陈元壮王毅张达景
(中国石化石油勘探开发研究院,北京100083)
摘要 塔河地区南部志留系可划分出3个三级层序: 柯坪塔格组下段和中段组成层序Ⅰ;柯坪塔格组上段和塔塔埃尔塔格组组成层序Ⅱ;依木干他乌组为层序Ⅲ。低水位体系域发育下切水道、滨岸、三角洲与潮汐水道等优质储层。层序Ⅰ和Ⅱ分别是两套有效储盖组合。志留系发育断背斜、地层超覆、地层不整合遮挡和岩性等4种油气藏类型,以喜马拉雅期成藏为主。层序Ⅰ发育地层超覆、岩性油气藏;层序Ⅱ发育背斜、地层不整合遮挡油气藏。塔河地区南部志留系预测油气储量约1.6×108t,属于低孔、低渗、深埋油气藏,油气资源潜力大,建议加强志留系滚动勘探开发步伐,形成塔河地区增储上产接替区块。
关键词 层序地层 油气藏类型 勘探潜力 志留系 塔河南部
Analysis on Hydrocarbon Exploration Potential of the Silurian in the Southern Part of Tahe Region
CHEN Yuan-zhuang,WANG Yi,ZHANG Da-jing
(Exploration and Production Research Institute,SINOPEC,Beijing100083)
Abstract The Silurian in the southern part of Tahe region can be divided into three sequences.Lower Member and Middle Member of the Kepingtage formation form sequence I,Upper Member of the Kepingtage formation and the Tataaiertage formation form sequenceⅡ,and the Yimugantawu formation forms sequence Ⅲ.Quanlity reservoirs,including incised channel,shore,delta,and tidal channel are developed in Lowstand systems tract.Sequences Ⅰ,Ⅱ form two sets of reservoir-caprock assemblages,respectively.The hydrocarbon reservoirs,formed mainly during Himalayan period,can be divided into four types,including faulted anticlinal,stratigraphic unconformity screened,stratagraphic onlap,and lithologic reservoirs.Stratagraphic onlap,lithologic reservoirs occur sequence I,but faulted anticlinal,stratigraphic unconformity screened reservoirs are found in sequence Ⅱ.The inferred reserves of the Silurian amount to 1.6×108t.The Silurian reservoirs,charactristized by low porosity and low permeability,and deep burial,have great exploration potential.The paces of rolling exploration and development should be reinforced in order to form replacement blocks of adding oil reservoirs and production in the Tahe region.
Key words Sequence staatagraphy types of hydrocarbon reservoirs hydrocarbon exploration potential Silurian southern part of Tahe region
