塔里木盆地库车坳陷中部构造单元划分新方案与天然气勘探方向

塔里木盆地库车坳陷是西气东输重要的气源地,随着油气勘探的深入,地质研究工作取得新的重要进展,认识到对库车坳陷中部构造单元的重新划分很有必要。综合分析该区构造演化过程、盐下构造层断裂展布特征、盐相关构造样式分布特点及油气富集规律后,依据逆冲推覆构造理论,将坳陷中部重新划分为克拉苏冲断带、秋里塔格冲断带及拜城凹陷3个二级构造单元。其中克拉苏冲断带为山前逆冲褶皱带,盐下构造层发育一系列逆冲叠瓦断层控制的褶皱及断块构造,为该区重点天然气勘探区带,已发现的KL2气田、KL3气藏位于其中;秋里塔格构造带位于逆冲褶皱带前缘,表现为受基底断层及局部隆起控制的逆冲断块及褶皱构造,以凝析气藏为主,勘探程度低,钻井少,是潜在的天然气勘探领域。该划分方案对于库车坳陷下一步天然气勘探具有重要的指导意义。     

库车坳陷东秋里塔格构造带隐伏构造定量化计算

库车坳陷膏盐层下伏是油气富集区,由于盐层遮蔽作用,盐下地震反射信息模糊,构造解释存在争议。依据临界楔理论测量克拉苏、迪那构造带盐下逆冲构造楔顶面坡度角α和底部滑脱层倾角β,线性拟合盐下构造楔回归直线,求解岩性强度和底部滑脱断层摩擦强度。东秋里塔格构造带与克拉苏、迪那构造带相邻,构造特征和变形机制一致,岩性强度和底部滑脱层强度参数相近。东秋里塔格构造带盐下逆冲构造楔顶面坡度角α为6°,底部滑脱面倾角β为7°,推断东秋里塔格背斜盐下发育低缓逆冲断层,逆冲断层沿中生界底部滑移。依据沉积楔构造缩短量计算方法,迪那构造带中生界缩短6.5 km,迪那背斜吸收全部缩短量,东秋里塔格构造带中生界缩短9 km,东秋里塔格背斜吸收6 km,剩余3 km需要断层吸收,预测东秋里塔格背斜下伏发育小规模逆冲断层。     

库车前陆盆地东秋里塔格区带盐相关构造特征

库车前陆盆地的东秋里塔格构造带新近系中广泛分布着厚层膏盐,典型地震剖面解释发现,盐上地层、盐层和盐下地层分别具有不同的构造样式和变形机理.分别进行的地质模型研究表明,盐上层构造地质模型主要有逆冲断层和断层传播褶皱、顶板反向逆冲断层、逆冲推覆体、盐上向斜等构造;盐层构造地质模型主要有盐枕构造、鱼尾构造、盐推覆构造等;盐下层构造地质模型主要有断层转折褶皱、背冲断块构造、Ⅰ型三角带构造、逆冲断块构造、逆冲断裂带等.盐上层、盐层和盐下层共同组成的构造样式有Ⅱ型三角带,具有明显的三位一体的构造特征.盐相关构造形成各种各样的盐相关构造圈闭,这些盐相关构造圈闭与阳霞凹陷烃源岩生气期相匹配,在盐下构造圈闭中形成大量的天然气藏.     

秋里塔格构造带盐下构造层变形特征及油气勘探潜力

秋里塔格构造带位于库车坳陷中部,受南天山造山作用的影响,发育一系列冲断构造,具明显的分层变形特征。依据地面露头和地震资料,秋里塔格构造带以古近系库姆格列木群及新近系吉迪克组膏盐岩为中心,可划分为盐上构造层、膏盐岩构造层和盐下构造层;受挤压作用,膏盐岩差异流动,在地表形成多排线性褶皱带,盐上构造层则发育逆冲推覆及反冲构造,而盐下构造层的变形特征主要受控于挤压应力和古生代古隆起,具有明显的分段性。中秋—东秋段位于新和—牙哈古隆起北坡,盐下构造层发育与克深构造带相似的冲断构造,可形成幅度高、规模较大的断背斜圈闭,油气勘探潜力大;佳木—西秋段位于温宿和西秋古生代古隆起之上,盐下构造层不发育冲断构造,盐下圈闭以低幅度断背斜和断块为主,规模不大,勘探潜力相对较小。     

