哈萨克斯坦南图尔盖盆地油气地质特征及勘探潜力分析.pdf

收稿日期:2007?06?08;修回日期:2007?08?03作者简介:孔祥宇,女,工程师,现从事海外油气勘探综合研究与评价工作。电话:[phone]。E?mail:kx 文章编号:1673?8926(2007)03?0048?06哈萨克斯坦南图尔盖盆地油气地质特征及勘探潜力分析孔祥宇,殷进垠,张发强(中国石化石油勘探开发研究院,北京?100083)摘?要:南图尔盖盆地是哈萨克斯坦中南部重要的含油气盆地,为中生代裂谷盆地,具有垒堑相间结构,南部阿尔斯库姆坳陷是盆地的沉积中心和主要的生烃灶,自西向东由 4个北西?南东向展布的地堑组成,已发现的十余个油田均位于地堑间的次级隆起与斜坡部位。盆地主要沉积侏罗系?白垩系地层,由下至上发育了几个大型的区域不整合。直接覆盖在前侏罗系变形基底之上的是下、中侏罗统泥岩为主的生油层系,上侏罗统河道砂体及下白垩统一套广泛发育的席状砂是主要储层,其上一套稳定的湖泊相页岩成为区域盖层,生储盖配置关系合理。该盆地虽然经历了 20 多年的勘探历程,大规模的优质储量大部分已被发现,但仍具勘探潜力,除构造圈闭外,斜坡部位的地层岩性圈闭和基底裂缝型风化壳都是未来的勘探方向。关键词:油气地质特征;勘探潜力;南图尔盖盆地中图分类号:T E121?1文献标识码:AOil?gas geological features and its exploration potentialin South Turgay Basin,KazakhstanKONG Xiang?yu,YIN Jin?yin,ZHANG Fa?qiang(Exploration&Production Research I nstitute,Sinopec,Beij ing 100083,China)Abstract:South Turgay Basin is an important oil?bearing basin in central south Kazakhstan,which is a riftbasin of Mesozoic.T he structure character is grabens separating horsts.Aryskum Trough in the south isthe main depression and oil kitchen,including four NW?SE direction grabens from west to east.The oilfields found are located in the arches and slopes.The main genetic unit is Jurassic?Cretaceous series,andseveral regional unconformities exist through the sediments.Lower?Middle Jurassic mudstones are mainlysource rocks,the principal reservoirs are the clastics of the Middle?Upper Jurassic and the Lower Creta?ceous Formation,and early Cretaceous mudstone is regional seal.Although during more than 20 years ex?ploration course,most large?size reserves have been found,there are many exploration potential fields.Except for the structure traps,the stratigraphic traps of Jurassic?Cretaceous Formations at the grabenflanks and the basement weathered crust of Paleozoic are the future exploration directions.Key words:oil?gas geological features;exploration potential;South T urgay Basin0?引?言图尔盖盆地位于哈萨克斯坦中南部,乌拉尔山脉东麓,是一个近南北向展布的大型长轴盆地,现今的构造位置为图兰板块的东南部,西西伯利亚盆地与中亚地块的连接部位。