Q — 海相油气地质 l 2譬第4期 2007{l l0』j 海栩论坛 文章编号:1 672—9854(2007)一04—00 1 O-06 塔早木盆地海相碳酸盐岩与油气 孙龙德 (中 油天然气股份自限公司1 摘 要 塔里木盆地碳酸盐岩主要分布于台盆区寒武系一奥陶系.它既可以作为油气 的储层和源岩,也可以作为油气的盖层或遮挡体。碳酸盐岩主要发育于碳酸盐岩台地相 和斜坡相之中,其中开阔台地及台地边缘坡折带的生物碎屑滩和砂屑滩、局限台地的自 ■ 孙龙德 孙龙德云岩坪是主要的储集相带。潜山溶孔溶洞型自云岩、石灰岩及礁滩复合体中的生物碎屑 灰岩、砂屑灰岩、鲕粒灰岩、礁灰岩以及潮坪自云岩是主要的储集岩。寒武系一下奥陶 统、中一上奥陶统都发育有较好的碳酸盐岩烃源岩 根据油气的分布与聚集特点,对碳 酸盐岩油气藏作了分类。论述了塔里木盆地碳酸盐岩油气勘探的前景和重要目标。 关键词 塔里木盆地;海相地层;碳酸盐岩储集层;碳酸盐岩烃源岩;碳酸盐岩油气藏; 油气勘探远景 中图分类号:TEl11.3;122.11 文献标识码:A 1962年生,教授级高级工程师。1983年华东石油学院毕业,2000年获中国科学院理 学博士学位。享受国务院政府特殊津贴。现为中国石油天然气股份公司副总裁。国内外发表论 文2O余篇,先后获得铁人科技成就铜奖、国家科技进步二等奖各l项,省部级科技成果奖6 项,其中一等奖3项。通讯地址:10001 l北京市东城区安德路l6号 塔里木盆地碳酸盐岩主要发育于震旦系、寒武 系和奥陶系,另在石炭系、二叠系、古近系的部分层 二叠系、古近系均有分布,平面上几乎遍及全盆地, 但主要分布在克拉通(包括塔北、塔中、巴楚古隆 起在内)的中西部地区。从震旦系至奥陶系,碳酸 段也有分布,累计厚度达2000~5000m,分布面积 约35×104kmz。盆地中含油气层分布在寒武系、奥 陶系、石炭系生物碎屑灰岩段、石炭系一二叠系小海 子组、古近系库姆格列木组和卡拉塔尔组等6个层 系,有效勘探面积超过20.1×104km ,总资源量超过 40×108t。现已探明轮古l5、和田河、牙哈5和牙哈 盐岩沉积厚度巨大(>3 000m),其中震旦系一下奥 陶统以白云岩为主,中一上奥陶统则以石灰岩为 主,均是目前碳酸盐岩油气勘探的主力层系。 震旦系碳酸盐岩东2井)。 寒武系碳酸盐岩 分布较震旦系更广泛,在巴 楚、塔中、塔东及塔北北部等地区均钻遇,厚度一 在台盆区塔东1、塔东2、牙 哈潜山等构造均钻遇,为白云岩,厚度大于24m(塔 7潜山、柯克亚古近系卡拉塔尔组凝析气藏等40个 油气藏,探明油气地质储量1.2×10。t,控制油气地 质储量2.3×108t,预测油气地质储量1.6×10。t,三 级储量合计5.1×108t。海相碳酸盐岩是塔里木盆地 最主要的油气勘探目标之一。 般为500~1 000 m,最大钻遇厚度达2 102 m(塔 参1井)。其中,上、下寒武统为白云岩,中寒武 统为白云岩夹白云质灰岩、灰质白云岩和膏盐岩。 膏盐岩厚度变化大,局部地区(英买l一英买2井 1 碳酸盐岩在盆地的分布 塔里木盆地碳酸盐岩的分布特点是层系多、面 积大,纵向上在震旦系、寒武系、奥陶系、石炭系、 收稿睢期:2006—04—26 区)发育盐丘;塔东地区寒武系则以白云岩与泥岩 互层为特征。 维普资讯 http://www.cqvip.com
