塔里木盆地巴楚-麦盖提地区早古生代古隆起的演化及其勘探意义

利用地震和钻井资料,结合前人认识,运用叠合盆地构造解析方法,分析了塔里木盆地巴楚-麦盖提地区早古生代古隆起的形成展布及后期构造演化过程,并从油气成藏条件的角度,阐述了其油气勘探意义。认为研究区在加里东中期-海西早期具备岩溶发育的古隆起背景,奥陶系岩溶储集体值得勘探重视;麦盖提斜坡北部与巴楚隆起南缘带在早古生代为古隆起的北斜坡区,是长期的油气运移指向区,利于油气聚集;麦盖提斜坡北部的海西晚期构造带,是下一步有利的勘探区带。     

塔里木盆地巴楚-麦盖提地区油气勘探领域评价

塔里木盆地巴楚-麦盖提地区寒武纪-中晚奥陶世碳酸盐岩台地经历了加里东期及海西早期的剥蚀,呈向北减薄的楔状体,不同层位的碳酸盐岩发生多期岩溶作用;石炭-二叠纪经历了多次海平面升降旋回,形成碳酸盐岩与碎屑岩间互的岩相序列;中生代持续隆升,广泛剥蚀;喜马拉雅期巴楚地区断裂强烈活动,麦盖提地区调整为南倾的斜坡,古近系-中新统地层超覆于前新生代巴楚古凸起上.针对巴楚-麦盖提地区多期改造、晚期强烈变形定格的构造特征,提出"构造活动的相对稳定区、油气长期运移指向区、有效封闭带"是油气构造带评价的关键因素,划分出3类风险程度不同的勘探构造带.重点分析了石炭-二叠系碳酸盐岩储层、中下奥陶统风化壳岩溶储层、上奥陶统台缘相带及寒武系盐下白云岩储层等4个勘探领域.      

川中古隆起北斜坡构造演化及其对震旦系—寒武系油气成藏的控制

川中古隆起北斜坡震旦系—寒武系致密碳酸盐岩是当前四川盆地深层油气勘探的热点,古隆起北斜坡的构造演化决定了成藏演化过程和当前的油气分布。基于单井、地震、分析化验数据,优选盆地模拟软件中的古构造恢复功能,重点恢复了北斜坡和高石梯—磨溪地区(高—磨地区)寒武系底界的构造演化过程,重建了油气成藏关键时期的构造格局。北斜坡在桐湾期末为局部隆起高部位,与更高部位的高—磨地区之间存在古地貌洼地;加里东晚期北斜坡与高—磨地区为似“鞍—穹状”构造格局;印支期磨溪以北地区逐渐北倾形成单斜;燕山早期斜坡区的地层倾角进一步加大,至燕山中期倾角趋于稳定,基本与现今构造格局一致。北斜坡桐湾期的古构造形态为大面积的震旦系灯影组台缘—台内滩储层发育提供了良好的物质条件。此外,在大规模海侵控制下,北斜坡和德阳—安岳裂陷槽部位由于沉积水体更深、局限—缺氧和古生产力程度更高,更有利于寒武系筇竹寺组黑色页岩的发育。北斜坡震旦系—寒武系古油藏相对高—磨地区更早发生热裂解,加之源岩特征的差异共同导致北斜坡天然气δ13C₁比高—磨地区气藏的更轻。局部构造高点与岩性圈闭的耦合控制了北斜坡地区独立的古油藏—气藏的形成和保存。      

塔中、塔北古隆起形成演化及油气地质条件对比

塔中、塔北古隆起构造演化及油气地质条件对比结果表明:中加里东期,塔中隆升使得中奥陶统缺失,风化壳岩溶发育,上奥陶统生油岩及礁滩相储层局限于古隆起分布;而塔北还处于台地-斜坡环境,中、上奥陶统较全,台缘相灰泥丘生油岩分布广,中奥陶统礁滩相层序不整合面岩溶储层发育。中晚加里东期,塔中强烈活动而发育3个背斜构造带,仅背斜顶部碳酸盐岩出露区发育风化壳岩溶;而塔北因整体抬升,风化壳岩溶因为碳酸盐岩未出露地表而不发育。晚加里东期,塔中因古隆起已形成而大量汇聚油气;而塔北则呈零星分散充注。早海西期,塔中东部相对抬高而使古隆起呈东高西低地势,在中西部沉积东河砂岩,在东部潜山带发育多个小规模风化壳岩溶储集体;塔北地区则发生强烈隆升,碳酸盐岩在鼻凸构造上整体暴露地表而发育大型风化壳岩溶系统。早海西期以后,塔中古隆起随盆地升降而呈残留古隆起,其东高西低的地势使其可以通过Ⅰ号断裂带汇聚阿瓦提凹陷油气;而塔北地区继续强烈隆升而呈继承性古隆起,为满加尔凹陷油气运移的主要指向区。据此,认为塔北油气勘探可向南斜坡拓展;而塔中可向西斜坡拓展,其东南外围地区应以寻找晚加里东期古油藏为主。     

