張仲培,徐勤琪,劉士林,周雨雙,邱華標(biāo),陸紅梅,王瀚洲,齊育楷

1.中國石化 石油勘探開發(fā)研究院,北京 102206;2.中國石化 西北油田分公司 石油勘探開發(fā)研究院,烏魯木齊 830011;3.中國石化 油田勘探開發(fā)事業(yè)部,北京 100728;4.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

巴楚—麥蓋提地區(qū)(簡稱“巴麥地區(qū)”)位于塔里木盆地西部,包括巴楚隆起和麥蓋提斜坡兩大構(gòu)造單元,是塔里木盆地油氣有利聚集區(qū),也是多年來一直堅(jiān)持勘探的重點(diǎn)地區(qū)。其東段包括巴楚隆起的東部和麥蓋提斜坡的東部。因?yàn)榻陙聿粩嘤行掳l(fā)現(xiàn),也引起了地質(zhì)研究和勘探部署的重視。繼2000年前在瑪扎塔格斷背斜構(gòu)造帶發(fā)現(xiàn)鳥山氣藏(主要產(chǎn)層為奧陶系)、和田河氣田(主要產(chǎn)層為奧陶系、石炭系)后,又先后發(fā)現(xiàn)了玉北1油藏(主要產(chǎn)層為奧陶系)、巴探5氣藏(主要產(chǎn)層為奧陶系)、皮山北新1油氣藏(主要產(chǎn)層為白堊系—古近系)和羅斯2氣藏(主要產(chǎn)層為奧陶系)。但是,多年來的油氣勘探始終沒有發(fā)現(xiàn)大規(guī)模的油氣聚集。

大量研究表明,多個(gè)地區(qū)發(fā)現(xiàn)的油氣藏指示寒武系鹽下存在一個(gè)深部烴源灶[1-6],海西晚期是主要油藏形成期,喜馬拉雅晚期是氣藏主要形成期。斷裂是輸導(dǎo)油氣的重要通道,斷裂相關(guān)的構(gòu)造帶是油氣聚集的有利位置[7-10]。近期的研究認(rèn)為,斷層構(gòu)造樣式及其活動(dòng)期與寒武系膏鹽巖蓋層的配置關(guān)系會(huì)影響深部油氣的聚集[11]。還有研究借鑒了順北油氣田走滑斷層控儲(chǔ)控藏的經(jīng)驗(yàn),提出高陡直立的走滑斷裂可能更有利于油氣向上運(yùn)移到奧陶系聚集并成藏[12]。那么,究竟巴楚地區(qū)東段哪種類型的斷裂構(gòu)造控制油氣規(guī)模聚集,有利勘探方向如何選擇,成為油氣成藏研究和勘探部署的關(guān)鍵問題。深入分析斷裂活動(dòng)及其相關(guān)構(gòu)造成為進(jìn)一步研究分析有利勘探區(qū)帶的重要切入點(diǎn)。

本文在前人研究基礎(chǔ)上,基于大量新地震資料的斷裂構(gòu)造解析,首先對巴麥地區(qū)東段的斷裂體系展布和活動(dòng)特征進(jìn)行了再認(rèn)識(shí),重點(diǎn)研究了走滑斷裂的空間展布與活動(dòng)特征。其次,結(jié)合近年來鉆井揭示的儲(chǔ)層特征和油氣顯示,簡要分析了走滑斷裂活動(dòng)與油氣成藏的關(guān)系,進(jìn)而提出下步勘探的有利方向,以期為研究區(qū)有利區(qū)帶評價(jià)與勘探部署提供科學(xué)參考。

1 區(qū)域構(gòu)造特征與演化史

巴麥地區(qū)變形強(qiáng)烈,演化復(fù)雜,在研究分析走滑斷裂之前,有必要對控制該區(qū)整體構(gòu)造面貌的逆沖斷褶帶和演化階段進(jìn)行梳理和總結(jié)。

