馬慶佑，田　鵬，呂海濤，沙旭光

（中國(guó)石油化工股份有限公司西北油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，烏魯木齊830011）

塔里木盆地GL3井鷹山組瀝青的發(fā)現(xiàn)及地質(zhì)意義

馬慶佑，田鵬，呂海濤，沙旭光

（中國(guó)石油化工股份有限公司西北油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，烏魯木齊830011）

塔里木盆地古城墟隆起GL3井在鷹山組發(fā)現(xiàn)了大量固體瀝青，其主要賦存于泥晶砂屑灰?guī)r及云質(zhì)灰?guī)r的溶孔和裂縫中。通過(guò)巖心觀察、顯微照片和瀝青反射率（Rb）等分析，發(fā)現(xiàn)瀝青邊界較清晰，不溶于有機(jī)溶劑氯仿，無(wú)熒光顯示，Rb為2.76%～2.85%，與焦瀝青的基本特征相似，表現(xiàn)為古油藏裂解的殘跡。GL3井鷹山組瀝青的發(fā)現(xiàn)具有兩大地質(zhì)意義：①瀝青發(fā)育段與圍巖波阻抗的差異可能是GL3井鷹山組“串珠狀”地震強(qiáng)反射形成的主要原因，會(huì)造成對(duì)該井儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的偏差；②根據(jù)包裹體測(cè)溫，瀝青和天然氣成因、埋藏史及生烴史分析，恢復(fù)GL3井古油藏的成藏過(guò)程，其大致可分為加里東中—晚期古油藏形成與喜馬拉雅晚期古油藏裂解成氣并轉(zhuǎn)變?yōu)榻篂r青殘跡的兩大過(guò)程。該研究這對(duì)深化古城墟隆起成藏過(guò)程研究具有一定意義。

焦瀝青；古油藏；“串珠狀”反射；成藏過(guò)程；鷹山組；塔里木盆地

0　引言

塔里木盆地古城墟隆起是加里東晚期形成、海西期定型的古隆起（圖1），其東部與西的部構(gòu)造及沉積特征具有明顯差異［1-3］。寒武紀(jì)—早中奧陶世，古城墟隆起大致沿古城4井區(qū)附近的臺(tái)緣坡折帶形成“東盆西臺(tái)”的沉積格局，西部為統(tǒng)一的碳酸鹽臺(tái)地，而東部為斜坡—盆地相沉積。志留紀(jì)—白堊紀(jì)受海西早期、印支期和燕山期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，古城墟隆起西部志留系（S）與泥盆系（D）不同程度地缺失，石炭系（C）直接覆蓋于奧陶系（O）之上，東部上古生界地層缺失更嚴(yán)重，侏羅系（J）直接覆蓋于奧陶系之上，反映出古城墟隆起西部活動(dòng)弱、定型早，而東部活動(dòng)強(qiáng)、定型晚的特征。古城墟隆起東部與西部已有多口井鉆遇高產(chǎn)氣流，從天然氣地球化學(xué)特征分析，其主要表現(xiàn)為原油裂解氣特征，古城墟隆起東部已發(fā)現(xiàn)的古油藏證據(jù)支持了原油裂解氣的成藏認(rèn)識(shí)［4-7］，但在西部尚缺少此類(lèi)證據(jù)，故限制了對(duì)古城墟隆起西部天然氣成藏過(guò)程的分析。

