【论文】刘军等:塔里木盆地塔西南坳陷古生界成藏条件特殊性与油气勘探意义
【论文】刘军等:塔里木盆地塔西南坳陷古生界成藏条件特殊性与油气勘探意义
tianranqigongye
创刊于1981年,是由中国石油西南油气田公司、川庆钻探工程有限公司联合主办的学术期刊。关注地质勘探、开发工程、钻井工程、集输加工、安全环保、经济管理等多个领域。Ei检索、CSCD核心、中文核心、中国科技核心、入选中国科技期刊卓越行动计划。
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刘军, 田雷, 杨丽莎, 等. 塔里木盆地塔西南坳陷古生界成藏条件特殊性与油气勘探意义[J]. 天然气工业, 2023, 43(9): 61-72.
LIU Jun, TIAN Lei, YANG Lisha, et al. Particularity of Paleozoic hydrocarbon accumulation conditions in the Southwest Tarim Depression and its implications for petroleum exploration[J]. Natural Gas Industry, 2023, 43(9): 61-72.
作者简介 : 刘军,1983 年生,高级工程师,硕士;主要从事油气成藏方面的研究工作。地址:(730020)甘肃省兰州市城关区雁儿 湾路535 号。ORCID: 0009-0005-6584-8218。
E-mail : .cn
刘 军 1,2 田 雷 1,2 杨丽莎 1,2
代冬冬 1,2 张继娟 1,2
1. 中国石油勘探开发研究院西北分院
2. 中国石油天然气集团有限公司油藏描述重点实验室
摘要: 塔里木盆地发育塔北、塔中、塔西南3 大古生代古隆起。目前,已在塔北、塔中古隆起及其斜坡部位的古生界发现一系列大中型油气田。塔西南坳陷在古生代发育的古隆起(即塔西南古生代古隆起)面积最大,但近20 年来的持续勘探一直未获规模性突破,主要原因是对于其成藏条件的特殊性认识不清。为此,从区域构造演化分析入手,研究了该区烃源岩的成熟度演化史、油气输导条件、沉积储层发育特征,并与塔中、塔北隆起进行对比分析,指出了其成藏条件的特殊性并揭示了油气勘探意义。研究结果表明:①古隆起演化特殊,塔中、塔北古隆起为持续发育的继承性古隆起,塔西南古隆起为迁移性古隆起,具有晚加里东期发育、晚海西期差异性调整、晚喜马拉雅期快速埋藏的演化特征。②烃源岩生烃演化史特殊,受差异性构造演化控制,塔西南坳陷下寒武统烃源岩晚喜马拉雅期以前长期处于古隆起高部位,导致其成熟期相对北部坳陷明显滞后,主力生烃期晚于北部坳陷。③油气输导系统特殊,塔西南坳陷下寒武统烃源岩生成的油气主要沿海西期和喜马拉雅期断裂输导,其期次、性质、规模与塔北、塔中隆起均存在显著差异。④储盖组合特殊,塔北、塔中隆起奥陶系风化壳储层大面积发育。受沉积环境和后期改造条件控制,塔西南古隆起奥陶系风化壳储层整体欠发育,盖层受古隆起分布的控制自西向东分别为志留系、泥盆系和石炭系;而下寒武统肖尔布拉克组白云岩储层发育,储盖组合条件较好。结论认为,4 点成藏特殊性控制了塔西南坳陷成藏过程、成藏层系方面的特殊性,并决定了针对塔西南坳陷古生界油气的勘探思路应有别于塔北、塔中隆起,勘探重点应围绕盐下,寻求喜马拉雅期天然气藏的突破。
