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  中国石油勘探  2024, Vol. 29 Issue (4): 1-16  DOI:10.3969/j.issn.1672-7703.2024.04.001

引用本文 

王清华, 杨海军, 李勇, 蔡振忠, 杨宪彰, 谢会文, 陈才, 孙春燕. 塔西南山前地区柯克亚周缘叶探1井油气勘探重大突破及意义[J]. 中国石油勘探, 2024, 29(4): 1-16. DOI: 10.3969/j.issn.1672-7703.2024.04.001.
Wang Qinghua, Yang Haijun, Li Yong, Cai Zhenzhong, Yang Xianzhang, Xie Huiwen, Chen Cai, Sun Chunyan. Major oil and gas discovery and significance of Well Yetan 1 in the peripheral Kekeya area in the piedmont of the southwestern Tarim Basin[J]. China Petroleum Exploration, 2024, 29(4): 1-16. DOI: 10.3969/j.issn.1672-7703.2024.04.001.

基金项目

中国石油天然气集团有限公司科技项目“超深层碎屑岩油气分布规律与区带目标优选”(2023ZZ14YJ02)

第一作者简介

王清华(1968-),男,湖北潜江人,博士,2007年毕业于浙江大学,教授级高级工程师,现主要从事塔里木盆地油气勘探研究工作。地址:新疆库尔勒市石化大道26号中国石油塔里木油田公司,邮政编码:841000。E-mail:wqh-tlm@petrochina.com.cn