孙坨德:塔[1 木 地海卞II碳般盐岩 汕气 奥陶系碳酸盐岩 主要分布在奥陶系中一下 部,在台盆区中西部广泛钻遇,厚度不均,从下到上 分为蓬莱坝组、鹰山组、一间房组、吐木休克组、良里 塔格组。其中,蓬莱坝组(厚度500~900m)的岩性 为石灰岩、白云质灰岩与灰质白云岩、白云岩互层; 鹰山组(厚100~315m)主要为石灰岩,局部夹白云 岩;一问房组(厚34~117m)以厚层泥晶灰岩和生 物碎屑、砂屑灰岩为主;吐木休克组(厚14~44m) 为瘤状灰岩;良里塔格组(厚31~617m)为灰白色 灰岩,在轮南东南部,其顶部发育一层红色泥岩。盆 地东部奥陶系下统变为泥岩夹白云岩,奥陶系中一 上统则没有碳酸盐岩分布。由于地层剥失,隆起高部 位地层发育不全,并且中一上奥陶统之间存在一个 不整合。塔中地区缺失一间房组和吐木休克组。 石炭系碳酸盐岩 主要分布在巴楚组生物碎屑 灰岩段、卡拉沙依组标准灰岩段和小海子组,在北部 坳陷中西部、塔中低隆、巴楚断隆及麦盖提斜坡均有 分布。生物碎屑灰岩段主要是一套生物碎屑灰岩、泥 晶灰岩,厚度一般30~40 m左右,在塔北隆起岩性 相变为灰质角砾岩。标准灰岩段是一套泥晶灰岩,厚 度一般13~20 m,北部坳陷北部及轮南一哈拉哈塘 地区碳酸盐岩分布在该段上部(厚6—8 m)和下部 (厚3~6 m),中部则为一套泥岩(厚3~10 m),电 阻率曲线上表现为双峰特征,在轮南地区普遍见油 气显示。小海子组为石灰岩、生物灰岩等,向西厚度 增大(可达250m),分布面积相对较小。向西到巴 楚断隆一麦盖提斜坡,石炭系下统碳酸盐岩特别发 育,厚度可达100余米。 二叠系碳酸盐岩 分布局限,主要发育于下二 叠统底部南闸组,分布于巴楚一麦盖提斜坡及以西 地区。岩性为石灰岩、生物灰岩夹泥岩、泥灰岩, 厚度一般为45~60m(山1井钻厚达130.5 m)。 白垩系碳酸盐岩 仅发育在塔西南坳陷上白垩 统,柯深101、阿克1等井钻遇,岩性为生物灰 岩、石灰岩夹泥岩、膏泥岩,柯深101井钻遇厚 16m的碳酸盐岩,阿克1钻遇厚8.5m的泥质灰岩 及含泥灰岩。 古近系碳酸盐岩 主要分布于库车中西部、巴 楚一麦盖提及以西地区。库车中西部是一套生物碎 屑、砾屑白云岩,厚3O~40m。巴楚一麦盖提及 以西地区古近系为一套生物碎屑灰岩、石灰岩夹膏 泥岩、泥岩。柯深101井钻遇碳酸盐岩125m,其 中90m碳酸盐岩集中在卡拉塔尔组,为含泥白云 岩、泥质白云岩及白云岩;乌拉根组中钻遇厚29m 的石灰岩和泥质灰岩;阿尔塔什组仅有厚6 m的 泥质白云岩。 2碳酸盐岩形成环境 塔里木盆地碳酸盐岩主要形成于碳酸盐岩台地 和斜坡两种环境,其中碳酸盐岩台地主要分布于塔 里木盆地中西部台盆区,可以划分为蒸发台地、局 限台地、开阔台地和台地边缘四种亚环境(相); 斜坡环境主要分布于盆地东部环满加尔地区,可以 划分为沉积型缓斜坡和跌积型陡斜坡两类。 蒸发台地相沉积物主要由层状石膏、盐岩、 泥晶白云岩、泥晶灰岩组成,夹红色泥页岩。石炭 系小海子组及巴楚组发育有蒸发台地沉积,古近系 蒸发台地相主要分布在塔西南及库车地区,为白云 岩一石灰岩沉积。 局限台地相可细分为漏湖亚相和障壁丘、滩 亚相,沉积物以白云质颗粒灰岩、残余颗粒细晶白 云岩、泥粉晶白云岩和泥质灰岩为主。 开阔台地相可划分出台内滩、生物丘和滩间 海三种亚相。台内滩亚相以泥一亮晶粒屑灰岩为 主,夹亮晶粒屑灰岩和粒屑泥晶灰岩;生物礁丘亚 相由隐藻凝块石灰岩、层孔虫—海绵礁灰岩和粘结 岩组成;滩问海亚相沉积物包括泥晶灰岩、含粒屑 泥晶灰岩微相等。 台地边缘相包括台缘滩和台缘礁亚相。