关键词: 塔里木盆地;塔西南坳陷;古生界;成藏条件;特殊性;油气勘探意义
0 引言
塔里木盆地是一个前南华纪陆壳基底之上发育的叠合盆地,经历了古生代克拉通与中、新生代前陆盆地演化以及多期构造改造、多期生烃、多期成藏和油气调整的过程 [1-3] ,古生代发育的塔北、塔中、塔西南 3 大古隆起具有优越的油气成藏地质条件。近年来,在塔北、塔中继承性古隆起及其斜坡部位发现了英买力、哈拉哈塘、塔河、轮古、牙哈油田和塔中Ⅰ号等大中型油气田,主要产层段为古生界奥陶系 [4-7] 。塔西南坳陷(古生代为古隆起,现今为坳陷)作为塔里木盆地重要的油气战略接替区,近 20 年以来对古生界的成藏条件进行了全面研究,从初期的构造、储层条件分析,到烃源岩分布范围、层系研究,到油气成藏过程分析,再到近几年针对前寒武系基底结构的讨论,都取得了一定重要认识,然而勘探并未获得预期成效,下一步勘探的重点区带、层系以及潜力仍不清晰。
究其原因,长期以来,塔西南坳陷古生界油气勘探以借鉴塔北、塔中隆起的经验和思路为主,忽略了其基础成藏条件方面的特殊性。主要表现在:①塔西南古隆起具有明显的迁移性,经历了由北倾到南倾、西倾到东倾的“跷跷板”式演化过程 [8-9] ,但关于其相对于塔北、塔中古隆起演化的特殊性以及其对烃源岩成熟演化的控制作用研究较少;②塔西南坳陷存在多期成藏:玉北油田以中—晚海西期成藏为主,巴什托普油田为晚海西期和喜马拉雅期成藏,和田河气田、鸟山与罗斯 2 井奥陶系潜山气藏经历了晚加里东、晚海西及晚喜马拉雅期成藏 [10-11] ,然而对于其主控因素包括烃源岩生烃史、主力成藏期的认识不清;③塔西南坳陷古生界油气主要来源于下寒武统烃源岩,但对于油气输导通道、成藏过程的认识仍不清晰;④塔西南坳陷奥陶系风化壳储层发育,为主要的成藏层系,然而多口井钻探失利证实规模性成藏条件有限,下一步主攻层系尚待研究。
通过多年的研究及勘探实践逐步认识到,塔西南坳陷古生界成藏条件相对塔北、塔中具有明显的特殊性,这些特殊性的认识是改变勘探思路、突破勘探局面的关键。因此,笔者以构造演化为主线,讨论由此导致的烃源岩演化、油气输导、储层发育等成藏条件的特殊性,在此基础上梳理成藏过程,为塔西南坳陷古生界油气勘探方向提供思路借鉴。
1 区域地质背景
塔西南坳陷为巴楚隆起(塔里木中央隆起包括巴楚隆起和塔中隆起)和昆仑山前冲断带之间的一级构造单元,呈北西—南东向展布,为区域性南倾的大斜坡,面积约 11 × 10 4 km 2 ,包括麦盖提斜坡、喀什凹陷、叶城凹陷、和田凹陷等 4 个次级构造(图 1 )。坳陷北部受巴楚隆起南缘多期活动的北西—南东走向的断裂带控制,包括色力布亚、康塔库木、罗斯塔格、古董山、玛扎塔格等构造带;向南斜坡区除群苦恰克、玉北、胜和构造带之外,整体构造欠发育。 20 世纪 90 年代以来,先后在构造带高部位发现少量背斜油气田,产层主要为奥陶系及上覆石炭系、泥盆系,油气藏分布表现出“南油北气”的规律; 2016 年,麦盖提斜坡中段的罗斯 2 井钻获高产气流,坳陷油气分布又表现出“东 / 西部油、中部气”的特征。