吐哈盆地吐魯番坳陷西部二疊系生烴演化特征

周文浩

（中國石化勝利油田分公司勘探開發(fā)研究院西部分院，山東 東營 257000）

吐哈盆地吐魯番坳陷西部二疊系生烴演化特征

周文浩

（中國石化勝利油田分公司勘探開發(fā)研究院西部分院，山東 東營 257000）

二疊系塔爾朗組為吐哈盆地一套主要生烴供烴層系，目前發(fā)現(xiàn)的魯克沁油田，其油源證實來自該層系。對吐魯番坳陷西部來說，研究二疊系塔爾朗組烴源巖生烴演化動態(tài)過程是探索油氣成藏規(guī)律的關(guān)鍵。文中系統(tǒng)地研究了吐魯番坳陷西部地區(qū)塔爾朗組烴源巖的生烴史，結(jié)合古構(gòu)造研究分析，來探討不同歷史時期二疊系烴源巖的生烴演化特征。結(jié)果表明：吐魯番坳陷西部二疊系受多期構(gòu)造運動影響，可分為沉積間斷型、后期再沉積型、持續(xù)沉積型等3種埋藏史類型；二疊系塔爾朗組烴源巖發(fā)育一次生烴型、持續(xù)生烴型等2種生烴史類型。生烴演化的精細研究，為精確尋找油氣藏奠定了基礎(chǔ)。

剝蝕厚度；埋藏史；生烴演化特征；塔爾朗組；吐魯番坳陷西部

0 引言

吐魯番坳陷西部西起喀拉烏成山，東至桃爾溝，北抵博格達山，南起覺羅塔格山，劃分為3個三級構(gòu)造單元，分別是科牙依凹陷、大河沿凸起、托克遜凹陷，自上而下發(fā)育第四系西域組，新近系葡萄溝組、桃樹園組，古近系鄯善群，白堊系三十里大墩組，侏羅系齊古組、七克臺組、三間房組、西山窯組、三工河組、八道灣組，三疊系郝家溝組、黃山街組、克拉瑪依組，二疊系塔爾朗組、大河沿組、依爾稀土組，石炭系［1-2］。

多年勘探研究和實踐表明，二疊系塔爾朗組是吐哈盆地吐魯番坳陷西部優(yōu)質(zhì)烴源巖主要發(fā)育層段［2-4］，烴源巖一般厚度為200～500 m，總有機碳質(zhì)量分數(shù)TOC為1.03%～9.62%，鏡質(zhì)體反射率Ro為0.70%～1.29%，有機質(zhì)類型主要為Ⅱ-Ⅲ型，綜合評價為好烴源巖，處于成熟階段，以生油為主。

1988年以來，玉門石油管理局開展吐魯番坳陷西部的油氣勘探［1］，以尋找來自二疊系的油氣為目的，共鉆探10口井，但僅托參1（TC1）井三疊系見少量油流?；诘刭|(zhì)、地震及鉆井資料的綜合分析，認為未鉆遇有效烴源巖、圈源不匹配是勘探失利的主要原因［5-6］。研究認為，塔爾朗組后期受構(gòu)造運動影響，呈現(xiàn)“斷塊殘留洼陷”的分布特征，復雜的構(gòu)造運動導致該地區(qū)生烴演化類型復雜，有效生烴范圍、主生烴期不明確，制約了該地區(qū)的油氣成藏認識與潛力評價。深入研究吐哈盆地吐魯番坳陷西部中二疊統(tǒng)塔爾朗組烴源巖生烴演化動態(tài)過程，是探索油氣成藏規(guī)律的關(guān)鍵。

1 塔爾朗組構(gòu)造-埋藏史

吐魯番坳陷西部自二疊紀以來，經(jīng)歷了4期大的構(gòu)造運動，分別是海西晚期、印支晚期、燕山晚期、喜山期［1］。吐魯番坳陷西部多期的構(gòu)造運動，造成了區(qū)域上中二疊統(tǒng)塔爾朗組不同的埋藏演化特征［7］。在明確構(gòu)造演化特征的基礎(chǔ)上，地層剝蝕量的恢復是建立地層埋藏史的基本前提。由于該地區(qū)復雜的構(gòu)造條件，從單井約束出發(fā)，合理確定該地區(qū)的地層剝蝕厚度。

1.1 剝蝕厚度恢復

1.1.1 聲波時差法

以TuC1井為例。該井古近系與下伏地層侏羅系不整合面上下曲線斜率C不等（CEsh＜CJ），即新地層對老地層施加的壓力小于沉積地層剝蝕前對老地層施加的壓力，不整合面以下地層的壓實規(guī)律未被破壞［7-8］，可以應(yīng)用聲波時差法計算TuC1井侏羅系地層剝蝕厚度，因此，該井侏羅系聲波時差隨深度的變化趨勢可以代表侏羅系遭受剝蝕前聲波時差的變化特征。侏羅系聲波時差與深度的回歸關(guān)系式為

