李 婷，夏志遠(yuǎn)，劉小平，陳 琰，管 斌

(1.中國(guó)石油塔里木油田分公司，新疆 庫(kù)爾勒 841000;2.中國(guó)石油杭州地質(zhì)研究院，浙江 杭州 310023; 3.中國(guó)石油青海油田分公司，甘肅 敦煌 736202)

柴達(dá)木盆地東坪地區(qū)基巖氣藏成藏條件分析

李 婷1，夏志遠(yuǎn)2，劉小平1，陳 琰3，管 斌3

(1.中國(guó)石油塔里木油田分公司，新疆 庫(kù)爾勒 841000;2.中國(guó)石油杭州地質(zhì)研究院，浙江 杭州 310023; 3.中國(guó)石油青海油田分公司，甘肅 敦煌 736202)

東坪地區(qū)基巖氣藏成藏條件分析對(duì)具有類(lèi)似地質(zhì)條件地區(qū)的基巖油氣藏研究有一定指導(dǎo)意義。在前人對(duì)烴源巖以及區(qū)域構(gòu)造演化研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合巖心觀察、巖石薄片鑒定及物性等資料對(duì)基巖儲(chǔ)層的研究成果，從烴源、儲(chǔ)層、區(qū)域構(gòu)造背景、天然氣運(yùn)移通道、圈閉等因素及其配置關(guān)系，分析了柴達(dá)木盆地東坪地區(qū)基巖氣藏成藏條件。研究表明:東坪斜坡緊鄰一里坪生烴凹陷，為一持續(xù)發(fā)育的古隆起，早在古近紀(jì)接受沉積前，基底經(jīng)歷了長(zhǎng)時(shí)間的風(fēng)化淋濾和多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，形成了以裂縫、溶蝕孔縫為主的儲(chǔ)集空間，物性較好，油氣運(yùn)移通道主要為基底斷裂和基巖風(fēng)化殼;建立了東坪地區(qū)基巖氣藏成藏事件表和2種成藏模式(以斷層—裂縫縱向輸導(dǎo)為主的近源成藏模式和以多階斷層縱向輸導(dǎo)—基巖風(fēng)化殼橫向運(yùn)移為輔的遠(yuǎn)源成藏模式)。

成藏條件;成藏模式;基巖氣藏;風(fēng)化殼結(jié)構(gòu);東坪地區(qū);柴達(dá)木盆地

0 引言

東坪地區(qū)位于柴達(dá)木盆地阿爾金山前東段，整體為一南傾的古斜坡背景，覆蓋著新生代地層，受近南北向斷層控制，形成大型南傾鼻狀隆起，是在古元古代區(qū)域變質(zhì)巖和古生代花崗巖復(fù)合基底上發(fā)育起來(lái)的斷鼻構(gòu)造［1-5］，從山前向盆內(nèi)表現(xiàn)為高斷階—中斜坡—低斷隆—深凹陷的四級(jí)構(gòu)造形態(tài)。

2010年以前，研究區(qū)整體勘探和認(rèn)識(shí)程度還很低。隨后青海油田轉(zhuǎn)換勘探思路［6］，依據(jù)源外構(gòu)造巖性油氣藏理論，加強(qiáng)對(duì)東坪地區(qū)天然氣成藏條件的綜合分析與評(píng)價(jià)，重新認(rèn)識(shí)東坪地區(qū)，認(rèn)為該區(qū)具備形成規(guī)模氣藏的有利條件:大面積展布的侏羅系源巖、厚層砂礫巖及基巖風(fēng)化殼儲(chǔ)層、多套儲(chǔ)蓋組合、持續(xù)發(fā)育的古隆起(古斜坡)、區(qū)域性的不整合、油氣疏導(dǎo)斷裂等。2011年通過(guò)綜合評(píng)價(jià)分析，優(yōu)選東坪鼻隆部署鉆探東坪1井，并在基巖段壓裂試氣，獲得高產(chǎn)天然氣流。隨后部署鉆探了東坪3井，在基巖段也獲得了工業(yè)氣流，擴(kuò)展了基巖氣藏含氣面積。