台缘 滩发育砂砾屑滩、砂屑滩、鲕粒滩和生物碎屑滩等 类型,沉积物以亮晶胶结的粒屑灰岩为主。台缘礁 亚相分为隐藻凝块石灰泥丘、层孔虫礁、海绵礁、 苔藓虫珊瑚礁等类型,由隐藻凝块灰岩、层孔虫一 海绵礁灰岩和粘结岩等岩性组成,生物种类多样。 斜坡相 位于台地和盆地的过渡地带。不同时 期斜坡相的位置、类型和规模不同。寒武纪斜坡带 沿草3井一满参1井一且末一塔东1井连线一带呈 V字形环满加尔凹陷展布;早奥陶世斜坡带大致沿 库南1井一满参1井一且末连线一带呈马蹄形环满 加尔凹陷展布,斜坡坡度、宽度明显增大,斜坡相 向台地相区迁移。中一晚奥陶世,随着海平面的上 升,斜坡相继续向西部迁移,但宽度减小,坡度变 大,同时走向在盆地南部发生了明显的改变,绕过 塔中隆起,经由塘参1井向策勒县方向延伸,在盆 维普资讯 http://www.cqvip.com
地相区和台地相区之间,形成一呈‘s''型沿满加 尔凹陷和塘沽孜巴斯凹陷展布的镶边型斜坡(图 1)。斜坡相中沉积型缓斜坡以静水沉积的泥灰岩、 泥岩夹碎屑流和浊流沉积的砾屑灰岩、粉屑一砂屑 目4i,Xt. ̄-圉一云岩目f1云质灰岩国生物灰岩圈泥质灰岩国粉砂质泥岩口井位 图1 塔里木盆地中一晚奥陶世碳酸盐岩沉积体系 灰岩为特征。跌积型陡斜坡以岩崩沉积的巨一细砾 级的角砾灰岩、岩屑流沉积的砾屑灰岩夹静水沉积 的泥灰岩、泥岩为特征。 岩、粉晶一细晶白云岩、具砂屑残余结构的细晶白 云岩。储集空间包括中小型溶蚀孔洞、粒间溶孔、 晶间溶孔、溶蚀缝和构造缝。其物性差别大,孔隙 度在0.1 l%~9.39%,平均基质孔隙度为1.45%, 渗透率在(0.001 1~22.6)×10 Ixm 之间,平均 渗透率为0.73×10。Ixm 。 3碳酸盐岩油气储集层特征 根据目前已经发现的36个油气藏的储层地质 特征,将塔里木盆地碳酸盐岩储层分成潜山型和内 幕型两大类。这两大类又包括5个亚类,即白云岩 石灰岩潜山型 以轮古地区最典型,发育在下 奥陶统鹰山组和一间房组石灰岩风化壳中,为开阔 台地相的亮晶砂屑灰岩,平均孔隙度为1.05%,平 均渗透率为0.094×10 Ixmz。次生的溶蚀孔洞和构 潜山型储层、石灰岩潜山型储层、礁滩复合体型储 层、白云岩内幕孔隙型储层、滩体或潮坪淋滤孔隙 型储层和深埋溶蚀复合型储层。 开阔台地及台地边缘坡折带的生物碎屑滩、砂 屑滩和礁滩复合体,局限台地以及蒸发台地是主要 储集岩的有利发育相带。潜山溶孑L溶洞型白云岩、 造缝是主要的储渗空间。该类型储层中,大型溶洞 及其伴生的洞缘裂缝系统非常发育。 3.2内幕型储层 在寒武系一奥陶系、石炭系和古近系中分布都 很广,可以分为礁滩复合体型、白云岩孔隙型、滩 体或潮坪淋滤孔隙型和深埋溶蚀复合型。 石灰岩和礁滩复合体中的生物碎屑灰岩、砂屑灰岩、 鲕粒灰岩、礁灰岩、潮坪白云岩是主要的储集岩。 3.1潜JlI型储层 潜山型储层是最有利的储层,包括白云岩潜山 和石灰岩潜山两类。 白云岩潜山型 主要是中寒武统的泥粉晶白云 礁滩复合体型 主要发育在上奥陶统良里塔格 组,分布于塔中1号断裂坡折带,为一套台地边缘 高能粒屑滩和生物礁组合。尤以塔中62凝析气藏 最为典型,礁滩复合体多由3~4个礁滩旋回组成, 维普资讯 http://www.cqvip.com
