塔里木盆地塔河油田塔深5井震旦系原油地球化学特征及地质意义

塔深5(TS5)井于2021年完钻,井深9 017 m,是目前亚洲第一深井,同时也是塔里木盆地台盆区第一口在8 780~8 840 m的上震旦统白云岩段获得油气突破的钻井,也是继轮探1井寒武系盐下突破后,超深层白云岩领域的又一重大发现。为了探究其油气成因,分别对TS5井震旦系凝析油和上部奥陶系重质油,及其邻区寒武系挥发油和奥陶系凝析油进行了有机地球化学特征对比。结果表明,TS5井震旦系凝析油和白云岩储层氯仿抽提物的正构烷烃系列均分布完整,指示了其生烃母质形成于强还原环境;其与奥陶系正常油-超重质油和雅克拉地区凝析油总体具有相似的生物标志化合物和碳同位素分布特征,反映均具有相似的油源;其等效镜质体反射率(Rc)值为1.7%,成熟度高于奥陶系重质油、寒武系挥发油,与邻区凝析油相当,处于高成熟阶段。综合生物标志化合物和碳同位素证据,推测TS5井震旦系油气源来自下寒武统玉尔吐斯组,其与上覆玉尔吐斯组泥页岩构成良好的储盖组合,喜马拉雅晚期来自周边较低部位玉尔吐斯组生成的高成熟凝析油气,沿斜坡运移至震旦系白云岩构造圈闭内形成了一定规模的凝析气藏。TS5井震旦系油气突破,发现了新的含油气层系,丰富了超深层油气成藏过程,为塔里木盆地超深层勘探指明了新的探索方向。

The Lower Cambrian Xiaoerbulake Formation in the Tarim Basin as a potential carbonate source rock

The oil and gas exploration of the Middle and Lower Cambrian in the Tarim Basin reveals widely distributed source rocks with the Yuertusi Formation being recognized as high-quality source rocks that are distributed in a rather small range.The Xiaoerbulake Formation that is right under the Yuertusi Formation has also been eyed as potential high-quality source rocks and is studied through analyses focusing on the stratigraphic development,the abundance,type,and maturity of organic matter,and the paleoproductivity of a dark-colored algae dolomite within the formation.The results show that the dolomite is rich in organic matter of mainly types I and II kerogens.Although reached the high mature to over-mature stage,the dolomite was deposited in an anoxic sedimentary environment featuring a high paleoproductivity level and a high organic carbon burial efficiency,quite favorable for the development of high-quality source rocks.The study provides material evidence to the Middle-Lower Cambrian subsalt source rock-reservoir-caprock combination model for the Tarim Basin.

塔里木盆地西北缘玉尔吐斯组黑色岩系沉积环境演化及其对有机质富集的控制作用

通过对塔里木盆地西北缘下寒武统玉尔吐斯组沉积地层特征及地球化学分析,研究了玉尔吐斯组沉积时期水体氧化-还原环境及初级生产力的变化特征,探讨了玉尔吐斯组黑色岩系有机质富集机制及烃源岩分布的主要控制因素。塔里木盆地西北缘玉尔吐斯组可分为5段:底部黑色含磷硅质岩段,下部黑色泥岩段,中部灰色白云岩段,上部黑色页岩与灰色微晶灰岩互层段,顶部浅灰色粉晶白云岩段。它们构成一个完整的海侵-海退沉积旋回。氧化-还原指标及热液示踪参数显示玉尔吐斯组黑色岩系不同层段的形成环境存在差异:底部硅质岩形成于缺氧环境,热液活动显著;下部黑色泥岩形成于强缺氧硫化环境,热液活动较强;上部黑色页岩形成于贫氧-氧化环境,热液活动较弱。综合研究表明:玉尔吐斯组黑色岩系沉积时期,水体先变深后变浅,氧逸度先降低后升高,古生产力逐渐减弱,在缺氧的水体条件和热液作用主导的高生产力综合控制下形成了以玉尔吐斯组下部黑色泥岩为代表的优质烃源岩。

