濱里海盆地南部隆起帶鹽下成藏條件與主控因素分析

祝嗣安，李建英，陳洪濤，胡永軍，楊 峰，徐曉星

（1．中國(guó)石油東方地球物理公司研究院大港分院，天津 300280; 2．中國(guó)石油渤海鉆探工程有限公司泥漿技術(shù)服務(wù)公司）

濱里海盆地處于古東歐地臺(tái)的東南，整體呈東西向橢圓形展布，長(zhǎng)軸長(zhǎng)約1 000 km，短軸寬約650 km，盆地面積約50×104km2，盆地主體位于哈薩克斯坦境內(nèi)[1–4]。濱里海盆地油氣資源豐富，盆地總可采儲(chǔ)量為694.730×l08bbl油當(dāng)量，其中石油儲(chǔ)量為263.550×l08bbl，凝析油（氣）地質(zhì)儲(chǔ)量為93.890×l08bbl，天然氣地質(zhì)儲(chǔ)量為2 023.728×l08ft3，勘探潛力巨大[5–7]。

濱里海盆地主要分為北部及西北部斷階帶、中央坳陷帶、南部隆起帶和東南坳陷帶四個(gè)基本構(gòu)造單元（圖1）。南部隆起帶是濱里海盆地油氣資源最富集的區(qū)域，鹽下碳酸鹽巖是該區(qū)的主力產(chǎn)層。但南部隆起帶鹽下油氣成藏條件復(fù)雜，儲(chǔ)層孔滲低，油藏埋深大，而且地震基礎(chǔ)資料分辨率低，大大增加了本區(qū)油氣勘探的難度。本文通過(guò)對(duì)濱里海盆地南部隆起帶油氣藏的形成條件進(jìn)行分析，探討該區(qū)油氣成藏的主控因素和富集規(guī)律，為后續(xù)的石油天然氣勘探開(kāi)發(fā)工作提供一定的參考。

圖1 濱里海盆地構(gòu)造單元?jiǎng)澐?[8]

1 地質(zhì)背景

南部隆起帶位于濱里海盆地的南部，也稱為阿斯特拉罕–阿克糾賓斯克隆起帶，該隆起帶西段呈近東西向，東段為北東–南西走向，其內(nèi)部自西向東依次為北里海、庫(kù)薩可夫、田吉茲、比爾克扎特、科斯克烏、扎納諾爾、特梅爾等隆起[9–10]。南部隆起帶緊鄰中央坳陷帶和東南部坳陷帶兩大排烴坳陷，區(qū)域構(gòu)造位置十分有利。濱里海盆地勘探層系以二疊系孔谷階鹽巖層為界限，分成了鹽下和鹽上兩大部分，主要目的層為石炭系的鹽下海相地層，發(fā)育了碳酸鹽巖和泥巖組合（圖2），早古生代濱淺海相生物灰?guī)r非常發(fā)育，碳酸鹽巖臺(tái)地持續(xù)沉積，形成了南部隆起帶的早期雛形，而且在南部隆起帶及其周緣生物礁廣泛發(fā)育，為油氣聚集成藏提供了良好的儲(chǔ)集空間。

2 油氣成藏條件分析

2.1 烴源條件

圖2 研究區(qū)鹽下地層綜合柱狀圖

南部隆起帶主要烴源巖為泥盆系–上石炭統(tǒng)巴什基爾階灰?guī)r及泥巖，具有較高的有機(jī)質(zhì)豐度，為中等–好烴源巖。TOC含量為0.3%～8.4%，鏡質(zhì)體反射率（Ro）為0.8%～1.3%，有機(jī)質(zhì)類型主要以Ⅰ和Ⅱ型為主，表明研究區(qū)鹽下烴源巖處于成熟階段（圖3）。據(jù)已鉆井資料表明，泥盆系和石炭系烴源巖沉積厚度大，有機(jī)質(zhì)豐度相對(duì)較高，為優(yōu)質(zhì)烴源巖，生烴潛力大，為油氣的大量生成提供很好的物質(zhì)基礎(chǔ)。除此之外，南部隆起帶兩翼的中央坳陷帶和東南部坳陷帶，烴源地層沉積厚度大，均具有良好的生烴能力，為南部隆起帶提供了充足的油源。