此外,不同油气藏的流体性质差异较大:中—东部的和田河、山 1 井、罗斯 2 井奥陶系气藏以高成熟的天然气为主,干燥系数介于 98.6% ~ 99.8% ;西部北缘的亚松迪气田主要为湿气,干燥系数约为 70.4% ,伴生部分凝析油。东部的玉北油田以低硫、高蜡、高黏度的中质—重质原油为主,密度介于 0.92 ~ 0.94 g/c m 3 ;西部的巴什托普油田主要为低硫、低蜡的轻质油,密度介于 0.79 ~ 0.83 g/c m 3 ,少量的凝析气干燥系数介于 67.0% ~ 89.0% 。反映出该区油气成藏 条件十分复杂。
塔西南坳陷下古生界发育完整,自下而上为寒武系、奥陶系、志留系,寒武系—奥陶系以海相碳酸盐岩为主。下寒武统玉尔吐斯组发育一套黑色泥岩,为区域性烃源岩;下寒武统肖尔布拉克组和中寒武统吾松格尔组下部为一套细—粉晶白云岩,吾松格尔组上部和中寒武统阿瓦塔格组发育厚度约 400 m 的厚层膏盐岩;上寒武统下秋里塔格组—下奥陶统蓬莱坝组为一套厚度超过 1 000 m 的细—粉晶白云岩,向上部中下奥陶统鹰山组白云质减少;上奥陶统良里塔格组泥质增加,为一套致密的含泥石灰岩。志留系及上覆泥盆系、石炭系发育大套砂岩、泥岩,遭受严重剥蚀后存在不同程度残留(图 1 )。
根据成藏条件的特殊性,将古生界划分为盐上、盐下 2 套组合(图 1 )。盐上组合以奥陶系风化壳碳酸盐岩为储层,志留系、石炭系泥岩为盖层。 20 世纪末以来,勘探主要集中在该套组合,陆续钻探的群古 1 、群古 2 、玛南 1 、玛东 2 等井均告失利; 2010 年,塔西南坳陷东段的玉北 1 井钻获工业油流,但此后的钻井仅见油气显示或见水。 2016 年,罗斯 2 井奥陶系潜山钻获工业性气流,但后续部署的评价井再次落空,奥陶系潜山勘探的局面依然没有打开。盐下组合以肖尔布拉克组优质白云岩为储层,吾松格尔组和阿瓦塔格组膏盐岩为盖层。近年来,对盐下储盖组合的成藏潜力逐步重视,先后部署了玛北 1 、玉龙 6 、和田 2 、麦探 1 等风险井,但除玛北 1 井见到油气显示外,依然没有获得实质性的勘探突破。塔西南坳陷古生界的油气勘探进入了更加扑朔迷离的阶段。
2 构造演化特殊性
前人对于塔里木盆地构造演化阶段的划分方案有多种,目前广为接受的方案包含 3 个阶段:震旦纪—泥盆纪(加里东期—早海西期)、石炭纪—三叠纪(中—晚海西期—印支期)、侏罗纪—第四纪(燕山—喜马拉雅期) [1-2] ,塔西南地区的构造演化经历了这 3 个阶段。早古生代以来,受塔里木盆地南缘板块多期构造活动影响,塔西南古隆起在寒武纪初具雏形,奥陶纪—志留纪发育,泥盆纪—二叠纪出现东、西段分异,三叠纪—白垩纪持续隆起,第四纪由北倾调整为现今的南倾斜坡。塔西南古隆起发育区是油气长期运移的指向区 [3,4,6-8] ,但目前对于塔西南古隆起演化的特殊性研究较少。
