膏盐岩盖层封闭性动态演化特征与油气成藏——以库车前陆盆地冲断带为例

受岩石力学特征及区域构造应力的影响,膏盐岩层也会产生断裂和裂缝,大规模油气可穿盐盖层运移。膏盐岩三轴加温加压应力应变实验表明,膏盐岩具有"浅埋低温脆变、深埋高温塑变、强挤压破坏形变"的岩石力学特征,膏盐岩脆-塑转换的关键地层温度约为100℃。结合库车前陆冲断带成藏期古地温参数,确定3 000 m是库车坳陷前陆冲断带膏盐岩脆-塑转换的关键埋深,塑性膏盐岩盖层挤压流动不易破裂,已有断层因岩盐的流动而弥合、焊接,野外盐构造特征及盐岩流体包裹体显微特征提供了有力的佐证。库车前陆冲断带膏盐岩盖层封闭性地质历史时期是演化的、且空间上具有一定分布规律,从而控制着冲断带油气成藏过程及差异。     

断层-盖层封闭性定量评价——以塔里木盆地库车坳陷大北—克拉苏构造带为例

基于岩石力学特征测试和野外露头解剖,分析塔里木盆地库车坳陷大北—克拉苏构造带断裂在膏盐岩盖层和砂砾岩储集层中的变形机制,研究断层封闭机理并建立天然气保存综合定量评价图版。随埋深增加,膏盐岩从脆性阶段向脆-塑性、塑性阶段转变,库车坳陷膏盐岩从脆性向脆-塑性转化的深度约为1 740 m,从脆-塑性向塑性转化的深度约为3 400 m。断裂在脆性膏盐岩中变形形成贯通性断裂,可用断接厚度表征断层垂向封闭性;断裂在脆-塑性膏盐岩盖层中变形形成涂抹,涂抹因子(SSF)值3.5为膏盐岩涂抹连续与否的临界值,为判断脆-塑性膏盐岩中断裂垂向封闭性的标准;断裂一般不断穿塑性膏盐岩。断裂在砂砾岩中变形形成断层角砾岩型断裂带,不具封闭能力,天然气在断层圈闭中聚集数量取决于控圈断裂两盘岩性对接幅度,圈闭范围内最小对接幅度决定断层圈闭气水界面和气柱高度。综合考虑膏盐岩脆塑性转化深度、临界断接厚度、SSF值、圈闭范围内最小对接幅度4因素,建立了大北—克拉苏构造带天然气保存综合定量评价图版,为断层圈闭风险评价提供了依据。     

库车坳陷前陆冲断带断源储盖组合样式及其对成藏的控制

在前陆冲断带天然气成藏的诸多控制因素中,断裂的发育决定着圈闭的形成、油气的运移聚集以及盖层的封闭性,以断层发育为核心的断源储盖的空间组合样式决定了油气的输导能力、圈闭的封闭性和充满度,从而最终控制了天然气的成藏。根据库车坳陷前陆冲断带不同地区的构造特点、生储盖组合关系以及成藏主控因素的不同,解剖已知油气藏的成藏特征,构建了库车坳陷前陆冲断带断源储盖组合样式,并阐述了4种不同断源储盖组合对天然气成藏的控制作用。其中,克深型断源储盖组合为最佳,向下既沟通侏罗系气源,向上又未断开库姆格列姆膏盐岩盖层,既是天然气运聚的良好通道,又未破坏盖层的封闭性,从而造成天然气的连片分布。克拉苏型由于断层不仅断开了巴什基奇克储层,而且还断开了膏盐岩盖层,因此圈闭的侧向封堵性是其成藏的关键。大宛齐型是盐上成藏,穿盐断层的输导以及盐上圈闭的有效性是其成藏的关键。依其克里克型则是自生自储,其成藏的关键是上倾控圈断层是否封闭以及断层两盘的岩性对接关系。     

库车坳陷克拉苏构造带油气动态成藏过程及其勘探启示

综合运用多种成熟度参数以及岩石显微观察、储层沥青测试、颗粒荧光分析等技术,剖析了克拉苏构造带油气热演化程度和油气动态成藏过程.研究认为,克拉苏构造带的原油由成熟和高成熟油组成,油气充注过程为"早期成熟油、晚期高成熟油和高—过成熟气",早期形成的盐下古油藏受新近纪晚期断裂的破坏和高—过成熟油气的驱替,部分原油向上进入盐上浅层背斜圈闭汇聚成藏.随着膏盐岩盖层塑性增强,穿盐断裂消失,盐下圈闭再次聚集高—过成熟的油和气.克拉苏构造带博孜段具有巨大的勘探潜力,同时应重视浅层背斜油藏的勘探.因此厘定油气的成熟度和油气动态成藏过程对查明盆地油气构成和勘探方向具有重要意义.      

