逆冲断裂对富满油田哈得区块油气成藏的控制作用.pdf
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1、逆冲断裂对富满油田哈得区块油气成藏的控制作用李世银1,罗枭1,王彭1,李会元1,覃汉莲2,3,李景瑞2,3,4(1.中国石油塔里木油田公司勘探开发研究院,新疆库尔勒841000;2.中国地质科学院岩溶地质研究所/自然资源部、广西岩溶动力学重点实验室/联合国教科文组织国际岩溶研究中心,广西桂林541004;3.广西平果喀斯特生态系统国家野外科学观测研究站,广西平果531406;4.中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院,北京10083)摘要:塔里木盆地奥陶系碳酸盐岩是我国深层油气勘探开发的重点领域。近年来,富满油田断控油气藏成为油气勘探开发的重点目标,走滑断裂具有控储层、控圈闭、控富集的作用
2、。但在富满油田哈得区块发育的逆冲断裂对油气成藏的控制作用认识不清,制约了该区油气藏的高效开发。为此,文章在分析塔里木盆地富满油田地质背景的基础上,系统总结了哈得区块逆冲断裂及走滑断裂的展布特征,明确了两者平面展布、纵向切割关系和活动时期。结合区域油气成藏期次研究,明确了逆冲断裂对油气成藏的控制作用。研究结果表明:富满油田走滑断裂形成于中奥陶世末期,即中加里东期,逆冲断裂主要活动期在海西期,晚于走滑断裂形成期;富满油田主要为 3 期成藏(晚加里东期、晚海西期和喜山期),逆冲断裂可对晚海西期、喜山期充注成藏造成影响;逆冲断裂与走滑断裂具有 3 种组合模式,在此基础上建立了哈得区块受逆冲断裂影响的
3、3 种油气成藏输导模式。结论认为,逆冲断裂与油源走滑断裂交汇点在上寒武统一间房组时,对油气成藏最为有利,具有多源供烃、多期成藏特点,对同类型油气藏勘探开发具有一定的指导意义。关键词:塔里木盆地;富满油田;逆冲断裂;走滑断裂;油气成藏中图分类号:P618.13文献标识码:A文章编号:10014810(2023)06130309开放科学(资源服务)标识码(OSID):0引言塔里木盆地油气资源量丰富,其中碳酸盐岩油气资源量约 70108t 油当量1。经过多年的油气勘探,塔北隆起及中央隆起先后发现了轮古、塔河、哈拉哈塘及塔中 I 号等大中型碳酸盐岩油气田群23,探明油气储量超过 5108t,油气年产量
4、逾 400104t,成为我国深层油气勘探开发的重点领域。长期的勘探实践与研究形成了“古隆起控油、斜坡富集”油气分布规律的认识,油气勘探开发集中在塔北隆起与塔中隆起,而北部坳陷(塔北隆起塔中隆起之间的坳陷)勘探与认识程度较低。随着走滑断裂对油气藏的控制作用理论的兴起47,2018 年开始向塔里木盆地北部坳陷开展大规模勘探,在北部坳陷的富满油田中间部位的 MS1 井、埋深 7535m 中奥陶统一间房组碳酸盐岩获得重大突破,表明北部坳陷超深层(埋深大于 7000m)仍具有良好勘探前景。走滑断裂“控储层、控圈闭、控富资助项目:中国石油天然气股份有限公司重大科技专项“缝洞型碳酸盐岩油气藏效益开发关键技术
5、研究与应用”(2018E-1806);中国石油天然气股份有限公司科学研究与技术开发项目“多尺度缝洞型油藏储层静态刻画及动态描述技术研究”(2021DJ1501)第一作者简介:李世银(1978),男,硕士,高级工程师,现从事油气地质综合研究工作。E-mail:lishiy-tlmP。通信作者:覃汉莲(1987),女,助理研究员,主要从事岩溶基础地质研究工作。E-mail:。收稿日期:20230315第42卷第6期中国岩溶Vol.42No.62023年12月CARSOLOGICASINICADec.2023李世银,罗枭,王彭,等.逆冲断裂对富满油田哈得区块油气成藏的控制作用J.中国岩溶,2023,
