盆地區(qū)油氣地勢(shì)要求探索范文

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作者：張津海柳益群周亮單位：西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系中國石油集團(tuán)渤海鉆探工程公司

烴源巖

阿姆河盆地的烴源巖主要有3套：①下—中侏羅統(tǒng)湖沼相含煤泥巖，有機(jī)碳含量28％，該套烴源巖提供了阿姆河坳陷75％的烴；②上侏羅統(tǒng)卡洛夫階—牛津階海相碳酸鹽巖，這也是全盆地重要的烴源巖之一；③白堊系海相泥巖和碳酸鹽巖，有機(jī)碳平均0．55％，Ro一般為0．71％～0．83％，該套烴源巖的重要性相對(duì)較小（Brookfieldetal．，2001；羅金海等，2005）。卡拉庫里區(qū)塊主要有兩套烴源巖，下—中侏羅統(tǒng)的深灰色泥巖、碳質(zhì)泥巖、煤層，是研究區(qū)內(nèi)重要的烴源巖，上侏羅統(tǒng)卡洛夫階—牛津階的泥灰?guī)r。根據(jù)工區(qū)連井對(duì)比剖面和工區(qū)取芯井的分析，下—中侏羅統(tǒng)烴源巖的厚度120～300m，上侏羅統(tǒng)的烴源巖的厚度10～50m。

1有機(jī)質(zhì)豐度

用于本次研究樣品來自于S井和J井，其中卡洛夫階—牛津階的暗灰色泥灰?guī)r樣品6個(gè)，下—中侏羅統(tǒng)樣品21個(gè)，其中泥巖樣品15個(gè)，煤層樣品2個(gè)，碳質(zhì)泥巖樣品4個(gè)（圖3）。

熱解分析結(jié)果表明，泥灰?guī)r的有機(jī)碳含量為0．05％～0．18％，均小于0．5％，氯仿瀝青“A”含量為0．0106％～0．0658％，83．3％的樣品小于0．02％。生烴潛量PG為0．08～0．12mg／g，為差—非烴源巖。煤層的有機(jī)碳含量為3．31％和9．74％，生烴潛量分別為4．06mg／g、26．06mg／g，為好—很好的烴源巖，生烴潛量大。泥巖的有機(jī)碳含量為0．08％～16．94％，生烴潛量為0．1～42．53mg／g，13．3％的樣品為中等烴源巖，其余為差烴源巖，碳質(zhì)泥巖的有機(jī)碳為0．64％～6．91％，生烴潛量為0．37～12．54mg／g，1個(gè)樣品為很好的烴源巖。烴源巖有機(jī)碳與652生烴潛量具備一定的相關(guān)性，隨著熱解分析的有機(jī)碳含量的增大，其生烴潛量也隨之增大。總體而言，泥灰?guī)r為差—非烴源巖，煤層的生烴潛量較大，泥巖、碳質(zhì)泥巖具備一定的生潛能力。

2有機(jī)質(zhì)類型

氫指數(shù)為巖石熱解烴含量與總有機(jī)碳的比值，其用于判別有機(jī)質(zhì)類型的標(biāo)準(zhǔn)是氫指數(shù)值越高，巖石的有機(jī)質(zhì)類型越好。對(duì)侏羅紀(jì)烴源巖樣品的巖石熱解參數(shù)進(jìn)行分析，卡洛夫階—牛津階氫指數(shù)值分布范圍為38．89～133．33mg／g，平均值為94．27mg／g，下—中侏羅統(tǒng)氫指數(shù)分布范圍為51．56～232．17mg／g，平均111．35mg／g。表明烴源巖有機(jī)質(zhì)類型主要為Ⅱ2～Ⅲ型，為偏腐殖－腐殖型的烴源巖。再運(yùn)用氫指數(shù)和熱解峰頂溫度Tmax圖版，繪制出該區(qū)烴源巖的氫指數(shù)和Tmax關(guān)系圖。由圖可見（圖4）：僅有兩個(gè)樣品落在Ⅱ1型干酪根區(qū)間，但大部分樣品出現(xiàn)在Ⅱ2、Ⅲ型干酪根范圍內(nèi)，I型干酪根區(qū)域內(nèi)無樣品落入，說明S井烴源巖的有機(jī)質(zhì)類型主要是腐泥腐殖（Ⅱ2）型和腐殖型（Ⅲ型）。

