塔里木盆地顺北地区奥陶系油气成藏条件研究

摘 要：顺北地区构造位置位于塔北沙雅隆起与塔中卡塔克隆起之间的顺托果勒隆起北部，西邻阿瓦提坳陷，东邻满加尔坳陷。沉积构造演化揭示，顺北地区位于塔里木奥陶系下统--中统碳酸盐台地内部。区域成藏条件和最近的勘探成果证明顺北地区奥陶系地层是塔里木盆地油气勘探最重要的目标区块及目的层之一。因此，本论文以石油地质学原理为基础，收集地质资料、地震资料等，结合地层发育特征和构造演化特征，对顺北地区奥陶系油气成藏特征进行了阐述和分析。

关键词：顺北地区；奥陶系；成藏条件

Abstract：The area of Shunbei is located in the Midwest of the Tarim Basin. It is located in Awati and Sha Ya county， the Xinjiang Uygur Autonomous Region. The tectonic position is in the transitional part of the Awati fault depression， the Sha Ya uplift and the Lower Uplift of the Shuntuoguole. The regional reservoir forming conditions and recent exploration results prove that the Ordovician strata in the area of Shunbei is one of the most important target blocks and target layers for oil and gas exploration in Tarim Basin. Therefore， this paper， based on the principle of petroleum geology and the collection of geological data， seismic data and so on， combining the characteristics of formation and tectonic evolution. Then expound and analyse the oil and gas accumulation characteristics of the Ordovician system in the area of Shunbei.

Key words：Shunbei Area；Ordovician；Reservoir-forming conditions

0 引言

顺北地区位于塔里木盆地的中西部，地理位置隶属新疆维吾尔自治区阿瓦提县和沙雅县，构造位置处于阿瓦提断陷、沙雅隆起以及顺托果勒低隆起的过渡部位（图1）。研究工区包括顺北区块、跃参区块和顺八8井北区块，面积4452.55km2。

图1 顺北地区区域位置图

自上世纪六十年代，区内就已经开始了持续的勘探工作，至今已有50多年，目前顺北地区奥陶系碳酸盐岩是塔里木盆地油气勘探最重要的目的层之一。顺北地区构造发育研究较少、油气富集规律不明确，成藏模式有待深化研究，这些问题制约了顺北地区的区带评价与优选工作。本论文旨在细化基础研究，从构造发育特征、油气成藏特征等多方面入手，深入剖析研究区油气成藏地质条件及油气成藏主控因素，明确本地区奥陶系油气富集规律，为建立油气成藏模式提供科学依据。

1 区域构造演化特征

据顺北地区断裂精细解释成果整理[1]（图2），顺北地区1井区发育3条主干断裂带（断穿基底、延伸较远、有一定破碎宽度的断裂），分别是顺北1号、顺北2号和顺北3号断裂带，其中顺北1号断裂带发育一条分支断裂（与主干断裂带伴生，具有一定规模的断裂称为主干断裂），其余断裂均为次级断裂带，主干断裂带与次级断裂带存在差异。

剖面上，主干断裂带均为断穿基底的深大断裂，断裂往往成对出现，存在一定的宽度，断裂根部在地震剖面上表现为明显的错断或褶皱，T74界面断裂样式多为花状，活动期次为加里东早期--海西晚期--喜马拉雅期，在地震剖面上表现为从上至下连续的错断或褶皱（顺北1号），断裂带内部存在明显的杂乱反射，部分主干断裂带在奥陶系内幕断裂特征不明显，地震剖面上奥陶--震旦系断裂错断或褶皱有间断（顺北2号）（图3）。而次级断裂带多数未断穿基底，仅在奥陶系内幕发育，T74界面上断裂样式多表现为直立走滑，活动期次多为加里东中期，且断裂宽度小。

平面上，主干断裂带延伸较远，在顺北1井区主要展布方向为北东和北北东向，且断裂分段性明显，断裂的分段之间发育叠接拉分或叠接隆起。如顺北1号断裂带区内长度为28km，发育挤压段、拉分段和平移段共7段，分段间发育叠接拉分和叠接隆起，且以叠接隆起为主（图4）。而次级断裂带在平面上延伸較短，规模较小，有些是主干断裂的伴生断裂，有些孤立存在，展布方向主要为北西向和北东向。