利用台盆区南北向的结构剖面(塔西南坳陷—巴楚隆起—塔中隆起—北部坳陷—塔北隆起)进行构造演化对比分析(图 2 )。不同于塔北、塔中继承性古隆起,塔西南古隆起演化具有明显的迁移性,关键成藏期构造演化更为复杂。晚加里东期,塔里木盆地 3 大古隆起已经形成,塔北、塔中古隆起构造分异明显,形态清晰,断裂活动强烈;塔西南古隆起则初具雏形,整体隆起幅度小,为一宽缓的北倾大斜坡,构造分异较弱,断裂不发育,古隆起高部位大面积缺失中上奥陶统和志留系沉积(图 2-a )。晚海西期,在盆地南北方向持续挤压作用下, 3 大古隆起继承性发育,塔北、塔中古隆起进一步隆升,下古生界构造带周缘形成一系列圈闭,北部坳陷持续沉降。该阶段塔西南古隆起高点由北向南迁移,除范围和北倾角度有所增大外,形态也更加完整,但整体隆升幅度和构造变形依然较小,在局部构造带发育少量逆冲断裂;塔西南古隆起沉积的石炭系—二叠系厚度相对北部坳陷较大(图 2-b )。印支—燕山期,塔西南古隆起再次隆升,二叠系遭受不同程度剥蚀,三叠系、侏罗系、白垩系普遍缺失。该阶段塔北、塔中古隆起变化幅度不大,北部坳陷整体保持沉降,地层沉积完整(图 2-c )。晚喜马拉雅期—现今,在盆地南缘印度板块、亚欧板块挤压作用下 [2] ,塔西南地区发生了古生代以来的最大构造变形和迁移,塔西南古隆起快速沉降,巴楚地区隆升,构造高点迁移至北部的巴楚隆起南缘一带,之前的北倾斜坡转化为南倾,并在塔西南坳陷中部形成一系列的挤压—走滑断裂(图 2-d )。自此,塔西南古隆起演化为新生代以来的前陆坳陷,塔北、塔中古隆起始终保持古生代以来的隆起状态,形成了塔西南坳陷构造演化相对于塔北、塔中古隆起最为显著的差异。这种南、北部构造演化的差异形成了塔西南古隆起坳陷烃源岩演化、油气输导、储层发育等成藏条件以及成藏过程的特殊性。
3 烃源岩演化特殊性
塔里木盆地台盆区古生界的主力烃源岩为下寒武统玉尔吐斯组的黑色泥岩,发育受南华—震旦纪裂谷控制,主要分布在塔西南坳陷和北部坳陷。塔西南坳陷烃源岩主要分布于坳陷中部和玉北构造带的两个分支裂谷内,呈北东向展布 [12-14] 。塔北隆起的星火 1 井、轮探 1 井已经钻揭了该套烃源岩,塔西南坳陷北缘的康 2 井、巴探 5 井、玛北 1 井、和田 2 井玉尔吐斯组烃源岩缺失,该套烃源岩在坳陷南缘发育的可能性很大。前人对于北部坳陷烃源岩的演化有比较明确的认识,晚加里东期—早海西期成熟;晚海西期为生油高峰期,塔中、塔北古隆起发现的规模性油藏主要是这一期生烃的结果;喜马拉雅期主要为古油藏的裂解期 [3-15] 。但是,对于盆地内南北坳陷烃源岩成熟度演化的差异性研究较少。
烃源岩的成熟演化史直接决定了油气关键成藏期。①受沉积以来地温梯度的不断递减 [16-20] 及多次抬升剥蚀导致的降温影响,塔西南坳陷下寒武统烃源岩的热演化进程得到延缓;②受叠合盆地差异性构造演化史控制,烃源岩分布与古隆起演化形成不同的时空配置关系,导致其热演化不均衡 [21-23] 。根据塔里木盆地台盆区地震资料解释,获得不同时期下寒武统的埋藏深度,并结合前人关于不同时期地温梯度 [16-17] 、大地热流数据 [18-20] 的研究成果,得到下寒武统烃源岩 3 个关键成藏期的埋藏温度。