盆地面积为 20.218?第 19 卷 第 3 期?2007 年 9 月岩?性?油?气?藏LITH OLOGIC RESERVOIRSVol.19 No.3Sep.2007?104km2,分为南、北 2 个次盆:即南图尔盖次盆和北图尔盖次盆,面积各占一半(图 1)。该盆地的地质和地球物理勘探始于 20 世纪 40 年代后期,50 60年代的钻井集中在北部次盆,但仅见部分油气显示,没有获得商业油气。北部基底抬升,沉积盖层厚度变薄,缺乏生油凹陷可能是钻井失利的主要原因 1。图 1?图尔盖盆地构造位置图(据 IHS 数据库)Fig.1?The location map of Turgay Basin(from IHS database)?1980 年开始,在南图尔盖盆地开展了一系列地震勘探并钻探探井,1984 年,发现了迄今该盆地内最大的油田?库姆库尔(Kumkol)油田,其后的勘探开发活动均集中在南图尔盖盆地内,目前已发现了 17 个油田。南图尔盖盆地已发现油气储量的绝大部分油田(11 个)属于 Petrokazakhstan 公司(简称 PK 公司),2005 年 8 月,中国石油以 41.8 亿美元的价格收购了该公司的全部资产,包括 11 个油田、4 个勘探区块及斯姆肯特(Shymkent)炼厂部分权益等,其中 11 个油田的 2P(证实+概算)剩余可采储量约5.5 108bbl 2,3,收购成功后,中国石油在科尔占(Kolzhan)等勘探区块的勘探工作取得了显著的成果,在基底古潜山等领域获得了突破,进一步增加了储量,为保持长期稳产打下了坚实基础。1?盆地构造格局南图尔盖盆地是一个中生代的裂谷盆地,主要由 3 个次级构造单元组成(图 1):由南向北依次发育阿尔斯库姆坳陷、梅布拉克鞍部和兹兰耶克坳陷。沿盆地西部的卡拉坦(Karatan)断裂带北西?南东向的剖面可见,沉积中心在南部的阿尔斯库姆坳陷,梅布拉克鞍部形态至白垩系下部达尔组地层基本消失,北部的兹兰耶克坳陷埋深较浅(图 2)。图 2?沿盆地西部卡拉坦断裂带北西?南东向剖面 A?A!(据 IHS 数据库)Fig.2?The NW?SE geoseismic cross?section along karatau fault zone(from IHS database)?盆地南部的阿尔斯库姆坳陷是主要生烃坳陷,自西向东由 4 个北西?南东向展布的地堑组成:西部的阿尔斯库姆地堑、中央的阿克萨布拉克地堑、东部的鲍兹干地堑及东北部萨尔兰地堑。构造线方向总体为北西?南东向,由一系列断陷和隆起组成,具有隆凹相间的格局,主要断裂走向与构造线走向一致。目前盆地内已发现的油田绝大多数分布在阿尔斯库姆坳陷内,是油气资源丰度最高的区域(图 3)。49?2007年?孔祥宇等:哈萨克斯坦南图尔盖盆地油气地质特征及勘探潜力分析?图 3?南图尔盖盆地阿尔斯库姆坳陷东西向剖面结构 B?B!(据 IHS 数据库)Fig.3?The WE geoseismic cross?section alongAryskum Trough(from IHS database)2?盆地演化与地层沉积图尔盖盆地的演化经历了基底形成(变质岩基底、古生代褶皱基底和碰撞褶皱)、早中生代同裂谷阶段、晚中生代后裂谷阶段和喜山期挤压碰撞阶段等 4个阶段 4,地层结构与各期演化阶段相对应,由下至上发育了 6 个构造?地层单元(表 1)。表 1?图尔盖盆地的地层沉积单元Table 1?The genetic unit name of Turgay Basin序号构造?地层单元时代1基底构造层前古生代?志留纪(570408.5 M a)2古生代被动陆缘构造层早泥盆世?早石炭世(408.5311.3 M a)3碰撞褶皱构造层晚石炭世?早三叠世(311.3 245 M a)4下中生界同裂谷构造层中三叠世?中侏罗世(241.1 161.3 Ma)5后裂谷构造层中侏罗世?晚白垩世(161.3 65 Ma)6喜马拉雅期挤压构造层始新世?全新世(56.5 0 Ma)2.1?基底构造层盆地具有双重基底,即前寒武纪的变质岩基底和前侏罗纪变形基底。前寒武纪变质岩基底是由角闪岩、花岗岩和火山岩(变质基性火山碎屑岩)组成,古生代地层与下部存在一个明显的不整合,经历了显著的剥蚀作用,使得大部分南图尔盖盆地缺失这套地层。2.2?古生代被动陆缘构造层该段地层沉积时期处于离散型被动大陆边缘环境下的陆缘坳陷,构造格局为区域性的地槽?地堑发育环境。从晚泥盆世开始,乌拉尔大洋将图尔盖盆地与东欧大陆分隔开。海侵开始于法门期,在被动陆缘环境下沉积了一系列浅水碳酸盐岩、碎屑岩和煤系地层。