托克遜凹陷油氣成藏條件及勘探方向

劉媛萍 王瑞英 蔡必金 徐 贏

（1.成都理工大學能源學院，四川 成都 610059；2.中國石油吐哈油田分公司勘探開發研究院，新疆 哈密 839009）

0 引言

托克遜凹陷位于吐哈盆地西部，面積約2.9×103km2，勘探及研究程度相對較低，二維測網密度為1 km×1 km～0.5 km×0.5 km，三維地震資料面積為51 km2；已鉆探井12口。1989年托參1井在三疊系克拉瑪依組獲得工業油流，黃山街組獲得工業氣流，提交石油地質儲量84.02×104t，發現伊拉湖小型油氣藏。鉆井油氣顯示集中在下侏羅統八道灣組、三疊系小泉溝群和二疊系桃東溝群三套層系。據二次資源評價資料，該凹陷石油資源量為1.89×108t，天然氣資源量為144×108m3，資源量大，具備多層系立體勘探的條件。

隨著勘探的不斷深入，尋找、探索新的勘探接替領域已成為吐哈油田油氣勘探的一道難題。托克遜凹陷油氣資源量豐富，勘探及研究程度較低，通過解剖伊拉湖構造帶三疊系已知層系油藏，分析認為該凹陷三疊系小泉溝群和二疊系桃東溝群具備構造—巖性及地層—巖性成藏的基本石油地質條件，具備巨大的油氣勘探潛力。但該區烴源巖平面展布規律不明確，平面含油氣性差異較大，油氣分布規律復雜。研究烴源巖平面分布規律及油氣成藏主控因素，是該凹陷油氣勘探獲得突破的重要任務。

1 區域構造背景

托克遜凹陷自西向東發育魚兒溝構造帶、烏蘇構造帶、伊拉湖構造帶及蘇貝希構造帶（圖1），區域構造資料表明［1-4］，該區自晚石炭世末期由弧后裂谷進入陸相盆地演化階段。在早二疊世，該區發育陸內裂谷，普遍發育火山碎屑巖夾火山熔巖組合，以具有大量酸性火山巖和基性火山巖為特征。至早二疊世末，海西運動使該區抬升剝蝕，致使桃東溝群烴源巖遭受大量剝蝕，沒有接受上二疊統和下三疊統沉積。中三疊世，由于沉降速率和沉積速率較快，形成了一個泛湖盆，沉積中心在魚兒溝地區，而此時期伊拉湖構造帶北部為邊緣相沉積，發育扇三角洲砂體。晚三疊世，湖盆范圍擴大，沉積中心向托克遜方向遷移，烏蘇構造帶鉆探的烏蘇1、烏蘇2井均揭示厚層的上三疊統，巖性以深灰色泥巖和薄層砂巖為特征。早侏羅世，隨著構造沉降緩慢，沉積速率中等，氣候溫暖潮濕的湖沼環境下發育了腐殖煤層。侏羅紀末期的中燕山運動及第三紀的喜山期運動使該區一直處于隆升狀態，地層遭到較大的剝蝕。

圖1 托克遜凹陷構造帶單元劃分圖

2 托克遜凹陷油氣成藏條件

2.1 烴源巖

根據野外露頭、鉆井、地震等資料，托克遜凹陷已經證實的烴源巖為上三疊統和侏羅系水西溝群湖相—湖沼相煤系烴源巖，屬于低熟—成熟源巖。經油源對比，托參1井克拉瑪依組的油氣來自于上三疊統源巖。

托參1井鉆遇侏羅系水西溝群和上三疊統兩套烴源巖，上三疊統源巖厚度為143 m，水西溝群源巖厚度為830.5 m，源巖類型以煤層和暗色泥巖為主。上三疊統有機碳含量為1.95%，水西溝群的有機碳含量達到2.84%，達到好—最好的烴源巖標準。兩套烴源巖均達到低成熟到成熟階段；目前已發現的伊拉湖三疊系油藏原油具有低伽馬蠟烷含量、低三環萜含量、較高姥植比、規則甾烷“V”字型分布的特征，油源對比認為油氣來自于上三疊統源巖（圖2），目前在托克遜凹陷還沒發現來自二疊系桃東溝群烴源巖的油氣，僅在凹陷西緣艾維爾溝露頭剖面揭示的桃東溝群發育一套灰黑色油頁巖，厚度為320 m，有機碳含量為6.64%，已經達到高成熟階段，推測凹陷內不乏該套烴源巖。