塔里木盆地下寒武统泥质烃源岩成烃生物组合的构造-沉积环境控制因素

成烃生物组合是烃源岩研究的重要内容,目前关于成烃生物研究主要集中在生烃模拟实验,对成烃生物发育的地质控制因素研究在油气地质界还相对较少,然而这方面的研究是利用成烃生物预测优质烃源岩分布并指导油气勘探的重要环节。成烃生物面貌的研究结果表明,西山布拉克组和玉尔吐斯组主要以底栖藻为主,含浮游藻类,但西山布拉克组主要以底栖藻类和浮游藻类为主,而东二沟剖面玉尔吐斯组则以底栖藻类(红藻)为主。稀土元素地球化学揭示西山布拉克组和玉尔吐斯组沉积时均受热水作用影响,且西山布拉克组受影响程度要强于玉尔吐斯组。泥岩稀土、主量和微量元素分析发现,西山布拉克组和玉尔吐斯组均为还原环境,但西山布拉克组水体还原性强度要弱,水动力条件稍强,活跃的火山活动使得库鲁克塔格地区西山布拉克组沉积期古地貌起伏程度要强于柯坪地区。对比现代藻类分布模式,构造活动、水体深度以及古地貌上差异可能是导致南雅尔当山剖面西山布拉克组和东二沟剖面玉尔吐斯组成烃生物面貌不同的重要原因。

塔里木盆地轮探1井下寒武统玉尔吐斯组烃源岩地球化学特征与形成环境

塔里木盆地轮探1井完钻井深8882 m,是目前亚洲最深井,钻揭震旦系,在寒武系白云岩储层中获得工业油气流,显示了超深层寒武系良好的勘探潜力,引起广泛关注。该井在下寒武统玉尔吐斯组(8607.5~8688.5 m)钻遇优质烃源岩层,是目前获取的全球最深的古生界烃源岩样品。本文对新鲜的钻孔岩屑样品,开展有机碳含量、主微量元素、生物标志化合物和干酪根碳同位素等测试分析,研究玉尔吐斯组烃源岩的地球化学成因。烃源岩有机碳含量在0.14%~29.8%(平均值为5.65%,其中下段23 m优质烃源岩层TOC平均值为10.48%),S_(1)+S_(2)含量在0.17~29.08 mg/g(平均值为4.62 mg/g);T_(max)分布在450~528℃,R_(0)在1.4%~1.7%,目前处于高—过成熟阶段。烃源岩干酪根碳同位素主要分布在-33.84‰~-29.02‰,均值-30.55‰。生物标志化合物中姥植比相对较高,Pr/nC_(17)和Ph/nC_(18)关系指示海相偏还原的沉积环境;C_(27)规则甾烷含量相对较高,表明生源以藻类为主。烃源岩中高度富集氧化还原敏感微量元素Mo、U、V等;微量元素比值V/Sc、Mo_(EF)/U_(EF)值等指示该区震旦纪晚期就出现硫化水体并在玉尔吐斯组沉积早期持续增强。研究认为,轮探1井玉尔吐斯组下部的黑色页岩形成于硫化还原环境,是目前古生界异常高丰度的优质烃源岩,具有重要的勘探潜力。

塔里木盆地柯坪地区寒武系玉尔吐斯组沉积环境分析

塔里木盆地柯坪地区出露的寒武系底部玉尔吐斯组为层状硅质岩—黑色泥页岩—白云岩沉积组合。在露头实测的基础上,通过层序地层、岩石学、成烃生物组合及地球化学研究,剖析其沉积环境,为盆地内部早寒武世早期岩相古地理和烃源岩预测提供依据。玉尔吐斯组下部层状硅质岩与中部黑色泥页岩构成三级层序SQ1,受控于早寒武世早期海侵和上升流作用,准层序为退积式叠置;上部中薄层白云岩与肖尔布拉克组下部白云岩构成另一三级层序SQ2,是海退背景下进积型沉积组合。2个三级层序的沉积环境经历了浅水陆棚—深水陆棚—浅水陆棚的演变,其中SQ1黑色泥页岩段为深水陆棚缺氧环境沉积,是烃源岩发育的有利相带。

