库车前陆盆地复杂挤压剖面热演化历史模拟及烃源岩成熟度演化特征

结合库车前陆盆地的实际地质情况,详细探讨了挤压逆冲过程、膏盐岩塑性流动、快速沉积或剥蚀过程对热流及烃源岩成熟度演化的影响。基于IES PetroMod软件先进的“Block”功能,采用瞬态热流法对库车前陆盆地复杂挤压构造剖面进行了热演化历史模拟,在剖面上综合考虑了冲断叠覆作用、高热导率的厚层膏盐岩、快速沉积或剥蚀作用等因素对热演化历史的影响。结果表明库车前陆盆地侏罗系-三叠系烃源岩最大成熟生烃中心并不在现今埋深最大的拜城凹陷中心,而是位于克拉苏构造带冲断前缘深层一线,并揭示了不同构造带烃源岩成熟度演化的时空差异性,该认识对分析不同区带油气差异成藏过程及相态分布具有重要意义。      

膏盐岩对地层温度及烃源岩热演化的影响定量分析——以塔里木库车前陆盆地为例

库车前陆盆地发育两套巨厚的膏盐岩,依据盆地东西向的二维地震剖面和边界条件,运用瞬态热流法进行模拟,定量分析膏盐岩厚度变化对地温及烃源岩热演化的影响。模拟结果表明:1当盐体总厚度一定时,盐体层数的变化不会对地温场造成影响;2地温随膏盐岩厚度的变化为:西部盐上地温增加0.3~0.6℃/100 m,盐下地温减小0.6~1.0℃/100 m;东部盐上地温增加1.9~2.3℃/100 m,盐下地温减小0.2~2.6℃/100 m;3镜质体反射率Ro随膏盐岩厚度的变化为:西部平均滞后约0.02%/100 m,东部平均滞后约0.05%/100 m。膏盐岩本身的热导率与温度呈负相关关系,东部盐体埋藏较浅,地温相对较低,其总体热导率较高,导致地温和Ro值变化率比西部高。相对于泥岩,膏盐岩使下伏烃源岩热演化滞后,导致库车东部迪那2凝析气田油气充注时间滞后7.5~9.0 Ma,使得其排烃充注时期与圈闭形成时期相匹配,有利于该地区的晚期成藏。     

库车和北塔里木前陆盆地与南天山造山带的耦合关系

一个完全发育的陆－陆碰撞造山带住往会形成双前陆盆地,库车前陆盆地和北塔里木前陆地构成了南天山造山带的双前陆盆地。前者是中生代南天山造山带陆－陆碰撞造山阶段的原前陆盆地,后者则是新生代南天山造带大规模陆内逆冲推覆阶段所形成的新前陆盆地,库车前陆盆地被后期的造山作用严重破坏,其楔顶带和前渊带的很大部分都已卷入了后期的造山作用。北塔里木前陆盆地是一个完整的前陆盆地,各沉积带发育齐全,分隔伊犁－中天山地块和塔里木古陆的古南天山洋盆于二叠纪末完全闭合（东部可能早一些）,两陆壳地块完全碰撞到一起,库车前陆盆地形成,新生代喜马拉雅造山作用的远程效应导致南天山造山带重新活动,发生陆内造山,形成北塔里木前陆盆地。     

前陆盆地冲断推覆作用与烃源岩演化

前陆盆地是世界上油气资源最为丰富的盆地类型之一，而前陆盆地冲断带又是前陆盆地中最主要的油气富集区带之一。冲断带冲断推覆作用对烃源岩演化，储层性能，圈闭形成，烃类再分配等油气聚集的各个因素均具有重要的控制作用。为此，通过分析中国西部前陆盆地冲断推覆作用和烃源岩演化的关系，探讨了冲断推覆作用下烃源岩的演化模式，研究了冲断带烃源岩的演化方式和过程。将冲断推覆作用与烃源岩的演化关系分为三种简单模式：冲断推覆作用发生在烃源岩大量生烃之后，上下盘烃源岩成熟度受冲断推覆作用影响不大；冲断推覆作用与烃源岩大量生烃作用同时发生，上盘烃源岩热演化延迟，下盘烃源岩迅速熟化；冲断推覆作用发生在烃源岩大量生烃之前，上下盘烃源岩均可大量生烃，下盘烃源岩演化程度高于上盘烃源岩。该项研究对冲断带烃源岩的演化过程分析和烃类相态分布的控制因素分析具有实际指导意义。     

