塔里木盆地巴楚-塔北地區(qū)深層寒武系油氣成藏過(guò)程與勘探方向

鄭見(jiàn)超，李 斌，袁 倩，戚明輝，尹中山，彭 軍，黃 毅，張燁毓

（1. 成都理工大學(xué)油氣藏地質(zhì)及開(kāi)發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610059； 2. 頁(yè)巖氣評(píng)價(jià)與開(kāi)采四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610091； 3. 自然資源部復(fù)雜構(gòu)造區(qū)頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)工程技術(shù)創(chuàng)新中心，四川 成都 610091； 4. 西南石油大學(xué)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，四川 成都 610500； 5. 中國(guó)石油西南油氣田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，四川 成都 610500）

近年來(lái)，中國(guó)在海相深層油氣勘探中取得了一系列成果，例如四川盆地安岳氣田和普光氣田、鄂爾多斯盆地靖邊氣田，以及塔里木盆地順北氣田和塔河氣田等［1-5］，展現(xiàn)了巨大的勘探潛力。塔里木盆地作為中國(guó)最大的內(nèi)陸疊合盆地，由于構(gòu)造多期演化，加之寒武系埋深大，油氣成藏關(guān)系更加復(fù)雜，勘探風(fēng)險(xiǎn)高。尤其在順北和塔河地區(qū)儲(chǔ)層平均深度雖然超過(guò)7 500 m，但仍然存在液態(tài)烴，使得深層油氣的烴源巖熱演化過(guò)程及源灶有效性［6-8］、油氣富集趨勢(shì)、古油藏保存及調(diào)整方向等問(wèn)題成為制約油氣勘探的難題之一。目前，部分探井鉆遇或鉆穿寒武系且油氣顯示較好，揭示了寒武系勘探的巨大潛力。當(dāng)前研究認(rèn)為，對(duì)于塔里木盆地深層-超深層海相碳酸鹽巖勘探應(yīng)主要圍繞古隆起和古斜坡開(kāi)展［9-10］，而巴楚和塔北作為主要的控藏古隆起，長(zhǎng)期以來(lái)受到廣泛關(guān)注。針對(duì)寒武系油氣藏的復(fù)雜變化，本研究借助盆地模擬技術(shù)，選取巴楚-塔北地區(qū)古隆起寒武系為研究對(duì)象，在大區(qū)域和廣時(shí)域上動(dòng)態(tài)恢復(fù)油氣成藏過(guò)程，探索油氣富集規(guī)律，力求降低勘探風(fēng)險(xiǎn)，指明勘探方向。

1 區(qū)域背景及石油地質(zhì)條件

塔里木盆地位于新疆維吾爾族自治區(qū)南部，區(qū)域構(gòu)造位置為南天山斷褶帶與昆侖山斷褶帶之間，縱向上發(fā)育多個(gè)不整合面，橫向上則被多條深大斷裂切割。寒武紀(jì)—二疊紀(jì)主要以隆坳相間的構(gòu)造格局演變?yōu)橹?，三疊紀(jì)—白堊紀(jì)主要以在斷裂褶皺影響下形成的前陸逆沖帶為主。寒武紀(jì)主要為被動(dòng)大陸邊緣碳酸鹽臺(tái)地-斜坡-陸棚-盆地沉積，具有陸表海臺(tái)地性質(zhì)，“西臺(tái)東盆”的沉積格局形成并保持穩(wěn)定［11-12］。

1.1 烴源巖特征

目前勘探證實(shí)，塔里木盆地寒武系油氣主要來(lái)自下寒武統(tǒng)海相富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖。其中玉爾吐斯組黑色頁(yè)巖被認(rèn)為是最有效的主力烴源巖，長(zhǎng)期以來(lái)得到廣泛認(rèn)可和持續(xù)關(guān)注［13-18］。由于玉爾吐斯組烴源巖埋深較大，目前野外能夠觀察到的玉爾吐斯組出露于柯坪地區(qū)，剖面顯示為黑色頁(yè)巖，地層厚度為9.2 m。其下部巖性為未風(fēng)化黑色炭質(zhì)頁(yè)巖，總有機(jī)碳（TOC）含量平均值為17.99%，上部為黑色含粉砂炭質(zhì)頁(yè)巖，TOC含量平均值為2.42%，沉積分散有機(jī)質(zhì)的類(lèi)型主要為Ⅰ型或Ⅱ1型。巖相古地理及鉆井揭示，除巴楚-塔中地區(qū)的中央隆起區(qū)缺失外，其余地區(qū)均廣泛發(fā)育厚度不等的玉爾吐斯組烴源巖［19-20］。據(jù)鉆井顯示，環(huán)滿加爾地區(qū)下寒武統(tǒng)烴源巖豐度較高，為塔里木盆地海相油氣最為重要的生烴區(qū)之一。其中以玉爾吐斯組以及其同期異相的西山布拉克組烴源巖豐度最高，而巴楚隆起區(qū)下寒武統(tǒng)烴源巖不發(fā)育且缺失玉爾吐斯組地層。