层序是在成因上有联系的、顶底以不整合面或相对的整合面为界的一套地层[1]。层序划分是当前沉积盆地等时性地层骨架建立的主要手段,是预测生储盖组合及有利油气区的有效方法。根据地震、钻井和露头资料分析地层分布、环境及相,能够识别出以不整合面或与之相对应的整合面为界的层序。国内许多学者对塔里木盆地志留系的层序地层学进行了探讨[2~4]。在前人工作基础上,本文运用层序地层学理论,利用测井、井间对比及地震等资料,开展塔河地区志留系层序地层划分,分析层序骨架内沉积相、储层和油气成藏等特征,落实区块志留系油气资源潜力,为深化塔河地区及整个塔里木盆地志留系油气勘探提供依据。
1 地质背景
塔里木盆地面积为56×104km2,志留系分布面积约25×104km2,志留系砂岩油气显示丰富,主要分布在卡塔克、沙雅隆起以及满西地区、柯坪-巴楚地区,可动油气流井主要集中在卡塔克、沙雅隆起和塔东地区,志留系油气勘探取得了显著成果。塔河地区南部位于沙雅隆起塔河油田南部。北部紧邻探明储量约3.1×108t的由奥陶系灰岩油气藏组成的塔河油气田,南部紧邻探明储量近1.0×108t的由泥盆系东河塘砂岩、石炭系砂岩油气藏组成的哈得逊油气田(图1)。研究工区面积约2000km2,已钻遇志留系的探井约有40口井。其中28口井在志留系砂岩钻遇油气显示,显示具有良好的油气勘探潜力。
图1 塔河地区南部志留系井位分布图
塔河地区南部从下往上钻遇的地层有奥陶系、志留系、泥盆系、石炭系、二叠系、三叠系、侏罗系、白垩系、古近系以及新近系。志留系划分为中志留统依木干他乌组和下志留统塔塔埃尔塔格组和柯坪塔格组。根据岩性特征,塔塔埃尔塔格组划分为上、下两个岩性段,柯坪塔格组可划分为上、中、下3个岩性段(图2)。由于受到加里东晚期构造抬升和风化剥蚀的影响,依木干他乌组、塔塔埃尔塔格组、柯坪塔格组均遭受不同程度的剥蚀,往塔河油田主体部位的方向主要保存有柯坪塔格组,石炭系泥岩直接覆盖在柯坪塔格组上段砂岩上。往南部方向至TP2井,依木干他乌组、塔塔埃尔塔格组和柯坪塔格组保存相对较完整。
图2 塔河地区南部志留系地层综合柱状图
2 志留系层序地层划分
2.1 层序边界特征
根据塔河地区志留系钻井和测井资料的分析,各层序间均存在I型层序边界,层序边界特征包括:①颜色和岩性突变,如S109井5910~5879.5m奥陶系浅灰色砂质灰岩、灰色灰质泥岩突变为厚层灰色粉细粒岩屑石英砂岩、粉砂质泥岩;②存在底砾岩或剥蚀间断面,如S108井柯坪塔格组上段5429~5407m厚层砂岩覆盖在中段暗色泥岩上;③相带突变,如TP2井奥陶系台槽过渡相与上覆志留系底部滨浅海相直接接触等。
2.2 层序及体系域的综合划分
密集段是钻井层序划分对比的标志层段,出现在柯坪塔格组中段。首先从岩性电性特征及分析化验资料确定密集段。密集段是以极低的沉积速率为特征的细粒岩性段,在测井曲线上表现为低电阻、低自然电位幅度和高自然伽马值的特点;在岩性上表现为质纯的暗色泥岩,有机质丰度相对较高。在地震剖面上表现为下超面或强振幅、低频率和高连续的特点。志留系的地震层序可划分为3个Ⅲ级层序。层序Ⅰ底界面为强反射地震反射层,顶界面为一Ⅲ级层序边界,该层序厚度为36~365m,海侵体系域顶界凝缩段以反射振幅强、连续性好和频率低为特征,可以识别出以连续强反射为特征的最大海泛面。层序Ⅱ的顶界为塔塔埃尔塔格组和依木干他乌组的地震反射层,该界面为一个Ⅲ级层序界面,在盆地边缘表现为明显的不整合,反射界面有上超和削蚀现象。层序Ⅲ顶界面为依木干他乌组与泥盆系之间的地震反射层。
层序Ⅰ的最大海泛面(MFS)表现为高自然伽马的泥岩,其下为退积准层序组,以上为前积准层序组,是区内良好的地层对比标志层。高位体系域位于最大海泛面和层序顶界面之间,最大海泛面向近源方向可能位于一个加积准层序组中,向远端方向演变为陆棚和盆地区的凝缩段。在层序中识别出3种准层序:①滨岸向上变粗准层序;②三角洲向上变粗准层序;③潮坪向上变细准层序。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。低位体系域由向上粒度变细、砂岩厚度向上减薄的进积-退积型准层序组成;海侵体系域表现为向上泥岩厚度加大、砂岩厚度减薄的退积-加积型准层序;高位体系域表现为向上泥岩厚度减少、砂岩逐渐增多的加积-进积型准层序组的沉积特征。
