库车前陆盆地超深层大油气田形成的地质认识-.pdf

第 2 1 卷第 1 期 中 国 石 油 勘 探 C HI NA P E T R0 L E UM E XP L O R AT I ON 2 0 1 6年 1月 D O I 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n． 1 6 7 2 - 7 7 0 3 ． 2 0 1 6 ． 0 1 ． 0 0 4 库车前陆盆地超深层大油气田形成的地质认识 王招明李勇谢会文能源 中国石油塔里木油田公司 摘要库车前陆盆地是近年来中国乃至全球超深层油气勘探的热点区域，在盐下 6 5 0 0 m 至 8 0 0 0 m埋深的碎屑 岩储层 内发现了一批高产、稳产的大型天然气田。地质认识的进步至关重要，为超深层勘探指明了方向。 1 在顶蓬 构造的减压作用下，盐下超深层仍发育规模有效储层 ，储层孔隙度达到 3 ％～9 ％；构造强挤压应力在盐下断背斜内 形成 “ 应力中和面”效应，控制储层垂向分层特征，构造顶部发育高产储层。 2 前陆冲断带强烈挤压作用在盐下形 成多排冲断带， 断背斜圈闭规模发育， 成排成带展布。 3 古近系一新近系巨厚膏盐岩盖层因构造挤压呈塑性流动加厚， 叠置于断背斜圈闭之上，具有效封挡作用。库车前陆盆地超深层具有优越的石油地质条件及广阔的勘探前景，南部秋 里塔格构造带有望成为超深层油气勘探接替领域。 关键词库车前陆盆地；超深层勘探；天然气 ；地质认识；盐下断背斜圈闭 中图分类号TE l 1 2 文献标识码A Geo l o gi c a l u n d er s t a n di n g o n t h e f or ma t i on o f l ar ge - s c al e u l t r a - d ee p o i l - - g as f i el d i n Ku q a f o r el an d b as i n W a n g Zh a omi n g ， Li Yo ng ， Xi e Hu i we n， Ne n g Yu a n I n s t i t u t e o f T a r i mO i lfi e l dC o m p a n y , P e t r o C h i n a ， K o r l a ， X i n j i a n g8 4 1 0 0 Abs t r a c t Ku q a f o r e l a nd b a s i n i S o n e o f t h e h o t s p o t s f o r ult r a d e e p h y d r o c a r b o n e x pl o r a t i o n in Chi n a a n d e v e n aro u nd t h e wo r l d- wh e r e a n u mb e r o f l a r g e s c a l e g a s fie l d s o f h i g h a n d s t e a d y p r o d u c t i o n ha v e b e e n d i s c o v e r e d i n the s u b s a l t e l a s t i c f r o ma t i o n 65 0 0 m t o 8 0 0 0 m d e e p ． T h e p r o g r e s s i n g e o l o g i c a l u n d e r s t a n d i n g i s c r u c i a l i n fi n d i n g o u t t h e d i r e c t i o n for the e x p l o r a t i o n o f u l t r a d e e p r e s e r v o i r s ． ① As a r e s u l t o f t h e d e p r e s s u r i n g e ffe c t o f r o o f s t r uc t u r e ． t h e r e are l a r g e s c a l e e ffe c t i v e r e s e r v o i r s wi t h a p o r o s i t y o f 3 ％ t o 9 ％ e x i s t i n g i n the s u bs a l t． “ S t r e s s ne u t r a l p l a n e ”e ffe c t f o r me d i n t h e s u b s a l t f a ul t ant i c l i n e s u nd e r t h e s tro n g e x t r u s i o n s tre s s ，c o n tro l s t he v e i c a l z o na t i o n o f t h e r e s e r v o i r s ， ma k ing h i g h p r o d u c t i v i t y r e s e rvo i r s O c c u r o n the t o p ． ② A s e ri e s o f t h r u s t b e l t s are f o rm