孙龙德:塔里小 地海卡f1碳酸盐岩 j油 厚度可达180m以上。储集岩主要为滩相泥晶一亮 晶生物砂砾屑灰岩、砂屑灰岩、鲕粒灰岩和礁相生 物礁砾屑灰岩、粘结岩和(层孔虫、海绵、珊瑚) 骨架礁灰岩。储集空间主要由原生成因的粘结礁灰 岩残余晶洞、骨架礁灰岩残余骨架孔及次生成因的 大型溶洞、中小型溶蚀孔洞、粒问溶孔、粒内溶 孔、晶间溶孔、溶缝和裂缝组成。 白云岩内幕孔隙型 主要发育于潮坪、渴湖和 局限台地台内滩和障壁滩坝相中。主要储集岩为粉 晶一细晶白云岩、亮晶鲕粒白云岩、亮晶砂屑白云 岩、亮晶砂屑鲕粒白云岩等。储集空间类型由白云 石晶间孔、晶间溶孔、粒间溶孔组成。储层发育受 白云石化和埋藏溶蚀作用的控制。 滩体或潮坪淋滤孔隙型和深埋溶蚀复合型 在 石炭系生物碎屑灰岩和塔中、轮南东斜坡奥陶系 中一高能粒屑滩中分布较广。滩体或潮坪淋滤孔隙 型储层以曲苦恰克构造带群6井区石炭系生物碎屑 灰岩段为代表,为潮间带、潮上带白云岩,发育晶 间孔、晶间溶孔、粒间溶孔和裂缝。 4碳酸盐岩烃源岩 碳酸盐岩烃源岩是塔里木盆地台盆区的主力烃 源岩,主要分布在寒武系一下奥陶统和中一上奥陶 统。 寒武系一下奥陶统烃源岩 在方1、和4、库 南1、塔东1、塔东2等井广泛钻遇,欠补偿饥饿 盆地有机相和蒸发渴湖有机相的深灰色灰质泥岩、 白云质泥岩、泥质白云岩是最有利的高丰度的烃源 岩。欠补偿饥饿盆地有机相烃源岩主要分布在满参 1井以东的满东地区,平均有机碳含量为1.24%~ 2.28%,最高可达5,52%,其中有机碳含量大于1% 的层段厚度达120~415m,有机质类型属I型。蒸 发漏湖有机相主要分布在巴楚隆起、阿瓦提凹陷的 中西部和麦盖提斜坡,有机碳含量大于0.5%的烃 源岩厚达82~195 m。满加尔凹陷寒武系烃源岩尺 在志留纪末期已大于3.0%,处于高成熟期(目前 处于干酪根裂解气形成阶段),对台盆区油气藏的 形成有过巨大贡献,是台盆区的主力烃源岩。寒武 系烃源岩在早海西期前生成并聚集成藏的烃类以及 未排出的烃类随成熟度增大裂解成气,成为台盆区 晚期天然气成藏的重要来源。 中一上奥陶统烃源岩 主要分布在塔中一巴楚 隆起。塔中北斜坡的塔中l2井最具代表性,烃源 岩为台缘斜坡灰泥丘相泥质条带灰岩、泥灰岩,有 机质丰度相对较高(0.5%~5.54%),且厚度较大, 有机碳含量大于0.5%的烃源岩厚80 m左右。属于 较好一好的碳酸盐岩烃源岩,有机质类型为Ⅱ 型, 见在0.83%~1.79%之间,主要处于生液态烃阶 段,是塔中油气田的重要源岩之一。 5碳酸盐岩油气藏类型及特征 在塔里木盆地的寒武系、奥陶系、石炭系及古 近系中发现了40多个碳酸盐岩油气藏,根据油气 藏中圈闭的形态、储集体成因及油气主控因素,可 对碳酸盐岩油气藏作以下分类(图2)。 首先,按照储集体成因将其划分为潜山型和内 幕型油气藏两大类。潜山型储层以风化壳溶蚀作用 成因为主,内幕型则通常以沉积成因、白云石化作 用、埋藏溶蚀等成因为主。其次,考虑油气成藏的 主控因素,将潜山型和内幕型两大类进一步划分为 地层岩性油气藏和背斜油气藏两亚类。地层岩性油 气藏是油气聚集与分布受碳酸盐岩岩性横向变化控 制;背斜油气藏中油气的聚集与分布受背斜控制。 第三、根据油气藏内碳酸盐岩储层的发育特征和油 气藏在剖面上的几何形态不同,再将上述大类和亚 类划分为层状油气藏、准层状油气藏和块状油气藏 三小类。 层状油气藏储层常常成层状,储层厚度和储 集物性主要受到沉积相带、原生孔隙控制,储层为 层状灰岩或白云岩控制,顶、底板受泥岩控制,油 气藏在剖面上常常呈层状边水特征。这类油气藏主 要分布在石炭系生物碎屑灰岩段、古近系石灰岩 层,如和田河气田和塔中4油田石炭系生物碎屑灰 岩段、柯克亚油气田、克拉2气田古近系白云岩等 油气藏。 