塔里木盆地沙井子构造带西段志留系油气勘探突破与启示

塔里木盆地西北部志留系油气勘探程度较低,2019—2021年,新苏地1井、新苏参1井首次在沙井子构造带东段获得油气发现,2023年向西拓展的新苏地2井也试获工业气流。基于沙井子地区钻探、试油、地球化学及地质特征等资料和野外剖面测量结果,结合二维地震资料目标处理与精细解释,开展了成藏模式分析和资源潜力评价,研究认为:①沙井子构造带志留系柯坪塔格组发育大型砂体,储盖组合好,西段新苏地2井、东段新苏参1和新苏地1井均获得工业气流,揭示了志留系油气潜力;②沙井子断裂系统规模大,活动时间长,既沟通阿瓦提凹陷深部优质烃源岩,又控制沙井子构造带一系列构造、构造-岩性类圈闭的形成,成藏期以圈闭定型后的喜马拉雅期为主,表现为“断裂主控、晚期成藏”的特征;③识别沙井子构造带志留系柯坪塔格组圈闭42个,预测圈闭资源量1.9821亿t油当量,油气勘探潜力较大。研究成果可为下一步开展勘探区评价提供借鉴和依据。

塔里木盆地下志留统柯坪塔格组沉积和层序地层特征——以柯坪县阿恰剖面为例

基于不同的研究位置或区域,目前,塔里木盆地志留系柯坪塔格组三级层序划分方案不一,这制约了对该段地层区域构造—沉积演化及油气勘探方向的认识。笔者等结合露头、公开的钻井、地震及已有的研究成果,对柯坪阿恰地区的柯坪塔格组露头剖面沉积与层序特征进行了系统分析,认为:①阿瓦提凹陷西缘阿恰地区柯坪塔格组以混合水动力控制下的三角洲沉积体系为主,自下而上,下段为由粗至细再到粗的沉积旋回,中段与上段整体构成向上变粗的沉积旋回;②柯坪塔格组顶、底及内部的不整合面可将其分为2个三级层序,其下段构成第一个三级层序(SQ1),中段和上段构成第二个三级层序(SQ2);SQ1中低位体系域(LST)、海侵体系域(TST)及高位体系域(HST)均发育,SQ2中只发育TST和HST;③柯坪塔格组中段与下段的界线对应于晚奥陶世赫南特期全球冰期海平面下降所形成的不整合;④水动力条件不同,导致LST中以河流作用为主,HST中波浪与潮汐作用大于河流作用;⑤SQ2中的TST为区域性的优质盖层,与SQ1中的HST可构成良好的盖、储组合,故SQ1中的HST可作为该套地层中的首要勘探目标。

塔里木盆地西北部志留系柯坪塔格组沉积体系演化特征

塔里木盆地西北部志留系具有良好的油气勘探前景,但是沉积体系和沉积规律认识不清,制约了对该地区志留系沉积体系的整体认识。文中利用岩心、露头、薄片鉴定以及测井、地震、单井等资料,明确了塔里木盆地西北部志留系沉积相类型、沉积体系演化及储盖组合发育特征。研究表明:1)塔里木盆地西北部志留系发育潮控型海湾复合沉积体系,柯坪塔格组发育潮控三角洲沉积,分布在柯坪断隆和阿瓦提凹陷;2)塔里木盆地西北部志留系发育在向西开口的海湾古地理背景之上,柯下段沉积期发育大型潮控三角洲沉积,柯中段沉积期发育广泛的内浅海泥岩沉积,柯上段沉积期发育大面积的潮下砂体,整个志留纪经历了由开阔到闭塞、由较深水到浅水的演化过程;3)受沉积演化的影响,沙井子构造带志留系发育由柯下段砂岩储层与柯中段泥岩盖层、柯上段砂岩储层与塔下段泥岩盖层、塔上段砂岩储层与依木干他乌组泥岩盖层构成的3套储盖组合。研究成果对深化塔里木盆地西北部志留系沉积体系认识、确定下步勘探方向提供了有效指导。

塔里木盆地志留系沉积构造及沥青砂岩的特征

研究了塔里木盆地志留系的沉积特征、构造特征与演化 ,以及沥青砂岩在志留系的分布规律。塔中地区志留系在纵向上分为三个储盖组合。塔中、塔北及柯坪三大古隆起控制着沥青砂岩的分布。在塔中地区志留系沥青砂岩主要分布在五个次级构造带上 ,塔北地区的均分布在晚加里东期的区域隆起部位。研究还表明 ,塔里木盆地志留系沥青砂岩的分布均受控于泥岩盖层和物性 ,两种情况都说明这些沥青砂岩主要为古油气藏破坏的产物。志留系砂岩中沥青分布在微观上有两种赋存状态 :一种是块状 ,另一种是浸染状。在偏光镜下 ,可分为油质沥青 (晚期 )和胶质—沥青质沥青 (早期 )两种 ,两者常常共存 ,含量为互补关系。

