引用本文

Cui Haifeng,Tian Lei,Zhang Nianchun,et al.Ordovician reservoir accumulation characteristics in the Maigaiti slope of the Southwest Depression,Tarim Basin[J].Natural Gas Geoscience,2016,27(1):22-29.[崔海峰，田雷，张年春，等.塔西南坳陷麦盖提斜坡奥陶系油气成藏特征[J].天然气地球科学，2016,27(1):22-29.]
doi:10.11764/j.issn.1672-1926.2016.01.0022

塔西南坳陷麦盖提斜坡奥陶系油气成藏特征

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崔海峰 ，田雷，张年春，刘军 

（中国石油勘探开发研究院西北分院，甘肃兰州730020）

作者简介：崔海峰（1976-），男，陕西韩城人，高级工程师，博士，主要从事构造地质和油气成藏研究.E-mail：cuihf@petrochina.com.cn.

基金项目：中国石油天然气股份有限公司重大科技专项（编号：041012120005）资助.

摘要  
明确麦盖提斜坡奥陶系油气成藏模式是认识奥陶系油气分布规律的关键。从奥陶系失利钻井分析入手，结合区域构造演化特征，认为塔里木盆地麦盖提斜坡奥陶系油气成藏与塔北、塔中隆起奥陶系相比较，有相似性，但更多地是差异性。麦盖提斜坡以台地低能相带沉积为主的鹰山组风化壳岩溶储层整体欠发育，断裂带上岩溶储层的物性也明显差于塔北、塔中隆起台缘相带和台内高能相带；麦盖提斜坡奥陶系由北倾向南倾“跷跷板”式的构造演化过程明显不同于塔北、塔中继承性古隆起，调整迁移型古隆起不利于油气运聚与保存；麦盖提斜坡奥陶系远离满加尔生烃凹陷，而塔北、塔中隆起分布于生烃凹陷两侧。麦盖提斜坡奥陶系油气成藏主要有2个层系：鹰山组上段灰岩风化壳油气藏主要分布在断裂带，鹰山组下段内幕白云岩油气藏则区域稳定分布。麦盖提斜坡原地发育寒武系烃源岩，油气输导以垂向为主；奥陶系构造调整的枢纽带有利于次生油气富集保存。

关键词： 麦盖提斜坡       奥陶系       灰岩风化壳       内幕白云岩       成藏模式      

中图分类号:TE122.3      文献标志码:A      文章编号:1672-1926(2016)01-0022-08

Ordovician reservoir accumulation characteristics in the Maigaiti slopeof the Southwest Depression,Tarim Basin

Cui Hai-feng ，Tian Lei，Zhang Nian-chun，Liu Jun 

（PetroChina Research Institute of Petroleum Exploration & Development-Northwest,Lanzhou 730020,China）

Abstract  
The confirmation of the Ordovician reservoir accumulation model is the key factor to recognize the distribution rule of Ordovician reservoir in the Maigaiti slope. Analyzed from failed well of Ordovician,and combined with areal structural evolution characters,it is considered that Ordovician reservoir accumulation of Maigaiti slope and the northern,middle of Tarim Basin has a certain similarity,has more differences. The weathering crust karst reservoirs of the Yingshan Formation which mainly belongs to platform low energy facies are not well developed;the tectonic evolution process of ‘north to south migration’ of Ordovician in the Maigaiti slope differed from the inherited palaeohigh of the northern,middle of Tarim Basin,the adjusting-migration type of the palaeohigh is not favoured of migration,accumulation and preservation of oil and gas. The Maigaiti slope is far away from the hydrocarbon generation sag of the Maijiaer,while the northern,middle uplift of Tarim Basin is around the sag. The study indicates that there are two main layers in Ordovician for oil-gas accumulation:the oil-gas pool of the Upper Yingshan Formation which develops limestone crust reservoir and mainly distributes in the fracture belt,and that of the Lower Yingshan Formation which develops inside dolomite rock reservoir and stably distributes in this area,too. Autochthonous source rock of Cambrian develops in the Maigaiti slope,and vertical migration is the main type for oil-gas accumulation;the hinge belt that developed during the Ordovician structure adjustment is beneficial for rich accumulation of the secondary oil-gas.