塔里木盆地库车坳陷中生界烃源岩有机质成熟度

对库车坳陷主要探井和１３个露头剖面近１６０个中生界源岩样品镜质体反射率进行了实测分析,并利用地震测线人工井模拟计算镜质体反射率,初步明确了库车坳陷三叠—侏罗系源岩有机质成熟度的分布规律。依南２井三叠系—侏罗系源岩实测镜质体反射率为１０３％～１４３％,阳１井中、下侏罗统实测镜质体反射率为０９５％～１１０％各个露头剖面镜质体反射率存在很大差异,露头剖面成熟度区域上总体呈现西部高（Ｒｏ高达１８１％～１８３％）东部低（Ｒｏ在０５６％～０７９％）,中部介于东西部之间,北部低（Ｒｏ在０５７％～０６８％）南部高的特点。在逆冲带,由于近晚期逆冲断层将深部烃源层推到浅部或地表,即使埋深很浅,实测镜质体反射率仍较高     

库车前陆盆地大地热流分布特征

采集45块岩心样品进行热导率测试，在分析库车前陆盆地的地热场的基础上，通过温度和孔隙度的校正，获得原地热导率和地层热导率柱。根据热传导定理和热阻法计算热流值，获得了库车前陆盆地的52个大地热流值数据及其分布特征。库车前陆盆地整体属于低热流冷盆，各构造单元的大地热流值为40～50mW／m^2，低于我国其他大、中型沉积盆地。山前带的热流值相对较高，如依奇克里克、大宛齐、克拉等构造分区的热流值均在45mW／m^2以上，是冷盆中的高热流带，也是天然气高产出带；中央坳陷部位的热流值较低（小于45mW／m^2）；前缘隆起部位热流值较高，如塔北的提尔根；南部的热流值东高西低，如牙啥等地区的热流值均高于45mW／m^2，而西部的羊塔克、英买地区的热流值低于40mW／m^2。。新生代，印度板块与欧亚板块碰撞的远距离效应使塔里木盆地和天山之间发生了强烈的盆一山耦合过程，盆地边缘岩石圈挠曲和快速沉降，决定了盆地现今大地热流的分布特征。图1表4参22     

晚三叠世川西前陆盆地形成及沉积充填

晚三叠世川西前陆盆地是扬子板块边缘向西俯冲消减发生弧（陆）-陆碰撞形成造山带且在其前缘形成褶皱-冲断带并向川西地区逆冲推覆的结果,属于周缘前陆盆地。其经历了大地构造环境由伸展到挤压的复杂演化过程,沉积了巨厚的以陆相沉积为主的须家河组地层,形成了独特的平面和纵向上的沉积充填特征,即平面上由于龙门山逆冲推覆强烈使得造山带前缘大幅度挠曲沉降与克拉通边缘低幅稳定沉降形成的逆冲前缘陡坡充填和克拉通边缘缓坡充填的分异,纵向上则由于构造活动具活跃和平静交替的幕式特征,形成须一、须三、须五段以滨浅湖细粒为主的沉积和须二、须四、须六段厚层大面积砂岩交替充填形成的砂泥交互的＂三明治＂式的多套生储盖组合。     

库车前陆盆地古近系岩盐对烃源岩生气高峰期的迟缓作用及其意义

岩盐热导率是砂泥岩的2~3倍,高热导率使盐下地层热量快速向上传递而降温、盐上地层热量快速增加而升温。库车前陆盆地三叠系—侏罗系烃源岩主要发育区被厚度超过1 500m的古近系—新近系膏盐岩覆盖,中间相隔白垩系砂、泥岩。地层温度实测数据统计表明,紧邻古近系膏盐岩的地层温度出现明显跳跃,膏盐岩及盐上构造层的地温梯度大于盐下构造层白垩系的地温梯度。膏盐岩不发育的地区具有单一的地温梯度。深部烃源岩热演化史数值模拟表明,随膏盐岩厚度增大,盐下深层侏罗系烃源岩地层温度和热演化程度均降低,1 500m膏盐岩可使侏罗系烃源岩地层温度和R_O值分别降低15℃、0.35%;受岩盐的影响,深部三叠系—侏罗系烃源岩生气高峰期延迟至库车中晚期—第四纪,生气中心位于克拉苏构造带,与晚期盐下大规模构造圈闭的有效期相匹配,有利于盐下大气田的形成。烃源岩热演化史模拟结果与现今发现的天然气成熟度分布也十分吻合。     

库车前陆盆地三叠系层序地层研究

综合分析车前陆盆地三叠系地震，测井，钻井，露头资料，识别出13个层序边界，划分出12个层序和33个体系域，建立两种层序地层学框架模式：（1）早三叠世至晚三叠世黄山街组沉积末期，具有典型前陆盆地挤压深陷特征，层序地层呆模式与内部构成类似于Vail的被动大陆边缘型盆地；（2）晚三叠世塔里奇克组沉积期至白垩纪末期，具有宽缓，伸展的特点，层序地层框架模式及内部地层构成样式有其独特性，层序发育主要受构造运动，古气候及沉积物供给的影响。控制湖平面或基准面变化的主要因素是构造活动，造山运动强烈期是主要的湖进期，构造运动相对静止期是主要的湖退期，气候支序地层格架内的沉积相类型。图4表1参8（何宏摘）／     

