伊拉克庫(kù)爾德地區(qū)油氣保存條件分析

周航輝，賈隨良，赫鵬飛，貝 東

（中國(guó)石化集團(tuán)國(guó)際石油勘探開發(fā)有限公司，北京 100029）

1 研究區(qū)構(gòu)造演化特征

伊拉克庫(kù)爾德地區(qū)位于伊拉克北部，北東高、南西低，并逐漸過(guò)渡為丘陵、戈壁。山脈為北西-南東向，成排成帶發(fā)育。河流水系多為北東-南西向，垂直于山體走向。構(gòu)造位置屬扎格羅斯盆地西段，自前寒武紀(jì)晚期盆地基底形成以來(lái)，經(jīng)歷了早古生代克拉通內(nèi)坳陷、晚古生代活動(dòng)大陸邊緣、中新生代被動(dòng)大陸邊緣和前陸盆地四個(gè)階段。

油氣成藏受板塊拉張、碰撞控制，拉張期為生、儲(chǔ)、蓋層沉積期，碰撞期為圈閉形成期，油氣生成和運(yùn)移受地?zé)釄?chǎng)控制。上二疊統(tǒng)-下白堊統(tǒng)為新特提斯洋擴(kuò)張時(shí)期，庫(kù)爾德地區(qū)為被動(dòng)陸緣盆地；晚三疊世-早白堊世期間沉積了高含有機(jī)質(zhì)的碳酸鹽巖、暗色泥頁(yè)巖，發(fā)育了孔隙-裂縫型碳酸鹽巖儲(chǔ)層和多套泥巖、膏巖局部蓋層。中新世為主要生油期，不同地區(qū)略有差異，庫(kù)爾德地區(qū)東南部較早進(jìn)入主生油期，現(xiàn)已進(jìn)入生氣期。此時(shí)主要為沉降階段，構(gòu)造活動(dòng)較弱，以區(qū)域抬升、沉降為主，擠壓應(yīng)力較弱，地層形變不大。

晚白堊世-第四紀(jì)新特提斯洋關(guān)閉，為前陸盆地階段，其中在早白堊世沉積了孔隙-裂縫型灰?guī)r、白云巖儲(chǔ)層，在漸新世沉積了生物礁孔隙型儲(chǔ)層等；中新世沉積的下 Fars膏巖組段為良好的區(qū)域蓋層，封閉全區(qū)90%的油氣儲(chǔ)量。在大洋關(guān)閉過(guò)程中，由于北東向擠壓應(yīng)力的作用，形成了北西-南東向逆沖構(gòu)造帶，發(fā)育了多種類型的構(gòu)造圈閉。研究區(qū)圈閉始于晚白堊世，定型于上新世，后期有少量形變。新特提斯洋擴(kuò)張和閉合旋回階段，三疊系、侏羅系烴源巖生油，白堊系、古近系碳酸鹽巖為儲(chǔ)層，新近系膏巖組段為區(qū)域蓋層，組成了一套完整的生、儲(chǔ)、蓋組合[1-4]。

在構(gòu)造格局上，庫(kù)爾德地區(qū)具有“東西成塊、南北成帶”的特點(diǎn)，受轉(zhuǎn)換斷層切割，由西向東分為摩蘇爾、基爾庫(kù)克地塊。在北東-南西擠壓應(yīng)力作用下，形成了北西-南東向逆沖斷裂帶，由北向南分為疊瓦沖斷帶、高褶皺帶和低褶皺帶，低褶皺帶可進(jìn)一步劃分為寬緩褶皺帶和線性褶皺帶（圖1）[5-8]。每個(gè)構(gòu)造帶圈閉類型特征不同，成藏條件差異較大，油氣成藏特征各異。

