天然气地质学

塔里木盆地震旦系勘探领域分析及区带优选

  • 闫磊 , 1 ,
  • 魏国齐 1 ,
  • 朱光有 1 ,
  • 陈永权 2 ,
  • 罗彩明 2 ,
  • 杨敏 1 ,
  • 王珊 1 ,
  • 杜德道 1
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  • 1. 中国石油勘探开发研究院,北京 100083
  • 2. 中国石油塔里木油田分公司,新疆 库尔勒 841000

闫磊(1985-),男,山西定襄人,高级工程师,博士,主要从事石油天然气地质综合研究.E-mail:.

收稿日期: 2021-06-05

  修回日期: 2021-10-10

  网络出版日期: 2022-04-22

Exploration field analysis and zone optimization of Sinian, Tarim Basin

  • Lei YAN , 1 ,
  • Guoqi WEI 1 ,
  • Guangyou ZHU 1 ,
  • Yongquan CHEN 2 ,
  • Caiming LUO 2 ,
  • Min YANG 1 ,
  • Shan WANG 1 ,
  • Dedao DU 1
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  • 1. Research Institute of Exploration and Development of PetroChina,Beijing 100083,China
  • 2. Tarim Oilfield Company,PetroChina,Korla 841000,China

Received date: 2021-06-05

  Revised date: 2021-10-10

  Online published: 2022-04-22

Supported by

The Scientific Research and Technology Development Project of China National Petroleum Corporation(2021DJ05)

本文亮点

晚元古代—早古生代碳酸盐岩是油气勘探的重要领域,塔里木盆地震旦系碳酸盐岩层系古老、埋藏深,钻井少,许多地质问题尚不清楚,制约了深层碳酸盐岩层系的勘探。基于塔里木盆地震旦系地质结构分析,通过地层对比及地震预测等手段,对震旦系有利烃源岩的分布、深层高能储集相带及成藏组合进行研究,梳理了盆地震旦系的勘探领域及有利区带。研究认为:塔里木盆地震旦系发育斜坡—盆地相烃源岩,齐格布拉克组上部发育优质白云岩储层,与寒武系底部玉尔吐斯组泥岩可形成有利成藏组合;塔北隆起南斜坡及塔中隆起北斜坡,是塔里木盆地震旦系白云岩最有利的勘探区带,万米埋深内有利勘探面积约为3.1×104 km2。研究成果对塔里木盆地震旦系碳酸盐岩油气勘探具有借鉴意义。

本文引用格式

闫磊 , 魏国齐 , 朱光有 , 陈永权 , 罗彩明 , 杨敏 , 王珊 , 杜德道 . 塔里木盆地震旦系勘探领域分析及区带优选[J]. 天然气地球科学, 2022 , 33(4) : 548 -555 . DOI: 10.11764/j.issn.1672-1926.2021.10.008

Highlights

Carbonate rock of Late Proterozoic- Early Paleozoic is an important field of oil and gas exploration. The Sinian carbonate rock series in Tarim Basin are old, deep buried, few drilling wells, and many geological problems are unclear, which restrict the exploration of deep carbonate rock. Based on the analysis of Sinian geological structure, by means of stratigraphic correlation and seismic prediction, the distribution of Sinian favorable source rocks, deep reservoir facies belts and reservoir forming assemblages are studied to comb the exploration fields and favorable zones of Sinian in Tarim Basin. The results show that: slope-basin facies source rocks developed in Sinian. High-quality dolomite reservoirs developed in the upper part of Qigebulake Formation, and mudstone of Yuertus Formation at the bottom of Cambrian can form favorable reservoir cap assemblage. The south slope of Tabei Uplift and the north slope of Tazhong Uplift are the most favorable exploration zones for Sinian dolomite, with favorable exploration area of approximately 31 000 km2. The research results provide a certain reference for the Sinian carbonate oil and gas exploration in the Tarim Basin.

0 引言

中西部盆地深层碳酸盐岩的油气勘探及研究一直是许多勘探家和学者关注的热点1-3,在四川盆地震旦系取得规模油气藏发现后,塔里木盆地震旦系越来越受到重视。何金有等4-5认识到震旦系顶部白云岩是有利勘探目的层,但受资料及勘探成本限制,钻井主要集中在塔东隆起,并未取得工业性突破。近些年,随着寒武系盐下勘探的热度增加及深层新处理地震资料的增多,震旦系的研究也取得了较大进展,特别是在震旦系的构造沉积格局及岩相古地理方面,周肖贝等6、石开波等7、姜海健等8研究认为震旦纪盆地为拉张背景,以坳陷沉积为主,具有“南隆北坳”的古地理特征9-10,许多学者对盆地震旦系碳酸盐岩的勘探提供了建议11-15,但多数研究工作主要针对塔西台地,对塔东地区震旦系研究较薄弱。近年来,轮探1井在震旦系顶部白云岩中见到良好的气测显示,表明了盆地深层震旦系有较大的勘探潜力,极大鼓舞了在塔里木盆地深层—超深层寻找油气藏的信心16。因此,本文在台盆区基础上,加强塔东地区震旦系构造格局研究,通过对塔里木盆地深层烃源岩、震旦系有利储层的分布及成藏组合的综合分析,对盆地震旦系进行有利勘探区带优选,为塔里木盆地深层—超深层碳酸盐岩勘探提供一定参考意义。