1.2 儲(chǔ)層特征及儲(chǔ)-蓋組合

沉積相是有利儲(chǔ)集體形成的基礎(chǔ)。塔里木盆地寒武系臺(tái)緣礁灘、臺(tái)內(nèi)丘灘以及膏質(zhì)云坪是儲(chǔ)集層發(fā)育的有利相帶［21-22］。巴楚-塔北地區(qū)寒武系主要為白云巖儲(chǔ)層，多數(shù)發(fā)育在下寒武統(tǒng)肖爾布拉克組（1x）、中寒武統(tǒng)沙依里克組（2s）及上寒武統(tǒng)下丘里塔格群（3ql）。通過(guò)對(duì)該地區(qū)12口探井寒武系巖心樣品孔隙度數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，寒武系孔隙度集中分布在0.1 %~2.5 %，滲透率分布范圍較大，為（0.001~11 200）×10-3μm2，總體上表現(xiàn)為特低孔和特低滲特征。其中，巴楚-塔北地區(qū)肖爾布拉克組儲(chǔ)層物性較好，平均孔隙度為3.7%，滲透率巴楚較塔北好，有利儲(chǔ)層發(fā)育相帶分布在巴楚隆起西側(cè)和巴楚隆起以東至TS1井以西地區(qū)。

通過(guò)對(duì)研究區(qū)BT5 井、Mabei1 井、HT1 井、He4 井、XH1 井、YQ6 井和TS1 井的巖心、薄片和掃描電鏡觀察分析認(rèn)為，寒武系碳酸鹽巖儲(chǔ)層發(fā)育多種儲(chǔ)集空間類(lèi)型，主要有晶間溶孔、粒內(nèi)（間）溶孔、溶蝕孔洞以及裂縫等，其中裂縫和溶蝕孔洞是主要儲(chǔ)集空間。肖爾布拉克組在巴楚地區(qū)主要以原生孔隙和溶蝕孔為主，裂縫較發(fā)育（圖1a，b），而塔北地區(qū)的XH1 井表現(xiàn)出原生孔隙不發(fā)育，溶蝕孔洞較少；沙依里克組在巴楚地區(qū)以溶蝕孔洞和裂縫為主（圖1c，d）；下丘里塔格群在巴楚-塔北地區(qū)以溶蝕孔洞為主，裂縫發(fā)育（圖1e，f）。

圖1 塔里木盆地巴楚-塔北地區(qū)寒武系鏡下及巖心照片（資料來(lái)源于中國(guó)石化西北油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院）Fig.1 Micrographs and core photos of the Cambrian in Bachu?Tabei area，Tarim Basin（courtesy of Exploration and Development Research Institute of SINOPEC Northwest Oilfield Company）

在寒武紀(jì)整個(gè)塔里木盆地“西臺(tái)東盆”的構(gòu)造格局影響下，中寒武統(tǒng)膏巖以巴楚隆起中北部為中心，厚度向四周呈不規(guī)則狀遞減，環(huán)繞狀分布［23-24］。巴楚地區(qū)寒武系主要發(fā)育下寒武統(tǒng)肖爾布拉克組白云巖為儲(chǔ)層、阿瓦塔格組膏巖為蓋層的儲(chǔ)-蓋組合。塔北地區(qū)中東部中、下寒武統(tǒng)膏巖發(fā)育局限，致密白云巖、灰?guī)r和泥巖提供了封蓋條件。

2 烴源巖熱演化史恢復(fù)

2.1 恢復(fù)參數(shù)

本次研究以盆地模擬技術(shù)為手段，選取不同構(gòu)造帶10 口實(shí)鉆井進(jìn)行玉爾吐斯組烴源巖熱演化史恢復(fù)（圖2a）。其中，埋藏史依據(jù)單井鉆井分層、巖性解釋和地震資料等建立，剝蝕量以實(shí)測(cè)鏡質(zhì)體反射率（Ro）及區(qū)域等效鏡質(zhì)體反射率（VRo）為約束反演計(jì)算后綜合確定，未鉆遇地層通過(guò)地震數(shù)據(jù)加載虛擬層。邊界控制參數(shù)中，不同地史上的古水深和大地?zé)崃髦蹈鶕?jù)現(xiàn)場(chǎng)研究成果確定，并用古地溫Wygrala 模型進(jìn)行修正［19-20］。最后選取Easy%Ro化學(xué)動(dòng)力學(xué)模型開(kāi)展模擬。模擬結(jié)果用實(shí)測(cè)Ro和溫度進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果可靠。