2 油氣成藏特征

2.1 油氣藏類型與分布特征

庫(kù)爾德地區(qū)油氣主要分布在新近系、古近系地層中，約占總儲(chǔ)量90%，其次分布于白堊系、侏羅系和三疊系。油藏以逆沖背斜油氣藏為主，可分為與斷層無(wú)關(guān)的構(gòu)造油氣藏和與斷層有關(guān)的構(gòu)造油氣藏。與斷層無(wú)關(guān)的構(gòu)造油氣藏包括逆沖背斜油氣藏、低幅背斜油氣藏等，一般多分布在低褶皺帶南部；與斷層有關(guān)的構(gòu)造油氣藏包括被斷層復(fù)雜化的逆沖背斜油氣藏及斷層下盤發(fā)育的斷鼻、斷塊油氣藏等，多分布在低褶皺帶北部，高褶皺帶等。

油氣藏分布表現(xiàn)為“南新北古，南大北小，南整北零，西油東氣”等特征。就基爾庫(kù)克地塊而言，低褶皺帶南部發(fā)育大型油氣藏，如Kirkuk巨型油氣藏為逆沖背斜油氣藏，呈北西-南東向展布，南北寬10～14 km，東西長(zhǎng)100 km，小斷層不發(fā)育，構(gòu)造幅度大，主要產(chǎn)層為漸新統(tǒng)Kirkuk群生物礁灰?guī)r；低褶皺中-北部 Taq Taq中型油氣藏為斷層復(fù)雜化的逆沖背斜油氣藏，儲(chǔ)、蓋層被小斷層和裂縫破壞，主要產(chǎn)層為上白堊統(tǒng)裂縫-孔隙型碳酸鹽巖；低褶皺帶北部 Miran小型油氣藏為被斷層復(fù)雜化的逆沖背斜氣藏，主要產(chǎn)層為白堊系、侏羅系和三疊系，其中，白堊系為重質(zhì)油，侏羅系和三疊系為凝析油和天然氣（圖2）。受烴源巖烴類演化控制，摩蘇爾區(qū)基本為油藏，基爾庫(kù)克由西向東由油藏逐漸過(guò)渡為油氣藏和氣藏[5-8]。

圖1 庫(kù)爾德地區(qū)構(gòu)造區(qū)劃分

圖2 庫(kù)爾德地區(qū)南西-北東向油氣藏分布特征

2.2 油氣藏形成與演化過(guò)程

受被動(dòng)大陸邊緣及前陸盆地演化影響，庫(kù)爾德地區(qū)油氣成藏特征復(fù)雜多樣[9]，并受油氣保存條件所控制。主要特征如下：①油氣生成、運(yùn)移時(shí)間略早于圈閉形成期。根據(jù)庫(kù)爾德地區(qū)Sangaw North-1井烴類熱演化模擬成果，三疊系、中侏羅統(tǒng)-下白堊統(tǒng)烴源巖分別在早白堊世晚期、晚白堊世晚期開始生油，晚白堊世晚期、古新世晚期分別進(jìn)入主生油期。構(gòu)造研究表明，圈閉形成于新特提斯洋關(guān)閉期，雛形于白堊世晚期，定型于上新世時(shí)期。②油氣成藏形成后的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)繼續(xù)對(duì)油氣進(jìn)行調(diào)節(jié)、分配。油氣充注后，伊朗板塊持續(xù)向阿拉伯板塊仰沖，油氣藏封堵斷層受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響而活化，地層形變使儲(chǔ)、蓋層產(chǎn)生裂縫，油氣重新分配；同時(shí)地層持續(xù)抬升剝蝕，導(dǎo)致中生代地層暴露在地表，油氣逃逸。③烴源巖演化程度控制烴類分布。庫(kù)爾德地區(qū)東南部上三疊統(tǒng)、中-上侏羅統(tǒng)，以及下白堊統(tǒng)烴源巖均進(jìn)入高成熟或過(guò)成熟階段，控制了庫(kù)爾德地區(qū)天然氣藏的分布，其它地區(qū)以液態(tài)烴類分布為主。④區(qū)域水動(dòng)力場(chǎng)控制低褶皺帶西北部原油性質(zhì)。隨著伊朗板塊周期性仰沖，扎格羅斯山脈隆起，區(qū)域水動(dòng)力變強(qiáng)，大氣淡水滲入氧化白堊系、侏羅系原油，在白堊系形成非流動(dòng)性重油，侏羅系原油密度普遍增大。⑤儲(chǔ)層受裂縫控制明顯。受構(gòu)造形變影響，低褶皺帶北部、及其以北的構(gòu)造帶白堊系、侏羅系和三疊系油藏以裂縫、或裂縫-孔隙型儲(chǔ)層為主。

