老盆地,新油藏——学习朱夏先生盆地分析思想,兼论塔里木盆地油气勘探指导思想和部署原则

作者&投稿:骑海 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
沉积分析是盆地分析的基础——学习朱夏先生油气勘探地质理论的体会~

陈荣林
(中国石化无锡实验地质研究所,江苏无锡 214151)
【摘要】 朱夏先生毕生致力于中国的油气地质事业,他出于对中国大陆地质的深刻认识与长期的深入思考,将全球板块大地构造理论与中国油气勘探的实践结合起来,提出了油气盆地分析的理论思想,概括为3T-4S-4M工程。他明确地提出了我国显生宙以来古生代和中生代盆地原型的分类方案,突出了中国海陆盆地演化序列,确定了含油气盆地并列叠加控油理论分析系统,具有重要的理论意义。
作为一名晚辈,我曾不止一次地当面聆听到朱夏先生的亲切教导。今天再一次学习这个理论思想,尤其感到其深邃的内涵,精辟的哲理,那样发人深省。囿于学识粗陋,对其精髓和实质至今未能完全理解和消化,只学到一点皮毛,尚待深入。现仅提出学习的一点体会,表示对先生的敬仰和缅怀之情。
1 沉积分析是盆地分析的基础
近代石油地质学家A Perrodon有一名言“没有盆地也就没有石油”,概括地说明了石油天然气与盆地的密切关系。这里指的盆地显然是指盆地本身就是一个系统,一个体制。对于这样一个系统,最基本的特征就是地壳的沉降及随之而来的沉积实体。目前广为应用的“盆地分析”就是由著名的沉积学家P E Potter与F J Pettijohn等在前人研究的基础上将沉积分析研究的原理和方法系统化而发展起来的一门沉积学分支学科[1]。这一学科的近代发展趋势则不局限于盆地内沉积充填的研究,而是与构造研究愈来愈紧密地结合,其基本思想是将沉积盆地作为一个整体,全面分析盆地的地层格架和构造格架、沉积环境以及煤和石油等沉积矿产的分布规律[2]。
朱夏先生发展了盆地分析的应用与实践,在理论上加以提高与总结。他在20世纪60年代就提出了盆地形成、演化的运动体制和一个盆地的整体包含着两种体制等问题,70年代对这运动体制的分析概括为历史演化、全球联系、深部根源和动力作用等方面,80年代提出按理论建模—实例校验—动态模拟的程序来进行盆地系统的研究工作[3]。他强调寻找油气工作必须从盆地的整体出发,率先了解其全貌,从中找出有利的地区。
所以沉积分析是盆地分析的基础,正如沉积学是石油地质学中的一门重要学科一样。在朱先生著名的3T-4S-4M工程中,第一个“S”(Subsidence)、第二个“S”(Sedimenta-tion)、第一个“M”(Material)、第二个“M”(Maturation)等等无不与沉积有关。正如先生指出的,“上述4个‘S’是作用,4个‘M’是其产生的效果,它们之间有着紧密的联系,不能孤立对待”[4]。由于地壳的沉降产生盆地,沉降的状况制约了沉积物的供应、沉积的环境和构造的变化等,沉积物才是油气存在的根据。这些沉积物的形成与变化是油气赋存的首要条件,无论是海相或陆相生油都只能是那些同时具有长期沉降与沉积充填的地域才能成为丰富的含油气区。
所以研究盆地的演化其根本的出发点还是研究沉积物的变化,包括沉积时的沉积环境和沉积相、压实作用、成岩作用、岩石的形变、构造的迁移等等。在沉降的盆地中沉积物的沉积首先有一个“沉积相”的差别。不同的沉积环境发育不同的沉积相,产生不同的沉积物组合和沉积层序,也就是发育不同的层序充填样式,存在不同的展布特征。只有在详细研究盆地沉积物的演化、沉积的标志后,才能定性地表述沉积盆地的特征。
2 中、新生代盆地原型
朱夏先生认为:“不同地质时期相继出现过不同类型的盆地,而且常常受到后来的构造活动改造从而产生许多新的构造型式,其中一种主要型式就是油气盆地及其多种原型,一个结构单元是一种构造型式,也是一个沉积实体,是某一特定地史时期形成的原始状态意义上的沉积盆地,就称为盆地原型。古老的盆地原型往往被后来的构造运动所改造,甚至破坏,或者只残留一部分。因而恢复或判断某一地史时期的盆地原型决非易事。但这一工作对于油气勘探却是重要的。寻找油气要根据盆地形成环境的三要素(时代、位置和热体制即3T),分别对待多个盆地,首先是盆地的各个原型。而盆地原型的复杂的叠加关系提供了多种油气赋存条件”[4]。
中国的含油气盆地多数属于板内盆地,经历了两种运动体制的演变,形成多种盆地原型。中国大陆在中生代,当太平洋板块和印度板块活动时已是欧亚大陆的一部分,自然受到来自北方的自古生代已存在的挤压,在东、西、北三面受到挤压应力的总布局下,在中国板块内形成中、新生代的一系列沉积盆地。这些盆地在板块构造运动体制统一控制下又有着不同的形成机制,从而提供了不同的控制油气形成和产生的沉积构造和保存等条件。根据这种差异,朱先生划分了7种中、新生代的中国板内沉积盆地“原型”[4]。
中国中、新生代板内沉积盆地“原型”包括:
(A)A型俯冲:川西北三叠纪盆地;
(B)基底拆离:华南地区的某些小盆地;
(C)碰撞:渭河、南阳、天山山前盆地;
(D)差异沉降:鄂尔多斯、松辽盆地;
(E)拉张:华北盆地;
(F)断裂走向滑动:郯庐断裂系中的盆地;
(G)重力滑动:川东。
这些盆地的“原型”显然主要根据其不同的形成机制来划分,然而它们在沉积、构造、演化、保存等方面都存在着较大的差异,其中最突出的首先反映在沉积物及其组合上以及它们随后的演化上。只有从沉积分析出发,对盆地内沉积相发育特点进行分析,才能预测有利的远景区带,为油气勘探服务。
3 塔里木中、新生代盆地叠加的“原型”分析
塔里木盆地是长期发育的大型叠加结构,它经历了新元古代至早古生代的拗拉槽阶段、古生代地台坳陷和中新生代内陆坳陷盆地这几个发展阶段,构成了两种不同的构造体制。
塔里木中、新生代盆地也是一个经过原型叠加的盆地,可以划分3类不同类型的盆地原型。自三叠纪开始一直到第四纪,它的发展沿着弧后盆地(?)→前陆盆地→陆内坳陷的进程发展和演化,不同时期形成各具特征的沉积组合。
古生代末期,在西昆仑山发育有作为岛弧火山岩岩浆系统的海西-印支的巨大花岗岩岩基,同时也在西昆仑山南坡和喀喇昆仑发现了自东昆仑延续过来的三叠系深海浊积岩,这些岩类都是典型的活动板块边缘的产物,构成一个顶端向南的石炭—二叠纪古岛弧。相信当羌塘地体向亚洲大陆南缘增生时,不会不引起在弧后位置上的的塔里木和柴达木三叠纪地壳的下降[5]。许靖华认为,从晚二叠世到早、中三叠世“这个岛弧以北的塔里木盆地是一弧后盆地”,弧后盆地中发育一套不对称的南厚北薄的较深水盆地沉积。如在河田地区杜瓦附近出露的下三叠统就是发育一套厚度颇大的暗色泥岩层。靠近昆仑山前,至少应属于半深湖—深湖相沉积。沿和田河剖面向北直至和深2井附近,即向中央隆起上,该中、下三叠统地层具有明显的上超趋势。就是在中央隆起以北的满加尔坳陷和阿瓦提坳陷,在地震剖面上依然可以看到一系列中、下三叠系地层由南往北的下超现象。而盆地的南侧由于后期昆仑山体的推覆,目前尚无法了解,估计在山体之下应该存在一定面积分布的三叠系地层。在盆地北部早、中三叠世地层中还常见有海相疑源类及藻类化石[6],但是对于这个以早三叠世沉积为主的弧后盆地目前研究程度较差,一是出露很少,大部分被深埋,二是地震剖面的精度有限。但是应该相信,这个弧后盆地的存在对于塔里木盆地的油气资源研究影响较大。
早中三叠世这种沉积格局,在晚三叠世时发生了较大的变化。对中国大部分陆块都产生巨大影响的印支运动在塔里木盆地内有所反映,一个是南侧的古特提斯洋盆闭合,羌塘地块拼合到北面的欧亚陆块上;一个是南天山褶皱带向南挤压和逆冲。它们两者相向运动的结果,导致塔里木总体上处于压性应力环境;特别是在褶皱带前沿,由于构造负荷和均衡作用,沿山前形成挠曲坳陷,构成了较典型的前陆盆地。总体来说,自晚三叠世开始塔里木盆地存在两个大的前陆盆地,它们共用中央隆起作为前陆隆:一个是天山山前向南的前陆盆地——塔东北坳陷,另一个是昆仑山前向东北方向的前陆盆地——塔西南坳陷(图1)。
塔东北坳陷这个前陆盆地“原型”首先发生在库车坳陷内,晚二叠—早、中三叠世反映为一个构造旋回内盆地的充填序列。上二叠统比尤勒包谷孜群、下三叠统俄霍布拉克群和克拉玛依组仅发育在盆地的北侧,以冲积扇沉积组合为主及低弯度曲流河夹少量洪泛湖沉积。黄山街组及上三叠统为滨湖相(短暂受到海泛影响)[6,7],洪泛沼泽相沉积交替发育。从晚三叠世开始,库车坳陷的沉积中心不断地向南迁移,在其前缘沙雅隆起的北坡上不断地向南上超尖灭,其中三叠系的尖灭线位于东秋立塔克山以北一线。侏罗纪时,沙雅隆起逐渐缩小,中侏罗统七克台组及齐古组为广泛分布又较稳定的浅湖沉积(短暂受到海泛影响)[8]。早白垩世沙雅隆起已是水下隆起及岛链,下白垩统地层的尖灭线位于侏罗系尖灭线以北4~8km,而至晚白垩世及老第三纪,湖盆扩张,沙雅隆起逐渐沉没于湖面之下,库车坳陷与阿满坳陷连通为统一的湖盆,沉积物表现为向南渐薄的沉积楔形体,地层尖灭线已移到中央隆起一带。上白垩统—老第三系在库车—新和一线以东为三角洲沉积体系,库车—新和一线以西明显变细,为海浸陆缘湖和咸化湖泊相沉积。