2.2 儲(chǔ)層特征

圖3 南部隆起帶地層埋藏史及烴源巖成熟度模擬

南部隆起帶主力油氣層為石炭系謝爾普霍夫階、巴什基爾階、格熱爾階及卡西莫夫階，巖性主要為生物礁灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r、灰質(zhì)白云巖等。儲(chǔ)層的孔隙類型主要為溶蝕孔，呈圓形、橢圓形及不規(guī)則形。晚石炭世巴什基爾末期和格熱爾末期，地層頂面古風(fēng)化殼遭受了風(fēng)化淋濾作用，形成了次生溶孔及裂縫并在后期得到較好的保存，碳酸鹽巖巖溶作用最為強(qiáng)烈的地層主要集中在不整合面之下 120 m以內(nèi)，孔隙度 6.0%～18.0%，平均孔隙度為 7.6%，可形成良好的儲(chǔ)集空間[11–12]。另外在鹽下發(fā)育的生物礁是研究區(qū)重要的油氣儲(chǔ)集體，南部隆起帶的生物礁在中晚石炭世巴什基爾期和卡西莫夫期–格熱爾期發(fā)育，主要集中在地勢(shì)相對(duì)較高但平坦的碳酸鹽臺(tái)地上，已鉆井揭示了本區(qū)生物礁厚度大、分布廣，生物礁儲(chǔ)層孔隙度和滲透率普遍較高，孔隙度可達(dá)23%，滲透率可達(dá)2 300×10-3μm2，揭示了生物礁良好的儲(chǔ)集性能。礁體地震速度與圍巖的巖石結(jié)構(gòu)差異較大，地震資料中礁體的特征更為明顯。生物礁內(nèi)部地震反射特征通常較雜亂或反射相對(duì)較弱，甚至出現(xiàn)空白反射，是油氣聚集的重要場(chǎng)所（圖4）。

圖4 南部隆起帶生物礁地震反射特征

2.3 蓋層條件

下二疊統(tǒng)孔谷階鹽巖層和下石炭統(tǒng)泥巖是濱里海盆地的區(qū)域性蓋層。其中對(duì)鹽下油氣藏起到區(qū)域封蓋作用的是孔谷階鹽巖層，但鹽層地層厚度差異較大，甚至在局部可以形成鹽窗，導(dǎo)致鹽巖層不能成為鹽下油氣藏的直接蓋層。對(duì)于南部隆起帶，石炭系莫斯科階和阿舍利階為主要目的層的直接蓋層，其中阿舍利階主要為灰色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖和粉砂巖互層，莫斯科階主要是泥巖、局部夾薄層灰?guī)r。

3 鹽下成藏模式及主控因素

3.1 油氣成藏模式

濱里海盆地鹽下層系主要有下生上儲(chǔ)和自生自儲(chǔ)兩種成藏模式。其中上泥盆統(tǒng)烴源巖在早侏羅世開(kāi)始進(jìn)入排烴期，生成的油氣向上垂直運(yùn)移，在石炭系碳酸鹽巖儲(chǔ)層聚集并成藏，形成了下生上儲(chǔ)成藏模式。除此之外，灰?guī)r烴源巖排烴后，生成的油氣近距離直接運(yùn)移至其附近的碳酸鹽巖儲(chǔ)層及生物礁體內(nèi)聚集成藏，形成了自生自儲(chǔ)的成藏模式（圖5）。

3.2 鹽下成藏主控因素

3.2.1 良好的圈–源匹配關(guān)系是油氣成藏的基礎(chǔ)