3有機(jī)質(zhì)的成熟度

鏡質(zhì)組反射率（Ro）隨熱演化程度的升高而增大，并具有相對(duì)廣泛、穩(wěn)定的可比性，是烴源巖評(píng)價(jià)應(yīng)用最廣泛、最權(quán)威的指標(biāo)。S井卡洛夫階—牛津階烴源巖的鏡質(zhì)組反射率分析結(jié)果，Ro為1．06％～1．19％，Tmax值430～438℃，下—中侏羅統(tǒng)的Tmax值在424～454℃之間，烴源巖處于成熟階段。結(jié)合區(qū)塊內(nèi)其他井資料的分析，認(rèn)為其有機(jī)質(zhì)達(dá)到成熟階段。從以上分析可以看出，下—中侏羅統(tǒng)烴源巖雖然可以生烴，但生烴量有限，而最近兩年新井的成功鉆探，表明了研究區(qū)具有較好的氣源條件，推測(cè)區(qū)塊的油氣有一部分來自于阿姆河盆地的生烴中心，分布在別爾烏杰什克－希文和扎翁古茲兩凹陷，布哈拉和查爾朱兩臺(tái)階以及中央卡拉庫姆隆起的東坡和東南斜坡上的下—中侏羅統(tǒng)烴源巖，生成的烴類向北、西北和東北3個(gè)方向發(fā)生區(qū)域性運(yùn)移（安作相，1990；郭永強(qiáng)等，2006），別斯肯特坳陷和卡拉別卡烏爾坳陷的上侏羅統(tǒng)烴源巖生成的油氣并向北、西北向運(yùn)移（郭永強(qiáng)等，2006）。而區(qū)塊所在的查爾朱階地正好位于烴類運(yùn)移指向上，有利于阿姆河盆地生烴中心的油氣運(yùn)移和聚集。

儲(chǔ)集條件

1儲(chǔ)層巖石學(xué)特征

上侏羅統(tǒng)碳酸鹽巖和歐特里階Shatlyk砂巖是阿姆河盆地的兩套重要的儲(chǔ)層，大約有50％的天然氣儲(chǔ)量位于侏羅系，儲(chǔ)層主要位于布哈拉和查爾朱階地上（Ulmishek，2004）。阿姆河右岸區(qū)塊氣田主要產(chǎn)層為上侏羅統(tǒng)卡洛夫階—牛津階碳酸鹽巖（張文起等，2011）。目的層是侏羅紀(jì)地層，儲(chǔ)層主要有兩套：上侏羅統(tǒng)碳酸鹽巖、下—中侏羅統(tǒng)石英砂巖，儲(chǔ)集層具體為上侏羅統(tǒng)的XV－1、XV－2a、XV－2b及下—中侏羅統(tǒng)ⅩⅦ層（圖2）。其中上侏羅統(tǒng)XV－1層以裂縫型灰?guī)r為主，厚度37～52m，XV－2a層以鮞粒灰?guī)r、砂屑灰?guī)r為主，厚度50～131m，XV－2b層以厚層狀含砂屑、生物碎屑灰?guī)r為主，厚度73～351m。XV－Ⅱ儲(chǔ)層巖石類型主要是石英砂巖。

2儲(chǔ)集空間類型

碳酸鹽巖儲(chǔ)層物性主要受沉積相、成巖作用和構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的控制。與碎屑巖相比，碳酸鹽巖具有儲(chǔ)集空間類型多（基質(zhì)孔隙、溶蝕孔洞、裂縫、微裂縫）、次生變化明顯、非均質(zhì)性強(qiáng)的特點(diǎn)（王立恩等，2009）。通過巖芯、薄片、掃描電鏡觀察，結(jié)合常規(guī)和電成像測(cè)井資料分析，上侏羅統(tǒng)碳酸鹽巖儲(chǔ)集體的儲(chǔ)集空間類型以構(gòu)造裂縫和溶蝕孔洞等次生孔隙為主。

