李武，王國建，蔣濤，鄒雨，羅昕，郭嘉琪，湯玉平，陳浙春

(中國石化石油勘探開發(fā)研究院 無錫石油地質(zhì)研究所,江蘇 無錫 214126)

0 引言

2010年塔里木盆地玉北地區(qū)YB1井在奧陶系鷹山組獲得油氣突破，隨后在玉北1號(hào)構(gòu)造帶相繼部署的多口評(píng)價(jià)井均獲得高產(chǎn)工業(yè)油氣流，由此揭示了玉北地區(qū)可能成為塔里木盆地又一個(gè)具有勘探潛力的地區(qū)?？碧街腥杂胁糠帚@井失利，制約了玉北地區(qū)的勘探進(jìn)展，因此，急需用多種勘探手段加強(qiáng)該區(qū)研究工作，為該區(qū)域下一步油氣勘探部署提供依據(jù)。

由于沙漠地區(qū)地表?xiàng)l件復(fù)雜，沙丘連綿起伏，高差巨大，表層地震激發(fā)、接收條件極差，野外采集得到的地震資料信噪比低，成像困難；同時(shí)，低、降速層速度和低、降速帶底界速度橫向不穩(wěn)定，易引起疊加剖面的靜校正長(zhǎng)波長(zhǎng)問題，造成構(gòu)造形態(tài)畸變，因此在塔里木沙漠腹地開展地震工作成本高且效果不甚理想。而基于油氣垂向微滲漏理論的化探技術(shù)具有直接、快速、經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，在沙漠區(qū)應(yīng)用具有成本優(yōu)勢(shì)，亦有較好的勘探效果[1-7]。本次研究在位于塔克拉瑪干沙漠腹地的玉北地區(qū)開展地表油氣地球化學(xué)勘探工作，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 玉北地區(qū)地質(zhì)概況

1.1 區(qū)域地質(zhì)背景

玉北地區(qū)位于新疆維吾爾自治區(qū)和田地區(qū)墨玉縣境內(nèi),構(gòu)造位置位于塔里木盆地麥蓋提斜坡區(qū)中東部，北與中央隆起區(qū)巴楚隆起接壤，南鄰喀什凹陷、葉城—和田凹陷，西北接柯坪斷隆，東與塘古巴斯凹陷過渡(圖1)[8]。奧陶系地層分布復(fù)雜，以玉北1號(hào)NE向斷裂帶為界，可劃分3個(gè)地層小單元，即西部玉北平臺(tái)區(qū)、NE向構(gòu)造帶和玉東斷洼區(qū)。區(qū)內(nèi)發(fā)育多條NE、近EW 向斷裂及局部構(gòu)造。YB1井處在玉北1號(hào)NE向斷裂上，該斷裂呈“Y”型，具分段性[8]。

圖1 研究區(qū)地質(zhì)構(gòu)造與井位分布Fig.1 Geological structure and well location distribution in the study area

1.2 構(gòu)造特征

玉北1號(hào)構(gòu)造帶整體表現(xiàn)為繼承性的多期復(fù)合擠壓構(gòu)造樣式，整體具有東西分段、南北分塊特征，NW向調(diào)節(jié)斷裂控制東西分段，多條逆沖斷片控制南北分塊，油氣主要富集在北部高部位、高斷片上[9]。

各段之間發(fā)育調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換斷層，每段差異主要體現(xiàn)在斷裂樣式、主沖斷層的產(chǎn)狀、褶皺帶寬度以及發(fā)育的斷片數(shù)量上。具體表現(xiàn)為1段為NW向逆沖，2段和3段逆沖，4段為壓扭性走滑性斷裂；從玉北斷裂帶的東北方向往西南方向，斷裂帶收斂、變窄，斷裂帶的斷片數(shù)逐漸減小。

1.3 油藏特征

YB1-2井飽和壓力為8.21 MPa，氣油比為21，地層原油體積系數(shù)為1.104 8，地層原油密度為0.853 9 g/cm3，氣體溶解系數(shù)為2.557 9，地飽壓差為45.82 MPa，屬未飽和油藏。結(jié)合油氣藏溫壓特征，YB1井區(qū)油藏屬于常溫常壓未飽和重質(zhì)油藏。

2 活動(dòng)態(tài)油氣化探方法在玉北地區(qū)的應(yīng)用

所謂活動(dòng)態(tài)油氣化探方法主要是指能夠指示現(xiàn)今油氣藏是否存在補(bǔ)償性活躍微滲漏的近地表檢測(cè)方法，包括游離氣、頂空氣、熒光光譜、微生物等指標(biāo)測(cè)試。

