Strike-Slip Faults and Their Control on Differential Hydrocarbon Enrichment in Carbonate Karst Reservoirs: A Case Study of Yingshan Formation on Northern Slope of Tazhong Uplift, Tarim Basin

Objective Oil and gas are abundant in the Ordovician Yingshan Formation carbonate karst reservoirs on the northern slope of Tazhong uplift in the Tarim Basin, and have extremely complicated oil-gas-water distribution, however. The difference in burial depth of the reservoirs between east and west sides is up to 1000 m. Water-bearing formations exist between oil- and gas-bearing formations vertically and water-producing wells are drilled between oil- and gas-producing wells. Macroscopically, oil and gas occur at low positions, while water occurs at high positiona on the northern slope of Tazhong uplift. The mechanism of differential hydrocarbon enrichment in heterogeneous reservoirs is by far not clarified, which has affected the efficient exploration and development of oil and gas fields in this area.

塔中北斜坡奥陶系走滑断裂带与岩溶储集体发育模式

塔里木盆地塔中北斜坡奥陶系发育多条北东—南西向走滑断裂带,沿这些走滑断裂带多口钻井在奥陶系碳酸盐岩中获得油气发现。研究碳酸盐岩内幕储集体特征、成因及其与走滑断裂带的关系,是塔中北斜坡奥陶系油气勘探面临的关键问题之一。通过对4口典型钻井奥陶系储集体发育特征、岩石学和地球化学资料的综合分析,结合区域地质背景及火成岩发育特征,提出储集体发育可能与不同性质的深成岩溶流体改造有关,其中A井可能与区域火成岩侵入体相关流体有关,而B井、C井和D井可能与深部含硅质地层热液流体有关。通过对4口井所在的3条走滑断裂带的分段性和变形强度进行半定量解剖,并与实钻情况对比,提出走滑断裂带分段性可能控制了储集体发育部位,张扭部位较压扭部位更为有利,而变形强度控制了储集体发育规模,变形强度大的断裂带储集体规模更大。建立了塔中北斜坡奥陶系走滑断裂带与深成岩溶储集体的发育模式,为奥陶系断裂带碳酸盐岩内幕储集体的油气勘探与评价提供了新的思路。

塔中北斜坡中-下奥陶统碳酸盐岩沉积储层特征及地质模式

基于大量钻井取心及岩心薄片观察,成像测井、录井等资料分析及三维地震资料解释,在厘定塔里木盆地塔中北斜坡中-下奥陶统鹰山组和蓬莱坝组地震层序格架基础上,对其进行沉积古地貌恢复及储层研究,进而建立了相应的台地演化模式、储层演化模式及地质模式。该区蓬莱坝组沉积期为缓坡台地沉积模式,鹰山组沉积期为弱镶边台地沉积模式;其储层发育受沉积控制作用较强,与三级或四级层序界面暴露溶蚀及埋藏流体溶蚀关系密切,呈现准层状和孔洞型储层发育、沉积地貌分异小等特点;蓬莱坝组层(块)状白云岩是下步重要的勘探领域。

塔中北斜坡鹰山组碳酸盐岩层间岩溶储集层特征

塔中北斜坡鹰山组大规模发育层间岩溶型储集层,岩溶作用深度贯穿不整合面以下180 m范围内。但是不同区块储集层特征差异大、主控因素认识不清等成为制约鹰山组勘探的瓶颈。通过对层间岩溶概念的重新厘定,详细分析塔中井下岩溶型储集层特征,结合构造演化与海平面变化特征,认为塔中鹰山组层间岩溶形成于加里东中期Ⅱ幕构造运动期,暴露时间相对较短,没有形成完整的岩溶体系,大型洞穴不发育,多为孤立的小型洞穴,储集层类型以孔洞型、裂缝-孔洞型为主;暴露时鹰山组地层倾角较小,岩层面与潜水面接近平行,使岩溶作用局部顺层溶蚀,储集层呈准层状分布,但区域上具有穿层性;3期海平面变化与潜水面相对停滞期使鹰一段—鹰二段共发育5套储集层。通过上述分析及储集层分布模式建立,综合预测了有利勘探区块。