研究區(qū)內(nèi)的孔隙類型可劃分出5種：原生粒間孔隙、粒間溶孔、鑄模孔隙、壓溶縫隙、晶間孔。原生粒間孔隙、粒間溶孔主要發(fā)育于鮞粒灰?guī)r、砂屑灰?guī)r中，當(dāng)基質(zhì)或膠結(jié)物不發(fā)育或含量極少時(shí)即發(fā)育原生粒間孔，但由于常經(jīng)歷多期的成巖作用的改造，特別是粒間灰泥重結(jié)晶作用和膠結(jié)作用的改造，使得能保存下來的原生粒間孔大為減少，大多轉(zhuǎn)化為殘余粒間孔。因此，薄片中觀察其常與粒間溶孔伴生，是主要的孔隙類型和油氣儲(chǔ)集空間之一（圖版Ⅰ－1、2、8）。鑄模孔是巖石中的顆粒（或生物碎屑）組分發(fā)生選擇性溶蝕時(shí)形成的孔隙，其空腔的外部輪廓若溶解不完全，則孔內(nèi)往往殘留原顆粒的殘余物，鮞粒灰?guī)r、砂屑灰?guī)r中均可觀察到（圖版Ⅰ－2、3）。壓溶縫隙由于埋藏成巖作用產(chǎn)生的壓溶縫隙，該孔隙類型作為儲(chǔ)集油氣空間來說并不重要，但作為油氣的滲流通道來說較為重要，也是壓裂改造激活的優(yōu)勢(shì)破裂面（鐘建華等，2010），只在顆粒灰?guī)r中見到（圖版Ⅰ－5、7）。晶間孔主要發(fā)育于顆粒碳酸鹽晶粒狀膠結(jié)的方解石或白云石的晶粒間，也是巖石中常見的孔隙類型（圖版Ⅰ－9）。本區(qū)裂縫以水平縫、中—低高角度縫、網(wǎng)狀縫為主，是區(qū)內(nèi)較常見的儲(chǔ)集類型，油氣顯示十分活躍，也是碳酸鹽巖儲(chǔ)層油氣運(yùn)移的良好通道及儲(chǔ)集場所，具備一定的油氣儲(chǔ)集能力（圖2，圖版Ⅰ－6）。

根據(jù)儲(chǔ)集空間類型、發(fā)育情況及其組合方式將研究區(qū)上侏羅統(tǒng)儲(chǔ)層的儲(chǔ)集類型劃分為2種：孔隙型、裂縫－孔隙型。裂縫－孔隙型儲(chǔ)層既有較高的基質(zhì)孔隙又有裂縫，裂縫對(duì)溝通孔隙、改善滲流性能作用較大，儲(chǔ)層的儲(chǔ)集性能較好。下—中侏羅統(tǒng)砂巖屬于碎屑巖儲(chǔ)層，儲(chǔ)集空間主要是粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔（圖版Ⅰ－4）。

3儲(chǔ)層物性特征

統(tǒng)計(jì)了XV層81個(gè)碳酸鹽巖樣品的孔隙度，68個(gè)樣品的滲透率，ⅩⅦ層23個(gè)砂巖樣品的孔隙度，68個(gè)樣品的滲透率，做出了孔隙度和滲透率分布直方圖（圖5）。可以看出XV層的孔隙度為0．33％～23．07％，平均值為8．4％，40．7％的樣品孔隙度在0～5％之間，為低—中孔儲(chǔ)層，泥晶石灰?guī)r孔隙度較低，粒屑灰?guī)r的孔隙度較高。滲透率的變化范圍為0～27×10－3μm2，平均為2．4×10－3μm2，為低—中滲透率儲(chǔ)層。XV－Ⅱ?qū)觾?chǔ)層主要由淺灰色的石英砂巖組成，局部有泥巖夾層。孔隙度的變化范圍在1．64％～14．51％之間，61．9％的樣品孔隙度分布在10％～15％之間，為低孔隙度儲(chǔ)層，滲透率的變化范圍為0～22．6×10－3μm2，平均3．76×10－3μm2，為低—中滲透儲(chǔ)層。比較孔隙度與滲透率的分布直方圖，可以看出，滲透率值較高的砂巖，其孔隙度值也較高。