选择靠近南、北坳陷中心的皮山北 1 和满参 1 井,利用 EASY%R o 模型进行埋藏史—热史和 R o 值模拟。模拟结果(图 3 )表明,晚加里东期,南、北坳陷下寒武统埋藏温度均呈现不断升高的趋势。不同的是,满参 1 井晚加里东期埋深已超过 8 000 m ,模拟地层温度达到 200 ℃ ;皮山北 1 井埋深只有 2 600 m ,模拟地层温度介于 90 ~ 105 ℃。晚海西期,满加尔凹陷地层温度继续升高,达到 270 ℃ ;塔西南古隆起一直保持隆起状态,地层温度最高不超过 120 ℃。印支期—燕山期,随着古隆起进一步抬升,南、北坳陷温度差异进一步拉大。晚喜马拉雅期,塔西南坳陷下寒武统埋深急剧超过 10 000 m ,地层温度快速升高到近 300 ℃,北部坳陷该阶段温度变化不大,南、北坳陷地层温度差基本消失。
烃源岩埋藏温度的差异必然引起成熟度的不均衡。根据 R o 值模拟结果(图 3 ),满加尔凹陷烃源岩晚加里东期 R o 值已接近 2.0% ,晚海西期部分原油开始裂解生气,喜马拉雅期生烃过程基本结束;塔西南坳陷烃源岩晚加里东期基本未成熟, R o 值大多低于 0.5% ,晚海西期 R o 值不超过 1.3% ,烃源岩进入生油高峰但还未进入裂解高峰;印支期—燕山期,地层温度降低,退出生烃窗口,烃源岩生烃潜力得以保存;喜马拉雅期,烃源岩重新进入生烃窗口,并快速达到生烃高峰。因此,相对于北部坳陷下寒武统烃源岩晚加里东期—晚海西期生油、喜马拉雅期裂解生气的特点,塔西南坳陷烃源岩的成熟期明显滞后,晚加里东期—晚海西期以生油为主且规模有限,喜马拉雅期二次生气,形成了塔西南坳陷烃源岩演化的显著特殊性。
烃源岩演化史的平面分析结果(图 4 )和 EASY% R o 模型模拟结果基本一致。从图 4 可以看出,盆地内南、北坳陷之间存在显著的差异性。晚加里东末期,塔西南坳陷下寒武统烃源岩受古隆起分布控制,昆仑山前冲断带埋深最浅,向北部增大,埋藏深度介于 1 500 ~ 2 500 m ,根据当时的古地温梯度 3.0 ℃ /100 m 计算地层温度介于 65 ~ 95 ℃ ;北部坳陷地温梯度相对塔西南坳陷偏低,介于 2.8 ~ 2.9 ℃ /100 m ,但埋藏深度较大,计算地层温度介于 100 ~ 150 ℃,尤其是北部坳陷生烃中心满加尔凹陷地层温度超过 200 ℃,南、北坳陷的温差至少为 35 ℃(图 4-a )。晚海西期,随着塔西南古隆起的持续发育及北部坳陷特别是满加尔凹陷的沉降,这种差异性更加明显。塔西南坳陷地层温度最高区域为中部的罗斯 2 井—巴探 5 井一带,但不超过 150 ℃ ;东部温度明显降低,介于 90 ~ 110 ℃。而北部坳陷满加尔凹陷周缘温度多介于 150 ~ 230 ℃,最高温度甚至超过 300 ℃(图 4-b )。晚喜马拉雅期—现今,随着塔西南古隆起快速沉降,上覆沉积了巨厚的新生界,下寒武统地层温度升高,与北部坳陷的地层温度差基本消失。北部坳陷的最高地层温度区仍是满加尔凹陷,塔西南坳陷则是在昆仑山前带冲断带,二者的地层温度都在 300 ℃左右(图 4-c )。
4 输导系统特殊性
断裂作为油气垂向输导的重要通道,在塔北、塔中隆起奥陶系油气成藏过程中的作用已得到证实,油气沿晚加里东期—海西期走滑断裂向上运聚成藏 [24-31] 。塔西南坳陷下寒武统烃源岩生成的油气在上覆 2 套储盖组合中成藏,同样与发育的断裂系统紧密相关。