圖2 伊拉湖油田原油與三疊系源巖色譜對比圖

2.2 儲集層

托克遜凹陷含油砂巖的巖石類型為長石巖屑細砂巖、長石巖屑中砂巖及含礫不等粒砂巖，砂巖中石英含量一般在27%～32%，長石含量為15%～25%，巖屑含量為40%～50%。巖屑以凝灰巖為主，部分為中基性、酸性噴發巖，分選好—中等，磨圓次棱角—次圓狀，泥質膠結含量為3%～5%，硅質膠結含量小于1%，僅見少量碳酸巖膠結。三疊系砂層屬于中孔中滲儲集層，孔隙度都在6.17%以上，均值在10.8%～15.9%之間；伊拉湖構造帶滲透率平均值普遍都在50 mD以上，而烏蘇構造帶滲透率相對較低，小于2 mD［5］（表1）。

表1 托克遜凹陷部分井巖心分析物性統計表

2.3 蓋層

該區不乏蓋層，除伊拉湖構造帶北部地區外，水西溝群及小泉溝群大面積發育的濱淺湖相泥巖形成了高質量的區域性蓋層。

2.4 圈閉

受晚印支運動、晚燕山—喜山運動的影響，托克遜凹陷形成了一系列斷塊、斷鼻及斷背斜圈閉，構造的平面展布呈現西早東晚、北強南弱的特點，其中以烏蘇—伊拉湖構造帶為主體的區域是歷次構造運動的集中改造區，發育眾多局部構造，以斷背斜、斷塊為主。

2.5 油氣運移

油氣運移遵循“側向沿著不整合面、疏導層和垂向沿著斷裂運移”聚集成藏的原則，生烴中心（有效烴源巖）對油氣具有非常明顯的控制作用，微裂縫和孔滲系統是油氣運移的主要通道。總體來看，由于托克遜凹陷有效的生烴中心位于凹陷西部，伊拉湖—烏蘇構造帶經多期構造運動的改造，斷裂體系發育，且緊鄰生烴中心，有利于油氣的運移聚集成藏。

2.6 保存

伊拉湖構造帶斷裂發育，不利于油氣的保存。早期注入圈閉的油氣經喜山運動的改造，極易遭受破壞及二次成藏。托參1井在桃東溝群見到良好的油氣顯示，但試油為水層，分析認為受伊拉湖構造頂部斷層的影響，油氣藏遭受破壞，油氣賦存于上部地層，而位于伊拉湖斷層下盤的烏蘇構造帶，圈閉條件良好，是油氣聚集賦存的有利場所。

3 油氣成藏主控因素

托克遜凹陷油氣分布規律主要受控于烴源巖、油氣的運移與圈閉形成期次的匹配關系等因素［6］。

3.1 生烴中心

圖3 托克遜凹陷上三疊統暗色泥巖厚度圖

勘探實踐證實［7-8］，托克遜凹陷上三疊統烴源巖存在2個生烴中心（圖3），其一是托參2—鹽1井一線，沉積厚度大，可達400～500 m，其烴源巖品質較差；其二是西部魚1—烏蘇1井一線，厚度稍小，但其烴源巖品質較好，是凹陷內最主要的生烴中心，對成藏起到明顯的控制作用。水西溝群烴源巖非常發育，生烴中心主要在伊南地區，沉積厚度可達500～600 m，煤系源巖發育，基本已達到低成熟以上階段，有機質豐度較高，烏蘇1、烏蘇2及托參1等井已在該層系鉆遇。桃東溝群在凹陷內沉積范圍有限，分布范圍及其厚度尚不清楚，從艾維爾溝所揭示的半深湖相源巖可以推測，凹陷內存在這套潛在的烴源巖，其沉積中心在魚兒溝地區。

3.2 油氣運移與圈閉形成期次的匹配

根據盆地熱史研究，該區上三疊統有機質成熟期約在侏羅紀中—晚期。考慮到構造熱事件的影響，有機質成熟可能始于侏羅紀中期。侏羅紀末期，該區上三疊統上覆地層厚度達2 000 m，按三疊—侏羅紀地溫梯度2.34℃／100 m計算［9］，仍屬于有機質成熟范圍內。因此，托克遜凹陷的油藏主要成藏期應在中侏羅世到晚侏羅世；中晚燕山期—喜山期斷裂活動是油氣運聚的必要條件。油氣運移的通道主要是斷層、滲透性巖層和不整合面。該區斷裂均形成于燕山運動和喜山運動中，這些斷裂成為油氣運移的必然通道。同時也對早期形成的油藏起到破壞作用（如伊拉湖構造頂部喜山期形成的斷層）；早、中晚燕山運動形成的圈閉與油氣成熟運移時期相匹配，為油藏的形成提供了必備的條件［10-13］。

