塔里木盆地輪南地區油氣成藏期次分析

姜 林，薄冬梅，周 波，張春蓮，朱永峰

(1.中國石油勘探開發研究院，北京 100083；2.塔里木油田分公司 勘探開發研究院，新疆 庫爾勒 841000；3.提高石油采收率國家重點實驗室，北京 100083；4.盆地構造與油氣成藏重點實驗室，北京 100083)

塔里木盆地輪南地區油氣成藏期次分析

姜 林1，3，4，薄冬梅1，周 波1，張春蓮2，朱永峰2

(1.中國石油勘探開發研究院，北京 100083；2.塔里木油田分公司 勘探開發研究院，新疆 庫爾勒 841000；3.提高石油采收率國家重點實驗室，北京 100083；4.盆地構造與油氣成藏重點實驗室，北京 100083)

塔里木盆地輪南地區多期構造運動對油氣成藏產生了重要作用，認識油氣藏的形成過程與分布規律需要準確厘定油氣成藏期次。文中根據目前流體包裹體均一溫度研究成藏期方法的特點，在塔里木盆地溫演化過程分析的基礎上，提出了流體包裹體樣品埋深范圍在150 m以內的選取原則，統計了典型井主要含油層位樣品的流體包裹體均一溫度，并以5 ℃的溫度間隔分別分析了奧陶系、石炭系、三疊系流體包裹體均一溫度分布。結合埋藏史-熱史分析，認為對于輪南地區奧陶系沉積后主要成藏可分為4期：分別發生在中-晚泥盆世，大約在375～394百萬年；早-中二疊世，大約在251～282百萬年；早-中白堊世，大約在97～117百萬年；新近紀，大約在4～18百萬年。

塔里木盆地；輪南地區；成藏期次；流體包裹體；均一溫度

0 引 言

輪南地區三面臨凹，凹陷烴源巖發育良好，為油氣成藏提供了充足的油氣源條件[1-2]。多期構造運動導致斷裂構造非常發育，在奧陶系形成了多條大型斷裂帶，并控制了輪南地區的構造形態，后期構造運動不僅使斷裂周期性活動，而且不斷向上覆地層延伸，從而成為輪南地區極為重要的油氣縱向運移通道[3-4]。構造運動引起的地層升降，也導致多個不整合的形成，特別是奧陶系頂部，由于斷裂非常發育，而且長期暴露地表，遭受風化、剝蝕和地表水的淋濾，形成了溶孔、溶洞極為發育的碳酸鹽巖古潛山，成為輪南地區重要的油氣橫向運移通道和儲集場所。上覆的石炭系、三疊系等也發育良好的儲集層，同時為油氣的運移提供了重要的通道。輪南地區多期的構造運動也導致在各層系均發育良好的圈閉條件，而良好的蓋層條件有利于成藏油氣的保存，因此，輪南地區油氣大規模成藏。但是，構造運動對油氣藏的保存存在一定的影響，多期構造運動必然帶來多次油氣藏的調整，油氣成藏期的厘定對于認識輪南地區油氣成藏的過程以及指導油氣勘探都具有重要的意義。

1 構造背景

輪南地區位于塔里木盆地塔北隆起中段，東連草湖凹陷，西接哈拉哈塘凹陷，南臨滿加爾凹陷，北靠輪臺凸起(圖1)。鉆井資料證實奧陶系侵蝕面是一個向東、西、南、北4個方向傾沒的大型潛山隆起，同時奧陶系內幕也是一個大背斜。在輪南潛山隆起上，還發育了與輪臺斷裂大致平行，發育時間基本相同的4條壓扭性斷裂，形成了2個近東西向的斷壘帶，即輪南斷壘帶和桑塔木斷壘帶。根據區域構造特征，輪南地區平面上自北向南可分為輪南北部潛山斜坡、輪南潛山斷壘帶、輪南中部潛山平臺、桑塔木斷壘帶、輪南南部潛山-內幕斜坡，東西部分別為輪南東部內幕斜坡、輪南西部潛山和塔河潛山背斜帶。本次研究的區域主要包括輪南潛山斷壘帶、輪南中部潛山平臺、桑塔木斷壘帶、輪南南部潛山-內幕斜坡、輪南東部內幕斜坡和輪南西部潛山。