e d i n t h e s u b s a l t u n d e r the i n t e n s e s q u e e z i n g a c t i o n o f the f o r e l and t h r u s t b e l t ， wh e r e a b u n d ant f a u l t a n t i c l i n e tr a p s are in r o ws and b e l t s ． ③ T h e P a l e o g e n e g y p s u m- s a l t c a p r o c k s i n p l a s t i c fl o w s t a t e c o v e rin g o n t h e f a u l t a n t i c l ine tra p s ， p r o vi d ing e ffe c t i v e s e a l i n g ．T he u l tra - d e e p r e s e rvo i r s i n Ku q a f o r e l and b a s in h a v e f a v o r a b l e p e tro l e u m g e o l o g i c a l c o n d i t i o n s a n d b ri g h t e x p l o r a t i o n p r o s p e c t ， and Qi u l it a g e s t r u c t u r a l b e l t ， i n the s o u t h e rn Ku q a f o r e l and b a s i n ， i s e x p e c t e d t o b e a r e l a y e x p l o r a t i o n d o ma i n o fu l tra d e 印 h y d r o c arb o n ． Ke y wo r ds Ku qa f o r e l a nd b a s i n ， ul t r a d e e p e x p l o r a t i o n， n a t ur a l g a s ， g e o l o g i c a l un d e r s t a nd i n g， s ub s a l t f a u l t a n t i c l i ne t r a ps 位于塔里木盆地北缘的库车前陆盆地是中国西部 重要的含油气盆地之一，经过多年勘探实践，取得了 一 系列重大 发现 ，1 9 9 8年在盆地 中浅层 4 0 0 0 m埋深 的地层内发现了克拉 2大气 田，推动 了国家西气东输 工程的启动 [ 1 - 3 ] o之后勘探家们在库车 中浅层持续寻 找类似克拉 2 这样的大型气 田，但收效甚微 。 “ 十五” 后期决定将位于克拉 2 气田下盘的克深区带作为勘探 重 点，开展科技攻关。从 埋深 4 0 0 0 m 的中浅 层走向 埋深大于 6 5 0 0 m 的超深层 ，从石 油地 质理 论与认识 方面 ，勘探家面临着一系列挑战 H J 。一是超深 层有没 有有效的、规模分布的砂岩储层二是超深层有没有 大型、规模分布的勘探目 标群三是超深层油气能否 高丰度 、规模聚集成藏通过多年勘探攻关 ，针对库 车超深层形成了一系列创新性的地质认识，推动了超 深层油气勘探进程。本文重点介绍近年来在库车前陆 盆地盐下超深层油气勘探中形成的地 质新认识 。 第一作者简介 王招明 1 9 5 5 一 ， 男， 重庆人， 博士， 2 0 0 1 年毕业于西南石油大学， 教授级高级工程师， 中国石油塔里木油田公司原总地质师， 主要从事油气地质与勘探研究及生产管理工作。地址 新疆库尔勒市中国石油塔里木油田公司，邮政编码8 4 1 0 0 0 。 E - ma i l wa n g z m- t l mp e t r o c h i n a ． c o m． c r l 收稿日期 2 0 1 5 - 1 1 一l 8 l修改 日 期2 0 1 5 1 2 一 l 1 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 4 2 中 国 石 油 勘 探 2 0 1 6 年第 2 1 卷 力对储层横 向挤压作用 ， 有效保护 了储层；另一方面 ， 在顶蓬构造的侧翼 ，由于构造应力转换成以横 向挤压 为主体，应力强度减弱，形成了相对宽缓的大型冲断 构造 ，由于横向挤压应力的增强 ，导致储层物性在一 定程度上变差。因而，克深段盐下冲断带具有北部抬 升高、 构造幅度大， 南部抬升低、 构造规模大的特点 图 7 c ，而储层物性表现为北部好、南部变差的特征， 但整体差异不大 。 4巨厚膏盐岩层上封侧挡 库车前陆盆地存在一套古近系一新近系膏盐岩 层，厚度一般为 2 0 0 ～9 0 0 m，局部可超过 4 5 0 0 m【 l 。 其中，古新统一始新统库姆格列木群 E k m和中 新统吉迪克组 N j 是库车前陆盆地发育的两套主 要膏盐岩层[1 3 ] o膏盐岩层构成了该地区最主要的滑脱 层， 以库车为界， 西部主要为库姆格列木群膏盐岩层， 分布范 围较广 ，厚度较大，最大厚度超过 4 5 0 0 m；东 部主要为吉迪克组膏盐岩层，分布面积较小，厚度也 较小，最厚处约 1 8 0 0 m。