圖1　塔里木盆地GL3井區(qū)構(gòu)造位置Fig.1　Tectonic location of GL3 well in Tarim Basin

含油氣盆地中普遍有固體瀝青產(chǎn)出，固體瀝青是石油經(jīng)過(guò)一系列地球化學(xué)作用轉(zhuǎn)變而成的，記錄了油氣藏在形成之后的演化過(guò)程中所經(jīng)歷的地質(zhì)作用信息［8］。古城墟隆起東部多口鉆井中均已發(fā)現(xiàn)了固體瀝青，前人對(duì)其特征、成因及與油氣成藏的關(guān)系等均進(jìn)行了研究［4-7］，認(rèn)為古城墟隆起東部地區(qū)受構(gòu)造熱事件影響較大，下古生界發(fā)育的固體瀝青是原油多期裂解的產(chǎn)物，而晚期油氣可能再次聚集成藏，因此其天然氣勘探前景較好。但是，目前關(guān)于古城墟隆起西部固體瀝青的報(bào)道及研究均較少。GL3井是古城墟隆起西部針對(duì)中下奧陶統(tǒng)鷹山組碳酸鹽巖“串珠狀”異常強(qiáng)反射部署的一口探井，于2010年8月鉆至鷹山組完鉆，完鉆井深6 270 m。取心證實(shí)，鷹山組發(fā)育大量固體瀝青。筆者應(yīng)用有機(jī)巖石學(xué)方法，結(jié)合區(qū)域構(gòu)造演化史分析，對(duì)GL3井鷹山組固體瀝青的特征、成因及地質(zhì)意義進(jìn)行研究，以期為該地區(qū)下一步油氣勘探提供理論依據(jù)。

1　瀝青特征和成因分析

1.1瀝青分布及產(chǎn)狀

圖2　塔里木盆地GL3井鷹山組“串珠狀”地震強(qiáng)反射的井震標(biāo)定Fig.2　Calibration of“beaded”seismic reflection of Yingshan Formation in GL3 well of Tarim Basin

GL3井固體瀝青主要分布于中下奧陶統(tǒng)鷹山組，該井在鷹山組共取心4回次（圖2），根據(jù)取心觀察、薄片鑒定及測(cè)井曲線特征分析，瀝青集中發(fā)育段厚度大于20 m，主要分布于第3回次取心段下部和第4回次取心段，巖石薄片顯示瀝青占面孔的15%～30%。巖心觀察表明（圖版Ⅰ-1～Ⅰ-2），GL3井鷹山組固體瀝青段以灰黑色、黑色含泥質(zhì)紋層狀泥晶灰?guī)r及云質(zhì)泥晶灰?guī)r為主，局部夾含砂屑（藻）泥晶灰?guī)r、亮晶砂屑灰?guī)r（小型中低能藻灘相）及泥晶灰質(zhì)云巖，溶蝕孔洞整體欠發(fā)育，局部發(fā)育水平縫或直立縫，沿裂隙大量充填固體瀝青，瀝青呈結(jié)晶狀、性硬而脆、不染手。薄片觀察表明，GL3井鷹山組固體瀝青主要有2種賦存形式：①賦存于巖石孔洞中，如泥晶砂屑灰?guī)r的粒間孔及粒間溶孔中（圖版Ⅰ-3～Ⅰ-4），或泥晶灰質(zhì)云巖的白云石晶間孔及晶間溶孔中（圖版Ⅰ-5），瀝青可以全部或部分充填于孔隙中；②充填于巖石的微裂隙中，如沿碎裂云質(zhì)灰?guī)r的微裂隙呈脈狀交織分布（圖版Ⅰ-3、圖版Ⅰ-6），邊緣不規(guī)則，延伸長(zhǎng)，連通性好。

1.2瀝青成因分析

前人對(duì)固體瀝青的成因研究取得了許多認(rèn)識(shí)［9-11］，認(rèn)為主要有以下3種成因。①熱裂解作用。原油在高溫系統(tǒng)中產(chǎn)生蒸發(fā)作用使油質(zhì)（鏈烷烴）減少而形成軟瀝青，軟瀝青再通過(guò)縮合作用形成焦瀝青（亦稱(chēng)碳質(zhì)瀝青）。②氧化降解作用。原油在開(kāi)啟環(huán)境下通過(guò)揮發(fā)、細(xì)菌降解及氧化水洗等變質(zhì)作用，使原油中輕烴組分損失、重?zé)N組分增加而形成軟瀝青。③脫瀝青作用。原油中由于氣態(tài)烴或輕烴的注入，產(chǎn)生物理分異作用導(dǎo)致瀝青質(zhì)沉積并形成瀝青質(zhì)瀝青。

