新和—三道橋地區(qū)古近系—白堊系油氣藏形成條件及控制因素

康仁東,王銘偉，吳 玟,李 松

（1.中國(guó)石油化工股份有限公司西北油田分公司勘探開發(fā)研究院新疆烏魯木齊 830000；2.西南石油大學(xué)石油與天然氣工程學(xué)院,四川成都 610500；3.中國(guó)石油西南油氣田分公司開發(fā)事業(yè)部,四川 成都 610051；4.中國(guó)石油西南油氣田分公司工程技術(shù)研究院,四川 成都 610017）

近年來(lái)新和—三道橋地區(qū)巴西蓋組已成為重點(diǎn)勘探層系。以往對(duì)塔里木盆地北部地區(qū)白堊系巴西蓋組沉積特征等開展了廣泛研究［1～8］,對(duì)新和—三道橋地區(qū)巴西蓋組儲(chǔ)層沉積模式及特征開展了相應(yīng)的研究,其油氣成藏條件及主控因素有待進(jìn)一步明確［9～11］。本文通過(guò)構(gòu)造、沉積、斷裂等因素綜合分析,開展成藏條件研究,進(jìn)一步深化了新和—三道橋地區(qū)白堊—古近系成藏條件認(rèn)識(shí),明確了成藏主控因素,為新和—三道橋地區(qū)油氣藏下步勘探提供參考。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

新和—三道橋地區(qū)位于塔里木盆地北部［1］,雅克拉斷凸西段相繼發(fā)現(xiàn)的羊塔克、玉東、卻勒、牙哈等一系列古近系—白堊系油氣田,顯示出該地區(qū)良好的油氣資源前景。

塔里木盆地北部地區(qū)包括庫(kù)車坳陷及沙雅隆起,毗鄰天山褶皺帶北緣。其中庫(kù)車坳陷北臨南天山造山帶,南接沙雅隆起,西起柯坪斷隆,東到庫(kù)魯克塔格斷隆,整體呈現(xiàn)北東東向展布,經(jīng)歷了多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng),其中燕山期和喜馬拉雅期的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)控制作用顯著,尤其是在喜馬拉雅末期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的作用下,形成了天山山脈山前大型逆沖褶皺體系以及一系列逆沖斷層,構(gòu)成了庫(kù)車坳陷“四帶三凹”的構(gòu)造格局,即北部單斜帶、克拉蘇—依奇克里克構(gòu)造帶、秋里塔格背斜帶、塔北隆起帶及拜城凹陷、烏什凹陷和陽(yáng)霞凹陷［12-13］。

2 油氣成藏條件及富集規(guī)律

2.1 烴源巖特征

根據(jù)該地區(qū)XH5、XH6 兩口井原油的地球化學(xué)數(shù)據(jù)分析,兩口井的原油碳同位素沒有太大差別,都為-27.7‰左右,碳同位素偏重,表明這兩口井的油源具有一致性（圖1）。從碳同位素及姥/植比（Pr/Ph）的分析結(jié)果來(lái)看（圖2）,該地區(qū)油源主要來(lái)自陸相三疊系—侏羅系的煤系烴源巖。

圖1 研究區(qū)原油飽和烴和芳烴碳同位素

圖2 原油Pr/Ph與D值判識(shí)原油成因

庫(kù)車坳陷的三疊系—侏羅系暗色泥巖是天山南地區(qū)主要的陸相烴源巖。有機(jī)碳含量介于0.32%～10.1%,均值范圍1.62%～3.78%,有機(jī)質(zhì)類型是腐殖型,生烴能力強(qiáng),油氣供應(yīng)充足。XH3 井鉆遇三疊系厚度達(dá)407.5 m,擴(kuò)大了早期的三疊系分布范圍的認(rèn)識(shí)。其中暗色泥質(zhì)巖累積厚達(dá)150 m 左右,有機(jī)碳含量較高,7 件巖屑樣品有機(jī)碳含量范圍0.59%～2.68%,平均值為1.42%,屬于好烴源巖,以Ⅱ2型為主的有機(jī)質(zhì)類型,具有形成有效烴源巖的物質(zhì)基礎(chǔ),說(shuō)明庫(kù)車坳陷中生界烴源巖的分布區(qū)已延伸到了新和地區(qū),提升了天山南地區(qū)油氣資源潛力。

三疊系淺湖—半深湖相泥質(zhì)生油巖有機(jī)碳含量范圍為0.51%～5.75%,平均值為1.37%；氯仿瀝青“A”為（310～6 110）×10-6,平均值為1 639×10-6；烴含量值為（111～870）×10-6,平均值為368×10-6；生油潛量（S1+S2）平均值為0.42 mg/g,屬于較好—好的生油巖。侏羅系生油巖為淺湖—半深湖相泥質(zhì)巖,有機(jī)碳含量0.51%～5.45%,平均2.31%；氯仿瀝青“A”范圍（312～11 990）×10-6,平均11 560×10-6；烴含量范圍（104～4 394）×10-6,平均為549×10-6；生油潛量（S1+S2）平均為0.75 mg/g,屬好生油巖范疇。