2.2 熱演化史及熱演化模式

熱演化史模擬結(jié)果表明，玉爾吐斯組烴源巖具有多期和動(dòng)態(tài)差異的演化特征（圖2b）。目前，塔北地區(qū)有效烴源巖分布在沙雅隆起斜坡帶，以生干氣為主；巴楚地區(qū)東部的阿瓦提坳陷在海西晚期生烴枯竭范圍逐漸擴(kuò)大，西部麥蓋提斜坡總體上進(jìn)入生干氣階段。對(duì)比不同構(gòu)造帶烴源巖熱演化史，將熱演化過(guò)程劃分為加里東中期、加里東晚期—海西早期、海西晚期以及喜馬拉雅期晚期4 個(gè)關(guān)鍵時(shí)期，同時(shí)根據(jù)不同構(gòu)造帶烴源巖鏡質(zhì)體反射率演化趨勢(shì)，提出了熱演化的3 種模式（圖2c）。

圖2 塔里木盆地不同構(gòu)造單元玉爾吐斯組烴源巖熱演化階段劃分及熱演化模式Fig.2 Classification of thermal evolution stages and evolution patterns of the Yuertus source rocks in different structural units，Tarim Basin

1）盆地坳陷區(qū)——連續(xù)熱演化模式

以位于阿瓦提坳陷東南斜坡的ADong1 井為代表（圖2c1），其熱演化時(shí)間是從寒武紀(jì)開(kāi)始直到二疊紀(jì)，主要是由于坳陷及其圍斜區(qū)長(zhǎng)期持續(xù)穩(wěn)定沉降，熱演化過(guò)程沒(méi)有間斷，呈連續(xù)型。

2）盆地斜坡區(qū)——接力熱演化模式

以位于沙雅隆起中部的TS2 井為代表（圖2c4），熱演化進(jìn)程與不同時(shí)期構(gòu)造活動(dòng)有關(guān)。由于多次沉積間斷及構(gòu)造升降，其熱演化過(guò)程表現(xiàn)出階段性特征。

3）盆地周緣山前帶——快速熱演化模式

以位于孔雀河斜坡的YL1井為代表（圖2c8），其熱演化時(shí)間從寒武紀(jì)到志留紀(jì)—泥盆紀(jì)，隨后進(jìn)入生烴停滯階段，雖然侏羅紀(jì)后再次埋深，但地溫較低已不具備生烴條件，具有早期快速熱演化特征。以位于沙雅隆起西部的XH1井為代表（圖2c9），中新世以后前陸坳陷快速填平加快了熱演化進(jìn)程，具有晚期快速熱演化特征。

3 主要輸導(dǎo)體系

輸導(dǎo)體系是油氣成藏過(guò)程中連接源巖與圈閉之間的路徑網(wǎng)。前人研究表明［25-28］，斷層型、不整合型和輸導(dǎo)層型是構(gòu)成塔里木盆地寒武系-奧陶系油氣運(yùn)移輸導(dǎo)系統(tǒng)的基本元素。本次研究利用巖心、單井測(cè)井解釋成果和地震解釋數(shù)據(jù)開(kāi)展研究區(qū)寒武系輸導(dǎo)體系識(shí)別。

3.1 斷裂型

巴楚地區(qū)斷裂主要活動(dòng)和定型期為加里東早期、海西期和喜馬拉雅期。

加里東期斷裂呈轉(zhuǎn)折褶皺形態(tài)，控制形成系列斷背斜構(gòu)造。該時(shí)期巴楚西部主要為NW 向斷裂，東部主要為WE 向斷裂，具有延伸短的特點(diǎn)；海西期斷裂主要呈NWW 向展布；喜馬拉雅期斷裂NW 向?yàn)橹?，具有延伸長(zhǎng)的特點(diǎn)。總體來(lái)看，喜馬拉雅期斷裂活動(dòng)劇烈，規(guī)模最大，斷穿層系多，對(duì)巴楚地區(qū)油氣輸導(dǎo)具有重要意義（圖3）。巴楚地區(qū)東部受喜馬拉雅期斷裂影響，前期油氣藏遭受破壞和調(diào)整，而巴楚地區(qū)西部斷裂則成為油氣垂向運(yùn)移的優(yōu)勢(shì)通道。

圖3 塔里木盆地巴楚地區(qū)斷裂活動(dòng)分期（a）與東北向地震解釋剖面斷裂分布（b）（b圖基礎(chǔ)資料來(lái)源于中國(guó)石化西北油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院）Fig.3 Stages of faulting activities（a）and the fault distribution on the NE?trending seismic section（b）in Bachu area，Tarim Basin（courtesy of Exploration and Development Research Institute of SINOPEC Northwest Oilfield Company for the basic data of Fig.3b）