6、42(6):1303-1311.DOI:10.11932/karst20230611集”作用在塔里木盆地已得到证实810。富满油田哈得区块发育的逆冲断裂与走滑断裂叠合作用,导致油气成藏复杂。在富满油田哈得区块,由于逆冲断裂对油气成藏的控制作用认识不清,导致该区的低效井、失利井较多,影响了该区油气藏的高效开发。基于此,本文利用三维地震资料,系统开展逆冲断裂展布特征及其与走滑断裂的组合关系研究,建立了不同类型的成藏模式,结合动态资料,明确了逆冲断裂对油气成藏的控制作用,对同类型油气藏勘探开发具有一定的指导意义。1地质背景塔里木盆地是我国面积最大的复合叠合盆地,达 56104km2。塔里木盆地中部发
7、育晚新元古代裂谷、古中生代克拉通内坳陷与新生代前缘隆起,南华系第四系沉积地层厚度约 15000m;中部下古生界碳酸盐岩发育,地层厚度逾 3000m,在奥陶系内部形成了多套储盖组合的含油气层段,油气资源丰富。已发现的油气主要分布于塔北隆起南斜坡与塔中凸起北斜坡地区(图 1),其中,轮南塔河油田、塔中北斜坡凝析气田分别是我国最大的海相碳酸盐岩油田与凝析气田。随着对走滑断裂控储成藏理论认识深入,塔里木盆地的油气勘探将主要向北部坳陷深层扩展1112。富满油田位于北部坳陷中部(图 1),构造整体上处于塔北隆起向塔中隆起延伸的低梁,是塔北隆起与塔中隆起的过渡带,沉积演化长期受塔北隆起和中央隆起控制,油气资
8、源丰富,先后发现了顺北、富满等大中型下古生界碳酸盐岩油气田,是我国目前最大的断控碳酸盐岩油气藏油气生产基地1314,年产油气当量约 300104t。经过十余年的勘探评价与滚动开发,富满油田先后发现哈得、跃满、富源、玉科、果勒、跃满西、富源、鹿场、满深、富源、果勒东 11 个区块,目前已成为该地区原油上产的主力区块。哈得区块位于富满油田北部、塔北隆起与北部地层厚度/m主力产层岩性描述系 统组铁热克阿瓦提组桑塔木组上统中统奥陶系良里塔格组吐木休克组一间房组鹰山组蓬莱坝组下统细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩、泥岩灰质泥岩与含泥灰岩互层灰褐、褐色石灰岩和泥灰岩灰、褐色泥灰岩、泥质灰岩、灰色泥灰岩浅褐灰、灰褐
9、色亮晶砂屑灰岩、生屑灰岩和亮晶鲕粒灰岩、泥晶颗粒灰岩灰色泥晶灰岩、石灰岩灰色石灰岩、灰质灰岩、云质灰岩不等厚互层030001 5000500050002500500120123456789101112图1塔里木盆地北部坳陷平面分布及奥陶系地质柱状简图1.井位2.盆地边界3.一级构造边界4.二级构造边界5.断层6.研究区7.油田8.气田9.坳陷10.隆起11.不整合面12.储层Fig.1BarchartofOrdoviciangeologyandhorizontaldistributionofthedepressioninnorthTarimBasin1.Welllocation2.Basinb
10、oundary3.Level-1tectonicboundary4.Level-2tectonicboundary5.Fault6.Thestudyarea7.Oilfield8.Gasfield9.Depression10.Uplift11.Planeofunconformity12.Reservoir1304中国岩溶2023年坳陷交互位置,地质条件相对复杂,不仅发育多条大型走滑断裂,同时发育有断至寒武系的逆冲断裂。复杂的断裂体系导致对该区的油气成藏认识不清,开发效果较差。北部坳陷沉积地层较为完整,从上至下发育新生界第四系、新近系、古近系,中生界白垩系、侏罗系、三叠系,古生界二叠系、石炭系、
