在縱橫向上變化大，具有層薄和透鏡狀分布的特征，形成了構造—巖性復合氣藏。

3油氣分布主控因素

3.1　古隆起控制了大氣田的形成

阿姆河右岸發(fā)育有坎迪姆、薩曼杰佩和別—皮等大氣田，這些大氣田的共同特點是背斜構造或斷背斜構造氣藏，圈閉面積大、幅度高，發(fā)育在古隆起構造高部位。如上述氣田就分別對應了查爾朱、堅基茲庫爾和桑迪克雷等古隆起。阿姆河右岸地區(qū)在二疊—三疊紀海西期伸展構造運動作用下，發(fā)育了大量基底斷塊古隆起，侏羅系超覆在古隆起之上，形成背斜構造；在晚期喜馬拉雅運動中擠壓構造運動改造弱的區(qū)域，成為油氣的有利聚集區(qū)，形成了高部位的大氣田，圍繞大氣田發(fā)育了若干小的衛(wèi)星氣田，成群分布、大小不一，每個隆起構造帶成為一個天然氣富集區(qū)(圖2)。

3.2　晚期擠壓構造運動形成逆沖斷裂油氣聚集帶

阿克庫姆拉姆逆沖斷裂背斜氣藏在別什肯特坳陷和基薩爾褶皺隆起區(qū)大量分布，氣藏規(guī)模相對較小，構造面積數(shù)十至數(shù)平方千米不等，但氣藏數(shù)量較多，多者每個聚集帶氣藏可達5～6個，斷續(xù)分布。這類氣藏分布受逆沖斷裂帶控制，在喜馬拉雅期阿姆河右岸地區(qū)受到強烈的擠壓構造運動，別什肯特坳陷和基薩爾褶皺隆起區(qū)形成了多個逆沖斷裂帶，每個逆沖斷裂帶發(fā)育多個逆沖斷裂背斜構造，受逆沖斷裂控制，兩側碳酸鹽巖與鹽膏巖相對接，構成側向封堵，形成了逆沖斷裂背斜氣藏，每個逆沖斷裂帶形成一個天然氣富集帶。

阿姆河右岸卡洛夫—牛津階上覆一套鹽膏巖，東部厚度較大，如桑迪克雷隆起及其以東地區(qū)，厚度在600 m以上，最厚可達1 200 m以上，埋藏深度在2 000 m以上，在如此深度下，鹽膏巖塑性強，在喜馬拉雅期擠壓構造運動下，變形強烈，形成數(shù)量眾多的走滑斷裂、逆沖斷裂，沿著鹽膏巖層滑脫，使碳酸鹽巖頂面構造被切割，當斷層落差小于背斜構造圈閉幅度時，形成斷背斜氣藏，如別—皮氣藏，因此，小斷距斷層并不控制油氣分布，只是使氣藏復雜化。

3.3　生物礁控制含油氣豐度與巖性油氣藏形成

阿姆河右岸地區(qū)不同氣藏儲量豐度差異較大，與卡洛夫—牛津階碳酸鹽巖沉積相帶有關，不同沉積相帶形成的儲層物性及有效厚度不同。臺地邊緣礁灘體是最優(yōu)良儲集體，儲量豐度最大，如薩曼杰佩氣田，儲量豐度為7.8×108m3/km2；其次是臺緣斜坡，由多個黏結丘、障積丘、粒屑灘和丘間泥等微相相互疊置而形成的礁灘復合體儲層物性較好，儲量豐度較大，如揚—恰氣藏，儲量豐度5.8×108m3/km2左右；最差是蒸發(fā)—局限臺地和臺緣下斜坡—盆地等沉積相帶，前者以發(fā)育與鹽膏巖互層的薄儲層為主，儲量豐度低，如蒸發(fā)—局限臺地相帶的法拉勃氣田，儲量豐度2.7×108m3/km2，后者發(fā)育縫洞型、裂縫—孔隙型儲層為主，儲量豐度低，如阿克庫姆拉姆氣田，儲量豐度只有2.8×108m3/km2。阿姆河右岸卡洛夫—牛津階碳酸鹽巖發(fā)育有蒸發(fā)—局限臺地、開闊臺地—臺地邊緣、臺緣斜坡—盆地等多個沉積相帶，不同相帶礁灘體發(fā)育特征不一，巖性差異較大，控制了氣藏的儲量豐度。