圖5 南部隆起帶成藏模式

烴源條件是盆地油氣形成的基礎(chǔ)，烴源巖的發(fā)育程度決定了油氣資源的規(guī)模和油氣藏的分布、大小及數(shù)量。南部隆起區(qū)鹽下發(fā)育了多套烴源巖，烴源地層沉積厚度大，且有機(jī)質(zhì)類型好，豐度高，可提供充足油源，具有很好的生烴潛力[13–14]。晚泥盆世–二疊紀(jì)時(shí)期，南部隆起帶鹽下圈閉大量形成，二疊系之后，鹽下主力烴源巖才開(kāi)始進(jìn)入排烴期，油氣大量運(yùn)移至鹽下圈閉并聚集成藏，因此南部隆起帶的圈–源匹配關(guān)系較為理想。

3.2.2 隆升的構(gòu)造背景決定了油氣運(yùn)移優(yōu)勢(shì)指向區(qū)

濱里海盆地南部隆起帶形成時(shí)間較早，從早石炭世維憲期開(kāi)始發(fā)育，在隆起高部位發(fā)育碳酸鹽臺(tái)地和生物礁體，形成了最重要的油氣儲(chǔ)層[15–16]。大型生物礁建造和背斜構(gòu)造是南部隆起帶最主要的兩種油氣藏類型。在古構(gòu)造背景上發(fā)育的背斜、斷背斜是鹽下層系主要的圈閉類型，其面積和幅度一般明顯大于鹽上圈閉。

3.2.3 礁灘相及儲(chǔ)層發(fā)育情況控制著油氣的富集

南部隆起帶的油氣聚集與生物礁和碳酸鹽巖儲(chǔ)層的規(guī)模、分布范圍密切相關(guān)。南部隆起帶的生物礁普遍具有較大的規(guī)模，而且礁體孔隙度大、物性好，有利于油氣富集成藏[17]。南部隆起帶高部位廣泛發(fā)育生物礁和碳酸鹽巖，為油氣的富集提供了廣闊的儲(chǔ)集空間。此外后期的淋濾和溶蝕作用改善了上石炭統(tǒng)格熱爾階和巴什基爾階頂部不整合面附近儲(chǔ)層的物性，使其孔隙性和滲透性明顯增強(qiáng)。

3.2.4 不整合面形成了有效的油氣運(yùn)移通道

南部隆起帶的烴源巖在晚侏羅世之后進(jìn)入成熟期，在晚白堊世之后開(kāi)始大量運(yùn)移和聚集。下生上儲(chǔ)為南部隆起區(qū)重要的成藏模式，斷裂的分布和區(qū)域不整合面等均影響著油氣運(yùn)移的方向。未斷穿區(qū)域蓋層且連接油源的斷裂，是有效的油氣垂向運(yùn)移通道，同時(shí)也控制著南部隆起帶的油氣藏的分布。除此之外，由于長(zhǎng)期遭受淋濾和溶蝕改造作用，不整合面附近的地層孔隙增大，形成了油氣運(yùn)移的良好通道，油氣可沿著不整合面水平運(yùn)移至構(gòu)造高部位聚集成藏。

4 結(jié)論

（1）濱里海盆地鹽下層系具有良好的烴源條件，泥盆系和石炭系泥巖、灰?guī)r是鹽下層系烴源巖，其厚度大，有機(jī)質(zhì)豐度高，生烴潛力大，可為鹽下大型油氣田的形成提供良好的物質(zhì)基礎(chǔ)，且南部隆起帶的圈–源匹配關(guān)系較為理想。

（2）儲(chǔ)層發(fā)育程度決定了油氣的富集程度，濱里海盆地鹽下主要油氣藏明顯受古隆起上碳酸鹽巖的發(fā)育程度以及生物礁體的分布規(guī)律所控制。

（3）南部隆起區(qū)鹽下油氣沿?cái)鄬哟瓜蜻\(yùn)移和不整合側(cè)向運(yùn)移至儲(chǔ)集體中并在此聚集成藏，形成了下生上儲(chǔ)的成藏模式。

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