GL3井鷹山組固體瀝青不染手，不溶于有機(jī)溶劑氯仿，在紫外光照射下沒(méi)有熒光（圖版Ⅰ-7），同時(shí)瀝青邊緣大多較清晰、平直（圖版Ⅰ-8），形狀多為規(guī)則的多邊形，明顯表現(xiàn)出焦瀝青的特征。另外，從對(duì)GL3井鷹山組固體瀝青5塊巖心樣品所做瀝青反射率（Rb）測(cè)定來(lái)看（表1），Rb為2.76%～2.85%。根據(jù)劉德漢等［11］所給出的等效鏡質(zhì)體反射率（Ro）和Rb之間的關(guān)系（Ro=0.668Rb+0.346），得出GL3井鷹山組固體瀝青Ro為2.19%～2.25%，表明其處于高成熟—過(guò)成熟的熱演化階段。GL3井井底測(cè)溫大于180℃，井區(qū)附近火山活動(dòng)明顯，因此推測(cè)鷹山組固體瀝青應(yīng)為熱裂解成因。

表1　GL3井鷹山組固體瀝青光性參數(shù)Table1　Phototropism parameters of solid bitumen of Yingshan Formation in GL3 well

古城墟隆起西部GL3井區(qū)鷹山組頂面現(xiàn)今埋深普遍大于6 000 m，目前的地層溫度大于180℃，已經(jīng)高于原油裂解的最低溫度條件（約為160℃）。同時(shí)，由于受加里東晚期—海西早期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，GL3井區(qū)下石炭統(tǒng)巴楚組下泥巖段（C1b1）直接覆蓋于上奧陶統(tǒng)卻爾卻克組（O3qq）之上，造成其間被剝蝕地層（上奧陶統(tǒng)頂部、志留系及泥盆系）的累計(jì)厚度超過(guò)4 000 m［12］，表明GL3井鷹山組古油藏在志留系沉積后，溫度已經(jīng)大大超過(guò)了原油裂解的最低溫度，并且持續(xù)時(shí)間在20 Ma以上，具備了原油裂解的條件。

2　地質(zhì)意義

2.1探討了“串珠狀”地震強(qiáng)反射對(duì)應(yīng)于非儲(chǔ)層的地質(zhì)成因

“串珠狀”地震強(qiáng)反射目前已經(jīng)成為塔里木盆地碳酸鹽巖勘探與開(kāi)發(fā)的主要鉆探目標(biāo)，并被證實(shí)是碳酸鹽巖縫洞型儲(chǔ)層特有的地震響應(yīng)特征［13-14］。然而，古城墟隆起針對(duì)中下奧陶統(tǒng)鷹山組“串珠狀”強(qiáng)反射鉆探的GL3井，在鷹山組并未鉆遇優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層，取心及測(cè)井資料均顯示儲(chǔ)層整體較差。通過(guò)對(duì)GL3井井震標(biāo)定表明（參見(jiàn)圖2），“串珠狀”強(qiáng)反射的波谷正好對(duì)應(yīng)于鷹山組焦瀝青發(fā)育段，即“串珠狀”地震異常體實(shí)際為焦瀝青含量較高的灰?guī)r及云質(zhì)灰?guī)r，而圍巖巖性主要為致密的灰?guī)r及云質(zhì)灰?guī)r。GL3井鷹山組瀝青發(fā)育段表現(xiàn)為GR值偏高、電阻率值偏低與三孔隙度曲線值均偏低的電性特征（參見(jiàn)圖2），可能正是由于焦瀝青含量較高造成瀝青發(fā)育段與圍巖波阻抗差異較大而表現(xiàn)為“串珠狀”強(qiáng)反射特征。

2.2深化了對(duì)古城墟隆起古油藏聚集史及勘探前景的認(rèn)識(shí)

因?yàn)檐?chē)爾臣斷裂產(chǎn)生的構(gòu)造活動(dòng)及伴隨的熱事件［6］對(duì)古城墟隆起東部的影響較西部強(qiáng)烈得多，所以目前在古城墟隆起發(fā)現(xiàn)的以瀝青形式存在的古油藏殘跡主要集中在東部地區(qū)，且東部焦瀝青的成熟度比西部更高［4-7］，如米蘭1井中上奧陶統(tǒng)焦瀝青的Rb為3.2%～4.0%，塔東2井上寒武統(tǒng)焦瀝青的Rb為2.7%～5.0%，古城4井上寒武統(tǒng)焦瀝青的Rb為3.94%～6.65%。而古城墟隆起西部GL3井中下奧陶統(tǒng)鷹山組焦瀝青的Rb為2.76%～2.85%。分析其原因可能是GL3井區(qū)距離車(chē)爾臣斷裂遠(yuǎn)，受大斷裂活動(dòng)產(chǎn)生的構(gòu)造熱事件影響弱。

