塔里木盆地托浦台泥盆系东河砂岩沉积特征

塔里木盆地是一个典型的叠合盆地,存在多期油气的调整与破坏,志留系广泛分布的沥青砂岩正是油藏遭受破坏后的产物.研究表明,志留系沥青砂岩分布于盆地中西部且主要受加里东晚期的油源区和塔中、塔北及巴楚古隆起的控制,而局部构造带沥青砂岩的分布受储层沉积体系的控制.纵向上沥青砂岩绝大多数位于红色泥岩区域盖层和上砂岩段致密岩性段之下.早期油气破坏程度的差异和受后期油气浸染的影响,塔中地区沥青砂岩与油砂在纵向上既有上下分界,也有交互分布的关系.沥青不仅存在于颗粒之间的孔隙,而且还赋存在颗粒内部和裂隙之间,证实了早期油藏的抬升破坏.沥青砂岩的大面积存在揭示了克拉通区大规模的油气运移聚集以及随后的油气破坏,这次破坏使得古生界油气资源量至少损失近133亿吨.油气破坏后形成的沥青砂岩可以作为油气封堵的有效隔层,形成沥青封堵油气藏,有利后期油气的聚集.志留系早期油气的破坏受地层埋深的影响,塔中北斜坡深部是寻找志留系早期原生油藏的有利地区.

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塔里木盆地志留系具有分布广泛的沥青砂岩,沥青砂岩段厚度在各个地区具有不均匀性,从几米到一百多米不等。岩心观察发现沥青砂岩段内并不全含有沥青,岩心剖面上呈现“黑白砂相间”的现象,“黑砂”的部分为含沥青层段,“白砂”的部分为不含沥青层段。弄清“白砂”中曾经是否有油气进入,对志留系沥青砂岩中沥青含量、古油藏油气储量的计算及志留系剩余油气资源量的评价具有重要的意义。本文通过对志留系沥青砂岩段的“黑砂”与“白砂”分别取样,采用物性测定、显微镜下岩性观察、含油包裹体颗粒指数(goi)数据观测及定量颗粒荧光(qgf)指数测定等多种方法和技术手段对沥青砂岩段的“黑砂”与“白砂”进行对比研究。结果表明,沥青砂岩段的“白砂”没有油气进入或进入的油气量很少,在确定志留系沥青砂岩有效厚度时应剔除“白砂”层的厚度。

塔里木盆地志留系沥青砂岩在宏观上以块状、顺层状、不均匀斑块状分布;在微观上,不同性质的沥青以充填状、侵染状充填于孔隙及胶结物中。实验表明,常规物性分析不能客观地表征被不同性质沥青充填的砂岩的储层物性及孔隙结构,因此在定量测算的基础上,提出了用残余孔隙度和残余渗透率来客观表征沥青砂岩储层物性及孔隙结构的方法。进一步的实验研究表明,低粘度原油可以再次充注残余孔隙度大于4%的沥青砂岩并溶解其中的有机质,使其残余孔隙度和残余渗透率大幅度提高,从而成为有效储层。

通过沥青砂岩与重质油热模拟实验方法,对塔里木盆地下古生界广泛赋存的沥青生烃特征与生烃潜力进行探讨。热模拟实验结果显示,沥青与重质油在热作用下均能生成烃类,表现出烃类裂解特征,生烃过程中既有气态烃也有液态烃生成;沥青砂岩样品、重质油样品与低成熟度一般品质的海相烃源岩生烃潜力大体相当。塔里木盆地下古生界存在沥青生烃证据,但实际成藏贡献尚需进一步油气地球化学证据支持。

