库车前陆盆地大北地区储层沥青与油气运聚关系.pdf

第 3 3卷第 2期 2 0 1 1 年 4月 石 油 察 锈 弛 届 PETR0LEUM GEoLoGY EXPERI M ENT Vo1 ．3 3． No ．2 Apr ．， 2 01 1 文章编号 1 0 0 1 6 1 1 2 2 0 1 1 0 2 ～0 1 9 3 0 4 库车前陆盆地大北地区储层沥青与油气运聚关系 卓 勤功 ， 赵 孟 1 ． 中国石油 勘探 开发研究院 ， 北京 军 ， 谢会文 ， 1 0 0 0 8 3 ；2 ．中 国石 油 方世虎 ， 李 梅 塔里木油 田研究 院， 新疆 库尔勒8 4 1 0 0 0 摘要 根据储层沥青的显微特征 、 热演化程度和生物标志化合物系统分 析 ， 对 库车前 陆盆地大北地 区的储层沥青 成因及油气运 聚 过程进行 了探讨 。大北地区库姆格列木群盐下砂岩储层显微裂缝中观测到少量 黑色胶质沥青 ， 其 中， 大北 2 0 2井储层沥青发育 2 组 ， 其 反射率 值分别为 1 ． 0 7 和 0 ． 4 7 ， 吐北 l 井储层 中只检测到一组沥青 ， 且 含量极少 ， 反射 率值为 0 ． 4 3 ； 储层 固体沥青为 不 同源 、 不 同期 的油 、 气混合沉 淀而成 。由此推断 ， 大北地 区天然气并非原油裂解成 因； 大北 1和大北 2等盐下 圈闭至少发生 了 3 期 油气充 注， 其古油藏原 油大多沿北部克拉苏逆 冲断层进入浅部砂 层 ， 再汇聚 于大宛齐背斜 成藏 ； 位于该 断层附近 的吐北 1井 ， 其储层沥青的存在说明其砂岩层是油气运移的通 道 ， 不排除该 断块 高部位有 油气成藏 的可能性 。该结论对认识 克拉 苏构造带 天 然气成因和促进古油藏勘探具有重要意义。 关键词 储层 沥青 ； 古 油藏； 油气运 聚； 克拉苏构造带 ； 库 车前陆盆地 中图分 类号 TE1 2 2 ． 1 2 文献标识码 A Re l a t i o n s hi p b e t we e n r e s e r v o i r b i t u m e n a n d h y d r o c a r b o n mi g r a t i o n i n Da b e i r e g i o n，Ku qa Fo r e l a nd Ba s i n Z h u o Qi n g o n g ，Z h a o Me n g j u n ，Xi e H u i we n ，Fa n g S h i h u ，L i Me i 。 1 ． Re s e a r c h I n s t i t u t e o f Pe t r o l e u m Ex p l o r a t i o n a n d De v e l o p me n t ，P e t r o C h i n a ，B e i j i n g 1 0 0 0 8 3 ，C h i n a ；2 ． Re s e a r c h I n s t i t u t e o fPe t r o l e u m Ex p l o r a t i o n a n d De v e l o pme n t ，T a r i m Oi lfie l d Br a n c h C o mp a n y， Pe t r o C h i n a r Ko r l e ，Xi n 5 i a n g 8 4 1 0 0 0 ，C h i n a Ab s t r a c t Bas e d o n s ys t e ma t i c a n a l y s e s of m i c r os c o pi c c ha r a c t e r i s t i c s，t he r m a l ma t u r a t i o n a nd bi o m a r ke r c o m po un ds o f r e s e r vo i r b i t ume n，i t wa s d i s c u s s e d i n t hi s p a pe r t h e bi t u m e n or i g i n a s we l l a s t h e hy dr o ～ c a r bo n m i g r a t i o n a nd a c c um ul a t i o n i n Da b e i r e g i o n o f t he K u q a Fo r e l a n d Ba s i n．