塔里木库车新生代前陆盆地构造特征及形成演化

库车前陆盆地位于塔里木北部,北界为南天山南缘大断裂,南界则在不同时期不尽相同.新生代库车前陆盆地的形成与南天山造山带的发育密切相关,二者均是在早古生代洋盆及被动大陆边缘基础上发展起来的,经历了晚古生代南天山洋盆俯冲关闭及褶皱冲断、中生代天山夷平及泛湖发育、以及新生代陆内俯冲造山成盆的演化.就库车前陆盆地来说,可分为两个大的演化阶段：古生代板块构造演化阶段和中新生代陆内构造演化阶段.库车前陆盆地自北而南划分为南天山南缘逆冲断裂构造带、拜城-阳霞坳陷变形带、塔北前陆斜坡带和塔中前缘隆起带等四个构造单元.库车前陆盆地油气资源丰富,可以识别出三个油气系统,即中上三叠统湖相泥岩油气系统、上三叠统和中下侏罗统煤系泥岩油气系统、以及上三叠统和中下侏罗统煤岩油气系统.     

库车前陆盆地构造压实作用及其对储集层的影响

库车地区存在强烈的构造压实作用,对储集层分布及品质产生了重大影响.在分析构造压实测井响应基础上,建立了古构造应力定量评价模型,然后依据测井信息确定古地应力分布,分析构造压实作用对储集层的影响.构造压实作用对储集层物性的影响具有两面性:一方面随着构造应力增大,构造压实作用和构造成岩作用加强,储集层孔隙度,渗透率降低,尤其是渗透率下降显著;另一方面随着构造挤压作用增强,砂岩致密化程度增强,砂岩中易于发育裂缝,从而形成渗滤性能良好的裂缝性储集层.此外,封闭构造压实作用形成了本区高压一起高压流体压力,这种高异常流体压力的存在抵消了部分压实作用对储集层的影响,使储集层承载的有效应力降低,从而为储集层保持较高孔渗性创造了有利条件.     

库车前陆盆地喜马拉雅运动特征及其油气地质意义

根据构造变形解析和岩石记忆信息,库车前陆盆地的喜马拉雅运动可以划分为3期,它们对应的时间分别为渐新世末、上新世末和早更新世末,其构造挤压强度依次由弱变强,在喜马拉雅晚期达到高峰,是该区构造的主要变形期和定格期,也是该区异常高压形成和油气成藏的主要时期。中更新世以来为新构造运动阶段,主要表现为2～3次重要的抬升和相对较弱的褶皱逆冲变形,并对该区的油气藏主要起破坏作用。库车前陆盆地的构造变形从喜马拉雅早期开始发育,各构造带的发育时间从北往南依次由早变晚,它控制了该区断层相关褶皱、构造圈闭及其油气藏的带状分布规律。喜马拉雅晚期强烈的水平构造挤压是该区异常高压形成的主要因素,是该区油气形成分布的主要控制因素和驱动力,喜马拉雅运动对该区的油气藏有一定的破坏调整作用。     

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。     

库车前陆盆地玉东地区白垩系油气成藏过程

利用流体包裹体岩相学观察和显微测温、定量荧光分析和盆地模拟技术,研究了库车前陆盆地玉东地区白垩系储集层油气成藏过程。结果表明,玉东地区经历了晚期油、气充注和后期调整富集。其成藏过程：①来自库车坳陷中侏罗统的湖相原油在距今4 Ma时充注到玉东地区下白垩统储集层,充注量较少,形成的轻质油包裹体丰度较低,黄色荧光轻质油包裹体记录了该期原油充注;②来自库车坳陷中-下侏罗统的煤型天然气在距今3.5 Ma时充注进来,天然气对早期原油气洗,轻质组分溶解到天然气中形成次生凝析气,重质组分和沥青质富集残留,蓝白色荧光油包裹体和气烃包裹体记录了该期天然气充注;③随着天然气持续充注和库车组沉积晚期构造抬升,天然气与早期原油发生混合作用的同时,在浮力驱动下,向上运移,并在古近系膏泥岩盖层之下富集成藏,形成凝析气藏。现今气水界面位于深度为4 776 m处,该界面之下形成以凝析油、重质油和沥青质为主的残余油藏,残余油水界面位于深度4 798.5 m处,但残余油饱和度较低。     

