塔里木盆地庫車油氣系統(tǒng)富氣主控因素分析

co2地質(zhì)封存是有效的減少溫室氣體的措施之一,油氣富集的盆地不僅可提供適合co2地質(zhì)封存的儲、蓋層,還可將co2注入其中提高油氣產(chǎn)量。利用埋存指標量化方法對塔里木盆地油氣藏做co2地質(zhì)封存適宜性評價,并計算其一級構(gòu)造圈閉的理論埋存量。結(jié)果表明,塔里木盆地比較適宜co2地質(zhì)封存,存儲量較大,具有巨大的封存潛力。

東河砂巖是塔里木盆地晚泥盆世—早石炭世一套穿時的巖石地層單元,是盆地重要的含油層系。應(yīng)用層序地層學(xué)理論,以露頭、鉆井和地震資料為基礎(chǔ),分析了東河砂巖的地層展布模式、沉積前古地貌特征、砂巖發(fā)育期次、沉積環(huán)境演化和砂巖分布規(guī)律。結(jié)果表明,東河砂巖是海侵背景下從西南向東北,即依次由麥蓋提斜坡、巴楚凸起向塔中凸起、塔北隆起超覆的沉積砂體;東河砂巖沉積前古地貌有兩隆兩凹的特征;由早到晚可劃分為5期砂體。第1期砂體主要分布在麥蓋提斜坡和巴楚凸起,第2期砂體主要分布在巴楚凸起和塔中凸起,第3期砂體主要分布在塔中凸起和塔北隆起,第4期砂體主要分布在塔北隆起,第5期砂體主要分布在塔北隆起及塔東低凸起周緣。東河砂巖的巖相主要有砂礫巖、粗砂巖、中砂巖和細砂巖,沉積環(huán)境主要為河口灣和濱岸環(huán)境。由于不同地區(qū)、不同期次砂體的沉積特征、儲蓋組合及成藏條件不同,對不同地區(qū)和不同期次砂體需采用不同的油氣勘探對策。

中晚奧陶世塔中i號坡折帶處于臺地邊緣相帶的礁灘鑲邊體系中,發(fā)育了多個礁(丘)、灘的沉積旋回組合,總厚達100~300m,其單個旋回的礁、灘體皆為有利的油氣儲集體。研究表明,該區(qū)礁灘體巖性、巖相的組合是儲層發(fā)育的重要基礎(chǔ);礁型巖性地貌隆起和海平面相對變化所控制的成巖早期暴露溶蝕是控制儲層發(fā)育分布的主要因素;多期油氣運聚及其伴隨的埋藏溶蝕作用的改造改善了礁灘體儲層孔隙的儲集性能;后期構(gòu)造破裂作用增加了礁灘體儲層的連通性和滲透能力。

為了認識塔里木盆地臺盆區(qū)志留系儲層特征及其油氣藏成藏主控因素,利用疊合盆地油氣功能要素組合-構(gòu)造過程疊合-相勢耦合控油氣成藏的新方法,分析該層系18口鉆探失利井原因.結(jié)果表明:50%的探井因油氣成藏功能要素不全或不能有效組合而失利,6%的探井因油氣藏遭受后期構(gòu)造運動被調(diào)整、破壞而失利,44%的探井因晚期相勢不能有效復(fù)合而失利.該研究能夠加深認識塔里木盆地油氣分布預(yù)測的復(fù)雜性,檢驗新方法分析鉆探井失利原因的有效性,及其在油氣勘探過程中的指導(dǎo)性、對油氣勘探區(qū)預(yù)測的可行性.