库车前陆盆地超深层大油气田形成的地质认识

库车前陆盆地是近年来中国乃至全球超深层油气勘探的热点区域,在盐下6500m至8000m埋深的碎屑岩储层内发现了一批高产、稳产的大型天然气田。地质认识的进步至关重要,为超深层勘探指明了方向。(1)在顶蓬构造的减压作用下,盐下超深层仍发育规模有效储层,储层孔隙度达到3%~9%;构造强挤压应力在盐下断背斜内形成"应力中和面"效应,控制储层垂向分层特征,构造顶部发育高产储层。(2)前陆冲断带强烈挤压作用在盐下形成多排冲断带,断背斜圈闭规模发育,成排成带展布。(3)古近系—新近系巨厚膏盐岩盖层因构造挤压呈塑性流动加厚,叠置于断背斜圈闭之上,具有效封挡作用。库车前陆盆地超深层具有优越的石油地质条件及广阔的勘探前景,南部秋里塔格构造带有望成为超深层油气勘探接替领域。     

塔里木盆地库车坳陷克拉苏和东秋断层上盘勘探突破方向

塔里木盆地库车坳陷前陆冲断带成藏条件优越,特别是克拉苏构造带和东秋构造带,发现了克深大气藏群、克拉2大气藏和中秋1气藏,形成了超万亿立方米大气区。但目前发现的气藏平面上主要分布在克拉苏断层和东秋断层下盘,断层上盘仅仅发现了克拉2大气藏,纵向上主要赋存于白垩系巴什基奇克组。基于上述油气分布现状分析,认为克拉苏断层下盘之所以形成连片分布的大气藏群,主要是一系列近东西走向的逆冲断层形成了成排、成带的大型背斜和断背斜构造圈闭,控圈断层下通烃源岩,上达膏岩盐盖层而未断穿,既是油气运聚通道而又没有破坏圈闭的封闭性,这种成藏要素的绝佳匹配造就了克拉苏断层下盘连片大气藏群的形成;而由于克拉苏断层和东秋断层断穿膏盐岩甚至断达地表,造成断层上盘圈闭封闭性变差,致使具有相同储盖组合的白垩系巴什基奇克组圈闭未能成藏,但在断层上盘由于顶冲构造形成了独特的克拉2“盐包圈”圈闭,发育了独一无二的克拉2大气藏。其次,通过分析克拉苏逆冲断层和东秋逆冲断层对成藏的控制,认为断层对纵向上不同层系及不同类型储盖组合的成藏影响是不同的。从油气复式聚集理论出发,考虑克拉苏构造带和东秋构造带丰富的剩余油气资源,以及断层上盘、下盘勘探不均衡的现状,通过解剖吐格尔明逆冲断层上盘侏罗系成藏模式,以及克拉苏断层上盘和东秋断层上盘古近系成藏模式,提出克拉苏断层和东秋断层上盘尚有巨大的勘探潜力,侏罗系和古近系是断层上盘下步重大的突破方向。     

库车坳陷克拉苏构造带膏盐岩对油气成藏的影响（为庆祝塔里木油田石油会战20周年而作）

对库车坳陷克拉苏构造带膏盐岩特征研究后指出,古近系膏盐岩对该区油气成藏具有重要影响:一是区域分布的巨厚膏盐岩为盐下圈闭提供了优质盖层;二是膏盐岩密度小、热导率高、隔热性差、塑性流动性强,能够有效释放侧向挤压应力等特性,有利于深层储集层保持较好物性,使盐下超深层圈闭成为现实勘探目标;三是膏盐层塑性流动性避免了构造挤压对盐下构造圈闭的破坏作用,大型圈闭得以保存,膏盐层聚集区与大型构造圈闭互为依存.精细研究刻画该区膏盐层空间展布、岩石物理特征对于扩大该区油气勘探成果具有重要意义.     