11、泥盆系、志留系、奥陶系。奥陶系可细分为上统铁热克阿瓦提组(O3tr)、桑塔木组(O3s)、良里塔格组(O3l)及吐木休克组(O3t),中统一间房组(O2y),中下统鹰山组(O1-2y)和下统蓬莱坝组(O1p)。其中,志留系以及上奥陶统桑塔木组由南向北逐渐减薄,良里塔格组逐渐加厚,吐木休克组、一间房组厚度变化不大,全区分布稳定。目前主力勘探区域为北部坳陷阿满过渡带,主力勘探层系为一间房组,岩性以亮晶砂屑灰岩、亮晶颗粒灰岩为主。2断裂特征根据三维地震资料,利用构造导向滤波等弱走滑断裂识别技术,富满油田哈得区块主干断裂平面展布特征基本清晰(图 2)。自西向东发育 3 条主干走滑断裂(哈得 25 走滑
12、断裂、哈得 29 走滑断裂、哈得 30 走滑断裂),同时发育 1 条逆冲断裂(哈得 27 逆冲断裂)。2.1走滑断裂特征哈得区块 3 条走滑断裂平面上均呈北北东走向,近似平行,平均间距 8.0km,延伸长度 2431km;纵向向下断至寒武系,可沟通玉尔吐斯组烃源岩,12345图2富满油田哈得区块一间房组顶(左)、上寒武统底(右)相干属性图1.水井2.工业油气井3.低产油气井4.油气显示井5.本次研究范围Fig.2Coherentattributeofthetop(left)ofYijianfangFormationandthebottom(right)ofUpperCambrianinHade
13、block,theFumanoilfield1.Well2.Industrialoilandgaswells3.wellwithlowyieldofoilandgas4.Displaywellofoilandgas5.Scopeofthisstudy第42卷第6期李世银等:逆冲断裂对富满油田哈得区块油气成藏的控制作用1305向上断至一间房组。断距 416m,整体较小。沿着断裂面在奥陶系灰岩地层中发育跨层或者穿层“串珠”相地震反射特征,表面走滑断裂具有明显的控储作用。同时,从相干属性上显示走滑断裂具有从北向南减弱特征消亡的特征,研究表明,主要是由于在中奥陶世末期,塔里木板块东南部与柴达木地块发生
14、碰撞,导致南阿尔金洋盆闭合,此时板块北部受南天山洋洋壳的抵制作用形成由北向南的反作用力1214。2.2逆冲断裂特征哈得 27 逆冲断裂平面延伸 27km,在寒武系呈NNW 走向,与哈得 29 走滑断裂呈“X”型交汇,在一间房组呈近 SN 走向,位于哈得 29 走滑断裂与哈得25 走滑断裂之间,呈向西倾斜的特征,倾角 4578。纵向向下可断至寒武系,具有通源作用,并在中寒武统膏盐岩层中发生滑脱作用,引起膏盐岩层的局部变形加厚,向上局部断至石炭系。3逆冲断裂控藏作用富满油田哈得区块中部受逆冲断裂和走滑断裂双重影响,断裂体系相对复杂。剖面上主干断裂均断至寒武系地层,逆冲断裂对走滑断裂具有切割作用。两
15、者的交汇点从寒武系到奥陶系一间房组地层均有分布(图 3),不同的交汇点对油气成藏产生不同的影响。3.1断裂活动期与油气成藏期根据区域构造背景与地震剖面上断层切割关系与终止层位可以推断盆地内断裂活动的大致时期,但难以准确判别断裂形成的时间,更难确定经历多期叠加改造断裂的初始形成时间。热年代学技术在断裂带定年研究中得到应用,但前新生代断裂定年精度低、很难应用到井下沉积地层。近期碳酸盐胶结物 U-Pb 测年技术取得进展,提供了高精度的碳酸盐岩断裂定年方法。选取塔里木盆地奥陶系碳酸盐岩走滑断裂带同断裂期裂缝方解石样品,在澳大利亚昆士兰大学放射性同位素实验室进行原位 LA-ICP-MS 测试1517,获
