柴北緣冷湖七號(hào)—南八仙地區(qū)構(gòu)造特征及油氣勘探方向

白亞?wèn)|，楊 巍，馬 峰，石正灝，王兆兵

(1.中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院西北分院，甘肅 蘭州 730020；2.中國(guó)石油青海油田分公司，甘肅 敦煌 736202)

0 引 言

冷湖七號(hào)—南八仙地區(qū)位于柴達(dá)木盆地北緣(后文簡(jiǎn)稱(chēng)柴北緣)，是柴北緣主要的含油氣區(qū)帶。近年勘探發(fā)現(xiàn)多個(gè)侏羅系的原生油氣藏以及古近系—新近系次生油氣藏，其中，南八仙油氣田已進(jìn)入油氣開(kāi)發(fā)階段，該油氣田烴源巖來(lái)自伊北凹陷侏羅系[1-2]，以古近系—新近系為主要開(kāi)發(fā)層段。

冷湖七號(hào)地區(qū)和南八仙地區(qū)均位于該構(gòu)造帶上，但南八仙從基巖到新近系均獲油氣發(fā)現(xiàn)，而冷湖七號(hào)目前僅在中淺層古近系獲得工業(yè)氣流，可見(jiàn)其成藏差異性明顯。前人研究發(fā)現(xiàn)[3-6]，柴北緣區(qū)域上發(fā)育古近系—新近系碎屑巖儲(chǔ)集層和基巖儲(chǔ)集層，且上覆泥巖蓋層大面積均有分布；同時(shí),冷湖七號(hào)—南八仙地區(qū)緊鄰柴北緣侏羅系生烴凹陷，其油氣源條件充足，因此，構(gòu)造特征是該地區(qū)油氣成藏的主要影響因素。該文以前人研究及油田勘探實(shí)踐為基礎(chǔ)，探究冷湖七號(hào)—南八仙地區(qū)的構(gòu)造特征及其對(duì)油氣成藏的控制作用，意在揭示其構(gòu)造成藏差異性，為拓寬該區(qū)油氣勘探領(lǐng)域提供借鑒，對(duì)今后的油氣勘探具有一定的指導(dǎo)意義。

1 現(xiàn)今構(gòu)造樣式

冷湖七號(hào)—南八仙地區(qū)位于柴北緣東段(圖1)，夾持于祁連山和阿爾金山之間，被伊北凹陷、賽什騰凹陷、昆特依凹陷等緊密環(huán)繞，由老至新沉積侏羅系(J),古近系路樂(lè)河組(E1+2)、下干柴溝組(E3),新近系上干柴溝組(N1)、下油砂山組(N21)、上油砂山組(N22)、獅子溝組(N23)及第四系(Q)。該構(gòu)造帶在中、新生代受到多期次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，其中，燕山運(yùn)動(dòng)晚期的差異抬升及區(qū)域剝蝕，使其整體呈現(xiàn)向南西傾的斜坡形態(tài)；之后受到喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)時(shí)期的側(cè)向擠壓作用，地層逐漸填平補(bǔ)齊并穩(wěn)定沉積[3，7-8]。但受控于構(gòu)造位置及構(gòu)造應(yīng)力環(huán)境不同，冷湖七號(hào)地區(qū)和南八仙地區(qū)的現(xiàn)今構(gòu)造樣式存在一定差異性。

圖1 冷湖—南八仙構(gòu)造帶構(gòu)造位置

1.1 冷湖七號(hào)地區(qū)

冷湖七號(hào)地區(qū)位于冷湖構(gòu)造帶東南端，是該構(gòu)造帶規(guī)模最大的背斜構(gòu)造，南鄰伊北凹陷，北靠賽什騰凹陷，形成了以下侏羅統(tǒng)為氣源巖，基巖、侏羅系、古近系和新近系為儲(chǔ)層的多套含油氣系統(tǒng)。喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)晚期受到來(lái)自祁連山的北東方向側(cè)向擠壓作用，冷湖七號(hào)構(gòu)造形態(tài)一次性成型，為一晚期構(gòu)造；冷湖七號(hào)深層受擠壓作用形成較完整的背斜構(gòu)造，同時(shí),在中淺層因背斜核部壓力釋放形成以正斷層為主的斷塊，故發(fā)育深、淺2套構(gòu)造樣式(圖2)。

