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.     

库车坳陷克拉苏构造带构造特征及天然气勘探

库车坳陷克拉苏构造带成藏地质条件优越,构造的发育与演化主要受区域逆冲断裂的控制,具有明显的南北分带、东西分段、纵向分层的构造特点。依据区域断裂、构造样式的不同,从北向南可划分为4个带,从西向东可划分为5个段。断裂控制构造的发育和差异性,而断裂特征受古构造背景、滑脱层及挤压应力强度的影响,造成成藏和保存条件的不同。克拉苏构造带优质储层发育、盐层相对较厚、远离断裂多期活动区,是理想的前景区,而大北、克深地区是天然气勘探的现实领域。     

塔里木盆地库车坳陷断层相关褶皱对裂缝发育的控制

裂缝预测一直是石油地质界研究的热点和难点,其中对裂缝发育的主控因素及机制仍未清晰认识。库车坳陷中的断层相关褶皱在多期演化过程中,派生或伴生大量的构造裂缝,空间分布十分复杂。以克深气田、大北气田、迪那气田和克拉气田为例,结合区域构造背景,从野外露头、岩心观察和成像测井分析入手,对单井裂缝进行详细的统计分析。通过构造形迹分析和岩石声发射测试,恢复古构造应力场,划分裂缝发育期次。以断层相关褶皱理论为指导,选取库车河野外剖面,以有限元数值模拟为手段,恢复各褶皱的构造演化过程,对比分析共生裂缝的发育规律及形成机制。最终,建立了库车坳陷断层相关褶皱区共生裂缝系统演化地质模式,并评价了优势裂缝发育带,如克深-大北气田为典型的顶部冲起型褶皱共生裂缝模式,迪那-克拉气田为典型的顶部地堑型共生裂缝模式,为库车坳陷山前冲断带的高效勘探部署和老油气田综合治理提供有效指导。     

塔里木盆地库车坳陷克拉苏构造带古近系膏盐岩盖层演化与圈闭有效性

膏盐岩层是含油气盆地良好的区域盖层,但不是完美的盖层。研究表明,膏盐岩具有"低温脆变、高温塑变"特征,构造挤压背景下膏盐岩盖层的封闭性随埋深而演化,大于3 000~3 200 m的埋藏深度是克拉苏构造带膏盐岩盖层封闭的关键。克拉苏构造带盐下圈闭成藏有效性因盖层封闭性演化不同而异,克拉苏区带盖层封闭的关键时间为库车中晚期,以勘探盖层埋深超过3 200 m的完整背斜圈闭为主;克深区带盖层封闭的关键时间为库车早中期,在断层侧向封堵时盐下断块、断背斜等圈闭均可聚集油气。研究成果与勘探现状吻合,并有利于提高勘探成功率。     

塔里木盆地库车坳陷克拉苏盐下深层大气田形成机制与富集规律

库车坳陷具有丰富的天然气资源,继克拉2大气田发现后,近年来在克拉苏断裂下盘克深区带发现了大北、克深等大型气田。以克深、大北大气田为例,详细论述了克拉苏盐下深层大气田的形成机制与富集规律,认为侏罗系—三叠系煤系烃源岩5Ma以来生气强度和生气速率达到极大值[高达(160~320)×108 m3/km2和15~20mg/(gTOC·Ma)],为高效气源灶。克拉苏冲断带叠置在供烃中心之上,充足的气源是大北—克深气田天然气富集的物质基础。区域性巨厚膏盐岩盖层限制构造冲断突破、有效保护储层、高效保存油气,是盐下油气富集的重要保证。克深—大北分层滑脱收缩变形,盐下冲断叠瓦构造成排成带,广泛分布的低孔砂岩储层,为天然气富集提供了有利空间。克深—大北地区盐下深层构造的形成与区域构造挤压关系密切,主要是晚喜马拉雅期强烈冲断挤压形成,上新世—第四纪是克拉苏构造带形成的主要时期,主体构造基本都是在库车组中晚期定型;而生烃史研究也表明烃源岩主要生气期在库车组沉积以来,主生气期与构造定型期的良好匹配决定了克拉苏冲断带盐下晚期高效成藏,是该区深层形成大气田的重要原因。     

