柴達木盆地東坪地區基巖氣藏成藏條件分析

李 婷，夏志遠，劉小平，陳 琰，管 斌

(1.中國石油塔里木油田分公司，新疆 庫爾勒 841000;2.中國石油杭州地質研究院，浙江 杭州 310023; 3.中國石油青海油田分公司，甘肅 敦煌 736202)

柴達木盆地東坪地區基巖氣藏成藏條件分析

李 婷1，夏志遠2，劉小平1，陳 琰3，管 斌3

(1.中國石油塔里木油田分公司，新疆 庫爾勒 841000;2.中國石油杭州地質研究院，浙江 杭州 310023; 3.中國石油青海油田分公司，甘肅 敦煌 736202)

東坪地區基巖氣藏成藏條件分析對具有類似地質條件地區的基巖油氣藏研究有一定指導意義。在前人對烴源巖以及區域構造演化研究的基礎上，結合巖心觀察、巖石薄片鑒定及物性等資料對基巖儲層的研究成果，從烴源、儲層、區域構造背景、天然氣運移通道、圈閉等因素及其配置關系，分析了柴達木盆地東坪地區基巖氣藏成藏條件。研究表明:東坪斜坡緊鄰一里坪生烴凹陷，為一持續發育的古隆起，早在古近紀接受沉積前，基底經歷了長時間的風化淋濾和多期構造運動，形成了以裂縫、溶蝕孔縫為主的儲集空間，物性較好，油氣運移通道主要為基底斷裂和基巖風化殼;建立了東坪地區基巖氣藏成藏事件表和2種成藏模式(以斷層—裂縫縱向輸導為主的近源成藏模式和以多階斷層縱向輸導—基巖風化殼橫向運移為輔的遠源成藏模式)。

成藏條件;成藏模式;基巖氣藏;風化殼結構;東坪地區;柴達木盆地

0 引言

東坪地區位于柴達木盆地阿爾金山前東段，整體為一南傾的古斜坡背景，覆蓋著新生代地層，受近南北向斷層控制，形成大型南傾鼻狀隆起，是在古元古代區域變質巖和古生代花崗巖復合基底上發育起來的斷鼻構造［1-5］，從山前向盆內表現為高斷階—中斜坡—低斷隆—深凹陷的四級構造形態。

2010年以前，研究區整體勘探和認識程度還很低。隨后青海油田轉換勘探思路［6］，依據源外構造巖性油氣藏理論，加強對東坪地區天然氣成藏條件的綜合分析與評價，重新認識東坪地區，認為該區具備形成規模氣藏的有利條件:大面積展布的侏羅系源巖、厚層砂礫巖及基巖風化殼儲層、多套儲蓋組合、持續發育的古隆起(古斜坡)、區域性的不整合、油氣疏導斷裂等。2011年通過綜合評價分析，優選東坪鼻隆部署鉆探東坪1井，并在基巖段壓裂試氣，獲得高產天然氣流。隨后部署鉆探了東坪3井，在基巖段也獲得了工業氣流，擴展了基巖氣藏含氣面積。

東坪地區基巖氣藏的發現顯示出柴達木盆地阿爾金山前帶基巖段良好的油氣勘探前景。從烴源、儲層、構造背景、天然氣運移通道、圈閉等因素及其相互配置關系入手，對研究區基巖氣藏成藏條件進行研究，以指導阿爾金山前帶以及有類似地質條件地區的油氣勘探。

1 基巖氣藏成藏有利條件分析

1.1 豐富的氣源

基巖油氣藏一般都是新生古儲型油氣藏，油氣來源以生油層直接覆蓋在基巖圈閉之上以及斷層兩側生油巖直接與基巖圈閉相接觸為最佳［7-12］。充足的油氣源條件是基巖油氣藏形成的物質基礎［13-18］，東坪斜坡緊鄰柴達木盆地北緣一里坪侏羅系生烴凹陷，以基底斷裂與烴源巖直接相溝通，曹正林等［19］通過東坪地區油氣源對比分析，證實東坪地區天然氣源于侏羅系煤型氣。地震標定和實驗室分析資料顯示，一里坪侏羅系殘余烴源巖分布范圍約8 000 km2，厚度為100～600 m，其中厚度大于400 m的優質烴源巖分布面積約為3 400 km2，有機質類型以Ⅲ型為主，有機碳含量為1.5%左右。烴源巖在古近紀—始新紀(E1+2)晚期已成熟(Ro為0.5%～0.7%)，漸新紀(E3)中晚期進入生油高峰(Ro為0.7%～1.3%)，上新世早中期進入濕氣階段(Ro為1.3%～2.0%)，上新世晚期(N23)至今處于干氣階段(Ro＞2.0%)，天然氣資源量達到1×1012m3，這為東坪地區基巖氣藏的形成提供了充足的氣源保障［19-21］。