在邻近的克拉通板块,泥盆系碳酸盐岩沉积在台地部位发育了生物礁,在斜坡部位则沉积了由灰泥质基质支撑的未分选碳酸盐岩碎屑所组成的再次沉积单元。钻井资料表明,在南图尔盖盆地西部,中新生界沉积盖层之下也存在一个类似的台地沉积体系。2.3?碰撞褶皱构造层晚石炭世?早二叠世,南天山与哈萨克斯坦微陆块之间发生了剧烈的大陆碰撞。这次造山运动期间遍及整个盆地的强烈变形、抬升和剥蚀导致了晚二叠世的粗碎屑局限沉积,大约也在这一时期,南图尔盖盆地持续的大陆碰撞导致大型右行走滑断裂的形成,因此,古生代地层与上下地层均存在明显的不整合,经历了显著的剥蚀作用,使得大部分南图尔盖盆地缺失这套地层。2.4?下中生界同裂谷构造层晚二叠世?早三叠世初,因西伯利亚和东欧板块间持续的收敛,陆块的断裂发育,陆块间发生显著的位移,形成了一系列地堑和半地堑,南图尔盖盆地呈北西?南东向。造山作用之后,中三叠世?中侏罗世的拉张作用使同裂谷期喷发的火山岩和碎屑沉积物沉积于窄而长的地堑中。而南图尔盖盆地没有三叠系沉积和火山碎屑岩堆积,侏罗系以河、湖相沉积为主,在地堑部位充填较厚,地垒高部位减薄。从下到上包含了 3 套向上变细的正旋回,分别为:下?中侏罗统旋回(萨姆拜/毕克塔斯组和阿尔必组)、中侏罗统旋回(达申组和卡拉甘赛组)、上侏罗统旋回(库姆库尔组和阿克萨布拉克组)。每套旋回下部均以粗粒砂岩夹页岩开始,向上相变为湖泊相富含有机质的页岩。2.5?后裂谷构造层该构造层属被动大陆边缘坳陷环境,晚侏罗世,持续的热沉降使沉积物不断埋藏,上侏罗统的厚度从地 垒部位的几 十米变化 到地堑部 位的最大1 100 m。开始于白垩系的海退引起了地层的剥蚀和陆相沉积,此时,南图尔盖盆地阿尔斯库姆坳陷沉积了尼欧克姆期(K1)湖泊相泥岩(达尔组),可作为良好的区域盖层。白垩纪,沿阿尔斯库姆主断裂的几期轻微扭动,形成了沿断裂分布的背斜构造,成为油气聚集的场所 5。2.6?喜马拉雅期挤压构造层古近纪,隆起作用使得沉积物受到剥蚀,在南图尔盖盆地北部的兹兰耶克坳陷和梅布拉克鞍部剥蚀50?岩?性?油?气?藏第 19 卷 第 3 期?至中侏罗统,使得上侏罗统和白垩系地层缺失。在南部阿尔斯库姆坳陷,侏罗系、白垩系沉积物在地堑最深部位可达到 6 000 m,地垒之上最薄处在 4501 900 m 之间,主要为非海相的河流相和湖泊相的碎屑岩沉积。3?油气成藏组合南图尔盖盆地主要沉积了侏罗系?白垩系地层,由下至上发育了几个大型的区域不整合。直接覆盖在前侏罗系变形基底之上的侏罗系沉积地层,是盆地最重要的油气成藏组合,下、中侏罗统泥岩为主要的生油层系,上侏罗统河道砂体及下白垩统一套广泛发育的席状砂是主要储层,其上一套稳定的湖泊相页岩成为区域盖层,生储盖配置关系合理。3.1?烃源岩盆地共发育 4 套烃源岩:下侏罗统阿尔必组、中侏罗统卡拉甘赛组、上侏罗统库姆库尔组、下白垩统达尔组和卡拉齐特组(表 2)。其中主要的烃源岩是下侏罗统阿尔必组和中?下侏罗统的卡拉甘赛组湖泊相高水位泥岩。其余 2 套烃源岩成熟度均较低,不能作为主要烃源岩 6,此外,下部古生界可能存在烃源岩,但未得到证实。表 2?南图尔盖盆地主要烃源岩特征Table 2?Characteristics of source rocks in South Turgay Basin地层时代岩性干酪根类型T OC(%)沥青含量(%)生油气窗深度(m)备注达尔组、卡拉齐特组下白垩统泥岩 0.5较浅未成熟库姆库尔组上侏罗统泥岩,页岩8 150.08800 3 000大多数凹陷都处于未成熟11 23阿尔斯库姆坳陷的地堑深部(RO=0.63%)成熟卡拉甘赛组中?下侏罗统粉砂岩II?III0.6 4.50.07 0.8800 3 000成熟泥质夹层1.6 5页岩12 15阿尔必组下侏罗统泥岩II?III1 3.70.01 0.46800 4 000成熟或过成熟3.2?储集层盆地内共发育 6 套储层(表 3),除基底为裂缝变质岩储层外,其它均为砂岩储层。其中,中?上侏罗统库姆库尔组、下白垩统达尔组河流?湖泊相砂岩和粉砂岩为阿尔斯库姆坳陷最主要的含油气层段。侏罗系地层为海陆过渡相沉积,发育三角洲冲积扇体及河道砂体;下白垩统储层较侏罗系具有更好的连续性和连通性,为河流?湖泊相沉积。风化基底和下侏罗统阿尔必组的储集能力虽经钻井得到了证实,但并不是主要的油气储层。3.3?盖层中侏罗统、上侏罗统和下白垩统的泥岩都是局部和区域性盖层。如前所述,侏罗系发育 3 套正沉积旋回,每一套都是由下部的粗碎屑岩向上相变为泥岩,其中的泥岩既是源岩层,也是良好的区域性或局部盖层,生、储、盖之间形成良好的配置关系。