利用薄層色譜-氫火焰檢測技術(shù)和巖石熱解技術(shù),在塔里木盆地牙哈油氣田下第三系陸相油氣藏中,發(fā)現(xiàn)并準確地鑒定出兩層瀝青墊。這些瀝青墊儲層巖石抽提物族組成中,瀝青質(zhì)的相對含量大于30%,而對應(yīng)的油層中,其值不足20%,在油藏地球化學(xué)描述剖面中,瀝青墊和油層之間存在著瀝青質(zhì)驟變之趨勢,這是瀝青墊判識的重要標志。

為認識塔里木臺盆區(qū)油氣成藏條件和勘探領(lǐng)域,從盆地分析角度出發(fā),借助地震資料和沉積地層的分析結(jié)果,闡述塔里木盆地海西期一系列地質(zhì)事件及其與油氣成藏的關(guān)系.認為海西期內(nèi)的斷褶隆升-巖溶作用和早、晚古生代盆地的疊合,對于碳酸鹽巖巖溶-裂縫型儲集體的發(fā)育與優(yōu)質(zhì)儲蓋組合的形成至關(guān)重要,為中下奧陶統(tǒng)烴源巖在海西期末大量生成油氣提供了運聚條件和富集場所.要加強臺盆區(qū)的油氣勘探,尋找早、晚古生代盆地疊置界面上下的優(yōu)質(zhì)碳酸鹽巖溶-裂縫型儲集層和向隆起上超的志留系-東河砂巖海相碎屑巖儲集層仍將是重要勘探方向.

塔里木盆地孔雀河區(qū)塊發(fā)育寒武系-奧陶系海相和侏羅系陸相兩套有效烴源巖構(gòu)成的復(fù)合含油氣系統(tǒng);中生界以斷裂背斜構(gòu)造圈閉為主,成排成帶展布;古生界以大型鼻隆背景之上的斷背斜、構(gòu)造巖性、地層不整合圈閉為主;控制油氣垂向運移的通源斷裂發(fā)育,圈源時空有效配置,燕山晚期-喜山期構(gòu)造變形微弱,有利于油氣藏保存。區(qū)塊內(nèi)存在三類不同成藏組合的勘探領(lǐng)域,具有良好的勘探前景

塔河油田是中石化新星石油公司的重點開發(fā)區(qū)塊,隨著西部大開發(fā)的戰(zhàn)略需要及油氣東輸重點工程的全面啟動,加速了勘探開發(fā)步伐。作者在廣泛調(diào)研的基礎(chǔ)上,根據(jù)塔河油田的地質(zhì)特征及鉆井難點,結(jié)合tk112h、tk110h、tk111h、tk220h幾口水平井的鉆井實踐,總結(jié)了該區(qū)塊水平井的基本施工程序及各個階段的關(guān)鍵技術(shù),供以后施工時參考。

通過瀝青砂巖與重質(zhì)油熱模擬實驗方法,對塔里木盆地下古生界廣泛賦存的瀝青生烴特征與生烴潛力進行探討。熱模擬實驗結(jié)果顯示,瀝青與重質(zhì)油在熱作用下均能生成烴類,表現(xiàn)出烴類裂解特征,生烴過程中既有氣態(tài)烴也有液態(tài)烴生成;瀝青砂巖樣品、重質(zhì)油樣品與低成熟度一般品質(zhì)的海相烴源巖生烴潛力大體相當。塔里木盆地下古生界存在瀝青生烴證據(jù),但實際成藏貢獻尚需進一步油氣地球化學(xué)證據(jù)支持。

采用有機巖石學(xué)和有機地球化學(xué)相結(jié)合的方法，詳細研究了塔里木盆地志留系瀝青砂巖的特征及其成因。色質(zhì)分析表明，志留系瀝青砂巖含高的三環(huán)二萜烷且以ｃ２３為主峰，與石炭系源巖不同，γ蠟烷含量不高，代表藻類生源的β胡蘿卜烷含量較高，且具高孕甾烷、高重排甾烷的特征，反映瀝青砂巖油源來自下古生界。有機巖石學(xué)研究表明，由于瀝青砂巖含可溶性物質(zhì)甚高，其油浸反射率（ｒｂ為０２７％～０３６％）不能反映其真實成熟度，水浸反射率（ｒｗ為１３５％～１５３％）與上下地層成熟度相吻合，排除了瀝青砂巖“新生古儲”的可能性。碳同位素分析結(jié)果進一步證實瀝青砂巖源自下古生界的生油巖，是早古生代古油藏遭受后期構(gòu)造破壞的結(jié)果。