塔里木盆地志留系沥青砂岩的成因类型及特征

通过对地质、地球化学等资料的研究，认为塔里木盆地志留系沥青砂岩有５种成因类型：①表生－浅层氧化沥青是指在油层露头区或油层位于近地表处，由于挥发、氧化、水洗和生物降解等作用而形成的一些焦油状沥青质重油以及固体浅层氧化沥青或硬质沥青。②储层分异沥青系指在油气二次运移的汇聚区，呈珠状或链状的烃类在运移和聚集过程中因储层物性变化重质组分滞留和轻质组分散失而形成的沥青或稠油。③蒸发分馏沥青是指晚期生成的轻质石腊族烃与早期生成的正常原油或稠油相混，造成不稳定状态，造成沥青从液态石油中析出。④水洗沥青系指油层或油气藏底（油水过渡带）因水洗作用而形成沥青或稠油。⑤热变质沥青目前在该盆地确认为热突变沥青，即由火成岩活动热烘烤而形成的沥青。

塔里木盆地中部地区志留系油藏两期成藏特征

塔里木中部地区志留系几个油藏原油性质存在明显差异。据油藏储层包裹体、成岩作用、沥青砂岩分布特征和志留系沉积构造背景等认为志留系油藏存在两期成藏过程 ,早期成藏时间为志留纪末 ,随即志留系抬升地表 ,油藏遭受大气淡水淋滤和细菌作用破坏 ,留下大量沥青和一定量的稠油显示。志留系油藏第二期成藏时期在白垩 早第三纪 。

塔里木盆地塔中、塔北地区志留系古油藏的油气运移

运用含氮化合物咔唑类探讨塔中、塔北地区在第一期成藏时志留系油气藏的烃类的运移方向 ,为建立古油藏成藏模式 ,预测原生油气藏分布提供依据 .研究表明 ,塔中志留系古油藏的油气主要来源于满加尔凹陷的中、下寒武统烃源岩 ,向西南—南的方向首先进入塔中志留系 ,然后沿不整合面或顺储层从北西向南东和从北东向南西 2个方向向志留系在塔中地区的尖灭线附近运移 .塔北志留系古油藏的油气也主要来自满加尔凹陷的中、下寒武统烃源岩 ,首先向北西方向进入塔北隆起的志留系 。

塔里木盆地志留系沥青砂岩的形成期次及演化

从志留纪起 ,塔里木盆地下古生界烃源岩经历了三期生、排烃。下古生界源岩的生烃期和志留系的圈闭形成期控制了志留系沥青砂岩的形成期次及演化。志留系早期沥青砂岩形成后 ,经历了后期多次的构造沉积事件和三次烃类注入、混染 ,改变了志留系古油藏沥青形成时的原始产状。志留系沥青砂岩的三次注入分别是 :第一次是晚加里东注入期 ;第二次是晚海西—印支注入期 ;第三次是燕山—喜山注入期。志留系砂岩中沥青、稠油或其它油气显示是这三期作用的综合结果。

塔里木盆地志留系震积岩特征及其意义

在区域构造背景研究和岩心观察的基础上,在塔里木盆地志留纪地层中识别出震积岩。震积岩的主要标志是发育各种类型的软沉积变形构造,包括微阶梯状正断层、层内小褶皱、扭曲变形、振动液化砂岩脉、震塌岩等。通过对中1井、顺1井、沙98井等岩心的系统观察,发现由于地震强度的不同,震积岩的垂向序列有所不同,地震越强烈,其震积岩序列的完整性越好,确定出震积岩的两种垂向序列。由于不同的震积岩构造特征对应不同的地震强度,因此进一步研究了各种震积岩构造与地震强度的关系。这些研究为塔里木盆地构造演化研究及震积岩的识别和描述提供了重要的地质理论依据,并可为研究该区古地震提供依据。

塔里木盆地塔中地区志留系成藏控制因素

在对塔里木盆地塔中地区构造背景和岩石学特征等研究的基础上,分析了塔中地区油气成藏的2个主要控制因素:一是具有有利的区域构造背景;二是发育中、下寒武统—下奥陶统的含泥或泥质泥晶白云岩及泥质泥晶灰岩和中、上奥陶统台缘斜坡灰泥岩、泥质泥晶灰岩2套烃源岩。综合分析表明,塔中地区有利的储集空间为石英含量超过65%的砂岩;该区分布志留系红泥岩段和下石炭统泥岩2个泥岩段等多套区域性盖层,并存在下红色砂泥岩段和柯坪塔格组中段暗色泥岩2套潜在盖层。