A l i t t l e bl a c k r e s i n bi t u ～ me n wa s o bs e r ve d i n m i c r os c o p i c f r a c t u r e s of s a n ds t on e r e s e r vo i r un de r s a l t be d of t h e Kum u ge l i e m u Gr ou p i n Da be i r e gi on ． 2 g r ou ps o f bi t um e n we r e f o un d i n we l l Da be i 2 02，wi t h r e f l e c t i v i t y of 1 ． O7 a nd 0． 4 7 ． 1 g r ou p of b i t ume n wa s f ou nd i n we l l Tub e i l，wi t h r e f l e c t i v i t y of 0 ． 43 ，a n d i t s c o nt e nt wa s ve r y r a r e ． S ol i d bi t u m e n i n r e s e r v o i r wa s t h e r e s u l t of m i xe d p r e c i p i t a t i o n o f oi l a nd g a s of di f f e r e nt o r i ～ gi n a n d s t a g e ．The r e f o r e，n a t u r a l g a s i n Da b e i r e g i o n i s no t o r i gi n a t e d f r o m c r ud e o i l c r a c ki n g．At l e a s t 3 s t a ge s of h yd r o c a r bo n c ha r gi n g t o ok pl a c e i n un de r s a l t t r a p s s u c h a s Da b e i l a nd Da be i 2 ． Cr u de o i l i n a nc i e n t r e s e r v oi r m i g r a t e d i nt o s h a l l o w s a nd s t on e a l o ng t he Ke l a s u t hr us t f a ul t i n t he n or t h，a nd t he n a c c um u l a t e d i n t he Da wa nq i a nt i c l i ne ． Re s e r v oi r b i t ume n wa s f o und i n we l l Tu be i l n e a r t he Ke l a s u t hr us t f a ul t ，i nd i c a t i ng t ha t s a n ds t o ne wo r ke d a s t he pa t hwa y f o r hy d r oc a r bo n m i g r a t i on ． H y dr o c a r b o n m i g ht a c c um