Key words： Maigaiti slope;       Ordovician;       Limestone crust;       Inside dolomite rock;       Accumulation model;      

引言

塔西南坳陷麦盖提斜坡夹持于西昆仑山前凹陷和巴楚隆起之间，东西长约400km，南北宽为80～120km，面积为5.5×104km2。麦盖提斜坡油气勘探开始于1997年在玛扎塔格构造带上发现和田河气田[1]，近几年随着在塔北古隆起和塔中古隆起斜坡部位大量发现油气，麦盖提斜坡成为油气勘探的重点区带。2008年在中国石油股份公司风险勘探部署推动下，笔者参与论证了麦盖提斜坡西段奥陶系群古1井钻井井位，之后随着玛南1井、玛东2井的持续论证上钻，掀起了斜坡区奥陶系的勘探热潮；2010年中国石化在玉北区块部署玉北1井获得油气发现[2]，随后部署钻井14口，勘探效果不好。总的来看，目前发现的油气都分布在断裂带（图1），钻探效果反映该区奥陶系油气成藏的复杂性，开展奥陶系失利井分析，结合奥陶系区域构造演化特征，认为麦盖提斜坡奥陶系成藏条件与塔北、塔中隆起对比，具有相似性，但是差异性更为明显。本文主要从储层发育、构造调整及油气供给3个方面的差异性分析入手，分析麦盖提斜坡的成藏特征，旨在为该区油气勘探部署提供有效建议。

1 奥陶系风化壳储层欠发育，内幕储层有一定规模

麦盖提斜坡奥陶系遭受剥蚀严重，西段是鹰山组和蓬莱坝组，东段为良里塔格组、鹰山组和蓬莱坝组，良里塔格组向西尖灭的部位大致上也是西段上覆志留系和泥盆系向东尖灭处，东段良里塔格组之上为石炭系覆盖，局部奥陶系构造高部位石炭系下部有缺失，鹰山组与石炭系相接。麦盖提斜坡发育鹰山组和良里塔格组风化壳，鹰山组风化壳全区均有分布。鹰山组厚度约为500m，岩性大致分为上、下2段：上段主要以深灰色厚层泥晶灰岩为主，局部夹薄层砂屑灰岩；下段主要以灰色亮晶砂屑灰岩和云质灰岩为主，夹薄层泥晶灰岩。良里塔格组厚度约为250m，岩性主要为含泥灰岩和泥晶灰岩，局部发育砂屑灰岩。 类比塔北、塔中隆起奥陶系岩溶储层发育特征，前人根据鹰山组、良里塔格组存在2期不整合，认为斜坡西段发育2期岩溶作用[3]，斜坡东段发育3期岩溶作用[4,5]，因此得出结论麦盖提斜坡风化壳岩溶发育，勘探部署也主要针对风化壳岩溶储层。从钻井效果来看，斜坡中西段有8口钻井在鹰山组风化壳没有钻遇到好储层，如群古1井和玛南1井。群古1井在6 210m井段进入鹰山组风化壳，完钻于6 310m，揭示岩性为浅灰色泥晶灰岩，非常致密，裂缝不发育，裂缝被方解石充填严重[图2(a),图2(b)]。玛南1井在4 850m进入良里塔格组风化壳，岩性主要为深灰色泥质灰岩，夹泥质纹层[图2(c)]；5 050m进入鹰山组风化壳，5 350m进入鹰下段，钻井揭示300m的深灰色泥晶灰岩，岩心上见到小的溶蚀孔洞，基本被泥质充填，裂缝均被方解石充填，总体上岩性致密[图2(d)]。鹰山组风化壳长期暴露，古河道发育[5]，但风化壳岩溶储层并不发育，这与麦盖提斜坡奥陶系鹰山组处于台内低能相带有关，岩性致密，不利于岩溶储层形成。

图1     麦盖提斜坡奥陶系鹰山组顶面构造立体特征
Fig.1     The Ordovician Yingshan Formation top surface structural stereographic map of Maigaiti slope

图2     岩心照片
Fig.2     Drill-core pictures
(a)、(b) 群古1井鹰山组；(c)玛南1井良里塔格组；(d)玛南1井鹰山组