塔里木盆地志留系优质储层控制因素与勘探方向选择

塔里木盆地志留系分布面积约23.6×104km2,勘探前景广阔。储层性质受岩矿特征、成岩演化、压实等因素控制。储层分石英砂岩和岩屑砂岩两种,石英砂岩主要分布在塔中和塔北,其形成环境是滨岸、潮间带低潮坪、潮下带潮汐水道及和扇三角洲,岩屑砂岩主要分布在塔东等地区。塔中和塔北地区石英含量可以达到65%以上,其孔隙度大于9%,渗透率大于2×10-3μm2,因此,石英砂岩的分布区即为优质储层的分布区。塔东等岩屑砂岩分布的地区储层控制因素为成岩压实、碳酸盐胶结物和粘土矿物成分含量,其压实减孔10%?26%、胶结减孔8%?24%;有效储层(孔隙度大于9%,渗透率大于2×10-3μm2)的埋藏深度小于4500m,碳酸盐胶结物含量小于10%;因此,塔东等地区沉积前古隆起及陆相与海相环境的过渡带可能存在较好储层。石英砂岩分布区、古隆起及大陆斜坡上的沉积环境过渡带是塔里木盆地志留系重要的油气勘探区。

塔里木盆地孔雀河斜坡志留系致密砂岩储层特征及主控因素

综合利用岩心、薄片、铸体薄片、扫描电镜和物性分析等资料,对塔里木盆地孔雀河斜坡志留系储层特征进行了总结,从碎屑组分、沉积和成岩等多方面分析了储层发育的主控因素。研究结果表明:研究区志留系储层的岩石类型以岩屑砂岩、长石岩屑砂岩为主,结构成熟度中等,成分成熟度较低。物性总体较差,属于低孔—特低孔、特低渗的致密砂岩储层,储集空间主要为粒间溶孔、粒内溶孔和微裂缝,孔喉连通性差。沉积作用是控制志留系砂岩储层形成的基础;强烈的压实作用和普遍的胶结作用是致密砂岩储层形成的关键因素;构造破碎作用和溶蚀作用是形成储层次生孔隙的重要因素。

塔里木盆地北部志留系顶面不整合中陆相原油的成藏历史与油气富集机制

塔里木盆地志留系发育厚层沥青砂,显示优越的含油气性。继塔中地区志留系原油勘探取得突破之后,塔北地区志留系砂岩风化壳型储层也发现了工业油藏。根据原油的甾、萜烷和噻吩类生物标记化合物的分布特征,结合原油的物理化学性质以及族组分稳定碳同位素特征分析,明确了塔北西部英买35井区志留系风化壳原油来源于库车凹陷三叠系黄山街组湖相烃源岩,与塔北东部同发育在志留系风化壳剥蚀尖灭线附近的哈得18C井海相原油形成鲜明对比。通过志留系砂岩流体包裹体均一温度测试,结合地层埋藏史研究成果,推断英买35井区志留系砂岩主要成藏时间为距今5～8Ma的晚喜山期。结合库车凹陷两套陆相烃源岩的生烃演化重构了该区域湖相原油的成藏过程,表明康村组沉积后白垩系卡普沙良群与志留系风化壳是湖相油气向台盆区输导的重要通道,预示着湖相原油运移充注的范围十分广泛。成藏机理分析表明,志留系风化壳的构造幅度和面积控制了油气的充注范围,直接盖层的封盖条件控制了风化壳储层的含油气性。塔北地区东、西部志留系风化壳的暴露时间和地层组合关系的差异,是东部形成海相含油气系统,而西部发育海、陆相油藏垂向上叠置,互不交叉的复式含油气系统的重要原因。

塔里木盆地志留系成藏条件与勘探方向探讨

志留系是塔里木盆地油气勘探的重要目的层系之一,主要为一套滨岸或潮坪、滨外陆棚相沉积,在沙雅隆起、北部坳陷和塔中低凸起均有较广泛的分布,其沉积中心位于满加尔坳陷的草1井区,自西向东、自南向北地层由薄变厚,岩性由粗变细,泥岩颜色由紫变灰,笔石化石增多.志留系自下而上分为4个岩性段,下砂岩段是盆地内著名的沥青砂分布层位,构成三套储盖组合.志留系具有近源聚集油气的优越条件、良好的储集岩发育背景、多种圈闭类型和多期成藏的特征.志留系油气勘探的主攻领域应在轮南地区、环哈拉哈塘周缘地区、塔河油田南部、孔雀河斜坡、塔中隆起北斜坡以及巴楚隆起南缘地区.加强海西期古构造研究,寻找海西期以前形成的型圈闭是志留系大中型油气藏勘探的方向.