塔里木盆地库车坳陷天然气高压封存箱

流体封存箱的概念为正确认识盆地油气运移和聚集过程以及油气分布规律提供了一种新的思维。库车坳陷的纵向压力结构表现为逐层升高的3层台阶式(3带式)压力结构,说明该地区存在流体封存箱。其中:封存箱的顶板由第三系的膏盐岩和含膏泥岩地层构成,该顶板明显地受岩性控制,不具有近水平、穿时代和穿岩性的现象;顶板之下是具有异常高压力的产气层段;封存箱的边部封隔带由断层来充当。库车坳陷高压气藏的成藏机制决定了该地区的高压气藏属于箱内运聚成藏模式。     

库车坳陷北带天然气聚集成藏的关键因素

对比库车坳陷北带不同构造的天然气成藏基本条件,认为气源供给、储集条件、盖层品质、圈闭条件和超压不是天然气成藏的主导因素。烃源岩生排烃期、断裂活动时期和圈闭定型期“三史”匹配表明,不同构造圈闭都有捕获天然气的时机,能否在此时机成藏,关键取决于是否有天然气运移、充注和封盖的条件,而这三个条件能否有利配合,取决于圈闭的完整性和是否发育不切穿区域性盖层的气源断层,这是库车坳陷北带天然气聚集成藏的关键因素。图5表1参12     

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。     

超压流体排放通道与溶蚀孔隙的形成——以库车坳陷克拉苏构造带喀桑托开背斜带为例

通过库车坳陷克拉苏构造带喀桑托开背斜带上3个相邻背斜超压流体排放通道的识别、砂岩溶蚀作用与溶蚀孔隙形成的研究,表明超压体系砂岩溶蚀孔隙的形成与超压流体排放通道密切相关.克拉2构造为断层传播褶皱,相关断层向下沟通侏罗系煤系烃源岩、向上切穿古近系膏泥岩封闭层延伸至地表,使得古近系底-下白垩统超压体系砂岩处于半开放的流体流动环境,既可使下伏烃源岩层系含有机酸的流体注入,又可使溶蚀产物向上排出,由此导致溶蚀孔隙的形成,溶蚀孔隙度平均约4.25%.相比之下,克拉1和克拉3构造为断层转折/滑脱褶皱,相关断层沿膏泥岩层面滑脱,没有切穿膏泥岩封闭层,使得古近系底-下白垩统超压体系砂岩处于相对封闭的流体环境,不利于溶蚀作用的发生与溶蚀孔隙的形成.     

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。     

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。     

库车坳陷克拉苏构造带超高压大气田储层流体包裹体特征及成藏信息

对库车坳陷克拉苏构造带储层流体包裹体研究认为,储层包裹体以盐水包裹体为主,发育少量气态烃包裹体和气液两相包裹体,主要分布在石英中,以线状和面状分布,包裹体一般较小,主要分布在4~10 μm之间;盐水包裹体的均一温度为86.2~196.1 ℃,分布范围连续,不同区带的均一温度有差别,盐水包裹体的整体盐度较低,分布在2%~4%之间的频数最大;含烃包裹体丰度低,主要分布在0.1%~8.1%之间。分析认为,克拉苏构造带天然气充注是一个连续快速的过程,而且晚期天然气充注强度大。结合研究区的埋藏史,可知克拉苏构造带天然气成藏发生在库车期以来,克深区带的成藏时间晚于克拉区带,从东往西具有逐渐变晚的趋势。     

塔里木盆地库车坳陷中部地震速度场的建立方法

复杂构造地区速度场的建立对于准确进行时深转换十分重要,过去由于方法较为单一,影响了构造解释的精度及勘探成功率。为此,提出了利用高精度卫星照片结合地震相沉积相分析、有井约束反演、叠加速度谱分析、井资料分析等多信息对复杂构造地区速度场进行综合建模的方法技术。通过对各种信息统一校正及塔里木盆地库车坳陷中部砾石层及巨厚盐体的速度变化规律的分析,精细建立了各控制层的速度场,进而消除了地震剖面中时间域里的伪构造,在塔里木盆地库车坳陷取得了良好的勘探效果。     