其中下白垩统的达尔组上部泥岩成为了本区的区域性盖层(表 4)。表 3?南图尔盖盆地储层物性特征Table 3?Characteristics of reservoir property in South Turgay Basin地层时代岩相岩性孔隙度(%)渗透率(10-3?m)备注达尔组(M?I,M?II)下白垩统冲积扇相砂岩湖相砂岩2815 20500 100030 70库姆库尔油田地堑内的油田,物性较差库姆库尔组(0?VIII)上侏罗统砂岩和粉砂岩15.5 24.5(平均 21)最大 2200(平均 266)阿克萨布拉克组上侏罗统砂岩1821.310m达申组中侏罗统砾岩,砂砾岩和砂岩(含富煤碎屑岩)3 11238最大 600地垒部位物性好于地堑部位阿尔必组下侏罗统粉砂岩(砂岩夹层)18.4达申油田 D?5 井钻井证实位古生界基底风化壳,裂缝型变质岩科尔占油田主要储层51?2007年?孔祥宇等:哈萨克斯坦南图尔盖盆地油气地质特征及勘探潜力分析?表 4?南图尔盖盆地盖层特征Table 4?Characteristics of seals in South Turgay Basin地层岩性时代备注阿尔必组泥岩下侏罗统局域层间盖层达申组、卡拉甘赛组泥岩中侏罗统局域层间盖层上库姆库尔组、阿克萨布拉克组泥岩上侏罗统净毛比高,有效性有待落实达尔组泥岩下白垩统区域盖层3.4?成藏组合综合上述描述,南图尔盖盆地共发育 4 套油气成藏组合:由下至上依次是古生界基底风化壳和裂缝变质岩、中侏罗统达申组、上侏罗统库姆库尔组及下白垩统达尔组(图 4)。图 4?南图尔盖盆地含油气系统生储盖配置图(据 Petrokazakhstan 公司)Fig.4?Petroleum systems map in South Turgay Basin(from Petrokazakhstan Company)?古生界基底的烃源岩虽未得到证实,但最新的钻井表明基底裂缝变质岩可以作为油气储集场所,并发现了商业油流,拓展了勘探的领域。前人的研究成果表明,阿尔斯库姆坳陷的下?中侏罗统烃源岩在白垩纪中期开始进入生油窗,埋深在 2 500 3 000 m 以下,其油气生成作用在早白垩世末期就开始了,而下侏罗统的源岩可能早在晚侏罗世就开始生成油气,此时,盆地绝大多数的构造演化已经完成,圈闭已经形成。烃类主要是垂直向上运移进入上侏罗统库姆库尔组储层,在晚白垩世?早第三纪早期生烃高峰期,挤压断裂作用断开了上侏罗统盖层,使得油气沿断层向上运移到上覆的下白垩统达尔组储层中,被下白垩统区域盖层封盖。因此,南图尔盖盆地最主要的含油层系为中?上侏罗统库姆库尔组以及下白垩统达尔组。4?勘探潜力与方向南图尔盖盆地虽然经历了一段时间的勘探,优质、大规模的储量大部分已被发现,但据美国地质调查局资料,该盆地尚有近 4 108t 的待发现油气资源量,有望探明一些中小型油气田,未来的潜在勘探领域除了构造圈闭外,主要为地堑斜坡部位隐蔽的岩性?构造复合型圈闭及地层型圈闭。根据原 PK 公司对该地区以前的研究工作,笔图 5?南图尔盖盆地油田及远景构造分布图(据 IHS 数据库)Fig.5?Fields and prospects in South Turgay Basin(from IHS database)者认为,随着勘探进程的深入,南图尔盖盆地仍然存在以下一系列有利的勘探领域,层位主要为中?上侏罗统、下白垩统以及基底。类型包括地层超覆、岩性尖灭、背斜(断背斜)、构造?地层、断层?岩性圈闭以及基岩风化壳、基底潜山圈闭 7,尤其是对地层岩性圈闭的进一步勘探,还存在较大的勘探潜力(图 5)。52?岩?性?油?气?藏第 19 卷 第 3 期?具体包括:下白垩统披覆构造、地层超覆和背斜圈闭。上侏罗统的河道砂体。上侏罗统地层超覆、背斜、断背斜和披覆构造。沿阿尔斯库姆坳陷内的断陷边缘地层上超部位、断陷之间的基底隆起以及沿阿尔斯库姆断裂带分布的反转构造等背斜圈闭 8。中?上侏罗统河道砂岩、地层超覆尖灭型圈闭。古生代碳酸盐岩风化壳溶洞?裂缝型潜山圈闭。古生界基底风化壳的含油气特性是在 2005 年中国石油接手后才得到进一步证实的。前苏联时期,曾钻探了数口井用以探测基底,钻遇了发育裂缝的变质岩段,均有油气显示,但未获得商业油气流。经新一轮的勘探评价,在勘探区块科尔占区块和滚动勘探开发区块科兹科尔(Kyzylkia)区块的多口探井经酸化措施后,在基底古生界潜山获得了商业油流,发现了第一个潜山油藏。此外,随着新的高分辨率地震勘探的部署,地堑斜坡部位与地层上超和砂体尖灭等相关的隐蔽地层型圈闭、地层?