塔里木盆地库车坳陷东秋里塔格构造样式及勘探前景

库车坳陷是塔里木盆地油气勘探的三大阵地之一,近年来在大北—克深区带白垩系巴什基奇克组持续取得重大突破,已形成万亿方大气区。但位于库车坳陷中部的秋里塔格构造带一直未能获得重要进展,特别是秋里塔格东段先后3口探井均未能在白垩系获得工业油气流。前人主要认为该区构造类型是以基底卷入形成的大型背斜圈闭为主,目前实践证明这一认识制约了该区勘探发展。由此可见,取得油气地质新认识是获得突破的首要前提条件。基于地震资料重新处理的基础上,以前陆盆地系统体系为理论划分基础,开展对东秋里塔格构造样式的精细分析。通过地震精细解释、盐岩三角带分析、地表地质分析、平衡剖面分析和已钻井分析5个方面研究,表明该区与大北—克深构造样式相似,均发育塑性滑脱叠瓦冲断构造。并落实了东秋里塔格断裂下盘冲断圈闭具体形态和位置。进一步综合分析后该区油气地质条件优越:油源充足,紧临生烃中心,处于构造高部位,一直是油气运移的指向区;主要目的层巴什基奇克组发育与大北—克深相同的辫状河三角洲前缘砂体;并具有古近系和新近系2套膏盐岩区域盖层。由此得出东秋里塔格是目前库车坳陷新区中最有利、最现实的勘探区带。     

天山南缘与北缘前陆冲断带构造地质特征对比及油气勘探建议

在区域构造、盆地演化与沉积充填特征分析的基础上,对天山南、北缘地震大剖面进行了精细构造变形几何学与年代学的解析。揭示出中-新生代以来天山南、北缘虽然具有相似的构造演化过程、沉积充填特征和油气地质条件,但是受沉积地层介质的力学性质差异和印-藏碰撞远距离效应的空间位置差异的影响,天山南、北缘新生代构造变形启动的时间与构造变形样式存在明显的差异,并在一定程度上导致油气聚集的不同。新生代天山隆升并向两侧扩展,冲断构造沿滑脱层向克拉通盆地内传播,构造形成的时间从造山带向克拉通方向依次变晚。库车前陆冲断带的构造变形时间早于准南,因此库车冲断带内构造圈闭的油气充注时间长、充满程度高,容易形成高丰度大型气藏。库车冲断带盐下发育多个切过中生界煤系烃源岩的逆冲断层,它们不仅控制了多个褶皱侧向上台阶状叠置,形成盐下堆垛的构造样式,而且成为深部中生界油气向浅层运移聚集的通道;膏盐岩保证了盐下构造圈闭的完整性和封盖条件。准南冲断带主要的构造变形样式是层间滑脱与构造位移量反向冲断的楔形构造,水平滑脱断层封隔了上、下含油气系统,限制深部油气向中浅层运移;大型背斜内部发育多个小型叠置的楔形构造,破坏了构造圈闭的完整性。因此准南山前东端隐伏的燕山期古构造与二、三排新生代构造核部以及库车秋里塔格西段中生界印支期古构造和克拉苏-依奇克里克新生代较早形成的构造带是成藏的有利部位;库车盐下储盖组合是油气富集的有效构造层,准南深层中生界中的大型、完整的构造圈闭是油气勘探大突破的场所。     