改进拟三维油气运聚模型在库车坳陷的应用

在盆地模拟拟三维油气运聚模型数值方法的改进中，针对影响聚集量的排烃量分配问题，提出了估算排烃分配因子的新方法；增加了影响运移的断层控制与不整合面控制和影响实际聚集量的岩性控制，探索网格体位于断层、不整合面时的渗透率特殊处理方法，提出了一个网格体能否作为储集单元的岩性门限概念。将拟三维油气运聚模型应用于塔里木盆地库车坳陷的模拟，获得各相关地层在各地质年代的烃类聚集强度平面等值图、聚集系数和总聚集量，以及各相关地层在其所经历的各地质年代的分期、累积的烃类聚集量史直方图。在库车坳陷应用拟三维模型的模拟结果不仅与实际情况基本符合，而且根据模拟结果预测出的几个有利勘探目标已被最近的勘探结果所证实。     

塔里木盆地库车坳陷南斜坡三叠系烃源岩热演化特征及油气地质意义

根据最新的三维地震分层数据解释,塔里木盆地库车坳陷南斜坡地区三叠系烃源岩埋深较大,具备发育本地成熟烃源岩的可能性。通过地球化学资料及盆地模拟分析技术,对该地区三叠系烃源岩的埋藏史、热史和成熟度演化史进行模拟与分析,探讨烃源岩的成熟过程,厘定烃源岩的成熟阶段和生烃期次,进一步阐述其成藏意义。库车坳陷南斜坡三叠系克拉玛依组烃源岩分布广泛,在新和地区具有“南浅北深”的整体特征,南部地区埋深普遍在6 700 m左右,向北逐渐加深,最大埋深可达8 000 m以上。库车坳陷南斜坡整体沉降幅度一致,经历了早期稳定埋藏、中期持续沉降、晚期快速埋藏的演化过程。在三叠纪,该套地层稳定沉积,埋深厚度较小;白垩纪—古近纪期间,主要以陆相碎屑岩沉积为主,地层持续沉积;新近纪至今,库车坳陷南斜坡进入快速沉降阶段,埋深厚度最大。库车坳陷南斜坡三叠系烃源岩演化程度具有“北高南低”的特征。北部地区成熟早,古近纪初期达到了生烃门限(R_o=0.5%);古近纪末期演化至成熟阶段(R_o=0.7%);新近纪中期埋藏演化至高成熟阶段(R_o=1.0%);现今处于高成熟阶段(R_o=1.30%),以生气为主。南部地区成熟晚,新近纪初期才开始达到生烃门限;新近纪中期埋藏演化至成熟阶段(R_o=0.7%);现今处于成熟阶段(R_o=0.86%),以生油为主。库车坳陷南斜坡存在远源和近源两种输导体系,为圈闭成藏提供了充足的油气来源,具有“双源供烃”的特征。     

塔里木盆地库车坳陷不同构造单元天然气地球化学特征

塔里木盆地库车坳陷主要构造上的天然气地球化学特征分析结果表明,坳陷内部大北-克拉苏构造带上的天然气中甲烷占绝对优势,干燥系数接近于1.00,属于典型的干气;而前缘隆起带上的天然气中甲烷含量相对较低,其干燥系数一般小于0.95,属于典型的湿气。在碳同位素组成特征上,大北-克拉苏构造带上天然气中甲烷、乙烷碳同位素明显偏重,分别大于-31‰和-20‰;比较而言,前缘隆起带上的天然气中甲烷、乙烷碳同位素明显偏轻,分别小于-33‰和-20‰。成熟度计算结果表明,大北-克拉苏构造带上的天然气属于过成熟天然气,其镜质体反射率R_o值为1.65%～2.25%;而前缘隆起带上的天然气属于高成熟天然气,其镜质体反射率R_o值为1.00%～1.35%。由此表明,库车坳陷不同构造单元聚集了烃源岩中有机质在不同演化阶段生成的天然气。