图1 塔里木盆地塔东北—塔西南前陆盆地剖面示意图

最近高长林等(2000)认为塔东北侏罗纪以来的前陆盆地可以分为两个阶段,早期(侏罗纪—老第三纪)为分割前陆盆地阶段,晚期(新第三纪—第四纪)为统一前陆盆地阶段[9]。
塔西南坳陷这个前陆盆地“原型”开始发育于晚三叠世,在乌依塔克、英吉苏煤矿等地多处见到晚三叠世地层不整合于不同时代的老地层之上。据地震剖面解释和编图,三叠—侏罗系沉积主要发育在坳陷的南侧,厚度颇大,但是由于受到后期的和田断裂的影响,使断裂两侧的埋深相差甚大,但从恢复的沉积相图上分析,坳陷的沉降中心和沉积中心基本吻合,均偏向于南侧。经麦盖提斜坡往中央隆起上沉积的厚度逐渐递减,发生明显减薄以至尖灭,在地震剖面上可以见到明显的尖灭点。对于其沉积相的变化,由于至今大部分地区未曾揭露,尚不太清楚,推测应以浅湖相、沼泽相为主。
晚三叠世形成的前陆盆地还有民丰—若羌断陷[10]。以前一般认为它是侏罗纪开始的,最近的研究在实测其格勒克剖面后发现存在晚三叠世地层[11],显然该前陆盆地应始于晚三叠世,而不是侏罗纪。晚三叠世和侏罗纪沉积构成一套陆相含煤碎屑沉积以及浅湖—半深湖相沉积。
自晚白垩世开始,由于特提斯海水的东侵,影响了塔里木盆地的西南部,形成向西开口的喇叭状海湾,接受了一套滨、浅海且海水盐度极不正常的沉积。而库车坳陷前陆盆地已经开始被填没、逐渐消失,其沉积物已经越过沙雅隆起与阿满坳陷连成一片,构成一个面积硕大的内陆湖泊,接受一套以滨、浅湖为主局部为咸化湖泊的碎屑沉积,这时盆地开始转化为内陆坳陷。
中新世开始,由于喜马拉雅山强烈上升,青藏高原崛起,塔里木盆地在四周褶皱山系不断上升中整体下沉,结束其断陷-坳陷分割局面,形成一个统一的大型陆内坳陷。周缘山系大量陆缘物质堆积到盆地中来,产生巨厚的内陆盆地沉积,沉积一套滨浅湖、河流三角洲相红色碎屑岩夹泥膏岩,西南坳陷与阿瓦提坳陷处最厚,在昆仑山前可达8000~10000m,拜城坳陷次之,中央隆起及北民丰-罗布庄断隆较薄。
上新世—更新世时盆地开始萎缩,在盆地周缘沉积了巨厚的磨拉石—西域砾岩及戈壁砾岩,向盆地内部逐渐变为河流三角洲平原相沉积。由于周围褶皱山系的不断隆起,逐渐造成盆地的强烈封闭,并随气候干燥而逐渐沙漠化,最终形成塔克拉玛干大沙漠及现今地貌景观。
参考文献
[1]Potter P E,Pettijohn F J.Paleocurrents and basin analysis[M].New York:1997.
[2]Conybeare C E B.Lithostratigraphic analysis of sedimentary basins[M].New York:1979.
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[4]朱夏.板块构造与中国石油地质[M],朱夏论中国含油气盆地构造[M].北京:石油工业出版社,1981.71~79.
[5]孙肇才.碰撞山链与前陆盆地的演化[A].中国油气盆地分析朱夏学术思想研讨文集[C].北京:石油工业出版社,1993,60~85.
[6]唐开疆.塔里木盆地三叠系沉积特征及生烃潜力[J].石油实验地质,1993,15(2),128~137.
[7]周世新,李原,张中宁.库车坳陷中生代海侵事件对有机质的影响[J].沉积学报,1999,17(1):106~l11.
[8]陈荣林.再论塔里木盆地中侏罗世的海泛事件沉积[J].石油实验地质,1995,17(4):311~315.
[9]高长林,叶德燎,钱一雄.前陆盆地类型及油气远景[J].石油实验地质,2000,22(2):99~104.
[10]陈荣林,朱宏发,陈跃,等.塔里木盆地中新生界沉积特征与石油地质[M].南京:河海大学出版社,1995.
[11]陈荣林.塔里木盆地西南地区晚三叠世地层的发现及其地质意义[J].石油实验地质,1998,20(4):328~331.

