塔里木盆地托浦臺泥盆系東河砂巖沉積特征

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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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(goi)數據觀測及定量顆粒熒光(qgf)指數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。

通過瀝青砂巖與重質油熱模擬實驗方法,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。熱模擬實驗結果顯示,瀝青與重質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、重質油樣品與低成熟度一般品質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,但實際成藏貢獻尚需進一步油氣地球化學證據支持。

塔中地區(qū)志留系柯坪塔格組下瀝青砂巖段是塔里木盆地古生界碎屑巖層系油氣主要富集層段之一。以鉆井巖心觀察描述為基礎,結合測井、地震和分析測試資料進行綜合分析,提出了塔中地區(qū)志留系下瀝青砂巖段發(fā)育海侵背景下的濱岸-潮坪-辮狀河三角洲沉積體系的觀點。其中濱岸相沉積中主要發(fā)育上臨濱和下臨濱沉積微相,巖性以細砂巖、粉砂巖、含礫不等粒砂巖為主;潮坪沉積相中障壁砂壩、潮砂灘、潮汐水道、砂坪沉積微相發(fā)育,潮道沉積的巖性以砂巖、粗砂巖和含礫砂巖為主,發(fā)育楔形、板狀和羽狀交錯層理,底部見侵蝕沖刷面和較多黃鐵礦團塊;辮狀河三角洲中發(fā)育辮狀河水下分流河道、分流間灣、前緣席狀砂等沉積微相。海侵時期,下瀝青砂巖段存在4期超覆砂體,從盆地中部向南部的塔中低隆逐期超覆,沉積微相在平面上也由此存在著復合超覆規(guī)律的演變,整體表現(xiàn)為濱岸相至潮坪相、辮狀河三角洲沉積相沉積的演變。4期超覆沉積微相的平面分布在控制因素、展布范圍和海侵方向上具有一定的繼承性、相似性和規(guī)律性。

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.

柴達木盆地北緣(柴北緣)侏羅系層序發(fā)育完整,為一套富含化石的碎屑巖,自下而上為小煤溝組、大煤溝組、采石嶺組和紅水溝組。下侏羅統(tǒng)包括小煤溝組、大煤溝組下部;中侏羅統(tǒng)為大煤溝組中、上部。柴北緣一帶早、中侏羅世所受應力復雜,構造運動強烈,形成多沉積中心的小型斷陷型盆地。早侏羅世時期,柴北緣的沉積相類型有濱淺湖、河流—泛濫平原、扇三角洲、辮狀三角洲;中侏羅世時期,該區(qū)廣泛發(fā)育湖底沖積平原,以濱淺湖—半深湖—深湖相為主,趨向于深水的較還原環(huán)境。下侏羅統(tǒng)巖性以細礫巖,細—粉砂巖與炭質泥巖和頁巖的不等厚互層為特征;中侏羅統(tǒng)則以較細結構的碎屑巖為主,局部發(fā)育較厚的黑色頁巖。柴達木盆地北緣發(fā)育有巨厚的下侏羅統(tǒng)湖相泥巖和中侏羅統(tǒng)煤系地層,烴源巖有機質豐度高,有機質類型主要為ⅱ—ⅲ型,生烴潛力大;柴北緣碎屑巖孔隙發(fā)育,可稱為較好的儲集巖;柴北緣泥巖、頁巖可稱為優(yōu)質的蓋層,生儲蓋配置較好。但油氣藏以小型為主,且以氣藏為主。

柴達木盆地處于古亞洲構造域和特提斯-喜馬拉雅構造域的結合部,構造應力大而復雜,導致盆內地勢起伏大,加上西南暖濕氣流受喜馬拉雅山系阻隔難以進入境內,盆內氣候干旱,最終導致盆地內沖積扇極為發(fā)育。通過對大柴旦地區(qū)大頭羊煤礦、魚卡河、波門河和八里溝四個沖積扇的實地考察,共觀測到3個亞相8個微相:扇根亞相沉積物最粗,分為古溝道、主水道和主水道間微相;扇中亞相沉積物偏細,成熟度增高,分為辮狀水道、辮狀水道間和縱壩微相;扇緣亞相沉積物最細,流體能量最低,分為水道徑流和片流微相。不同沉積微相其沉積特征差異較大,認為古溝道、主水道和辮狀水道微相具有較好的儲集性能?？碧奖砻?沖積扇沉積與儲層有著密切的關系,其內形成的油藏具有"自我保護"的能力;另外,沖積扇的形成很可能導致上覆地層形成扇背斜油藏,也可能導致下伏基巖形成基巖風化殼油藏。

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.

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

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。

干酪根產烴率是盆地模擬計算油氣資源的一項非常重要的參數,以往采用巖石樣品熱模擬建立產烴率圖解的方法對于高過成熟烴源巖有一定的局限。根據元素守恒相關理論,建立了一種通過h/c原子比變化來估算烴源巖產烴率的方法,作為熱模擬實驗方法的補充。與模擬實驗相比,該方法簡單易行,結果較為可靠。將這一方法應用到塔里木盆地臺盆區(qū)寒武系烴源巖,估算了這套烴源巖的晚期生氣潛力,取得了一定的成果。

本文利用儲層地質學理論,結合巖心、鑄體薄片以及分析測試資料,對哈拉哈塘地區(qū)晚泥盆世東河砂巖儲層特征進行研究。研究認為東河砂巖以巖屑石英砂巖和巖屑砂巖為主,發(fā)育殘余原生粒間孔—粒間溶孔組合為主的孔隙結構特點。并對東河砂巖段的物性特征進行分析,孔隙度與滲透率具有很好的相關性。通過統(tǒng)一儲層評價標準,對研究區(qū)進行儲層的綜合評價。

從東河砂巖段單井沉積相類型劃分出發(fā),詳細研究了沉積相分類及特征、沉積相區(qū)域展布特征,提出該地區(qū)的東河砂巖段沉積環(huán)境主要為浪控濱岸環(huán)境的前濱—臨濱環(huán)境,并在此基礎上預測出砂體展布范圍和有利儲層分布,最后建立了東河砂巖段的沉積模式.

紅車地區(qū)侏羅系是準噶爾盆地西北緣重要的油氣富集帶之一,其沉積相的研究是有利區(qū)帶評價的基礎。首先結合測井、地震等資料,通過巖心描述和分析,在紅車地區(qū)識別出沖積扇、辮狀河、三角洲、湖泊等多種沉積相類型,其中八道灣組晚期及三工河組時期,振蕩背景下形成辨狀河三角洲前緣砂巖與濱淺湖泥巖交互沉積,生、儲、蓋配置關系良好,為巖性圈閉的有利相帶。之后針對紅車地區(qū)侏羅系主要地震相特征加以探討,并在中期基準面旋回分析的基礎上,明確侏羅系各砂組的沉積相平面展布特征,重塑紅車地區(qū)侏羅紀沉積演化歷史。最后探討了沉積相與巖性圈閉發(fā)育的關系,并指出八道灣組及三工河組沉積時期巖性圈閉發(fā)育的有利位置。

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。

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。

從志留紀起,塔里木盆地下古生界烴源巖經歷了三期生、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。

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。