1 地质概况

本文研究地区为塔里木盆地,其位于中国新疆南部,面积约为56×104 km2。受周缘造山带构造活动的影响,盆地现今构造可划分为“四隆五坳”9个二级构造单元,本文重点研究地区由北往南包括塔北隆起、北部坳陷、巴楚隆起、塔中隆起、东南隆起、西南坳陷、塘古坳陷。盆地内揭示震旦系的钻井主要分布在巴楚隆起、塔中隆起、塔东隆起、塔北隆起[图1(a)]。
图1 塔里木盆地构造单元图(a)及寒武系—震旦系综合柱状图(b)

Fig.1 Structural unit diagram(a) and comprehensive column diagram(b) of Cambrian-Sinian in Tarim Basin

塔里木盆地南华纪—震旦纪发育裂谷—被动大陆边缘沉积体系,南华纪早期盆地主体为裂陷结构,发育火成岩与砂砾岩沉积;南华纪末期至震旦纪早期盆地主体处于断—坳转换时期,地层连续稳定,分布广泛,发育滨岸与碳酸盐岩台地沉积17。本文重点研究层段为盆地震旦系,其底部主要为碎屑岩,中部发育黑色泥页岩层段,顶部齐格布拉克组为白云岩;下寒武统底部玉尔吐斯组主体为黑色硅质泥岩[图1(b)]。

2 盆地震旦系地质结构特征

通过对全盆地格架地震剖面解释研究,认为塔东地区震旦系在近南北向剖面表现为南厚北薄,受断裂控制明显的特征,在近东西向的剖面上表现为透镜状,为明显裂谷形态,表明盆地东南部震旦系存在裂陷结构[图2(a),图2(c)]。过塔中—塔北隆起的地震剖面表明,震旦系在盆地中北部主体为坳陷沉积,受南华纪裂陷控制,地层厚度在裂陷沉积中心具加厚特征[图2(b)]。盆地西北部阿瓦堤凹陷,也具备受南华纪裂陷控制的坳陷沉积特征[图2(d)]。盆地在北部坳陷南部及塔西南地区可见明显的震旦系减薄及尖灭特征[图2(e),图2(f)],表明震旦纪存在古陆的发育。
图2 研究区震旦系地质结构剖面(据文献[17]修改)

Fig.2 Section of Sinian geological structure in the study area(modified according to Ref.[17])

对钻穿震旦系的多口探井分析表明,巴楚隆起及塔中隆起东部并未钻遇震旦系,钻井揭示寒武系直接覆盖在前寒武系花岗岩及玄武岩之上;塔北隆起星火1井、轮探1井钻揭震旦系,主体为白云岩沉积;塔东1井及东探1井均钻揭震旦系,整体为大套白云岩[图3(a)]。
图3 塔里木盆地震旦系连井对比及地层残余厚度图

Fig.3 Well correlation map of Sinian and its strata residual thickness in Tarim Basin

通过井震标定及地震剖面解释,编制塔里木盆地震旦系残余厚度图[图3(b)]。震旦系残余厚度图表明盆地震旦系有3个沉积中心,分别为北部沉积中心,塔东地区南部沉积中心及塔西南沉积中心。塔东地区南部沉积中心最大残余厚度为3 000 m,表现为北厚南薄的断陷沉积,在近东西向地震剖面上表现为透镜状的断陷沉积;盆地北部沉积最大残余厚度为2 000 m,位于满加尔坳陷西侧;塔西南沉积中心,厚度及规模都相对较小[图3(b)]。

3 盆地震旦系石油地质条件

3.1 有利烃源岩分布

下寒武统玉尔吐斯组是塔里木盆地台盆区的主力烃源岩,从野外剖面和盆地内钻井发现,该套烃源岩厚度分布较稳定,厚度约为15~30 m,为缓坡广覆式烃源岩沉积18-19。结合前寒武系古地貌研究,认为玉尔吐斯组烃源岩主要受前寒武系古地貌及沉积环境控制,整体为南北分异特征,北部烃源岩厚度中心位于满加尔坳陷西侧,预测最大厚度为80 m;南部烃源岩位于塔西南山前带,受前寒武系古地貌控制,分布较局限,最大厚度约为40 m[图4(a)]。
图4 研究区震旦系—寒武系烃源岩分布