周荔青 杨方之 王金渝
(中国石化新星公司华东石油局,江苏南京 210011)
【摘要】 根据朱夏先生倡导的叠加改造型含油气盆地动态分析的学术思想,结合我国海相改造型盆地油气成藏动力系统及下扬子区盆地构造演化及沉积建造系列特征,分析了下扬子区的下古生界、上古生界两个油气成藏动力系统,提出其油气成藏的有利部位有明显差异。下古生界油气成藏的有利部位需具备以下条件:具有加里东期、海西期古隆起背景的地区;紧邻下古生界生烃中心;下古生界的两套原生生储盖组合比较有利的地区,即下古生界烃源岩品质好、下古生界主力输导层储层原始孔渗性好的区块;在印支—早中燕山期构造运动中,冲断褶皱构造作用较弱,仅发生表皮冲断推覆褶皱作用的地区;保存完整下古生界的地区;印支—早中燕山期的大型挤压背斜构造;中新生代拉张改造较弱的地区;后期岩浆作用较弱的区块。上古生界油气成藏的有利区块需具备以下条件:处于海西-早印支期古隆起区;具上古生界有利生储盖组合的区块;上古生界未卷入或仅发生轻微冲断推覆褶皱的区块;上古生界保存完整,且有早中生代沉积的区块;具有较厚的上白垩统—新生界沉积建造;处于较大型箕状断陷断块体的上倾方向;具有良好侧向连通性、裂隙发育、储集性良好的印支—燕山不整合面。
【关键词】 海相改造型盆地;油气成藏动力系统;勘探评价;下扬子区
我国有不少含油气盆地是由元古代—古生代和中、新生代等多个构造层叠加和复合而形成的,正如朱夏教授所指出的那样“引人注目的是我国有属于两个地质历史阶段、同两种全球构造运动体制相联系的两套富含油气远景的盆地”,它们是“通过构造格局的重大变化所构成的复杂联系(朱夏,1986)”[1,2]。他积极倡导开展了以海相中古生界为主要目标的全国第二轮油气普查勘探,使我国相继在塔里木、鄂尔多斯、华北盆地取得海相中古生界重大突破,迎来了我国新世纪“西气东输”的油气资源结构转变。他对叠合型含油气盆地中古生界海相领域油气前景的论断[3,4],得到了沙参2井、陕参1井、塔中1井、沙48井以及苏桥—文留地区突破中古生界高产油气流的验证。
朱夏在担任江苏石油普查勘探指挥部技术负责人期间,从两种构造体制、两套含油气盆地观点出发,提出了下扬子区油气“四代同堂”的大胆设想。早在20世纪70年代中期,朱夏先生就提出要重视苏南及其毗邻的浙皖地区海相找油气前景,并指导编制了上震旦统—下三叠统整套岩相厚度图,对下扬子整体油气地质条件进行了评价研究。他念念不忘要争取下扬子海相中古生界领域油气的突破,一再表明这个领域不出油气死不瞑目的决心(李道琪,1993),随着盐城凹陷盐深1井突破工业天然气流,已初步实现了朱夏先生的遗愿[5]。
朱夏先生是我国含油气盆地分析方法的理论奠基人,他认为,全球构造演化决定了盆地的构造、沉积演化特征,决定了盆地的油气形成、分布特征,因此,含油气盆地分析可归纳为“TSM”程式,这就是:

朱夏油气地质理论应用研讨文集

显然,这一程式也适用于叠加改造型含油气盆地分析。但在海相改造型含油气盆地分析中,朱夏先生特别强调动态分析的思想。他指出“在中国叠加几乎是普遍的规律,因此在两种体制或两个世代的盆地之间存在着复杂的沉积与构造的关系,从而建设性或破坏性地影响了油气的分配与再分配”。两种构造活动体制叠置的主要沉积和构造的演化和改造过程,都参与了油气藏形成的全过程。随着盆地持续沉陷和后期构造变动,致使烃类进一步演化和发生再运移聚集和形成新的油气藏,也使油气藏形成多层系、多圈闭类型、多油源、多次运移聚集的特征。在平面与纵向上,油气藏分布呈交错或重叠的格局。现今的油气藏多是跨越两种构造活动体制,经多次重大构造期改造的结果,油气资源很丰富,但其油气藏形成、改造与分布特点是复杂的,需要探索和解决许多新的石油地质理论问题,以挖掘新的油气远景资源。他认为在地球发展的历史长河中,格局的大变革是绝对存在的,而每次重大的变动,都会引起矿物元素包括油气等流体的迁移和平衡的破坏,从而展开了盆地内新的油气藏分布态势。因此,要十分注意研究动态的平衡和平衡后的新动态[5]。
1 我国海相改造型盆地基本油气地质特征
油气勘探实践证实,我国海相改造型盆地具有“多源复合”、“油气资源潜力巨大”的基本油气地质特征。
我国海相中古生界油气田具有多源性,母岩类型有深海—半深海相碳酸盐岩、泥页岩、海陆交互相含煤系地层等;生油岩层位由震旦系到三叠系、侏罗系。
四川盆地已发现侏罗系、三叠系、二叠系、石炭系、震旦系等各层位气田,经烃源对比,认为以混合烃源为主,但各层位气藏均有其主力烃源岩,生油岩层位为三叠系—震旦系,不同区块的主力烃源有明显差异。
鄂尔多斯盆地中部奥陶系风化壳大气田的烃源由奥陶系碳酸盐岩与石炭、二叠煤系供给,石炭—二叠系中小型天然气田主要为自生自储的煤成气。
塔里木盆地的塔河、西达利亚、雅克拉大型油气田奥陶系—寒武系油气藏的烃源主要为奥陶—寒武系,其次是加里东风化壳上覆的石炭系泥页岩。该区的石炭系东河塘砂岩中小型油气田烃源岩主要是石炭—二叠系含煤岩系泥页岩。
渤海湾盆地已勘探发现一批中型与石炭—二叠系烃源岩有关的凝析油气田,如东濮凹陷文留、翼中凹陷苏桥凝析油气田。
我国海相残留盆地油气资源潜力巨大,华北地台、塔里木地台、上扬子地台的海相中古生界均已发现亿吨级大油气田,渤海湾盆地已发现数千万吨级油气田,中、下扬子区已发现一些小型油气田,充分证明了我国海相中古生界的生烃能力,具有良好的油气成藏条件,具有广阔的油气勘探前景。
2 我国海相改造型盆地的油气成藏动力系统特征
2.1 海相改造型盆地油气成藏动力系统
随着我国海相改造型盆地油气勘探工作和理论研究的不断深入,我国的油气地质理论工作者发展了朱夏先生倡导的改造型含油气盆地分析学术思想,形成了海相残留盆地“油气成藏动力系统”的盆地分析思想。
一般认为,油气成藏动力学系统(kinetic system for pool-forming)包括两个最基本的部分:一是成藏的最基本条件,诸如油源、输导系统、储层、封盖层、圈闭等及成藏的动力学条件;二是这些成藏动力学条件在地质历史中有机地配合所发生的动力学过程及其结果。成藏动力学就是以地球动力学为基础,以油气运移聚集的动力学系统和过程为核心,把油气的生、储、运、聚、散连结成为一个统一的整体,探讨盆地油气生成、运移、聚集和分布的规律,从而指导油气勘探工作。
2.2 我国海相改造型盆地油气成藏动力系统特征
塔里木、鄂尔多斯、四川、渤海湾等海相改造型盆地油气勘探实践及理论研究表明[6],我国海相改造型盆地的油气成藏动力系统具有如下特征。
(1)原型盆地构造沉降作用控制了海相盆地主力烃源岩的发育。主要的海相烃源岩类型为深海—半深海相碳酸盐岩和泥页岩、海陆交互相含煤系地层。
(2)受海相原型盆地构造演化旋回控制形成以下3类有效生储盖组合:其一,围绕加里东运动形成的古风化壳,发育由下古生界—新元古界深海相烃源岩、加里东运动侵蚀面碳酸盐岩裂隙—溶蚀储集体及侵蚀面之上陆相碎屑岩或粒屑灰岩储集体与上古生界泥页岩系组成的有效生储盖组合,如鄂尔多斯盆地、塔里木盆地、四川盆地川东地区的石炭—二叠系/寒武—奥陶系组合;其二,海西—早印支期海陆交互相含煤系地层与河流—三角洲—滨海相碎屑岩互层型自生自储生储盖组合;其三,海西期—印支期海相中古生界烃源岩系与早中燕山期陆相中新生界碎屑岩系构成的下生上储组合,如川西地区二叠、三叠系与侏罗系组合。
(3)后期构造作用控制改造型盆地的晚期生烃中心。所有油气聚集丰度较高的海相残留盆地,其古生界生烃中心能够处于后期的沉降中心区,确保烃源岩的持续生烃。
(4)加里东期、海西期、印支期形成的继承性大型古隆起是主要的油气运移指向区,大中型油气田主要分布于古隆起区。
(5)古生界生烃区的生烃高峰期与圈闭形成期形成有机的配置。以四川盆地为例,大型地层—岩性—古隆起与印支期生烃高峰匹配,为形成川西地区大中型气田奠定了基础。
(6)后期的构造改造条件适中,既要有适当隆升,形成水溶脱气,使天然气富集的良好条件,又要不破坏油气藏。
(7)在经历后期构造改造作用后,盆地的晚期生烃及晚期油气运移受改造后的构造格局控制。若后期改造过分强烈,盆地分割性过强,则油气运移、聚集规模较小。
2.3 我国部分海相中古生界含油气盆地油气成藏动力学系统
2.3.1 稳定克拉通海相中古生界含油气盆地油气成藏动力学系统
以鄂尔多斯盆地、塔里木盆地为典型代表,其形成的基本地质背景是:①发育华北地台型中古生界海相、海陆交互相建造系列;②加里东期整体抬升运动,形成加里东期不整合面,发育一系列大型、巨型碳酸盐岩残丘,而不整合面之下地层成层性未破坏,地层倾角加大;③加里东期之后盆地稳定沉降,中古生界建造最大埋深曾达到3000~5000m。后期未卷入强烈的冲断推覆构造或拉张块断构造作用之中,未破坏加里东期形成的大型坳隆构造格局。
这两个盆地具有如下油气成藏动力学系统特点:①以发育奥陶—寒武系、石炭—二叠系两套主力烃源岩,奥陶—寒武系不整合面附近的碳酸盐岩溶洞裂缝体系与上覆泥盆系、石炭—二叠系之内海陆交互相砂泥岩互层构成两大生储盖组合体系,形成两套含油气系统。在大多数情况下,两套含油气系统内的油气不发生强烈跨越式运移;②加里东运动形成的区域性背斜及一系列大型—巨型古隆起、潜山控制了石炭—二叠系沉积格局,它们共同控制了区块油气运移、聚集;③加里东不整合面及上覆志留系粗碎屑岩、石炭—二叠系海陆交互相粗碎屑岩成为大面积区域汇烃层,是确保形成大中型油气田的决定性因素。这些盆地70%的海相油气赋存在不整合面附近。后期适度的挤压构造作用,形成了碳酸盐岩中的纵向裂隙系统,是各层位生油层的油气向加里东不整合面汇聚的主要通道。④奥陶—寒武系、石炭—二叠系等主力烃源岩都在加里东剥蚀面及古构造背景形成之后才进入成熟—高成熟阶段[6]。
2.3.2 上扬子四川盆地海相中古生界油气成藏动力学系统
其形成的基本地质背景是:发育扬子地台型海相中古生界建造系列,加里东期造成的沉积间断短于华北地台,有较全的中上奥陶统及下志留统,中、上志留统及泥盆系、下石炭统缺失,发育一批加里东期大型古隆起和坳陷。石炭、二叠系建造齐全,厚度大,受海西、印支期构造运动影响,形成海西、印支古隆起。在古生界之后盆地全区连续接受了分布比较稳定的三叠系、侏罗系、白垩纪巨厚陆相沉积建造。喜马拉雅运动使该区沉积装盖层全面褶皱,形成以北北东向为主体的川东高陡背斜褶皱区、川中近东西向平缓构造区和川西平缓坳陷区。该区发育川东高陡背斜区、川西—川中平缓构造区两大油气成藏动力系统[6]。
(1)川东高陡背斜区的油气成藏动力学系统
该区的油气成藏动力学系统特点是:多套烃源、多套储气组合、混源成藏、含气层位众多。下古生界(含上震旦统)加里东期、海西期陆续进入成熟—高成熟阶段,上古生界(含三叠系)烃源岩自早燕山期陆续进入成熟—高成熟演化阶段。川东地区刚好处于古生界盆地沉积中心附近。加里东、海西、印支等各期次的古隆起分别控制了下古生界(含上震旦统)、石炭—三叠系油气的运移指向,大型继承性隆起—地层上倾尖灭—成岩作用复合圈闭成为长期捕获油气的区块。单个大型复合型古圈闭面积可达2000~2500km2。天然气的早期运移通道主要是石炭系、奥陶系等粒屑灰岩的原生孔隙,呈水溶状态运移。据计算,各大型古圈闭在喜马拉雅运动前,烃类在地层水中已处于高饱和状态,储量丰度达(1.5~2)×108m3/km2,可以聚集(3600~4800)×108m3天然气。在喜马拉雅运动作用下,沉积盖层形成大量褶皱及构造裂缝,并发生区域性隆起,促使天然气发生垂向运移、统一汇聚和水溶脱气作用,进一步富集成藏。
(2)川西、川中平缓构造区的油气成藏动力学系统
由于特定的地质环境——被动沉降、三元结构、构造多次叠加、高沉积速率、强烈的后期改造等,造成该区具有特色的油气成藏动力学系统特点。上三叠统煤系(厚度达1500m)是该区块主力烃源岩,平均生产丰度达75×108m3/km2,在坳陷中心达180×108m3/km2。而世界大气田区生气强度一般(20~25)×108m3/km2。由于烃源充裕,形成超压,利于有效地充注圈闭。上三叠统及侏罗系内的致密砂岩是天然气大面积运聚的主要通道,天然气呈水溶状态运聚。燕山、喜马拉雅期挤压构造运动形成的裂缝系统,进一步改善了储集层系。由于岩石致密化及燕山期、喜马拉雅期构造作用,形成大型背斜—成岩作用复合型圈闭,而燕山、喜马拉雅期的整体抬升,产生水溶脱气,是油气富集成藏的主要动力。由于天然气充注量大,加之砂岩不断致密化,该区形成大量超压气藏。
2.3.3 渤海湾盆地的中古生界油气成藏系统
该区发育的中古生界建造系列及加里东期构造运动表现与鄂尔多斯及塔里木盆地相似。但是,该区中新生代曾分别经历过印支—早燕山期挤压构造作用及晚燕山—喜马拉雅期拉张块断作用,中古生界实体遭受了较强烈的改造。
该区具有如下油气成藏系统特点:①发育奥陶—寒武系、石炭—二叠系两套烃源岩,主力烃源岩寒武—奥陶系及石炭—二叠系含煤系地层在巨厚新生界覆盖下进入大规模成气阶段。②天然气运移主要受新生界断陷构造格局控制,主要天然气富集带发育在斜坡、隆起带及深大断裂附近。③中古生界油气运移通道主要是加里东不整合面及石炭—二叠系含煤系建造中的粗碎屑岩。④含气层系包括奥陶系风化壳、石炭—二叠系及中新生界陆相碎屑岩、火山岩。
3 下扬子区海相中古生界油气勘探评价
3.1 下扬子区地质演化
下扬子区海相盆地经历了3个大的构造演化阶段:①晚震旦世—早中三叠世,该区发育下扬子地台型沉积建造。下古生界(含上震旦统)为水体逐渐加深的连续建造,志留系沉积较齐全。受加里东运动影响,晚志留世开始水退,缺失中、下泥盆统建造,并形成加里东期大型隆起与坳陷。上泥盆统发育河流—三角洲—滨浅海沉积环境。石炭系—下三叠统为一套海相建造,海西运动时亦形成一批石炭—二叠系大型古隆起。受印支运动早幕影响,海水逐渐退出,仅在长江一线残留有中晚三叠世陆相沉积建造。②晚印支—早中燕山期,该区遭受强烈挤压构造作用,形成极为复杂的冲断推覆构造体系。不同区块的挤压构造作用形式有明显差异,一部分区块仅上古生界(含下三叠统)卷入冲断推覆,剥蚀作用较弱,且伴有同期磨拉石沉积建造。一部分区块下古生界(含上震旦统)甚至变质基底亦卷入冲断推覆构造作用。该期沉积建造主要沿下扬子区中部的沿长江对冲向斜带及沿江绍断裂带的盆地群分布。③晚燕山期,下扬子区发育区域性沉降,接受广泛披覆的红色陆相含膏含盐建造,最大厚度达3000m。喜马拉雅期,在区域拉张应力作用下,在下扬子北部的苏北等地区形成了新生界张性断陷,沉积了累计厚度达2000~8000m的陆相沉积建造[6]。
3.2 下扬子区油气成藏动力学系统与油气勘探评价
下扬子区发育具多套烃源岩,下古生界主力烃源岩包括寒武系灰岩、晚奥陶世泥灰岩及硅质页岩、志留系浅海—半深海陆棚相泥页岩,次要烃源岩为上震旦统及中、下奥陶统碳酸盐岩,上古主力烃源岩为龙潭组、大隆组、孤峰组页岩及和州组、栖霞组、青龙群生物灰岩、泥灰岩等,次要烃源岩为船山组、黄龙组等。下古生界(含上震旦统)烃源岩自加里东期起陆续进入成熟—高成熟演化阶段。上古生界(含下三叠统)烃源岩则直到印支—早燕山运动期间,大部分仍处于低成熟阶段,直到接受巨厚中新生代陆相沉积建造后,上古生界(含下三叠统)才进入成熟—高成熟演化阶段[7]。
由于存在上古生界、下古生界两大套烃源岩及志留系区域性盖层,发育上、下古生界两套油气成藏系统,它们的成藏动力学系统有明显差异。
3.2.1 下古生界油气成藏动力系统及其勘探评价
在下古生界成藏动力学系统中,存在两大生储盖组合:①中、下志留系泥页岩生油岩系与中、上志留统碎屑岩的上部生储盖组合;②以下志留统泥页岩为区块盖层,下志留统—上奥陶统、中下奥陶统、寒武系为烃源岩,志留系、奥陶系—寒武系灰岩为储集层的下部组合。在下部组合中,下古生界烃源岩成熟早期,由于下古生界碳酸盐岩内部缺乏区域性风化壳,油气输导层以碳酸盐岩原生孔隙为主(类似于上扬子区志留系油气以上覆石炭系为输导层),而中上奥陶统及下志留统中下部的粗碎屑岩是非常重要的油气大面积输导层(图1)。在上部组合中,以中上志留统碎屑岩为主要输导层。加里东构造运动形成的古隆起是早期油气运移的指向区。随着上覆地层增厚,原生孔隙丧失越来越严重,所生成的油气进行长距离运移将越来越困难。因此,古油气藏的主要形成期可能在中晚志留世沉积期。在印支—早燕山期的强烈挤压构造作用下,形成大型宽缓背斜,发生大量构造裂缝,且构造隆升作用造成水溶脱气和垂向富集性运移,形成大型裂缝性背斜天然气田。