圖1 輪南地區構造分區圖Fig.1 Tectonic divisions of Lunnan area

2 樣品選取原則

對于油氣的運移來說，可以沿橫向連通的沉積層或不整合，也可以沿縱向分布的斷層，并且三者可以在空間上相互交織，形成網狀的輸導體系[5-8]。而對于油氣的聚集成藏來說，一般是在橫向連通的儲集層中聚集，但即便是同一儲層，也有其自身的空間展布范圍。從地層埋深角度上說，同一儲層可以出現在不同的深度，而且這種深度上的差異可能非常大，導致同一儲集層的不同油氣藏的成藏溫度可能相差很大，因此在進行流體包裹體取樣分析時應充分考慮這種層位以及深度上的變化。

由于地核產生的強大能量不斷向外圈層傳遞，從地表以下一定的深度(恒溫層)到軟流圈的巖石圈部分形成增溫層，地層溫度隨地層深度的增加而增大。油氣的生成、運移乃至聚集，都發生在這個層位。一般用地溫梯度來描述這種變化規律，即地層深度每增加100 m，地層溫度的漲幅[9]。由于地球深部能量的釋放并不是完全均勻的，而且軟流圈之上的巖石圈厚度和結構具有區域性和歷史性，因此地溫梯度在不同地區、不同沉積時期可能是不一致的。塔里木盆地自古生代以來古地溫總體呈下降趨勢，其間存在2個相對較高的古地溫期：寒武紀-早奧陶世和石炭-二疊紀。早古生代塔里木盆地古地溫梯度較高，寒武紀-早奧陶世古地溫梯度為每百米3.2～3.5 ℃，此后地溫梯度顯著下降；石炭-二疊紀古地溫略有上升，地溫梯度為每百米3.0～3.2 ℃；中生代古地溫梯度下降平緩，中生代末地溫梯度為每百米2.5 ℃；新生代地溫梯度持續下降，現今地溫梯度為每百米2 ℃[10].對于塔里木盆地來說，古生代以來，地溫梯度最大為寒武紀-早奧陶世的3.2～3.5 ℃/100 m，因此150 m的深度范圍內，溫度的變化最大為4.8～5.25 ℃，即5 ℃左右。

3 均一溫度數據統計

對于流體包裹體均一溫度統計的方法，常采用10 ℃的溫度間隔[11-12]。為提高研究的精度，對輪南地區流體包裹體均一溫度統計采用5 ℃的溫度間隔。并且根據塔里木盆地地溫梯度特征，5 ℃的溫度間隔至少對應150 m的地層深度變化。因此同一層位，樣品深度控制在150 m左右的深度變化范圍，可以滿足分析結果的準確性。本次研究對輪南地區3個主要油氣聚集層位進行了統計分析(表1)，其中三疊系3個深度樣品分別為輪南30井4 729 m，輪南2井4 775 m和輪南2井4 880 m，最大深度差約150 m；石炭系2個深度樣品分別為輪南14井5 254 m和輪南48井5 160 m，深度差為94 m；奧陶系6個深度樣品分別為輪南621井5 769.85 m，輪南62井5 746.5 m，輪南62井5 752.5 m，輪南39井5 690.05 m，輪南631井5 813.26 m和輪南63井5 837.78 m，最大深度差約148 m.各層位不同樣品的最大深度差最小94 m，最大150 m，符合分析精度的要求。

表1 輪南地區包裹體均一溫度統計表

將各個層位的數據分別統計，并按照5 ℃的溫度間隔統計樣品數，可以得到不同層位的流體包裹體均一溫度的直方圖(圖2，3，4)。統計結果表明，輪南地區流體包裹體均一溫度在不同層位的表現如下：

奧陶系存在四組均一溫度：65～70 ℃，75～80 ℃，80～100 ℃，100～115 ℃；

石炭系也存在三組均一溫度：50～70 ℃，75～80 ℃，85～110 ℃；

三疊系存在一組均一溫度：90～105 ℃.