16、得了裂缝胶结物比较精确的 U-Pb 年龄(图 4)。R4 井一间房组顶面裂缝方解石沉淀年龄为462.66.8Ma、46816Ma。Q1 井碳酸盐岩顶面裂缝方解石沉淀年龄为 45928Ma、288.68.8Ma。H6-1井碳酸盐岩顶面裂缝方解石沉淀年龄为 449.87.3Ma。同时在塔中地区也获得460Ma 的年龄数据。距今 460Ma 年龄数据仅代表中奥陶世末期断裂胶结充填的时间,由于断裂活动应早于或与裂缝胶结物同期,而且一间房组顶面地层可以限定断裂的形成年龄应在中奥陶世末及其后,该年龄值前后的一间房组与吐木休克组的岩性与沉积也有较大的差异,因此推断走滑断裂活动时间大约为距今460Ma,即中加
17、里东期。距今460Ma 的断裂活动与一间房组沉积后的区域构造隆升时间一致,且与原特提斯洋的大规模俯冲时间相当。地震剖面上哈得 27 逆冲断裂具有切割走滑断裂的特征(图 3),表明逆冲断裂活动形成期晚于走滑断裂形成期,即在加里东期之后。同时逆冲断裂局部可断至三叠系地层,表面局部持续活动到印支期。结合区域构造演化背景,判断哈得 27 逆冲断裂主要活动期在海西期,据此认为哈得 27 逆冲断裂可对该区域晚海西期之后的油气成藏产生影响。综合区域构造演化、流体包裹体等资料分析,塔里木盆地玉尔吐斯组烃源岩主要存在 3 期生排烃,对应奥陶系碳酸盐岩 3 期油气充注1821,分别是晚加里东期、晚海西期原油充注和
18、喜马拉雅期天然气充注。晚加里东期,走滑断裂体系基本形成,玉尔吐斯组烃源岩大量生油,形成的油气沿走滑断裂垂向运聚成藏,油气充注主要受控于走滑断裂;HD23-2哈得29哈得13图3富满油田哈得区块垂直断裂走向地震剖面图Fig.3SeismicprofileofverticalfaultstrikeinHadeblock,theFumanoilfield1306中国岩溶2023年晚海西期之后,由于受到逆冲断裂影响,油气成藏模式较为复杂。3.2逆冲断裂控藏作用富满油田哈得区块逆冲断裂与走滑断裂接触关系复杂,存在不同的成藏模式,导致油气充注及流体分布复杂。哈得 27 逆冲断裂是区域级大断裂,纵向向下断至
19、寒武系地层特征清楚,能够沟通寒武系玉尔吐斯组烃源岩,对油气成藏具有建设性作用。同时,该逆冲断裂与部分走滑断裂交汇,根据不同的交汇类型,对油气成藏会产生不同的影响(图 5)。(1)逆冲断裂与非油源走滑断裂在上寒武统奥陶系中统一间房组交汇。在这种情况下,逆冲断裂具有通源供烃的作用,非油源走滑断裂虽然没有通源能力,但由于与通源的逆冲断裂交汇,同样具有成藏条件。哈得 29 井所在的走滑断裂向下断至蓬莱坝组地层,未能沟通寒武系烃源岩,走滑断裂仅具有控储作用。该走滑断裂与哈得 27 逆冲断裂相交于鹰山组底部,沿逆冲断裂运移的油气部分分流至走滑断裂成藏,主要成藏期为晚海西期。由于缺少加里东期成藏,且走滑断裂
20、活动强度小、储层规模小,油气富集程度有限。哈得 29 井累计产油 0.39104t,累计产水 0.74104t,目前已高含水关井。(2)逆冲断裂与油源走滑断裂在上寒武统奥陶系中统一间房组交汇。在这种情况下,逆冲断裂、走滑断裂都具有通源供烃的作用,具有“双源供烃”特点,成藏条件有利。HD29-2 井所在的走滑断裂向下断至寒武系,能够沟通寒武系烃源岩,走滑断裂具有控储控藏作用。该走滑断裂与哈得27 逆冲断裂相交于上寒武统,沿逆冲断裂运移的油气可部分分流至走滑断裂成藏。这种类型的断裂组合油气成藏条件最为有利,具有多源供烃、多期成藏特点。HD29-2 井累计产油 11.25104t,目前日产油 200
