塔里木盆地塔中83-塔中16井区碳酸盐岩油气特征及其成因机理.pdf

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第 3 3卷第 1 期 --5 天然气t / k , 0 I L&G A S G E O L O G Y 2 0 1 2年 2月 文章 编号 0 2 5 3 9 9 8 5 2 0 1 2 叭 一 0 1 0 1 1 0 塔 里木 盆地塔 中 8 3 一 塔 中 1 6井 区碳 酸盐岩 油气 特征及 其成 因机理 杨 俊 , 姜 振学 , 向 才富 , 王 红 平 1 . 中国石化 石油勘探开发研究院 无锡石油地质研究所, 江苏 无锡 2 1 4 1 5 1 ; 2 . 中国石油大学 油气资源与探测国家重点试验室, 北京 1 0 2 2 4 9 ; 3 . 中国石油大学 资源与信息学院 盆地中心, 北京 1 0 2 2 4 9 ; 4 . 中国石油 石油勘探开发研究 院 杭州分 院, 浙 江 杭州 3 1 0 0 2 3 摘要 塔里木盆地塔中隆起塔中8 3 一塔中 1 6井区下古生界海相碳酸盐岩含油气层位多, 油气性质差异大, 油 气 、 水分布 复杂。以研究区现今油气特征为基础, 结合塔中隆起成藏过程, 从油气运移的动态角度, 突出分析 了“ 喜马拉雅期天然气 气侵对现今油气性质和分布具有决定性影响” 的成因机理, 得出 1 同一层位、 不 同区带的油气藏, 因存在多个气源断裂, 表现出“ 两端为气, 中间为油” 的特征; 2 同一地 区、 不同层位的油气藏, 因沿主要气源断裂气侵的天然气量有限, 以及碳酸 盐岩储层的非均值性, 从下至上表现出“ 从纯气藏变为凝析气藏直至油藏” 的特征; 3 同一层位、 同一区带, 因局部构造形 态 分割槽 和致密层的存在, 油 气 、 水分布突变。总结认为, 气源断裂、 不整合面作为优势通道主导运移方向, 局部构造 形态及致密层限定油气运移范围, 二者是研究区油气性质和油 气 、 水分布的主控因素。预测勘探层位越深, 越靠近气源 断裂, 则越有利于天然气勘探。 关键词 油气性质差异; 成因机理; 油气运移; 碳酸盐岩; 塔中隆起; 塔里木盆地 中图分类号 T E 1 2 2 . 1 文献标识 码 A Ca r b o n a t e r e s e r v o i r c h a r a c t e r i s t i c s a n d t he i r g e ne t i c m e c ha ni s ms i n Ta z h o ng 8 3一Ta z ho ng 1 6 we l l b l o c k, Ta r i m Ba s i n Ya n g J u n , J i a n g Z h e n x u e , Xi a n g C a i f u , 。 a n d Wa n g Ho n g p i n g 1 .W u x i R e s e a r c h I n s t i t u t e o f P e t r o l e u m G e o l o g y , S I NO P E C P e t r o l e u m E x p l o r a t i o n a n d P r o d u c t i o n R e s e a r c h I n s t i t u t e , W u x i , J i a n g s u 2 1 4 1 5 1 , C h i n a ; 2 .S t a t e K e y L a b o r a t o r y ofP e t r o l e u m R e s o u r c e s a n d P r o s p e c t i n g , C h i n a U n i v e r s i t y ofP e t r o l e u m, B e lti n g 1 0 2 2 4 9 , C h i n a; 3 .B a s i n a n d R e s e r v o i r R e s e a r c h C e n t e r , C h i n a U n i v e m i t y of P e t r o l e u m, B e ij i n g 1 0 2 2 4 9 , C h i n a ; 4 .H a n g z h o u B r a n c h , P e t r o C h i n a R e s e a r c h I n s t i t u t e ofP e t r o l e u m E x p l o r a t i o nD e v e l o p me n t , H a n g z h o u , Z h ej i a n g 3 1 0 0 2 3 , C h i n a Abs t r a c t Th e L o we r Pa l e o z o i c ma rin e c a r b o n a t e r e s e r v o i r s i n Ta