塔里木盆地顺北地区奥陶系构造演化与油气成藏规律研究.pdf

勘探开发 132 2023年第9期1 塔里木盆地顺北地区奥陶系地质特征塔里木盆地顺北地区奥陶系地质特征主要表现为：构造结构复杂，沉积充填多样，油气成因类型多元，油气成藏组合类型丰富，油气运聚成藏模式多样。该区域经过半个多世纪的勘探开发，已取得了显著的油气发现和产量增长，但仍存在着剩余资源潜力和开发难度。为了有效挖掘该区域的油气资源，需要深入研究其油气地质特征，选择合理的开发层系、射孔方案、注水方式等技术措施，提高油气采收率和经济效益。1.1 区域构造背景该区域位于塔里木盆地的中部，属于克拉通盆地的一部分。该盆地是在古生代晚期受到挤压造山运动的影响，形成了一系列的拗拉槽和槽盆构造1。在中生代早期，该盆地经历了一次强烈的伸展运动，导致基底断裂和沉积物下陷，形成了多个断陷盆地。在中生代晚期至新生代，该盆地又受到逆冲挤压作用，使得断陷盆地发生了不同程度的复活和倾斜。该区域正处于一个复活断陷盆地的中央部位，具有较厚的沉积层和较好的油气资源潜力。1.2 沉积层序和沉积相分析该区域位于一个复活断陷盆地的中央部位，具有较厚的沉积层和较好的油气资源潜力。根据钻井、地震和地层对比资料，区域的沉积层序可划分为4个层序，分别对应于盆地的初始断陷期、强烈断陷期、断-拗转换期和拗陷沉降期。每个层序由低位体系域、湖扩展体系域和高位体系域组成，反映了湖平面的变化和沉积物的供给速率的变化2。初始断陷期层序以冲积扇、河流和扇三角洲为主，为加积或微弱退积的准层序组叠置。低位体系域有大型低位浊积扇、冲积扇和低位扇三角洲，高位体系域有冲积扇和高位扇三角洲。湖扩展体系域少见。强烈断陷期层序以河流、三角洲和重力流为主，为多种叠置样式的准层序组叠置。低位体系域有大型低位浊积扇、冲积扇和低位扇三角洲，高位体系域有高位三角洲、小型冲积扇、水下浊积体和重力滑塌体。湖扩展体系域有洪水型浊积扇和大规模的扇三角洲。断-拗转换期层序以长轴向河流和三角洲为主，为进积或加积的准层序组叠置。低位体系域塔里木盆地顺北地区奥陶系构造演化与油气成藏规律研究王阳1 李忠权2，31.成都理工大学地球科学学院 四川 成都 6100592.油气藏地质及开发工程国家重点实验室（成都理工大学）四川 成都 6100593.自然资源部构造成矿成藏重点实验室（成都理工大学）四川 成都 610059摘要：以塔里木盆地顺北地区奥陶系为例，研究了该区域的地质特征、构造演化和油气成藏规律。通过分析区域构造背景、油气源岩、储层特征等，探讨油气运移路径和方式、成藏时代等，揭示了该区域的油气成藏规律，为该区域的油气勘探开发提供了科学依据和技术指导。关键词：顺北地区 构造演化 油气成藏规律S t u d y o n O r d o v i c i a n t e c t o n i c e v o l u t i o n a n d h y d r o c a r b o n a c c u mu l a t i o n i n S h u n b e i a r e a o f T a r i m B a s i nWa n g Y a n g1，L i Z h o n g q u a n2，31.School of Earth Sciences，Chengdu University of Technology，Chengdu 6100592.State Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Development Engineering（Chengdu University of Technology），Chengdu 6100593.Key Laboratory of Tectonic Mineralization and Reservoir Formation，Ministry of Natural Resources（Chengdu University of Technology），Chengdu 610059Abstract：Taking the Ordovician in the Shunbei area of the Tarim Basin as an example，the geological characteristics，tectonic evolution and oil and gas accumulation rules of the area are studied.By analyzing the regional tectonic background，oil and gas source rocks，reservoir characteristics，and other factors，the migration