3 油氣保存條件分析

在構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和區(qū)域水動(dòng)力作用下，庫(kù)爾德地區(qū)油氣保存條件分區(qū)域具有規(guī)律性現(xiàn)象[1，5]：①中新世Low Fars組區(qū)域蓋層缺失的地區(qū)，白堊系圈閉不存在可流動(dòng)性的油氣藏，油氣主要分布在高褶皺帶、疊瓦沖斷帶圈閉和低褶皺帶北部Low Fars組蓋層被剝蝕的圈閉。以Miran油氣田為例，其不存在大規(guī)模油氣藏的主要原因是 Miran油氣田白堊系含油層位為下白堊統(tǒng)Qamchurqa組，其上發(fā)育大套的泥巖夾粉砂巖Tanjero組地層，而不是常規(guī)的Shiranish灰?guī)r地層，對(duì)油氣封閉作用弱。②低褶皺帶北部，古新世底部Aaliji組區(qū)域碎屑巖蓋層遭受裂縫破壞，喪失了油氣封蓋性能，導(dǎo)致白堊系油氣逃逸散失。③庫(kù)爾德西北部低褶皺帶侏羅系、三疊系膏巖組段可形成局部蓋層封堵，對(duì)侏羅系、三疊系油氣藏進(jìn)行封堵。在Shaikan油田、Swara Tika油田油層均位于上侏羅統(tǒng)Barsarin組、下侏羅統(tǒng)Alan組和Adaiyah組膏巖層之下，說(shuō)明膏巖層封蓋作用明顯（圖3）。④低褶皺帶北部的侏羅系致密碳酸鹽巖也可成為局部蓋層，如Bina Bawi、Miran油氣田等，均可見(jiàn)中侏羅統(tǒng)Mus組致密灰?guī)r封蓋的油氣層。⑤油氣儲(chǔ)量大部分聚集在與逆沖斷層無(wú)關(guān)的圈閉中。庫(kù)爾德地區(qū)已發(fā)現(xiàn)的構(gòu)造油氣藏大部分儲(chǔ)量聚集在逆沖背斜和斷背斜構(gòu)造中，依靠逆沖斷層封閉的構(gòu)造油氣藏聚集的油氣儲(chǔ)量占比較少。⑥被南北向正斷層封閉或切割的圈閉油氣保存條件差，鉆探失利比例較高，如分布于西北部的Mangesh圈閉。⑦庫(kù)爾德地區(qū)西北部的白堊系、侏羅系地層受區(qū)域水動(dòng)力影響較大，大氣淡水滲入油層，并對(duì)原油氧化降解，導(dǎo)致白堊系形成非流動(dòng)性重質(zhì)油，侏羅系原油密度變大，API值 12～18，地層水礦化度較低（1 100～3 600 mg/L）。埋深變大和膏巖蓋層導(dǎo)致大氣淡水并沒(méi)有滲入三疊系地層中，該層系原油密度較低，油質(zhì)較好，API值36～41，地層水礦化度51 000～62 000 mg/L。