塔里木盆地发育数百条不同期次、不同性质、不同规模和级别的断裂，是长期以来经历了多期次构造运动改造的结果[2]。在前人研究的基础上，本文提出控制塔里木盆地断裂构造形成和演化主要构造活动期次为：加里东期、海西期、印支--燕山期及喜山期[3]。研究表明古近纪的喜马拉雅运动发生时，印度板块与欧亚板块发生碰撞，即雅鲁藏布江洋关闭及喜马拉雅造山的构造响应。天山、昆仑山强烈陆内造山，形成了库车、塔西南两个陆内前陆盆地，山前均接受了超过10000m的陆相碎屑沉积。巴楚隆起全面褶皱断裂、抬升剥蚀，是巴楚隆起上升幅度最大的时期，缺失古近系和新近系。塔中地区古近系、新近系发育陆相碎屑沉积。

新近纪以来，印度板块与欧亚板块发生陆--陆（硬）碰撞，帕米尔突刺向北快速推进，直接导致喀喇昆仑断裂及北部的费尔干纳--塔拉斯断裂发生大规模的右行走滑，塔里木北缘断裂和阿尔金断裂发生大规模的左行走滑（图5）。受此重大影响，塔里木盆地内部断裂带活化，巴楚隆起--卡塔克隆起两侧的断裂（如海米罗斯断裂--麻扎塔格断裂、吐木休克断裂、塔中Ⅱ号断裂及塔中Ⅰ号断裂等）发生规模不等的逆冲--右行走滑，塔北沙雅隆起北缘断裂（如轮台断裂）发生逆冲--左行走滑。外围区域构造应力场重大调整，导致顺北地区北东向断裂活化，发生左行走滑，沙雅隆起南部形成大量延伸不远的共轭型断裂。该期构造运动对顺北地区油气藏调整并最终定型具关键作用。

2 油气成藏条件

2.1 区块主要烃源岩

顺北奥陶系原油与跃进、塔河、塔河深层原油具有相似的地球化学特征，主要来源于寒武系下统玉尔吐斯组烃源岩。早寒武世，全球海平面上升，发生缺氧事件，塔里木盆地接受了以灰黑色泥（页）岩为主的沉积，即玉尔吐斯组沉积。玉尔吐斯组的沉积经历了一个填平补齐的过程，地势较低的地区接受沉积较早，沉积厚度较大，反之，地势较高的地区接受沉积较晚，沉积厚度较小。玉尔吐斯组暗色泥岩分布广，有机质丰度高、类型好，作为塔里木盆地寒武系最重要的一套烃源岩已被普遍认同。寒武系沉积相研究表明[4-6]，顺北地区发育玉尔吐斯组深水陆棚相暗色泥岩。

2.2 储层发育特征

依据储集空间组合及其分布特征，综合储集岩性、沉积相及层序特征，将顺北地区奥陶系碳酸盐岩储层划分为3类，即灰岩裂缝--孔洞型储层、白云岩孔洞型储层和断溶体储层，以断溶体储层最为重要。断溶体储层是顺北地区目前油气发现的主要储层类型，顺北1号断裂带和顺北5号断裂带均已发现这类储层。

2.3 盖层及盖层组合

盖层是形成油气藏的重要条件之一，由于盖层的封堵遮挡，油气才能聚集形成油气藏。顺北地区盖层主要为泥质岩和致密灰岩，从钻井资料来看，能作为奥陶系储层的盖层层段有奥陶系上统恰尔巴克组--良里塔格组--桑塔木组发育混积陆棚泥质岩段、鹰山组上段下部、鹰山组下段下部及蓬莱坝组下部海侵体系域发育的致密灰岩段。尤其是恰尔巴克组--良里塔格组--桑塔木组的泥质岩，厚度大（约800m），覆盖了整个顺北地区，构成了本区分布稳定的区域性盖层，俗称保护下伏奥陶系碳酸盐岩油气藏的“黑被子”。其他类型只作为局部盖层。

2.4 断溶体圈闭特征及成藏期次

①顺北地区奥陶系油藏属于低密度、低凝固点、高初馏点、低粘度、低硫、低蜡的“五低一高”轻质油--挥发性原生油藏。沿断裂带缝洞型储集体（断溶体储层）发育，储层非均质强，整体分隔，局部沟通；油气柱高度大，以沿断裂垂向运移为主，油气富集规模受断裂带控制。断裂带“控运、控聚、控富”，主干走滑断裂带是效益勘探开发的有利目标区。油藏具有连片分布、局部不连通的特点。不同走滑断裂带活动历史的差异性决定它们之间的油气聚集也具有一定的差异性。顺北1走滑断裂带奥陶系油气藏具有整体含油，局部分隔，油气柱高度大特征，油气富集规模受断裂带控制。