塔里木盆地轮探1井下寒武统烃源岩地球化学特征及深层油气勘探意义

塔里木盆地下古生界是该区深部油气勘探的重点领域,而下寒武统烃源岩是目前研究的重点。但由于埋藏深,目前钻井揭示的下寒武统烃源岩样品较少。轮探1井(LT-1)是该区现阶段钻探最深的一口井。本次研究对轮探1井下寒武统样品进行了系统的有机地球化学分析。通过对有机质丰度和有机质类型的分析,确定下寒武统玉尔吐斯组下部为优质烃源岩。利用沥青反射率、拉曼光谱和岩石抽提物有机地球化学参数确定了烃源岩的成熟度。沥青的平均反射率为1.515%~1.725%,激光拉曼光谱法测定的镜质组等效反射率平均为1.64%。干酪根碳同位素范围为−30.98‰~−31.51‰,平均为−31.19‰,为Ⅱ型有机质。同时利用盆地模拟软件恢复了轮探1井的埋藏史和成熟史。与传统模拟结果相比,本次研究模拟结果显示早期埋藏较浅,现阶段出现了最高地层温度,代表了典型的晚期生烃。晚白垩世时期,下寒武统烃源岩进入凝析气、湿气阶段。研究结果表明,塔北地区新生代以来的构造演化也可能受到盆山耦合作用的影响,新生代以来的快速埋藏导致了晚期生烃,深层油气勘探特别是凝析气和湿气的勘探仍具有良好的前景。

柯坪断隆寒武—奥陶系硅质岩特征及储层分析

塔里木盆地柯坪断隆寒武—奥陶系硅质岩发育广泛,据野外硅质岩产状特征,将该区硅质岩大致可分为两类,即下寒武统玉尔吐斯组中与黑色泥页岩共生的薄层状硅质岩和下奥陶统蓬莱坝组碳酸盐岩中的硅质条带和结核。通过大量野外露头和镜下薄片观察,玉尔吐斯组中薄层状硅质岩含泥铁质,具纹层状构造,岩性为纹层状含泥铁质硅质岩,生长于低Eh的静水中,属Wilson模式的深水或克拉通深水盆地。蓬莱坝组的碳酸盐岩沉积相为潮下带台内滩相,部分碳酸盐矿物被硅质交代,在裂缝发育地区和旋回界面附近形成残余结构硅质岩,主要有残余砂屑硅质岩、残余藻纹层硅质岩。

热液活动对东二沟剖面玉尔吐斯组烃源岩形成的影响

研究热液活动是否会破坏烃源岩的形成。对塔里木盆地东二沟剖面玉尔吐斯组进行地球化学分析,利用δEu、Fe/Ti和（Fe＋Mn）/Ti比值研究热液活动,Al/Ti比值替代古生产力,V/Cr、V/（V＋Ni）和Ni/Co比值代表氧化还原环境,进而探讨热液活动与古生产力、氧化还原条件以及有机质含量之间的关系。玉尔吐斯组沉积时古生产力水平较低,为贫氧—厌氧环境,下部具有较强的热液活动,中上部热液活动较弱。下部的热液活动虽然促进了古生产力的提高,但TOC含量整体较低,为0.01%~3.58%,平均值为0.64%;中上部热液活动较弱,古生产力水平较低,TOC含量却较高,为0.06%~12.19%,平均值为8.95%,是较好的烃源岩层。岩石薄片显示,与热液活动相关的硅质岩中含有大量的藻类。研究结果表明,较强的热液活动会带来大量的富硅流体,稀释沉积物中的有机质,对烃源岩的形成起破坏作用。

基于盆地模拟技术的烃源岩热演化史及油气关系研究——以塔里木盆地玉尔吐斯组为例

塔里木盆地油气资源丰富,下寒武统玉尔吐斯组是深层碳酸盐岩沉积中重要的烃源岩发育层系之一,加之上覆的中-下寒武统台缘礁滩储层物性好、规模大,具有巨大的资源潜力。在重新落实玉尔吐斯组烃源岩分布范围的基础上,利用盆地模拟技术,建立单井的热演化史、生烃史和油气运移史模型,进一步刻画有效液态、气态烃源岩的分布和运移范围,判别油气运移的优势方向,最终预测油气运聚的有利区带。结果表明,玉尔吐斯组烃源岩在构造运动和热液活动的双重控制下,经历了加里东晚期和海西晚期2个主要的生烃期,热演化程度呈东早西晚的趋势。二叠纪后,除了巴楚隆起西南缘至塔西南一带进入生油高峰外,其余地区几乎进入生烃停滞阶段,生烃枯竭范围逐渐扩大。液态烃在加里东中期聚集于坳陷低隆起,加里东晚期聚集于坳陷周缘斜坡带;气态烃主要在加里东晚期至海西晚期大规模聚集于坳陷周缘斜坡带,并通过断裂向上覆地层运移。除塔西南地区外,有利的烃类聚集带在二叠纪后基本定型,大型古隆起及周缘低隆起和斜坡带依然是有利的聚集区。海西晚期在顺托果勒北部地区出现油气交汇,使其成为盆地最有利的油气聚集带。塔西南地区在海西晚期的构造反转使前期油藏大部分遭受破坏,有利的聚集带指向了巴楚隆起西南部。共预测9个有利液态烃聚集带和10个有利气态烃聚集带。