准层状油气藏属于地层岩性油气藏,油气藏 分布在厚度巨大的碳酸盐岩中,储层具有一定的非 均质性,油气层与其下伏的致密碳酸盐岩接触,裂 缝或断层与深部底水沟通,油气藏在剖面上呈不规 则层状特征。根据储层和油气藏控制因素的不同, 会存在两种情况:一是储层物性受风化溶蚀作用控 制,油气藏分布则受风化壳控制,即风化壳油气 藏,如轮古油气田;二是储层物性受沉积因素和深 埋溶蚀作用控制,油气分布受礁滩复合体控制,如 维普资讯 http://www.cqvip.com
油气藏分类 油气藏特征 碳酸盐岩潜山.油气 层位 典型 油气藏(田) 实例剖面图 轮 古1 I l 轮 古2 J地层岩性 油气藏 准层状 油气藏 分布受风化壳控制. 油气层底为致密碳酸 盐岩.裂缝(或断层) 奥陶系 轮r ’ ▲ l I C -・ 1 —■■ ■■ 潜 LIJ 与深部底水沟通.油 气藏在空间f 表现为 准层状特征 ●一 O 油 气 藏 背斜(残丘) 气藏 块状 油气藏 碳酸盐岩潜Il1.油气 分布受潜jlJ、构造双 重控制油气藏表现 .英买32 SE 奥陶系 寒武系 英买32 为块状底水特征 厚层块状碳酸盐岩, 塔中42 。油气分布受礁滩复 合体控制.油气层 ,、 地层岩性 油气藏 准层状 油气藏 底为致密碳酸盐岩. 裂缝(或断层)与 奥陶系 塔中62 伍。 \ 深部底水沟通.油 气藏在空间 表现 为准层状特征 1_ 柯深1Ol E、 内 幕 油 气 藏 背斜 油气藏 碳酸盐岩储层呈层状 层状 油气藏 分布油气分布受背 斜圈闭控制油气减 .占近系 石炭系 ,柯克亚(E) 克拉2(E) 和田河(0) 呈层状边水特征 英 买2 厚层块状碳酸盐岩, 块状 油气藏 油气分布受背斜控 制.油气藏呈块状 底水特征 奥陶系 英买2 瞧 .磐 图2塔里木盆地碳酸盐岩油气藏分类 塔中I号坡折带油气藏。这类油气藏常常可形成大 型或特大型油气藏,是油气勘探的重要类型。 6碳酸盐岩油气勘探前景 塔里木盆地碳酸盐岩油气勘探前景广阔,目前 块状油气藏碳酸盐岩储层厚度大,其厚度大 于圈闭幅度,油气分布受背斜圈闭控制,油气藏在 剖面上呈块状特征。根据储层控制因素不同有两种 类型:一是潜山(残丘型)油气藏,储层的发育受 风化溶蚀作用控制,如英买32寒武系油藏;二是 背斜块状油气藏,储层受埋藏溶蚀作用控制,如英 买2奥陶系油藏。 已经探明了轮南特大型油气田及和田河大气田,塔 中、牙哈—英买力地区都发现了亿吨级大油气田。 塔中和牙哈一英买力地区是目前碳酸盐岩油气勘探 的主战场。塔西南坳陷英吉莎等背斜的古近系,轮 南、古城以及罗西地区寒武系一奥陶系的三个坡折 带,玛南一鸟山、玛东、巴东区带的奥陶系,塔东 可能还有断块、断背斜等油气藏类型,勘探中 要特别注意。 l、塔东2背斜的寒武系一下奥陶统,都是碳酸盐 岩大油气田的重要勘探目标。 维普资讯 http://www.cqvip.com 孙化德:塔 小 地海相碳酸盐岩与油气 轮古一塔河油气田目前已提交三级储量达190 412.8×104t。 拉塔尔组碳酸盐岩,以背斜圈闭为主,圈闭规模 大,成藏条件好,英吉莎、阿图什北1号、东阿克 莫木、苏西等一批背斜,勘探前景良好。 轮南、古城以及罗西地区三个坡折带中,轮南 深层寒武系坡折带目前尚未钻探,有利勘探面积达 245 krnz,潜在资源量0.98×10st;古城坡折带埋藏 深度小于7 000m的轮廓面积约1 000 kmz,潜在资 源量接近5×10st,已部署古城4井;罗西坡折带 勘探、研究程度还很低。