GL3井鷹山組發(fā)現(xiàn)了大量氣態(tài)烴包裹體及少量氣液兩相鹽水包裹體，鹽水包裹體溫度主要可分為3期：其中第一期為95～125℃（圖版Ⅱ-1），主要反映原油充注時(shí)期；第二期為135～165℃（圖版Ⅱ-2），主要反映天然氣充注時(shí)期；第三期一般大于175℃（圖版Ⅱ-3），主要反映原油大量裂解時(shí)期。根據(jù)包裹體測(cè)溫，瀝青和天然氣成因、埋藏史及生烴史分析［15-16］，恢復(fù)出GL3井區(qū)古油藏的成藏過(guò)程為：中—下寒武統(tǒng)烴源巖在加里東中—晚期大量生油，并向上運(yùn)移至上寒武統(tǒng)—中下奧陶統(tǒng)縫洞型圈閉中形成古油藏；在深埋作用下，隨著溫度與壓力的不斷增加，古油藏于喜馬拉雅晚期原油大量裂解成天然氣，古油藏轉(zhuǎn)變?yōu)榻篂r青的殘跡保存下來(lái)。GL3井鷹山組固體瀝青的發(fā)現(xiàn)擴(kuò)大了古城墟隆起早古生代古油藏的存在范圍，提升了該地區(qū)原油裂解氣的勘探前景。

3　結(jié)論

（1）塔里木盆地古城墟隆起西部鉆探的GL3井，首次在奧陶系鷹山組發(fā)現(xiàn)了大量固體焦瀝青，反映了古油藏裂解的殘跡，支持了該地區(qū)原油裂解氣的成藏認(rèn)識(shí)。

（2）GL3井鷹山組固體瀝青發(fā)育段與圍巖波阻抗的差異，同樣會(huì)引起“串珠狀”地震強(qiáng)反射。

（3）GL3井古油藏大致可分為兩大成藏過(guò)程：加里東中—晚期古油藏形成與喜馬拉雅晚期古油藏裂解成氣并轉(zhuǎn)變?yōu)榻篂r青。該認(rèn)識(shí)將進(jìn)一步深化對(duì)古城墟隆起成藏過(guò)程的研究，并提升該地區(qū)原油裂解氣的勘探前景。

（References）：

［1］蔡習(xí)堯，張智禮，鄧小杰，等.塔里木板塊古城墟隆起奧陶系油氣成藏分析［J］.地層學(xué)雜志，2012，36（4）：733-740.

Cai Xiyao，Zhang Zhili，Deng Xiaojie，et al.Configuration of the Lower Palaeozonic source and reservoir units in the Guchengxu High，Tarim Block［J］.Journal of Stratigraphy，2012，36（4）：733-740.

［2］金仙梅，曹自成，陳建華.塔里木盆地古城墟隆起構(gòu)造演化及其勘探方向［J］.新疆石油地質(zhì)，2013，34（4）：418-420.

Jin Xianmei，Cao Zicheng，Chen Jianhua.Structural evolution and exploration direction of Guchengxu uplift of Tarim Basin［J］.Xinjiang Petroleum Geology，2013，34（4）：418-420.

［3］唐照星，曹自成，汪新文，等.塔里木盆地古城墟隆起鷹山組內(nèi)幕儲(chǔ)層特征及影響因素［J］.巖性油氣藏，2013，25（4）：44-49.

Tang Zhaoxing，Cao Zicheng，Wang xinwen，et al.Reservior characteristics and influencing factors in the inner Yingshan Formation in Guchengxu uplift，Tarim Basin［J］.Lithologic Reservoirs，2013，25（4）：44-49.

［4］程宏崗，魏國(guó)齊，冉啟貴，等.塔東地區(qū)下古生界固體瀝青特征與油氣成藏［J］.天然氣工業(yè)，2013，33（10）：40-46.