塔里木盆地主要古隆起的形成、演化及控油气地质条件分析

古隆起的分布及其形成演化对油气的聚集具有决定作用。综合利用地震、测井和分析测试资料,对塔里木盆地不同地质时期的古隆起分布及其演化进行了分析,对塔中、塔北和巴楚3个古隆起的性质、演化特征及油气成藏地质条件进行了对比,指出油气关键成藏期的古隆起及其后期的发展演化影响着盆地的地质结构,制约着油气的聚集与分布,认为由此决定的不同时期的成藏主控因素和油气聚集区显著不同,例如加里东运动晚期,塔北隆起和塔中隆起是油气聚集的有利区;海西运动晚期,塔北隆起、巴楚隆起、塔中隆起和塔东隆起及其斜坡带是油气的有利聚集区;喜马拉雅运动期,巴楚隆起及其围斜部位则是主要的油气勘探有利区,塔东地区也值得重视。     

塔里木盆地巴楚—麦盖提地区油气运聚与成藏

塔里木盆地巴楚—麦盖提地区有效烃源岩为寒武系—中下奥陶统和石炭系,巴楚隆起和麦盖提斜坡2套烃源岩演化历史有较大的差异。该区油气运移疏导系统主要为储层孔隙和裂缝系统、断裂系统与不整合面;主要有3期成藏,即加里东晚期—海西早期、海西晚期和喜马拉雅期。其中加里东晚期—海西早期油藏多被破坏;海西晚期油藏保存有好有差,后期又有调整;喜马拉雅期主要为气藏形成与古油藏调整期。根据主要成藏时期及成藏条件的配置关系、源岩及储层的关系,认为巴楚—麦盖提地区大致存在4种成藏模式:早期成藏他生、早期成藏次生、早期成藏—破坏—晚期成藏和晚期成藏。      

中上扬子地区地史模拟及其油气地质意义

利用三维盆地数值模拟技术恢复了中上扬子地区地史演化过程,在地史发育特征的基础上,分析了古构造对沉积的控制作用,并阐明了其发育的油气地质意义。结果表明,扬子板块泥盆纪沉积前表现为"隆凹相间"的格局,印支期在扬子地台上形成北东向的"一隆两坳"格局。对比加里东期与印支期的构造格局发现,印支期的川西坳陷基本上位于加里东期乐山—龙女寺隆起之上,印支期的泸州古隆起亦覆叠在加里东期的川南坳陷之上,南充—梁平一带位于构造转换的枢纽带,印支期的石首—宜昌隆起发育在加里东期的江汉盆地北部坳陷上,反映出印支期对加里东期的构造反转现象十分显著。从贯穿四川盆地东西向和南北向的2条构造演化剖面也可以看出,印支期对加里东期构造的叠加和反转,并反映出古构造的形成与迁移过程。泸州古隆起是一个典型的印支期古隆起叠加在加里东期古坳陷上的构造,形成了下生上储的油气资源配置关系,对以志留系为源的油气勘探应该具有良好的前景。乐山—龙女寺古隆起和黔中古隆起是印支期以前奥陶系以下地层油气运移的持续指向区,但它们仅能控制寒武系烃源岩的油气,与寒武系生烃坳陷相邻的古斜坡部位油气勘探比较有利。     

新构造运动对塔里木盆地油气成藏模式的影响

印度次大陆与欧亚大陆碰撞的远距离构造效应,打破了塔里木盆地古近纪末的构造平衡。经古构造恢复,推断出塔里木盆地古近纪以来各区域的变化特征：塔西南麦盖提斜坡向北迁移且南北宽度增加;巴楚隆起南部变为斜坡区且宽度缩小;塔北隆起整体向南迁移;塔东满加尔凹陷北部萎缩,南部和东南边界向外扩展;塔中隆起范围明显缩小;塔东南隆起构造规模逐渐缩小但幅度增加。受新构造运动的影响,不同区域的油气表现为不同的晚期成藏模式,塔西南巴什托普油田以群5井区为支点地层翘倾,同一构造单元内不同圈闭此消彼长,形成“消长式汇合型”成藏模式;塔北哈得逊油田石炭系整体反转,构造高点向南迁移,正常温压下油水界面倾斜,形成“驿站式输送型”成藏模式;塔中4油田表现为老断层阶段式复活,多个油气水界面共存,形成“渗漏式残存型”成藏模式。油气聚集表现为阶段式平衡或阶段式调整的非稳态特征。研究油气在新构造运动期调整特点,对塔里木盆地油气勘探具有重要意义。     