臺地邊緣和臺緣斜坡發(fā)育生物礁灘體，在喜馬拉雅期擠壓構造運動中被改造，在古隆起斜坡帶，生物礁體被上傾方向致密巖性所圍限，形成了生物礁巖性氣藏，如亞希爾杰佩氣藏。這類氣藏一般規(guī)模較小，礁灘體規(guī)模及被致密層所圍限的幅度是氣藏富集高產的主要因素；氣藏主要分布在堅基茲庫爾隆起構造帶的麥捷讓東斜坡、桑迪克雷隆起的南斜坡和楊古伊氣田東斜坡。生物礁如果與背斜構造相疊置，形成具有生物礁儲層的背斜構造氣藏，如薩曼杰佩氣藏。在局限—蒸發(fā)臺地相帶，發(fā)育有臺內鮞粒灘、薩布哈等微相，縱向巖性多變，旋回性韻律性明顯，隔層、夾層較多，儲層橫向物性變化大，非均質性強，疊加背斜構造，形成了受構造和巖性雙重因素控制的構造—巖性復合氣藏，如法拉勃氣藏。

圖2　土庫曼斯坦阿姆河右岸氣藏分布模式示意

分類氣藏特征成因富集因素分布預測古隆起控藏背斜型、斷背斜型為主,構造—巖性型為輔二疊—三疊海西構造運動控制背斜構造與礁灘體疊置桑迪克雷隆起堅基茲庫爾隆起查爾朱隆起逆沖斷裂控藏逆沖斷裂背斜氣藏晚期擠壓構造運動和鹽膏巖塑性滑脫局部構造與縫洞體疊置別什肯特坳陷、基薩爾褶皺隆起生物礁控藏生物礁巖性氣藏斜坡構造與生物礁灘體疊置礁灘體規(guī)模麥捷讓東斜坡、揚古伊東斜坡、桑迪克雷南斜坡

圖3　土庫曼斯坦阿姆河右岸地區(qū)氣藏分布預測

3.4　有利勘探方向

阿姆河右岸海西期構造運動形成的基底斷塊隆起，被新近紀以來東強西弱的擠壓構造運動所改造，卡洛夫—牛津階碳酸鹽巖沉積相帶自西向東依次展布了臺地—臺地邊緣—臺緣斜坡—盆地等沉積相帶，鹽膏巖東厚西薄等東西分帶的地質特征使氣藏分布具有東西分帶性，形成西部古隆起控藏、生物礁控藏和東部逆沖斷裂控藏等3種控藏特征，油氣富集高產因素不同(表2)。

西部查爾朱階地臺地相與古隆起區(qū)相配合，大型完整背斜構造與高能礁灘體相疊置，控制了天然氣富集高產；東部別什肯特坳陷和基薩爾褶皺隆起區(qū)逆沖斷裂帶與臺地前緣斜坡—盆地相帶相疊置，逆沖斷裂背斜構造與大規(guī)?？p洞型儲集體相配合，控制了天然氣富集高產。因此，西部臺地相區(qū)，尋找背斜構造、斷背斜構造是油氣勘探關鍵；別什肯特坳陷及其以東地區(qū)，在逆沖斷裂背斜構造帶基礎上尋找縫洞型儲層發(fā)育區(qū)是勘探關鍵(圖3)。

4結論

(1)阿姆河右岸喜馬拉雅期伸展構造運動形成的基底斷塊隆起，被新近紀以來東強西弱的擠壓構造運動所改造，卡洛夫—牛津階碳酸鹽巖沉積相帶自西向東依次展布了臺地—臺地邊緣—臺緣斜坡—盆地等沉積相帶，是油氣成藏的基礎地質條件。