21、t。(3)逆冲断裂与油源走滑断裂在中寒武统交汇。中寒武统发育一套巨厚膏盐岩层,逆冲断裂在膏盐岩层内发生滑脱作用,引起膏盐岩层的剧烈变形。在这种情况下,逆冲断裂会引起走滑断裂的垂向错断和横向错位,对走滑断裂的通源性起破坏作用。哈得 292H 井所在的走滑断裂向下断至寒武系,能够沟通寒武系烃源岩,走滑断裂具有控储控藏作用。但由于受到逆冲断裂活动影响,该走滑断裂在海西期通源效果变差,影响了海西期成藏,导致这种类型的成藏条件较差。哈得 292H井测试期间油水同出,投产后累计产油 150t,累计产水 2000t,表明油气充注有限。000.20.40.60.81.048(a)5 2004 4004003
22、6002 8002 0001 200238U/206Pb207Pb/206Pb1216Age=45928 MaMSWD=7.7 n=35QG-Top(b)b000.20.40.60.81.048(e)5 2004 4004003 6002 8002 0001 200238U/206Pb207Pb/206Pb1216Age=46816 MaMSWD=1.6 n=17RP4-3-29/54(b)b00.20.40.60.81.048(f)(a)TZ25 2004 4004003 6002 8002 0001 200238U/206Pb207Pb/206Pb122016Age=(46012)MaMS
23、WD=7.4N=27000.20.40.60.81.048(d)5 2004 4004003 6002 8002 0001 200238U/206Pb207Pb/206Pb1216Age=462.66.8 MaMSWD=3.6 n=39RP4-3-29/54(a)a000.20.40.60.81.048(c)5 2004 4004003 6002 8002 0001 200238U/206Pb207Pb/206Pb1216Age=449.87.3 MaMSWD=2.4 n=36HL6-1-4-30/33(b)ba000.20.40.60.81.048(b)5 2004 4004003 6002
24、 8002 0001 200238U/206Pb207Pb/206Pb1228242016Age=288.68.8 MaMSWD=1.6 n=19QG1-1-50/58图4奥陶系裂缝碳酸盐胶结物 U-Pb 年龄谐和图(Age年龄;MSWD平均标准权重偏差;N样品数)Fig.4AgeofOrdovicianfracturecarbonatecementU-Pb(Age:ageofU-Pb,MSWD:meanstandardweightdeviation,N:Numberofsamples)第42卷第6期李世银等:逆冲断裂对富满油田哈得区块油气成藏的控制作用13074逆冲断裂控藏模式基于以上分析,
25、建立了富满油田哈得区块受逆冲断裂影响的 3 种油气成藏输导模式(图 6)。(1)逆冲断裂与非油源走滑断裂在上寒武统奥陶系中统一间房组交汇型(D 井、E 井):逆冲断裂对油气成藏起通源供烃作用,晚加里东期不具备成藏条件,该类型油藏以晚海西期成藏为主;(2)逆冲断裂与油源走滑断裂在上寒武统奥陶系中统一间房组交汇型(C 井):逆冲断裂与走滑断裂均具有通源作用,该类型油藏具有多期成藏、多源供烃特点,成藏条件最为有利;(3)逆冲断裂与油源走滑断裂中寒武统交汇型(B 井):受逆冲断裂影响,走滑断裂通源性变差,油气难以沿走滑断裂突破膏盐岩层向上运聚成藏,该逆冲断裂与非油源走滑断裂在上寒武-一间房组交汇(哈得
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