按照Vail层序地层学原理,经过单井测井层序划分和对比,塔河地区志留系可划分为3个Ⅲ级层序。柯坪塔格组下段和中段组成层序Ⅰ:下段为低水位体系域沉积,发育下切水道和三角洲;而中段暗色泥岩为海侵体系域沉积,发育浅海陆棚及三角洲砂岩。柯坪塔格组上段和塔塔埃尔塔格组组成层序Ⅱ:柯坪塔格组上段为低水位体系域沉积,发育下切水道、三角洲、滨岸和潮坪;塔塔埃尔塔格组下段为海侵体系域沉积,主要为浅海陆棚泥岩沉积;塔塔埃尔塔格组上段高水位体系域沉积,发育潮坪及潟湖沉积。依木干他乌组组成层序Ⅲ,以潮坪和潟湖沉积为主。
3 志留系油气成藏特征
3.1 志留系低孔、低渗储集岩中发育优质储集岩,储盖组合优越
沉积相分析表明,层序Ⅰ和Ⅱ的低水位体系域发育下切水道、滨岸、三角洲以及潮汐水道等砂岩,层序Ⅰ海侵体系域发育浅海陆棚砂岩和三角洲砂岩。油气显示主要集中在层序Ⅰ和Ⅱ低水位体系域砂岩中,层序Ⅰ海侵体系域砂岩中也钻遇油气显示。柯坪塔格组岩石类型主要包括细粒长石岩屑砂岩、岩屑长石砂岩、长石石英砂岩以及岩屑石英砂岩。层序Ⅰ低水位体系域砂岩孔隙度为0.4%~13.3%,平均为8.0%,渗透率为(0.003~21.7)×10-3μm2,平均为3.499×10-3μm2。层序Ⅰ海侵体系域砂岩孔隙度为5.3%~16.02%,平均为10.0%,渗透率为(0.002~6.87)×10-3μm2,平均为0.873×10-3μm2。层序Ⅱ低水位体系域砂岩孔隙度为0.4%~13.3%,渗透率为(0.003~148)×10-3μm2。根据铸体薄片统计,孔隙类型主要是粒间溶蚀孔和部分残余粒间孔,局部砂岩见岩屑粒内溶蚀孔,面孔率为1%~3%,最高可达14%。
柯坪塔格组砂岩属于低孔、低渗储集岩,但也发育优质储集岩。分析表明,下切水道、滨岸、三角洲分流河道、河口砂坝和潮汐水道等砂岩的厚度相对较厚,颗粒粗,分选、磨圆度较好,能耐抗压实作用。这些砂岩沉积后长期处于浅埋藏环境,埋深约1000~2000m,至白垩纪才开始快速深埋,又处于低地温梯度的成岩作用环境下,压实相对较弱,能保存部分粒间孔隙,或者早期方解石胶结充填粒间空隙,晚期容易受流动的酸性地层水溶蚀形成大量粒间溶蚀孔,形成志留系优质储集岩。
塔河南部志留系可以形成3套有利的储盖组合。一是层序Ⅰ低水位体系域形成的下切水道、三角洲等砂岩与海侵体系域形成的浅海陆棚暗色泥岩组成良好的储盖组合。二是层序Ⅱ低水位体系域形成的下切水道、三角洲、滨岸和潮坪等砂岩与层序Ⅱ海侵体系域形成的泥岩组成的储盖组合。三是在塔塔埃尔塔格组和依木干他乌组受剥蚀后,层序Ⅱ低水位体系域形成的下切水道、三角洲、滨岸和潮坪等砂岩与上覆沉积的石炭系膏盐岩与泥岩组成良好的储盖组合。
3.2 多油气源
根据塔河南部地区7口井25个柯坪塔格组中段暗色泥岩有机碳分析,有机碳含量在0.02%~0.2%之间,一般小于0.1%,可见柯坪塔格组中段暗色泥岩属于非烃源岩。研究表明,轮南地区石炭系、哈得逊石炭系、塔河地区奥陶系等原油主要来源于中、上奥陶统成熟烃源岩,气源是寒武系—下奥陶统高成熟烃源岩[5~8]。研究工区内 TP2,TP6,TP7,TP9等井在中奥陶统一间房组见到良好的油气显示,S112,S112-2,S117 等井在上奥陶统良里塔格组灰岩中发现良好的油气显示。S112和S117等井志留系砂岩和奥陶系良里塔格组灰岩原油地化特征分析表明,二者原油地化参数特征相类似,油源相同。沙雅隆起南部的寒武-下奥陶统的烃源岩现今埋藏较深,处于高成熟阶段,主要形成天然气;而中、上奥陶统烃源岩埋藏深度适中,正处于成熟热演化阶段,以形成成熟原油为主。因此,塔河地区南部志留系原油主要来源于中、上奥陶统成熟烃源岩,天然气主要来源于寒武系—下奥陶统高成熟烃源岩。
3.3 多期成藏,晚期成藏为主
塔河地区志留系砂岩具有多种类型的油气产状,TP3井沥青、轻质油、气在志留系砂岩中共存,S109井志留系砂岩有稠油和沥青显示,但多数井志留系砂岩以轻质油为主。这些现象说明塔河地区南部志留系经历了多期油气成藏。塔里木盆地志留系沥青砂岩主要形成于加里东晚期(志留纪末期),是由于寒武系烃源岩成熟排烃后在塔中、塔北隆起大规模聚集成藏,强烈的构造抬升使油气藏遭受破坏而形成[9~10],或油气在运移过程中被氧化而形成[11]。