塔中地区志留系柯坪塔格组下沥青砂岩段是塔里木盆地古生界碎屑岩层系油气主要富集层段之一。以钻井岩心观察描述为基础,结合测井、地震和分析测试资料进行综合分析,提出了塔中地区志留系下沥青砂岩段发育海侵背景下的滨岸-潮坪-辫状河三角洲沉积体系的观点。其中滨岸相沉积中主要发育上临滨和下临滨沉积微相,岩性以细砂岩、粉砂岩、含砾不等粒砂岩为主;潮坪沉积相中障壁砂坝、潮砂滩、潮汐水道、砂坪沉积微相发育,潮道沉积的岩性以砂岩、粗砂岩和含砾砂岩为主,发育楔形、板状和羽状交错层理,底部见侵蚀冲刷面和较多黄铁矿团块;辫状河三角洲中发育辫状河水下分流河道、分流间湾、前缘席状砂等沉积微相。海侵时期,下沥青砂岩段存在4期超覆砂体,从盆地中部向南部的塔中低隆逐期超覆,沉积微相在平面上也由此存在着复合超覆规律的演变,整体表现为滨岸相至潮坪相、辫状河三角洲沉积相沉积的演变。4期超覆沉积微相的平面分布在控制因素、展布范围和海侵方向上具有一定的继承性、相似性和规律性。

为认识塔里木台盆区油气成藏条件和勘探领域,从盆地分析角度出发,借助地震资料和沉积地层的分析结果,阐述塔里木盆地海西期一系列地质事件及其与油气成藏的关系.认为海西期内的断褶隆升-岩溶作用和早、晚古生代盆地的叠合,对于碳酸盐岩岩溶-裂缝型储集体的发育与优质储盖组合的形成至关重要,为中下奥陶统烃源岩在海西期末大量生成油气提供了运聚条件和富集场所.要加强台盆区的油气勘探,寻找早、晚古生代盆地叠置界面上下的优质碳酸盐岩溶-裂缝型储集层和向隆起上超的志留系-东河砂岩海相碎屑岩储集层仍将是重要勘探方向.

基于塔里木盆地14条地层镜质组反射率ro剖面的研究,确认塔中隆起东段及塔北隆起塔河-轮南油田的单井ro剖面均属二阶错断型,在c1b巴楚组底(或d3d东河塘组底)不整合面处,出现ro值突变,上覆三叠系-下石炭统处于成熟阶段,在生烃"液态窗"范畴之内,而下伏的下古生界则属过成熟阶段,超出"液态窗"范畴,其过成熟性在志留纪末期,至迟在泥盆纪早期业已定型.塔中隆起西段ro剖面属于一阶连续型,下古生界也属过成熟阶段,其成熟度却是晚近地质时期定型的.从上述地层热史可得到下列启迪:(1)塔北、塔中隆起东段及满加尔坳陷过成熟的下奥陶统-寒武系,不可能成为塔里木盆地台盆区黑油的烃源灶;(2)塔中隆起东、西段ro剖面的差异,反映早古生代古构造面貌呈现"东低西高",晚古生代以来反向成为"东高西低"今构造面貌;(3)推算并恢复塔中隆起东段与塔北隆起下奥陶统上覆地层剥蚀量,将会引起对台盆区古构造面貌的再思考;(4)考虑到过成熟烃源层"液态窗"的存续时间,预测介于阿瓦提坳陷与满加尔坳陷之间,具有"坳中隆"构造属性的顺托果勒"低隆起"利于成为下古生界潜在的烃源灶.

柴达木盆地北缘(柴北缘)侏罗系层序发育完整,为一套富含化石的碎屑岩,自下而上为小煤沟组、大煤沟组、采石岭组和红水沟组。下侏罗统包括小煤沟组、大煤沟组下部;中侏罗统为大煤沟组中、上部。柴北缘一带早、中侏罗世所受应力复杂,构造运动强烈,形成多沉积中心的小型断陷型盆地。早侏罗世时期,柴北缘的沉积相类型有滨浅湖、河流—泛滥平原、扇三角洲、辫状三角洲;中侏罗世时期,该区广泛发育湖底冲积平原,以滨浅湖—半深湖—深湖相为主,趋向于深水的较还原环境。下侏罗统岩性以细砾岩,细—粉砂岩与炭质泥岩和页岩的不等厚互层为特征;中侏罗统则以较细结构的碎屑岩为主,局部发育较厚的黑色页岩。柴达木盆地北缘发育有巨厚的下侏罗统湖相泥岩和中侏罗统煤系地层,烃源岩有机质丰度高,有机质类型主要为ⅱ—ⅲ型,生烃潜力大;柴北缘碎屑岩孔隙发育,可称为较好的储集岩;柴北缘泥岩、页岩可称为优质的盖层,生储盖配置较好。但油气藏以小型为主,且以气藏为主。