塔北地區(qū)在加里東晚期—海西早期形成了一系列NW 和NE 向呈“X”型相交的走滑斷裂系統(tǒng)，具有多階段繼承性（圖4）［29］。該地區(qū)斷裂雖然單體規(guī)模較巴楚地區(qū)小，但由于斷裂發(fā)育集中，初始形成及持續(xù)生長(zhǎng)時(shí)間與烴源巖生、排烴匹配關(guān)系較好，為滿加爾坳陷及塔北斜坡玉爾吐斯組烴源巖生成的油氣提供有利的運(yùn)移通道。

圖4 塔里木盆地塔北地區(qū)斷裂分布（a）及過(guò)哈拉哈塘Ha8井地震解釋剖面斷裂分布（b）（b圖據(jù)文獻(xiàn)［29］修改）Fig.4 Fault distribution in Tabei area（a）and fault distribution on seismic section across Well Ha8，Tarim Basin（with Fig.4b modified from reference［29］）

3.2 輸導(dǎo)層型

多期構(gòu)造改造及溶蝕作用是輸導(dǎo)層型形成的關(guān)鍵。研究區(qū)寒武系下丘里塔格群、肖爾布拉克組發(fā)育多種溶蝕作用，包括（準(zhǔn)）同生期大氣淡水溶蝕作用、埋藏溶蝕作用、表生巖溶作用及與深大斷裂有關(guān)的大氣淡水溶蝕作用。同時(shí)寒武系地層受斷裂影響，裂縫發(fā)育程度高。

塔北地區(qū)下丘里塔格群整體上發(fā)育溶蝕孔洞和裂縫（圖5a，b），上部以裂縫為主，發(fā)育的溶孔孔徑微小，由上向下溶孔的孔徑由小逐漸增大，孔-縫-洞連通情況也隨著溶蝕孔洞的發(fā)育而逐漸變好。XH2 井、TS1井和YQ6 井巖心觀察統(tǒng)計(jì)表明，孔洞主要以未充填-半充填為主，裂縫充填狀態(tài)主要以半充填為主，有效性較好；巴楚地區(qū)裂縫及孔洞也發(fā)育（圖5c），以半充填-全充填縫為主，有效性較塔北地區(qū)稍差。其中，巴楚地區(qū)西部上寒武統(tǒng)在Tong1 井和BT5 井主要以溶蝕孔洞及裂縫為主，而東部的F1井和HT1井則表現(xiàn)為溶蝕孔洞型，且主要以小孔為主。

圖5 塔里木盆地巴楚-塔北地區(qū)寒武系下丘里塔格群儲(chǔ)層裂縫、溶蝕孔洞伴生關(guān)系（資料來(lái)源于中國(guó)石化西北油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院）Fig.5 Association between fractures and dissolved pores in the Cambrian Xiaqiulitage Formation in Bachu?Tabei area，Tarim Basin（courtesy of Exploration and Development Research Institute of SINOPEC Northwest Oilfield Company）

塔北地區(qū)鉆至下寒武統(tǒng)肖爾布拉克組井較少。從XH1 井鉆揭來(lái)看，溶蝕孔洞具有欠發(fā)育的特征。但塔北隆起區(qū)西部的柯坪斷隆東段野外剖面顯示，該組因多期溶蝕而發(fā)育溶蝕孔洞，有利相帶分布在輪南-牙哈低凸起之上及周緣［30-31］。從XH1 井和DG2 井巖心觀察統(tǒng)計(jì)表明，以水平-斜交的小微縫為主，有效性較好，有效縫線密度最高達(dá)12.9 條/m。巴楚地區(qū)溶蝕孔洞較發(fā)育，主要以小孔為主，充填狀態(tài)為未充填-半充填。其中，BT5井溶蝕孔洞中大、中和小孔線密度分別為2.2，7.7 和20.0 個(gè)/m。裂縫發(fā)育程度整體稍弱，但部分地區(qū)裂縫線密度仍達(dá)到13.5 條/m（F1 井），以水平-斜交的小微縫為主，有效性較好。總的來(lái)看，下寒武統(tǒng)肖爾布拉克組裂縫較發(fā)育，主要分布在巴楚-塔北構(gòu)造活動(dòng)較劇烈的地區(qū)，裂縫有效性在區(qū)域上呈現(xiàn)出較強(qiáng)的非均質(zhì)性。

3.3 不整合型

震旦紀(jì)末期，塔里木板塊受“柯坪運(yùn)動(dòng)”影響抬升遭受剝蝕，在盆地大部分地區(qū)形成T90區(qū)域不整合［32］。其中，巴楚隆起區(qū)東北部在地震剖面上表現(xiàn)為震旦系被寒武系削截超覆特征［33］。巴楚-塔北地區(qū)大面積發(fā)育T81不整合面，不整合面上、下的地層有不同的構(gòu)造特征，沉積環(huán)境具有明顯變化［34］。