z h o n g 8 3一Ta z h o n g l 6 we l l bl o c k i n Ta z ho n g up l i f t w i t h i n T a r i m B a s i n h a v e mu l t i p l e o i l / g a s - b e a rin g h o ri z o n s , g r e a t d i f f e r e n c e s i n h y d r o c a r b o n p r o p e r t i e s a n d c o mpl i c a t e d o i l/ g a s - wa t e r c o n t a c t . On t h e ba s i s o f c u r r e n t h y d r o c a r b o n r e s e r v o i r c h a r a c t e r i s t i c s i n t h e s t u d y a r e - a , i n c o n j u n c t i o n w i t h t h e h y d r o c a r b o n a c c u m u l a t i o n p r o c e s s i n T a z h o n g u p l i f t , w e a n a l y z e d t h e g e n e t i c m e c h a - n i s m o f“ t h e Hi ma l a y a n g a s i n v a s i o n d e c i s i v e i n fl u e n c e o n c u r r e n t n a t u r e a n d d i s t r i b u t i o n o f h y d r o c a r b o n r e s e r v o i r s ”f r o m t h e v i e w p o i n t o f d y n a m i c h y d r o c a r b o n mi g r a t i o n , a n d d r e w t h r e e c o n c l u s i o n s 1 H y d r o c a r b o n p o o l s i n t h e s a me h o r i z o n b u t d i f f e r e n t a r e a s s h o w t h e c h a r a c t e ris t i c s o f“ g a s a t b o t h e n d s a n d o i l i n t he mi d d l e ” d u e t o t h e e x i s t e n c e o f m u l t i p l e f a u l t s c o n n e c t e d w i t h g a s s o u r c e s ; 2 H y d r o c a r b o n p o o l s i n t h e s a m e a r e a b u t a t d i f f e r e n t h o riz o n s s h o w t h e c h a r a c t e r i s t i c s t h a t“ pu r e g a s c h a n g e pr o g r e s s i v e l y i n t o c o n de n s a t e g a s a n d f i na l l y 收稿 日期 2 0 1 1 0 6 1 6; 修订 日期 2 0 1 1 1 2 2 1 。 第一作者简介 杨俊 1 9 8 2 一 , 男, 硕士、 工程师, 油气藏形成与分布及油气地球化学研究。 基金项 目 国家重点基础研究发展计划 “ 9 7 3 ” 计划 项 目 2 0 0 6 C B 2 0 2 3 0 8 ; 国家 自然科学基金项 目 4 0 9 7 2 0 8 8 。 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 石 油 与 天 然 气 地 质 第 3 3卷 i n t o o i l f r o m bo t t o m t o t o p d u e t o t he l i mi t e d g a s c ha r g e a l o n g f a u l t s c o n n e c t e d wi t h g a s s o u r c e s a n d t h e h e t e r o g e n e i t y o f c a r b o n a t e r e s e r v o i r s ; 3 H y d r o c a r b o n p o o l s i n t h e s a me h o r i z o n a n d s a m e a r e a s h o w