塔西南坳陷震旦纪末古构造格局及其油气意义

综合西昆仑露头资料、塔里木盆地内钻穿寒武系钻井信息和地震剖面特征,研究了盆地震旦系纪末的古构造格局,分析了震旦纪末古构造格局与下寒武统玉尔吐斯组烃源岩分布的关系,明确了塔西南坳陷玉尔吐斯组烃源岩分布特征。研究认为,震旦纪末巴楚—塔中地区存在近东西向展布的古隆起,隆起之上水体较浅,为一套潮坪相沉积,玉尔吐斯组没有沉积或相变,隆起南北两侧的坳陷内玉尔吐斯组有沉积。塔西南坳陷玉尔吐斯组分布在南华纪—震旦纪裂谷或加里东早期正断层形成的洼槽内,主要从昆仑山前中段北东向延伸至麦盖提斜坡区,规模较大。近期坳陷中段罗斯2井在奥陶系蓬莱坝组获得重大油气发现,间接证实了深层寒武系丰富的油气源条件。

塔里木盆地下寒武统玉尔吐斯组烃源岩分布预测及油气勘探的意义

下寒武统玉尔吐斯组是塔里木盆地深层碳酸盐岩沉积中重要的烃源岩之一，因资料稀少，目前其整体分布情况尚不明确，制约了该区深层白云岩储层油气勘探的进程。为此，通过对该盆地区域地质资料的综合分析，认为玉尔吐斯组烃源岩的分布受海平面变化、古构造及沉积环境的控制，是震旦纪一早寒武世时期海平面快速上升的产物，整体上为缓坡一盆地沉积模式，优质烃源岩发育在中、下缓坡相中。同时，根据野外露头剖面和钻井资料揭示出玉尔吐斯组与下伏震旦系是一种“伴生”的沉积关系，钻井地震层位标定进一步明确了两者之间的地震反射伴生组合特征，进而利用覆盖全盆地的大量二维地震资料首次预测出了玉尔吐斯组的分布范围及厚度变化趋势。结果表明：玉尔吐斯组主要分布在该盆地北部坳陷及南部地区（存在南、北2个生烃中心），预测厚度为5～50m，其中巴东2井北部厚度最大，可达50m；在巴东2、玉北2、巴探5南部分别有“海槽”伸入巴楚隆起内部，向巴楚隆起尖灭。结论认为：巴东低梁带位于玉尔吐斯组烃源岩分布线与古构造低梁叠合部位，生储盖组合条件优越且具备长期继承性古隆起的构造背景，应是该盆地寒武系白云岩储层下一步油气勘探的有利区。

塔里木盆地下寒武统玉尔吐斯组烃源岩热演化模拟分析

玉尔吐斯组烃源岩作为塔里木盆地重要的烃源岩之一,其热演化史至今仍缺乏较为客观的认识,从而影响下一步勘探方向的选择。在钻井资料和分析测试基础上,运用盆地模拟技术中的Easy%R_o模型,对盆地不同构造单元的玉尔吐斯组烃源岩进行热演化史及热演化差异性分析,提出有利的勘探区,对下一步深层碳酸盐岩油气藏勘探具有重要意义。研究结果表明:玉尔吐斯组烃源岩的热演化受构造运动和热液活动的双重控制,具有多期、动态差异的特征;在环满地区以及塘沽巴斯坳陷区,玉尔吐斯组烃源岩在奥陶世先后进入生烃门限,其中孔雀河斜坡和古城墟隆起东段在志留世进入生烃停滞阶段;顺托果勒底隆起西部和满西地区受热液活动的影响,分别在中二叠世初期和早石炭世初期进入生烃枯竭阶段且枯竭范围逐渐扩大;麦盖提斜坡东部地区的热演化进程明显晚于盆地其他地区,现今处于晚成熟阶段;沙雅隆起西部、顺托果勒低隆起西部、麦盖提斜坡东部以及塘沽巴斯坳陷西部斜坡带均为有利勘探区。