圖3 Shaikan油田-Atrush油田油藏剖面（IHS數(shù)據(jù)庫(kù)資料，2017，修改）

4 油氣保存條件主控因素分析

4.1 構(gòu)造運(yùn)動(dòng)對(duì)油藏的破壞作用

伊拉克庫(kù)爾德地區(qū)油氣保存主要受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和區(qū)域水動(dòng)力場(chǎng)控制[1，4]。構(gòu)造運(yùn)動(dòng)使油藏蓋層遭受剝蝕，封堵斷層活化，脆性地層形成裂縫，從而使油藏發(fā)生變化。受前陸盆地演化背景下的區(qū)域擠壓應(yīng)力影響，晚白堊世以來(lái)庫(kù)爾德地區(qū)地層抬升、斷裂活動(dòng)和脆性地層裂縫作用明顯，對(duì)油藏形成四種破壞樣式：①地殼抬升，導(dǎo)致高褶皺帶、疊瓦沖斷帶地層遭受剝蝕，白堊系、侏羅系甚至三疊系地層直接出露地表。在低褶皺帶北部，部分圈閉的頂部古近系、新近系地層遭受剝蝕，特別是作為區(qū)域蓋層的中新世下Fars地層遭受剝蝕。由于無(wú)蓋層遮擋，油氣逃逸至地表散失（圖4a）。②北西向區(qū)域擠壓應(yīng)力使蓋層遭受剝蝕，地層褶皺形成逆沖背斜，同時(shí)在圈閉頂部產(chǎn)生北東-南西向張性裂縫或小型正斷層，導(dǎo)致圈閉中已經(jīng)聚集的油氣向上運(yùn)移或逃逸，這種現(xiàn)象在低褶皺帶北部表現(xiàn)尤為明顯（圖4b）。③大扎比河斷層和西部轉(zhuǎn)換斷層右旋速度存在差異，在Dohuk-Aqra一線派生左旋應(yīng)力，形成花狀構(gòu)造，破壞原有的油藏，重新調(diào)節(jié)油氣分布（圖4c）。④庫(kù)爾德地區(qū)局部發(fā)育南北向斷層的背斜圈閉，這類斷層活動(dòng)時(shí)間較晚，多發(fā)生在油氣運(yùn)移期后，基本對(duì)油氣無(wú)封閉作用，鉆探往往失利（圖4d）。

圖4 構(gòu)造運(yùn)動(dòng)對(duì)油藏的四種破壞樣式

4.2 大氣淡水滲入對(duì)油藏的破壞作用

區(qū)域水動(dòng)力場(chǎng)活躍導(dǎo)致大氣淡水滲入油層是另一種油氣藏破壞的因素。油層在遭到淡水侵入后，原油性質(zhì)發(fā)生變化，密度加大，原油品質(zhì)變差。在庫(kù)爾德地區(qū)北部，高褶皺帶、疊瓦沖斷帶的中生代地層暴露到地表，較為發(fā)育的斷層溝通了大氣淡水滲入的通道；在庫(kù)爾德地區(qū)北部地形高度差達(dá)1 000～2 500 m的水柱具有巨大的水壓勢(shì)能差，更加促進(jìn)大氣淡水的滲入作用。根據(jù)Al-Mashadam（1986年）研究成果，阿拉伯板塊上白堊統(tǒng)含水層高勢(shì)能區(qū)靠近庫(kù)爾德北東一側(cè)，地表水由東北向西南滲入，導(dǎo)致庫(kù)爾德地區(qū)諸油田水淡化，地層水含鹽度 10～100 g/L，其中，Taq Taq油田水含鹽度1～32 g/L（圖5）。在庫(kù)爾德地區(qū)西北部，Shaikan油田白堊系地層受到大氣淡水滲入，原油氧化降解，輕烴溢出，重?zé)N降解為非流動(dòng)重油或?yàn)r青。Shaikan油田侏羅系稠油、Taq Taq油田始新世Pila Spi組稠油也屬于大氣淡水作用下降解的產(chǎn)物。

圖5 庫(kù)爾德地區(qū)上白堊統(tǒng)油田水含鹽量變化趨勢(shì)（Al-Mashadam，1986年，修改），g/L

5 結(jié)論

伊拉克庫(kù)爾德地區(qū)油氣成藏特征表明了油氣保存條件是控制油氣成藏的重要因素，持續(xù)的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)對(duì)油氣藏有較大的破壞作用。地層抬升造成蓋層被剝蝕，區(qū)域擠壓應(yīng)力使封堵斷層活化并形成小斷層和微裂縫，使油氣逃逸或重新分配；轉(zhuǎn)換斷層產(chǎn)生花狀構(gòu)造復(fù)雜油氣藏結(jié)構(gòu)，派生局部張應(yīng)力導(dǎo)致在圈閉上形成小型正斷層，使油氣散失。此外，板塊碰撞作用造成了巨大地形高度差，區(qū)域水動(dòng)力活躍，大氣淡水滲入油氣藏中，致使原油密度增大，甚至形成非流動(dòng)性重質(zhì)油。