文章历史

收稿日期:2024-04-12
修改日期:2024-07-10
塔西南山前地区柯克亚周缘叶探1井油气勘探重大突破及意义
王清华1,2,3, 杨海军1,2,3, 李勇1,2,3, 蔡振忠1,2,3, 杨宪彰1,2,3, 谢会文1,2,3, 陈才1,3,4, 孙春燕1,4     
1. 中国石油塔里木油田公司;
2. 中国石油天然气集团有限公司超深层复杂油气藏勘探开发技术研发中心;
3. 新疆维吾尔自治区超深层复杂油气藏勘探开发工程研究中心;
4. 新疆超深油气重点实验室
摘要: 塔西南山前西昆仑冲断带柯东构造带叶探1井在二叠系普斯格组获得重大突破,标志着塔西南山前地区发现一个重要的勘探接替层系。结合区域地质资料,根据野外露头、钻井、地震等综合研究,对柯克亚周缘二叠系普斯格组的成藏条件进行再认识。研究认为,研究区内二叠系普斯格组发育陆相湖泊—三角洲沉积体系,上段发育半深湖—深湖相烃源岩,面积1.0×104km2,厚度最大达到800m,集中段有机质丰度为0.92%~1.16%,以菌藻类生源为主,有机质类型主要为Ⅱ型,有机质丰度高;普斯格组下段发育三角洲前缘、滨浅湖沙坝优质砂岩储层,砂体厚度为42.5~63m,砂地比为27%~47%,是一套分布较广的区域性储层,与普斯格组上段泥岩组成优质储盖组合;柯克亚周缘发育印支期、喜马拉雅期两期构造变形,古生界叠瓦冲断、强烈逆掩叠置,圈闭成排成带,喜马拉雅期进一步挤压抬升改造,局部复杂化,形成的叠瓦冲断带为勘探有利区。根据普斯格组天然气干燥系数分析,折算Ro为1.31%~1.42%,与下盘烃源岩成熟度相当,表明油气来自下盘逆掩叠置烃源岩,经历早油晚气的成藏过程,成藏具有“逆掩叠置下盘供烃、下生上储、断裂输导”的特点。综合分析认为该地区二叠系普斯格组圈闭成排成带分布,已发现圈闭9个,面积301km2,天然气资源量约为2930×108m3,凝析油资源量约为2×108t,具有较好的勘探前景。
关键词: 塔西南山前地区    柯克亚周缘    二叠系普斯格组    叶探1井    重大发现    成藏条件    
Major oil and gas discovery and significance of Well Yetan 1 in the peripheral Kekeya area in the piedmont of the southwestern Tarim Basin
Wang Qinghua1,2,3 , Yang Haijun1,2,3 , Li Yong1,2,3 , Cai Zhenzhong1,2,3 , Yang Xianzhang1,2,3 , Xie Huiwen1,2,3 , Chen Cai1,3,4 , Sun Chunyan1,4     
1. PetroChina Tarim Oilfield Company;
2. CNPC R & D Center of Ultra-Deep Complex Oil and Gas Reservoir Exploration and Development;
3. Xinjiang Engineering Research Center of Ultra-deep Complex Oil and Gas Reservoir Exploration and Development;
4. Xinjiang Key Laboratory of Ultra-deep Oil and Gas
Abstract: A major breakthrough has been made in the Permian Pusige Formation in Well Yetan 1 in Kedong structural zone in West Kunlun Thrust Belt, marking a major exploration replacement field in the piedmont of the southwest Tarim Basin. Based on regional geological data, field outcrop, well drilling and seismic data, the comprehensive study has been conducted to re understand the hydrocarbon accumulation conditions in the Permian Pusige Formation in the peripheral Kekeya area. The study results show that the continental lacustrine-delta sedimentary system was developed in the Permian Pusige Formation, and the semi-deep to deep lake facies source rock was deposited in the upper member, with an area of 1.0×104 km2, a maximum thickness of 800 m, high organic matter abundance of 0.92%-1.16% in the concentration section, mainly bacteria and algae organic matter source, and mainly TypeⅡorganic matter; The high-quality sandstone reservoirs of delta front and shallow shoal lake sand bar facies were developed in the lower member, with sand body thickness of 42.5-63 m and sand to formation ratio of 27%-47%, which served as the regional reservoir with a wide distribution area, and formed high-quality reservoir and cap rock combination with mudstone in the upper member of Pusige Formation; Affected by two stages of tectonic deformation in the peripheral Kekeya area during the Indosinian and Himalayan periods, the imbricated thrusts and strong overthrusts were superimposed in the Paleozoic, forming traps in rows and belts, and the traps were locally complicated by further compression and uplift in the Himalayan period, developing imbricated thrust belts, which are favorable exploration areas. The analysis of natural gas dryness coefficient indicates that Ro is 1.31%-1.42%, which is similar to the maturity of source rock in the foot wall, indicating that the hydrocarbon was supplied by the overthrust and superimposed source rock and experienced hydrocarbon accumulation process of early oil and late gas, with hydrocarbon accumulation characteristics of "hydrocarbon supply by the overthrust and superimposed source rock in the foot wall, lower source rock and upper reservoir, and hydrocarbon transport by faults". The comprehensive study results indicate that traps of the Permian Pusige Formation are distributed in rows and belts, and nine traps have been identified, with an area of 301 km2, gas resources of 2930×108m3 and condensate oil resources of 2×108t, showing broad exploration prospects.
Key words: piedmont southwestern Tarim Basin    peripheral Kekeya area    Permian Pusige Formation    Well Yetan 1    major discovery    hydrocarbon accumulation condition    
0 引言