u l a t e i n t h e hi g he r pa r t o f t he f a ul t b l o c k． The r e s e a r c h i l l us t r a t e d t he o r i gi n o f na t ur a l ga s i n t he Ke l a s u s t r u c t u r a l be l t，a n d mi gh t g ui d e a nc i e n t r e s e r v o i r e xpl o r a t i on i n t h e r e gi on ． Ke y wo r d sr e s e r vo i r b i t ume n；pa l e o r e s e r vo i r ；hy d r oc a r bo n m i g r a t i on a n d a c c u m ul a t i o n；Ke l a s u s t r uc t ur a l b e l t ；Ku q a For e l a nd Ba s i n 大北地 区位 于库 车 前 陆 盆 地 克拉 苏 构 造 带 西 段 ， 其 中， 大北 1气 田富含煤成气 ， 伴 有少量凝析 油 ， 显微镜下在 白垩系巴什基奇克组储气层岩石 中 见到少量固体沥青及油包裹体 。储层中天然气 、 凝 析油和固体沥青共存 ， 其 中， 天然气的成 因、 来源前 人进行 了大量有意义的研究 ， 但天然气是否存 在油裂解成因仍 有争议 ， 而且关于凝析油、 天然气 和固体沥青三者 的联系以及 固体沥青的成因尚未 见 报道 。为此 ， 本文 以大 北地 区气 田储层 沥青 为研 究对象 ， 结合地质分析 ， 揭示大北地区的油气运聚 收稿 日期 2 o l o 一0 5 一l 1 ； 修订 日期 2 0 1 l O 2 一o 9 。 作者简介 卓勤功 1 9 6 9 ， 男 ， 高级工程师， 在读博 士后 ， 从事 油气成藏研究 。E ma i l z h u o q g p e t r o c h i n a ． c o rn． c n 。 基金项 目 国家科技 重大专 项大型油气田及煤层气 开发 2 0 0 8 Z X 0 5 0 0 3 。 l 9 4 石 油 寥 嚣 沾 届 第 3 3 卷 图 1 库车前陆盆地构造单元及油气分布 Fi g．1 Te c t o ni c un i t s an d h yd r o c a r bo n di s t r i b ut i on i n Ku qa For e l a nd Ba s i n 成藏过程 ， 为本 区的油气勘探提供科学依据。 1 石油地质概况 克 拉 苏构 造 带是 塔 里 木 盆地 北 缘 库 车前 陆 盆 地逆冲构造体系的主体 ， 位于拜城凹陷与北部单斜 带 之 间 图 1 ， 该 区深 层 发 育 5套 烃 源 岩 ， 即上 三 叠统 黄 山街组 和 中侏罗 统恰 克马 克组 湖相 烃源岩 ， 上 三叠 统塔 里奇 克组 和下侏 罗统 阳霞组 、 克孜勒努 尔 组煤 系烃 源 岩 j ， 油 气 源 非 常 丰 富 ； 受 新 近 纪 晚期喜 马拉雅 运 动 的影 响 ， 形 成 了 以古 近 系库姆 克 列 木群 膏盐 岩[ 7 为界 的盐下 断块 、 断背斜 圈闭和 盐 上 背斜 圈 闭 ； 区 内多条 逆 冲断 裂 沟通 源 岩 和 圈 闭 ， 油 气成 藏条 件 十分优越 ， 形 成 了盐下 大北 1气 田和 盐 上 大宛齐 油 田 ， 前者 储层 为 白垩 系巴什基 奇克 组 砂岩 ， 以煤成气为主 ， 含少量凝析油 ； 后者储层为库 车组砂 岩 ， 以轻 质 油 为 主 ， 含 少 量 煤 成 气 。 吐北 1 井 位 于大北 1 气 田北 部克 拉苏穿 盐 断裂 的上升 盘 ， 在盐上和盐下多套储层 中只见到油气显示 ， 测井解 释为 差 气 层或 含 气 水层 。