塔里木盆地西南邊緣發(fā)育甫沙—齊姆根和柯克亞—和田南2個壓扭構(gòu)造體系,前者主要是帕米爾弧形構(gòu)造東北側(cè)的側(cè)向滑移與西昆侖造山帶向塔里木盆地的不均勻沖斷活動的聯(lián)合作用結(jié)果,后者則主要與西昆侖造山帶向塔里木盆地的不均勻沖斷作用有關(guān)。這2個壓扭構(gòu)造體系主體形成于新近紀以來的喜馬拉雅運動,其構(gòu)造樣式在平面上主要為走滑—逆沖斷裂和雁列式分布的斷裂與背斜,在剖面上則呈現(xiàn)為雙重構(gòu)造與反沖構(gòu)造的疊加。壓扭構(gòu)造帶所遭受的壓扭作用從改善儲層的儲集性能、形成新的油氣圈閉、促進油氣運移與成藏等方面對塔里木盆地西南邊緣的油氣成藏發(fā)揮了積極作用,壓扭構(gòu)造帶是油氣勘探的有利構(gòu)造部位。

在綜合研究阿克庫勒凸起西南緣托浦臺錄井、測井、巖芯、薄片資料和三維地震資料的基礎(chǔ)上,認為研究區(qū)東河砂巖主要是無障壁海岸沉積體系。自下發(fā)育遠濱和近濱沉積組合,向上為近濱和前濱沉積,為向上變深和再變淺的沉積旋回,刻畫了東河砂巖在研究區(qū)域的縱橫向變化特征。

通過對塔里木盆地巴麥地區(qū)多口典型探井泥盆系東河塘組薄片的觀察與鑒定,東河塘組石英含量高,長石和巖屑含量都在1%～4%范圍,成分成熟度高;主要的成巖作用有壓實作用、膠結(jié)作用、溶蝕(溶解)作用等。綜合判斷認為,泥盆系東河砂巖處在中—晚成巖階段,原生孔隙少,表生成巖溶解作用和埋藏溶蝕作用可以溶解多種可溶性雜基和碳酸鹽巖類基質(zhì),使儲層發(fā)育粒內(nèi)溶孔、鑄?？?、溶蝕擴大等孔隙類型。但是由于儲層成巖作用過程有疊置,所以儲層的改善作用也有限,物性相對較差。

歷年來在塔里木盆地西南地區(qū)施工的鉆井報廢率較高,為降低鉆孔報廢率,通過對新疆塔里木盆地西南坳陷云地1井鉆探施工工藝、孔內(nèi)復(fù)雜情況的處理過程、現(xiàn)場技術(shù)管理措施的介紹,總結(jié)了塔里木盆地西南坳陷托云盆地復(fù)雜地層鉆探的技術(shù)特點,形成了一整套可行的施工方法和技術(shù)管理方案,基本解決了在該地區(qū)的施工難題,可為今后類似工程的施工提供一些參考.

在前人地質(zhì)、地球物理資料和部分研究成果的基礎(chǔ)上，通過對地質(zhì)、鉆孔、地震、地熱和重力、航磁與衛(wèi)星磁測等資料的綜合分析，特別是通過對重力、航磁資料的定量反演與嚴格對比，深入研究了塔里木盆地南部的隱伏地質(zhì)構(gòu)造。并且，根據(jù)金剛石找礦的基本理論和作者的地球物理研究成果，對和田出土的金剛石顆粒的礦源區(qū)位置進行了預(yù)測。