1.2 發育良好的風化殼儲層

東坪地區自早古近紀接受沉積以前，基底歷經長達3.5×108a的風化淋濾和多期次構造抬升作用［22-24］，基巖中斷裂和裂縫極其發育，這會進一步促使淋濾溶蝕作用的進行，形成數百米的裂縫溶蝕發育帶，例如坪1H-2-3井鉆遇基巖513 m，井底測井曲線依然顯示出良好的裂縫溶蝕特征。根據坪1H-2-3井的基巖頂部及路樂河組 (E1+2)底部連續巖心資料，可將基巖風化殼從上往下依次劃分為土壤層、殘積層以及半風化層 (圖1)。在平面上，土壤層和殘積層往往呈斷續分布，半風化層普遍存在，也是基巖風化殼最重要的儲集層。殘積層主要為地表風化殘留的角礫狀基巖，厚度分布范圍為0～10 m，泥質含量高，經后期的埋藏壓實以及膠結作用，難形成好的儲集體;半風化層厚度一般大于400 m，構造裂縫和溶蝕孔縫發育，但非均質性也很強，巖心上表現為塊狀和碎塊狀頻繁互層，孔隙度最小為1.7%，最大為7.89%，平均為3.75%;滲透率最小為0.05× 10-3μm2，最大為115.81×10-3μm2，平均為5.03× 10-3μm2(據坪1H-2-3井31塊物性分析樣品)，為基巖氣藏的主要儲集體。

圖1 柴達木盆地東坪地區坪1H-2-3井基巖風化殼垂向結構

東坪地區10口基巖取心井都是取的半風化層段的巖心，根據巖心觀察、巖石薄片鑒定、CT掃描以及成像測井資料證實，基巖半風化層發育構造縫、溶蝕縫和溶蝕孔，基質溶蝕孔縫伴隨構造裂縫發育，孔縫配置關系良好。其中構造縫以高角度張性裂縫為主，受控于剪切應力，呈多期次網狀交叉切割，裂縫密度為20～100條/m，裂縫寬度、延長度不一，充填作用較弱。基巖中不穩定的長石、方解石及暗色礦物(角閃石、黑云母等)沿早期的構造(微)裂縫產生強烈的溶蝕，形成溶蝕孔和溶蝕縫。基質溶蝕孔能有效增加基巖的儲集性能，裂縫是天然氣運移和滲流的良好通道，多種類型的儲集空間是基巖儲層形成的前提條件［25-27］。

此外，東坪地區182塊基巖儲層小柱塞樣和12塊全直徑樣品物性分析，孔隙度主要為2.0%～6.0%，占總數的59.07%，大于物性下限(孔隙度為2%)的孔隙度平均值為3.76%;滲透率主要分布范圍是 0.05×10-3～10.00×10-3μm2，占總數的66.32%，平均滲透率為1.98×10-3μm2。取樣分析一般都是基巖致密層段(塊狀基巖)，由于研究區基巖裂縫十分發育，巖心破碎嚴重，收獲率低(10%～80%)，因此，推斷實際物性應該更好。

1.3 持續隆起的古構造背景

東坪地區基底在接受新生代地層沉積前，是一個古隆斜坡背景，后期埋藏又經歷了3個大的構造演化階段［20］:①喜馬拉雅早期(K—N1末)，阿爾金斷裂形成并發生右行壓扭走滑運動，區域構造環境由伸展轉為壓縮，早期控制中生界沉積的正斷層發生反轉，形成隆凹格局，隨著右行走滑不斷加強，派生出的北東向斷裂與早期的北北西向斷裂組合，形成低位扭動隆起(東坪1井區)的雛形;②喜馬拉雅中期()，阿爾金斷裂由右行壓扭走滑轉為左行壓扭走滑運動，在N1末期形成的低位扭動隆起繼承性發育，構造幅度不斷增強;③喜馬拉雅晚期(末—Q)，青藏高原快速隆起，阿爾金斷裂在左行走滑調節的同時，發生了自北向南的強烈逆沖，阿爾金山快速抬升，在阿爾金山前形成近平行于造山帶的疊瓦狀逆沖斷裂，山前沉積地層遭受掀斜，高位斷階帶(東坪3井區)及中部斜坡形成。持續發育的古隆起背景使東坪地區成為天然氣運移的有利指向區。

1.4 良好的油氣運移通道

阿爾金山前帶東坪地區早期受東昆侖沖斷作用控制，發育一系列連通基底的斷裂，如坪東斷裂是阿爾金山前的一個二級斷裂，控制地層、沉積及烴源巖的分布，侏羅系烴源巖主要分布在其以東的地區。受阿爾金斷裂走滑影響，坪東斷裂晚期活動反轉，成為溝通鄰區侏羅系烴源巖和東坪地區基巖風化殼儲層的良好通道［8］。此外，基巖風化殼內發育孔縫配置良好的多種儲集空間，在喜馬拉雅構造晚期阿爾金山抬升過程中，天然氣可以通過不整合面之下的基巖風化殼向基巖上傾方向遠源側向運移。