因此 ， 该 区油 、 气 成藏 与 不成藏情况并存 ， 体现 出该区油气成藏的复杂性 。 2 储层沥青观测 2 ． 1 沥青 显微 观察 为 了查 明大北地 区油气运 聚成 藏过 程 ， 对 大北 1气 田储 层 岩心进 行 了详细 观 察 ， 肉 眼没 有 见到 明 显 的 固体 沥青 ， 只在 岩心 薄片镜 下观 测到 少量储 层 固体 沥青 。如 大北 2 0 2井 巴什 基奇 克组砂 岩 ， 沥青 分布在砂岩微裂缝 中 图 2 ， 透射光下为黑色， 荧 光为棕色黑色， 呈现胶质沥青特征 ； 另外 ， 矿物颗 粒周 围发 浅蓝 色 荧 光 。结 合储 层 中大 量 天然 气 的 存 在 ， 说 明储 层至少 发生 了 2 期 油气 充注 。 吐北 1井多套储层孔隙中镜下观察到大量荧 光显 示 ， 多 为 棕 色 、 褐 色 ， 油 质 偏重 ， 考 虑 测 井解 释 成 果 含 气 水层 ， 可 能 受 水洗 氧 化 的影 响 ； 大 宛 1 井储层中镜下没有观察到固体沥青 ， 但大量浅蓝色 荧 光和褐 色荧 光共存 ， 为 2期 轻质 油特征 。 2 ． 2沥青反 射率 测定 鉴 于储层 固体 沥青 较少 ， 为 了测定储 层 中沥青 图 2 库车前陆盆地大北地区储层裂缝沥青镜下特征 Fi g ． 2 Mi c r o s c o p i c c ha r a c t e r i s t i c s of bi t ume n i n r e s e r v o i r f r a c t u r e ，Da b e i r e g i o n，Ku q a Fo r e l a n d B a s i n 第 2期 卓 勤功 ， 等 ．库车前陆盆地大北地 区储层 沥青与油气运聚关系 1 9 5 的反射率 ， 本文采用“ 盐酸 、 氢氟酸、 重液分选” 干酪 根提 取 的方法 ， 溶 蚀矿 物 ， 浓缩 沥青 ， 然后 做成 压光 片 ， 用 分 光光 度计 测量 。 大北 2 0 2 井巴什基奇克组褐色粉砂岩 5 7 1 7 ． 1 5 m 储层沥青反射率测试， 得出 2 组值 ， 平均 R 。 分别为 1 ． O 7 和 0 ． 4 7 ； 吐北 1井库姆格列木群浅褐色含 砾粗砂 岩 4 2 4 1 ． 1 0 m 储 层 沥 青 反 射 率 观 测 点 较 少 ， 且 只测得 一 组沥 青 反射 率值 ， 为 0 ． 4 3 。总之 ， 大北地区储层固体沥青含量较少， 且反射率较低 ， 与 石油高 温裂解 残余 物焦 沥 青特 征 8 叩 相 差较 大 ， 基 本 可排 除原 油裂解作 用 的存在 。 2 ． 3沥 青抽提 物 分析 对 比 吐北 1井 库姆 格 列 木 群底 砂 岩 储 层 沥青 抽提物和大北地区原油的生物标志化合物， 可以看 出， 一方面， 二者 特征相似 图 3 ， 均为混合来源 ， 母源包括上三叠统黄山街组和 中侏罗统恰克马克 组 湖 相烃 源岩 _ 】 。其 中 ， 三 环萜 烷 为 正 态 分布 ， 即 C 。 c 。 C 。 ， 伽马蜡烷相对丰度与 c 。 升藿 烷 基 本上 相 当或稍 低 ， 为上 三叠 统黄 山街 组烃 源岩 特征 ； 富含 C 。 。 重 排 藿 烷 系列 ， 为 中侏 罗 统 恰 克 马 克 组 下部 湖相 泥 岩的独 有 特点 。另 一方 面 ， 储 层沥 青抽提物没有明显的生物降解特征 ， 表明沥青不是 古 油 藏抬 升暴 露 、 生物 降解成 因 l 。 3 沥青 与油气运聚 3 ． 1沥青 的成 因 通过上述论述 ， 排除了大北地 区储层固体沥青 为原 油裂 解和 生物 降解 成 因 。除此之 外 ， 气洗 分馏 作 用 ， 即不 同源 、 不 同期 烃类 的混 合 ， 特别 是后 期天 大北2 5 5 7 7 5 5 8 9m E． j o n原油 1 91 重排藿烷 图 3 库车前陆盆地大北地 区储层 沥青 与原 油 生 物标 志化合物特征 Fi g ．