通過野外地質(zhì)調(diào)查、地震資料綜合解釋和勘探目標綜合評價研究,認為柴達木盆地北緣塊斷帶東段德令哈坳陷是中生代中、晚侏羅世—早白堊世發(fā)育起來的伸展坳陷,經(jīng)歷了第三紀的張扭坳陷和第四紀擠壓坳陷階段,坳陷內(nèi)較穩(wěn)定地分布了中侏羅統(tǒng)大煤溝組4—7段的烴源巖,還發(fā)育有石炭系潛在的烴源巖層系。儲層在各層段均有分布,中生界以大煤溝組6段石英砂巖和白堊系的河流三角洲相砂巖為主。圈閉主要分布在凸起構(gòu)造帶,山前還發(fā)育推覆構(gòu)造帶,構(gòu)造形成定型期與油氣運聚期配合良好,可形成自生自儲、下生上儲的儲蓋組合。通過該坳陷資源潛力與油氣遠景評價,認為中侏羅統(tǒng)自生自儲的成藏組合是現(xiàn)實的勘探領(lǐng)域,托南斷階、宗務(wù)隆山前逆沖帶及埃姆尼克凸起帶為主力生烴凹陷,具有一定勘探前景。

塔里木盆地是一個典型的疊合盆地,存在多期油氣的調(diào)整與破壞,志留系廣泛分布的瀝青砂巖正是油藏遭受破壞后的產(chǎn)物.研究表明,志留系瀝青砂巖分布于盆地中西部且主要受加里東晚期的油源區(qū)和塔中、塔北及巴楚古隆起的控制,而局部構(gòu)造帶瀝青砂巖的分布受儲層沉積體系的控制.縱向上瀝青砂巖絕大多數(shù)位于紅色泥巖區(qū)域蓋層和上砂巖段致密巖性段之下.早期油氣破壞程度的差異和受后期油氣浸染的影響,塔中地區(qū)瀝青砂巖與油砂在縱向上既有上下分界,也有交互分布的關(guān)系.瀝青不僅存在于顆粒之間的孔隙,而且還賦存在顆粒內(nèi)部和裂隙之間,證實了早期油藏的抬升破壞.瀝青砂巖的大面積存在揭示了克拉通區(qū)大規(guī)模的油氣運移聚集以及隨后的油氣破壞,這次破壞使得古生界油氣資源量至少損失近133億噸.油氣破壞后形成的瀝青砂巖可以作為油氣封堵的有效隔層,形成瀝青封堵油氣藏,有利后期油氣的聚集.志留系早期油氣的破壞受地層埋深的影響,塔中北斜坡深部是尋找志留系早期原生油藏的有利地區(qū).

塔里木盆地志留系具有分布廣泛的瀝青砂巖,瀝青砂巖段厚度在各個地區(qū)具有不均勻性,從幾米到一百多米不等。巖心觀察發(fā)現(xiàn)瀝青砂巖段內(nèi)并不全含有瀝青,巖心剖面上呈現(xiàn)“黑白砂相間”的現(xiàn)象,“黑砂”的部分為含瀝青層段,“白砂”的部分為不含瀝青層段。弄清“白砂”中曾經(jīng)是否有油氣進入,對志留系瀝青砂巖中瀝青含量、古油藏油氣儲量的計算及志留系剩余油氣資源量的評價具有重要的意義。本文通過對志留系瀝青砂巖段的“黑砂”與“白砂”分別取樣,采用物性測定、顯微鏡下巖性觀察、含油包裹體顆粒指數(shù)(goi)數(shù)據(jù)觀測及定量顆粒熒光(qgf)指數(shù)測定等多種方法和技術(shù)手段對瀝青砂巖段的“黑砂”與“白砂”進行對比研究。結(jié)果表明,瀝青砂巖段的“白砂”沒有油氣進入或進入的油氣量很少,在確定志留系瀝青砂巖有效厚度時應(yīng)剔除“白砂”層的厚度。

根據(jù)區(qū)域地質(zhì)-盆地-含油氣系統(tǒng)-成藏組合的研究思路,總結(jié)了不同類型盆地油氣成藏特征和富集規(guī)律,評價重點盆地資源潛力.研究認為,中東-中亞地區(qū)經(jīng)歷了地體群南離北聚的板塊構(gòu)造演化過程,發(fā)育了克拉通盆地、裂谷盆地、被動大陸邊緣盆地和前陸盆地等4類主要的原型盆地.平面上,油氣主要分布于阿拉伯板塊西北部中生代古被動大陸邊緣和東歐地臺東南緣等穩(wěn)定構(gòu)造區(qū)的邊緣,以及扎格羅斯褶皺帶和斯基夫-圖蘭構(gòu)造帶等活動構(gòu)造區(qū)相對穩(wěn)定的構(gòu)造帶;層系上,主要分布在石炭系、二疊系、侏羅系、白堊系和新近系;發(fā)育碳酸鹽巖和碎屑巖兩大類儲集層,以前者為主,已發(fā)現(xiàn)儲量占80.45％.在地質(zhì)綜合評價基礎(chǔ)上,以成藏組合為評價單元,完成了8個重點盆地71個成藏組合待發(fā)現(xiàn)資源量的定量計算評價,優(yōu)選了ⅰ,ⅱ類有利成藏組合.