塔中北坡鹰山组碳酸盐岩缝洞体量化描述技术及应用

针对各种储集层地质模型,根据野外观测系统和工区地震地质条件,利用Tesseral全波场模型正演方法,明确高产井有利储集体地震响应特征。通过大量的正演研究,分析各种储集层的地球物理响应特征,优选出波阻抗反演地震属性预测方法,将校正后的波阻抗体转换为孔隙度体,可得储集层的有效储集空间,最终实现岩溶缝洞体有效储集空间的量化描述。研究表明,"表层强且内幕规则串珠反射"、"表层弱且内幕强串珠反射"是高产高效井的主要表现形式。下奥陶统风化壳碳酸盐岩储集层的地震响应特征为低阻抗、低速度、低频、强分频振幅、强相干、强衰减等特征。经缝洞体量化描述,中古8井储量区有效储集层总体积为5.42×108 m3.勘探实践表明,量化描述缝洞体是碳酸盐岩油气藏高效勘探开发的有效途径之一。

塔中北斜坡走滑断裂断距及其与油气的关系

塔中北斜坡奥陶系碳酸盐岩储集层内的油气分布受北东向走滑断裂的影响,走滑断裂的断距影响着油气富集的程度。由于储集层埋藏较深,用来描述储集层分布的三维地震资料的分辨率和信噪比都较低,使得利用地震资料计算断距比较困难。又由于走滑断裂的水平断距过小,垂向断距变化较大,进一步影响着断距的计算。为此通过三维地震资料分析发现,走滑断裂普遍表现出北西向拉张的特征,并沿断裂走向形成了宽度不同的拉分区域。根据拉分特征,提出通过计算走滑断裂拉分区域的宽度和高度的方法,来间接确定走滑断裂的断距。计算结果不但符合走滑断裂发育的地质规律,还同该区域的油气分布有较好的吻合性,能够用来认识区域内油气的分布。

塔中北斜坡奥陶系鹰山组岩溶型储层发育模式与油气勘探

塔中北斜坡奥陶系鹰山组顶部的不整合面发育大规模岩溶缝洞型优质储层,目前已探明油气储量约2×108t。岩溶型储层以大型缝洞储集空间为主,贯穿于不整合面以下200m范围内,具有非均质变化的缝洞叠置连片且呈带状展布。这套储层既与岩溶古地貌相关,又受多成因、多期次成岩溶蚀、断裂裂缝、埋藏溶蚀叠加的综合控制,其中断裂和裂缝网络是岩溶水的主要渗滤通道,不整合岩溶控制了储层的横向展布规模,埋藏溶蚀是优化储集性能的关键。通过储层主控因素的深入分析,建立了储层叠合发育演化模式,综合预测了储层发育的有利区带,指出在勘探中要注重不同井区之间的储层类型和主控因素之差异性,优选主控因素以对勘探进行指导。

塔中地区北部斜坡带下奥陶统碳酸盐岩风化壳油气富集特征

塔里木盆地塔中地区北部斜坡带下奥陶统发育大型碳酸盐岩风化壳。对风化壳储层及其成藏条件的研究表明,风化壳储层类型以次生溶蚀孔洞形成的低孔、低渗储层为主,储层主要发育于下奥陶统顶部,分布范围与古构造活动形成的不整合面形态具有较好的对应关系。断裂及裂缝的发育对改善风化壳储层具有重要作用,形成了纵向上叠置、横向连片、沿岩溶斜坡部位广泛分布的风化壳储层。断裂和不整合面构成的输导体系控制了风化壳的油气运聚成藏,储层发育程度控制了风化壳的油气富集程度,多期油气充注与风化壳储层非均质性造成了风化壳油气赋存的差异性。