4 古構(gòu)造背景下的油氣運(yùn)聚趨勢(shì)

地史時(shí)期某一構(gòu)造面所處的古海拔深度可以反映當(dāng)時(shí)的古構(gòu)造格局，古構(gòu)造形態(tài)控制了油氣運(yùn)聚的趨勢(shì)。本研究針對(duì)肖爾布拉克組頂面（T84），通過(guò)現(xiàn)今地層地震解釋和剝蝕量恢復(fù)數(shù)據(jù)，采用回剝法恢復(fù)熱演化關(guān)鍵時(shí)期的古構(gòu)造，進(jìn)而開(kāi)展油氣運(yùn)聚過(guò)程的模擬。

油氣運(yùn)移模擬原理：假設(shè)油氣沿著一定傾角α的封蓋層底面運(yùn)移，速度就會(huì)降低sinα倍。通常假設(shè)烴類(lèi)通過(guò)低滲透層的運(yùn)移是向上的，但對(duì)于整體盆地的油氣運(yùn)移系統(tǒng)而言，垂向運(yùn)移較側(cè)向運(yùn)移要小一個(gè)數(shù)量級(jí)。因此，盆地范圍內(nèi)的油氣運(yùn)移模擬就變成了具有輸導(dǎo)條件的儲(chǔ)層或不整合面運(yùn)移分析，即輸導(dǎo)層上的流線分布，也就是優(yōu)勢(shì)運(yùn)移通道的分布。

4.1 塔北地區(qū)

加里東中期，隨著滿加爾坳陷的玉爾吐斯組烴源巖開(kāi)始生烴，塔北隆起前緣斜坡作為油氣運(yùn)移的主要指向區(qū)，流線順著塔北斜坡向阿克庫(kù)勒凸起方向延伸（圖6a）；加里東晚期—海西早期，由于滿加爾坳陷圍斜區(qū)烴源巖進(jìn)入生烴高峰，塔北斜坡烴源巖進(jìn)入生油窗，油氣供給由遠(yuǎn)源轉(zhuǎn)變?yōu)檫h(yuǎn)-近源聯(lián)合供烴，加之塔北地區(qū)走滑斷裂體系的形成與擴(kuò)張，油氣開(kāi)始了大規(guī)模、長(zhǎng)距離的運(yùn)移，流線整體上向西北推進(jìn)，大量油氣被塔北斜坡南部的斷裂捕獲，部分油氣運(yùn)移到塔河區(qū)域（圖6b）；海西晚期，近源供烴占據(jù)主導(dǎo)地位，塔北走滑斷裂體系多次繼承性發(fā)育和改造，斷裂控儲(chǔ)更加明顯，油氣受斷裂影響首先開(kāi)始垂向運(yùn)移，并在構(gòu)造背景下向沙西凸起和阿克庫(kù)勒凸起運(yùn)移和調(diào)整（圖6c）；喜馬拉雅晚期，隨著隆凹格局更加明顯，塔北地區(qū)的流線更加密集地向北推進(jìn)。油氣運(yùn)聚范圍突破塔河地區(qū)向深處擴(kuò)大。由于油氣由南向北運(yùn)移，因此在相對(duì)構(gòu)造高部位背景下，具有東西或近東西走向的斷裂、X 型斷裂的中樞區(qū)域更易于捕獲大量油氣（圖6d）。

圖6 塔里木盆地塔北地區(qū)界面4個(gè)關(guān)鍵時(shí)期流線分布Fig.6 Streamline evolution of the interface during the 4 key periods in Tabei area，Tarim Basin

4.2 巴楚地區(qū)