塔里木盆地库车坳陷秋里塔格构造带中秋—东秋段盐相关构造特征及变形机理

塔里木盆地秋里塔格构造带中秋—东秋段新近系、古近系中广泛发育着厚层膏盐岩,但由于膏盐层分布的差异性造成了中秋、东秋盐下层和盐上层分别具有不同的构造样式和变形机理。在二维、三维地震资料解释的基础上,以前陆盆地系统体系为理论基础,开展中秋—东秋段构造样式的精细分析。通过地震精细解释、已钻井和膏盐层分布的综合分析,认为中秋段处于库姆格列木群膏盐岩和吉迪克组膏盐岩交会叠置区,盐下发育滑脱逆冲叠瓦构造,盐上发育反冲构造;东秋段发育吉迪克组膏盐岩,盐下发育大型宽缓背斜,盐上层发育滑脱逆冲构造,形成单斜或断背斜构造。采用离散元数值模拟手段,利用单因素变量方法,通过4组对比模拟实验,探讨中秋、东秋盐构造变形机理。离散元数值模拟结果表明：盐岩展布形态、同构造沉积、基底先存断裂等因素,是中秋—东秋段盐构造变形的控制因素。盐层的展布、叠置关系显著影响盐下构造变形,盐层发育区形成多排逆冲断裂,盐层不发育区构造整体抬升,逆冲断裂断穿上部岩层;同构造沉积减弱了盐下构造变形强度,对构造形态有一定影响;先存断裂主要影响盐下构造样式及挤压端垂向隆升幅度。     

库车坳陷秋里塔格构造带的战略突破与前景展望

秋里塔格构造带是塔里木盆地库车坳陷重要的油气勘探区带之一,勘探前期在东西两侧发现了迪那2大型凝析气田和却勒1油藏、东秋8浅层气藏,之后16年持续勘探始终未获油气发现。秋里塔格构造带地表刀片山体沟壑纵横,地下复合盐岩层变形强烈,二维地震资料品质差,难以准确落实构造。围绕"落实圈闭"这一主要勘探技术瓶颈,强化区域地质综合研究,理清构造分段特征,聚焦秋里塔格构造带中秋段勘探领域;强化二维宽线采集处理攻关,批量发现圈闭显示,锁定突破口;科学决策、超前部署东秋8山地三维,精准落实盐下中秋1构造圈闭,部署上钻中秋1风险探井,在白垩系巴什基奇克组获得高产工业油气流,实现了战略突破,展示了秋里塔格构造带广阔的油气勘探前景。     

库车坳陷东部构造变形样式及演化特征

通过分析地面地质图、地震剖面和钻井资料,对库车坳陷东部构造变形样式进行解析,结果表明,库车坳陷东部构造呈现南北分带、东西分段、上下分层的几何学特点。以古近系上部吉迪克组膏泥岩分隔,分为膏泥岩上构造层、膏泥岩层、膏泥岩下构造层和基底4层模式。研究区以发育收缩变形及膏泥岩塑性变形为主,膏泥岩上构造层、膏泥岩层及膏泥岩下构造层的构造几何样式及分布具显著差异。膏泥岩上构造层以逆冲断层及收缩褶皱为主,膏泥岩层发育膏泥岩塑性变形构造,膏泥岩下构造层以逆冲断层主导的推覆叠瓦构造为主。库车坳陷东部构造具有显著的分段变形特点,细划分为依西—东秋里塔格构造段、依奇克里克—迪那构造段、吐孜洛克—迪那构造段和吐格尔明—阳北构造段,差异特征主要表现在膏泥岩上构造层的地面线性褶皱带展布、膏泥岩层的塑性变形样式、膏泥岩下构造层变形差异。构造演化剖面分析表明,库车坳陷东部地区大致经历中生代伸展断陷—拗陷盆地、古近纪挠曲过渡型盆地和新近纪—第四纪再生前陆盆地3个演化历程。现今构造定型于库车组沉积时期。     

库车坳陷秋里塔格褶皱带几何学和运动学特征与油气圈闭

秋里塔格褶皱带是南天山库车前陆冲断带的前缘隆起。通过对地震反射资料的时间—深度转换,结合遥感资料的倾角处理成果及野外实测产状数据,建立较为精确的二维构造剖面,详细阐述了断层相关褶皱在秋里塔格褶皱带的分布及其几何学、运动学特征。研究表明,秋里塔格褶皱带东段、中段深部构造变形表现为台阶状逆断层及其相关褶皱,台阶状逆断层的断坡受早期断陷盆地边缘正断层规模和沉积厚度的控制,断坡高度自东向西由3km递减为1km,构造变形样式相应由单阶断层转折褶皱转换为双重叠加构造;而在秋里塔格褶皱带西段,构造缩短主要被下第三系库姆格列木组内部滑脱断层及下伏枕状膏泥岩所吸收,台阶状逆断层及其相关褶皱消失,东、西段构造类型的差异对“西油东气”的分布格局具有控制作用。     