3 Bi oma r ke r c ompo un d pr op e r t i e s o f r e s er v oi r b i t u me n a n d c r ud e o i l i n Da be i r e g i o n，Ku q a Fo r e l a n d Ba s i n 然气 的侵入作 用 也是 沥青形 成 的机制 之一 ， 储层 沥 青 垫 的成 因即是 如此_ l 。 原 油 气洗 分 馏 后 产物 的显 著特 征 是低 碳 数 正 构烷 烃 含量较 低 、 芳香 烃和 高碳数 正 构烷烃 含量 较 高 _ l 。大 北地 区凝 析油 或轻 质 油 的轻 烃组 成 中正 构烷烃相对含量明显降低 ， 甚至低 于苯 、 甲苯 的含 量 图 4 ； 相反 ， 高分子量烷烃含量相对增大 ， 原油 含蜡 量介 于 6 ． 0 7 ～ l 2 ． 8 2 ， 属 于 中蜡 油 。大 北 地 区凝 析油 和天 然 气 的 同位 素 值 、 成 因类 型 、 成 熟 度 等对 比证 实 了该 区油 与气 为 不 同源 、 油 早 气 晚 ， 油分 别来 自上 三 叠统 黄 山街 组 和 中侏 罗 统 恰 克 马 克组 湖相 烃源 岩 ， 气 为煤 成气 。从 而表 明大 北地 区 原油 确 曾遭受 过强 烈气 洗分 馏作 用 的改造 ， 现今 的 原油是改造后的残余 油， 固体 沥青是油、 气混合作 用所 致 。 3 ． 2油 气运 聚 实验证实不同组成的原油或油气混合会导致原 油中沥青质的沉淀 ， 甚至形成固体沥青[ 】 。一旦形 成 ， 此沥青受地质历史时期长时间的热作用 ， 将开 始 由油质 沥青 向胶 质 沥青 、 沥青 质 沥 青 、 碳 质 沥 青 转化 的成 熟演 化 过程 ， 其 反 射率越 来越 高 。大北 地 区盐 下大 北 2 0 2气 藏 储 层 2组 不 同反 射 率 的沥青 表 明 ， 该 气 藏 至 少 经 历 了 3期 油 气 运 聚 ， 高 反 射 率的沥青形成时间早 ， 代表较早的一次油气混合 ； 4 5 0 4 0 0 ， 、 3 0 0 ． 2 0 0 1 0 0 4 1 6 1 8 2 0 2 2 2 4 2 6 时 fnq／ mi n 图 4 库车前 陆盆地大北地 区原 油轻 烃特征 Fi g． 4 Pr o pe r t i es of l i ght hy dr oc a r b on i n c r u de oi l ，Da be i r e g i on，Ku qa For e l a nd Ba s i n 1 9 6 石 油 察 劈 沾 届 第 3 3卷 反 射率 低 的沥 青应 为 晚期 油 气 混合 的产 物 。 吐北 1 井储层沥青与大北 2 0 2井后者基本为 同一期 的 产物 ， 说明吐北 1 井区曾发生了一期油气混合充注 作 用 。 储层 中油气混合后沥青沉淀的多少取决于油 气 昆合比例 以及这种混合作用发生的程度， 如随着 侵入气体量 的增加 ， 沥青先沉淀后溶解口 ， 即固体 沥青 的量先 增加 后减 少 ， 或者 在后期 天然 气侵 入 的 同 时储 层 中 的原 油 发 生 迁 移 ， 古 油 藏 被 破 坏 ， 这 2 种机制都会造成储层 固体沥青沉淀较少 ， 大北地区 即是 如此 。 结 合 大 北 地 区 烃 源 岩 演 化 、 油 油 对 比 、 构造发 育史 ” 以及油气 运移 通道 。 