塔中北斜坡原油轻烃组成及地球化学特征

塔中北斜坡原油为低硫、低蜡的典型腐泥型母质来源的原油,其苯含量低,正己烷和环己烷含量较高,正庚烷含量高,二甲基环戊烷含量极低,说明藻类和细菌是主要的烃源。该斜坡原油的Mango轻烃参数K1值主要分布在1左右,平均值为1.11,除个别井(塔中24井)K1值偏离较大之外,基本上与Mango所做结论一致;K2值普遍较低,平均值为0.21,为典型的海相油特征;原油庚烷值大于30%,异庚烷值也大于2.0,表明原油已处于高成熟阶段。

塔中北斜坡流体复杂区油气富集规律--以中古51井区奥陶系鹰山组为例

塔中北斜坡地区鹰山组油气藏具有油气相态多变、油气水分布复杂、无统一油水界面等特征。对横跨塔中Ⅰ号和塔中10号2个次级构造带鹰山组流体分布和性质最为复杂的中古51井区进行了精细解剖。通过原油生物标志化合物对比，以及对沉积、构造、钻井试油等综合研究表明，中古51井区油气富集于距鹰山组顶面30～180m层间岩溶储集层发育带中，以鹰一段下亚段和鹰二段最为有利；油气主要为混源成因，早期油气充注和晚期高成熟天然气沿2条主要走滑断裂气侵，改造早期油藏形成凝析气藏，远离走滑断裂以油藏为主，形成油藏与气藏相间的格局；4条走滑断裂和2排逆冲断裂（塔中10号断裂和塔中Ⅰ号断裂）将中古51井区包围分隔成3个“断块”，“断块”间油气相对封闭，内部呈现低部位含水、高部位富油气的规律。据此，建议研究区下一步钻探以局部“断块”高部位为主。

塔中西部平台区油气分布差异性及其主控因素

塔中北斜坡奥陶系碳酸盐岩蕴含着丰富的油气资源,但油气藏类型复杂多样,按照PVT和流体组分可以划分为油藏、挥发性油藏和凝析气藏3种类型,三者在空间上分布复杂。通过对塔中北斜坡西部平台区大量单井及其生产状况的解剖,结合分析化验和地震资料,深入探讨了本区流体分布和性质特征、断裂和储层差异,揭示了造成油气分布差异性的主控因素。认为奥陶系良里塔格组良三段顶部的不整合面在垂向上控制了储层层位和储层规模,储层在横向上的强非均质性是油气平面分布差异的重要原因;走滑断裂作为油气运移通道对储层改造明显,直接决定了不同区域的古油藏在晚喜马拉雅期遭受的气侵强度,是目前本区油气藏相态多样性和性质差异的直接原因。

塔中北斜坡地区奥陶系鹰山组储层差异性分析

奥陶系鹰山组海相碳酸盐岩为塔中北斜坡地区的主体产层和储集层,区内多个井区的沉积环境和储层岩性十分相似,但储层物性差别很大。利用层间岩溶、埋藏岩溶、构造作用以及流体性质等方面的差异,详细分析了鹰山组储层差异性。结果表明:层间岩溶期孔洞层发育的区块差异性是导致储层差异性的根本原因;断裂裂缝发育的区块差异性造成了流体运移通道的差异性;埋藏期3期流体运移方向的差异性最终导致了储层发育及油气聚集的差异性。