東坪地區(qū)基巖氣藏的發(fā)現(xiàn)顯示出柴達(dá)木盆地阿爾金山前帶基巖段良好的油氣勘探前景。從烴源、儲(chǔ)層、構(gòu)造背景、天然氣運(yùn)移通道、圈閉等因素及其相互配置關(guān)系入手，對(duì)研究區(qū)基巖氣藏成藏條件進(jìn)行研究，以指導(dǎo)阿爾金山前帶以及有類(lèi)似地質(zhì)條件地區(qū)的油氣勘探。

1 基巖氣藏成藏有利條件分析

1.1 豐富的氣源

基巖油氣藏一般都是新生古儲(chǔ)型油氣藏，油氣來(lái)源以生油層直接覆蓋在基巖圈閉之上以及斷層兩側(cè)生油巖直接與基巖圈閉相接觸為最佳［7-12］。充足的油氣源條件是基巖油氣藏形成的物質(zhì)基礎(chǔ)［13-18］，東坪斜坡緊鄰柴達(dá)木盆地北緣一里坪侏羅系生烴凹陷，以基底斷裂與烴源巖直接相溝通，曹正林等［19］通過(guò)東坪地區(qū)油氣源對(duì)比分析，證實(shí)東坪地區(qū)天然氣源于侏羅系煤型氣。地震標(biāo)定和實(shí)驗(yàn)室分析資料顯示，一里坪侏羅系殘余烴源巖分布范圍約8 000 km2，厚度為100～600 m，其中厚度大于400 m的優(yōu)質(zhì)烴源巖分布面積約為3 400 km2，有機(jī)質(zhì)類(lèi)型以Ⅲ型為主，有機(jī)碳含量為1.5%左右。烴源巖在古近紀(jì)—始新紀(jì)(E1+2)晚期已成熟(Ro為0.5%～0.7%)，漸新紀(jì)(E3)中晚期進(jìn)入生油高峰(Ro為0.7%～1.3%)，上新世早中期進(jìn)入濕氣階段(Ro為1.3%～2.0%)，上新世晚期(N23)至今處于干氣階段(Ro＞2.0%)，天然氣資源量達(dá)到1×1012m3，這為東坪地區(qū)基巖氣藏的形成提供了充足的氣源保障［19-21］。

1.2 發(fā)育良好的風(fēng)化殼儲(chǔ)層

東坪地區(qū)自早古近紀(jì)接受沉積以前，基底歷經(jīng)長(zhǎng)達(dá)3.5×108a的風(fēng)化淋濾和多期次構(gòu)造抬升作用［22-24］，基巖中斷裂和裂縫極其發(fā)育，這會(huì)進(jìn)一步促使淋濾溶蝕作用的進(jìn)行，形成數(shù)百米的裂縫溶蝕發(fā)育帶，例如坪1H-2-3井鉆遇基巖513 m，井底測(cè)井曲線依然顯示出良好的裂縫溶蝕特征。根據(jù)坪1H-2-3井的基巖頂部及路樂(lè)河組 (E1+2)底部連續(xù)巖心資料，可將基巖風(fēng)化殼從上往下依次劃分為土壤層、殘積層以及半風(fēng)化層 (圖1)。在平面上，土壤層和殘積層往往呈斷續(xù)分布，半風(fēng)化層普遍存在，也是基巖風(fēng)化殼最重要的儲(chǔ)集層。殘積層主要為地表風(fēng)化殘留的角礫狀基巖，厚度分布范圍為0～10 m，泥質(zhì)含量高，經(jīng)后期的埋藏壓實(shí)以及膠結(jié)作用，難形成好的儲(chǔ)集體;半風(fēng)化層厚度一般大于400 m，構(gòu)造裂縫和溶蝕孔縫發(fā)育，但非均質(zhì)性也很強(qiáng)，巖心上表現(xiàn)為塊狀和碎塊狀頻繁互層，孔隙度最小為1.7%，最大為7.89%，平均為3.75%;滲透率最小為0.05× 10-3μm2，最大為115.81×10-3μm2，平均為5.03× 10-3μm2(據(jù)坪1H-2-3井31塊物性分析樣品)，為基巖氣藏的主要儲(chǔ)集體。