庫(kù)車坳陷烴源巖熱演化史表明,坳陷西部地區(qū)的生油高峰期為喜馬拉雅早期,坳陷中部地區(qū)為喜馬拉雅晚期至今,而坳陷東部地區(qū)演化程度總體上低于中西部。庫(kù)車坳陷各套烴源巖目前已經(jīng)處于高—過(guò)成熟演化階段,可形成大量的石油和天然氣。

油氣形成后,沿中—新生界發(fā)育的2 個(gè)關(guān)鍵的不整合面（分別是侏羅系/白堊系和白堊系/古近系）向南往研究區(qū)內(nèi)運(yùn)移；區(qū)內(nèi)發(fā)育的多個(gè)斷裂帶及其派生斷層導(dǎo)致油氣的運(yùn)移調(diào)整［14］,使研究區(qū)油氣成藏成為可能。

2.2 儲(chǔ)蓋層組合

新和—三道橋地區(qū)古近系及白堊系自上而下發(fā)育有古近系蘇維依組底砂巖儲(chǔ)層、庫(kù)姆格列木群底砂巖儲(chǔ)層,白堊系下統(tǒng)巴什基奇克組砂巖儲(chǔ)層、巴西蓋組砂巖儲(chǔ)層和舒善河組砂巖等多套儲(chǔ)層［8］。該地區(qū)這幾套儲(chǔ)層的孔滲物性表明,平均孔隙度分別為14.67%,11.69%、16.76%、10.62%和7.27%,平均滲透率分別為43.6×10-3μm2、240.71×10-3μm2、452.92×10-3μm2、102.85×10-3μm2和2.32×10-3μm2,各套儲(chǔ)層除舒善河組物性條件相對(duì)較差外,其余四套儲(chǔ)層物性條件相對(duì)較好。

該地區(qū)蓋層主要發(fā)育有古近系蘇維依組泥巖、含膏泥巖和膏巖、庫(kù)姆格列木群,白堊系下統(tǒng)巴西蓋組上段泥巖及舒善河組泥巖三套蓋層（圖3）。

古近系蘇維依組上部泥巖和含膏泥巖也較發(fā)育,泥巖厚度在60～200 m,單層厚度2～15 m,最大厚度近40 m,側(cè)向連續(xù)性好,分布穩(wěn)定,屬于較好蓋層,與蘇維依底部砂巖和庫(kù)姆格列木群上部砂巖形成研究區(qū)內(nèi)較好的蓋儲(chǔ)組合（組合一）（圖3）。

圖3 星火—三道橋地區(qū)儲(chǔ)蓋組合柱狀圖

庫(kù)姆格列木群中上部泥巖、單層厚度4～10 m,中下部膏巖層單層厚度可超過(guò)30 m,是研究區(qū)優(yōu)良的蓋層。泥巖、膏巖層與庫(kù)姆格列木群的底砂巖和巴什基奇克組上部的砂巖形成研究區(qū)內(nèi)最有利的蓋儲(chǔ)組合（組合二）。

巴西蓋組中上部以泥巖為主,單層泥巖厚度3～12 m,QG1 井實(shí)鉆揭示巴西蓋組中上部泥巖的單層厚度達(dá)23.5 m,厚度中心在QG4—S84 井一帶,往西往東逐漸變薄,整體連續(xù)性較好,可形成有效蓋層,與巴西蓋組下部的砂巖段可形成局部有效的蓋儲(chǔ)組合（組合三）。

此外,舒善河組以濱、淺湖相沉積為主,形成了一套泥、砂互層的沉積,其內(nèi)部可形成局部的蓋儲(chǔ)組合（組合四）。

綜上所述,研究區(qū)是油氣運(yùn)移的有利區(qū)域,具有較好的儲(chǔ)蓋組合,在有效的圈閉中容易形成具有工業(yè)開采價(jià)值的油氣藏。

3 油氣成藏控制因素分析

3.1 斷裂帶控制油氣富集區(qū)域

區(qū)內(nèi)油氣主要沿幾個(gè)關(guān)鍵不整合面進(jìn)行側(cè)向運(yùn)移,垂向運(yùn)移則主要依靠深大斷裂。不整合面在區(qū)域上是普遍存在的,因此能否運(yùn)移到不整合面之上的地層中,則主要取決于斷裂的發(fā)育情況。在斷裂帶附近由于油氣的向上運(yùn)移,使得周圍油氣相對(duì)富集,其在適當(dāng)?shù)奈恢蒙峡赡芫奂刹?。缺乏深大斷裂溝通的區(qū)域,油氣顯示往往很差。

從研究區(qū)及周邊勘探成果來(lái)看,所有已鉆油氣井均分布在斷裂帶附近。大斷層起到了溝通輸導(dǎo)的作用,使沿舒善河組底部不整合面運(yùn)移過(guò)來(lái)的油氣向上運(yùn)移,從而在上部地層中富集成為可能。