a b r u p t c h a n g e o f o i l /g a s wa t e r c o n t a c t d u e t o t he l o c a l s t r uc t u r a l c o n fig u r a t i o n a n d t h e e x i s t e nc e o f t i g h t ba r r i e r s . I t i s b e l i e v e d t ha t t he f a u l t s c o n n e c t e d wi t h g a s s o u r c e a n d un c o n f o r mi t i e s t h a t s e rve a s t h e d o mi n a nt h y d r o c a r b o n mi g r a t i o n p a t h wa y s c o n t r o l t h e d i r e c t i o n o f h y d r o c a r b o n mi g r a t i o n, wh i l e t he l o c a l s t ru c t u r e c o n fig u r a t i o n a n d t i g h t b a r r i e r s c o n f i n e t h e e x t e n t o f h y d r o c a r b o n mi g r a t i o n . T h e y b o t h a r e t h e ma j o r f a c t o r s c o n t r o l l i n g t h e n a t u r e o f h y d r o c a r b o n r e s e rvo i r s a n d t h e o i l/ g a s wa t e r c o n t a c t . I t i s e s t i ma t e d t h a t t he d e e p e r t h e e x pl o r a t i o n t a r g e t s a r e a n d t h e c l o s e r t he y a r e t o t h e f a u l t s c o n n e c t e d wi t h g a s s o ur c e s, t h e mo r e f a v o r a b l e t h e y a r e t o g a s e x p l o r a t i o n. Ke y wo r ds di f f e r e n c e i n h y d r o c a r b o n p r o p e r t i e s; g e ne t i c me c h a n i s m ; h y d r o c a r b o n mi g r a t i o n; c a r b o na t e r o c k; Ta z h o n g u p l i ft; Ta r i m Ba s i n 塔里木盆地塔中地 区主要存在寒武系一下奥 陶统和中一上奥 陶统两套烃源岩。寒武 系一下奥 陶统烃源岩存在 3期 大量生排烃, 分别为晚加里 东一早海西期、 晚海西期和喜马拉雅期 , 现今处于 高成熟裂解生气 阶段。中一上奥 陶统烃 源岩分布 局限, 主要分布于台地斜坡和台内低 凹部位 , 有机 质丰度低 , 存在晚海西期和喜马拉雅期两期生排 烃 , 现今还处于生油 阶段 , 与寒武系一下 奥陶统烃 源岩相 比生烃量有 限 J 。塔 中地区碳 酸盐岩储 盖组合从下至上可分为 4套 ① 下寒武统 ∈ 白 云岩为储层 , 中寒武统 ∈ z 膏岩为盖层 ; ②上寒武 统一下奥陶统蓬莱坝组 ∈ 一0 P 白云岩内幕型 储盖组 合 , 属 自储 自盖 型 ; ③ 下 奥 陶统 鹰 山组 O Y 风化含云灰岩为储层 , 上奥陶统 良里塔格组 O f 含泥灰岩为盖层 ; ④上奥 陶统 良里塔格组为 储层 , 桑塔木组 O S 巨厚泥岩为盖层。大量断裂 和不整合面构成了油气运移通道格架。塔 中 I 号 断裂、 各控带断裂和走滑断裂都是重要 的输 导断 裂 卜 , 利于油气垂 向运移。塔 中地 区碳酸盐岩在 古生代多次抬升 、 遭受风化淋滤 , 岩溶作用使不整 合面附近风化壳地层孔渗性极佳 , 有利 于油气横 向运移 。塔 中地 区中生代一新生代 构造稳定 , 聚 集 的油气没有被抬升至地表遭受破坏 , 仅受到部 分 调 整。 肖 贤 明 1 9 9 6 1 0 j 、肖 中 尧 1 9 9 7 , 2 0 0 5 ” 、 刘 洛夫 2 0 0 0 ] 、 林 青 2 0 0 2 H ] 、 赵 靖 舟 2 0 0 2 、刘 克 奇 2 0 0 4 1 6 ] 、 张 鼐 2 0 1 0 ] 、 吕修祥 2 0 0 8 等不 同专 家利用构 造演化史、 单 井埋藏史、 烃源岩生排烃演化史 、 圈 闭形成史 、 有机包裹体均一温度、 沥青反射率和伊 利石 KA r 测年等多种方法 , 对 塔中油气成藏期 次进行了深入研究 。