(1)巴麥地區(qū)發(fā)育多向展布的逆沖斷褶帶,樣式多樣,經(jīng)歷3期主要擠壓變形作用?，F(xiàn)今的巴麥地區(qū)東北以喜馬拉雅晚期強(qiáng)烈活動(dòng)的吐木休克—巴東大型構(gòu)造帶為界與阿瓦提凹陷相鄰(圖1),東南以初始形成于加里東中期的玉東—瑪東逆沖斷裂系為界與塘古巴斯凹陷相接,西南以斜坡構(gòu)造過渡到西昆侖山前的葉城—和田前陸凹陷,西北以柯坪沖斷帶為界與西南天山的柯坪斷隆相接[13-14]。3個(gè)邊界斷裂,除東南邊界斷裂帶初始形成早,晚期弱活動(dòng)外,東北與西北的邊界斷裂均主要形成于喜馬拉雅晚期[7,15-17]。

圖1 塔里木盆地巴麥地區(qū)斷裂體系展布與油氣田(藏)分布

巴楚隆起與麥蓋提斜坡以色力布亞—海米羅斯—瑪扎塔格斷裂構(gòu)造帶為界,大體呈北西—南東向展布。但二者均有東西分段的特征。巴楚隆起現(xiàn)今表現(xiàn)為斷控隆起,東段的南、北緣分別為近東西走向的吐木休克大型逆沖斷裂帶、瑪扎塔格斷褶帶,內(nèi)部發(fā)育有北西走向的卡拉沙依基底卷入式逆沖斷褶帶、古董山滑脫逆沖推覆構(gòu)造帶,有呈北東走向的和田1井逆沖斷褶帶,還有夾持在海米羅斯與古董山構(gòu)造帶之間呈東西走向的海米東斷褶帶。

麥蓋提斜坡的東段發(fā)育有玉北東部—瑪東系列向東南逆沖的斷褶帶、總體向南逆沖的玉中斷褶帶、近南北走向的瑪南斷裂帶、近東西走向且向北逆沖的羅斯—羅西斷裂帶。

圖2 塔里木盆地巴麥地區(qū)古隆起遷移演化及斷裂體系形成演化

2 走滑斷裂體系分布與活動(dòng)特征

近年來,隨著研究區(qū)內(nèi)三維地震資料的不斷增多,除上述容易識(shí)別的大型斷裂褶皺帶之外,高角度小斷距走滑斷層不斷進(jìn)入研究者們的視野[12,20],但截至目前尚沒有系統(tǒng)的研究和分析。本次利用盡可能多的新地震資料,對這些走滑斷裂開展進(jìn)一步解析和研究。結(jié)果表明,在古隆起遷移演化和大型逆沖斷裂帶活動(dòng)的同時(shí),還伴隨發(fā)育一系列起變形調(diào)節(jié)作用的高角度小斷距走滑斷層,他們共同構(gòu)成了巴麥地區(qū)變形構(gòu)造體系,值得勘探家們的關(guān)注。

2.1 空間展布、構(gòu)造樣式與活動(dòng)期次

地震資料解釋剖面顯示,該區(qū)至少發(fā)育2種類型的走滑斷層。其中,一類與北東向和近東西向展布的寒武系鹽上滑脫斷褶帶同時(shí)或后期疊加發(fā)育,走向與逆沖斷裂帶走向一致,主要分布在和田古隆起邊界和內(nèi)部;另一類發(fā)育于大型逆沖斷裂帶圍限的擠壓縮短區(qū),與近東西向逆沖斷裂帶呈大角度相關(guān),主要分布于和田古隆起和巴楚斷隆內(nèi)。前者主要形成于海西晚期,喜馬拉雅晚期局部弱活動(dòng),后者主要形成于喜馬拉雅晚期。