塔河地区S117井志留系5个含油砂岩包裹体分析发现,含油砂岩发育次生加大石英、胶结石英及晚期胶结方解石。岩石内油气包裹体发育2个期次。第一期呈线-带状赋存于石英矿物次生前的成岩愈合微裂缝(面)中,或成群分布于岩屑早期胶结方解石矿物中。第一期包裹体中液烃呈灰褐色、淡黄色,显示弱黄色及较强的黄绿色荧光,气烃呈灰色,其中,液烃包裹体占40%左右,气液烃包裹体占40%左右,气烃包裹体占20%。第二期包裹体呈线-带状赋存于切穿石英矿物的次生加大边的成岩愈合微裂缝(面)中,或呈孤立状及线状赋存于长石岩屑及晚期胶结方解石矿物中,液烃包裹体占20%左右,气液烃包裹体占80%左右。根据这5个岩样的均一温度统计,均一温度主要集中在100~120℃之间。而邻近的哈得逊地区哈得4油田石炭系主体原油的充注时间在上新世库车组沉积期[6]。可见,塔河地区南部志留系砂岩油气成藏期与哈得逊石炭系东河塘砂岩油气成藏期基本一致,以喜马拉雅期油气运移和聚集成藏为主。
3.4 油气藏类型
根据塔河地区南部三维地震资料及柯坪塔格组油气分布特征分析,柯坪塔格组主要发育4种油气藏类型(图3)。
图3 塔河地区南部志留系油气成藏分布模式(剖面位置见图1)
S1t—塔塔埃尔塔格组;S1k3—柯坪塔格组上段;S1k2—柯坪塔格组中段;S1k1—柯坪塔格组下段1—断背斜油气藏;2—地层不整合遮挡油气藏;3—岩性油气藏;4—地层超覆油气藏
3.4.1 断背斜油气藏
志留-泥盆系沉积之后,在强烈挤压背景下产生隆升剥蚀,基底断裂复活,志留系断背斜构造就是在这种背景下形成的。沙雅隆起所发现的志留系断背斜均具有古构造背景,如S112-2号断背斜油气藏受两条倾向相对的断裂控制而形成。
3.4.2 地层超覆油气藏
从满加尔凹陷向沙雅隆起方向,志留系上超的沉积背景决定了在沙雅隆起南坡具备形成地层岩性圈闭的条件。志留纪早期,层序I低水位体系域砂岩(柯坪塔格组下段砂岩)沉积在上奥陶统桑塔木组泥岩之上。随着早志留世的海侵,海侵体系域暗色泥岩继续超覆在低水位体系域砂岩之上。海侵体系域沉积的暗色泥岩厚度约为几十米至200多米,成为层序I低水位体系域砂岩良好的盖层。研究工区内TP2,TP3,S109,S116,S117等井的层序I低水位体系域砂岩均见到良好油气显示或气测异常,这些井区可能存在地层超覆油气藏。
3.4.3 地层不整合遮挡油气藏
由于加里东晚期的构造抬升,沙雅隆起志留系遭受严重风化剥蚀,构造高部位志留系已被剥蚀夷尽,构造略低部位的柯坪塔格组上段砂岩受到风化剥蚀后形成高低不平的剥蚀地貌突起,后来被晚期的石炭系泥岩所覆盖,形成地层不整合遮挡油气藏。S117井区柯坪塔格组上段砂岩油气藏属于这类油气藏。
3.4.4 岩性油气藏
塔河地区南部柯坪塔格组中段暗色泥岩主要为浅海陆棚沉积,发育厚度不等的陆棚砂岩。由于构造的抬升,这些砂岩形成砂岩上倾尖灭油气藏。S112-1,S112-2,S117井区柯坪塔格组中段砂岩见到良好的油气显示,可能存在岩性油气藏。
4 油气勘探潜力
塔河地区南部志留系油气层埋深最浅的井为S112-2井(5285.0~5289.5m),最深的井为TP4井(6261.5~6265m)。志留系已有27口井共解释39 层合计197.7m的油气层。油气层单层厚度在2~5m之间,大于5m以上的层数有17层,油气层单层厚度最厚可达12m。根据志留系测井解释油气层厚度等值线图统计,含油面积约为500km2,平均油层厚度7m,平均孔隙度10%,含油饱和度57.0%,S117井原油密度为0.8442g/cm3,初步计算预测油气储量约1.6×108t。志留系油气藏属于低孔、低渗、深埋油气藏。
5 结论及建议
(1)塔河地区志留系可划分出3个三级层序:柯坪塔格组下段、中段组成层序Ⅰ,柯坪塔格组上段和塔塔埃尔塔格组组成层序Ⅱ,依木干他乌组为层序Ⅲ。低水位体系域发育下切水道、三角洲分流河道、河口砂坝及滨岸和潮汐水道等优质储层。层序Ⅰ和Ⅱ分别形成两套有效储盖组合。
(2)塔河地区志留系砂岩油气成藏以喜马拉雅期油气运移和聚集成藏为主,发育断背斜、地层不整合遮挡、地层超覆和岩性等4种油气藏类型。层序Ⅰ发育地层超覆、岩性油气藏,层序II发育断背斜和地层不整合遮挡油气藏。
(3)志留系油气藏属于低孔、低渗、深埋油气藏,预测油气储量大。为了提高塔河地区志留系油气勘探开发效益,应加强针对低孔、低渗透油气藏及配套工艺技术的攻关。
致谢 研究工作得到中国石化西北分公司研究院有关领导和同志的大力支持和热情帮助,在此表示衷心的感谢。
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