1.5 儲蓋組合良好的基巖風化殼斷隆圈閉

東坪地區的基底經過多期構造抬升和淋濾溶蝕作用，發育了一套優質的基巖風化殼儲層，后期經埋藏，又在路樂河組(E1+2)頂部沉積了一套約100 m厚的膏泥巖，在地震反射同向軸上表現出清晰、連續、穩定的特征，可作為良好的蓋層，能有效封堵下伏基巖風化殼中的天然氣。同時在阿爾金斷裂走滑過程中，基巖發生局部隆升，并派生出的一系列北東向逆斷層，能對天然氣的富集起到側向封堵作用。最終基巖風化殼儲層與上覆路樂河組的膏泥巖蓋層組合，在局部隆升的背景和側向斷層的遮擋下，形成了儲蓋組合良好的基巖風化殼斷隆圈閉。

1.6 良好的時空配置關系及保存條件

從東坪地區基巖氣藏成藏事件(圖2)可以看到，基巖氣藏形成在時間和空間上具有良好的匹配關系。基巖風化殼儲層形成后，一經埋藏，就在其頂部形成了一套良好的區域蓋層。在喜馬拉雅構造運動中晚期(N21—Q)，早期形成的坪東等基底斷裂活動反轉，與新派生出的基底斷裂組合，形成基巖風化殼斷隆圈閉，與此同時，緊鄰研究區的侏羅系烴源巖也正處于大規模生排氣階段，基底斷裂和裂縫剛好可以作為天然氣運移的有效輸導體。同時，東坪地區基巖氣藏形成的時間相對較晚，天然氣在上覆區域蓋層的遮擋下不容易散失，這對氣藏的保存十分關鍵。

圖2 東坪地區基巖氣藏成藏事件

2 基巖氣藏成藏模式

2.1 近源成藏模式

油氣直接通過基底斷裂縱向運移到緊鄰深凹陷的基巖圈閉內成藏。以東坪1井區基巖氣藏為例，圖3為橫切東坪鼻狀構造主體的南西—北東向剖面上為近源成藏模式。從圖3可以看到，一里坪凹陷侏羅系烴源巖生成的天然氣通過坪東斷裂向上運移，主要聚集在靠近深大斷裂的基巖風化殼構造圈閉之中，該區位于阿爾金山東段東坪斜坡的低斷隆帶，基巖中裂縫和溶蝕孔縫發育，天然氣在其中運移并聚集成藏。

圖3 東坪地區基巖氣藏近源成藏模式

圖4是沿著東坪鼻狀構造主體的傾伏向所建立的成藏模式，東坪1井區緊鄰深凹陷，天然氣通過基底斷裂縱向運移和短距離的基巖風化殼橫向運移至基巖低斷隆帶聚集成藏。

2.2 遠源成藏模式

深凹陷帶的油氣經過基底斷裂縱向運移和長距離的基巖風化殼橫向運移至基巖圈閉中聚集成藏。以東坪3井區的基巖氣藏為例，東坪3井區高斷階帶的基巖斷隆圈閉受喜馬拉雅構造運動晚期南北向逆沖推覆作用控制，形成時間相對較晚，氣藏的形成除了由坪東斷裂以東的源巖通過基底斷裂縱向近源供氣外，還有可能在阿爾金山抬升過程中，天然氣通過多階斷層縱向輸導，途經低斷隆和中斜坡的基巖風化殼遠源側向運移，最終在高斷階帶的基巖構造圈閉內聚集成藏(圖4)。

圖4 東坪地區基巖氣藏遠源成藏模式

3 結論

(1)東坪地區基巖氣藏具備有利成藏條件:東坪地區緊鄰一里坪生烴凹陷，氣源充足，在長期的古隆起背景下，基底經歷長時間風化淋濾和多期次的斷裂構造運動，形成了孔縫配置良好的風化殼儲層;風化后的基底在后期經沉降埋藏，形成基巖斷隆圈閉，此時鄰區大規模生成和排出的天然氣，通過反轉活動的深大斷裂運移到基巖儲層中，并在基巖頂部的膏泥巖蓋層的覆蓋及封閉斷層的側向遮擋下聚集成藏。

(2)東坪地區基巖氣藏成藏以基底斷裂縱向輸導的近源成藏模式為主，緊鄰阿爾金山前帶東坪3井區存在以多階斷層縱向輸導—基巖風化殼橫向運移為輔的遠源成藏模式。

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編輯張 雁

TE121.1

A

1006-6535(2015)05-0069-05

20141203;改回日期:20150815

中國石油天然氣股份有限公司重大科技專項“柴達木盆地巖相古地理研究”(2011E-0303)

李婷(1989-)，女，2012年畢業于長江大學資源勘查工程專業，現為中國石油大學(北京)地質工程專業在讀碩士研究生，主要從事沉積儲層研究工作。

10.3969/j.issn.1006-6535.2015.05.014