2.1.1 與近東西走向逆沖斷裂帶呈大角度相交的走滑斷層

在麥蓋提斜坡東段的瑪南—玉北地區(qū),同樣發(fā)育一系列北東走向的高角度斷層(圖3b)。它們主要分布于玉北中西部的和田古隆起平臺(tái)區(qū),在剖面上垂向斷距較小,但在古近系頂面、二疊系頂面和中寒武統(tǒng)頂面均可見明顯的褶曲,上下位置基本一致,表現(xiàn)為“深部有根,中部有斷錯(cuò),淺部有花”的特征(圖4,圖5),與順北油田走滑斷裂樣式相似[21-22],確定為小滑移距的走滑斷層。

圖4 塔里木盆地麥蓋提斜坡羅南地區(qū)斷裂解析地震剖面 剖面位置見圖1。

圖5 塔里木盆地玉北8井區(qū)北東向走滑斷裂地震解釋剖面 剖面位置見圖1。

2.1.2 與寒武系鹽上滑脫斷褶帶疊加發(fā)育的走滑斷層

與之相似的,還有麥蓋提斜坡上的羅斯2—羅西1斷裂帶(圖6b)、玉北1構(gòu)造帶、玉中構(gòu)造帶等。它們均表現(xiàn)為向下斷入中下寒武統(tǒng)和基底,向上切穿膏鹽滑脫層斷入背斜內(nèi)部或頂部,上覆新生界局部可見繼承性活動(dòng)的扭張性質(zhì)的小斷陷。

2.2 力學(xué)成因探討

基于巴麥地區(qū)古隆起遷移演化歷史和逆沖構(gòu)造活動(dòng)主要時(shí)期,結(jié)合塔里木克拉通西部加里東期以來區(qū)域最大主應(yīng)力方向,認(rèn)為該區(qū)的系列小滑移距走滑斷層是在基底斷裂和中下寒武統(tǒng)膏鹽層非均勻物質(zhì)基礎(chǔ)上,調(diào)節(jié)海西期以來北東—南西向非對稱擠壓應(yīng)變的產(chǎn)物。加里東中晚期,主壓應(yīng)力為南東向,擠壓應(yīng)變集中在玉北東—瑪東沖斷帶,區(qū)內(nèi)應(yīng)變較小;海西晚期,在近南北向擠壓應(yīng)力下,麥蓋提斜坡東段南、北部均表現(xiàn)為逆沖—走滑復(fù)合變形,造成和田古隆起區(qū)內(nèi)遭受剪切應(yīng)變作用,因此,形成系列平行高陡的小滑移距走滑斷層;喜馬拉雅晚期,研究區(qū)在北東—南西向上遭受強(qiáng)烈擠壓應(yīng)變,產(chǎn)生了與隆起邊界斷裂大角度相交的系列高陡走滑斷裂,同時(shí)麥蓋提斜坡上早期形成的走滑斷裂部分再活動(dòng)。

3 油氣地質(zhì)意義

根據(jù)上述走滑斷裂空間展布的位置和活動(dòng)期次,結(jié)合巴麥地區(qū)東段奧陶系鉆井揭示的成藏條件和油氣特征,認(rèn)為該區(qū)北東向的高陡小滑移距走滑斷裂帶,相比于中寒武統(tǒng)膏鹽之上的滑脫逆沖斷褶帶,更有利于輸導(dǎo)油氣至膏鹽層之上成藏聚集,應(yīng)當(dāng)引起勘探評價(jià)與部署的重視。

3.1 有利于形成有效的裂縫—溶蝕孔洞型儲(chǔ)集體

走滑斷層疊加上經(jīng)歷過加里東中晚期和海西早期巖溶改造的奧陶系碳酸鹽巖,更有利于形成有效的裂縫—溶蝕孔洞型儲(chǔ)集體。巴麥地區(qū)中下奧陶統(tǒng)普遍經(jīng)歷過加里東中期Ⅲ幕巖溶作用,尤其是和田古隆起區(qū),長期暴露,蓬萊壩組潮上—潮間的云坪、云灰坪及粒屑灘沉積經(jīng)歷多種成巖改造,為早期形成大面積巖溶儲(chǔ)層提供了良好條件[23-24]。主要形成于海西晚期、再活動(dòng)于喜馬拉雅晚期的北東向系列走滑斷裂,既可以增加裂縫型儲(chǔ)集空間,又可以提高儲(chǔ)層連通性和有效性。