4 下步勘探方向

托克遜凹陷油氣資源豐富，勘探潛力大。已鉆探井在不同層系均見到了良好的油氣顯示，已發現了伊拉湖小型油氣藏。作為吐哈盆地區域研究的勘探領域，下一步勘探方向應在擴展后期保存好的三疊系構造圈閉油氣藏的同時，積極探索小泉溝群、桃東溝群地層—巖性油氣藏。

4.1 三疊系構造圈閉油氣藏

伊拉湖構造三疊系油氣藏地質特征表現為：黃山街組凝析氣藏以黃山街組下部砂層為儲集層，上部泥巖及泥質粉砂巖為蓋層，氣藏類型為邊水層狀；克拉瑪依組油藏以克拉瑪依組砂層為儲集層，上部厚層暗紅色泥巖為蓋層，油藏類型為底水塊狀。構造形成于印支運動，在三疊系生排烴高峰期，伊拉湖構造規模較小，形成規模不大的油氣聚集后，晚燕山、喜山運動構造定型前油藏始終被改造，伴隨油氣的散失和調整，從而導致伊拉湖構造三疊系油氣藏現今規模小。因此，從成藏和后期保存來說，受構造運動影響相對較小的伊南構造以及伊拉湖構造翼部的斷塊及斷背斜是下一步該層系擴展的主要方向。

4.2 小泉溝群、桃東溝群地層—巖性油氣藏

二維地震及波阻抗反演資料表明，伊拉湖斷層下盤烏蘇構造帶及蘇貝希構造帶二疊—三疊系砂體有向東南削失減薄的特征（圖4），該區帶緊鄰生烴中心，生儲蓋條件匹配好，是探索小泉溝群、桃東溝群地層—巖性油氣藏的有利區域。

圖4 托克遜凹陷南北向波阻抗反演剖面（TP96-97）圖

5 結束語

根據鄰區勘探經驗及托克遜凹陷目前勘探資料，以現代油氣地質理論為指導，系統分析了托克遜凹陷油氣藏形成的基本地質要素，認為托克遜凹陷具備大、中型油氣田形成的地質條件，具有巨大的油氣勘探潛力，勘探前景廣闊，存在多個有利的油氣勘探領域。下一步勘探方向應在積極擴展后期保存好的三疊系構造圈閉油氣藏的同時，積極探索小泉溝群、桃東溝群地層—巖性油氣藏。

［1］趙文智，袁非，曾曉明.吐魯番—哈密盆地的構造特征［J］. 石油學報，1992，13（3）：9-18.

［2］陶明信.吐—哈盆地大地構造環境分析：兼論大陸板內盆地與造山帶的成因關系［J］.沉積學報，1994，12（4）：40-49.

［3］呂錫敏.吐哈盆地構造特征與油氣賦存［J］.江漢石油學院學報，2001，23（2）：75-80.

［4］朱文斌，馬瑞士，胡德昭，等.新疆覺羅塔格山與吐哈盆地的構造接觸關系［J］.大地構造與成礦學，2001，25（2）：128-135.

［5］何志平，康永尚，楊珍詳.托克遜凹陷伊拉湖構造成藏特點及其勘探意義［J］.石油勘探與開發，2004，31（4）：11-14.

［6］柳益群，周鼎武，馮喬.吐哈盆地西部油氣勘探前景分析［J］. 石油學報，2001，22（3）：17-21.

［7］程正武，吳紹祖，方曉思.準噶爾南緣和吐魯番盆地二疊 — 三疊系［J］. 新疆地質，1997，15（2）：155-173.

［8］羅紅軍，徐樹寶，楊茂源.吐魯番坳陷含油氣系統［J］.石油勘探與開發，1999，25（5）：1-4.

［9］柳益群，吳濤，崔旱云，等.新疆吐魯番—哈密盆地的古地溫梯度及地質熱歷史［J］.中國科學（D輯），1997，27（5）：431-436.

［10］鄭浚茂，應鳳祥.煤系地層（酸性水介質）的砂巖儲層特征及成巖模式［J］. 石油學報，1997，18（4）：19-24.

［11］楊家靜，胡伯良.吐哈盆地原油和烴源巖單烴碳同位素組成特征及油源對比探討［J］.沉積學報，1997，16（2）：207-211.

［12］馮喬，柳益群，張小莉.吐哈盆地西南部熱演化史［J］.西北地質，1997，18（3）：46-52.

［13］左勝杰，龐雄奇，周海燕.吐哈盆地三疊系小泉溝群泥質烴源巖排烴門限及排烴特征模擬研究［J］.石油大學學報：自然科學版，2001，25（4）：20-25.