朱夏油气地质理论应用研讨文集

Ⅰ.盆地相;Ⅱ.浊积相;Ⅲ.台地相
根据上述分析,下古生界油气成藏的有利部位主要为:①具有加里东期、海西期古隆起背景的地区;②紧邻下古生界生烃中心;③下古生界的两套原生生储盖组合比较有利地区,即下古生界烃源岩品质好、下古生界主力输导层储层原始孔渗性好的区块;④在印支—早中燕山期构造运动中,冲断褶皱构造作用较弱,仅发生表皮冲断推覆褶皱作用的地区;⑤保存完整的下古生界的地区;⑥印支—早中燕山期的大型挤压背斜构造;⑦中新生代拉张改造较弱的地区;⑧后期岩浆作用较弱的区块。
根据上述评价原则,最有利的下古生界油气勘探区块可能分布在控制下古生界沉积分异的江南断裂的两侧(图2)。其一是江南深断裂以南的宣城—长广—宜兴—堰桥—沙州一带,目前苏浙皖三角地带地表和钻孔油气显示大多集中此带;其二是江南深断裂北侧的茅山—句容—溧阳、常州—江阴南—南通北一带,尤其要重视前者。在勘探中,不仅要重视下志留统及其之下地层构成的下部组合,还要重视由志留系构成的上部组合。
3.2.2 上古生界(含上三叠统青龙群)早期油气成藏动力学系统及其勘探评价