圖1 柴達(dá)木盆地東坪地區(qū)坪1H-2-3井基巖風(fēng)化殼垂向結(jié)構(gòu)

東坪地區(qū)10口基巖取心井都是取的半風(fēng)化層段的巖心，根據(jù)巖心觀察、巖石薄片鑒定、CT掃描以及成像測(cè)井資料證實(shí)，基巖半風(fēng)化層發(fā)育構(gòu)造縫、溶蝕縫和溶蝕孔，基質(zhì)溶蝕孔縫伴隨構(gòu)造裂縫發(fā)育，孔縫配置關(guān)系良好。其中構(gòu)造縫以高角度張性裂縫為主，受控于剪切應(yīng)力，呈多期次網(wǎng)狀交叉切割，裂縫密度為20～100條/m，裂縫寬度、延長(zhǎng)度不一，充填作用較弱。基巖中不穩(wěn)定的長(zhǎng)石、方解石及暗色礦物(角閃石、黑云母等)沿早期的構(gòu)造(微)裂縫產(chǎn)生強(qiáng)烈的溶蝕，形成溶蝕孔和溶蝕縫?；|(zhì)溶蝕孔能有效增加基巖的儲(chǔ)集性能，裂縫是天然氣運(yùn)移和滲流的良好通道，多種類(lèi)型的儲(chǔ)集空間是基巖儲(chǔ)層形成的前提條件［25-27］。

此外，東坪地區(qū)182塊基巖儲(chǔ)層小柱塞樣和12塊全直徑樣品物性分析，孔隙度主要為2.0%～6.0%，占總數(shù)的59.07%，大于物性下限(孔隙度為2%)的孔隙度平均值為3.76%;滲透率主要分布范圍是 0.05×10-3～10.00×10-3μm2，占總數(shù)的66.32%，平均滲透率為1.98×10-3μm2。取樣分析一般都是基巖致密層段(塊狀基巖)，由于研究區(qū)基巖裂縫十分發(fā)育，巖心破碎嚴(yán)重，收獲率低(10%～80%)，因此，推斷實(shí)際物性應(yīng)該更好。

1.3 持續(xù)隆起的古構(gòu)造背景

東坪地區(qū)基底在接受新生代地層沉積前，是一個(gè)古隆斜坡背景，后期埋藏又經(jīng)歷了3個(gè)大的構(gòu)造演化階段［20］:①喜馬拉雅早期(K—N1末)，阿爾金斷裂形成并發(fā)生右行壓扭走滑運(yùn)動(dòng)，區(qū)域構(gòu)造環(huán)境由伸展轉(zhuǎn)為壓縮，早期控制中生界沉積的正斷層發(fā)生反轉(zhuǎn)，形成隆凹格局，隨著右行走滑不斷加強(qiáng)，派生出的北東向斷裂與早期的北北西向斷裂組合，形成低位扭動(dòng)隆起(東坪1井區(qū))的雛形;②喜馬拉雅中期()，阿爾金斷裂由右行壓扭走滑轉(zhuǎn)為左行壓扭走滑運(yùn)動(dòng)，在N1末期形成的低位扭動(dòng)隆起繼承性發(fā)育，構(gòu)造幅度不斷增強(qiáng);③喜馬拉雅晚期(末—Q)，青藏高原快速隆起，阿爾金斷裂在左行走滑調(diào)節(jié)的同時(shí)，發(fā)生了自北向南的強(qiáng)烈逆沖，阿爾金山快速抬升，在阿爾金山前形成近平行于造山帶的疊瓦狀逆沖斷裂，山前沉積地層遭受掀斜，高位斷階帶(東坪3井區(qū))及中部斜坡形成。持續(xù)發(fā)育的古隆起背景使東坪地區(qū)成為天然氣運(yùn)移的有利指向區(qū)。