研究區(qū)勘查采樣部署剖面設(shè)計(jì)如圖2所示。穿過玉北l號(hào)構(gòu)造帶部署1條NE—SW向聯(lián)井剖面測(cè)線(YB1-7—YB1—YB1-3H—YBl-lX)，同時(shí)沿聯(lián)井剖面部署8條橫切構(gòu)造帶的剖面。此外，穿過YB5井及YB7井部署2條剖面。采樣間距500～1 000 m，同點(diǎn)采集樣品游離氣、頂空氣、熒光光譜、微生物等樣品各334件。

圖2 化探樣品采集剖面部署Fig.2 Distribution of the sampling profiles in the geochemical exploration

2.1 地球化學(xué)場(chǎng)特征及其油氣指示意義

通過分析測(cè)試獲得了大量的活動(dòng)態(tài)油氣化探指標(biāo)數(shù)據(jù)，并通過相關(guān)分析、聚類分析等數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析，優(yōu)選該區(qū)活動(dòng)態(tài)地球化學(xué)指標(biāo)，包括甲烷氧化菌、丁烷氧化菌、熒光光譜360 nm強(qiáng)度、游離氣甲烷、游離氣重?zé)N、頂空氣甲烷、頂空氣重?zé)N等。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)特征如表1所示。

從表1可看出，玉北區(qū)塊活動(dòng)態(tài)油氣化探指標(biāo)具有以下特征：

表1 YB1井構(gòu)造區(qū)化探指標(biāo)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)Table 1 Data statistics of the geochemical indicators used in the structure zone in Well Yubei-1 area

1) 變異系數(shù)大于1.0的指標(biāo)有丁烷氧化菌、甲烷氧化菌、F360、游離氣重?zé)N，變異系數(shù)小于1.0的指標(biāo)有游離氣甲烷、頂空氣甲烷、頂空氣重?zé)N。單一指標(biāo)的變異系數(shù)反映了該指標(biāo)的后期疊加效應(yīng)和波動(dòng)性，因此，該區(qū)地表不同指標(biāo)地球化學(xué)場(chǎng)的后期疊加作用和波動(dòng)性存在差異，丁烷氧化菌、甲烷氧化菌、F360、游離氣重?zé)N指標(biāo)后期疊加作用和波動(dòng)性好于游離氣甲烷、頂空氣重?zé)N、頂空氣甲烷指標(biāo)。

3) 該區(qū)丁烷氧化菌變異系數(shù)大于甲烷氧化菌變異系數(shù)，則丁烷氧化菌受后期油氣物質(zhì)微滲漏影響作用大，考慮深部油氣物質(zhì)微滲漏通道的分餾效應(yīng)(深部烴分子量更小物質(zhì)更易擴(kuò)散運(yùn)移至近地表)，這一地質(zhì)現(xiàn)象可能表明深部油氣藏更富含重?zé)N物質(zhì)。在深部油氣物質(zhì)微滲漏至近地表的微滲漏通道一致的情況下(已知區(qū)深部油氣物質(zhì)主要存儲(chǔ)于斷裂帶裂隙)存在油氣垂向滲漏，輕烴組分較重?zé)N物質(zhì)更易擴(kuò)散至近地表，而噬輕烴組分的甲烷氧化菌指標(biāo)變異系數(shù)小于丁烷重?zé)N指標(biāo)變異系數(shù)，因而深部油氣藏更富含重?zé)N物質(zhì)。

2.2 化探指標(biāo)分析和優(yōu)選

在抑制干擾因素的基礎(chǔ)上，用相關(guān)分析、聚類分析等數(shù)據(jù)處理方法研究玉北地區(qū)指標(biāo)間的相關(guān)性及組合關(guān)系，并依據(jù)各指標(biāo)的地球化學(xué)意義進(jìn)行指標(biāo)優(yōu)選。該區(qū)油氣化探指標(biāo)相關(guān)矩陣分析結(jié)果列于表2。

由表2可知：不同方法指標(biāo)間不具有相關(guān)性，說明各種方法從不同側(cè)面反映油氣微滲漏信息，具有獨(dú)立的地球化學(xué)意義;同種方法指標(biāo)間存在正相關(guān)性的差異。頂空氣甲烷與頂空氣重?zé)N相關(guān)系數(shù)為0.205，游離烴甲烷與游離烴重?zé)N相關(guān)系數(shù)為0.576，微生物甲烷氧化菌與丁烷氧化菌間的相關(guān)系數(shù)為0.061。從多元統(tǒng)計(jì)的相關(guān)性顯著性檢驗(yàn)來看，游離烴甲烷與重?zé)N之間相關(guān)性顯著，頂空氣甲烷與重?zé)N之間較相關(guān)，說明甲烷與重?zé)N具有相同來源或較近的親緣關(guān)系。微生物甲烷氧化菌與丁烷氧化菌相關(guān)性極弱或不相關(guān)，說明由于不同噬烴菌對(duì)不同烴類的消耗導(dǎo)致它們具有很大差異。