塔里木地区下寒武统玉尔吐斯组烃源岩地球化学特征

塔里木盆地下寒武统玉尔吐斯组（ε1Φ）主体为一套厚度6～30 m的含磷硅质泥岩.泥页岩沉积、碳质页岩有机碳含量最高达9.80％,多数在2.0％以上;有机质类型为Ⅰ-Ⅱ型,等效镜质体反射率为2.63％～2.85％,为塔里木盆地重要的烃源岩层段.

塔里木盆地台盆区下古生界油气系统模拟及资源分布预测

塔里木盆地台盆区深层断溶体油气藏的重大发现揭示了下古生界油气系统资源潜力巨大,是下一步油气勘探的重点领域。通过分析下古生界玉尔吐斯组—奥陶系油气系统的特征,构建了104条断裂输导体系的断面模型,融合了断溶带、地震属性、沉积相和油气藏的多源数据并形成奥陶系储层定量评价值,建立了玉尔吐斯组—奥陶系油气系统三维地质模型,采用基于输导体系约束的三维侵入逾渗技术模拟了油气从玉尔吐斯组到奥陶系的运移与聚集,从而预测了奥陶系油气资源分布。模拟和预测结果揭示:(1)在已知区,模拟的油气聚集区与储量区分布面积符合率高于80%,证实模拟结果可信度较高;(2)在未发现区,预测的油气聚集区约为已发现储量区面积的50%,揭示还有较大资源潜力;(3)在预测区,平均含油气饱和度比储量区低,且聚集区分布面积较零散,连片聚集区相对较少,说明资源经济性相对较差;(4)资源分布有利区包括顺南3井和顺北4井附近、满深8井东北侧、古隆2井西北侧等地区的断溶体和塔中凸起西南侧、塔北隆起西北侧的岩溶带。研究成果可以为奥陶系油气成藏机制的认识和目标优选提供参考。

塔里木盆地轮探1井下寒武统超深层油气相态演化定量模拟

轮探1井位于塔里木盆地塔北隆起轮南低凸起,钻遇并揭示下寒武统玉尔吐斯组优质烃源岩,并在8 260 m深的吾松格尔组白云岩储层发现超深层轻质油,展现了塔里木盆地超深层油气良好的勘探前景。已有研究表明轮探1井轻质油主要来源于寒武系烃源岩,但对于该井烃源岩生烃过程及其深层油气相态物性预测还没有进行系统研究。鉴于此,采用盆地模拟和相态模拟相结合的方法,选择适用的相态动力学模型,定量模拟了轮探1井玉尔吐斯组烃源岩生烃与油气相态物性演化特征,通过与轻质油实际相态物性特征对比,对吾松格尔组轻质油来源与生成阶段进行了预测。研究结果表明:轮探1井玉尔吐斯组烃源岩在晚加里东期—早海西期以生成正常油为主,具有较低的气油比和较高的黏度、密度;燕山期—喜马拉雅期以生成轻质油—凝析油气为主,具有更高的气油比和更低的黏度、密度。轮探1井吾松格尔组轻质油藏的相态物性特征与玉尔吐斯组烃源岩在晚喜马拉雅期生成的烃类流体吻合,表明该轻质油的形成阶段为晚喜马拉雅期。综合研究认为,轮探1井轻质油是玉尔吐斯组烃源岩处在相对封闭且热演化程度较高(1.00%<R_(O)<1.50%)的地质条件下的生烃产物,进一步说明特定的地质条件和热演化阶段是烃源岩生成轻质油的关键。轮探1井在落实玉尔吐斯组烃源岩存在和良好资源潜力的同时,也进一步证实塔里木盆地深层—超深层良好的轻质油勘探前景。