朱夏油气地质理论应用研讨文集

1.地层等厚线;2.盆地相;3.台地相;4.相区界线;5.后期改造边界;6.下古生界一级油气远景区;7.同生地层.Ⅰ.滁县坳拉谷;Ⅱ.南京台地;Ⅲ.苏皖坳拉谷;Ⅳ.江绍台地
下扬子区的上古生界沉积厚度达2000~2500m,因此,在印支—早中燕山期,已有一部分上古生界烃源岩进入低成熟—成熟生油气阶段。根据成岩历史恢复,当时龙潭砂岩及栖霞组、船山组粒屑灰岩均具有一定的储集性。因此早期油气的运聚通道主要是龙潭组砂岩及栖霞组、船山组粒屑灰岩的粒间孔,油气主要向海西期形成的大型古隆起运移,并形成一系列早期油气田(藏)。由于上古生界普遍卷入印支—早燕山期薄皮冲断推覆褶皱,加上早中燕山期发生了强烈火山作用,因此,印支—早中燕山期主要是上古生界早期油气藏破坏的过程,仅在上古生界保存完整,上覆有较厚黄马青组、象山组等陆相地层的早中生代断陷,且早中燕山期火山作用较弱的地区,残留一部分小型油气藏。期间形成的构造裂缝,改善了这些小型油气藏的储集条件。
印支—早中燕山期上古生界油气成藏的有利区块主要为:海西期古隆起区;上古生界具有利生储盖组合的区块;上古生界未卷入或仅发生轻微冲断推覆褶皱的区块;上古生界(含青龙群)保存完整,且有早中生代沉积的区块。如图3所示,有利区块(A区)主要分布于沿长江、沿江绍断裂一线的早中生代盆地群。
3.2.3 上古生界(含上三叠统青龙群)晚期成藏动力学系统及其勘探评价
在晚燕山—喜马拉雅期拉张断陷构造作用下,随着巨厚陆相中新生界的覆盖,印支—早中燕山期成熟度较低的母岩进入二次生烃阶段。尤其是早中燕山期火山活动影响较轻、烃源岩保存完整、印支—早中燕山期母岩成熟度较低、中新生代建造厚度较大的地区,成为上古生界生烃中心,具有很强的生油气能力,使得上古生界成藏动力学系统得到重塑。印支—早中燕山期形成的古风化壳、构造裂缝成为主要的油气汇聚通道。油气运聚受冲断推覆构造体系及拉张断陷构造双重控制。由于印支—早中燕山期以形成狭小断片为主,晚燕山—喜马拉雅期以箕状断陷为主,构造分割性极强,决定着以形成规模小、数量多的小型—超小型汇油气单元为主,仅在构造运动微弱、上古生界末卷入大规模褶皱的地区,能够形成中—小型汇烃单元,这决定着上古生界晚期成藏动力学系统以形成小型、超小型油气田(藏)为主。
晚燕山—喜马拉雅期上古生界油气成藏的有利区块除了必须具有印支—早中燕山期上古生界油藏的有利成藏条件外,同时还必须具有:较厚的上白垩统—新生界沉积建造;较大型中新生界箕状断陷断块体的上倾方向;整个区块具有侧向连通性良好、裂隙发育、储集性良好的印支—燕山不整合面。下扬子上古生界晚期油气成藏的有利区块分布如图3所示的B区,主要分布于苏北盆地东部等晚燕山—喜马拉雅期断陷地区。
目前,已在下扬子区盐城凹陷断阶带、句容盆地句容—行香高断块的上古生界与中新生界叠合成油气领域获得工业油气流;在黄桥地区发现了丰富的含油气层,并已试获低产油气流。这些区块均处于印支—早中燕山期、晚燕山—喜马拉雅期上古生界有利成藏区块的有利部位。

图3 下扬子上古生界(含下三叠统)油气远景评价图

1.远景分区;2.剥蚀区界线;3.边界断裂;4.早期成藏有利区块(A区);5.晚期成藏有利区块(B区);6.早晚期成藏均有利区块(A+B区)
3.3 下扬子区油气勘探前景基本估计
3.3.1 下古生界油气勘探前景
由于加里东期油气成藏基本条件非常有利,钱塘坳陷生油岩厚度大,面积大,生储盖组合有利,具有比较统一的受大型海盆、同沉积水下隆起、加里东期大型隆起控制的油气成藏系统,能够形成一批大型、特大型加里东期油气藏。加里东运动后,这些有利成藏部位又始终处于继承性隆起。因此,在加里东期成藏条件有利,后期保存条件好的部位,可以找到下古生界亿吨级油气田。
3.3.2 上古生界油气勘探前景
上古生界普遍卷入强烈后期构造作用,海西-印支期原生油气藏普遍受到强烈构造改造。在中新生界沉积后,才进入重建的油气成藏系统之中,印支-燕山不整合面为主要油气汇聚通道。由于多期多次构造运动叠加,造成构造分割性极强,无统一的油气汇聚成藏系统,油气较为分散。但历次构造运动影响较小、晚期成藏条件十分有利的部位,能够形成百万吨至千万吨级油气田。
参考文献
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[2]朱夏.论中国含油气盆地构造[M].北京:石油工业出版社,1986.
[3]朱夏,徐旺,等.中国中新生代沉积盆地[M].北京:石油工业出版社,1990.
[4]朱夏.活动论构造历史观[J].石油实验地质.1991,13(3):201~209.
[5]中国油气盆地分析——朱夏学术思想研讨文集[M].北京:石油工业出版社,1993.
[6]张渝昌,等.中国含油气盆地原型分析.南京:南京大学出版社,1997.231~377.
[7]陈沪生,张永鸿,等.下扬子及邻区岩石圈结构构造特征与油气资源评价.北京:地质出版社,1999.225~259.

何发岐 俞仁连 云露

(中国石化新星石油公司西北石油局,新疆乌鲁木齐 830011)

【关键词】 原型;盆地分析;油气藏;二次充注;塔里木

塔里木盆地是一个在古生代克拉通盆地之上叠加了中新生代前陆盆地而形成的大型叠合盆地,这已成为大家的共识,并为十多年的油气勘探实践所证实。它是中国唯一发现海相成因工业性大油田的盆地,唯一以寒武—奥陶系为工业性油气源的盆地,也是唯一既有海相又有陆相两种成因工业性油气田的盆地。