统计和田河气田钻井鹰山组储层发育特征，岩性主要为高能相带的砂屑灰岩，储集空间主要为裂缝和小型溶蚀孔洞，以小于1mm的小裂缝为主，其中高角度缝的充填率最低，断裂带上储层相对发育，反映出储层发育受岩性和裂缝改造，裂缝不发育的区域储层欠发育。中国石化玉北区块获得油气发现的钻井也在断裂带上，特别是玉北1井向NE方向，构造挤压抬升鹰山组上段遭受剥蚀，岩性以砂屑灰岩为主的风化壳发育孔洞—裂缝型储层，也反映出裂缝和岩性对岩溶储层发育的控制。碳酸盐岩岩性与沉积相带有关，塔中、塔北隆起鹰山组沉积环境以开阔台地相亮晶—泥晶砂屑滩亚相为主，局部为滩间海和潟湖亚相，岩性以含云灰岩为主[6,7]，碳酸盐岩内发育大量原生的晶间孔和微裂缝，有利于岩溶作用改造成为优质储层。 麦盖提斜坡奥陶系鹰山组下段储层比风化壳发育，横向分布层位稳定，地震剖面上表现“串珠状”强反射特征，被钻井证实为储层，储集空间为裂缝—孔洞型，溶蚀孔洞基本上小于1cm，该套储层在塔北、塔中—古城地区也有发育[8]。在地震剖面上，麦盖提斜坡鹰山组下段的“串珠”数量明显偏少。以玛南1井三维区块为例，近130km2的三维资料区，“串珠”反射面积为4.76km2，占3.7%（图3），这根本无法与塔北、塔中隆起比较，在一定程度上也反映出该套储层的发育规模不大，与斜坡区奥陶系鹰山组局限台地的沉积相带和断裂分布相对较少有关。

图3     玛南1井三维奥陶系鹰山组下段总能量属性平面和地震剖面
Fig.3     The total energy property plan and seismic profile of Ordovician Lower Yingshan Formation in well Manan 1 3D seismics

2 发育北倾转向南倾的大型斜坡，构造枢纽带相对稳定

塔里木盆地古隆起和古斜坡控制着古生界克拉通油气的运聚和分布，如已经发现油气藏的塔北隆起(轮南[9,10]、牙哈—英买力[11,12])及其南斜坡(塔河[13]、哈拉哈塘[14,15])、塔中隆起及其北斜坡[16,17]、巴楚隆起及其南斜坡(和田河[18]、巴什托普[19])。塔里木盆地古隆起和古斜坡是油气运移的主要指向区，但其构造演化特征与控油气作用存在不同，长期发育的大型继承性古隆起与古斜坡是油气最为富集的地区。喜马拉雅晚期沉没的塔西南早古生代古隆起与塔北、塔中古隆起相比对油气的控制方式存在差异。 志留纪前[图4(a)]，塔中古隆起的断褶隆起开始形成，中、上奥陶统遭受一定程度的剥蚀，在古隆起周缘发育台地边缘良里塔格组礁滩相，目前已被钻井证实；塔北古隆起也发育雏形，中,上奥陶统遭受了强烈的剥蚀，现今隆起高部位石炭系直接盖于鹰山组之上；此时塔西南发育大型古隆起，高点差不多在西昆仑山前，呈近EW向展布。巴楚隆起和麦盖提斜坡为北倾大型斜坡构造，其中麦盖提斜坡上中、上奥陶统遭受剥蚀，发育良里塔格组和鹰山组风化壳。 石炭纪前，塔中古隆起基本定型，隆起高部位志留系和泥盆系遭受严重剥蚀，甚至中,上奥陶统和下奥陶统再次遭受剥蚀；塔北隆起持续隆升，地层剥蚀与塔中类似。三叠纪前[图4(b)]，塔中隆起上覆盖石炭系，古隆起最终定型；塔北隆起进一步隆升，石炭系和二叠系遭受剥蚀，在英买力—牙哈地区构造高部位寒武系也遭受剥蚀，发育中寒武统和下寒武统风化壳，轮台断隆上前震旦系变质岩出露，白垩系盖于其上；塔西南古隆起为持续隆起构造，东部志留系、泥盆系基本剥蚀殆尽，二叠系自西向东遭受剥蚀，巴楚隆起雏形形成，麦盖提斜坡仍为一大型北倾斜坡。 古近纪前[图4(c)]，塔中隆起稳定接受沉降；塔北隆起北部发生断块隆升，高部位上古生界、三叠系和侏罗系均遭受剧烈剥蚀，之后稳定沉降接受白垩系沉积；巴楚隆起断裂活动加强，隆起进一步发展，麦盖提斜坡逐步向南倾大型斜坡转化。进入新近纪[图4(d)]，塔里木盆地南北两侧塔西南坳陷和库车坳陷进一步沉降，接受巨厚沉积，塔北古隆起定型，塔西南古隆起沉没，麦盖提斜坡成为南倾大型斜坡。现今塔西南山前凹陷进一步沉降，麦盖提斜坡南倾程度进一步加强，斜坡内奥陶系断层活动相对较少[图4(e)]。 塔西南古隆起的演化和塔北、塔中古隆起有差别，麦盖提斜坡与塔中北斜坡、塔北南斜坡的继承性演化也不同，这势必造成油气运聚和富集的差异。麦盖提斜坡油气富集和保存条件没有塔北、塔中隆起及围斜部位有利，但其从北倾转向南倾的演化过程中，存在近EW向展布的枢纽带，属于相对稳定区域，有利于原生油气藏保存和次生油气的调整富集，目前发现的和田河气田、巴什托普油田和玉北油藏均处于该枢纽带内。受巴楚隆起抬升影响，抬升较高，定型较晚的构造圈闭富气，晚海西期定型构造圈闭富油。