塔里木盆地塔河地区志留系上倾尖灭圈闭油气成藏

塔河地区S112-2井于2005年在古生界碎屑岩中获得了高产油流,但由于其位于石炭系与志留系之间的不整合面附近,上下岩性接近,所以油层属于石炭系、东河砂岩还是志留系一直存有争议。该文通过对岩心、测井及地震资料综合研究,确认了S112-2井油藏的时代、构造与圈闭特征,认为该区志留系存在2种砂岩上倾尖灭圈闭:一种是舌状上倾尖灭圈闭,即砂体顶面为单斜,但尖灭线朝北上倾方向呈舌状突出;另一种是鼻凸上倾尖灭圈闭,即尖灭线平直,没有出现向北突出的舌头,但砂体顶面为一个鼻凸构造。后者是在该区发现的可能具有类似含油特征的一种新的圈闭类型。

利用咔唑类化合物研究油气的运移——以塔里木盆地环阿瓦提凹陷志留系古油藏为例

咔唑类化合物是原油中极性较大的化合物,是研究油气运移的有效指标。在油气运移过程中,咔唑类与围岩发生作用而被吸附;苯并[a]咔唑比苯并[c]咔唑运移速度快;C3-咔唑的极性相对于C2-咔唑的较小而运移较快。因此,随运移距离增大,原油中的咔唑类化合物的含量将不断减少,苯并[a]咔唑/苯并[c]咔唑比值增大,C2-咔唑/C3-咔唑比值变小。塔里木盆地的第二期油气成藏发生在海西晚期,阿瓦提凹陷在海西期不断沉降,为塔里木盆地主要的生油凹陷,寒武系—下奥陶统源岩此时处于大量排烃期,根据上述几项含氮化合物指标的研究可知,排出的油气从生烃中心向四周呈辐射状运移,在构造高部位聚集成藏,晚海西期运动时被抬升至地表形成现今广泛分布的干沥青。

塔里木盆地志留系层序地层特征

通过对塔里木盆地西缘露头、盆内钻井、测井和地震资料以及大量室内分析化验资料的层序地层综合分析 ,将志留系划分成 5个三级层序 ,层序厚度为 4 0～ 155m。层序界面多为分布范围较广的区域性或局部不整合。层序叠置样式可用具陆棚坡折的Ⅰ型层序地层样式来描述。每个沉积层序可由完整的低位、海侵和高位体系域组成或由其中的一个、两个体系域组成。体系域边界主要依据滨岸上超点位置、岩性组合及准层序叠置样式变化来确定。低位体系域向上粒度变细、砂岩厚度向上减薄的准层序组成 ;海侵体系域表现为向上泥岩厚度加大、砂岩厚度减薄的叠置特点 ;高位体系域表现为加积—进积沉积特征。志留系沉积时期 ,研究区接受了滨外陆棚及滨岸、海湾潮坪沉积 ,发育典型的海相沉积构造 ,表现出明显的旋回特征。

塔里木盆地沙雅隆起托甫2井志留系划分对比

托甫2井志留系发育不全,仅残存下统(兰多维列统)柯坪塔格组与塔塔埃尔塔格组,柯坪塔格组分为三段:上下为砂岩段,中间为泥岩段,颜色以灰色、灰绿色为基调。塔塔埃尔塔格组为褐色、棕红色细砂岩与泥岩。在柯坪塔格组中下段获丰富的笔石、几丁石与疑源类化石,详细地讨论了这些属种的时代分布与地理分布,根据生物群特征,可将其归入3个化石组合(带),即Parakidograptus acuminatus,Belonechitina cf.postrobusta-Spinachitina sp.nov.与Dactylofusa cabottii-Cymatiosphaera densisepta-Leiosphaeridia组合,首次为主要勘探目的层之一的柯坪塔格组划分与对比提供了多门类的化石依据。托甫2井志留系可划分为1个Ⅱ级层序,4个Ⅲ级层序;Ⅱ级层序的顶、底界分别为区域不整合面T06与T07,具有明显的下削、上超特征。并以岩石地层为基础,生物地层为依据,结合测井地层与层序地层,厘定了托普2井志留系地层层序及组段的岩电特征,同时建立了覆盖区井下柯坪塔格组下段与上奥陶统桑塔木组的划分标准。

塔里木盆地志留系盖层综合评价

将塔里木盆地志留系盖层的宏观与微观评价相结合 ,能更好地对盖层封油气能力进行综合评价 ,对塔里木盆地志留系下一步的油气勘探具有一定指导意义 .通过研究盖层岩石发育的沉积环境、盖层岩性、厚度分布 ,揭示了泥岩盖层平面上的延展性、连续性和稳定性 ;通过统计志留系已发现的沥青砂岩及各种油气显示分布与盖层之间的关系 ,分析了盖层对油气封堵作用的有效性 ;结合盖层样品实际突破压力测定 ,建立盖层封闭性综合评价指数与评价标准 ,对盖层的封油气能力进行了评价 .研究表明 :塔里木盆地志留系红色泥岩段和下砂岩段中亚段两套泥岩盖层具有较强的封油气能力 。