自1984年9月原地矿部西北石油局部署在塔里木盆地北部沙雅隆起上的沙参2井在下古生界奥陶系白云岩中钻遇工业性油气流后,实现了塔里木盆地油气勘探在盆地内寻找下古生界海相碳酸盐岩油气藏的重大突破,从而首次实现了塔里木盆地从前陆盆地走向克拉通盆地的重大突破,继而也实现了非背斜领域的重大突破,从而加速了在盆地腹地克拉通领域勘探的步伐。但回顾十多年的历史,至今已经历了几番海陆相转移、浅中深层的跳跃、克拉通与前陆盆地的迂回,只探明17个油气田,且以中型为主;探明石油天然气储量截止2000年上半年才到10×108t油当量。西北石油局1996年底在沙雅隆起中段下古生界碳酸盐岩中发现了一个亿吨级油田,至今已控制含油面积达700km2,预计可拿到3×108~5×108t探明储量。塔里木油田分公司在库车前陆盆地西部今年探明了克拉2号大型气田,提交储量200×108m3,似乎塔里木盆地油气勘探出现了新的契机。但往深里想一想,经过半个多世纪的地质调查和十多年的油气勘探,为什么塔里木盆地找到的与盆地规模和资源量匹配的大油气田是凤毛麟角且探明程度这么低?这一结果是偶然的还是必然的?导致这一现象的主要原因是勘探决策或勘探目标选择方面的失误,还是盆地内客观地质条件的反映?盆地内油气勘探的前景究竟如何?勘探的近期和中远期主攻方向应该在哪里?这都是摆在勘探家面前亟待解决的现实问题。而要弄清这些问题,就十分有必要在一种比较切合实际的理论指导下,结合盆地油气地质特点,了解盆地的远景,确立正确的指导思想,为勘探工作者指出寻找油气的依据,进而采取科学的部署方案。而正确的勘探思路,来源于对地下成藏规律的深入认识和切合实际的理论指导。

1 盆地原型与油气系统

朱夏先生在盆地分析方面所做的贡献在于他提醒大家要重视“历史的、动态的、系统的结构分析”的作用,并在结构分析的基础上给“原型”下了一个定义。这个定义的准确描述为叠加盆地的分析提供了最基本的单元,在塔里木盆地国家重点科技攻关中应用十分广泛并获得了丰硕的成果。一般认为,塔里木盆地克拉通板块多旋回、多阶段、风格迥异的演化历史是通过两大体制、四大构造阶段及多个板块构造阶段的研究才认识到的。包括后来在塔里木盆地进行的含油气系统分析,其结果都应视为是在“原型”分析的基础之上建立起来的。塔里木盆地原型盆地分析和演化历史表明,克拉通盆地和前陆盆地在历史上有很长一段时间是并列出现的,从两类盆地原型出现的顺序,结合中国板块活动的特点看,中国大陆古板块较小,塔里木、中朝和扬子3个板块面积之和,仅有北美板块的三分之一。因此,活动性强,在新元占代到晚古生代板块构造发生手风琴式的此张彼合控制的应力场对克拉通盆地产生强烈影响,这是塔里木板块边缘环境的一个特点。在板块内部,塔里木克拉通基地呈破碎的、条块分割的结构,水平应力场的变化使岩石圈产生垂直运动的可能性增加,而且在演化早期正常的热体制环境中塔里木克拉通盆地变形特点主要是形成大型隆坳结构,受壳下流变因素及其不均一性影响和边界活动方式的控制,克拉通内部隆坳结构发生迁移,隆起抬升此强彼弱。从克拉通盆地与前陆盆地分布的空间范围来看,在洋陆板块构造体制下沿克拉通周缘发育分布范围较窄的被动边缘盆地,前陆盆地;而在大陆板内变形体制下前陆盆地由两侧山前快速推进。尤其在燕山早期运动后,印度板块与欧亚大陆板块碰撞,塔里木进入前陆盆地阶段,在盆地南部三叠—侏罗纪发育了前陆挠曲和走滑拉分盆地的组合,反映盆地总体处于压扭环境,说明早二叠纪末的海西晚期运动是盆地构造演化史上最重要的事件,在此前后盆地发展的构造体制截然不同。因此,两种体制下形成的盆地风格迥异,资源丰度和结构不一致,所以对两个领域应有不同的勘探思路和勘探方法。

朱先生认为:一个结构单元是一种构造形式,也是一个沉积实体;并且可以按地球动力学的机制来区分、类比的是这类原型,而不是它们的组合——盆地;这些原型或结构单元应被看作是在一定环境下的作用-响应系统(Process-Response System)以及其下的子系统。这个基本单元及系统的概念是先生运用活动论、历史观分析研究盆地不同阶段演化特点的鞭辟入里的结晶,其精髓用“T环境-S作用-M响应”体现后,使中国的盆地原型具有了全球性的可比拟性,并从而突出中国盆地在全球构造环境中的特殊性。这既填补了美国著名石油大地构造学家A.W.Bally(1975)盆地分类的空白,同时也为中国盆地油气系统研究奠定了基础,理清了思路。

自从1972年AAPG年会上Dow提出Oil System这一概念以来,该名词在国外就几经演化,而且这方面的研究在西方文献中又形成了一个新热点。自引进国内后在油气勘探实践中得到广泛重视,许多人将油气系统界于盆地与成藏组合之间来研究。但它不是生、储、盖、运、圈、保研究结果的简单归纳,而是在更高层次上以一种新的思路与方法去剖析这些石油地质条件;它强调了整体的、综合的、动态的及层次性的观点,通过各要素从静态到动态的分析,追溯油气从源岩到圈闭的成因链条件及作用过程。因而,关系的建立及作用过程的恢复是油气系统研究的灵魂。一般认为,含油气系统是一套(?)成熟的烃源岩及与之有关的储集岩、盖层组成的实体。而先生在1980年指出,石油地质工作应从盆地整体考虑,首先要考察的是其全貌。但是一个盆地尤其是大型盆地,总是包含着若干个由不同的地球动力学机制产生的不同结构部分,我们称之为盆地的“原型”。在此之前,先生把油气藏形成的基本条件归纳为4个“M”、4个“S”和3个“T”。4个S是作用,4个M是作用的结果。所以,我们认为含油气系统分析与盆地原型分析一致。如果这样机械对等大家认为不是太死板的话,我想先生在石油工业出版社1986年版的《朱夏论中国含油气盆地构造》自序中给大家提示了这么几条:

(1)国际的东西要学,新理论、新方法要结合中国国情,尤其是地质理论,因为地质的区域性很强,有特点;

(2)历史的、动态的、系统的结构分析对于探索有复杂运移过程和生储关系的油气藏类型尤为重要。

塔里木盆地是一古生界克拉通盆地和中新生界前陆盆地叠置而成的大型叠合盆地,其演化经历了从洋—陆板块构造体制向大陆板内变形体制的转化,形成海陆相两类油气资源,有克拉通和前陆盆地两类勘探领域。

2 塔里木盆地油气资源结构和分布

资源结构是涉及到油气勘探部署决策和勘探技术思路、勘探技术方法的大问题。塔里木盆地有多套烃源岩,这些烃源岩的发育、分布及其对油气藏的影响受控于盆地原型及其叠加演化。对其演化和形成的资源结构有许多成果。总的看表现为以下特点。