位于和田5號北走滑—逆沖復(fù)合疊加構(gòu)造帶旁的和西1井,雖然鉆揭的鷹山組巖性主體以泥晶灰?guī)r、中—細(xì)晶云巖等為主,粒度較細(xì),但裂縫伴隨溶蝕孔隙構(gòu)成了其主要的儲(chǔ)集空間(圖7)。4702.31m處淺灰色泥晶灰?guī)r巖心見明顯構(gòu)造縫,高、低角度裂縫切穿巖心,裂縫寬度大,鏡下表現(xiàn)為切穿顆粒。鷹山組測井解釋Ⅱ類儲(chǔ)層33 m/7層,蓬萊壩組測井解釋Ⅱ類儲(chǔ)層8 m/2層。部署在羅斯—羅西走滑—逆沖構(gòu)造帶上的羅斯2井,蓬萊壩組酸壓測試獲得工業(yè)氣流,巖性以灰質(zhì)白云巖、白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r為主,其次為灰?guī)r;測井解釋有Ⅱ類儲(chǔ)層86 m/15層,Ⅲ類儲(chǔ)層124.5 m/14層,巖心、成像測井上可見大量裂縫。分析認(rèn)為,走滑斷裂帶疊加在早期逆沖斷裂之上,斷裂規(guī)模大、多期活動(dòng),對裂縫、儲(chǔ)層發(fā)育起到明顯控制作用。玉北東部逆沖斷裂帶之間的斷洼處,鉆遇小型走滑斷層的玉北5井、玉北13井在一間房組、鷹山組地震剖面上“串珠”發(fā)育,測試結(jié)論為水層,表明走滑斷層對儲(chǔ)層形成起到改善作用。

圖7 塔里木盆地巴麥地區(qū)走滑斷裂帶典型鉆井地質(zhì)剖面

3.2 有利于溶蝕孔洞—裂縫型儲(chǔ)集體聚集成藏

高陡走滑斷層貫通膏鹽層上、下地層,活動(dòng)期與鹽下深層烴源巖主要生烴期一致,更有利于輸導(dǎo)烴源向上運(yùn)移到奧陶系溶蝕孔洞—裂縫型儲(chǔ)集體聚集成藏。羅斯2井在奧陶系蓬萊壩組鉆遇21.5×104m3/d的高產(chǎn)氣流,天然氣成熟度、碳同位素組成分析表明,其主要來源于寒武系烴源巖。這一分析結(jié)果充分表明,貫穿膏鹽層的走滑斷層是天然氣的主要運(yùn)移通道,而滑脫逆沖斷裂因位于膏鹽層之上,很難成為有效的氣源通道。巴楚隆起東段的和西1井測試雖未獲得工業(yè)油氣流,但全井共鉆遇33.25 m/15層油氣顯示,其中主要目的層鷹山組首次在巴楚隆起見液態(tài)烴油斑級顯示(鷹山組見0.17 m/1層油斑,3.48 m/3層熒光,17 m/4層弱含氣)。對和西1井鷹山組含油巖心抽提物的地化特征分析認(rèn)為,該含油油質(zhì)較烴,成因上與瑪北1井中寒武統(tǒng)沙依里克組的含油相似,來源于寒武系玉爾吐斯組烴源巖,證實(shí)巴楚隆起內(nèi)部存在晚期沿走滑斷層穿越膏鹽層發(fā)生過油氣充注過程(圖7)。