式中：H為埋藏深度，m；Δt為任一埋深的聲波時差，μs/m；Δt0為地表未固結(jié)泥巖的聲波時差，μs/m。

利用式（1）計算出TuC1井侏羅系遭受剝蝕前頂面深度為837 m；現(xiàn)今TuC1井侏羅系頂面深度為1 937 m，侏羅系剝蝕厚度H0=1 937-837=1 100 m。

1.1.2 鏡質(zhì)體反射率法

以TuC1井為例。該井侏羅紀末燕山運動活動劇烈，侏羅系地層強烈抬升，遭受剝蝕，后期地層沉降接受沉積，侏羅系的有機質(zhì)成熟度得到補償，三疊系開始被補償［9-10］，可以運用鏡質(zhì)體反射率法計算侏羅系的剝蝕厚度，因此，三疊系未被補償Ro的變化趨勢可以代表侏羅系遭受剝蝕前Ro的變化特征。三疊系Ro與深度的回歸關(guān)系式為

利用式（2）計算得到TuC1井侏羅系遭受剝蝕前頂面深度為935 m；現(xiàn)今TuC1井侏羅系底面深度為2 551 m，侏羅系遭受剝蝕前沉積厚度H1=2 551-935= 1 616 m，侏羅系現(xiàn)今沉積厚度H2=614 m，侏羅系剝蝕厚度H0=H1-H2=1 002 m。

基于上述2種方法，計算出吐魯番坳陷西部各井的地層剝蝕量（見表1）。

表1 吐魯番坳陷西部單井地層剝蝕量

1.1.3 地層趨勢法

在確定該地區(qū)單井各地層剝蝕厚度的基礎(chǔ)上，運用地層趨勢法，可恢復區(qū)域上各地層的剝蝕厚度。

在區(qū)域上，同一沉積地層在平面上沉積厚度具有一定的規(guī)律。利用鉆井、地震等資料，將同一沉積地層未發(fā)生剝蝕或剝蝕厚度易于計算的井定為基準井，采用地層趨勢法，追蹤計算地層剝蝕厚度［10］。

根據(jù)地層趨勢法原理，結(jié)合構(gòu)造演化分析，吐魯番凹陷西部一條剖面上三疊系剝蝕厚度為50～1 000 m，侏羅系剝蝕厚度為1 100～1 750 m（見圖1）。

圖1 過TuC1井構(gòu)造演化剖面恢復區(qū)域剝蝕厚度

綜合這3種方法，恢復出吐魯番坳陷西部地區(qū)地層剝蝕厚度（見圖2）。

圖2 吐魯番坳陷西部侏羅系剝蝕厚度等值線

以侏羅系為例。布爾加凸起侏羅系遭受剝蝕嚴重，剝蝕厚度在1 300～1 800 m；科牙依凹陷侏羅系剝蝕厚度主要在300～700 m，區(qū)外侏羅系剝蝕厚度500～1 700 m；托克遜凹陷侏羅系剝蝕厚度主要在300～1 300 m，凹陷中部侏羅系剝蝕厚度小，主要在300～500 m。

1.2 埋藏史

剝蝕差異性控制了埋藏史類型。應(yīng)用盆地模擬軟件模擬單井埋藏史，確定該地區(qū)自中二疊世以來發(fā)育3種埋藏史類型，即沉積間斷型、后期再沉積型、持續(xù)沉積型（見圖3）。

沉積間斷型：吐魯番坳陷西部地區(qū)發(fā)育4期大的構(gòu)造運動，白堊紀末晚燕山運動后，地層未沉降，沉積間斷。

后期再沉積型：侏羅紀末晚燕山運動活動劇烈，地層強烈抬升，遭受剝蝕嚴重，后期地層沉降，繼續(xù)接受沉積。

持續(xù)沉積型：構(gòu)造運動活動緩和，地層遭受剝蝕少，地層基本上持續(xù)沉降。

圖3 吐魯番坳陷西部埋藏史及生烴演化類型

沉積間斷型主要位于吐魯番坳陷西部科牙依凹陷的東北部，面積850 km2；持續(xù)沉積型主要位于吐魯番坳陷西部托克遜凹陷中部，面積230 km2，其他區(qū)域?qū)儆诤笃谠俪练e型（見圖4）。

2 塔爾朗組生烴演化特征

烴源巖的生烴史與烴源巖層的埋藏史和地溫梯度的變化有關(guān)［11-14］。吐哈盆地自二疊紀以來，地溫梯度是逐漸減小的［1］：早二疊世—中二疊世的地溫梯度介于4.06～4.86℃/100 m；晚二疊世—侏羅紀的地溫梯度在臺北凹陷西部、中部、東部依次為3.03～3.85，3.24～3.72，3.76～3.86℃/100 m，在托克遜凹陷介于2.98～3.58℃/100 m；托克遜凹陷現(xiàn)今地溫梯度為2.10℃/100 m，臺北凹陷西部為2.18℃/100 m。