利用二 / 三维地震资料,可识别出塔西南坳陷 3 期 3 种性质的断裂。早加里东期,发育正断层,与前寒武系发育的北东向裂谷有关,平面上主要分布于坳陷中部,剖面断距清晰,向下控制玉尔吐斯组沉积 [13] ,向上沟通肖尔布拉克组白云岩,顶部消失于中寒武统膏盐岩,为油气向盐下储盖组合垂向输导的通道(图 5-a )。晚海西期,发育逆冲断裂,东部的玉北构造带和西部的巴什托普构造带断裂以基底卷入型为主,规模较大;中部烃源岩发育区逆冲断裂发现较少,向下多沿中下寒武统膏盐岩内部滑脱,向上消失于泥盆系顶,断裂以盖层滑脱型为主且活动止于早海西期,不利于油气向盐上组合输导(图 5-a )。晚喜马拉雅期,发育走滑断裂,平面上主要发育于坳陷中部,规模较大,与烃源岩分布区重合,走向与塔中古隆起晚加里东期—早海西期发育的北东向走滑断裂一致,断距较小,向下沟通下寒武统烃源岩,部分与早加里东期正断层位置重合,向上切穿古生界的 2 套储盖组合,消失于新近系,甚至断穿地表(图 5-a )。该期断裂与下寒武统烃源岩的二次生烃时间匹配良好,为喜马拉雅期天然气输导的有效通道,并且已被罗斯 2 气藏的发现所证实。
塔西南坳陷断裂输导系统与塔北、塔中隆起相比存在 3 点特殊性。①断裂期次。塔北、塔中隆起的油气输导系统为晚加里东期—早海西期走滑断裂。塔中隆起北斜坡北东向走滑断裂发育于晚加里东期,早海西期部分断裂有继承性活动(图 5-b ),勘探实践证实其对油气输导具有显著控制作用,油气明显沿走滑附近断裂富集,并且气油比显著增大 [20-23] 。塔北隆起英买力、哈拉哈塘以及轮南地区走滑断裂发育于晚加里东期,地震剖面上断裂倾角较大,呈现典型的“线性、斜列和羽状”的 3 段式特征 [24-25] ,断裂发育部位从风化壳向内幕几百米都可见岩溶串珠发育(图 5-c 、 d ),钻井揭示为大型断溶体,走滑断裂发育时期与北部坳陷下寒武统烃源岩的成熟期相匹配。塔西南坳陷走滑断裂的定型期显然与塔北、塔中隆起存在差异,其最早定型时间在中新世之后,甚至到更新世。②断裂性质。塔北、塔中隆起现今油气藏分布规律证实,走滑断裂对油气的输导相对逆冲断裂更加有效。晚加里东期—海西期塔西南坳陷断裂以逆冲型为主,导致油气输导效率较低。另外,坳陷内不同区域断裂性质也有所差别,东、西部逆冲断裂以基底卷入型为主,中部烃源岩分布区以盖层滑脱型断裂为主,不利于盐上组合输导,以盐下成藏为主,这是海西期油藏主要分布在坳陷东、西部的主要原因。喜马拉雅期,坳陷中部走滑断裂发育,并与烃源岩的二次生烃时间匹配,为天然气向盐上输导提供了有利条件。③断裂规模。断裂系统的发育规模与古隆起的变形紧密相关。下古生代构造演化期间,塔西南古隆起相对塔北、塔中隆起受到的区域受挤压应力小,形态宽缓,构造活动性弱,断裂发育规模明显小于塔北、塔中隆起。晚喜马拉雅期,印度板块与欧亚板块碰撞、挤压过程 [32] 中形成的喜马拉雅期走滑断裂规模更大,应重点关注和研究。
通过对比塔北、塔中隆起油气输导系统的期次、性质、规模,塔西南坳陷断裂发育特征及其与烃源岩成熟期的匹配关系决定了其高效油气输导系统为喜马拉雅期走滑断裂,也决定了现今“南油北气、东西段油、中段气”的油气分布特征。
5 储层特征特殊性
早期研究认为,塔西南古隆起奥陶系碳酸盐岩与塔北、塔中隆起相似,具备形成大型风化壳岩溶的条件,并据此针对奥陶系风化壳及内幕部署了多口风险井,但勘探结果证实并非如此,塔西南古隆起奥陶系储层存在明显的特殊性。
