塔北隆起西部地区白垩系碎屑岩油气成藏规律及成藏模式_徐壮.pdf
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1、第 35 卷 第 2 期2023 年 3 月岩性油气藏LITHOLOGIC RESERVOIRSVol.35 No.2Mar.2023徐壮等:塔北隆起西部地区白垩系碎屑岩油气成藏规律及成藏模式收稿日期:2022-04-19;修回日期:2022-06-25;网络发表日期:2022-09-16基金项目:111 引智项目“沉积盆地动力学与油气富集机理”(编号:B14031)、核资源与环境国家重点实验室自主基金“高放废物地质处置库围岩阻滞机理研究”(编号:2020Z09)联合资助。第一作者:徐壮(1989),男,博士,讲师,主要从事沉积储层评价方面的科研和教学工作。地址:(330013)江西省南昌市经
2、开区广兰大道418 号。Email:。文章编号:1673-8926(2023)02-0031-16DOI:10.12108/yxyqc.20230204引用:徐壮,石万忠,王任,等.塔北隆起西部地区白垩系碎屑岩油气成藏规律及成藏模式 J.岩性油气藏,2023,35(2):31-46.Cite:XU Zhuang,SHI Wanzhong,WANG Ren,et al.Hydrocarbon accumulation law and model of Cretaceous clastic rocks in westernTabei uplift J.Lithologic Reservoirs,2
3、023,35(2):31-46.塔北隆起西部地区白垩系碎屑岩油气成藏规律及成藏模式徐壮1,2,石万忠3,王任3,骆福嵩4,夏永涛4,覃硕3,张晓3(1.东华理工大学 核资源与环境国家重点实验室,南昌 330013;2.东华理工大学 地球科学学院,南昌 330013;3.中国地质大学 资源学院,武汉 430074;4.中国石化西北油田分公司 勘探开发研究院,乌鲁木齐 830011)摘要:以岩心观察、物性分析、地球化学分析和三维地震资料为基础,通过单井、连井沉积相分析、地震精细解释及优势砂体识别等方法,从油气来源、油气充注特征、输导体系及储盖组合等4个方面对塔北隆起西部地区白垩系碎屑岩油气成藏规律
4、及模式进行了研究。研究结果表明:研究区白垩系油气具有“陆源”特征,石油主要来自库车坳陷三叠系湖相烃源岩,天然气主要来自库车坳陷侏罗系煤系烃源岩,区内深部三叠系海相烃源岩贡献极小。研究区白垩系油气充注持续时间长,成藏时期晚,早期生油,晚期生气,油成藏于中新世(4.022.0 Ma),气成藏于晚中新世中上新世(3.511.0 Ma),受 2.63.5 Ma 构造隆升影响,气藏成熟度较低。研究区油气输导体系较发育,天山南地区以断裂和不整合面作为主要运移通道;顺北地区以不整合面和巴西改组薄层砂体为运移通道。研究区储层主要发育在舒善河组和巴西改组,含砂率一般高于 60%,与其上部发育的连续泥岩构成良好的
5、储盖组合;优质储层的分布受沉积相控制,天山南地区优质储层主要分布在扇三角洲前缘砂坝及滩坝,顺北地区优质储层主要分布在辫状河三角洲前缘朵体,目前探井未钻遇朵体最高部位,油气显示相对较差;顺北地区储层物性更佳。研究区天山南与顺北地区因断裂活动强度及储盖组合特征存在差异造成了二者的油气藏类型不同,前者以低幅度构造、构造-岩性复合油气藏为主,后者以规模较小的岩性油气藏为主。关键词:成藏模式;陆相烃源岩;辫状河三角洲;构造-岩性复合圈闭;碎屑岩储层;下白垩统;天山南地区;顺北地区;库车坳陷;塔北隆起西部中图分类号:TE122.1;P618.13文献标志码:AHydrocarbon accumulatio
6、n law and model of Cretaceousclastic rocks in western Tabei upliftXU Zhuang1,2,SHI Wanzhong3,WANG Ren3,LUO Fusong4,XIAYongtao4,QIN Shuo3,ZHANG Xiao3(1.State Key Laboratory of Nuclear Resources and Environment,East China University of Technology,Nanchang 330013,China;2.School of Earth Sciences,East C
7、hina University of Technology,Nanchang 330013,China;3.Faculty of Earth Resources,China University of Geosciences(Wuhan),Wuhan 430074,China;4.Research Institute of Exploration and Production,Sinopec Northwest Oilfield Company,Urumqi 830011,China)Abstract:Based on core observation and physical propert
8、y,geochemical analysis and 3D seismic data,through32岩性油气藏第 35 卷第 2 期sedimentary facies analysis of single well and well-tie profile,fine seismic interpretation and identification ofdominant sand bodies,the hydrocarbon accumulation law and model of Cretaceous clastic rocks in western Tabeiuplift were