加里東中期，隨著阿瓦提坳陷的玉爾吐斯組烴源巖進(jìn)入生烴門(mén)限，巴楚地區(qū)東部開(kāi)始接受來(lái)自阿瓦提坳陷的油氣，流線指向吐木休克斷裂北側(cè)的背斜圈閉。巴楚地區(qū)西部雖然背斜圈閉較多且規(guī)模更大，由于塔西南地區(qū)烴源巖還未成熟，此時(shí)為空圈閉（圖7a）；在加里東晚期—海西早期，隨著巴楚地區(qū)東部阿瓦提坳陷的油氣大量生成，流線在吐木休克斷裂處匯聚，ST1 井附近開(kāi)始了油氣第一期成藏。同時(shí)，由于巴楚地區(qū)此時(shí)為北傾單斜，部分油氣突破斷裂向中部斷裂和構(gòu)造高點(diǎn)匯聚。巴楚隆起西緣的圈閉類(lèi)型由背斜圈閉逐漸向斷裂-背斜圈閉轉(zhuǎn)變（圖7b）；海西晚期，巴楚地區(qū)東部隨著吐木休克斷裂的逐漸形成和擴(kuò)大，油氣被阻擋在斷裂北側(cè)，來(lái)自阿瓦提坳陷的油氣僅能在ST1 井和F1 井附近匯聚，油氣供給范圍縮小。巴楚地區(qū)西部，隨著烴源巖開(kāi)始大量生烴，由于構(gòu)造反轉(zhuǎn)［35］，油氣開(kāi)始由南向北運(yùn)移，整體呈現(xiàn)向北受斷裂-背斜控制，向南受背斜控制的運(yùn)移格局，斷裂及斷裂附近的背斜圈閉是有利指向區(qū)（圖7c）。部分油氣進(jìn)入巴楚隆起并在BT5 井附近聚集；在喜馬拉雅期晚期，巴楚地區(qū)東部的油氣供給能力基本喪失，吐木休克斷裂以北擠壓褶皺帶是古油藏調(diào)整的有利指向區(qū)；巴楚地區(qū)西部，斷裂-背斜控藏占據(jù)主導(dǎo)地位，隆起西緣的北部、中部以及玉北地區(qū)是油氣運(yùn)聚的有利指向區(qū)（圖7d）。

4.3 油氣運(yùn)聚模式

根據(jù)流線模擬結(jié)果，提出了寒武系油氣運(yùn)聚趨勢(shì)具有反向匯聚型、擴(kuò)散型和匯聚型3 種模式。巴楚地區(qū)整體上為側(cè)源供烴，東部烴源巖為持續(xù)熱演化模式，由于后期斷、坳接觸，油氣運(yùn)聚距離逐漸變短，呈現(xiàn)向阿瓦提坳陷反向匯聚的特征，運(yùn)移指向區(qū)為斷裂以北擠壓褶皺帶（圖8a）；西部由于烴源巖具有接力熱演化模式，且海西晚期構(gòu)造反轉(zhuǎn)后，麥蓋提斜坡長(zhǎng)期向西南傾斜，油氣運(yùn)聚表現(xiàn)為擴(kuò)散型，晚期油氣呈長(zhǎng)距離運(yùn)移，運(yùn)移指向巴楚隆起區(qū)，在盆地穩(wěn)定斜坡帶較為典型（圖8b）；塔北地區(qū)為遠(yuǎn)-近源聯(lián)合供烴，隆、坳格局持續(xù)發(fā)育，后期近源油氣與早期遠(yuǎn)源調(diào)整油氣在一系列次生油氣藏中聚集，油氣持續(xù)向低勢(shì)區(qū)匯聚，表現(xiàn)為匯聚型。在盆地繼承性隆起區(qū)較為典型（圖8c）。

圖8 塔里木盆地巴楚-塔北地區(qū)寒武系油氣運(yùn)聚模式Fig.8 Sketch maps showing the hydrocarbon migration and accumulation modes of the Cambrian in Bachu?Tabei area，Tarim Basin

5 典型井分析與勘探方向優(yōu)選

5.1 典型井分析

1）巴楚地區(qū)西部——BT5井

BT5 井位于巴楚隆起西北部海米東構(gòu)造帶西段。該井鉆至震旦系，缺失玉爾吐斯組。儲(chǔ)層為下丘里塔格群中、上部與肖爾布拉克組。該區(qū)構(gòu)造圈閉形成于加里東晚期—海西早期，斷裂為通源斷裂，主要活動(dòng)期為加里東晚期—海西期、喜馬拉雅期?？碧劫Y料表明，油氣可能來(lái)自南部的寒武系斜坡相烴源巖。上寒武統(tǒng)下丘里塔格群測(cè)井解釋為干層，而下寒武統(tǒng)吾松格爾組鉆遇氣測(cè)異常顯示，說(shuō)明中寒武統(tǒng)阿瓦塔格組膏巖蓋層封閉性較好。

烴源巖熱演化和油氣充注期次表明，該區(qū)在海西晚期以成熟油氣充注為主。流線分布顯示，喜馬拉雅期不具備油氣運(yùn)聚的優(yōu)勢(shì)通道。同時(shí)海米羅斯構(gòu)造帶持續(xù)活動(dòng)，喜馬拉雅期在早期變形的古生界中形成新斷層［36］，使得保存條件變差。此外，下寒武統(tǒng)吾松格爾組和肖爾布拉克組儲(chǔ)層中孔隙-裂縫瀝青充填也指示古油藏被破壞。因此，保存條件不好、供烴不足是BT5井未發(fā)現(xiàn)寒武系油氣藏的主要原因。