圖2 冷湖七號(hào)北西—南東向

1.2 南八仙地區(qū)

南八仙地區(qū)位于冷湖七號(hào)地區(qū)南東方向，夾持于陵間斷裂和馬仙斷裂之間，其西北部為賽什騰凹陷，西南部為伊北凹陷，整體呈近東西向的背斜構(gòu)造。受燕山運(yùn)動(dòng)末期、喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)早期和晚期的構(gòu)造擠壓作用，南八仙地區(qū)形成區(qū)域上近東西向延伸展布的仙南和仙北斷層，前者為北傾的基底卷入型逆沖斷層，后者為南傾的滑脫斷層并伴生大量正斷層，由此形成差異性較大的深、淺2套構(gòu)造樣式(圖3)。

深層構(gòu)造受控于仙南斷層，在燕山運(yùn)動(dòng)晚期的擠壓應(yīng)力下，基底隆升后形成了基底卷入型背沖斷壘和斷展褶皺結(jié)合的構(gòu)造樣式，構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單，以背斜和斷背斜為主要圈閉形態(tài)；淺層構(gòu)造受控于仙北斷層，在喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)中、晚期的擠壓作用下，受基底隆升、頂部局部拉張、右旋走滑等復(fù)雜的應(yīng)力形成滑脫型的構(gòu)造樣式，構(gòu)造相對(duì)復(fù)雜。

圖3 南八仙地區(qū)南北向地質(zhì)及油藏剖面(位置如圖1中BB＇)

冷湖七號(hào)—南八仙地區(qū)主要受燕山運(yùn)動(dòng)和喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)控制，均發(fā)育深、淺2套差異性構(gòu)造樣式，其中，深層以斷層控制的背斜和斷背斜構(gòu)造為主，淺層分別形成正斷層控制的斷塊構(gòu)造和滑脫斷層控制的斷鼻構(gòu)造。但冷湖七號(hào)構(gòu)造是在喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)晚期一次性定型，深、淺層構(gòu)造的主控?cái)嗔褍A向相同，而南八仙地區(qū)的深部構(gòu)造形成于燕山運(yùn)動(dòng)晚期，具有明顯的古構(gòu)造背景，深層主控?cái)嗔殉掷m(xù)活動(dòng)至喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)晚期，誘使淺層發(fā)育新構(gòu)造，且深、淺層主控?cái)嗔褍A向相反。由此可見(jiàn)，該地區(qū)現(xiàn)今構(gòu)造樣式的差別主要受其構(gòu)造演化差異性控制。

2 冷湖七號(hào)—南八仙地區(qū)中、新生代的構(gòu)造演化特征

柴北緣在中、新生代主要經(jīng)歷了印支運(yùn)動(dòng)末期、燕山運(yùn)動(dòng)和喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)共3次大的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，其中，燕山末期和喜馬拉雅晚期的擠壓構(gòu)造作用，對(duì)其現(xiàn)今構(gòu)造格局的形成影響最大，該期也是圈閉形成的主要時(shí)期[3，7-8]。

中生代燕山末期(早侏羅世—早白堊世)，受南西—北東向擠壓應(yīng)力作用，柴北緣發(fā)生大規(guī)模抬升，侏羅世—白堊世時(shí)期沉積的地層被嚴(yán)重剝蝕，冷湖構(gòu)造帶僅殘留部分早侏羅統(tǒng)，由此形成柴北緣隆凹相間的古構(gòu)造背景；新生代喜馬拉雅早期(古近紀(jì)—上新世早期)，區(qū)域擠壓作用較弱，構(gòu)造運(yùn)動(dòng)微弱，柴北緣長(zhǎng)期處于穩(wěn)定沉積狀態(tài)；喜馬拉雅晚期(上新世中晚期—第四紀(jì))構(gòu)造運(yùn)動(dòng)由弱變強(qiáng)，柴達(dá)木盆地周緣山體的隆升及盆內(nèi)走滑的綜合作用下，早期構(gòu)造不斷被加強(qiáng)并接受改造，形成現(xiàn)今的構(gòu)造格局。