塔中北斜坡富油气区油气分布规律与富集主控因素研究

塔里木盆地塔中北斜坡奥陶系油气藏类型多样、油气性质变化大、油气水分布复杂。通过对塔中北斜坡大量单井及其生产动态的分析解剖,结合分析化验资料,深入探讨了富油气区的流体分布特征、断裂发育特征、储层差异性以及典型高产井和出水井的对比,揭示了油气分布规律与控制因素。鹰山组顶部的风化壳型不整合面在垂向上控制了储层的发育深度范围和储层质量;平面上储层的非均质性是导致油气分布差异的重要原因。断裂引起的局部高差对流体聚集存在明显影响,使断裂上盘高部位更倾向于富油气,并发现断裂对储层改造强烈,特别是走滑断裂作为油气运移通道对油气分布具有重要的控制作用,决定了不同区域的古油藏在晚喜山期遭受气侵的强度,控制了不同相态油气藏的分布;奥陶系鹰山组上部发育的致密段对古油藏的保存具有积极的作用。该认识对相似地区碳酸盐岩油气富集规律研究及勘探开发具重要的参考价值。

塔中北斜坡奥陶系鹰山组地层水特征与油气保存条件

通过对塔中北斜坡鹰山组地层水的矿化度、主要离子浓度和化学指数的统计分析,讨论了该区地层水的成因及与油气保存条件。研究结果表明,塔中北斜坡鹰山组地层水为高矿化度CaCl2型水,总矿化度约为80～200g/L,阴、阳离子分别以Cl-和K++Na+为主。剖面上总矿化度随深度增加逐渐变小,平面上地层水矿化度自塔中I号断裂向南增高。高矿化度、富K++Na+和Cl-离子的特征表明地层水的形成与浓缩变质作用或碳酸盐岩矿物溶解有关。钠氯系数值和脱硫系数与矿化度均成负相关关系,高矿化度、低钠氯系数、低脱硫系数,说明该区整体油气保存条件较好。区域上,中古5井-中古7井区地层水封闭性优于其他井区,更有利于油气的保存。

塔中Ⅱ区鹰山组岩溶缝洞充填物碳氧同位素特征及环境意义

由于充填物形成时流体性质和古水文环境不同,其碳氧同位素值也不同。因此,利用充填物碳氧同位素值可以判别缝洞充填过程中流体性质和古水文环境。通过对塔中Ⅱ区奥陶系鹰山组风化壳缝洞充填物测井曲线分析、岩芯观察与薄片鉴定,发现塔中Ⅱ区缝洞充填物测井显示一般为高GR,主要为钙泥质充填物和角砾充填物。对充填物碳氧同位素进行分析并与基岩相比较,结果表明钙泥质充填物δ13 C值为0.6‰~1.04‰,δ18 O值为-6.8‰^-5.5‰,δ13 C值明显偏正,由此认为溶洞中钙泥岩充填于良里塔格期海相环境;小角砾充填物δ13 C值为-0.13‰,δ18 O值为-6.29‰,与基岩值一致,判断为基岩垮塌或破碎充填形成。研究可为古岩溶缝洞储层充填机理研究和古岩溶模式建立提供依据。

塔中北斜坡奥陶系鹰山组碳酸盐岩高阻层分布特征及其意义

塔里木盆地奥陶系油藏储集层具有很强的非均质性,其油气水分布规律复杂。综合钻井、录井、测井等资料对鹰山组高阻层段岩性、厚度进行了统计分析,并在此基础上根据单井柱状图建立了各井区及内外带的连井剖面图,总结了其分布特征规律。结果表明,鹰山组高阻层岩性主要为泥晶灰岩,且在成像测井图像上呈亮黄色成层性特征,空间上具有"横向分布不稳定,纵向叠置"的分布特征。通过实验手段对高阻层段岩石矿物铸体薄片进行鉴定,初步认为高阻层的成因机制主要包括机械-化学充填作用和大气降水选择性溶蚀作用。高阻层厚度与其下伏原油的物性、油气日产量及气油比显示出较好的相关性,即随着高阻层厚度增大,其下伏油气的日产量及气油比逐渐增大,而油气的密度及粘度却逐渐减小。高阻层对下伏油气的分布具有一定的控制作用。由此推断,鹰山组高阻层可以作为一套或多套隐蔽"盖层",与下伏储层可能形成良好的"储-盖"组合配置关系。