4孔隙成因及分布

卡洛夫階—牛津階碳酸鹽巖沉積相及巖性的不同，決定其具有不同類型及規(guī)模的孔洞縫組合及演化特點(diǎn)，最終表現(xiàn)為不同沉積相和巖性的儲(chǔ)集性能各不相同（張兵等，2010）。通過薄片觀察，分析了卡拉庫里區(qū)塊的沉積特征、巖性與孔隙度的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)沉積于臺(tái)地內(nèi)淺灘微相的鮞粒灰?guī)r、砂屑灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r孔隙度較高，而灘間海微相沉積的含砂屑、生物碎屑泥晶灰?guī)r儲(chǔ)層其孔隙度較低，分析認(rèn)為海平面的相對(duì)升降變化對(duì)碳酸鹽灘體的孔隙發(fā)育有明顯的控制作用。中上侏羅統(tǒng)沉積時(shí)期，研究區(qū)沉積環(huán)境為淺水陸棚環(huán)境，發(fā)育卡洛夫階—牛津階碳酸鹽臺(tái)地相沉積，卡洛夫階—牛津階沉積時(shí)期，海平面開始震蕩式上升，發(fā)生了多期海侵事件（王玲等，2010）。在海侵過程中，海平面相對(duì)上升，水深變大，環(huán)境能量變低，顆粒灰?guī)r沉積的原始粒間孔隙絕大多數(shù)被細(xì)粒的灰泥或云泥基質(zhì)充填，不利于形成早期孔隙，也難以改造成優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層。在海退過程中，伴隨海平面的周期性相對(duì)下降，粒屑灘體時(shí)而出露海面，遭受大氣淡水的淋溶改造，通常在不同程度上遭受了裂縫作用、淋濾作用和白云巖化作用，從而形成一系列的粒內(nèi)溶孔、鑄模孔、粒間溶孔等早期溶蝕孔隙，這為后期埋藏溶蝕作用和構(gòu)造破裂作用奠定了基礎(chǔ)，從而有利于形成物性較好的裂縫－孔隙型儲(chǔ)層，因此卡拉庫里區(qū)塊侏羅世沉積的臺(tái)內(nèi)淺灘相粒屑灰?guī)r是優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層。

蓋層分析

在上侏羅統(tǒng)卡洛夫階—牛津階沉積完畢之后，圖蘭地臺(tái)回返，中央卡拉庫姆隆起抬升，而阿姆河盆地區(qū)域則繼續(xù)沉降，由此形成了盆地區(qū)域內(nèi)封閉的海洋沉積環(huán)境（徐劍良等，2010），上侏羅統(tǒng)啟莫里階—齊頓階沉積時(shí)期，發(fā)生大規(guī)模的海退，氣候逐漸變得干旱，沉積環(huán)境變?yōu)槌逼海瓰a湖沉積相。礁體之間與之上發(fā)育巨厚的膏巖鹽沉積，巖性為硬石膏和鹽巖層，呈“三膏二鹽”特征，厚度變化較大（750～1200m），厚度由南東向北西逐漸減薄，構(gòu)成了阿姆河右岸區(qū)良好的區(qū)域蓋層（王玲等，2010）。由于膏鹽層非常致密，具有較高的排驅(qū)壓力，而且其厚度很大，所以具有物性和超壓雙重封閉機(jī)制，在蓋層分級(jí)中屬于特級(jí)蓋層（佘德平等，2006）。從工區(qū)已有的鉆井資料統(tǒng)計(jì)了研究區(qū)的膏鹽層的厚度，為90～470m，分布廣泛，良好封閉了上侏羅統(tǒng)卡洛夫階—牛津階碳酸鹽巖儲(chǔ)層中的天然氣，是良好的區(qū)域蓋層。根據(jù)區(qū)塊內(nèi)44個(gè)樣品的測(cè)試資料分析，上侏羅統(tǒng)碳酸鹽巖的層間水是沉積變質(zhì)的氯化鈣型鹵水，且不同層系的礦化度高，XV－1層的總礦化度值為109．1～161．5g／L，平均礦化度值為139．6g／L，XV－2a層和XV－2b層總礦化度值為92．1～146．7g／L，平均礦化度值為124．5g／L，成因系數(shù)值rNa／rCl和rCa／rMg分別為0．7和3．5，這證明地下水處于停滯環(huán)境，蓋層的封蓋能力好，有利于油氣保存。