古生代克拉通盆地发育寒武—奥陶系、石炭—二叠系两套源岩,以寒武—奥陶系为主。下古生界烃源岩主要分布于盆地东部,巴楚隆起靠和田河一带也是一个重要的分布区,他们主要受克拉通被动边缘盆地控制,在盆地中部是克拉通内坳陷盆地,隆坳差异悬殊。它经历了漫长的演化过程,是一套高成熟的烃源岩。海西早期就成熟,出现了一次生油旺盛期,资源结构以油占绝对优势,此时的盆地结构改变为地势相对平缓。水体较浅的被动、活动陆源盆地与克拉通内坳陷盆地,在盆地北部沙雅隆起发育沙西、阿克库勒、库尔勒3个古凸起,盆地中部也存在由古凸起组成的隆起带,油气向环成熟生油区的古隆起运移。此期形成的是以油为主的油藏,但古凸起顶部的剥蚀使古油藏遭受破坏,形成沥青。至海西晚期,盆地构造运动强烈,沙雅隆起区古生界剥蚀严重,克拉通盆地以寒武—奥陶系为烃源岩的油气系统在隆起再次遭到破坏,斜坡部位保存相对较好,而且推测存在相对较高的异常岩浆活动热体制,寒武—奥陶系源岩演化程度变高,气油比显著上升。到喜马拉雅期进一步成熟,生油气能力大幅下降。计算结果是下古生界烃源岩单提供的资源量约为120×108t,其中早期保存的油气资源量达37×108t,仍古现今盆地总资源量的1/5左右,充分说明早期资源的重要性,是值得重视的目标。比较可能的残存形式是经过后期次生改造,降解或分异的次生油气藏。晚期生成的资源中成熟度高的轻质油——凝析油占较高的比例(顾忆等,1997)。

中新生代前陆盆地主力烃源岩为三叠—侏罗系,它们和石炭—二叠系在喜马拉雅期形成的资源量分别是40.5×108t和25.8×108t,主要分布在塔东北坳陷区56%、塔中隆起区21%、塔西南坳陷区21%。3套烃源岩形成的资源量占盆地总资源量的4/5,资源结构以气为主。

3 塔里木盆地油气藏特征和二次成油

前已述及塔里木盆地烃源岩的演化比较复杂,盆地的演化历史决定油气藏的形成也是多期的,流体包裹体分析确定塔里木盆地至少有3期油气运聚过程。以往的勘探区集中在构造活动性较强的隆起地带及山前坳陷区,油气藏绝对大多数是晚期和近期形成的,以克拉2气田为例。克拉2气藏为底水块状干气气藏,甲烷含量高,非烃气体含量低,是典型的优质天然气,天然气的PVT性质表现为异常高压的特征。流体包裹体研究表明,克拉2气田为5.0Ma[康村组(Nk)]以来一次性成藏的结果,即气藏形成晚于圈闭形成时间[库车组(N2k)沉积以来],气源来自库车坳陷三叠—侏罗系。据烃源岩潜力指数(SPI)高达50.5t/m2判别,库车前陆盆地油气系统中克拉苏构造带与烃源岩上下叠置,为一个超强充注的含气系统。

但近年来在塔中、塔北、巴楚隆起上克拉通领域发现的油气藏,原油地球化学特征表明为早期成藏或多数具有二次充注成藏的特点。以塔河油田为例,从整个阿克库勒凸起看平面上该区受岩性、储层物性、断裂分隔的影响或局部构造的控制形成多个油气藏,纵向上有三叠系、石炭系两套碎屑岩储层和奥陶系碳酸盐岩储层,油源对比表明烃源岩都是寒武系—下奥陶统;圈闭类型三叠系以低幅度构造类型为主,石炭系是在大构造背景基础上叠加岩性因素,奥陶系岩溶储集体以石炭系巴楚组泥岩为盖层形成不整合岩溶圈闭;近年来已累计探明油气地质储量1×108t以上。

根据储层沥青、流体包裹体分析以及饱和压力或露点压力计算资料,塔河油区成藏有4期:海西早期以破坏为主,海西晚期破坏与改造并存,燕山—喜马拉雅早期以油藏的形成与分配为主,喜马拉雅晚期以轻质油和气的充注为主。塔河油田奥陶系油藏流体性质平面分布差别较大,以3区与4、6区最为显著。塔河4、6区只存在重质油,且密度大的多。本区只有塔河3号奥陶系油藏有凝析气顶,往下有轻质油、常规原油和重质油分布;它在海西晚期就已成藏,但以喜马拉雅期为主。原油中高浓度的25—降藿烷系列化合物证明海西晚期有过成藏后的氧化降解(沙61井区),而且北部原油受后期油气充注影响较小。纵向上三层油藏性质也不同,形成时代也有差别。塔河3号石炭系产层原油反映出的成藏期主要为印支—燕山晚期。

通过对盆地中已发现油气藏实际资料的分析,不难发现塔里木盆地油气藏形成具以下总体特征:

(1)整体封闭条件是成藏的首要条件。塔里木地史上每一成藏期无不以整体封闭环境的形成为前提,每一成藏期的破坏又无不以其整体封闭环境受到开启而破坏。而且与整体封闭相联系的区域性盖层的发育层位或发育时间,决定了油气藏的有效成藏时期。

(2)喜马拉雅期是现今油气成藏的重要时期。现今盆地油气的形成分布明显受盆地构造格架控制,有3个相对独立的构造单元,3个有效成藏条件组合,它们决定了现今油气远景的大小和不同的勘探目标方向。在加深对晚期成藏规律的研究的同时,要重视克拉通领域古油藏的探索。

(3)多时代油气,通过长距离跨时代运移和聚集成藏。海相和陆相油气并存、多类型油气藏共存的特点,导致了油气分布的复杂性。但几个大油田与油源的关系明显地反映出大圈闭距离油气源越近越容易形成大的油气聚集。

(4)多期成藏,主要与多个油源在不同阶段分别生成不同性质的油气过程有关。多期形成的油气藏叠加,构成了多个含油系统,油气多相态共存,从而形成了油气藏的动态成藏过程。

(5)一句话,上述特点明显表现出复式油气聚集规律。

4 塔里木盆地油气勘探指导思想和部署原则

从前述盆地地质特点和油气成果看,塔里木盆地油气勘探的指导思想应是:

(1)立足多目的层的勘探;占领克拉通盆地古隆起及古斜坡,逼近主力烃源岩;以大型圈闭为主攻目标,瞄准下古生界碳酸盐岩寻找大型原生油气田(藏);兼顾上古生界和中新生界低幅度圈闭群,寻找次生的中小型油田(藏)。

(2)加强前陆盆地的前陆斜坡、逆冲褶皱构造带解剖,以大型圈闭为主攻方向,以中新生界高孔渗碎屑岩储层为目标,寻找大型天然气田。

在上述勘探部署指导思想的指导下,油田公司勘探部署应坚持以下原则:

(1)油气并举,以油为主,支持和发展区域经济,同时为“西气东输”积极推进天然气勘探。

(2)背斜油气藏与非背斜油气藏并重,并注意方法技术系列的有效性和针对性。

(3)海相克拉通盆地与陆相前陆盆地两大领域兼顾,评价时各有侧重。

(4)坚持勘探程序,加大勘探的力度,并加快勘探的节奏;同时也充分考虑勘探的物资、资金支撑条件,坚持量力而行的原则。

(5)坚持可持续发展的原则,在积极开拓新区、培育勘探后备基地的同时,不间断地开展立足全盆地的选区评价工作。

(6)依靠科技进步和技术创新,积极引进消化吸收国内外新的勘探方法技术系列和理论,不断更新勘探思路,结合油气勘探对象实际特征,进一步完善和创新方法技术系列。

参考文献

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