构造复合圈闭将得到更好的识别,根据原 PK 公司发布的勘探区块综述中提到的其所拥有的勘探开发区块和勘探区块内共初步落实圈闭94 个、圈闭可采资源量 11.6 108bbl,下一步进行圈闭落实和优选,实施钻探,在南图尔盖盆地仍然有望获得新的油气发现,可为储量接替,实现可持续开发打下坚实基础。参考文献:1?IHS Energy Corporation.Geological and Petroleum Charactersof the South T urgay Basin R.Houston:IHS Energy Corpo?ration,2005:2?70.2?Petro?Kazakhstan Corporation.2004 Annual Report of Petro?Kazakhstan Corporation R.Lundon:Petro?Kazakhstan Inc.,2004:2?32.3Petro?Kazakhstan Corporation.2004 North American Oil&Gas Conference dataR.Toronto:Petro?Kazakhstan Corpora?tion,2004:2?20.4?Moseley B A,Tsimmer V A.Evolution and hydrocarbon habi?tat of the South T urgay Basin,Kazakhstan J.Petroleum Ge?oscience,2000,6(2):125?136.5Kuandykov B M,Nazhmetdinov A Sh,Sapozhnikov R B.Struc?ture of the deeply subsided sediments of the Aryskum Depres?sion of the South Turgay Sub?basin based on seismic strati?graphic data J.Petroleum Geology,1993,27(7?8):262?266.6?Kryukov V K.M esozoic source beds of the South T urgay oil?gas basin J.Petroleum Geology,1990,24(5?6):194?196.7Petro?Kazakhstan Corporation.Ex ploration Overview of Explo?ration Blocks R .London:Petro?Kazakhstan Corporation,2004:2?60.8?Nazhmetdinov A Sh.Oil gas prospects of the north part of theT urgay Syncline J.Petroleum Geology,1992,26(11?12):389?391.(上接第 31 页)储层评价以及勘探选区方面得到了较好的应用。但由于低渗透储层的孔隙度与渗透率相关性一般较差,笔者给出的各类储层的界限也只是一个大致的分界,实际的分界限应是一个范围值。因此,笔者提出的低渗透储层分类评价标准仅供参考。参考文献:1?赵应成,王天琦,田光荣,等.低渗透油田富集区预测技术研究?以松辽盆地扶杨油层为例 J.岩性油气藏,2007,19(1):21?26.2?罗蛰潭,王允诚.油气储集层的孔隙结构 M.北京:科学出版社,1986.3?苏尔古伊耶夫?.低渗透油田开发的问题和原则 M/杨俊杰编著.低渗透油气藏勘探开发技术.北京:石油工业出版社,1993:136?138.4?严衡文,周培珍,皮广农.冀东地区南堡潜山带深层储集性能评价研究 M/杨俊杰编著.低渗透油气藏勘探开发技术.北京:石油工业出版社,1993:32?40.5?唐曾熊.油气藏的开发分类及描述 M.北京:石油工业出版社,1994.6?李道品,罗迪强,刘雨芬,等.低渗透砂岩油田开发 M.北京:石油工业出版社,1997:354.7?李道品,罗迪强,刘雨芬.低渗透油田的概念及其在我国的分布 M/闵琪,金贵孝,荣春龙主编.低渗透油气田研究与实践.北京:石油工业出版社,1998:1?10.8?宋国初,李克勤,凌升阶.陕甘宁盆地大油田形成与分布 M /张文昭主编.中国陆相大油田.北京:石油工业出版社,1997:254?288.9?赵澄林,胡爱梅,陈碧珏,等.中华人民共和国石油天然气行业标准,油气储层评价方法(SY/T 6285?1997)S.北京:石油工业出版社,1998:16.53?2007年?孔祥宇等:哈萨克斯坦南图尔盖盆地油气地质特征及勘探潜力分析?