借鉴 以上 专家成果 , 分析认 为塔中寒武系一奥 陶系碳酸盐岩存在晚加里东一 早海西期 、 晚海西期和喜 马拉雅期 3期成藏 , 且早 期以形成油藏为主 , 中、 晚期 以形成气藏为主, 喜 马拉雅期气侵为油气藏定型关键时期。 1 地质特征 塔 中 8 3 一塔 中 1 6井区位 于塔 中隆起北坡 中 东部 , 为 I, Ⅱ和 Ⅲ号断裂包围。下奥陶统鹰山组 顶面构造 图显 示研究 区是一个北 西倾 的鼻状 构 造 , 构造高点位于塔 中 8 3井和塔 中 7 2 1井附近 , 与塔中 1 6井区呈鞍状接触 , 塔中 8 3 一塔中 7 2 1 一 塔中7 2 2井与塔中 8 4 一塔中 7 2 3井之 问存在 明显 的分割槽 图 1 。上 、 下奥 陶统构造 总体具有 继 承性 , 差别在 于下奥 陶统 I号带 内带整体高于外 带, 而上奥陶统恰好相反 , Ⅱ, Ⅳ和 V号断裂在上 奥陶统发育不 明显。塔 中 8 3 一塔 中 1 6井 区下古 生界海相碳酸盐岩地层发育 比较完整 图 2 。下 奥陶统鹰山组 与上奥 陶统 良里塔格组 0 l / O。 Y 之间为平行不整合接触。下奥陶统鹰 山组长期遭 受剥蚀、 淋滤 , 从而形成优质碳酸盐 岩储层。良里 塔格组 I号断裂坡折带发育优质 的礁滩 相储 层, 张宝 民 2 0 0 6 、 罗春树 2 0 0 6 研究认 为塔 中古隆 起上奥陶统 良里塔格组灰岩与其上桑塔木组泥岩 0 s / O f 为不整合接触关系 ②。 ① 张宝民, 张立平, 贾进华. 塔中奥陶系古潜山碳酸盐岩储层特征与评价. 塔里木油田分公司勘探开发研究院, 2 0 0 6 . ② 罗春树, 董立胜, 赵仁德 , 等. 塔中奥陶系碳酸盐岩不整合面的重新认识与勘探突破. 塔里木油田分公司勘探开发研究院, 2 0 0 6 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学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 1期 杨俊, 等. 塔里木盆地塔中 8 3 一塔中 l 6井区碳酸盐岩油气特征及其成因机理 古油藏气侵 , 沿充注方 向不 断对古油藏 的油气 性 质进行改造 , 最终形成现今 的油气分布特征 。塔 中 8 3 一塔 中 1 6井 区下奥 陶统鹰 山组 和上奥 陶统 良里塔格组古油藏都不 同程度受到来 自下部天然 气的气侵影响 , 油藏性质发生重 大变化。离气 源 断裂越 近, 气侵越严重 , 多表现为高气/ 油 比; 离气 源断裂越远 , 气侵减弱 , 含气量越少 , 越接近原先 古油藏 的特点。喜马拉雅期天然气气侵对现今 油 气性质和分 布具 有决定性影响 , 使塔 中地 区油气 藏最终定型。 2 . 2 油气分布特征 勘探实践证明 , 塔 中 8 3 一塔 中 l 6井 区含油气 层位多 , 上奥 陶统 良里塔格组 、 下奥 陶统鹰山组和 下奥陶统 蓬莱 坝 组均 有 油气 发 现 , 油 气 性质 见 表 1 。 上奥陶统 良里塔格组普遍 含气 , 以凝析 气为 主, 外带气/ 油比都明显大于内带和塔中 1 6井区; 下奥 陶统鹰山组气/ 油 比在短距离内变化很大 , 塔 中7 2 1 井和塔 中 8 3井 以产凝析气为主, 但距离他 们仅几千米的塔 中 7 2 2井却 以产油为主 , 塔 中 8 4 井更是未 获工业 油气 流。不 同部位 蓬莱 坝组 油 气 的性 质差异极 大。塔 中 1 6 2为 白云岩 内幕 型 气藏 , 9 mm孔 板 试 油 日产 气 1 6 4 2 0 5 1 T I 。 ; 塔 中 4 73 8 C为 白云 岩风 化壳 型油 藏 , 8 mm油 嘴 试 油 日产油 2 0 6 . 6 7 m 、 气 2 2 5 1 m , 原油密度为 0 . 9 8 8 2 g / c m , 为重质 油 图 3 。由此可 见 , 塔 中 8 3 一塔 中 1 6井 区油气 特征不 同区带 、 不 同层 位存在巨大差异 。 2 . 3 油气特征成因 成藏过程分 析表 明, 喜 马拉雅期气侵使塔 中 油气藏最终定 型。塔 中 8 3 一塔 中 1 6井 区碳酸盐 岩油气特征主要受气侵控制 , 各层位、 各 区带油气 性质的巨大差异与成藏过程密不可分。 2 . 3 . 1 气源断裂和不整合 面 同一层位 、 不 同区带 的油气藏 , 因存在多个气 源断裂 , 而表现 出“ 两 端为气 , 中间为油” 的特征。 自西 向东 , 从 I号带外 带到 内带直 到塔 中 1 6井 区, 鹰山组表现为 “ 两端为气 , 中间为油 ” 图 4 。 同一层位 中, 天然气从低 部位开始充注。