库车前陆盆地古隆起及双超压体系对天然气成藏的控制作用

通过地层接触关系、沉积特征及地震反射特征等,在库车前陆盆地识别出6个燕山期古隆起及1个古近纪末的低幅度背斜构造。认为燕山末期的古隆起控油,古近纪末期的低幅度构造聚气,新近纪末期的冲断背斜圈闭富气,说明前陆盆地的古隆起与克拉通盆地的古隆起对油气分布具有同样的控制作用。划分出库车前陆盆地纵向上2个超压体系,认为深部超压体系的形成与快速埋藏条件下的大量生烃有关,而上部超压体系是后期构造侧向挤压的结果。古隆起聚集了大量早期生成的天然气,在形成深部超压体系的同时,也决定了新近纪冲断背斜发育的位置,进而也决定了现今天然气藏的分布。     

库车前陆盆地深层致密砂岩储层构造成岩强度的定量评价方法

含油气盆地中储层的形成和演化受构造作用和成岩作用共同控制,构造成岩作用的定量评价对深入认识储层的形成演化过程及储层质量具有重要意义。通过分析构造成岩作用的内涵以及储层形成演化的主要影响因素,提出了利用构造成岩强度来定量表征构造作用和成岩作用对储层形成演化及储层质量的影响。构造成岩强度是指储层在形成演化过程中所受构造作用和成岩作用的影响程度,可以用构造成岩指数进行定量表征。构造成岩强度不仅能够反映储层在埋藏过程中所经历的时间、深度、温度和压力等成岩演化控制因素对储层的影响,同时还能够反映不同构造时期的构造变形强度及其演化对储层的影响。对库车前陆盆地深层白垩系致密砂岩储层开展的构造成岩强度定量评价表明,储层的形成演化与构造成岩强度密切相关,随着构造成岩强度增加,储层基质的孔隙体积减少,天然裂缝的发育程度增加。从库车前陆盆地山前构造带到前缘隆起带,构造成岩强度依次由大变小,储层的基质孔隙度逐渐增高,而天然裂缝发育程度则逐渐降低。构造成岩强度的定量评价方法可为深层致密砂岩储层的定量评价及预测提供新途径。     

库车前陆盆地深层致密砂岩储层构造成岩强度的定量评价方法

含油气盆地中储层的形成和演化受构造作用和成岩作用共同控制,构造成岩作用的定量评价对深入认识储层的形成演化过程及储层质量具有重要意义。通过分析构造成岩作用的内涵以及储层形成演化的主要影响因素,提出了利用构造成岩强度来定量表征构造作用和成岩作用对储层形成演化及储层质量的影响。构造成岩强度是指储层在形成演化过程中所受构造作用和成岩作用的影响程度,可以用构造成岩指数进行定量表征。构造成岩强度不仅能够反映储层在埋藏过程中所经历的时间、深度、温度和压力等成岩演化控制因素对储层的影响,同时还能够反映不同构造时期的构造变形强度及其演化对储层的影响。对库车前陆盆地深层白垩系致密砂岩储层开展的构造成岩强度定量评价表明,储层的形成演化与构造成岩强度密切相关,随着构造成岩强度增加,储层基质的孔隙体积减少,天然裂缝的发育程度增加。从库车前陆盆地山前构造带到前缘隆起带,构造成岩强度依次由大变小,储层的基质孔隙度逐渐增高,而天然裂缝发育程度则逐渐降低。构造成岩强度的定量评价方法可为深层致密砂岩储层的定量评价及预测提供新途径。     

库车前陆盆地南部斜坡带中—新生界油气运移输导体系与运聚模拟

运移输导体系是远源油气藏的核心内容,是油气实现长距离运移、聚集和成藏的关键纽带。以库车前陆盆地南部斜坡带中—新生界远源油气藏为例,在明确油气时空分布基础上,研究多种输导要素类型及其组合特征,针对不同油气运移输导体系开展2D成藏模拟实验,探讨油气长距离运移输导机理,为区内下步勘探部署提供参考依据。研究表明：库车前陆盆地南部斜坡带中—新生界发育断层、不整合与砂岩层等3类油气输导介质,3类输导介质组合形成了2类油气输导体系：近源坳陷区油源断层—不整合垂向油气输导体系和远源斜坡区不整合—中浅层正断层—砂体横向油气输导体系。近源坳陷区油源断层是关键的垂向油气运移通道,远源斜坡区白垩系/前白垩系、古近系/白垩系不整合面和广泛分布的白垩系—古近系砂岩层为侧向油气运移通道。模拟实验表明油气实现长距离运移、聚集和成藏取决于进入输导层的原油量、圈闭与调节正断层距离、不整合面结构等3个因素：进入输导层的原油量决定了油气运移动力—浮力的大小;圈闭与调节正断层距离决定了油气的优先充注序列,砂体上倾方向的岩性尖灭带或低幅度构造最具成藏优势;具备高孔渗砂岩的不整合结构体具有物性和动力的双重优势,是油气横向运移核心路径。白垩系/前白垩系不整合面分布的非均质性是造成白垩系油气分布差异的重要因素,古近系/白垩系不整合面的广泛分布是区内古近系油气成藏的关键。