塔里木盆地寒武系玉尔吐斯组优质烃源岩的发现及其基本特征

塔里木盆地古生界海相油气资源丰富,已发现了塔河、哈拉哈塘、塔中等多个亿吨级的大型油气田,探明海相油气储量超过25×10^8t当量,并已建成年产海相油气超过1 400×10^4t当量产能,但是对主力烃源岩的认识,不同学者和勘探家们各持己见,寒武系还是奥陶系哪套是主力烃源岩一直存在争议。虽然诸多地球化学家做了大量卓有成效的工作,并有效指导了塔里木盆地油气勘探工作;但是由于盆地的复杂性和样品的限制,制约了一些研究工作的开展和精细对比,油气来源的观点未能得到勘探家们的充分认可和共识。通过对塔里木盆地寒武系野外详细踏勘和实验分析,在阿克苏地区10余个露头点发现了玉尔吐斯组优质烃源岩,岩性为黑色页岩,有机碳（TOC）值主要分布在2%-16%之间,特别是在于提希、什艾日克沟等剖面,黑色页岩层有机碳值高达4%-16%,是中国目前发现的有机碳值最高的海相烃源岩。这套优质烃源岩在阿克苏一带分布稳定,厚度在10-15m之间,主要形成于中缓坡至下缓坡沉积环境,有机质的富集受上升洋流控制。玉尔吐斯组之上的肖尔布拉克组发育厚层白云岩,野外露头未发现烃源岩,台内滩和微生物礁滩发育,储层较好;中寒武统发育厚层膏岩和泥岩,是一套良好的盖层;下寒武统玉尔吐斯组优质烃源岩与肖尔布拉克组微生物礁滩相储层和中寒武统膏泥岩盖层构成一套良好的生储盖组合,成藏条件优越,具有较大勘探潜力。

塔里木盆地前寒武纪古构造格局及其对下寒武统烃源岩发育的控制作用

塔里木盆地寒武系沉积前的古构造格局对于寒武纪早期快速海侵形成的优质烃源岩的分布有显著控制作用。结合钻井和露头资料研究了塔里木盆地南华纪—震旦纪的早期演化过程及寒武系沉积前的古构造格局,进而探讨了玉尔吐斯组和西山布拉克组源岩的分布特征。研究认为塔里木盆地在南华纪—震旦纪期间存在多个先后发育的、大小不等的、彼此孤立的裂陷中心,一般都经历了快速的填平补齐,晚震旦世沉积的白云岩段在全区基本可以对比,震旦纪末期的柯坪运动导致盆内大部分地区抬升,造成区域上构造地貌的差异。寒武系沉积前盆地内存在EW向古隆起带,环绕古隆起带的盆地内大部分地区可能为地势平坦的滨浅海碳酸盐台地,古地貌特征表现为从中央隆起带向南北两侧平缓降低,下寒武统优质烃源岩的发育与寒武纪早期快速海侵过程中的热水活动—上升洋流—缺氧事件有关,古构造格局暗示其在北部坳陷一带应该具有稳定广泛的分布。

塔西南坳陷寒武系玉尔吐斯组烃源岩分布特征

塔西南坳陷寒武系玉尔吐斯组烃源岩分布及发育模式认识是油气成藏的关键因素。利用盆地大测线恢复震旦纪末盆地古地貌,结合盆地内钻穿寒武系的11口钻井揭示信息,对比塔西南坳陷与北部坳陷震旦系—寒武系地震相特征,认为震旦纪末巴楚—麦盖提斜坡地区抬升,沉积水体较浅,在基底之上沉积了一套潮坪沉积,以其作为碳酸盐岩枢纽带南北两侧的塔西南坳陷和北部坳陷均发育震旦系—寒武系;震旦系沉积之上往往有寒武系玉尔吐斯组沉积,玉尔吐斯组的沉积与基底古地貌有关,基底隆起高部位无沉积。研究认为塔西南坳陷原地有玉尔吐斯组烃源岩发育,在麦盖提斜坡分布局限,受控于早加里东期正断层形成的洼槽,坳陷中段裂陷槽内烃源岩最为发育;昆仑山前区发育盆地相寒武系烃源岩,分布于震旦系楔状体之上,可与满加尔凹陷烃源岩发育特征对比。