柴达木盆地处于古亚洲构造域和特提斯-喜马拉雅构造域的结合部,构造应力大而复杂,导致盆内地势起伏大,加上西南暖湿气流受喜马拉雅山系阻隔难以进入境内,盆内气候干旱,最终导致盆地内冲积扇极为发育。通过对大柴旦地区大头羊煤矿、鱼卡河、波门河和八里沟四个冲积扇的实地考察,共观测到3个亚相8个微相:扇根亚相沉积物最粗,分为古沟道、主水道和主水道间微相;扇中亚相沉积物偏细,成熟度增高,分为辫状水道、辫状水道间和纵坝微相;扇缘亚相沉积物最细,流体能量最低,分为水道径流和片流微相。不同沉积微相其沉积特征差异较大,认为古沟道、主水道和辫状水道微相具有较好的储集性能。勘探表明,冲积扇沉积与储层有着密切的关系,其内形成的油藏具有"自我保护"的能力;另外,冲积扇的形成很可能导致上覆地层形成扇背斜油藏,也可能导致下伏基岩形成基岩风化壳油藏。

为了认识塔里木盆地台盆区志留系储层特征及其油气藏成藏主控因素,利用叠合盆地油气功能要素组合-构造过程叠合-相势耦合控油气成藏的新方法,分析该层系18口钻探失利井原因.结果表明:50%的探井因油气成藏功能要素不全或不能有效组合而失利,6%的探井因油气藏遭受后期构造运动被调整、破坏而失利,44%的探井因晚期相势不能有效复合而失利.该研究能够加深认识塔里木盆地油气分布预测的复杂性,检验新方法分析钻探井失利原因的有效性,及其在油气勘探过程中的指导性、对油气勘探区预测的可行性.

塔里木盆地孔雀河区块发育寒武系-奥陶系海相和侏罗系陆相两套有效烃源岩构成的复合含油气系统;中生界以断裂背斜构造圈闭为主,成排成带展布;古生界以大型鼻隆背景之上的断背斜、构造岩性、地层不整合圈闭为主;控制油气垂向运移的通源断裂发育,圈源时空有效配置,燕山晚期-喜山期构造变形微弱,有利于油气藏保存。区块内存在三类不同成藏组合的勘探领域,具有良好的勘探前景

塔河油田是中石化新星石油公司的重点开发区块,随着西部大开发的战略需要及油气东输重点工程的全面启动,加速了勘探开发步伐。作者在广泛调研的基础上,根据塔河油田的地质特征及钻井难点,结合tk112h、tk110h、tk111h、tk220h几口水平井的钻井实践,总结了该区块水平井的基本施工程序及各个阶段的关键技术,供以后施工时参考。

干酪根产烃率是盆地模拟计算油气资源的一项非常重要的参数,以往采用岩石样品热模拟建立产烃率图解的方法对于高过成熟烃源岩有一定的局限。根据元素守恒相关理论,建立了一种通过h/c原子比变化来估算烃源岩产烃率的方法,作为热模拟实验方法的补充。与模拟实验相比,该方法简单易行,结果较为可靠。将这一方法应用到塔里木盆地台盆区寒武系烃源岩,估算了这套烃源岩的晚期生气潜力,取得了一定的成果。

本文利用储层地质学理论,结合岩心、铸体薄片以及分析测试资料,对哈拉哈塘地区晚泥盆世东河砂岩储层特征进行研究。研究认为东河砂岩以岩屑石英砂岩和岩屑砂岩为主,发育残余原生粒间孔—粒间溶孔组合为主的孔隙结构特点。并对东河砂岩段的物性特征进行分析,孔隙度与渗透率具有很好的相关性。通过统一储层评价标准,对研究区进行储层的综合评价。

从东河砂岩段单井沉积相类型划分出发,详细研究了沉积相分类及特征、沉积相区域展布特征,提出该地区的东河砂岩段沉积环境主要为浪控滨岸环境的前滨—临滨环境,并在此基础上预测出砂体展布范围和有利储层分布,最后建立了东河砂岩段的沉积模式.