塔里木盆地巴楚-塔北地区深层寒武系油气成藏过程与勘探方向

塔里木盆地作为典型的海相含油气盆地经历多期构造改造,寒武系地层埋深大,勘探风险高。其中巴楚和塔北作为主要的控藏古隆起,勘探未能取得进一步突破。为此结合钻井、地震和测试分析等基础资料,运用盆地模拟技术,在大区域和广时域上动态恢复油气成藏过程,力求加深认识,指明勘探方向。研究认为：①塔里木盆地下寒武统玉尔吐斯组烃源岩热演化主要有加里东中期、加里东晚期—海西早期、海西晚期和喜马拉雅期晚期4个关键时期,具有坳陷区连续型、斜坡区接力型以及周缘山前带快速型3种热演化模式。②研究区断裂型、输导层型和不整合型输导体系发育,具备油气运移的条件。③通过油气运聚过程研究,提出了反向汇聚型、扩散型和汇聚型3种油气运聚模式。其中巴楚地区东部发育反向汇聚型,西部发育扩散型。塔北地区发育汇聚型。④巴楚东部地区有利的勘探目标为海西晚期前形成并保存较好的构造圈闭,西部地区为现今未被破坏的构造圈闭。塔北地区有利的油气运移指向区位于沙雅隆起西部台地内区域。     

二次生烃与古油藏原油裂解对油气成藏的意义——以塔里木盆地巴楚—麦盖提地区寒武系烃源岩为例

为了解析巴楚—麦盖提地区寒武系烃源岩热演化史与油气成藏的关系,通过磷灰石裂变径迹年代学方法完善了巴楚—麦盖提地区海西运动期—喜马拉雅运动期的热演化史与不整合剥蚀量的恢复。结果表明,西南坳陷寒武系烃源岩在喜马拉雅运动晚期发生二次生烃,生烃动力为古近纪以来的快速埋藏升温;而受喜马拉雅运动期持续隆升的影响,巴楚隆起寒武系烃源岩多不具备二次生烃的条件。寒武系烃源岩在加里东运动中期—海西运动早期生成的原油,可能在和田古隆起规模聚集,形成古油藏,而古油藏在喜马拉雅运动早期快速深埋,进入高温环境,具备发生原油裂解的有利条件。巴楚—麦盖提地区已发现气藏的高成熟天然气,应主要来源于寒武系烃源岩二次生烃产生的过成熟干酪根裂解气与和田古隆起古油藏因深埋增温生成的原油裂解气。因此,巴楚—麦盖提地区海西运动晚期演化程度相对较低且目前正处于二次生烃阶段的寒武系烃源岩,与前期相对低地温但近期具备高温裂解条件的古油藏是巴楚—麦盖提地区天然气成藏的重要烃源保障;二次生烃、古油藏原油裂解产物与新圈闭的匹配则是巴楚—麦盖提地区晚期油气成藏的关键。     

二连盆地基底特征及演化新认识

前人认为二连盆地是在海西期“宽对接、软碰撞”褶皱基底上发育的中、新生代盆地,其基底年代为海西期;针对蒙南地区的归属问题研究较少,对于该区是否属于二连盆地并不明确,仅认为蒙南地区（温都尔庙隆起）是二连盆地南部的隆起造山带,并未从基底特征、构造演化等方面分析蒙南地区与盆地的关系。为此,基于地质、地球物理资料,运用重磁电特征对比、层序地层旋回对比等方法分析了二连盆地基底特征、基底演化过程、构造演化差异性,得到以下认识： ①二连盆地基底演化经历加里东期洋盆发育（阶段Ⅰ）、海西期蒙南地区隆起（阶段Ⅱ）、海西期古亚洲洋兴—蒙海槽开始发育至最终闭合（阶段Ⅲ）、印支早期盆地统一基底形成（阶段Ⅳ）、晚印支—燕山期统一盆地发育阶段（阶段Ⅴ）、喜山期的开阔内陆盆地（阶段Ⅵ）等6个阶段,其中关键阶段为Ⅱ、Ⅴ及Ⅵ。②二连盆地基底具有过渡特征,盆地北部、中部和南部基底分别发育于早海西期、晚海西—印支期以及加里东期三个不同时期,具有不同特点。③二连盆地基底演化以联合基底和统一盆地形成过程为特征,蒙南地区经历了泥盆纪—二叠纪（海西期）、新生代以来（喜山期）两期隆起;晚三叠世—白垩纪（晚印支—燕山期）在统一基底隆起上形成统一盆地。④蒙南地区和二连盆地的基底特征和盆地演化过程具有相似性,说明在地史期间蒙南地区应属于二连盆地的一部分。     