这几个坡折带都是油气勘 探的新领域。 塔中I号断裂坡折带附近的礁滩复合体、塔中 北部斜坡内幕岩溶发育区、塔中东部潜山风化壳以 及深层寒武系白云岩是塔中碳酸盐岩四大主力勘探 区块,叠合勘探面积9 730 krnz,预测潜在资源量 达29.19×10 t。 牙哈一英买力地区共发育牙哈寒武系白云岩 潜山区、环新和凸起潜山区、环新和凸起奥陶系 内幕斜坡区、英买力奥陶系内幕背斜构造区、玉 东一羊塔克奥陶系内幕背斜构造区等5个区带, 预测碳酸盐岩有效勘探面积8 915 krn ,潜在资源 量约17.83×10。t。 塔东地区发育寒武系一下奥陶统的碳酸盐岩大 背斜,这些都是值得探索的目标。现已发现塔东 1、塔东2两个背斜,并已在塔东2号背斜见油。 编辑:赵国宪:金 页爱 塔西南地区石炭系生物碎屑灰岩段、古近系卡 Marine Carbonate Rocks and Hydrocarbon in Tarim Basin Sun Longde Abstract: Ca巾Onale tooks are not only hydrocarbon reservoirs and source rocks but also cap rocks or barrier beds from hydrocarbon in Tarim Basin.Cambrian—Ordovician carbon ̄e rocks develop in platformal and slop fa— cies regions,in which reservoir facies belts are commonly bioclastic bank and sand bank in open platform and slop beak zone along platform margin as well as dolomite rck floats.Good carbon ̄e soume rocks develop in Cambrin—Lower Ordoviacin and Miaddle-Upper Ordovicin faormations.Based on the fe ̄ures of hydrcarobon distribution and accumulation,the author discusses geology characteristics,formation environments of the car— bonate rcks,cloassification of carbonate hydmcarbon reservois and the oirl and gas exploration prospects and significant aims in the basin. Key words:Marine Formation;Carbonate reservoir;Carbonate souse rock;Oil and gas prospecting;Tarim basin Sun Longde:male,Senior Geologist,Professor.PetroChina Company Limited,16 Ande ad,Beijing,1000l 1 China
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