圖2 奧陶系包裹體均一溫度統計直方圖Fig.2 Ordovician homogenization temperature histogram

圖3 石炭系包裹體均一溫度統計直方圖Fig.3 Carboniferous homogenization temperature histogram

圖4 三疊系包裹體均一溫度統計直方圖Fig.4 Triassic homogenization temperature histogram

4 埋藏史-熱史分析

埋藏史-熱史的分析是流體包裹體均一溫度法研究成藏期的另一關鍵環節[13-15]。當地層的埋藏歷史確定后，鏡質體反射率值就唯一受控于盆地溫梯度的變化[16-17]。如果僅考慮盆地內熱的傳導而忽略其他傳熱過程，地溫梯度就只取于盆地內沉積物的熱導率和盆地的大地熱流密度。在已知沉積物熱導率的前提下，大地熱流密度的變化則唯一確定的盆地地溫梯度的變化。因此，當僅考慮盆地內熱傳導這一最重要的傳熱方式，同時在已知盆地埋藏史和沉積物熱導率的前提下，盆地大地熱流值的變化是控制某一深度鏡質體反射率值的唯一因素。這樣，可以根據一系列的理論模型，利用實測的鏡質體反射率反演出盆地大地熱流密度的變化，然后根據大地熱流密度的變化，結合地層的埋藏史和沉積物的熱導率正演出盆地所經歷的地溫史。圖5～7是使用盆地模擬軟件繪制的輪南地區與流體包裹體均一溫度統計井位相應的不同時期的埋藏史-熱史曲線圖。

圖5 輪南62井埋藏史-熱史圖Fig.5 Burial history-thermal history diagram of Lunnan 62 well

圖6 輪南14井埋藏史-熱史圖Fig.6 Burial history-thermal history diagram of Lunnan 14 well

圖7 輪南2井埋藏史-熱史圖Fig.7 Burial history-thermal history diagram of Lunnan 2 well

5 成藏期次厘定

輪南地區是古生界殘余古隆起，形成于晚加里東-早海西期，定型于印支-燕山期，喜山期受到改造，主要經歷了以下幾個階段的演化過程：加里東晚期，由于區域構造抬升，輪南地區形成1個大型的南傾斜坡，晚志留世開始受剝蝕；早海西期，由于區域上北西-南東方向的強大擠壓應力，在早期大型南傾斜坡的背景上形成了1個北東-南西走向的巨型背斜，奧陶系及其上覆的志留系、泥盆系由南東向北西方向進一步受剝蝕；在背斜的高部位，中-下奧陶統碳酸鹽巖出露地表，遭受風化淋漓，形成古風化殼；中海西期，石炭系從四周向背斜的高部位逐層超覆沉積，形成古潛山斜坡部位的披覆蓋層；晚海西期，由于區域上南北向強大擠壓應力的作用，在背斜的高部位形成了輪南斷壘帶，在背斜的東南翼形成了桑塔木斷壘帶，輪南古潛山基本定型；喜馬拉雅期，該區整體轉向北傾，從而最終形成了輪南地區現今的構造格局[18-20]。

流體包裹體均一溫度統計結果表明，輪南地區奧陶系存在4個成藏溫度區間，石炭系3個，三疊系1個。根據各層系沉積后的埋藏史和熱史曲線，奧陶系4個溫度區間分別對應中-晚泥盆世(375～394百萬年)，早-中二疊世(251～267百萬年)，早-中白堊世(97～117百萬年)，新近紀(8～18百萬年)；石炭系3個溫度區間分別對應早-中二疊世(251～282百萬年)，早白堊世(98～105百萬年)，新近紀(5～18百萬年)；三疊系1個溫度區間對應新近紀(4～12百萬年)。各層系的成藏溫度對應的地質歷史時間見表2.