库车坳陷克拉苏构造带中段三维变换构造特征

克拉苏构造带位于库车坳陷北缘,克拉1与克拉2构造是位于克拉苏构造带库姆格列木组膏盐岩下的背斜圈闭,而其钻探结果却完全不同。通过构造地震解释和三维构造编图,认为两者之间存在构造变换作用,形成了构造调节带。构造调节带导致克拉苏背斜复杂化,在克拉1与克拉2构造之间的侧接位置形成传递带,传递带以断裂和褶皱的形式存在,在传递带与克拉2构造之间形成了背斜调节带,该背斜调节带是克拉2构造主要的油气圈闭。     

库车前陆冲断带深层盐下大气田的勘探和发现

克拉2气田发现之后,库车前陆冲断带油气勘探一度陷入低谷,油气勘探陷入两难:中浅层除克拉2气藏外,没有新的可钻探圈闭发现,失去方向;构想进攻深层,又面临勘探遭遇复杂、地质认识不清、圈闭落实困难、技术储备不足等困境。针对上述难题,一是重新认识库车含盐前陆冲断带,坚定勘探信心,锁定克拉苏构造带盐下深层勘探主攻领域;二是开展宽线大组合、三维采集处理、盐相关构造建模、相控速度建场等地震、地质一体化技术攻关,发现克深—大北区带,新发现、落实一大批可钻探圈闭;三是强化钻井技术攻关,成功实现盐下超深高压高温气藏高效快速钻进。十年来,克拉苏构造带勘探深度从4000m拓深至8000m,发现了克深2、博孜1等多个大型气田,克深区带万亿立方米天然气资源逐渐明朗。克拉苏深层盐下大气田勘探突破得益于地质认识的创新、勘探技术的进步和锲而不舍的勘探实践。     

塔里木盆地库车坳陷第三系盐构造与油气

塔里木盆地北部的库车坳陷第三纪发育盐湖,沉积了巨厚的膏盐岩层,在喜山运动中晚期强烈的构造挤压下形成了大量的盐构造,造成深浅层构造不一致,库车盐构造的类型有丘形、喇叭形、劈形、拱形、脊形,广泛分布于库喀断褶带、拜城向斜带、秋立塔克断褶带及羊塔克-亚肯背斜带,其演化按构造位置可分为两种情况。盐岩不仅是极好的区域性盖层,还可改善盐下岩层的储集物性,而三叠-侏罗系烃源岩又位于盐下,因此盐下构造圈闭是库车坳陷最为有利的勘探远景目标。在世界含油气盆地中,笔者发现伊朗油田与库车坳陷具有相似的构造特征和油气聚集规律,挤压型盐构造非常发育。盐岩及盐构造对于库车坳陷形成大中型油气田起着非常重要的作用,应加强对盐下构造圈闭的勘探。     

面积深度法在库车坳陷北部盐下构造变形研究中的应用

塔里木盆地库车坳陷北部油气资源丰富,但由于受研究区地表和地下构造双重复杂特征及巨厚膏盐层的影响,其深层地震资料的成像质量与精度不理想,准确研究盐下构造形态存在较大难度。为此,基于前人的研究成果,根据最新的三维叠前深度偏移地震剖面,建立了克拉苏构造带盐下构造层的初始构造模型,并运用面积深度法分析了盐下构造层的变形特征和变形机制。结果表明:①盐下层构造的分布以克拉苏断裂为界线,断裂以北主要发育基底卷入的高角度逆冲构造,而断裂以南则主要发育滑脱构造;②克拉苏断裂以南区域滑脱面的位置介于8.01~10.23 km深度,推测该滑脱层为三叠系与下伏基底之间的不整合面;③博孜区域的滑脱距离为7.49 km,大北区域的滑脱距离为14.35 km,克深5区域的滑脱距离为12.46 km,克深1-2区域的滑脱距离则为1 6.32 km,该区盐下构造层的滑脱距离呈现出自西向东逐渐增加的趋势,表明从西向东构造变形越来越强烈。     