成藏組合

整個(gè)阿姆河右岸區(qū)鄰近阿姆河盆地生烴凹陷，其烴源主要來自于下—中侏羅統(tǒng)煤系地層。儲(chǔ)層為卡洛夫階—牛津階碳酸鹽巖，上覆啟末里階—齊頓階鹽膏鹽巖，既為直接蓋層，又為區(qū)域蓋層，保存條件好（李浩武等，2010；嚴(yán)維理等，2010）。現(xiàn)階段卡拉庫姆盆地的天然氣，主要采自上侏羅統(tǒng)石膏層下的碳酸鹽巖（卡洛期—牛津期）自生自儲(chǔ)的油氣組合中（羅金海等，2001）。卡拉庫里區(qū)塊侏羅系的成藏組合與整個(gè)阿姆河右岸區(qū)相同，也為自生自儲(chǔ)型，下—中侏羅統(tǒng)在區(qū)塊里沉積了442～809m的含煤碎屑巖系，它們是區(qū)塊內(nèi)重要的烴源巖；中侏羅世晚期—晚侏羅世早期海侵規(guī)模擴(kuò)大，在區(qū)塊中沉積了開闊臺(tái)地相鮞粒灰?guī)r、砂屑灰?guī)r，是區(qū)塊中最重要的儲(chǔ)層。晚侏羅世晚期，暫時(shí)的海退在區(qū)塊中沉積了厚度巨大（90～470m）的石膏層，是區(qū)塊中優(yōu)質(zhì)的區(qū)域性油氣蓋層之一。下—中侏羅統(tǒng)烴源巖在生成烴后并發(fā)生運(yùn)移，運(yùn)移到晚侏羅世碳酸鹽巖儲(chǔ)層中聚集成自生自儲(chǔ)型氣藏，這是區(qū)塊內(nèi)油氣成藏最重要的一種儲(chǔ)蓋組合。

圈閉條件

侏羅紀(jì)以來，查爾朱階地和布哈拉階地經(jīng)歷了斷陷－坳陷期、抬升－改造期兩個(gè)重要的演化階段，其中斷陷－坳陷階段的沉積控制了該區(qū)的早期構(gòu)造格局，古近紀(jì)末的抬升改造使該區(qū)構(gòu)造發(fā)生了強(qiáng)烈的變革，形成了典型的逆沖、走滑斷裂帶和不對(duì)稱復(fù)合背斜構(gòu)造帶。查爾朱、布哈拉階地主要存在3組斷裂：北東向斷裂、北西向斷裂、北西或近東西向的斷裂（張志偉等，2010）。研究區(qū)被北西向和北東向斷層切割成許多斷背斜和斷塊，它們控制了沉積蓋層的發(fā)育，也影響了油氣的聚積。根據(jù)目前區(qū)塊研究成果，結(jié)合地震剖面和探井資料發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)主要發(fā)育構(gòu)造圈閉。中—下侏羅統(tǒng)烴源巖在晚白堊世時(shí)進(jìn)入生油窗，在古近紀(jì)時(shí)，阿姆河盆地的大部分區(qū)域進(jìn)入了生氣窗。上侏羅統(tǒng)烴源巖在晚白堊世—古近紀(jì)進(jìn)入生油窗，在新近紀(jì)時(shí)，進(jìn)入生氣窗，現(xiàn)在正處于生氣窗內(nèi)（Ulmishek，2004）。構(gòu)造演化研究表明，在研究程度較高的盆地東部，某些在布哈拉和查爾朱階地內(nèi)的圈閉可能在白堊紀(jì)就開始形成，甚至更早（Heaffordetal．，1993；Babaev，1993）。圈閉形成時(shí)間早于或同時(shí)于油氣運(yùn)移時(shí)期，兩者配置關(guān)系良好，有利于油氣成藏。