表2 玉北地區(qū)化探指標(biāo)相關(guān)矩陣Table 2 Correlation matrix of the geochemical indicators used in Yubei area

通過指標(biāo)聚類結(jié)果(圖3)可知，以R=0.205為臨界值可將化探指標(biāo)近似分為5類，與相關(guān)分析結(jié)果基本相同：即頂空氣甲烷和頂空氣重?zé)N為一類，游離烴甲烷和游離烴重?zé)N為一類，甲烷氧化菌為一類，丁烷氧化菌為一類，熒光F360指標(biāo)為一類。

圖3 研究區(qū)化探指標(biāo)聚類譜系Fig.3 Diagram showing the clustering spectrums of the geochemical indicators used in the study area

化探指標(biāo)各自具有其獨(dú)特的地球化學(xué)特征和地球化學(xué)指示意義[7-10]，考慮到游離烴甲烷和頂空氣甲烷的均值與研究區(qū)大氣甲烷濃度水平接近，具有很大的不確定性，為了反映油氣微滲漏信息提取的可靠性，綜合考慮，選取甲烷氧化菌、丁烷氧化菌等指標(biāo)作為玉北地區(qū)油氣化探異常評(píng)價(jià)的應(yīng)用指標(biāo)，F(xiàn)360為玉北地區(qū)油氣化探異常評(píng)價(jià)次要應(yīng)用指標(biāo)，沒有選用游離烴指標(biāo)和頂空氣指標(biāo)。

2.3 化探指標(biāo)空間分布特征及異常區(qū)分析

根據(jù)玉北地區(qū)YB7—YB5—YB9地質(zhì)剖面的甲烷氧化菌、丁烷氧化菌、熒光360 nm強(qiáng)度異常投影(圖4),結(jié)合YB7井區(qū)東存在的深部斷層以及甲烷氧化菌與丁烷氧化菌異常區(qū)特征，認(rèn)為：

1) 甲烷氧化菌在已知的YB1-3H井區(qū)、YB6-1井區(qū)位置均有很好的異常顯示，很好地響應(yīng)了YB1-3H井區(qū)、YB6-1井區(qū)所對(duì)應(yīng)的油氣藏，反映出甲烷氧化菌對(duì)油藏指示的有效性。

2) 在YB5井區(qū)西南、YB7井區(qū)東等也有部分甲烷氧化菌指標(biāo)異常出現(xiàn)；YB9井區(qū)出現(xiàn)的較低和較少甲烷氧化菌指標(biāo)異?？赡鼙砻髟搮^(qū)下伏油氣信息弱。

3) YB7井區(qū)異常區(qū)雖存在甲烷氧化菌異常，但不存在丁烷氧化菌異常，且其成因可能更多地與YB7井區(qū)存在的斷層的油氣滲漏通道屬性有關(guān)，YB7井區(qū)存在的斷層亦可形成兩指標(biāo)異常，其對(duì)應(yīng)的深部區(qū)可能并不利于油氣存儲(chǔ)。

4) YB7井和YB5井之間，甲烷氧化菌、丁烷氧化菌、熒光360 nm強(qiáng)度均顯示弱異常，與已知區(qū)異常較為相似，推測(cè)為有利區(qū)。

玉北井區(qū)YB1-1X—YB1-7地質(zhì)剖面示意與甲烷氧化菌異常曲線對(duì)比可知(圖5)：甲烷氧化菌異常主要分布于玉北構(gòu)造帶上，其異常空間展布規(guī)律與相應(yīng)的已知油氣藏(YB1-3H、YB1-6H、YB1-4)在空間位置上均有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，反映出甲烷氧化菌對(duì)油氣藏指示的有效性。此外，在研究區(qū)的東北亦存在甲烷氧化菌異常，結(jié)合已有的地質(zhì)認(rèn)識(shí)，該區(qū)雖是油氣聚集指向區(qū)，但缺乏有效蓋層，因此推測(cè)這部分甲烷氧化菌異?？赡苁巧畈坑蜌馕茨苡行Ь奂M(jìn)而散失造成的結(jié)果。丁烷氧化菌化探異?？臻g分布規(guī)律與甲烷氧化菌類似。

2.4 玉北地區(qū)綜合指標(biāo)熵值異常應(yīng)用效果分析

熵值估計(jì)是采用信息論中計(jì)算“相對(duì)熵”(或相對(duì)不確定性)的定量指標(biāo)來揭示油氣化探的組合特征。某樣本點(diǎn)熵值大，表示各化探指標(biāo)在該樣點(diǎn)變化性或不確定性大，即變化復(fù)雜，意味著是多次烴類后期疊加礦化作用強(qiáng)烈區(qū)或變化性較大地區(qū)，可能指示地下深部油氣垂向運(yùn)移活躍區(qū)和油氣藏的存在;反之，熵值小，表明礦化作用弱[11-14]。研究區(qū)熵值異常圖顯示(圖6)：