9、 studied from the aspects of oil source,oil and gas charging characteristics,transport system and reservoir-cap assemblage.The results show that:(1)The Cretaceous oil and gas in the study area has the characteristics ofterrigenous origin.The oil mainly comes from Triassic lacustrine source rocks in
10、Kuqa Depression,the gas mainlycomes from Jurassic coal-measure source rocks in Kuqa Sag,while the deep Triassic marine source rocks contributea little to oil and gas.(2)The Cretaceous oil and gas charging in the study area lasted for a long time,and the accu-mulation period was late.The accumulation
11、 can be divided into two phases:oil generation in the early period andgas accumulation in the late period.Oil accumulation occurred in the Miocene(4.0-22.0 Ma),and gas accumulation occurred in the early Pleistocene(3.5-11.0 Ma).Affected by the structural uplift of 2.6-3.5 Ma,the gas reser-voir matur
12、ity was low.(3)The oil and gas transport system in the study area is well developed.Faults and unconformities are used as the main migration channels in southern Tianshan Mountains.The unconformity surface andthin sand bodies of Baxigai Formation are the migration channels in Shunbei area.(4)The res
13、ervoirs in the studyarea are mainly developed in Shushanhe Formation and Baxigai Formation,with sand content generally higherthan 60%,which constitute a good reservoir-cap assemblage with the continuous mudstone developed in the upperpart.The distribution of high-quality reservoirs is controlled by
14、sedimentary facies.The high-quality reservoirs insouthern Tianshan Mountains are mainly distributed in the front sand bar and beach-bar of fan delta,while thehigh-quality reservoirs in Shunbei area are mainly distributed in front lobe of braided river delta.At present,theexploration wells are not at
15、 the highest part of the lobe,and the oil and gas shows are relatively poor.the reservoirproperties in Shunbei area are better.(5)Due to different fault activities and reservoir-cap assemblages,there areobvious differences in the types of oil and gas reservoirs between southern Tianshan Mountains an
16、d Shunbei area.Theoil and gas reservoirs in southern Tianshan Mountains are mainly low-amplitude structural and structural-lithologiccomposite reservoirs.The oil and gas reservoirs in Shunbei area are mainly lithologic reservoirs with small scale.Key words:accumulation model;continental source rock;
17、braided river delta;tectonic-lithologic trap;clasticreservoir;Lower Cretaceous;southern Tianshan Mountains;Shunbei area;Kuqa Depression;western Tabei uplift0引言塔北隆起西部地区碎屑岩油气资源丰富,发育中、新生界陆相含油气系统,碎屑岩有利储层沉积厚度大、分布广,白垩系巴西改组舒善河组发育 2套高成熟度烃源岩,构造与岩性圈闭广泛发育,具有良好的油气勘探前景1。近年来,在“甜点”勘探区天山南及顺北地区有多口井在白垩系碎屑岩钻遇高产油气,如天山南