1.4 良好的油氣運(yùn)移通道

阿爾金山前帶東坪地區(qū)早期受東昆侖沖斷作用控制，發(fā)育一系列連通基底的斷裂，如坪東斷裂是阿爾金山前的一個(gè)二級(jí)斷裂，控制地層、沉積及烴源巖的分布，侏羅系烴源巖主要分布在其以東的地區(qū)。受阿爾金斷裂走滑影響，坪東斷裂晚期活動(dòng)反轉(zhuǎn)，成為溝通鄰區(qū)侏羅系烴源巖和東坪地區(qū)基巖風(fēng)化殼儲(chǔ)層的良好通道［8］。此外，基巖風(fēng)化殼內(nèi)發(fā)育孔縫配置良好的多種儲(chǔ)集空間，在喜馬拉雅構(gòu)造晚期阿爾金山抬升過(guò)程中，天然氣可以通過(guò)不整合面之下的基巖風(fēng)化殼向基巖上傾方向遠(yuǎn)源側(cè)向運(yùn)移。

1.5 儲(chǔ)蓋組合良好的基巖風(fēng)化殼斷隆圈閉

東坪地區(qū)的基底經(jīng)過(guò)多期構(gòu)造抬升和淋濾溶蝕作用，發(fā)育了一套優(yōu)質(zhì)的基巖風(fēng)化殼儲(chǔ)層，后期經(jīng)埋藏，又在路樂(lè)河組(E1+2)頂部沉積了一套約100 m厚的膏泥巖，在地震反射同向軸上表現(xiàn)出清晰、連續(xù)、穩(wěn)定的特征，可作為良好的蓋層，能有效封堵下伏基巖風(fēng)化殼中的天然氣。同時(shí)在阿爾金斷裂走滑過(guò)程中，基巖發(fā)生局部隆升，并派生出的一系列北東向逆斷層，能對(duì)天然氣的富集起到側(cè)向封堵作用。最終基巖風(fēng)化殼儲(chǔ)層與上覆路樂(lè)河組的膏泥巖蓋層組合，在局部隆升的背景和側(cè)向斷層的遮擋下，形成了儲(chǔ)蓋組合良好的基巖風(fēng)化殼斷隆圈閉。

1.6 良好的時(shí)空配置關(guān)系及保存條件

從東坪地區(qū)基巖氣藏成藏事件(圖2)可以看到，基巖氣藏形成在時(shí)間和空間上具有良好的匹配關(guān)系。基巖風(fēng)化殼儲(chǔ)層形成后，一經(jīng)埋藏，就在其頂部形成了一套良好的區(qū)域蓋層。在喜馬拉雅構(gòu)造運(yùn)動(dòng)中晚期(N21—Q)，早期形成的坪東等基底斷裂活動(dòng)反轉(zhuǎn)，與新派生出的基底斷裂組合，形成基巖風(fēng)化殼斷隆圈閉，與此同時(shí)，緊鄰研究區(qū)的侏羅系烴源巖也正處于大規(guī)模生排氣階段，基底斷裂和裂縫剛好可以作為天然氣運(yùn)移的有效輸導(dǎo)體。同時(shí)，東坪地區(qū)基巖氣藏形成的時(shí)間相對(duì)較晚，天然氣在上覆區(qū)域蓋層的遮擋下不容易散失，這對(duì)氣藏的保存十分關(guān)鍵。