Cheng Honggang，Wei Guoqi，Ran Qigui，et al.Relationship between hydrocarbon accumulation and solid bitumen characteristic of the Lower Paleozoic in the eastern Tarim Basin［J］.Natural Gas Industry，2013，33（10）：40-46.

［5］張水昌，王招明，王飛宇，等.塔里木盆地塔東2油藏形成歷史——原油穩(wěn)定性與裂解作用實(shí)例研究［J］.石油勘探與開(kāi)發(fā)，2004，31（6）：25-30.

Zhang Shuichang，Wang Zhaoming，Wang Feiyu，et al.Oil accumulation history in Tadong 2 oil reservoir in Tarim Basin，NW China—A case study of oil stability and cracking［J］.Petroleum Exploration and Development，2004，31（6）：25-30.

［6］冉啟貴，程宏崗，肖中堯，等.塔東地區(qū)構(gòu)造熱事件及其對(duì)原油裂解的影響［J］.現(xiàn)代地質(zhì)，2008，22（4）：541-548. Ran Qigui，Cheng Honggang，Xiao Zhongyao，et al.Tectono-thermal event and its influence on cracking of crude oil in eastern Tarim Basin［J］.Geoscience，2008，22（4）：541-548.

［7］錢(qián)玲，李江海，盧玉紅，等.塔東地區(qū)古城4井和羅西1井油氣成藏差異性分析［J］.天然氣地球科學(xué)，2011，22（4）：628-634.

Qian Ling，Li Jianghai，Lu Yuhong，et al.Difference analysis on hydrocarbon accumulations in two wells of Gucheng 4 and Luoxi 1 in the Eastern Tarim Basin［J］.Natural Gas Geoscience，2011，22（4）：628-634.

［8］李靖，周世新，鞏書(shū)華，等.川東北地區(qū)烴源巖與瀝青生物標(biāo)志物特征及古油藏油源辨識(shí)［J］.巖性油氣藏，2013，25（4）：54-62.

Li Jing，Zhou Shixin，Gong Shuhua，et al.Biomarker characteristics of source rock and bitumen and oil-source correlation of paleo-reservoir in northeastern Sichuan［J］.Lithologic Reservoirs，2013，25（4）：54-62.

［9］Levine J R，Samson I M，Hesse R.Occurrence of fracture-hosted impsonite and petroleum fluid inclusions，Quebec City Region，Canada［J］.AAPG Bulletin，1991，75（1）：139-155.

［10］楊永才，張枝煥，常象春，等.塔里木盆地YN2井儲(chǔ)層瀝青的地球化學(xué)特征及成因分析［J］.礦物巖石，2006，26（2）：92-96.

Yang Yongcai，Zhang Zhihuan，Chang Xiangchun，et al.Geochemical characteristics of solid bitumen in YN2 Well in Tarim Basin and its genetic analysis［J］.Journal of Mineralogy and Petrology，2006，26（2）：92-96.

［11］劉德漢，肖賢明，田輝，等.應(yīng)用流體包裹體和瀝青特征判別天然氣的成因［J］.石油勘探與開(kāi)發(fā)，2009，36（3）：375-382.

Liu Dehan，Xiao Xianming，Tian Hui，et al.Identification of natural gas origin using the characteristics of bitumen and fluid inclusions［J］.Petroleum Exploration and Development，2009，36（3）：375-382.

［12］王鐵冠，戴世峰，李美俊，等.塔里木盆地臺(tái)盆區(qū)地層有機(jī)質(zhì)熱史及其對(duì)區(qū)域地質(zhì)演化研究的啟迪［J］.中國(guó)科學(xué)：地球科學(xué)，2010，40（10）：1331-1341.

Wang Tieguan，Dai Shifeng，Li Meijun，et al.Stratigraphic thermohistory and its implications for regional geoevolution in the Tarim Basin［J］.Science China：Earth Science，2010，40（10）：1331-1341.

［13］王洪求，劉偉方，鄭多明，等.塔里木盆地奧陶系碳酸鹽巖“非串珠狀”縫洞型儲(chǔ)層類(lèi)型及成因［J］.天然氣地球科學(xué)，2011，22（6）：982-988.