等研究成果， 对 大北 地区油气运 聚过程作如下推 断 古 近纪 末期 ， 上 三 叠 统 黄 山街 组 湖 相 烃 源岩 排 出 的成 熟油 气 进 入 盐 下 大 北 1 大 北 2古 圈 闭 成 藏 ； 新 近纪 晚期 即库 车组 沉 积 期 ， 伴 随 天 山 的 隆升 作 用 与 向南 挤压 推覆 作用 ， 煤 系烃源 岩 和 中侏 罗统 恰克马克组湖相烃源岩开始大量生排煤成气和湖 相 原 油 ， 煤 成气 和原 油进入 圈 闭与早 期原 油混合 形 成 第一 组高 反射 率 的沥 青 ， 与 此 同 时 ， 大北 盐 下 古 圈闭被断层分隔为多个断块或断背斜 ， 且断层上盘 向北依次升高 ， 古油藏 的油气也向北部 断块调整 ， 调 整 的油气 与新 运 移 的 油气 一 并 沿 克 拉 苏穿 盐 断 裂 向上 ， 再顺 砂层 向南 部 高部位 运移 进入 大宛 齐背 斜 成藏 ， 部 分油气 也进 入 了此处 吐北 1 井 区 断层 沟通的多套储层 中； 第 四纪早期， 更高成熟度 的天 然 气再 次沿 油源 断层 运移 充注 ， 大北 盐下 形成独 立 的圈闭， 原大北 1 大北 2等断块或断背斜油气再 次混合形成第二组反射率较低的固体沥青 ， 此时吐 北 1断块进 一步 抬 升 ， 不 同源 、 不 同 期 的油 气 经 吐 北 1 井区砂层向断块北部高点运移 ， 在此混合也形 成 了极 少量 的 固体沥 青 。 4 结论 1 大北 地 区盐 下储 层 显 微 裂 缝 中存 在 微 量 固 体沥青 ， 其 中大北 2 0 2井区有 2组沥青， 反射率值 分 别为 1 ． O 7 和 0 ． 4 7 ； 吐北 1井 区只有 少 量 低 反射率的沥青， 反射率值为 0 ． 4 3 。 2 沥青成分与原油的特征相似 ， 为后期天然气 气洗分馏改造形成， 排除了该区天然气原油裂解成 因以及早期原油曾发生生物降解的观点 。 3 由储 层沥 青 观 测 ， 结 合其 它 研 究 成 果 ， 推 测 大北盐 下古 圈 闭为 3 期 油气 充注 ， 其北 侧 吐北 1断 块 为 2期油 气运 移 ， 而 且 ， 吐 北 l井 区可 能 是 大 北 盐 下古 油藏 原油 向盐 上 大宛 齐 调 整 的 中转 站 或 运 移 途径 。 参考文献 [ 1 ] 李剑 ， 谢增业 ， 李志生， 等．塔里 木盆地库 车坳陷天然气 气源 对 比[ J ] ．石油勘探与开发， 2 0 0 l ， 2 8 5 2 9 3 2 ， 4 1 ． [ 2 ] 赵孟军 ， 卢双舫 ， 李剑．库车油气系统天然气地球化学特征及 气源探讨[ J ] ．石油勘探 与开发 ， 2 0 0 2 ， 2 9 6 4 7 ． [ 3 ] 范明． 黄继文 ， 陈正辅．塔里木盆地库车坳 陷烃源岩热模拟实 验及油气源对比[ J ] ．石油实验地质 ， 2 0 0 9 ， 3 1 5 5 1 8 5 2 l J [ 4 ] 张殿伟 ， 刘文汇， 郑建京 ， 等．氩 同位素用于 库车坳陷天 然气 主力气源岩判识 [ J ] ．地球化学 ， 2 0 0 5 ， 3 4 4 4 0 5 4 0 9 ． [ 5 ] 杜治利 ， 王飞宇 ， 张水昌， 等．库 车坳陷 中生 界气源灶 生气强 度演化特征[ J ] ．地球化学 ， 2 0 0 6 ， 3 5 4 4 1 9 4 3 1 ． [ 6 ] 赵孟军， 张宝民．库车前陆坳陷形成大气 区的烃源岩条件_ lJ ] ． 地质科学 ， 2 0 0 2 ， 3 7 增 刊 3 5 4 4 ． [ 7 ] 付晓飞 ， 宋岩 ， 吕延防， 等．塔里木 盆地库 车坳陷膏盐质 盖层 特征与天然气保存 [ J ] ．石油实验地质 ， 2 0 0 6 ， 2 8 1 2 5 2 9 ． [ 8 ] 刘德汉 ， 肖贤明， 田辉， 等．应用流 体包裹体 和沥青特征 判别 天然气的成因[ J ] ．石油勘探与开发 ， 2 0 0 9 ， 3 6 3 3 7 5 3 8 2 ． [ 9 ] 蔡勋育 ， 朱扬 明， 黄仁 春．普 光气 田沥青地 球化学 特征及 成 因I J ] ．石油与天然气地质 ， 2 0 0 6 ， 2 7 3 3 4 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娟