5.1 沉积环境的特殊性
根据地震资料及已钻井沉积相分析标定,完成塔里木盆地晚奥陶世岩相古地理图(图 6 )。奥陶系沉积末期塔北、塔中隆起古地貌分异明显,沉积环境以台地边缘为主,北部坳陷南侧塔中 I 号坡折带和北侧塔北隆起的英买力—哈拉哈塘—轮古一带发育大面积的镶边型台缘带和台缘斜坡,沉积了大规模的高能生物礁、生屑滩、粒屑滩,岩性以生屑灰岩、砂屑灰岩和礁灰岩为主 [33-35] ,有利于形成原生的孔洞型储层。塔西南古隆起古地貌比较平缓,沉积环境以低能的开阔台地为主 [36] 。东部地区发育局部台缘带生屑滩,可见台内滩;西部地区古水深较大,沉积能量明显偏低,岩性以泥晶石灰岩、泥质石灰岩为主,岩性致密,基质孔隙不发育(图 7-a )。
5.2 沉积后期改造作用的特殊性
晚加里东期—早海西期,塔北、塔中继承性古隆起及斜坡周缘受持续挤压作用,古隆起稳定抬升,中—上奥陶统长期暴露,遭受剥蚀淋滤,形成大面积的风化壳岩溶储层;另一方面,奥陶系走滑断裂体系发育,地表大气淡水沿断裂向下渗滤溶蚀,在潜山面附近及内幕形成大型断溶体,为储层发育提供了良好的条件。塔中隆起良里塔格组、塔北隆起英买力和哈拉哈塘地区奥陶系风化壳岩溶及埋藏岩溶基本都沿走滑断裂发育 [37-38] ,岩溶储层在地震剖面上呈现为典型的串珠状或者片状强反射特征(图 5-b ~ d )。塔西南古隆起的迁移性以及晚喜马拉雅期埋藏作用对储层破坏作用较大。塔西南古隆起以西,奥陶系石灰岩顶面暴露时间短,断裂活动少,风化壳岩溶作用较弱,导致奥陶系岩性致密,地震剖面上无“串珠”状反射。塔西南古隆起中、东部地区风化壳岩溶相对发育,但晚期快速埋藏对储层破坏作用较大。钻井岩心显示,晚加里东—海西期缝洞多被充填,有效储层多分布在与喜马拉雅期挤压—走滑断裂活动有关的鸟山构造、古董山、玛扎塔格构造带,储层类型以裂缝型、裂缝—孔洞型为主。塔西南坳陷奥陶系较差的岩性基础及较弱的后期改造作用导致风化壳储层整体欠发育,有效储层受控于喜马拉雅期走滑断裂,形成时间相对塔北、塔中隆起晚。
最新勘探成果表明,塔西南坳陷盐下组合白云岩储层发育条件较好。早寒武世,受东西向展布的和田河古陆控制,塔西南古隆起为南高北低、西高东低的半环带沉积格局 [12,36,39] ,古陆北坡高部位(和田河—鸟山—古董山—巴探 5 —康 2 井一带)发育混积潮坪相、灰坪相,环带中心发育潟湖相泥岩(图 8-a )。早寒武世末期,肖尔布拉克组发育丘滩相白云岩(图 8-b ),岩性以细—粉晶白云岩、灰质白云岩为主(图 7-b 、 c );中寒武世沙依里克组发育潮坪相、膏云坪相(图 8-c ),岩性为石灰岩、白云质石灰岩(图 7-d 、 e ),发现的孔洞型储层孔隙度介于 3.0% ~ 5.0% ,最高可达到 7.5% 。塔中隆起中深 1 井在盐下组合钻遇厚度较大的白云岩储层,孔隙度最高达 12.6% ;塔北隆起轮探 1 井在盐下组合吾松格尔组钻获优质白云岩储层。塔西南坳陷早—中寒武世具有与中深 1 井相近的沉积环境,盐下组合白云岩的勘探潜力值得探索。
6 油气勘探意义