圖2 東坪地區(qū)基巖氣藏成藏事件

2 基巖氣藏成藏模式

2.1 近源成藏模式

油氣直接通過(guò)基底斷裂縱向運(yùn)移到緊鄰深凹陷的基巖圈閉內(nèi)成藏。以東坪1井區(qū)基巖氣藏為例，圖3為橫切東坪鼻狀構(gòu)造主體的南西—北東向剖面上為近源成藏模式。從圖3可以看到，一里坪凹陷侏羅系烴源巖生成的天然氣通過(guò)坪東斷裂向上運(yùn)移，主要聚集在靠近深大斷裂的基巖風(fēng)化殼構(gòu)造圈閉之中，該區(qū)位于阿爾金山東段東坪斜坡的低斷隆帶，基巖中裂縫和溶蝕孔縫發(fā)育，天然氣在其中運(yùn)移并聚集成藏。

圖3 東坪地區(qū)基巖氣藏近源成藏模式

圖4是沿著東坪鼻狀構(gòu)造主體的傾伏向所建立的成藏模式，東坪1井區(qū)緊鄰深凹陷，天然氣通過(guò)基底斷裂縱向運(yùn)移和短距離的基巖風(fēng)化殼橫向運(yùn)移至基巖低斷隆帶聚集成藏。

2.2 遠(yuǎn)源成藏模式

深凹陷帶的油氣經(jīng)過(guò)基底斷裂縱向運(yùn)移和長(zhǎng)距離的基巖風(fēng)化殼橫向運(yùn)移至基巖圈閉中聚集成藏。以東坪3井區(qū)的基巖氣藏為例，東坪3井區(qū)高斷階帶的基巖斷隆圈閉受喜馬拉雅構(gòu)造運(yùn)動(dòng)晚期南北向逆沖推覆作用控制，形成時(shí)間相對(duì)較晚，氣藏的形成除了由坪東斷裂以東的源巖通過(guò)基底斷裂縱向近源供氣外，還有可能在阿爾金山抬升過(guò)程中，天然氣通過(guò)多階斷層縱向輸導(dǎo)，途經(jīng)低斷隆和中斜坡的基巖風(fēng)化殼遠(yuǎn)源側(cè)向運(yùn)移，最終在高斷階帶的基巖構(gòu)造圈閉內(nèi)聚集成藏(圖4)。

圖4 東坪地區(qū)基巖氣藏遠(yuǎn)源成藏模式

3 結(jié)論

(1)東坪地區(qū)基巖氣藏具備有利成藏條件:東坪地區(qū)緊鄰一里坪生烴凹陷，氣源充足，在長(zhǎng)期的古隆起背景下，基底經(jīng)歷長(zhǎng)時(shí)間風(fēng)化淋濾和多期次的斷裂構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，形成了孔縫配置良好的風(fēng)化殼儲(chǔ)層;風(fēng)化后的基底在后期經(jīng)沉降埋藏，形成基巖斷隆圈閉，此時(shí)鄰區(qū)大規(guī)模生成和排出的天然氣，通過(guò)反轉(zhuǎn)活動(dòng)的深大斷裂運(yùn)移到基巖儲(chǔ)層中，并在基巖頂部的膏泥巖蓋層的覆蓋及封閉斷層的側(cè)向遮擋下聚集成藏。

(2)東坪地區(qū)基巖氣藏成藏以基底斷裂縱向輸導(dǎo)的近源成藏模式為主，緊鄰阿爾金山前帶東坪3井區(qū)存在以多階斷層縱向輸導(dǎo)—基巖風(fēng)化殼橫向運(yùn)移為輔的遠(yuǎn)源成藏模式。

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編輯張 雁

TE121.1

A

1006-6535(2015)05-0069-05

20141203;改回日期:20150815

中國(guó)石油天然氣股份有限公司重大科技專(zhuān)項(xiàng)“柴達(dá)木盆地巖相古地理研究”(2011E-0303)

李婷(1989-)，女，2012年畢業(yè)于長(zhǎng)江大學(xué)資源勘查工程專(zhuān)業(yè)，現(xiàn)為中國(guó)石油大學(xué)(北京)地質(zhì)工程專(zhuān)業(yè)在讀碩士研究生，主要從事沉積儲(chǔ)層研究工作。

10.3969/j.issn.1006-6535.2015.05.014