基于塔里木盆地14條地層鏡質(zhì)組反射率ro剖面的研究,確認塔中隆起東段及塔北隆起塔河-輪南油田的單井ro剖面均屬二階錯斷型,在c1b巴楚組底(或d3d東河塘組底)不整合面處,出現(xiàn)ro值突變,上覆三疊系-下石炭統(tǒng)處于成熟階段,在生烴"液態(tài)窗"范疇之內(nèi),而下伏的下古生界則屬過成熟階段,超出"液態(tài)窗"范疇,其過成熟性在志留紀末期,至遲在泥盆紀早期業(yè)已定型.塔中隆起西段ro剖面屬于一階連續(xù)型,下古生界也屬過成熟階段,其成熟度卻是晚近地質(zhì)時期定型的.從上述地層熱史可得到下列啟迪:(1)塔北、塔中隆起東段及滿加爾坳陷過成熟的下奧陶統(tǒng)-寒武系,不可能成為塔里木盆地臺盆區(qū)黑油的烴源灶;(2)塔中隆起東、西段ro剖面的差異,反映早古生代古構(gòu)造面貌呈現(xiàn)"東低西高",晚古生代以來反向成為"東高西低"今構(gòu)造面貌;(3)推算并恢復(fù)塔中隆起東段與塔北隆起下奧陶統(tǒng)上覆地層剝蝕量,將會引起對臺盆區(qū)古構(gòu)造面貌的再思考;(4)考慮到過成熟烴源層"液態(tài)窗"的存續(xù)時間,預(yù)測介于阿瓦提坳陷與滿加爾坳陷之間,具有"坳中隆"構(gòu)造屬性的順托果勒"低隆起"利于成為下古生界潛在的烴源灶.

隨著勘探程度的提高,火山巖油氣藏已經(jīng)成為準噶爾盆地西北緣油氣勘探開發(fā)挖潛的一種重要類型,而紅車地區(qū)古生界火山巖是下步勘探的重要戰(zhàn)場。為了更好地指導(dǎo)該區(qū)火山巖油氣勘探,從影響油氣成藏的關(guān)鍵要素——儲層入手,研究了火山巖儲層的巖石學(xué)特征、儲集類型和儲集物性。研究認為,火山巖儲層類型多樣,儲集空間類型繁多,儲集性能有很大的差異性和突變性,表現(xiàn)出嚴重的非均質(zhì)性。在此基礎(chǔ)之上,深入剖析了影響火山巖儲層的主控因素,認為巖相、構(gòu)造運動、風化淋濾作用是影響儲集性能的重要因素。

塔里木盆地志留系瀝青砂巖在宏觀上以塊狀、順層狀、不均勻斑塊狀分布;在微觀上,不同性質(zhì)的瀝青以充填狀、侵染狀充填于孔隙及膠結(jié)物中。實驗表明,常規(guī)物性分析不能客觀地表征被不同性質(zhì)瀝青充填的砂巖的儲層物性及孔隙結(jié)構(gòu),因此在定量測算的基礎(chǔ)上,提出了用殘余孔隙度和殘余滲透率來客觀表征瀝青砂巖儲層物性及孔隙結(jié)構(gòu)的方法。進一步的實驗研究表明,低粘度原油可以再次充注殘余孔隙度大于4%的瀝青砂巖并溶解其中的有機質(zhì),使其殘余孔隙度和殘余滲透率大幅度提高,從而成為有效儲層。