Fig.4 Distribution map of Sinian-Cambrian source rocks in the study area

盆地内钻井未揭示震旦系烃源岩层段,震旦系烃源岩的发现主要集中在盆地周边多个露头区,包括库鲁克塔格地区的水泉组,塔西南地区库尔卡克组黑色页岩及柯坪地区新柯地1井钻揭苏盖特布拉克组泥岩17。尽管盆地震旦系烃源岩发育的层段有差异,但总体认为震旦系烃源岩是在持续海侵背景下,形成于斜坡—盆地沉积环境,为水体相对较深的斜坡—陆棚相沉积。结合野外露头区烃源岩厚度、盆地内震旦系发育环境及地层厚度,可综合预测震旦系在盆地内的分布。震旦系烃源岩可分为多个沉积中心,其中北部沉积中心位于满加尔坳陷西北侧一带,厚度最大值近300 m;塔东地区南部受断陷影响,震旦系底部可能具备烃源岩形成条件;塔西南山前带受震旦系古地貌控制,形成缓坡型烃源岩[图4(b)]。

3.2 震旦系有利储层分布

震旦纪塔里木盆地经历了大规模海侵,整体为西南高东北低的构造格局;除盆地东南部发育裂陷沉积外,整体表现为南北分异的碳酸盐岩台地沉积;通过连井对比、地震剖面解释及地层厚度研究表明,震旦系在研究区存在近东西向分布的古陆;由中央古陆至盆地东北方向,依次发育内缓坡—中缓坡—外缓坡—陆棚的缓坡沉积模式,中央古陆—塔西南方向也具有类似特征[图5(a)]。震旦系与寒武系存在长时间沉积间断,齐格布拉克组顶部白云岩易受风化淋滤溶蚀,形成优质储层20-23。盆地内多口钻井已揭示震旦系上部发育白云岩储层,塔北隆起震旦系星火1井及轮探1井均钻遇该类白云岩,轮探1井震旦系白云岩储层孔隙度约为3.8%~4.1%,平均孔隙度为4%,厚度约为40~120 m16。从岩石薄片分析看,该类储层主要为一套泡沫绵层白云岩沉积[图5(b)],可见葡萄花边构造[图5(c)],储集空间主要为泡沫绵层空腔溶蚀孔;而盆地东部塔东隆起部位东探1井震旦系尽管发育厚层白云岩,但与塔北隆起发现的震旦系白云岩相比,孔隙度较低,储层不发育[图5(d)];推测震旦系有利储层主体分布在中缓坡沉积相带。
图5 研究区震旦系沉积相及岩心照片

(a)塔里木盆地奇格布拉克组沉积相;(b)轮探1井奇格布拉克组岩屑照片,8 721 m,泡沫绵层白云岩;(c)轮探1井奇格布拉克组岩屑照片,8 742 m,葡萄花边构造;(d)东探1井震旦系岩心照片,5 753 m,粉细晶白云岩

Fig.5 Sedimentary facies and core photos of Sinian system in the study area

3.3 震旦系盖层分布及有利储盖组合

研究区寒武系底部发育厚度约为15~80 m暗色泥岩,是盆地主力烃源岩,也是良好的区域性盖层[图4(a)],与齐格布拉克组上部白云岩可形成优质储盖组合;此外,研究区北部肖尔布拉克组发育台地外缓坡沉积的致密灰岩11,也可为良好的盖层。

4 震旦系勘探区带优选

塔里木盆地晚震旦世受构造、气候及海平面升降等多种因素的影响,发育碳酸盐岩台地沉积,齐格布拉克组上部滩相白云岩是震旦系重要的勘探领域。盆地现今古隆起及斜坡部位是寻找震旦系深层白云岩油气藏的有利区域,本文首先基于油气聚集的有利方向及研究区有利烃源岩的分布,其次结合有利储盖组合平面分布特征,优选塔北隆起南斜坡及塔中隆起北斜坡为震旦系有利勘探区带,依据盆地一万米埋深等值线,震旦系勘探有利区面积近3.1×104 km2
塔北隆起及塔中隆起成型时间早,继承性强,古隆起及斜坡区是现今油气聚集有利方向;寒武系玉尔吐斯组在研究区北部大面积广覆式分布,可以对隆起及其周缘斜坡进行侧向供烃;晚震旦世盆地在塔北隆起—塔中隆起一带发育较大规模的缓坡型台地相的白云岩,上覆下寒武统玉尔吐斯组泥岩,有利于油气保存,是盆地内震旦系取得工业油气突破最有利的区带(图6)。特别是塔北隆起轮南及其南部地区,该区东部紧邻震旦系—下寒武统生烃中心,尽管轮探1井未能在该区获得工业突破,但其仍然是震旦系勘探最现实的区域。
图6 研究区震旦系勘探区带优选

Fig. 6 Optimization map of Sinian exploration zone in the study area

5 结论

(1)塔里木盆地震旦纪盆地以坳陷沉积为主,斜坡—盆地沉积环境有利于震旦系烃源岩形成;晚震旦世发育碳酸盐岩台地沉积,齐格布拉克组上部发育优质白云岩储层,与震旦系烃源岩及寒武系底部玉尔吐斯组泥岩可形成有利生储盖组合,震旦系白云岩是有利勘探领域。
(2)塔北隆起南斜坡及塔中隆起北斜坡,是现今油气聚集的有利位置,是塔里木盆地震旦系白云岩最有利的勘探区带;塔北隆起南斜坡东部的轮台低凸起是震旦系勘探最现实的区域。
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