试论库车前陆冲断带构造顶蓬效应

塔里木盆地库车坳陷位于南天山山前,受新生代晚期强烈挤压作用控制,坳陷内广泛发育冲断构造。受冲断作用及盐岩变形的共同影响,库车坳陷内部形成一系列复杂构造样式。其中盐上构造层在挤压变形过程中形成了独具特色的“顶蓬构造”,顶蓬构造的存在对于盐层、盐下层构造变形具有重要影响。综合运用地震资料、钻井资料,对于该类变形特征进行综合研究,研究表明:①库车前陆冲断带盐上构造层普遍发育顶蓬构造,在地表表现为克拉苏构造带及秋里塔格构造带2排线性褶皱带;②根据顶蓬构造要素可划分为错断型、褶皱型两大类,错断型具体可细化为对称错断型、单向错断型及叠置错断型,褶皱型则可划分为拱形及球形;③顶蓬构造具有顶蓬效应,具体表现为应力调整效应、减压效应及封盖作用,3种效应影响了库车前陆冲断带盐下构造层构造变形、储层演化及油气成藏,形成了库车前陆冲断带盐下油气富集区带。     

准南西段构造样式及逆冲推覆构造特征

准噶尔盆地南缘油气勘探的潜力是巨大的,但构造复杂、勘探难度大,因而运用断层相关褶皱的构造分析理论来研究该盆地南缘西段山前冲断带的复杂构造变形,有助于建立更为合理的构造解释方案,降低油气勘探的风险。为此,依据断层相关褶皱分析理论确定了该盆地南缘西段山前冲断带2种逆冲推覆构造样式,进而得出以下认识：①该盆地南缘3套构造滑脱层（中下侏罗统煤系地层、白垩系吐谷鲁群泥岩层、古近系安集海河组泥岩层）控制了南缘逆冲推覆断裂的发育特征,逆冲推覆断裂发育的层位及特征对南缘区域构造展布特征及局部构造样式都起到了明显的控制作用;②该盆地南缘山前冲断带发育2种逆冲推覆构造模式,即后翼冲断-前翼深层楔形逆冲及浅层的断层传播褶皱、后翼反冲-前翼深层断层转折褶皱及浅层的断层传播褶皱;③该盆地南缘背斜构造是多种构造样式叠加的复合背斜,南缘下组合构造圈闭与中上组合相比构造相对宽缓,勘探领域广阔。     

库车再生前陆逆冲带的构造特征与成因

库车再生前陆逆冲带自北而南分为以下５个构造速：①北部边缘冲断－隐伏构造楔;②斯的克背斜带;③北部线性背斜带;④拜城背驮凹陷;⑤丘里塔格前缘带。全体形成前锋向南的冲断变形楔。各构造带中发育多种型式的断坪／断坡台阶状逆断层相关褶皱：断层传播褶皱滑脱褶皱、断层传播－滑脱混生褶皱、双重逆冲构造。在不同构造带发不同时代的生长地层,批示了各构造带不的构造变形年代。斯的克背斜带变形时期最早,始于中新世带的亚肯变     

库车前陆冲断带西部古近系盐构造三维离散元数值模拟

以库车前陆冲断带西部古近系盐岩层系为重点,研究盐构造主应力方向和垂直挤压方向的变形特征,探讨库车前陆冲断带西部盐构造形成的控制因素及其形成机理。通过三维离散元数值模拟方法,以克深和大北工区为例,对库车前陆冲断带西部典型盐构造的形成机制进行分析。研究得出:克深和大北工区的盐构造变形是前展式的,且变形主要集中在山前位置;靠近挤压端基底的早期隆起、先存断裂、同沉积作用以及盐岩层的初始沉积中心,影响了盐构造的形成;垂直挤压方向上,靠近挤压端的盐岩具有较强的侧向流动性,盐岩有向中部运动的速度分量,且越靠近中部运动速率越大,导致盐岩向中部聚集并强烈变形,发育复杂的褶皱样式并出现盐构造与源盐分离的构造组合,局部随逆冲断层冲破地表。相较于二维模拟研究,三维模拟能够完成盐构造主应力方向及其垂直方向的多角度分析,完整认识盐构造形成机制,为盐构造相关油气藏的勘探提供指导。图14表1参37     

