盆地區(qū)油氣地勢要求探索范文

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

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，有機碳平均0．55％，Ro一般為0．71％～0．83％，該套烴源巖的重要性相對較小（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，下—中侏羅統(tǒng)樣品21個，其中泥巖樣品15個，煤層樣品2個，碳質(zhì)泥巖樣品4個（圖3）。

熱解分析結(jié)果表明，泥灰?guī)r的有機碳含量為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)泥巖的有機碳為0．64％～6．91％，生烴潛量為0．37～12．54mg／g，1個樣品為很好的烴源巖。烴源巖有機碳與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有機質(zhì)類型

氫指數(shù)為巖石熱解烴含量與總有機碳的比值，其用于判別有機質(zhì)類型的標準是氫指數(shù)值越高，巖石的有機質(zhì)類型越好。對侏羅紀烴源巖樣品的巖石熱解參數(shù)進行分析，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。表明烴源巖有機質(zhì)類型主要為Ⅱ2～Ⅲ型，為偏腐殖－腐殖型的烴源巖。再運用氫指數(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井烴源巖的有機質(zhì)類型主要是腐泥腐殖（Ⅱ2）型和腐殖型（Ⅲ型）。

3有機質(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，并具有相對廣泛、穩(wěn)定的可比性，是烴源巖評價應用最廣泛、最權(quán)威的指標。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，認為其有機質(zhì)達到成熟階段。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個方向發(fā)生區(qū)域性運移（安作相，1990；郭永強等，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、西北向運移（郭永強等，2006）。而區(qū)塊所在的查爾朱階地正好位于烴類運移指向上，有利于阿姆河盆地生烴中心的油氣運移和聚集。

儲集條件

1儲層巖石學特征

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層，大約有50％的天然氣儲量位于侏羅系，儲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）。目的層是侏羅紀地層，儲層主要有兩套：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儲層巖石類型主要是石英砂巖。

2儲集空間類型

碳酸鹽巖儲層物性主要受沉積相、成巖作用和構(gòu)造運動的控制。與碎屑巖相比，碳酸鹽巖具有儲集空間類型多（基質(zhì)孔隙、溶蝕孔洞、裂縫、微裂縫）、次生變化明顯、非均質(zhì)性強的特點（王立恩等，2009）。通過巖芯、薄片、掃描電鏡觀察，結(jié)合常規(guī)和電成像測井資料分析，上侏羅統(tǒng)碳酸鹽巖儲集體的儲集空間類型以構(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，當基質(zhì)或膠結(jié)物不發(fā)育或含量極少時即發(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)較常見的儲集類型，油氣顯示十分活躍，也是碳酸鹽巖儲層油氣運移的良好通道及儲集場所，具備一定的油氣儲集能力（圖2，圖版Ⅰ－6）。

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

3儲層物性特征

統(tǒng)計了XV層81個碳酸鹽巖樣品的孔隙度，68個樣品的滲透率，ⅩⅦ層23個砂巖樣品的孔隙度，68個樣品的滲透率，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—中滲透率儲層。XV－Ⅱ?qū)觾又饕蓽\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，最終表現(xiàn)為不同沉積相和巖性的儲集性能各不相同（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儲層其孔隙度較低，分析認為海平面的相對升降變化對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—牛津階碳酸鹽臺地相沉積，卡洛夫階—牛津階沉積時期，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)儲層。在海退過程中，伴隨海平面的周期性相對下降，粒屑灘體時而出露海面，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－孔隙型儲層，因此卡拉庫里區(qū)塊侏羅世沉積的臺內(nèi)淺灘相粒屑灰?guī)r是優(yōu)質(zhì)儲層。

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制，在蓋層分級中屬于特級蓋層（佘德平等，2006）。從工區(qū)已有的鉆井資料統(tǒng)計了研究區(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個樣品的測試資料分析，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阿姆河右岸區(qū)相同，也為自生自儲型，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)模擴大，在區(qū)塊中沉積了開闊臺地相鮞粒灰?guī)r、砂屑灰?guī)r，是區(qū)塊中最重要的儲層。晚侏羅世晚期，暫時的海退在區(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)生運移，運移到晚侏羅世碳酸鹽巖儲層中聚集成自生自儲型氣藏，這是區(qū)塊內(nèi)油氣成藏最重要的一種儲蓋組合。

圈閉條件

侏羅紀以來，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，古近紀末的抬升改造使該區(qū)構(gòu)造發(fā)生了強烈的變革，形成了典型的逆沖、走滑斷裂帶和不對稱復合背斜構(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進入生油窗，在古近紀時，阿姆河盆地的大部分區(qū)域進入了生氣窗。上侏羅統(tǒng)烴源巖在晚白堊世—古近紀進入生油窗，在新近紀時，進入生氣窗，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就開始形成，甚至更早（Heaffordetal．，1993；Babaev，1993）。圈閉形成時間早于或同時于油氣運移時期，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S構(gòu)造周邊油氣田的分析，認為區(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移指向，有利于油氣的運移和聚集。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型成藏組合。目前區(qū)塊內(nèi)已發(fā)現(xiàn)4個氣田和多個含氣構(gòu)造，近期兩口井測試也相繼獲得高產(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。