表2 輪南地區油氣成藏地層溫度與地質時期對應表

構造運動與油氣成藏過程息息相關，輪南地區多期構造運動導致油氣多期次成藏，將流體包裹體均一溫度分析與構造演化過程相結合，輪南地區奧陶系沉積后主要成藏可分為4期，分別發生在中-晚泥盆世，大約在375～394百萬年；早-中二疊世，大約在251～282百萬年；早-中白堊世，大約在97～117百萬年；新近紀，大約在4～18百萬年。

6 結 論

1)在進行流體包裹體取樣分析時應充分考慮層位以及深度上的變化。對于塔里木盆地來說，古生代以來，地溫梯度最大為寒武紀-早奧陶世的3.2～3.5 ℃/100 m，因此150 m的深度范圍內，溫度的變化最大為4.8～5.25 ℃，即5 ℃左右；

2)輪南地區奧陶系存在四組均一溫度，分別為65～70 ℃，75～80 ℃，80～100 ℃，100～115 ℃；石炭系存在三組均一溫度，分別為50～70 ℃，75～80 ℃，85～110 ℃；三疊系存在一組均一溫度，為90～105 ℃.結合埋藏史-熱史分析，輪南地區奧陶系沉積后主要成藏可分為4期：分別發生在中-晚泥盆世，大約在375～394百萬年；早-中二疊世，大約在251～282百萬年；早-中白堊世，大約在97～117百萬年；新近紀，大約在4～18百萬年。

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Hydrocarbon accumulation periods in Lunnan Area of Tarim Basin

JIANG Lin1，3，4，BAO Dong-mei1，ZHOU Bo1，ZHANG Chun-lian2，ZHU Yong-feng2

(1.ResearchInstituteofPetroleumExploration&Development，CNPC，Beijing100083,China； 2.ExplorationandDevelopmentResearchInstituteofTarimOilfieldCompany，Korla841000，China； 3.KeyLaboratoryofBasinStructureandHydrocarbonAccumulation，CNPC，Beijing100083，China; 4.StateKeyLaboratoryofEnhancedOilRecovery，CNPC，Beijing100083,China)

The multiphase tectonic movement in Lunnan area of Tarim basin has an important role in the hydrocarbon accumulation，we need to accurately determine the hydrocarbon accumulation period if we want to know the formation and distribution of reservoir.In this paper，according to the method of determining accumulation period by homogenization temperature of fluid inclusions，based on the analysis of the temperature evolution process of Tarim basin，we put forward the selecting principle of fluid inclusion samples which buried depth range within 150 meters，analyze the homogenization temperature of fluid inclusions of typical wells samples in main oil-bearing formation，and then analyze the homogenization temperature distribution of fluid inclusions in Ordovician，Carboniferous and Triassic with 5 ℃ interval.Combined with the analysis of burial history and thermal history，we draw the conclusion that the main accumulation can be divided into four stages in Ordovician of Lunnan area：middle-late Devonian，approximately 375～394 million years；early-middle Permian，approximately 251～282 million years；early-middle Cretaceous，approximately 97～117 million years；Neogene，approximately 4～18 million years.

Tarim Basin；Lunnan district；accumulation period；fluid inclusions；homogenization temperature

2015-03-20 責任編輯：李克永

姜 林(1976-)，男，山東牟平人，博士，高級工程師，E -mail:jianglin01@petrochina.com.cn

10.13800/j.cnki.xakjdxxb.2015.0408

1672-9315(2015)04-0444-06

P 122

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