库车坳陷秋里塔格构造带构造变形控制因素及分段特征

秋里塔格构造带是库车坳陷最重要的油气接替勘探领域,受古隆起控制,中生界沉积变化快,南天山冲断体系构造发育空间受限,两套滑脱层分布差异大,东、西两段构造变形特征明显不同。依据构造样式和油气勘探特点差异,秋里塔格构造带可分为两大段——西秋段和东秋段,可进一步细分为五小段——佳木段、西秋西段、西秋东段、东秋段和迪那段,不同段的油气勘探方向不同。     

塔里木盆地库车坳陷秋里塔格构造带箱形褶皱形成机制及油气勘探意义

明确塔里木盆地秋里塔格构造带东部箱形褶皱的变形特征与形成机制,可为该构造带的演化过程恢复及油气勘探提供重要参考。根据地震资料反映出的深部地质结构以及箱形褶皱内部的断层和裂缝特征,分析了秋里塔格构造带东部地表箱形褶皱的力学机制及构造演化过程,并讨论了褶皱内部断层和裂缝的成因以及对油气勘探的启示。结果表明：秋里塔格构造带地表箱形褶皱是在喜马拉雅中期和晚期自北向南的强烈挤压背景下,在盐上构造层发生共轭膝折而形成的构造,经历了库车组沉积前的构造平静期、库车组沉积早中期的褶皱雏形期和库车组沉积晚期—现今的褶皱定型与抬升剥蚀期3个演化阶段。箱形褶皱前翼发育的北倾逆冲断层和网状裂缝体系形成于库车组沉积早中期,受深部高矿化度地层水影响被石膏大量充填,但断层的后期活动可将充填物错开;核部上端发育北倾张性断层及近EW向张性裂缝,下端发育小型背冲构造和近NS向的剪切裂缝,中性面位于褶皱中下部;后翼发育南倾反冲断层和层间滑脱作用形成的近EW向层间剪切裂缝;褶皱核部和后翼受高矿化度地层水波及较小,发育的断层及裂缝均未见明显的矿物充填。膝折带及附近地层的储集和渗流能力较强,具有形成油气藏的潜力,正确地解释出覆盖区...     

膏盐层在秋里塔格构造带构造形成及油气聚集中的控制作用

秋里塔格构造带被康村走滑断裂分为东、西两段,分别发育于东段和西段的古近系和新近系2套 膏盐岩对构造带的形成和油气聚集具有明显的控制作用;膏盐层的滑脱作用使构造带的合力方向从向北 转为向南,同时平面上的线状构造受力分析表明,构造带中部受到的挤压力最大,从而解释了构造带巨大 向南挤压力的来源;东、西段膏盐层位的差异决定了西段富油、东段富凝析油气,同时也决定了西段主要 油气聚集层位在古近系之下,而油气在东段则主要聚集在新近系之下,指出盐层之下为有利勘探区域。     

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。     

库车前陆盆地秋里塔格构造带东、西段构造变形与储层物性的差异性

根据地震剖面解释和平衡剖面分析,库车前陆盆地秋里塔格构造带东段盐下地层的构造变形强度大于西段,东段的构造变形缩短率为13%~25%,形成了断层相关褶皱、叠瓦构造、双重逆冲构造等构造样式;西段的构造变形缩短率小于10%,形成了背冲构造、台阶状构造等断块构造。利用回剥原理,采用盆地模拟技术分析表明,东段的沉降速率大于西段。构造变形和沉降速率的差异性对储层成岩作用和物性产生了重要影响。东段的构造变形强,沉降速率大,储层的深埋时间长,导致储层的成岩作用强,处于中成岩A2—B期,储层的视压实率为37%~64%,储层物性较差;但强烈的构造作用造成裂缝发育,裂缝的存在提高了低渗透储层的渗透性能。西段的构造变形相对较弱,沉降速率较小,储层的浅埋时间较长,造成储层的成岩压实作用较弱,处于中成岩A1—A2期,储层的视压实率为24%~55%,储层物性相对较好。构造—成岩作用是影响库车前陆盆地秋里塔格构造带低渗透储层物性差异的关键地质因素。     

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。