2）巴楚地區(qū)東部——He4井

He4 井位于巴楚隆起東部吐木休克斷裂構(gòu)造帶。該井鉆至震旦系，缺失下寒武統(tǒng)烴源巖。儲(chǔ)集層主要以下寒武統(tǒng)肖爾布拉克組白云巖為主?？碧劫Y料顯示，該區(qū)構(gòu)造活動(dòng)開(kāi)始于海西晚期，定型于喜馬拉雅期。測(cè)試顯示肖爾布拉克組為干層，下丘里塔格群為水層。

由于巴楚東部油氣來(lái)自于阿瓦提坳陷，熱演化結(jié)果顯示該地區(qū)生烴高峰位于加里東晚期—海西早期，而本區(qū)圈閉主要定型于喜馬拉雅期。同時(shí)流線模擬顯示，由于海西晚期后吐木休克斷裂繼承性活動(dòng)，最終在喜馬拉雅期向上斷至古近系，使油氣調(diào)整被阻擋在斷層以北，導(dǎo)致沒(méi)有充足的油氣供給和良好的保存條件。因此，圈源不匹配，供烴不足及保存條件不好是He4井未發(fā)現(xiàn)寒武系油氣藏的主要原因。

3）巴楚地區(qū)東北部——ST1井

ST1 井位于巴楚隆起東北部，東臨阿瓦提坳陷。該井鉆至震旦系，在下寒武統(tǒng)未發(fā)現(xiàn)玉爾吐斯組烴源巖［37］。ST1 井鉆揭儲(chǔ)-蓋組合為阿瓦塔格組膏巖和肖爾布拉克組白云巖。優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層主要發(fā)育在肖爾布拉克組上部。

本區(qū)構(gòu)造為北西走向平行斷層夾持的斷塊型背斜，形成于中石炭世—早二疊世，后期繼承性發(fā)育。熱演化史恢復(fù)表明，該構(gòu)造形成時(shí)期具備油氣來(lái)源的基礎(chǔ)，但在海西晚期后阿瓦提坳陷的生烴枯竭范圍逐漸擴(kuò)大。流線模擬顯示海西晚期后由于阿恰斷裂的逐漸形成，阻擋了油氣的調(diào)整供給。ST1 井在鉆遇的寒武系時(shí)有氣測(cè)異常顯示，但顯示較差。肖爾布拉克組巖心見(jiàn)油質(zhì)瀝青，指示存在早期古油藏，但該層測(cè)井解釋為水層，表明古油藏被破壞［38］。綜合認(rèn)為喜馬拉雅期高角度通天斷層的發(fā)育是未發(fā)現(xiàn)寒武系油氣藏的主要原因。

4）塔北地區(qū)——TS1井

TS1 井位于沙雅隆起阿克庫(kù)勒凸起東部，鉆至上寒武統(tǒng)下丘里塔格群，沉積環(huán)境以碳酸鹽巖局限臺(tái)地及臺(tái)地邊緣相為主。上寒武統(tǒng)下丘里塔格群儲(chǔ)集空間類(lèi)型主要以溶蝕孔洞和裂縫型為主。該井在寒武系鉆遇不同級(jí)別的油氣顯示，同時(shí)在測(cè)試過(guò)程中具有少量天然氣產(chǎn)出，證明曾經(jīng)存在油氣運(yùn)聚。前人研究表明，現(xiàn)存油氣曾經(jīng)歷過(guò)水洗氧化改造后又接受未經(jīng)水洗氧化的烴類(lèi)充注改造，證實(shí)了具有多期充注及改造的特征［39］。

由于塔北地區(qū)為遠(yuǎn)-近源聯(lián)合供烴，供烴時(shí)間長(zhǎng)，范圍廣。但由于膏巖不發(fā)育，同時(shí)測(cè)試結(jié)果顯示建隆體上覆層和內(nèi)部相對(duì)致密碳酸鹽巖突破壓力低，封蓋條件差。尤其是以天然氣為主要類(lèi)型的油氣圈閉，缺乏有效封蓋層。因此，缺乏良好的封蓋條件，尤其是中寒武統(tǒng)膏巖不發(fā)育是該地區(qū)未能發(fā)現(xiàn)寒武系油氣藏的主要原因。

5.2 有利勘探區(qū)

以肖爾布拉克組為例，該組沉積時(shí)期巴楚地區(qū)和塔北隆起區(qū)中西部是丘灘體系的主要發(fā)育地帶［40］，高能沉積相帶及（準(zhǔn)）同生期暴露溶蝕作用共同控制了肖爾布拉克組儲(chǔ)集層的大規(guī)模展布，為優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育提供了基礎(chǔ)。另外多種埋藏溶蝕作用疊加改造殘余孔隙形成現(xiàn)今儲(chǔ)集空間。