圖4 吐魯番坳陷西部埋藏史類型平面分布

基于吐魯番坳陷西部地區(qū)的埋藏史特征以及古地溫梯度研究，通過模擬單井生烴史，明確吐魯番坳陷西部塔爾朗組主要發(fā)育一次生烴型、持續(xù)生烴型2種生烴演化類型。

一次生烴型：吐魯番坳陷西部地區(qū)埋藏史類型為沉積間斷型和后期再沉積型的，生烴演化類型屬于一次生烴型（見圖3a—3b）；塔爾朗組烴源巖生烴門限為2 700 m，主生烴期為J1—J3，侏羅紀末生烴停滯，后期未被補償或未被完全補償。

持續(xù)生烴型：吐魯番坳陷西部地區(qū)埋藏史類型為持續(xù)沉積型的，生烴演化類型屬于持續(xù)生烴型（見圖3c）；塔爾朗組烴源巖生烴門限為2 500 m，主生烴期為J1—現(xiàn)今，受構(gòu)造運動影響弱，自達到生烴門限后，持續(xù)到現(xiàn)今一直生烴。

基于構(gòu)造活動期、構(gòu)造活動強度及構(gòu)造演化分析，吐魯番坳陷西部塔爾朗組在侏羅紀時期，受印支晚期構(gòu)造運動影響，部分區(qū)域塔爾朗組剝蝕殆盡，殘余面積3 940 km2，埋深在2 100～3 900 m（見圖5）。

圖5 吐魯番坳陷西部塔爾朗組侏羅紀古埋深

以埋深2 700 m作為塔爾朗組大量生烴門限，結(jié)合沉積相研究分析［15］，侏羅紀時期，吐魯番坳陷西部大部分地區(qū)塔爾朗組烴源巖已達到成熟階段，面積約為3 190 km2。

受構(gòu)造運動影響，僅吐魯番坳陷西部托克遜凹陷中部塔爾朗組烴源巖至今持續(xù)生烴，面積為230 km2。

3 結(jié)論

1）吐魯番坳陷西部地區(qū)發(fā)育沉積間斷型、后期再沉積型、持續(xù)沉積型等3種埋藏史類型，該地區(qū)二疊系塔爾朗組烴源巖發(fā)育一次生烴型、持續(xù)生烴型2種生烴史類型。一次生烴型烴源巖面積2 960 km2，主要生烴期為J1—J3；持續(xù)生烴型烴源巖分布在托克遜凹陷中部，面積230 km2，早侏羅世至現(xiàn)今一直生烴。

2）在吐魯番坳陷西部地區(qū)，塔爾朗組烴源巖侏羅紀末達到成熟階段，面積3 190 km2，資源潛力較大。前期勘探失利的主要原因，是未鉆遇有效烴源巖及圈源不匹配。

3）針對一次生烴型烴源巖分布區(qū)域，重點應(yīng)以尋找古油氣藏為主，是否存在有利的油氣輸導通道是成藏關(guān)鍵。研究區(qū)具有較大的油氣勘探潛力，下一步應(yīng)重點開展有利的油氣輸導體系研究。

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（編輯 史曉貞）

Characteristics of Permian hydrocarbon evolution in western area,Turpan Depression, Turpan-Hami Basin

ZHOU Wenhao
(Western Branch of Research Institute of Exploration and Development,Shengli Oilfield Company,SINOPEC, Dongying 257000,China)

Tarlong Formation of Permian is the major hydrocarbon layer of the Turpan-Hami Basin,and the oil of Lukeqin Oilfield comes from this formation.For the western area in Turpan Depression,the dynamic processes of the evolution of Tarlong hydrocarbon are the key to explore the law of oil and gas accumulation.This article studies the history of Tarlong hydrocarbon in the western area of Turpan Depression,and uses the palaeotectonic research and analysis to explore the characteristics of Permian hydrocarbon evolution in different historical periods.The results show that the Permian Formation is influenced by multi-period tectonic movement,which can be divided into hiatus type,late redeposit type and continuous type;Tarlong hydrocarbon is divided into one hydrocarbon type and continuous hydrocarbon type.The fine research of hydrocarbon evolution establishes the foundation of the searching for oil and gas reservoirs.

erosion thickness;burial history;characteristics of hydrocarbon evolution;Tarlong Formation;western area in Turpan Depression

中國石化股份公司重點科技攻關(guān)項目“新疆北部石炭系成烴成藏與勘探方向”（P12035）

TE122.1

A

10.6056/dkyqt201703004

2016-11-21；改回日期：2017-03-12。

周文浩，男，1990年生，助理工程師，2012年畢業(yè)于長安大學，現(xiàn)主要從事油氣勘探方面的工作。E-mail：157805807@ qq.com。

周文浩.吐哈盆地吐魯番坳陷西部二疊系生烴演化特征［J］.斷塊油氣田，2017，24（3）：316-319.

ZHOU Wenhao.Characteristics of Permian hydrocarbon evolution in western area,Turpan Depression,Turpan-Hami Basin［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2017，24（3）：316-319.