18、东部 QG1 井在巴西改组底部钻遇气层,日产气 13104m3,QG101 井在舒善河组底部厚层砂岩中获得高产气流2,西南部 XH1 井在舒善河组顶部薄层砂岩钻遇 3 层油气显示累计厚度 16.8 m,XH6 井在舒善河组底部砂岩段钻遇油层,日均产油 11.5 m33;顺北地区 SHB2 井在舒善河组顶部薄层砂岩中有油气发现,SHB51X 井在白垩系 DST 测试中也获得高含水油样4。随着勘探开发的深入,学者们对该区白垩系碎屑岩的成藏模式做了大量的研究,韩强等5、李本亮等6通过对白垩系碎屑岩构造特征及油气成藏模式开展研究,认为天山南地区主体位于雅克拉断裂带上,受断裂活动影响较大,高角度断裂有利
19、于深部海相油气向上运移,并聚集成藏;白垩系砂岩沉积厚度大、横向连续性好,有利于北部库车坳陷陆相油气的远距离运移;侯晓阳7、刘露等8从油气输导体系进行分析,认为天山南主要油气运移路径是由连通深部烃源岩的断裂及横向连续性好的厚层砂体构成,高效的运移网络使得该地区发育多个构造-岩性圈闭;林波等9、谷茸等10通过对高产油气井开展油气富集规律研究,指出顺北地区具有海相和陆相2套油气系统双向聚集的条件,油气分布的层系多;邓尚等11对不同类型断裂带油气富集特征开展分析,认为顺北地区深部以海相油气为主,烃源岩分布在底部三叠系,油气藏规模与断裂类型存在较大关系,而浅部以陆相油气为主,油气来源于库车坳陷侏罗系烃源
20、岩远距离运移;云露等12在几何学和运动学方面对顺北地区主干走滑断裂带活动特征开展分析,认为走滑断裂的内部结构受断裂活动强度控制,随着活动强度增大,碎屑岩储集体规模也逐渐增大。然而,目前对天山南和顺北地区油气成藏规律及模式仍认识不足,缺乏对碎屑岩油气藏的系统研究。以天山南和顺北地区白垩系钻井岩心分析测试资料、测井资料以及地震解释资料为基础,通过徐壮等:塔北隆起西部地区白垩系碎屑岩油气成藏规律及成藏模式2023 年33单井、连井沉积相分析、地震精细解释及优势砂体识别等方法,从油气来源、油气充注特征、输导体系与储盖组合等4个方面对碎屑岩油气成藏规律及模式进行分析,总结油气成藏特征及规律,明确有利区带
21、,以期为研究区下一步勘探开发提供地质依据。1地质概况塔北隆起西部地区是指塔里木盆地北部以沙雅隆起为主体隆起区的西部地区,北部毗邻库车坳陷,南部紧邻阿瓦提坳陷。主要研究区为“甜点”勘探区天山南地区及顺北地区,其中天山南地区位于沙雅隆起北部,被多期断裂切割,横跨了整个雅克拉断裂带13-14,受构造运动影响强烈,区域内分布了北北东向主干断裂及大量分支小断裂,受主干断裂控制,还广泛发育了雁式断裂及扫帚状断裂,错综复杂的断裂网络为该地区油气的运移提供了输导通道15-16。白垩纪天山南地区受准平原化作用的影响,地层发生了轻微隆升,部分区域存在水下古隆起,但整体仍为一个大型坳陷盆地,沉积相类型多样,以湖泊相
22、和三角洲相为主,总体为广阔的浅水湖泊退积型辫状河三角洲沉积15。顺北地区位于沙雅隆起南部,西部紧邻阿瓦提坳陷,边界断裂活动相对较强,早期受加里东运动影响基本定型,为由南向北一直延伸的区域性斜坡,北部高、南部低,后受到海西运动的长期影响,北部地层持续沉积,厚度较大,南部地层逐渐隆升,同时受到多期构造运动影响,地层厚度变小,最终形成现今北高南低、北厚南薄的斜坡构造11,17-19。研究区白垩系碎屑岩整体沉积厚度较大,天山南地区受早期充填沉积和晚期剥蚀作用的影响,地层呈“南厚北薄”的特征,顺北地区为“东厚西薄”且南北向厚度变化不明显。白垩系下统自下而上发育的舒善河组、巴西改组和巴什基奇克组是目前油气
23、发现的主要层段,舒善河组顶部以泥质粉砂岩为主,底部发育薄层细砂岩与厚层泥岩,上部砂岩厚度小,仅有 510 m,下部厚度大,为 2080 m,顶、底部砂岩中均有油气显示;巴西改组以细砂岩为主,发育厚层泥岩,砂岩单层厚度为 510 m,累计厚度为 3070 m,油气显示主要在底部砂岩段;巴什基奇克组以厚层细砂岩、长石中砂岩为主,厚 2060 m,泥岩厚度较小,目前钻遇的油气层主要位于底部砂岩,且以凝析气为主(图 1)。图 1塔北隆起西部地区白垩系构造特征(a)及典型井岩性地层综合柱状图(b)Fig.1Structural features of Cretaceous(a)and stratigra
24、phic column of typical wells(b)in western Tabei uplift地层系白垩系石炭系统下统组巴什基奇克组巴西改组舒善河组SP/mV0150GR/API0200深度/m岩性油气层QG1 井SHBP2 井XH1 井5 5505 6005 6505 70002040 kmQG101 井XH6 井研究区断裂构造分区线河流工业油气井 油气显示井地名凹陷北部隆起 沙雅隆起 南部隆起油藏气藏细砂岩长石中砂岩泥质粉砂岩泥岩粉砂质泥岩粉砂岩云质灰岩片岩(b)(a)SHB3SHB51X井34岩性油气藏第 35 卷第 2 期2油气成藏特征从烃源岩特征,油气充注、运移和储盖组
25、合等 4个方面对塔北隆起西部天山南及顺北地区白垩系碎屑岩的成藏特征进行分析。2.1烃源岩分析2.1.1区域内深部烃源岩研究区三叠系黄山街组发育一套泥质烃源岩,根据岩石热解分析可知,该套烃源岩有机碳含量较低,TOC 值一般小于 1.5%,热解烃小于 2.00 mg/g,产油潜量(S1+S2)低于 2.30 mg/g,氢指数(HI)普遍低于 195.00 mg/g,烃指数(HCI)小于 48.00 mg/g,生烃潜力较差(表 1)。此外,热解峰温度最高仅为436,尚未达到高成熟阶段,生烃量较少。因此,认为该套烃源岩对白垩系油气藏的贡献较小。2.1.2毗邻库车坳陷烃源岩研究区北部库车坳陷发育的2套优
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