侏羅系是冷湖七號(hào)—南八仙地區(qū)現(xiàn)今殘留的最早的沉積地層，其地層厚度一定程度上反映出該地區(qū)的古構(gòu)造背景。冷湖七號(hào)處于斜坡-凹陷區(qū)，自古近系開(kāi)始整體處于穩(wěn)定沉積狀態(tài)；至喜馬拉雅晚期(N22沉積末期)，在擠壓作用下基底開(kāi)始隆升，至N23沉積末期，在構(gòu)造擠壓作用及基底隆升的雙重控制下，深層擠壓隆升，形成較完整的背斜或斷背斜圈閉，淺層構(gòu)造應(yīng)力釋放，以拉張環(huán)境為主，形成以正斷層為主的斷塊圈閉(圖4)。

而南八仙地區(qū)在燕山末期位于古隆起區(qū)，至古近系路樂(lè)河組沉積時(shí)期，早期的基底斷裂就開(kāi)始活動(dòng)，在古近系沉積末期可見(jiàn)其構(gòu)造雛形，至N23沉積末期，受控于構(gòu)造擠壓作用及基底隆升，深層形成較完整的背斜或斷背斜圈閉，淺層構(gòu)造以走滑拉張為主，形成以滑脫斷層為主控因素的斷鼻圈閉。故冷湖七號(hào)—南八仙地區(qū)的構(gòu)造演化差異性主要表現(xiàn)在其構(gòu)造背景及構(gòu)造形成時(shí)間，對(duì)該地區(qū)的油氣成藏和保存條件起主要的控制作用。

圖4 冷湖七號(hào)—南八仙構(gòu)造演化剖面(位置如圖1中CC＇)

3 油氣成藏模式

基于上述對(duì)現(xiàn)今構(gòu)造樣式和構(gòu)造演化特征的認(rèn)識(shí)，結(jié)合前人對(duì)柴北緣烴源巖分布、儲(chǔ)蓋組合及油氣運(yùn)移通道等方面[9-12]的綜合分析，認(rèn)為冷湖七號(hào)—南八仙地區(qū)油氣成藏模式多樣，冷湖七號(hào)構(gòu)造深層全區(qū)發(fā)育侏羅系烴源巖，斷層作為油氣縱向運(yùn)移的主要通道，形成源內(nèi)及源上油氣藏(圖2)；南八仙構(gòu)造主體部位深層不發(fā)育侏羅系烴源巖，但侏羅系及古近系之間的區(qū)域不整合面為油氣提供橫向運(yùn)移通道，形成源外油氣藏(圖3)。其中，源內(nèi)油氣藏位于冷湖七號(hào)構(gòu)造深層侏羅系，受斷層控制，為斷背斜氣藏；源上油氣藏在冷湖七號(hào)古近系及新近系中均有發(fā)現(xiàn)，油氣沿基底斷層向上運(yùn)移至古近系形成近源氣藏，淺層正斷層溝通古近系氣藏及新近系斷塊圈閉形成遠(yuǎn)源氣藏；源外油氣藏主要發(fā)現(xiàn)于南八仙基巖、古近系及新近系中，油氣沿基底斷層及不整合面發(fā)生運(yùn)移，在基巖中形成較完整的背斜氣藏，并沿基底斷層及淺層滑脫斷層向上運(yùn)移，在古近系形成斷背斜氣藏，在古近系和新近系中形成滑脫斷層下盤(pán)的斷鼻油氣藏。