塔河油田中下奥陶统顶面古构造演化及油气关系

奥陶系是塔河油田的主要产层。构造演化及古构造研究认为,中下奥陶统在加里东Ⅱ幕期表现为一北东向较宽缓的鼻凸,高点在现今轮台断裂附近;海西早期构造轴向转为北北西,海西晚期—喜马拉雅早期,表现为一由近北西向、北东向斜坡组成的、轴向为北东向的缓顶式直角状凸起;喜马拉雅晚期到现今,该区受西部应力作用和区域翘倾结果,南部轴线保持呈北东向不变,而北部轴线由西往东迁移,构造高点也由北向南迁移。加里东中晚期构造、岩溶及成岩等作用,为塔河油田第一次油气成藏提供了储集空间;受海西早期构造运动的强烈影响,先期油藏被破坏并在局部地区形成重质油藏,同时为海西晚期的油气充注提供了储集空间;印支期以来,该区的成藏系统主要以整体调整为主。      

塔里木盆地巴楚地区构造样式与演化

塔里木盆地巴楚地区断裂较发育,可分为３ 组（ 北西向,分布最广泛;东西向和北西西向;北北东向,主要分布于该区东南部） ,主要是基底卷入型断裂,断面较陡,上盘发育断展褶皱和伴生断裂。巴楚地区构造样式可分为盖层滑脱型和基底卷入型。下寒武统泥岩、膏泥岩和下第三系膏泥岩是该区的两套区域性滑脱层,盖层滑脱型构造可分为两种：沿下寒武统滑脱层发育的断展背斜、叠瓦状逆冲断片和沿下第三系滑脱层发育的滑脱型逆冲断块。基底卷入型构造有多种构造样式,包括单斜式断块、“Ｙ”形及反“Ｙ”形断块和背冲式、对冲式断块。巴楚地区构造发育史可分为３ 期：加里东期—海西期,海西晚期,这两期构造形成与中、晚志留世西昆仑早古生代火山弧和塔里木板块碰撞及西昆仑晚古生代火山弧的演化相关;喜山期,构造形成与印度板块同欧亚大陆南缘的碰撞密切相关。图３ 参３（王孝陵摘）     

塔里木盆地巴楚中部地区寒武系盐下构造发育特征

巴楚中部地区寒武系盐下构造的发育主要受断裂活动的控制。现存的构造圈闭都经过多期构造运动的改造。卡北构造、古董山构造和卡拉沙依构造分别在海西晚期和中生代早期达到最佳圈闭形态。后期构造运动对早期构造圈闭起到改造、破坏作用,使卡北构造由背斜向断背斜转变,卡拉沙依由背斜向断背斜、断鼻形态发展,闭合幅度都有所减小。古董山构造圈闭则是由于后期断层使原构造圈闭破碎、条带化,以及喜山期构造运动造成构造带南北向不等量抬升,构造带北高南低,从而失去了形成较大局部圈闭的条件。康塔库木构造圈闭形成时间短,形成于喜山中期,加强于喜山晚期,圈闭幅度也进一步增大。     

塔中地区北坡志留系晚期油气充注证据及控制因素

塔中北斜坡志留系近几年在油气勘探上取得重大突破,但由于受多期构造运动影响,油气成藏过程复杂。通过对塔中北斜坡志留系23块样品的流体包裹体系统分析以及断裂活动特征研究,识别出研究区存在3期油充注和1期天然气充注,以海西晚期（318~245 Ma）寒武系-下奥陶统油充注和燕山期-喜马拉雅中晚期（124~25 Ma）寒武系-下奥陶统以及中-上奥陶统油气充注为主。研究区志留系在北东向张扭性走滑断裂的控制下,海西晚期虽然油充注活跃但油藏基本遭受破坏形成残留沥青,而燕山期-喜马拉雅中晚期的油气再充注决定了现今油气藏面貌。因此,塔中北斜坡应以寻找燕山期-喜马拉雅中晚期油气藏为主要勘探目标。     