如 塔 中 8 3到塔 中 7 2 2, Ⅱ号断裂为重要气源断裂 , 气侵时 期从 Ⅱ号断裂运移上来 的天然气沿 0 l / O Y不整 合面由低处 向高处运移 , 由于碳酸盐岩储层 非均 质性和充注强度有 限, 造 成鹰 山组油气藏沿运 移 路径“ 塔 中8 3到塔 中 7 2 1再到塔 中 7 2 2 ” 气/ 油 比 明显降低 图 4 , 上倾方 向可能保存早期古油 藏 特征 。塔 中 l 6井区天然气沿 Ⅲ号断裂 向上运移 , 由于碳酸盐岩储层非均质性导致油气优先充注下 部储层 , 之后 才能 继续 向上运 移 , 因为充 注量有 限 , 导致从下至上气/ 油比逐渐降低 , 表现出“ 同一 地 区, 不同层位 从蓬莱坝组到鹰山组再到 良里塔 格组 , 油气藏类型从纯气藏变为凝析气藏直至油 藏 ” 的变化特征 图 4 , 图5 。总之 , 越靠近气源断 裂 , 油气藏气/ 油 比越高。 同一层位、 不 同区带油 气性质差 异显著。上 奥 陶统 良里塔格组油气藏 ,I号断裂坡折带外 带 气/ 油比大于 内带和 1 6井区 图 3 。上奥陶统外 带礁滩型储层靠近塔 中最大的气源断裂塔中 I 号断裂 , 且上奥陶统外带整体高 于内带 , 气侵时 天然气先在外带高部位聚集 , 逐渐将油 向内带驱 赶 , 又因为碳酸盐岩非均质性强 , 气驱油不存在统 一 的界面和路径 , 所 以上奥 陶统油气藏外带气/ 油 表 1 塔中8 3 一塔中 1 6井区各层油气性质特征 Ta b l e 1 Hy d r o c a r bo n p r o p e r t i e s a n d c h a r a c t e r i s t i c s i n e a c h l a y e r i n Ta z h o n g 8 3 一T a z h o n g 1 6 we l l b l o c k r、 塔中 473 8 C井 密度 0 . 9 8 3 2~ 0 . 9 9 2 7 / 0 . 9 8 7 3 5 , 动力粘度 2 1 9 6~ 3 1 2 3 / 2 5 9 0 5 , 含腊量 5 . o 4~7 . 6 4 / 6 . 1 8 5 , 胶 “ 质 沥青质含量 2 4 . 2 4~ 2 6 . 1 8 / 2 5 . 1 9 5 ; 塔 中 1 6 2井 9 mm孔板 , 日产气 1 6 4 2 0 5 l lfl 注 表中数据为最小值 ~ 最大值/ 平均值 样品数 。 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 第 1期 杨俊, 等. 塔里木盆地塔中 8 3 一塔中 1 6井区碳酸盐岩油气特征及其成因机理 1 0 9 拉 雅期气侵定 型” 的成 藏模式 。因此 , 对 塔 中隆 起 古生界碳 酸盐岩 油气 勘 探应 该摆 脱 “ 构造 背 斜 论” 束缚 , 进而 寻 找靠 近断裂 、 不 整合 面 等优 势 通道 的局部构造 高点 , 从 地层 圈闭 、 岩性 圈 闭 及 其复合 圈闭寻 找 突破 , 勘 探 层位 可 以向下 延 伸 , 层 位越深 、 越靠近气源 断裂则越有 利 于天然 气勘 探 4 结论 1 不 同区带 同一层 位 中油气藏油气 性质 因 具有多条 气源 断裂 , 呈 现 出 “ 两 端 为 气 , 中间 为 油 ” ; 同一地 区不同层位 中油气藏油气性 质 , 因充 注强度和碳 酸盐岩非均质性 , 呈现 出“ 从下至上 , 从气藏向凝析气藏再到油藏” 的变化趋势, 由此推 测层位越深越有利于天然气勘探 。 2 塔 中 8 3 一塔中 l 6井 区油气分布受控 于充 注通道 断裂和不整合 面 。碳酸盐岩地层 中断裂 和不整合面是 油气 运移优势通道 , 其优势运移方 向不同, 不整合面以横 向运移为主 , 断裂以垂 向运 移为主。不整合面起 主导作用的地区, 油气密度 、 动力粘度、 含腊量具有“ 下大上小” 特征 ; 断裂起 主 导作用地 区则恰好相反 。沿充注方 向, 越靠近气 源 , 气/ 油比越高。 3 局部构造形态 分割槽 和岩溶非均质性 导致油 气 、 水 分布复杂。分割槽和致密带使塔 中 8 3井和塔 中 8 4井位于不 同的运 聚单元 , 导致 鹰山组 中位 于油气 运移主方 向上 的塔 中 8 3井高 产油气 , 不 在 油 气 运 气 主 方 向上 的塔 中 8 4井 出水。 [ 2 ] 参考文献 孙龙 德, 周新 源, 王国林 . 塔 里木盆地石 油地质研 究新进展 和油气勘探 主攻 方 向[ J ] .地质 科学 , 2 0 0 5, 4 0 2 1 6 7 1 7 8 . 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T h e m u l t i p h a s e s o f h y d ro c ar b o n g e n e r a t i o n an d mi g r a t i o n o f Ta z h o n g p e t r o l e u m s y s t e m o f T
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