Wang Hongqiu，Liu Weifang，Zheng Duoming，et al.Types and causes of“none-string beads”fracture-cavity reservoirs in Ordovician Carbonate of Tarim Basin［J］.Natural Gas Geoscience，2011，22（6）：982-988.

［14］孫東，潘建國(guó)，雍學(xué)善，等.碳酸鹽巖儲(chǔ)層垂向長(zhǎng)串珠形成機(jī)制［J］.石油地球物理勘探，2010，45（增刊1）：101-104.

Sun Dong，Pan Jianguo，Yong Xueshan，et al.Formation mechanism of vertical“l(fā)ong string beads”in carbonate reservoir［J］.Oil Geophysical Prospecting，2010，45（S1）：101-104.

［15］蘭曉東，朱炎銘，冉啟貴.塔東地區(qū)下古生界烴源巖熱演化及有利生烴區(qū)分析［J］.新疆地質(zhì)，2013，31（1）：37-41.

Lan Xiaodong，Zhu Yanming，Ran Qigui.Thermal evolution of Eopaleozoic source rock and favorable generation area in Eastern Tarim Basin［J］.Xinjiang Geology，2013，31（1）：37-41.

［16］胡國(guó)藝，李謹(jǐn)，崔會(huì)英，等.塔東地區(qū)天然氣生成地質(zhì)模式及其封蓋條件評(píng)價(jià)［J］.中國(guó)科學(xué)D輯：地球科學(xué)，2008，38（增刊2）：87-96.

Hu Guoyi，Li Jin，Cui Huiying，et al.Geological model of Gas generation and Its sealing condition evaluation in Eastern Tarim Basin［J］.Science in China（Series D）：Earth Sciences，2008，38（S2）：87-96.

圖版Ⅰ

圖版Ⅱ

（本文編輯：李在光）

Discovery of bitumen of Yingshan Formation in GL3 well of Tarim Basin and its geologic significance

MA Qingyou，TIAN Peng，LU Haitao，SHA Xuguang
（Research Institute of Exploration and Development，Northwest Oilfield Company，Sinopec，Urumqi 830011，China）

Great number of soild bitumen have been found in Yingshan Formation from GL3 well in Guchengxu Uplift of TarimBasin.It occurred in the vug and fissure of micritic calcarenite and dolomitic limestone.Based on the analyses of core observation，micrograph and coefficient of reflection，we found that bitumen has many characteristics of clear boundary，insoluble in chloroform，no fluorescent display，with coefficient of reflection ranging from 2.76%to 2.85%. This characteristics are similar to pyrobitumen resulted from paleo-reservoir cracking.The discovery of bitumen in Yingshan Formation in GL3 well has two major geological significances：（1）the difference of wave impedance between bitumen development segment and wall rock may be the main reason for string beads reflection in Yingshan Formation in GL3 well，and can cause a deviation of reservoir prediction of；（2）through the analysis of inclusion thermometry，origin of bitumen and gas，burial history and hydrocarbon generation history，we reconstructed the accumulation process of the paleo-reservoir in GL3 well.We can divide the process into two phases：Middle-Late Caledonian paleoreservoir formation and Late Himalayan paleo-reservoir cracking to gas and transforming to pyrobitumen.It is of certain significancetodeepeningthestudyof reservoir formingconditionsof GuchengxuUplift.

pyrobitumen；paleo-reservoir；stringbeads reflection；accumulation process；Yingshan Formation；Tarim Basin

TE122.1+16

A

1673-8926（2015）03-0082-05

2014-08-26；

2014-10-29

國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)專(zhuān)題“塔里木盆地中央隆起區(qū)海相碳酸鹽巖層系油氣成藏主控因素與勘探突破目標(biāo)評(píng)價(jià)”（編號(hào)：2011ZX05005-004）資助

馬慶佑（1981-），男，碩士，工程師，主要從事石油地質(zhì)綜合研究工作。地址：（830011）新疆烏魯木齊市新市區(qū)長(zhǎng)春南路中石化西北油田科研園區(qū)研究院A301室。電話：（0991）3161538。E-mail：37337428@qq.com。