图4     塔里木盆地SN向构造演化剖面
Fig.4     The profiles of tectonic evolution in the nearly SN-trending of Tarim Basin

3 原地发育寒武系烃源岩，油气运聚以垂向为主

不少学者对麦盖提斜坡巴什托普油田、和田河气田和玉北油藏的油气来源进行了地球化学分析，得出油气来自寒武系或奥陶系烃源岩[20]2种认识，其中多数学者[1,2-18-21,22]认为油气来自寒武系烃源岩，现今干气为古油藏原油裂解气、干酪根裂解气或分散可溶有机质裂解气[23]，且生烃中心为北部的满加尔凹陷[1-18]或南部的塔西南坳陷[24]。2008年以前油气勘探部署按照烃源岩来自北部满加尔凹陷寒武系的观点，建立了北部满加尔凹陷油气供给，海西期塔西南古隆起区油气富集，喜马拉雅晚期塔西南古隆起沉没，古油藏裂解向北运聚到和田河气田的油气运聚成藏模式，油气从满加尔凹陷到海西期塔西南古隆起的横向距离超过了500km。2010年玉北油藏的发现证实上述成藏模式存在不足，油气来自塔西南坳陷(靠近昆仑山前带)的观点随之被提出，不过玉北1油藏之后的14口钻井在奥陶系仅发现油迹、油斑，油气来自南部靠近昆仑山前带坳陷区的观点也不能较好地解释钻井失利原因，昆仑山前带至玉北油藏和和田河气田的距离分别为200km和260km。钻井结果反映出麦盖提斜坡油气供给、运聚的复杂性，研究区内油气供给条件明显差于环满加尔凹陷生烃中心的塔北、塔中隆起，后者发现大量油气。总体来讲，麦盖提斜坡油气源存在寒武系和奥陶系烃源岩观点，这种争论在塔里木盆地台盆区一直都有。但是从勘探角度出发，确定烃源岩归属层系很重要，在麦盖提斜坡更为重要地是确定本地烃源岩分布区，是否存在原地烃源岩分布及其生烃潜力是制约该区油气勘探的关键地质问题，围绕烃源岩分布区寻找有利目标是下一步油气勘探方向。 最新研究认为麦盖提斜坡有原地烃源岩发育，但是烃源岩分布局限，受早加里东期正断层形成的洼槽[25]或南华—震旦纪裂陷槽控制，主要为寒武系烃源岩(上奥陶统遭受剥蚀)，区内整体油气供给条件明显差于环满加尔凹陷生烃中心的塔北、塔中隆起，被勘探效果证实。寒武系油气运聚以垂向为主，理由主要有以下3点：第一，早期关于和田河油气源来自北部满加尔凹陷的成藏模式，建立在有横向稳定输导层的基础上，也就是奥陶系风化壳岩溶储层(表生岩溶)，类似于塔北隆起的成藏模式，如英买力—牙哈碳酸盐岩潜山，油气来自北部库车坳陷三叠系—侏罗系陆相烃源岩，向南沿白云岩、灰岩风化壳进入有利潜山圈闭富集[26]，这种模式要求具备2个基础条件，输导层高效和油气供给充足。而实际情况是，麦盖提斜坡奥陶系风化壳岩溶储层欠发育，缺失横向稳定输导层这一条件，还有斜坡区断裂分布明显少于塔北、塔中隆起，因而油气横向运移有难度。第二，油气来自南部的塔西南坳陷(靠近昆仑山前带)的认识也存在因奥陶系风化壳储层欠发育而缺失横向输导层的问题，此外玉北区块奥陶系钻井油迹、油斑分布风化壳和内幕，且内幕层系油气显示好于风化壳，如玉北9井在距离奥陶系良里塔格组灰岩风化壳300m以深的鹰山组白云岩中获得10m3原油，反映出油气为垂向运移。第三，塔西南坳陷没有钻井和露头揭示出烃源岩，不管寒武系还是奥陶系烃源岩地球化学指标只能表明与其他区块相应烃源岩可以对比，但不能说明油气就是来自北部或者南部生烃中心。笔者通过北部钻遇寒武系烃源岩钻井和前寒武系地震相特征，间接识别出在麦盖提斜坡低部位发育下寒武统玉尔吐斯组烃源岩，主要受早加里东期正断层形成的洼槽[图5(a)]或南华—震旦纪裂陷槽[图5(b)]控制，洼槽或裂陷槽