红车地区侏罗系是准噶尔盆地西北缘重要的油气富集带之一,其沉积相的研究是有利区带评价的基础。首先结合测井、地震等资料,通过岩心描述和分析,在红车地区识别出冲积扇、辫状河、三角洲、湖泊等多种沉积相类型,其中八道湾组晚期及三工河组时期,振荡背景下形成辨状河三角洲前缘砂岩与滨浅湖泥岩交互沉积,生、储、盖配置关系良好,为岩性圈闭的有利相带。之后针对红车地区侏罗系主要地震相特征加以探讨,并在中期基准面旋回分析的基础上,明确侏罗系各砂组的沉积相平面展布特征,重塑红车地区侏罗纪沉积演化历史。最后探讨了沉积相与岩性圈闭发育的关系,并指出八道湾组及三工河组沉积时期岩性圈闭发育的有利位置。

通过对塔里木盆地巴麦地区多口典型探井泥盆系东河塘组薄片的观察与鉴定,东河塘组石英含量高,长石和岩屑含量都在1%～4%范围,成分成熟度高;主要的成岩作用有压实作用、胶结作用、溶蚀(溶解)作用等。综合判断认为,泥盆系东河砂岩处在中—晚成岩阶段,原生孔隙少,表生成岩溶解作用和埋藏溶蚀作用可以溶解多种可溶性杂基和碳酸盐岩类基质,使储层发育粒内溶孔、铸模孔、溶蚀扩大等孔隙类型。但是由于储层成岩作用过程有叠置,所以储层的改善作用也有限,物性相对较差。

采用有机岩石学和有机地球化学相结合的方法，详细研究了塔里木盆地志留系沥青砂岩的特征及其成因。色质分析表明，志留系沥青砂岩含高的三环二萜烷且以ｃ２３为主峰，与石炭系源岩不同，γ蜡烷含量不高，代表藻类生源的β胡萝卜烷含量较高，且具高孕甾烷、高重排甾烷的特征，反映沥青砂岩油源来自下古生界。有机岩石学研究表明，由于沥青砂岩含可溶性物质甚高，其油浸反射率（ｒｂ为０２７％～０３６％）不能反映其真实成熟度，水浸反射率（ｒｗ为１３５％～１５３％）与上下地层成熟度相吻合，排除了沥青砂岩“新生古储”的可能性。碳同位素分析结果进一步证实沥青砂岩源自下古生界的生油岩，是早古生代古油藏遭受后期构造破坏的结果。

塔里木盆地牙哈油气田沥青垫特征及成因

从志留纪起,塔里木盆地下古生界烃源岩经历了三期生、排烃。下古生界源岩的生烃期和志留系的圈闭形成期控制了志留系沥青砂岩的形成期次及演化。志留系早期沥青砂岩形成后,经历了后期多次的构造沉积事件和三次烃类注入、混染,改变了志留系古油藏沥青形成时的原始产状。志留系沥青砂岩的三次注入分别是:第一次是晚加里东注入期;第二次是晚海西—印支注入期;第三次是燕山—喜山注入期。志留系砂岩中沥青、稠油或其它油气显示是这三期作用的综合结果。

利用薄层色谱-氢火焰检测技术和岩石热解技术,在塔里木盆地牙哈油气田下第三系陆相油气藏中,发现并准确地鉴定出两层沥青垫。这些沥青垫储层岩石抽提物族组成中,沥青质的相对含量大于30%,而对应的油层中,其值不足20%,在油藏地球化学描述剖面中,沥青垫和油层之间存在着沥青质骤变之趋势,这是沥青垫判识的重要标志。