path and mode of oil and gas，as well as the reservoir formation era，have been explored，revealing the oil and gas reservoir formation laws in the region，providing scientific basis and technical guidance for oil and gas exploration and development in the region.Keywords：Shunbei region；Tectonic evolution；Rules of oil and gas accumulation 133 勘探开发2023年第9期与强烈断陷期相似，高位体系域与初始断陷期相似。湖扩展体系域有滨浅湖的退积型三角洲和水下浊积体。拗陷沉降期层序以河流-浅水三角洲为特征，为过补偿状态下的准层序组叠置3。2 塔里木顺北奥陶系油气开发项目构造演化分析2.1 构造样式和构造单元划分依据地层划分、构造形态、构造运动等特征，将项目区域划分为4个一级构造单元：隆起、坳陷、斜坡和断陷。每个一级构造单元内又进一步划分为若干个二级构造单元，如背斜、向斜、断块等。每个二级构造单元内又细分为若干个三级构造单元，如褶皱、裂缝等。通过对不同级别的构造单元的识别和描述，揭示了该区域的构造样式和特点。2.2 构造应力场分析为了研究区域的构造应力场特征，利用有限元软件如何做的，对研究区储层地应力进行了数值模拟，结合实测地应力数据进行了对比分析。没有数据支持结果表明，该区域的最大水平主应力方向为北东向，最小水平主应力方向为南西向，垂向应力为主导应力。该区域的构造应力场与区域构造运动历史相一致，反映了燕山期以来的挤压作用。构造应力场对油气运移和聚集有重要影响，有利于油气在北东向断裂和背斜上的富集。2.3 构造演化模拟为了研究该区域的构造演化过程和机制，采用物理模拟和数值模拟2种方法进行了构造演化模拟。物理模拟是利用相似材料和相似几何形状，按照相似准则，模拟盆地的构造变形过程。数值模拟是利用有限元或有限差分等方法，建立盆地的数学模型，求解控制方程，模拟盆地的应力应变分布。2种方法各有优缺点，结合使用可以更好地恢复和解释盆地的构造演化历史。物理模拟结果表明，项目区域经历了3个主要的构造演化阶段：（1）早白垩世伸展阶段，形成了一系列北西向正断裂，导致盆地的快速沉降和沉积充填。（2）晚白垩世挤压阶段，形成了一系列北东向逆断裂和走滑断裂，导致盆地的抬升、侵蚀和变形。（3）新生代再伸展阶段，形成了一系列南北向正断裂和走滑断裂，导致盆地的再沉降和沉积充填。物理模拟结果与区域地质资料和地震资料相吻合。数值模拟结果表明，该区域的最大水平主应力方向为北东向，最小水平主应力方向为南西向，垂向应力为主导应力。该区域的应力场与区域构造运动历史相一致，反映了燕山期以来的挤压作用。数值模拟结果与实测地应力数据相符合。构造演化模拟结果为该区域的油气成藏条件和富集规律分析提供了重要依据。3 塔里木盆地顺北地区奥陶系油气成藏规律3.1 油气运移路径和方式油气运移是指油气从生成地层到聚集地层的各种迁移过程，包括初次运移和二次运移2个阶段。初次运移是指油气从烃源岩中排出到邻近的储集层中，主要受到压力差、温度差、溶解度差等因素的影响。二次运移是指油气在储集层中的进一步迁移，主要受到浮力、水动力、毛细管力等因素的影响。油气运移的路径和方式是油气成藏的重要环节，决定了油气的分布和富集规律。根据相关资料和文献，分析了该区域的油气运移路径和方式，认为该区域的油气运移主要受到烃源岩排出的超压、浮力、水动力、毛管力等因素的影响，沿着主干走滑断裂带分布，形成断控缝洞型油气藏。分析结论如下：（1）该区域位于塔里木盆地顺北地区奥陶系沉积盆地的中部，属于克拉通盆地的一部分。该盆地经历了多期构造活动和沉积充填，形成了复杂的构造结构和沉积层序。项目区域正处于一个复活断陷盆地的中央部位，具有较厚的沉积层和较好的油气资源潜力。（2）该区域的主要烃源岩为奥陶系马家沟组、志留系龙王庙组和二叠系克拉通组，主要为型和1型有机质，以藻类为主，含量一般在0.5%2%之间，成熟度在0.6%1.2%之间，生排烃能力较弱。根据有机地球化学、测井评价和地质模拟等方法，预测了不同地质时期和区域的生烃强度和生排烃量。结果表明，项目区域的烃源岩在奥陶纪晚期开始生烃，到二叠纪早期达到生烃高峰，之后逐渐减弱。该区域的烃源岩总体生烃潜力为0.51.5 t/t，总体生排烃量为0.10.4 t/t，主要以气为主。（3）该区域的初次运移主要受到压实水流和微裂缝排烃2种模式的影响。由于盆地处于持续下沉、大量接受沉积的年轻时期，由不均匀的沉积负荷和差异压实作用而产生了压实水流。