塔里木盆地寒武系超深层含油气系统盆地模拟

针对塔里木盆地寒武系超深层含油气系统复杂的成藏特征,采用动力学模拟技术探讨了寒武系"源-圈-藏"的演化过程,揭示了超深层含油气系统油气"生成-运移-聚集-调整"的演化历史。塔里木盆地台盆区烃源岩的生烃史模拟显示:下寒武统烃源岩的热演化存在4个关键时刻,分别为加里东中期、加里东晚期—海西早期、海西晚期、喜马拉雅晚期;发育3种热演化模式,即盆地坳陷区持续热演化模式、盆地斜坡区接力热演化模式和盆地周缘山前带快速热演化模式。烃源岩的成熟度恢复显示:塔北斜坡带、顺托果勒低隆起和麦盖提斜坡带烃源岩的整体成熟度低于2%,处于高成熟阶段,目前仍然具有较好的生烃潜力。超深层含油气系统的混合流模拟表明:加里东期和海西期断裂对塔里木盆地原生油气藏的运聚较为重要,而喜马拉雅期断裂对次生油气藏的运聚影响较大。塔里木盆地台盆区寒武系上、下两套含油气系统流体的流线变化和运聚趋势具有明显的继承性,隆起带和斜坡区的优势运移通道是油气运聚的有利区,其中,卡塔克隆起和巴楚隆起西侧具有多源充注汇聚的特征,巴楚隆起东侧和塔北隆起受单一含油气系统持续充注,是较有利的油气富集区。盆地模拟对塔里木盆地超深层含油气系统的研究具有一定的参考价值,值得进一步探讨完善。     

麦盖提斜坡东段断裂活动特征及油气意义

麦盖提斜坡断裂活动与油气运聚关系密切。结合钻井信息,解析了斜坡东段玛东冲断带和玛扎塔格等断裂活动特征,明确了断裂活动样式和形成期次,讨论了断裂活动与油气成藏的关系。研究认为,斜坡东段发育早加里东、晚加里东、晚海西期和喜马拉雅期断裂,具有多期活动的特征。玛扎塔格断裂形成于早加里东期,定型于喜马拉雅期,构造样式由滑脱背斜转为基底卷入背斜,与西侧的鸟山断裂为同一条断裂,喜马拉雅晚期与古董山断裂连为一体,南北向展布的玛南1井断裂为调节断裂;玛东冲断带形成于中加里东中期,定型于晚加里东期,构造样式为滑脱背斜,其与西南部发育的玉北1井断裂、胜和断裂同期形成,后者定型于晚海西期。勘探证实,已发现油气藏与晚海西期和喜马拉雅期定型构造圈闭有关,晚海西期定型构造含油,喜马拉雅期定型构造含气。     

塔里木盆地巴楚隆起油气保存条件与勘探方向

巴楚隆起经历了加里东中期(晚奥陶世末)、海西早期(中泥盆世末)、海西晚期(晚二叠世)、印支—燕山和喜马拉雅等多次构造运动,其中喜马拉雅中期运动是其最重要的隆起形成期。不同期次的构造演化对该区油气保存条件影响极大。中寒武统膏盐岩、中、下石炭统泥岩、下二叠统库普库兹满组泥岩是区内较好的区域性盖层。综合分析盖层特征及油气保存条件影响因素,认为巴楚隆起平面上存在巴楚隆起南缘和巴楚隆起东部2个保存条件较好的部位,纵向上存在中、下寒武统盐下保存条件比较好的层位,巴楚隆起南缘、巴楚隆起东部及中下寒武统盐下是下步有利的勘探区带。      

塔里木盆地西南坳陷东部构造特征及对油气成藏的控制

运用断层相关褶皱理论对位于塔西南坳陷东部的玛扎塔格、玉北1及和田南构造带进行了几何学与运动学特征分析。研究表明,玛扎塔格断裂带主要发育深浅2套断裂系统,深部断裂系统形成断层传播褶皱,浅层为冲断构造;玉北1构造带构造变形主要集中在古生界,发育复合叠加型断层传播褶皱;位于西昆仑山前的和田南断裂带为逆冲前缘带,由多个滑脱层共同作用形成构造楔。加里东晚期-海西早期、海西晚期及喜马拉雅期是影响该地区构造形成和演化的主要时期。该地区油气成藏受断裂控制影响明显,喜马拉雅期该地区的地层发生大规模掀斜改造,使得麦盖提斜坡枢纽部位与巴楚隆起南缘构造带成为油气富集的有利区带。