巴楚地區(qū)東部，由于阿瓦提坳陷的玉爾吐斯組烴源巖具有持續(xù)熱演化模式，在海西晚期后生烴枯竭范圍逐漸擴(kuò)大，同時(shí)由于海西晚期吐木休克斷裂形成，使油氣運(yùn)聚呈反向匯聚型。加之喜馬拉雅期斷裂劇烈活動(dòng)，破壞了古油藏。因此認(rèn)為，海西晚期之前形成且保存較好的圈閉為有利勘探目標(biāo)。結(jié)合流線分析認(rèn)為，有利勘探區(qū)為吐木休克斷裂北側(cè)擠壓褶皺帶中保存較好的古構(gòu)造高點(diǎn)，即Xiahe1 井以北和He4 井東北方向（圖9）。

巴楚地區(qū)西部麥蓋提斜坡的玉爾吐斯組烴源巖具有接力熱演化模式，在海西晚期開(kāi)始生烴，目前依然具有供烴能力。由于構(gòu)造反轉(zhuǎn)，油氣向北呈擴(kuò)散型運(yùn)移。因此認(rèn)為現(xiàn)今斜坡帶保存較好的古構(gòu)造高點(diǎn)是有利的勘探目標(biāo)。結(jié)合流線分析認(rèn)為，Ma4 井以西、YB1 井與PSB2井之間的區(qū)域?yàn)橛欣目碧侥繕?biāo)（圖9）。

塔北地區(qū)為遠(yuǎn)-近源聯(lián)合供烴，油氣運(yùn)聚呈現(xiàn)匯聚型。目前塔北斜坡的玉爾吐斯組烴源巖仍然具有供烴能力。由于沙雅隆起持續(xù)抬升，使得油氣持續(xù)向北調(diào)整。從TS1 井來(lái)看，有利的勘探目標(biāo)應(yīng)具有良好的封蓋條件。因此結(jié)合流線分析，僅提出有利的油氣運(yùn)移指向區(qū)，即TS1 井以西、XH1 井以南的臺(tái)地內(nèi)區(qū)域（圖9）。

圖9 塔里木盆地巴楚-塔北地區(qū)寒武系肖爾布拉克組儲(chǔ)層有利油氣聚集帶預(yù)測(cè)（中寒武統(tǒng)膏巖分布據(jù)文獻(xiàn)［23］）Fig.9 Prediction map of favorable hydrocarbon accumulation zones of the Cambrian Xiaoerbulake reservoirs in Bachu?Tabei area，Tarim Basin（the distribution of the Middle Cambrian gyprock as indicated by reference［23］）

6 結(jié)論

1）玉爾吐斯組烴源巖熱演化階段具有加里東中期、加里東晚期—海西早期、海西晚期和喜馬拉雅期晚期4 個(gè)關(guān)鍵時(shí)期。熱演化過(guò)程具有盆地坳陷區(qū)連續(xù)熱演化、盆地斜坡區(qū)的接力熱演化，以及盆地周緣山前帶快速熱演化3種模式。

2）巴楚-塔北地區(qū)深層寒武系具備油氣運(yùn)移的條件。輸導(dǎo)體系主要包括斷裂型、輸導(dǎo)層型和不整合面型。輸導(dǎo)層型主要發(fā)育在下寒武統(tǒng)肖爾布拉克組和上寒武統(tǒng)下丘里塔格群，不整合型為T(mén)90和T81為主。

3）通過(guò)肖爾布拉克組頂面油氣成藏過(guò)程運(yùn)聚模擬，提出了反向匯聚型、擴(kuò)散型和匯聚型3種油氣運(yùn)聚模式。巴楚地區(qū)東部為反向匯聚型油氣運(yùn)聚模式，瑪扎塔格斷裂以北擠壓褶皺帶是古油藏調(diào)整的有利指向區(qū)；西部為擴(kuò)散型油氣運(yùn)聚模式，油氣主要向北聚集和調(diào)整，斜坡帶北部保存較好的古構(gòu)造高部位是有利的指向區(qū)。塔北地區(qū)為匯聚型油氣運(yùn)聚模式，油氣持續(xù)向北調(diào)整，具有東西或近東西走向的斷裂、X 型斷裂的中樞區(qū)域是有利的指向區(qū)。

4）對(duì)于巴楚地區(qū)來(lái)說(shuō)，東部有利的勘探目標(biāo)為海西晚期前形成并保存較好的圈閉，位于吐木休克斷裂北側(cè)擠壓褶皺帶中保存較好的古構(gòu)造高點(diǎn)，即Xiahe1井以北和He4 井東北方向的區(qū)域；西部為現(xiàn)今未被破壞的構(gòu)造圈閉，即Ma4 井以西、YB1 井與PSB2 井之間的區(qū)域。塔北地區(qū)有利的油氣運(yùn)移指向區(qū)位于TS1井以西、XH1井以南的臺(tái)地內(nèi)區(qū)域。