(2)阿姆河右岸上侏羅統(tǒng)卡洛夫—牛津階碳酸鹽巖氣藏分為構造氣藏、巖性氣藏和復合氣藏3大類，并可進一步分為背斜型、斷背斜型、逆沖斷裂背斜型、生物礁型、構造—巖性型等5小類。受構造運動、沉積相帶及鹽膏巖等因素控制，氣藏分布具有東西部的分帶性。

(3)海西期基底古隆起控制了大氣田的形成，喜馬拉雅期擠壓構造運動形成了逆沖斷裂油氣聚集帶，發(fā)育有多個小而肥氣藏，沉積相帶控制了氣藏含油氣豐度，與生物礁與隆起斜坡帶相疊置形成巖性油氣藏，鹽膏巖蓋層保存條件好，形成斷背斜氣藏。

(4)西部查爾朱階地油氣富集高產的主控因素是大型短軸背斜構造與高能礁灘體疊置，東部油氣富集高產的主控因素是逆沖斷裂背斜構造與規(guī)模性縫洞型儲集體相疊置。

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Types of pre-salt carbonate gas reservoirs and hydrocarbon

enrichment factors of Amu Darya right bank area in Turkmenistan

Nie Minglong1,2, Tong Xiaoguang3, Liu Qunming4, Xu Shubao4, Wu Lei5, Chen Xiaoshuai1, Zhuo Xizhun1

(1.LiaoningTechnicalUniversity,Huludao,Liaoning125105,China; 2.SchoolofEnergyResources,ChinaUniversityof

Geosciences(Beijing) ,Beijing100083,China; 3.ChinaNationalOilandGasExplorationandDevelopmentCorporation,

Beijing100034,China; 4.PetroChinaResearchInstituteofPetroleumExploration&Development,Beijing100083,China;

5.CNPC(Turkmenistan)AmuDaryaRiverGasCompany,Ashkhabad,Turkmenistan)

Abstract:Hydrocarbon resources in the Middle-Upper Jurassic Callovian-Oxfordian carbonate rocks are abundant; however, research on the distribution law of hydrocarbon is relatively backward. Through the study of typical gas reservoirs, analysis of the type of hydrocarbon reservoirs and discussion of the major reasons for high hydrocarbon output , we determined that there are three main types of pre-salt gas reservoirs in carbonate rocks: structural, lithologic and structural-lithologic compound gas reservoirs. Additionally, there are five minor gas reservoirs: anticline, faulted anticline, thrust faulted anticline, reefs and structural-lithologic gas reservoirs. We also discovered that Hercynian basement paleo-uplift controlled the formation of large gas fields and Himalayan extruded tectonic movement formed thrust faulted hydrocarbon accumulation zones. The abundance of gas was controlled by sedimentary facies belts and good seal provided by salt-gypsum cover contributing to the formation of faulted anticline gas reservoirs. The coincidence of large anticline structures and high energy reef beach body was the major controlling factor for the enrichment of natural gas in the west Zarzhu terrace. The coincidence of thrust faulted anticlinal structural traps and large scale fissure type reservoirs is the main reason for the enrichment and high yield of natural gas in the east Bieshikent Depression and Jisaer folded uplift zone.

Key words:salt-gypsum rock; reef beach body; types of gas reservoirs; enrichment factors; Amu Darya Basin; Turkmenistan

基金項目：國家青年基金(41402101 )和國家科技重大專項(2011ZX-05059)聯(lián)合資助。

作者簡介：聶明龍(1976—)，男，博士后，從事油氣地質綜合研究及教學工作。E-mail:nieminglong@sohu.com。

收稿日期：2015-1-23；

修訂日期：2015-12-11。

中圖分類號：TE122.3

文獻標識碼：A

文章編號：1001-6112(2016)01-0070-06doi：10.11781/sysydz201601070