图5     麦盖提斜坡EW向二维地震剖面(剖面位置见图1)
Fig.5     2-D seismic section in the nearly EW-trending of the Maigaiti slope

呈NE向展布，麦盖提斜坡中段裂陷槽规模较大，宽约为60～70km，推测是和田河气田的主要油气源区，油气以垂向运移为主。 综上所述，笔者认为麦盖提斜坡奥陶系油气成藏经历2个过程（图6）：早海西期，麦盖提斜坡寒武系烃源岩大规模生烃，油气可以在寒武系盐下白云岩聚集，也可以通过断裂在奥陶系鹰下段白云岩和鹰上段风化壳聚集；喜马拉雅晚期，巴楚隆起大幅度抬升，麦盖提斜坡转化为南倾斜坡，寒武系烃源岩进入高成熟生气阶段，和田河气田之下早期充注在寒武系盐下白云岩和奥陶系的原油也达到裂解条件，油气垂直向上运聚，形成和田河气田。

图6     麦盖提斜坡东段油气藏演化剖面
Fig.6     The evolution profile of oil and gas reservoir in the eastern Maigaiti slope

4 结论

(1)塔里木盆地麦盖提斜坡发育奥陶系鹰山组和良里塔格组风化壳，良里塔格组仅在斜坡东段分布，西段鹰山组之上为志留系，东段良里塔格组伏于石炭系之下。奥陶系储层发育与岩性和裂缝改造有关，风化壳岩性致密，岩溶储层欠发育，仅在断裂带发育；内幕储层横向分布层位稳定，有一定规模，但比塔北、塔中隆起奥陶系鹰山组内幕储层规模明显小很多。 (2)长期继承性发育的古隆起和古斜坡是油气的指向区，塔西南早古生代古隆起于喜马拉雅晚期沉没，麦盖提斜坡历经北倾斜坡向南倾斜坡的转化，不利于油气的持续充注、保存。麦盖提斜坡北倾向南倾转化过程中存在近EW向展布的构造枢纽带，构造形态相对稳定，有利于原生油气藏的保存和次生油气藏的运聚。 (3)麦盖提斜坡奥陶系油气来自原地寒武系烃源岩，油气以垂向运聚为主，主要有2个成藏期：早海西期，寒武系油气大规模向寒武系盐下白云岩、奥陶系内幕和风化壳储层充注；喜马拉雅晚期，寒武系烃源岩处于高成熟生气阶段，早期油藏也处于裂解阶段，巴楚隆起抬升，油气次生调整，和田河气田形成。 (4)麦盖提斜坡奥陶系成藏条件明显不如塔北、塔中隆起，二者有相似性，但差异性更为突出。按照塔北、塔中地区油气勘探经验，近几年斜坡区勘探主要围绕风化壳展开，优选井位时储层地震响应特征也与前者类比，往往同样的反射特征在塔北、塔中隆起是储层反映，而在麦盖提斜坡就不是，群古1井、玛南1井的失利就是例子。因此，斜坡区油气勘探要注重成藏条件的特殊性，才有可能有新的大突破。

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