氣藏特征及勘探潛力

1氣藏特征

2009年以來，卡拉庫里區(qū)塊內(nèi)S井井區(qū)完鉆3口井，3口井測(cè)井共解釋層位101層，總厚度358．9m。其中氣層50．5m／18層、差氣層9．0m／5層、氣水同層20．7m／3層、含氣水層5．8m／3層、水層205．0m／39層、干層67．9m／33層。從這3口井的解釋來看，S井井區(qū)上侏羅統(tǒng)卡洛夫階—牛津階頂部灰?guī)r含氣性較好。下—中侏羅統(tǒng)砂巖亦見油氣顯示，但油氣層厚度較薄，3口井在下—中侏羅統(tǒng)砂巖解釋氣層總共僅7．9m，形成較好的油氣產(chǎn)能難度較大。S井圈閉類型好、幅度高，含氣性最好，氣層厚度合計(jì)超過25m，位于構(gòu)造低部位的S－2井，含氣性較差，僅在頂部解釋3．1m厚的差氣層，說明構(gòu)造是氣藏的重要控制因素。通過這3口井的對(duì)比，可以初步判斷區(qū)塊的灰?guī)r氣藏屬塊狀氣藏（圖6）。結(jié)合對(duì)S構(gòu)造周邊油氣田的分析，認(rèn)為區(qū)塊內(nèi)的氣藏以構(gòu)造控制為主，巖性有影響，油氣藏類型為塊狀－構(gòu)造型油氣藏，具有統(tǒng)一的氣水界面或油水界面，烴類以干氣、凝析物和重油為主，主力產(chǎn)層為碳酸鹽內(nèi)的XV－1和XV－2層，具有正常壓力系統(tǒng)，水型為氯化鈣型水。

2勘探潛力

阿姆河盆地卡拉庫里區(qū)塊下—中侏羅統(tǒng)深灰色泥巖、碳質(zhì)泥巖和煤層有機(jī)質(zhì)豐度中等—高，處于成熟階段，區(qū)塊所在的查爾朱階地是阿姆河盆地內(nèi)下—中侏羅統(tǒng)和上侏羅統(tǒng)生烴凹陷生烴后的運(yùn)移指向，有利于油氣的運(yùn)移和聚集。卡洛夫階—牛津階鮞粒灰?guī)r、砂屑灰?guī)r中裂縫、孔隙發(fā)育，儲(chǔ)層物性較好，啟莫里階—齊頓階的膏鹽層保證了區(qū)域油氣的有效聚集和保存，區(qū)塊內(nèi)成藏條件配置關(guān)系合理，形成了良好的自生自儲(chǔ)型成藏組合。目前區(qū)塊內(nèi)已發(fā)現(xiàn)4個(gè)氣田和多個(gè)含氣構(gòu)造，近期兩口井測(cè)試也相繼獲得高產(chǎn)，這表明該區(qū)的石油地質(zhì)條件優(yōu)越，剩余油氣資源比較豐富，有潛力的勘探領(lǐng)域包括：區(qū)塊內(nèi)啟莫里階—齊頓階較厚膏巖層底下的低幅背斜圈閉；離盆地生烴中心較近的區(qū)塊南部上侏羅統(tǒng)背斜圈閉。另外在鄰近區(qū)塊中發(fā)現(xiàn)大量生物礁油氣藏，生物礁將是工區(qū)以后兼探的潛在圈閉類型。