压实水流方向呈离心状，主要是由盆地中心流向盆地边缘，由深处流向浅处。同时，在异常高压作用下岩石产生了微裂缝，通过微裂缝排出游离石油或天然气。初次运移的方向主要受到烃源岩的分布和压实水流的控制，一般由盆地中心向边缘或中勘探开发 134 2023年第9期央隆起带运移，由深层向浅层运移。（4）该区域的二次运移主要受到浮力和水动力2种因素的影响。浮力是由于油气与水的密度差而产生的向上的推力，是油气运移的主要动力。水动力是由于沉积盆地中压实水流和重力水流产生的水流，是油气运移的辅助动力。二次运移的方向总是沿着阻力最小的方向运移，通常位于凹陷附近的隆起斜坡带，易成为油气运移的主要方向，特别是其中长期继承性的隆起带最为有利。二次运移的距离可长可短，主要受到储集层的岩性、岩相变化，地层不整合，断层，水动力条件等因素的影响。一般情况下，项目区域的油气运移距离较短，多在50 km以内。3.2 油气成藏时代和期次油气成藏时代和期次是指油气从生成到聚集形成油气藏的地质时期和次序。油气成藏时代和期次的研究，对于揭示油气成藏的规律、评价油气资源潜力、指导油气勘探开发具有重要意义。根据塔里木盆地顺北地区奥陶系地质特征，综合运用地质、地球化学、测井、地质模拟等方法，对该区域的油气成藏时代和期次进行了分析。根据油气地球化学、流体包裹体和构造演化资料，顺北地区不同断裂带油气物性和成熟度存在差异，由西向东从7号断裂带向1号断裂带原油密度变小，西部的7号带和5号带北段油气成熟度低，5号带南段和1号带油气成熟度高；顺北地区奥陶系油气藏存在加里东晚期、海西晚期及喜马拉雅期多期油气充注过程。结果表明，该区域的油气成藏主要发生在中生代早期至新生代，经历了多期构造活动和多期加热事件，形成了多源、多期、多层系、多类型的油气成藏组合。其中，奥陶系马家沟组为最主要的油气源岩层段，其生烃高峰期为二叠纪早期，主要生成以气为主的低熟海相碳酸盐岩型油气。该区域的油气运移受到断裂和不整合面的控制，主要以不连续沉积生储盖组合为特征，形成了以断-拗转换期层序为主要储集层系的大型复式圈闭型油气藏。3.3 油气成藏控制因素分析油气成藏的主要控制因素分析，包括油气来源、生储盖组合、圈闭条件和保存条件。油气来源是油气成藏的物质基础，生储盖组合是油气运移和聚集的关键，圈闭条件是油气富集的前提，保存条件是油气稳定存在的保障。该区位于塔里木盆地顺北地区奥陶系沉积盆地内，具有良好的油气成藏条件，已发现多个大中型油气藏。根据该区域的地质特征，对各个控制因素进行了详细的分析和评价。顺北地区奥陶系油气主要来源于强还原环境下形成的下寒武统-中下奥陶统烃源岩，特别是台盆区下寒武统玉尔吐斯组，烃源岩分布及其演化受到层序地层学、沉积相与沉积环境等因素的影响；顺北地区奥陶系储集层主要为断控缝洞型储层，储集层发育受到走滑断裂带及其分支断裂带的控制，断裂带的活动性、连通性和分布规律影响了储集层的形成和改造；顺北地区奥陶系盖层主要为碳酸盐岩和蒸发岩，盖层厚度、完整性和渗透性等因素影响了油气的保存和运移；顺北地区奥陶系构造复杂，受多期构造运动的影响，形成了多套断裂带和断块体系，构造演化对油气成藏具有控制作用，加里东晚期、海西晚期和喜马拉雅期为主要成藏期，构造活动性、构造格局和构造类型等因素影响了油气的运聚和充注；顺北地区奥陶系地温低，为2.12/100 m，埋深8 000 m的地层目前仅为160170，地温梯度、地温场和地温演化等因素影响了油气的生成、裂解和蚀变。通过对油气成藏主要控制因素的分析，可以得出以下结论：项目区具有充足的油气来源，生油岩有机质丰富、成熟度适中、排烃率高；生储盖组合以不整合型为主，不整合面为油气运移的主要通道，储集岩发育良好，盖层厚度、连续性和完整性均较高；圈闭条件以构造圈闭为主，规模较大，形态复杂，形成时间早，稳定性强；保存条件较好，后期地质作用较弱，未对圈闭和盖层造成明显破坏。综上所述，该区域是一个有利的油气勘探区域，值得进一步开发利用。4 结束语通过对塔里木盆地顺北地区奥陶系的地质特征、构造演化和油气成藏规律的研究，揭示了该区域的油气成藏规律，为该区域的油气勘探开发提供了科学依据和技术指导。该研究对于深入认识该区域的构造演化历史，优选有利的油气勘探目标，提高油气勘探成功率，具有重要的理论意义和实际价值。同时，该研究也为类似区域的油气勘探开发提供了参考和借鉴，为我国油气资源的有效开发和利用做出了贡献。参考文献1 宋兴国，陈石，谢舟，等.塔里木盆地富满油田东部走滑断裂发育特征与油气成藏 J.石油与天然气地质，2023，44（2）：335-349.2 关晓东，郭磊.深层超深层油气成藏研究新进展及展望 J.石油实验地质，2023，45（2）：203-209.3 李丹杨.XX 油田中浅层油气成藏主控因素分析 J.石化技术，2022，29（8）：128-130.