塔里木盆地瀝青生烴特征與生烴潛力

塔里木盆地是一個典型的疊合盆地,存在多期油氣的調整與破壞,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,也有交互分布的關系.瀝青不僅存在于顆粒之間的孔隙,而且還賦存在顆粒內部和裂隙之間,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).

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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。

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手段對瀝青砂巖段的“黑砂”與“白砂”進行對比研究。結果表明,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剔除“白砂”層的厚度。

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,不同性質的瀝青以充填狀、侵染狀充填于孔隙及膠結物中。實驗表明,常規(guī)物性分析不能客觀地表征被不同性質瀝青充填的砂巖的儲層物性及孔隙結構,因此在定量測算的基礎上,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構的方法。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,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。

本文在前人研究基礎上,選擇中國西部塔里木盆地、南天山及西昆侖3個重要大地構造單元交界部位的塔里木盆地西北緣喀什凹陷地區(qū),通過對烏恰黑孜葦剖面晚新生代巨厚陸相沉積物巖石磁學特征的分析,結合巖性、古水流和物源變化等的研究,揭示了晚新生代以來區(qū)域存在5次構造活動事件,它們分別發(fā)生于漸新世末—中新世初、中中新世初、晚中新世初、晚中新世末—上新世初和上新世末—更新世。其中漸新世末—中新世初和上新世末—更新世的構造活動是該區(qū)兩次重大事件,并與青藏高原構造隆升有關,前者造成西昆侖和南天山強烈上升使塔里木盆地西緣喀什凹陷地區(qū)中斷了與古地中海的連通進入了陸盆沉積環(huán)境演化階段,后者進一步造成西昆侖和南天山強烈上升、帕米爾—天山之間地殼強烈縮短以及該區(qū)現(xiàn)今地貌格局的形成。

為認識塔里木臺盆區(qū)油氣成藏條件和勘探領域,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果,闡述塔里木盆地海西期一系列地質事件及其與油氣成藏的關系.認為海西期內的斷褶隆升-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)質儲蓋組合的形成至關重要,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.

基于塔里木盆地14條地層鏡質組反射率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,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"今構造面貌;(3)推算并恢復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,預測介于阿瓦提坳陷與滿加爾坳陷之間,具有"坳中隆"構造屬性的順托果勒"低隆起"利于成為下古生界潛在的烴源灶.

塔里木盆地西部四十廠剖面志留系柯坪塔格組上部發(fā)育典型的瀝青砂巖,分別位于若干個正韻律沉積旋回的中下部。通過典型露頭剖面寫實、沉積物粒度分析、礦物鏡下鑒定、鑄體薄片鑒定和x衍射等手段,對該剖面瀝青砂巖進行了精細研究,發(fā)現(xiàn)瀝青砂巖形成于潮坪沉積體系中潮間帶下部的砂坪或混合坪內,巖性以細砂巖和粉砂巖為主,發(fā)育典型的雙向交錯層理和淺水動物遺跡等;其沉積物以跳躍搬運為主,受潮汐改造作用明顯;碎屑礦物以石英或生物碎屑為主,含少量長石和粘土礦物。結合儲層物性測試對瀝青砂巖儲集性進行了分析,結果表明,優(yōu)質瀝青砂巖儲層往往是中等成分成熟度的長石石英砂巖,其內部長石含量在5%~10%之間,石英含量在75%~83%之間,其次是較高成分成熟度的石英砂巖,其內部長石含量一般在2%左右,石英含量在90%以上,較差的是含大量生物碎屑的砂巖,其內部生屑含量在60%左右,石英含量在35%左右。這對該區(qū)志留系瀝青砂巖儲層評價具有一定的借鑒意義。

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成的復合含油氣系統(tǒng);中生界以斷裂背斜構造圈閉為主,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-喜山期構造變形微弱,有利于油氣藏保存。區(qū)塊內存在三類不同成藏組合的勘探領域,具有良好的勘探前景

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造運動被調整、破壞而失利,44%的探井因晚期相勢不能有效復合而失利.該研究能夠加深認識塔里木盆地油氣分布預測的復雜性,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性、對油氣勘探區(qū)預測的可行性.

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。應用層序地層學理論,以露頭、鉆井和地震資料為基礎,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。

通過野外地質調查、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造帶,山前還發(fā)育推覆構造帶,構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)實的勘探領域,托南斷階、宗務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。

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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。作者在廣泛調研的基礎上,根據(jù)塔河油田的地質特征及鉆井難點,結合tk112h、tk110h、tk111h、tk220h幾口水平井的鉆井實踐,總結了該區(qū)塊水平井的基本施工程序及各個階段的關鍵技術,供以后施工時參考。

co2地質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地質封存的儲、蓋層,還可將co2注入其中提高油氣產量。利用埋存指標量化方法對塔里木盆地油氣藏做co2地質封存適宜性評價,并計算其一級構造圈閉的理論埋存量。結果表明,塔里木盆地比較適宜co2地質封存,存儲量較大,具有巨大的封存潛力。

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個壓扭構造體系,前者主要是帕米爾弧形構造東北側的側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。這2個壓扭構造體系主體形成于新近紀以來的喜馬拉雅運動,其構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)為雙重構造與反沖構造的疊加。壓扭構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,壓扭構造帶是油氣勘探的有利構造部位。

采用有機巖石學和有機地球化學相結合的方法，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。有機巖石學研究表明，由于瀝青砂巖含可溶性物質甚高，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造破壞的結果。

塔里木盆地牙哈油氣田瀝青墊特征及成因

利用薄層色譜-氫火焰檢測技術和巖石熱解技術,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,瀝青質的相對含量大于30%,而對應的油層中,其值不足20%,在油藏地球化學描述剖面中,瀝青墊和油層之間存在著瀝青質驟變之趨勢,這是瀝青墊判識的重要標志。

從志留紀起,塔里木盆地下古生界烴源巖經(jīng)歷了三期生、排烴。下古生界源巖的生烴期和志留系的圈閉形成期控制了志留系瀝青砂巖的形成期次及演化。志留系早期瀝青砂巖形成后,經(jīng)歷了后期多次的構造沉積事件和三次烴類注入、混染,改變了志留系古油藏瀝青形成時的原始產狀。志留系瀝青砂巖的三次注入分別是:第一次是晚加里東注入期;第二次是晚海西—印支注入期;第三次是燕山—喜山注入期。志留系砂巖中瀝青、稠油或其它油氣顯示是這三期作用的綜合結果。

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,使儲層發(fā)育粒內溶孔、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。