塔西南坳陷成藏条件的特殊性关系到对古生界成藏过程的认识,决定有利勘探区带和层系的选择。
6.1 对成藏过程的认识
北部坳陷烃源岩沉积后快速埋藏、早期生烃,两侧的塔北、塔中隆起为油气运移的有利指向区,伴随关键成藏期输导系统的发育,晚加里东期—早海西期古生界具备良好的源—储—运配置关系,成藏规模大。塔西南坳陷烃源岩、古隆起演化以及输导系统之间时空配置关系存在差异,喜马拉雅晚期之前烃源岩长期处于古隆起高部位,且受东、西部古隆起差异调整影响,导致源岩成熟期的明显滞后以及区域上的不均衡。晚海西期烃源岩进入生油高峰期后盐上缺乏高效输导体系,以盐下成藏为主,这是前期奥陶系风化壳油气勘探长期没有取得突破的部分原因。塔西南坳陷中部发育的喜马拉雅期走滑断裂为天然气成藏的有效通道,与下寒武统烃源岩的二次生烃期相匹配,已发现的气藏均为该期运聚的结果。
6.2 有利区带和层系的选择
综合前面成果认识,有利区带和层系选择应遵循以下原则:①勘探区带应围绕坳陷中部的生烃中心进行。地球化学分析结果显示,塔西南坳陷中部的罗斯 2 井天然气以干酪根裂解气为主,且向东部的山 1 井—玛 8 井—玛 3 井—玛 2 井—玛 401 井—玛 4 井,天然气干燥系数、碳同位素值等均明显降低 [40-41] ,说明坳陷中部靠近生烃中心,并且具备二次生气的条件,喜马拉雅期裂解气由中部向东、西部运移,塔西南坳陷中部成藏条件优越。②勘探的重点层系应向盐下组合转移。塔西南坳陷奥陶系物性较差的岩性基础以及缺乏晚加里东期—早海西期走滑断裂的改造,决定了其风化壳储层发育规模有限。另一方面,玛北 1 井、和田 2 井的钻探结果已证实,塔西南坳陷中段肖尔布拉克组白云岩储层发育,与下寒武统烃源岩、中寒武统膏盐岩形成优越的生、储、盖组合,具有优越的成藏条件,是下一步勘探的有利层系。
综上所述,塔西南坳陷中部盐下具备“四古”的成藏条件(古裂陷、古隆起、古丘滩、古圈闭),是该区油气勘探的重点,喜马拉雅期天然气的勘探潜力值得期待。
7 结论
1 )塔西南坳陷下寒武统烃源岩与古隆起的时空配置关系存在显著特殊性,长期位于古隆起高部位以及多期构造抬升剥蚀使烃源岩成熟期明显滞后,生烃潜力保存至晚喜马拉雅期。
2 )塔西南坳陷中部晚喜马拉雅期发育的走滑断裂可作为高效输导体系,与喜马拉雅期烃源岩的成熟期匹配关系良好。
3 )塔西南坳陷古生界源、储、运及其耦合关系决定了其成藏过程和成藏层系的特殊性,烃源岩成熟期晚,奥陶系风化壳储层整体欠发育,缺少高效输导系统,导致盐上组合成藏规模有限,盐下组合成藏条件更优。
4 )通过与塔北、塔中隆起区对比,塔西南坳陷古生界油气成藏条件特殊,未来该区油气勘探的重点应围绕坳陷中部生烃中心、盐下有利储盖组合,寻求喜马拉雅期天然气勘探的突破。
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编 辑 陈古明
论文原载于《天然气工业》2023年第9期
基金项目 : 中国石油天然气股份有限公司科技项目“塔里木盆地综合地质研究与风险勘探目标优选”(编号:kt2018-02-04)。
编辑:张 敏
审核:王良锦 黄 东
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