3.2 圈閉控制油氣聚集

斷層解決油氣來(lái)源的問(wèn)題,圈閉則控制油氣“聚集”的問(wèn)題。研究區(qū)油氣資源豐富,儲(chǔ)層相對(duì)發(fā)育,只要在斷裂帶附近有圈閉的地方,油氣都會(huì)聚集起來(lái),可能形成具有工業(yè)開采價(jià)值的油氣藏。XH5 井區(qū)因構(gòu)造運(yùn)動(dòng)形成了一個(gè)小的斷鼻構(gòu)造圈閉,油氣沿?cái)鄬舆\(yùn)移上來(lái)之后,沒有繼續(xù)向上運(yùn)移或側(cè)向運(yùn)移,而是在這一圈閉中聚集起來(lái)后,再側(cè)向運(yùn)移。研究區(qū)主要發(fā)育有構(gòu)造圈閉和巖性圈閉兩大類,研究區(qū)內(nèi)構(gòu)造圈閉較多,但整體圈閉幅度小,圈閉容積有限。

3.3 蓋層控制油氣保存狀況

油氣聚集以后,能否很好地保存起來(lái),形成具有工業(yè)開采價(jià)值的油氣藏,取決于蓋層對(duì)圈閉的封堵能力。蓋層的發(fā)育情況,是油氣成藏后期最為關(guān)鍵的一步。無(wú)論是研究區(qū)的XH5 井還是鄰區(qū)羊塔克油氣藏,無(wú)不與庫(kù)姆格列木群中下部的膏泥巖、膏巖層密切相關(guān)。若蓋層條件不好,油氣容易散失,往往只能形成含氣水層、含油水層和水層。

XH5 井庫(kù)姆格列木群底部的兩套膏巖層厚度大,分別達(dá)到了30 m 和40 m,斷層雖然錯(cuò)斷了膏巖層,但由于膏巖層厚度大,錯(cuò)斷后的膏巖層仍然是相互接觸的,而膏巖層有較好的塑性,自我愈合能力強(qiáng),因此膏巖層中的斷層被封閉,油氣運(yùn)移到膏巖層下部時(shí)不能再向上運(yùn)移,變?yōu)閭?cè)向運(yùn)移從而進(jìn)入圈閉中。圈閉頂部較厚的膏巖層是良好的蓋層,確保油氣不散失,從而形成油氣藏。

XH6 井由于膏巖層厚度相對(duì)較薄,斷層完全錯(cuò)斷了膏巖層,使得膏巖層和砂巖或泥巖接觸,未能自我愈合,從而造成油氣到巴什基奇克組頂部后,繼續(xù)向上運(yùn)移,未能在巴什基奇克組的圈閉中形成油氣藏,而是在庫(kù)姆格列木群的砂巖中形成了氣藏。

從油氣藏大剖面來(lái)看,主要產(chǎn)油氣部位在巴什基奇克組的頂部的構(gòu)造圈閉中,這體現(xiàn)了構(gòu)造圈閉及上覆蓋層的重要性。在優(yōu)質(zhì)蓋層的作用下,星火地區(qū)及其西部,古近系基本沒有產(chǎn)層,因?yàn)橛蜌夂茈y突破蓋層運(yùn)移到上部；而橋古地區(qū)由于巴什基奇克組頂部的膏巖層變薄,斷層容易錯(cuò)斷蓋層使得油氣向上運(yùn)移,在上覆地層中可能形成油氣藏。

4 結(jié)論

（1）研究區(qū)油源主要來(lái)自陸相三疊系—侏羅系的煤系烴源巖。庫(kù)車坳陷各套烴源巖目前已經(jīng)處于高—過(guò)成熟演化階段,正在形成大量的石油和天然氣。油氣形成后,沿中—新生界發(fā)育的2 個(gè)關(guān)鍵的不整合面向南往工區(qū)內(nèi)運(yùn)移；區(qū)內(nèi)發(fā)育多個(gè)斷裂帶及其派生斷層導(dǎo)致油氣運(yùn)移調(diào)整,使新和—三道橋地區(qū)油氣成藏成為可能。

（2）古近系及白堊系自上而下發(fā)育有古近系蘇維依組底砂巖儲(chǔ)層、庫(kù)姆格列木群底砂巖儲(chǔ)層,白堊系下統(tǒng)巴什基奇克組砂巖儲(chǔ)層、巴西蓋組砂巖儲(chǔ)層和舒善河組砂巖儲(chǔ)層等多套儲(chǔ)層系統(tǒng)。主要發(fā)育古近系庫(kù)姆格列木群及蘇維依組泥巖、含膏泥巖和膏巖、白堊系下統(tǒng)巴西蓋組上段泥巖及舒善河組泥巖三套蓋層,與合適的儲(chǔ)層可形成多套有利的儲(chǔ)蓋組合。

（3）油氣成藏主要受控于斷層、圈閉和蓋層,圈閉與蓋層是關(guān)鍵因素。斷裂帶附近由于油氣向上運(yùn)移,使得周圍油氣相對(duì)富集,因此斷裂帶控制了油氣的富集區(qū)域。圈閉控制了油氣的聚集,蓋層控制了油氣藏保存狀況。