此外,早期圍繞逆沖斷裂帶探索取得油氣突破的鉆井,如玉北1井,后來的分析更多認(rèn)為是疊加其上的走滑斷層輸導(dǎo)油氣成藏,而不是沿低角度滑脫逆沖斷層輸導(dǎo)運(yùn)移。

3.3 明確奧陶系有利勘探方向

巴麥地區(qū)東段奧陶系勘探,多年圍繞逆沖斷裂帶進(jìn)行探索并取得了系列發(fā)現(xiàn),但均未發(fā)現(xiàn)規(guī)模油氣,如何評價(jià)有利區(qū)帶值得思考?；谏鲜龇治?有理由認(rèn)為,位于源上且與兩類高角度走滑斷裂連通的規(guī)模儲(chǔ)集體是奧陶系有利勘探方向。巴楚隆起內(nèi)部和西1井雖鉆遇良好油氣顯示,但因本地沒有烴源巖,只依靠走滑斷裂側(cè)向輸導(dǎo)了少量油氣,難成規(guī)模聚集。因此,在烴源灶相對確定的麥蓋提斜坡上沿通源走滑斷裂帶尋找規(guī)模儲(chǔ)集體應(yīng)該是奧陶系尋求油氣新突破的好思路。玉北中西部的玉北8走滑斷裂帶、玉北4井走滑斷裂帶、玉中斷裂帶西部走滑段和玉東斷洼區(qū)內(nèi)的走滑斷層是下步勘探大發(fā)現(xiàn)的潛力區(qū)帶。

4 結(jié)論

(1)巴楚—麥蓋提地區(qū)在古隆起遷移演化和大型逆沖斷裂帶活動(dòng)的同時(shí),還伴隨發(fā)育一系列起變形調(diào)節(jié)作用的北東向展布的高角度小斷距走滑斷層,共同構(gòu)成了該區(qū)變形構(gòu)造體系。

(2)發(fā)育兩類走滑斷層,一類是與寒武系鹽上滑脫斷褶帶疊加發(fā)育的走滑斷層,另一類為與近東西走向的逆沖斷裂帶呈大角度相交的系列走滑斷層;它們是在基底斷裂和中下寒武統(tǒng)膏鹽層非均勻物質(zhì)基礎(chǔ)上調(diào)節(jié)海西期以來北東—南西向非對稱擠壓應(yīng)變的產(chǎn)物。

(3)走滑斷層疊加上經(jīng)歷過加里東中晚期和海西早期巖溶改造的奧陶系碳酸鹽巖,更有利于形成有效的裂縫—溶蝕孔洞型儲(chǔ)集體;它們貫通膏鹽層上、下地層,活動(dòng)期與鹽下深層烴源巖主要生烴期一致,更有利于輸導(dǎo)烴源向上運(yùn)移到奧陶系聚集成藏。位于源上且與兩類高角度走滑斷裂連通的規(guī)模儲(chǔ)集體是奧陶系有利勘探方向。

利益沖突聲明/Conflict of Interests

所有作者聲明不存在利益沖突。

All authors disclose no relevant conflict of interests.

作者貢獻(xiàn)/Authors’ Contributions

張仲培負(fù)責(zé)文章整體構(gòu)思和觀點(diǎn)的提出及文章的大部分編寫工作;劉士林、邱華標(biāo)參與討論文章中的部分觀點(diǎn);徐勤琪、周雨雙、王瀚洲和齊育楷負(fù)責(zé)部分圖件的編制和完善;陸紅梅論文寫作與修改。所有作者均閱讀并同意最終稿件的提交。

ZHANG Zhongpei is responsible for the overall idea, put forward the ideas of the paper, and wrote almost all the article. LIU Shilin and QIU Huabiao participated in some discussion and the opinion forming. XU Qinqi, ZHOU Shuangyu, WANG Hanzhou and QI Yukai participated in the modification and improvement of some figures. The manuscript was drafted and revised by LU Hongmei. All the authors have read the last version of paper and consented for submission.