塔里木盆地库车坳陷北部构造带地质特征与勘探潜力

库车坳陷北部构造带是塔里木盆地油气增储上产的重要领域。利用最新的露头、钻井等资料,结合前人的研究成果,通过系统梳理和总结库车坳陷北部构造带的基础地质特征和石油地质条件,分析油气成藏模式和勘探潜力,并与邻区克拉苏构造带进行类比,明确了目前勘探需要解决的关键问题。结果表明,库车坳陷北部构造带的主要含油气层系为下侏罗统阿合组辫状河三角洲平原沉积、下侏罗统阳霞组—中侏罗统克孜勒努尔组辫状河三角洲下平原、三角洲前缘和滨、浅湖沉积;巴什构造段和迪北—吐孜构造段分别发育复杂和简单的基底卷入冲断构造,吐格尔明构造段发育古隆起背景下的基底卷入背斜;新近系库车组沉积期—第四纪为构造定型期;烃源岩主要为三叠系—侏罗系湖相泥岩和煤系地层,中—下侏罗统储层为裂缝性致密砂岩储层;发育3套主要的生-储-盖组合,"源、储、盖"紧邻的组合模式是形成致密砂岩气藏的有利条件;发育3类油气藏,构造-岩性油气藏主要分布在吐格尔明背斜及周缘地区,裂缝性连续型致密砂岩凝析气藏主要分布在迪北—吐孜地区,构造型致密砂岩油气藏主要分布在巴什构造段,均具有"先致密后成藏"的特点。库车坳陷北部构造带整体具备形成规模连片油气藏的潜力,新发现油气圈闭22个,总面积为240 km²,预测石油资源量为3 200×10⁴t、天然气资源量为3 500×10⁸m³,随着全区三维地震部署的实施,有望发现更多圈闭。库车坳陷北部构造带与克拉苏构造带一样,具备形成大—中型油气田的地质基础。对于库车坳陷北部构造带的油气勘探,需要在油气保存条件、构造精细建模、储层成因机制、钻完井与储层改造工艺优化方面开展进一步的系统研究;勘探层位应以中—下侏罗统为主,兼顾浅层、深层多目的层系,拓宽油气勘探领域。     

西秋构造带盐下构造圈闭及其天然气成藏条件

传统的观点认为库车前陆盆地西秋构造带盐下为大单斜背景下的低隆起,构造带中部不存在较大幅度的隆升。而通过对该区钻井、地震、重力、电法等多种资料的分析研究,认为该区存在大型盐下背斜构造:①盐下连续性很强的地震反射波组解释为以砂泥岩为主的岩层更合理;②新的构造解释模型与邻区克拉苏和东秋—迪那构造带相似;③重力、电法资料均显示西秋构造带核部存在盐下中生界隆升,证实存在盐下大型构造。该盐下构造规模较大,构造圈闭比较完整,邻区的钻井显示古近系和白垩系发育优质砂岩储层,古近系膏盐的封盖条件好,油气聚集和保存条件优越,有望形成大型整装气田。建议加大对该区的油气勘探力度,开展地震资料处理,在中戈壁区部署高密度宽线地震联络测线,落实盐下构造圈闭,并进行风险勘探目标的论证工作。     

准噶尔盆地深层油气藏形成条件分析

全球已开发千余个目的层系埋深超过4 500 m的油气田,深层油气勘探的重要性日益突出,而准噶尔盆地已开发目的层系埋深均浅于4 500 m,尚未在深层取得突破。因此,有必要开展准噶尔盆地深层油气藏形成条件的研究。在总结前人研究成果的基础上,总结了深层烃源岩、储集层和盖层的发育情况以及油气的保存条件,并进行了系统分析。研究认为,盆地中央坳陷和南缘深层广泛发育多套泥质烃源岩且已处于成熟-高成熟阶段,生排烃潜力大;由于溶蚀和超压等地质作用,盆地深层普遍发育相对优质的储集层段,出现“差中有优”的现象;湖盆扩张期形成的多套区域盖层能够起到较好的封盖效果,有利于深层油气的聚集与保存。根据生储盖在时间和空间上的匹配关系,以及探井深层油气显示情况,表明中央坳陷和南缘为深层油气有利勘探区。      

克拉苏构造带克深段构造特征及其石油地质意义

克拉苏构造带克深构造段已发现了KL2、KS2、KS1等多个含油气构造,由于该段位于前陆冲断带,构造变形复杂,构造模型争论较大。在前人认识的基础上,结合地表露头、钻井资料,对克深构造段三维地震资料进行T—Q全层位解释,重新建立了该构造段构造解释模型并对该段石油地质特征进行研究。研究结果表明:克深构造段具有垂向分层、南北分带的变形特征,垂向上可分为盐上构造层、盐岩层、盐下构造层与基底构造层4层结构。该区域主要发育逆冲断层及相关褶皱、盐收缩构造及走滑构造3种构造样式,其中盐下构造层构造样式自北向南逐渐由高角度基底卷入构造样式转变为盖层滑脱构造样式。克深构造段现今构造主要形成于新生代中晚期,经历了二叠纪晚期—三叠纪前陆盆地、侏罗纪—白垩纪坳陷盆地、古近纪—中新世弱收缩挠曲盆地及上新世—第四纪陆内前陆盆地4个演化阶段。勘探实践表明,该区带具有好盖层、厚储层、大构造、强冲注、晚成藏等有利条件,是库车山前天然气勘探的重要目标。     