塔中北斜坡碳酸盐岩岩溶储层油气差异富集特征

塔中北斜坡下奥陶统岩溶储层基本为低孔低渗储层,主要的储集空间为溶蚀孔、洞和断裂活动产生的裂缝。储层呈现"横向连片,纵向分层"特点,优质储层主要呈层状叠合分布在不整合面下0～200m范围内的垂直渗流带和水平潜流带。岩溶储层具有大面积、多储集段含油气的特点,平面上整体表现为"西油东气,内油外气"的分布特征。鹰山组直接盖层良3—5段致密灰岩平面上具有"东厚西薄,北厚南薄"的分布特点,剖面上呈现"块状分布,横向相连,纵向叠置"的展布特征。鹰山组内部多套高阻层相互叠置,与下伏含油气层构成良好的配置关系,形成一套或多套储盖组合,控制油气的分层聚集。塔中北斜坡发育着一系列NE向左行走滑断裂,以之为边界,可以分为若干个构造区块。区块内油气水正常分异,相对高的部位聚集油气、低部位出水。块体内部油气多富集在距主干走滑断裂0.5～4.0km范围内。

塔中北斜坡走滑断裂断距对碳酸盐岩油气藏的影响

塔中北斜坡奥陶系碳酸盐岩的储层改造和油气分布,都受到走滑断裂的影响。由于区域内较大规模的走滑断裂均表现为北东向,水平断距较小,使得利用地震资料直接计算断距时存在着较大的困难。实际上,走滑断裂还普遍表现出北西向拉张特征,并沿断裂走向形成了宽度不同的拉分区域。断裂多沿北东向平直延伸,表明这些拉分区域的宽度和高度主要是受局部应力作用而形成的。这些拉分区域的宽度和高度在三维地震资料中较容易识别。根据断裂的拉分特征,提出通过计算拉分区域的宽度和高度间接识别走滑断裂的断距的方法。断距计算结果符合走滑断裂发育的地质规律,断距较大处是走滑断裂活动性较强的区域,同时也是储层改造作用强烈和油气分布较好的区域。

风化壳岩溶储层地质—地震综合预测技术与应用——以塔中北部斜坡带下奥陶统为例

塔中地区下奥陶统风化壳储层成因的多样性和地震资料的差异性造成储层地震响应特征差异大。利用地质—地震一体化数据平台直观地标定和识别了岩溶储层的地震响应特征,在储层主控因素分析基础上,建立了储层地质模型,利用分频振幅、瞬时频率、相关长度、多属性约束井—震联合反演和地质—地震多信息融合储层综合预测与评价等技术,分层次刻画了不同级别岩溶储层的分布规律,提高了储层预测的精度,有效地指导了该区的勘探生产。

缝洞型碳酸盐岩油气分布规律及成藏条件：以塔中北斜坡东部鹰山组为例

缝洞型碳酸盐岩储集层具有强烈的非均质性,其油气成藏及富集规律极其复杂,充分认识此类油气藏的形成条件及分布特点对油气藏进一步勘探及有效开发至关重要。通过对东部井区的统计分析,目的层油气性质与I号断裂带及走滑断裂密切相关,平面上塔中北斜坡东部鹰山组油气具有"西油东气,内油外气"的分布特征,纵向上油气集中在不整合面以下200 m内,沿风化壳不整合面呈"准层状"分布。从源、储、盖、运等成藏要素角度对油气成藏控制因素进行了综合研究,结果表明:该研究区发育两套烃源岩,且经历了多期充注,为油气聚集提供了充足的物质基础;后期构造抬升及断裂活动促进岩溶作用的进行,改善了储层的储集性能,为油气富集提供了有利的场所;良三段到良五段致密灰岩分布广、厚度大,可以有效封闭油气,为油气聚集提供了较好的保存条件;塔中北斜坡东部断裂及不整合面是油气成藏的关键,沟通源岩为油气运移聚集提供了良好的通道。