受控于現(xiàn)今構(gòu)造形態(tài)及構(gòu)造演化，冷湖七號(hào)—南八仙構(gòu)造油氣均呈深、淺層復(fù)式成藏特征，油氣富集區(qū)發(fā)育于淺層滑脫斷層下盤(pán)、正斷層夾塊及深層晚期擠壓隆升圈閉中，形成以斷層為主要控制因素的斷背斜、斷鼻、背斜及斷塊油氣藏。依據(jù)該地區(qū)已鉆井及其試油氣結(jié)果，南八仙構(gòu)造在古近系上部—新近系已發(fā)現(xiàn)油氣田并處于開(kāi)發(fā)階段，在深層基巖及古近系下部也發(fā)現(xiàn)了良好的油氣顯示，而冷湖七號(hào)淺層新近系油氣顯示較微弱，推測(cè)其與斷塊圈閉規(guī)模較小有關(guān)，古近系源上氣藏獲得工業(yè)氣流，但無(wú)鉆遇侏羅系的探井驗(yàn)證其深層源內(nèi)氣藏的存在。

4 下一步勘探方向

近年的油氣勘探實(shí)踐證實(shí)，南八仙油氣田以侏羅系煤系地層為烴源巖，油氣沿著深層不整合面由伊北凹陷發(fā)生橫向運(yùn)移，此后受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，沿著仙南和仙北斷裂發(fā)生由深層至淺層的縱向運(yùn)移，目前已發(fā)現(xiàn)基巖背斜氣藏、古近系斷背斜氣藏及新近系斷鼻油氣藏。由此可以看出，南八仙地區(qū)油氣勘探具有以下特征：緊鄰侏羅系生烴凹陷，深層不整合面為主要的油氣橫向運(yùn)移通道，深入基巖的早期斷裂是油氣向上運(yùn)移至淺層的油源斷層；深、淺層存在不同的油氣成藏過(guò)程，其中，斷層的封閉和疏導(dǎo)作用并存，且起著重要的控制作用。

上述構(gòu)造特征的對(duì)比和研究表明，冷湖七號(hào)地區(qū)和南八仙地區(qū)的構(gòu)造形成過(guò)程和構(gòu)造樣式存在一定的差異性，但是兩者的區(qū)域構(gòu)造背景具有較大的相似性，故認(rèn)為其油氣成藏也具有相似性。

冷湖七號(hào)目前已在中淺層古近系中獲得工業(yè)氣流，證實(shí)了其有效氣源充足，且其侏羅系地層區(qū)域發(fā)育，較南八仙具有更好的油氣源條件；深層斷裂和不整合面均可作為油氣運(yùn)移的主要通道。但冷湖七號(hào)的深、淺層構(gòu)造高點(diǎn)發(fā)生偏移(圖5)，其中，淺層構(gòu)造高點(diǎn)位于冷湖七號(hào)構(gòu)造西部，已鉆探多口預(yù)探井，而深層構(gòu)造高點(diǎn)向南東方向偏移且偏移距較大。故認(rèn)為深層基巖更靠近侏羅系凹陷及油源斷裂，更利于油氣充注和成藏，且其保存條件也較好。綜上所述，認(rèn)為冷湖七號(hào)的基巖為該地區(qū)下一步油氣勘探的重要方向，其預(yù)探井可在T6(基巖頂面)構(gòu)造圈閉部署，以基巖為主要目的層位進(jìn)行鉆探。

圖5 冷湖七號(hào)T2及T6反射層構(gòu)造圈閉疊合圖

5 結(jié) 論

(1) 南八仙構(gòu)造帶為古隆起背景下的早期構(gòu)造，古近紀(jì)—中新世時(shí)期早期的控區(qū)斷裂持續(xù)活動(dòng)，至上新世沉積時(shí)期構(gòu)造定型，為淺層滑脫、深層擠壓隆升的復(fù)式構(gòu)造樣式，其深層擠壓隆升構(gòu)造和淺層滑脫構(gòu)造均易于形成油氣富集區(qū)。

(2) 冷湖七號(hào)構(gòu)造帶在E1+2沉積前古構(gòu)造背景不明顯，至中新世早期基底持續(xù)隆升，深層構(gòu)造完整并穩(wěn)定發(fā)育，淺層構(gòu)造破碎且構(gòu)造高點(diǎn)發(fā)生偏移，故冷湖七號(hào)地區(qū)深層基巖更有利于油氣成藏，是該區(qū)下一步主要的勘探方向。