我国海相地层膏盐岩盖层分布与近期油气勘探方向

以“勘探反演”的思路,总结了近年来膏盐岩下油气勘探研究的现状,分析了膏盐岩盖层的分布特点,讨论了我国膏盐岩下海相地层的勘探潜力与方向。研究认为,膏盐岩是优质盖层,在我国四川和塔里木两大盆地的海相地层中分布广泛;膏盐岩下油气资源潜力大,是我国未来油气勘探的重点领域。在南方地区,除白垩-古近系外,膏盐岩盖层分布的层位主要有中-下寒武统和中-下三叠统。膏盐岩盖层平面上分布范围很广,但不同地区分布差异性大。其中,中-下三叠统膏盐岩盖层与四川盆地油气分布关系密切;寒武系和中-下三叠统膏盐岩盖层较厚,对海相油气的封盖能力最强。石炭系在湖南中部地区已有一定范围分布。塔里木盆地也发现和落实了多套膏盐岩盖层。在塔里木台盆区最主要的盖层有两套,即寒武系膏盐岩层和石炭系中上部膏盐泥岩层,同样显示出优越的封盖条件。特别是石炭系,是塔里木台盆区最主要的区域性盖层;寒武系膏盐岩盖层在巴楚-麦盖提地区分布面积广,连续厚度大。综合考虑膏盐岩下油气成藏的地质条件,特别是斜坡带、枢纽带的控油气作用,提出了南方和塔里木盆地2个地区5个领域或区带为近期有利勘探区。其中,四川盆地3个领域或区带,分别是三叠系膏盐岩下镇巴区带、寒武系膏盐岩下川南区带和寒武系膏盐岩下鄂西渝东区带;塔里木盆地两个领域或区带,分别是寒武系膏盐岩下巴-麦区带和石炭系膏盐岩下勘探有利区带。     

库车克拉苏深部构造的性质与“泵吸”式盐聚集

从构造生长方式、冲断序列、盐聚集以及深浅层构造的叠置关系去探讨克拉苏深部构造的性质与解释模型。地震反射资料表明,克拉苏深部构造南翼生长地层的褶皱枢纽由深至浅向北偏移,这些枢纽连线构成的生长轴面南倾,其北侧地层的厚度明显要比南侧薄,此种生长地层结构与基底卷入式构造和盐构造作用下的生长地层结构完全不同。通过对克拉2构造南北两侧断层运动学分析,认为北侧断层首先向北逆冲形成了克拉2构造,然后被后期更强烈的南侧断层切割,造成克拉2构造愈千米的垂向抬升,由此产生“泵吸”作用使周围塑性岩层向断裂下盘流入和聚集。据此模式建立的克拉苏深部构造解释方案由古近系盐下和侏罗系煤下两套冲断系统组成,其中在盐下构造内部,被切割的克拉2构造的下半部分即是克深北背斜。克深北背斜带和侏罗系煤下冲断构造的发现,不仅拓宽了克拉苏构造带的勘探范围,也显示其尚有巨大的勘探潜力。图8参25     

库车前陆盆地油气成藏特征与分布规律

库车前陆盆地是中国目前油气勘探程度和研究程度最高的前陆盆地。在深入认识库车前陆盆地油气成藏条件和油气聚集过程的基础上,总结了库车前陆盆地的油气分布规律:①平面上,油气相态在克拉苏构造带中部以干气为主,以此为中心向南、北两侧及东、西两端渐变为凝析气、油藏;②垂向上,以第三系含盐地层和侏罗系煤系泥岩2套区域盖层划分为盐上、盐下和深层３套成藏组合,盐下白垩系成藏组合是天然气勘探主体;③从南向北,不同构造带的油气藏类型、油气相态、油气成藏期次表现为时空上的有序聚集;④从东向西,不同构造段构造特征、油气藏类型、成藏特征和资源潜力具有差异性,具有中段油气富集的特征。通过对油气成藏规律和油气分布特征的认识,整体建立了库车前陆盆地从非常规致密油气到常规油气的有序聚集模式,深入认识了油气分布规律和有利勘探领域。