膏盐岩的应力应变特征明显 与碎屑岩不同，特别是盐岩层，其内在原因是膏盐岩 本身在不同温度、不同围压下具有明显不同的脆性、 塑性 ，一般随埋深或温度增加 ，流变塑性增强 ，受力 流动而不易破裂，甚至使已产生的断裂、裂缝消失。 顶蓬构造中膏盐岩的流动加厚不但可以产生垂向的封 挡作用 ，同时可以对天然气产生侧 向封挡。顶蓬构造 形成后，膏盐岩在顶蓬构造中部聚集加厚，同时向顶 蓬构造两翼厚度减薄。而盐下构造层所形成的断裂多 在盐岩层内消失，这就加强了膏盐岩层的侧向封挡能 力。研究表明，当逆冲断层在盐岩层内滑脱，往往具 有塑性断层特征，其内部结构与一般碎屑岩内断层不 同，具体表现 在塑性断层内部不易产生裂缝带、断 层带内部充填物质多为泥质，在断层停止活动后断裂 带内部泥质进一步充填断裂带内部裂缝及岩石孔隙形 成致密断层带 ，可对天然气形成有效的封闭。同时 ， 顶蓬构造使得盐下逆冲断层形成较大断距，造成 白垩 系巴什基奇克组砂岩与膏盐岩层侧向接触，这也为天 然气的侧向封堵提供了条件 图7 。 克深区带断背斜、 背斜顶部及侧翼均有膏盐岩封堵，因此形成了良好的 封盖条件，该区带目前勘探效果显著。克拉 3 构造段 膏盐岩厚度较薄，并未形成大面积的遮挡条件，因此 克拉 3 井仅在古近系薄砂层内钻遇油气层。 5 勘探方向 库车前陆盆地勘探经验表 明，盐下深层是油气勘 探最重要 、最有利的领域之一 ，具有生储盖组合匹配 关系好、油气成藏过程与构造演化同步、盐下叠瓦冲 断构造带构造圈闭成排成带分布等有利特征。 近年来 ，随着地震勘探技术的进步，中国石油塔 里木油田公司在克拉苏构造带克拉苏断裂下盘的克深 区带发现落实 了 4 7排冲断片，每排断 片由多个背 斜、断背斜组成。在一个构造区带或断片上发现油气 藏，往往很快带来整个构造带的勘探突破。随着深层 勘探的开展 ，大北 3 、克深 2 、克深 5 、克深 8 、博孜 1 、克深 9等超深大 型天然气藏相继发现 ，盐下叠瓦 冲断构造带表现出整体含气、叠置连片的特点，已落 实克深区带万亿立方米天然气地质储量规模 ，展示 了 2 1 0 12 - 1 级资 源潜 力的勘探前景。克深 区带南北分 带、东西分段，在勘探程度相对较高的克深 段、大北 段，北部构造逆掩叠置区的中浅层圈闭和南部 8 0 0 0 m 埋深的大型构造圈闭，由于工程难度大，尚未钻探 ； 西部博孜段、阿瓦特段已经获得油气发现，大规模勘 探尚未展开，潜力巨大。 库车前陆盆地南部的秋里塔格构造带，紧邻库车 中生界生油凹陷，是库车油气远源领域中最靠近烃源 岩的构造带 ，石油地质条件优越 。秋里塔格构造带储 盖组合、构造样式与克拉苏构造带相似 ，储 层为白垩 系巴什基奇克组砂岩，盖层为古近系库姆格列木群膏 盐 岩，储盖 紧贴、条件极 好 [ 1 4 - 1 6 ] o白垩 系巴什 基奇 克 组砂岩 区域上广泛 分布 ，厚度为 2 0 0 ～3 0 0 m，表 现为东厚西薄的特征 ，沉积上受控于南天山、温宿 凸 起 、东南物源 ，主要为辫状河三角洲前缘亚相沉积 ， 垂向上多个辫状河三角洲相互叠置，平面上多个垛体 相互连 接 ，形 成 白垩纪大 型砂 体，横 向稳 定分布、 垂 向上 相互连通 ，不发育有效泥岩 隔层，砂地 比高 达 6 5 ％～7 5 ％，储层岩石类型以中一细粒岩屑长石砂 岩为主，物性较好。秋参 1 井巴什基奇克组储层埋深 为 6 9 0 0 m，平均孔 隙度达 l 4 ％。秋里塔格 构造带 古 近系膏盐岩盖层区域上广泛分布，厚度大，一般大于 2 0 0 m， 西秋 2 井钻揭 1 8 6 4 m。克拉苏构造勘探证实， 埋深大于 5 5 0 0 m、膏盐岩厚度大于 2 0 m就具备封盖 条件，所以秋里塔格构造带具有良好的封盖条件，该 区带具备形成大油气田的地质条件，未来继续加大地 震攻关力度 ，精细落实圈闭 ，有望获得突破 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 1 期 王招明等库车前陆盆地超深层大油气田形成的地质认识 4 3 6结论 制约超深层油气勘探的主要地质问题是深层储层 与圈闭样式。库车前陆盆地超深层油气地质认识的进 步，推动了超深层油气勘探进程，主要表现在以下 3 个方面。 1 通过顶蓬构造模式的建立，明确了盐下超深 层仍发育大规模有效储层，拓展了超深层勘探下限。 盐下 “ 断背斜应力中和面”效应的存在，使盐下深、 浅构造均发育高产稳产的特殊储层。 2 库车前陆盆地在强烈的构造挤压作用下，在 盐下形成多排冲断带 ，断背斜 圈闭大规模发育，为天 然气大规模充注提供了有效场所 。 3 新近系和古近系的厚层膏盐岩盖层呈塑性状 态，叠置于断背斜圈闭之上 ， 对天然气进行有效封挡 ， 有利于大面积 、高丰度气藏的形成。 参考文献 ⋯ 1 贾承造 ，周新源，王招明，等 ．克拉 2气田的发现及勘探技术 c [ J 】 ． 中国石油勘探 ，2 0 0 2 ， 7 1 7 9 8 8 ． J i a Che ng z a o， Zho u Xi nyu an， W a ng Zha o m i n g， e t a 1 ． D i s c o v e r y o f Ke l a - 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