1) 研究區(qū)東北部YB1-2X井區(qū)熵值異常具有異常范圍大、連片分布性好的特征；

2) YB1井區(qū)、YB1-3H井區(qū)有分布較好的熵值指標(biāo)異常區(qū)，熵值在已知的YB1-3H井區(qū)、YB6-1井區(qū)位置均有很好的異常顯示，響應(yīng)了YB1-3H井區(qū)、YB6-1井區(qū)所對(duì)應(yīng)的油氣藏，反映出化探綜合指標(biāo)熵值異常對(duì)油氣藏指示的有效性；

3) YB5井區(qū)西南、YB7井區(qū)東等也有部分熵值異常出現(xiàn)；

4) YB9井區(qū)南部出現(xiàn)的部分熵值指標(biāo)異常表明,應(yīng)往南開展進(jìn)一步的油氣勘探工作。

依據(jù)熵值指標(biāo)異常推測(cè)YB5井區(qū)西南區(qū)可能是好的油氣勘探有利區(qū)，結(jié)合YB7井區(qū)東存在的深部斷層可知，YB7井區(qū)異常區(qū)的成因可能更多地受該區(qū)深部斷層油氣滲漏通道屬性的影響。

綜上所述，熵值異常主要分布于玉北構(gòu)造帶上，其異常空間展布規(guī)律與已知相應(yīng)的油氣藏(YB1-3H、YB1-6H、YB1-4)在空間位置上存在一定的吻合關(guān)系，反映出熵值異常對(duì)油氣藏指示的有效性。此外，在研究區(qū)的東北亦存在熵值異常，前已述及，該區(qū)雖是油氣聚集指向區(qū)，但該區(qū)缺乏有效蓋層，因此推測(cè)可能是深部油氣未能有效聚集進(jìn)而散失造成的結(jié)果。

2.5 玉北地區(qū)油氣有利區(qū)優(yōu)選

通過上述單指標(biāo)異常、綜合指標(biāo)熵值異常分析，劃分了玉北地區(qū)油氣聚集有利地球化學(xué)異常區(qū)：

1) 2個(gè)I級(jí)綜合異常,即YB1-2X井區(qū)(I1)、YB1井區(qū)(I2),主要沿玉北構(gòu)造破裂帶分布；

2) 2個(gè)Ⅱ級(jí)異常區(qū)在玉北構(gòu)造破裂帶邊緣區(qū)，即YB1-3H異常區(qū)(Ⅱ1)及YB5井西南異常區(qū)(Ⅱ2)；

3) 2個(gè)Ⅲ級(jí)異常區(qū)面積都較小，為工區(qū)最東端YB1-7井東異常(Ⅲ1)和最南端YB9井南區(qū)異常(Ⅲ2)(圖6)。

圖6 玉北工區(qū)化探異常區(qū)塊評(píng)價(jià)Fig.6 Evaluation result of the geochemical anomalous zones in Yubei study area

由此可知：玉北1號(hào)構(gòu)造破裂帶是工區(qū)油氣勘探最有利的目標(biāo)區(qū)，其次，玉北1號(hào)構(gòu)造破裂帶邊緣區(qū)亦是工區(qū)油氣勘探較有利的目標(biāo)區(qū)。

3 結(jié)論

結(jié)合玉北地區(qū)已有的地質(zhì)資料，該區(qū)油氣化探指標(biāo)應(yīng)用(單指標(biāo)異常、綜合指標(biāo)(熵值)異常)結(jié)果表明：

1) 玉北地區(qū)斷裂帶儲(chǔ)存型油氣藏有利于化探技術(shù)微生物、熒光等方法與指標(biāo)的有效應(yīng)用，其中丁烷氧化菌、甲烷氧化菌等主要有效化探指標(biāo)異常區(qū)可有效指示YB1井區(qū)的油氣范圍，為該區(qū)主要有效化探指標(biāo)。

2) 依據(jù)甲烷氧化菌、丁烷氧化菌、熒光光譜等該區(qū)主要有效指標(biāo)異?？臻g組合、配置關(guān)系及綜合指標(biāo)(熵值)異常的空間分布關(guān)系圈定了6個(gè)化探異常區(qū)塊，確定了綜合異常級(jí)別。其中YB1井構(gòu)造破裂帶是本工區(qū)油氣勘探最有利的目標(biāo)區(qū)，其次，YB1井構(gòu)造破裂帶邊緣區(qū)亦是本工區(qū)油氣勘探較有利的目標(biāo)區(qū)，為該區(qū)的下一步油氣勘探提供了地球化學(xué)勘探依據(jù)。