②顺北地区奥陶系走滑断裂带发生了三期油气成藏（图6），第一期发生在加里东晚期（434.1～405.8Ma）；第二期發生在海西晚期（298.7～242.3Ma）；第三期发生在喜马拉雅（喜山）晚期（18.7～0.3Ma）。

综上研究成果认为，顺北奥陶系油气主要成藏期为喜马拉雅晚期。依据有三：第一，塔里木盆地周缘造山带发育喜马拉雅期大规模活动的走滑断裂，受其重大影响顺北地区主干断裂在该期强烈活化，发生了油气调整并成藏；第二，喜马拉雅晚期寒武系玉尔吐斯组烃源岩在顺北地区为过成熟中期阶段，为该区轻质油--天然气成藏的持续供烃区（期）；第三，发现了喜马拉雅晚期的油气充注。

2.5 油气运移条件

加里东中期，伴随北西向逆冲断裂系统卡塔克中央隆起塔中Ⅰ号带和塔北隆起的发育，在塔中北坡、顺西--阿东、顺北及塔北形成了与主压应力近平行的北东走滑断裂体系及共轭的北北西走滑断裂。加里东中期压扭性走滑断裂主要在寒武系至中下奥陶统发育，剖面上，表现为陡直的直立断层或正花状构造，向下断穿寒武系或至寒武系内部，切穿了工区有效烃源层，沟通了原岩与储层，使得下部烃源岩生成的油气沿着该套断裂向上运移至有效储层，故该类断裂在油气运移过程中起垂向输导作用。沟通寒武系玉尔吐斯组烃源岩的走滑断裂及其裂缝体系，是顺北地区奥陶系碳酸盐岩油气藏最关键的输导体系。

2.6 油气保存条件

盖层的好坏是决定保存条件好坏的重要条件，而最上部的区域盖层又是决定盖层好坏的根本，这是因为它是把守油气最终散失与否的最后防线。即使直接盖层差一些，只要有良好的区域盖层，最终油气会在区域盖层之下重新分配，而不会导致其大量散失[7]。顺北地区晚奥陶世，在南北向挤压背景下，碳酸盐岩联合台地消亡，广泛发育上奥陶统混积陆棚--盆地相巨厚泥质岩，厚约800m，分布稳定，为奥陶系中--下统油气藏提供了良好的区域盖层，构成了本区下伏奥陶系碳酸盐岩油气藏最好的保存条件。

3 结论

①塔里木盆地现今断裂分布，是多期构造运动综合影响的结果。根据断裂形成先后期次及延伸方向主要划分为北西西向、北东东向、东西向及北北东向，控制了塔里木盆地呈菱形块体的构造形态。塔里木盆地构造运动包括加里东期、海西期、印支--燕山期及喜马拉雅期，断裂体系是多期构造运动综合作用的结果，对顺北地区断裂（成藏）影响最大的期次为喜马拉雅期；

②顺北地区奥陶系碳酸盐岩发育与岩溶有关的3类储层，即灰岩溶洞--裂缝型储层、白云岩孔洞型储层和断溶体储层。断溶体储层是顺北地区目前油气发现的最要储层类型；

③顺北地区奥陶系油气成藏具以下鲜明特点：寒武供烃、原地烃源；界面控储、断裂控优；垂向运移、断裂控富。

参考文献：

[1]漆立新.塔里木盆地顺托果勒隆起奥陶系碳酸盐岩超深层油气突破及其意义[J].中国石油勘探，2016，21（3）：38-51.

[2]任建业，张俊霞，阳怀忠等.塔里木盆地中央隆起带断裂系统分析[J].岩石学报，2011，27（1）：219-230.

[3]汤良杰，漆立新，邱海峻等.塔里木盆地断裂构造分期差异活动及其变形机理[J].岩石学报，2012，28（8）：2569-2583.

[4]傅恒.塔里木盆地塔中北坡奥陶系碳酸盐岩岩溶储层的形成机理[R].北京：中国石化西北分公司勘探研究院，2017.

[5]傅恒.塔里木盆地寒武系沉积相及烃源岩展布研究[R].北京：中国石化西北分公司勘探研究院，2014.

[6]傅恒.塔中--巴麦地区寒武系沉积与构造特征研究[R].北京：中国石化西北分公司勘探研究院，2008.

[7]李明诚，李伟，蔡峰等.油气成藏保存条件的综合研究[J].石油学报，1997，18（2）：41-48.

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