塔西南山前地区位于塔里木盆地西南部,具有面积大、资源量丰富且勘探程度低的特征[1],发育石炭系—二叠系、侏罗系、白垩系、古近系、新近系等多套含油气层系,是塔里木盆地重要的油气风险勘探领域。第四次油气资源评价结果显示,塔西南山前石油地质资源量约为4×108t,天然气资源量约为2000×108m3[2-6]。勘探早期,以白垩系为主要勘探目的层,2001年乌恰构造带阿克1井在白垩系获得工业气流,日产气43×104m3,发现阿克莫木气田[7];2010年柯东构造带柯东1井在白垩系取得重大突破,日产气9×104m3,发现柯东1凝析气藏[8];2021年甫沙8井侏罗系获工业油流,日产油20.6m3,发现甫沙8油藏。2011年以来,针对塔西南山前白垩系勘探目的层,先后钻探10余口探井,一直没有取得新的突破和发现,勘探进入瓶颈期,急需寻找新的勘探接替领域。2023年,积极转变思路,逼近主力烃源岩层系,在该区北部乌恰构造带的恰探1井石炭系—二叠系塔哈奇组碳酸盐岩获工业气流,日产气7.9×104m3,发现恰探1气藏。随后开展塔西南山前石炭系—二叠系构造解释与圈闭研究,柯东构造带落实叠瓦冲断构造圈闭成排成带展布,是塔西南山前天然气有利勘探新区带,开始针对柯东构造带石炭系—二叠系进行探索。

柯克亚周缘油气勘探由浅至深,已发现二叠系、侏罗系、白垩系、古近系、新近系5套含油气层系,发现柯克亚气田、柯东1凝析气藏、甫沙8油藏、叶探1气藏4个油气田/藏,其中柯克亚凝析气田探明天然气地质储量超300×108m3,凝析油地质储量逾2000×104t。前期柯克亚周缘二叠系普斯格组的研究主要聚焦烃源岩的系统分析[9],而针对烃源岩之下的薄砂岩,长期以来未作为勘探目的层系开展研究。石炭纪—二叠纪,塔西南山前处于克拉通边缘构造背景下,构造活动强烈,导致塔西南山前构造变形异常复杂,地表地下双重复杂,地震攻关难度大,地震解释多解性强,岩性岩相复杂、地层纵横向变化快,露头、钻井资料少,相带展布、储层分布规律不清,烃源岩分布控制程度低,勘探难度大。柯克亚周缘仅阳1井、昆玉1井、叶浅1井钻遇二叠系普斯格组下段砂岩储层,其中叶浅1井为滨浅湖沙坝沉积,砂岩岩性以长石岩屑砂岩为主,储集空间以原生粒间孔为主,岩心实测孔隙度为6.2%~11.44%,平均达8.92%,物性较好,说明二叠系普斯格组具有一定的勘探潜力。

通过新一轮研究认为,柯克亚周缘发育二叠系普斯格组优质烃源岩,构造逆掩叠置、下盘供烃,成藏模式与乌恰构造带相似。2023年3月优选部署叶探1井,该井在二叠系杜瓦组、普斯格组碎屑岩油气显示活跃,在二叠系普斯格组砂岩储层获得重大油气发现,标志着塔西南山前发现一个全新勘探层系,也是柯克亚周缘发现的第5套含油气层系,拉开了昆仑山前二叠系碎屑岩勘探序幕。本文以叶探1井的发现为契机,系统分析柯克亚周缘烃源岩特征、储盖组合条件和构造成藏要素的时空配置关系,初步明确沉积相展布与储层发育特征,旨在进一步揭示二叠系碎屑岩的油气成藏条件和聚集富集特征,明确其勘探潜力和方向,实现勘探层系战略转移。

1 研究区地质概况

西南坳陷位于塔里木盆地西南部,北邻南天山山脉西段,西南侧为西昆仑山山脉,东接中央隆起。塔西南山前地区主要包括西昆仑山冲断带、西天山冲断带、喀什凹陷、叶城—和田凹陷4个二级构造带单元;该地区是喜马拉雅期印度板块与欧亚板块碰撞形成的前陆盆地,位于帕米尔突刺右侧楔形冲断前锋,构造挤压变形强烈[10-12]。西昆仑山冲断带呈弧形展布,东西延伸长度超过600km,南北宽50~100km,自西向东分为乌泊尔构造带、棋北鼻状构造带和柯东构造带等8个构造带[13-14],叶探1井区位于柯东构造带(图 1)。

图 1 塔西南构造单元划分与勘探成果图 Fig. 1 Division of structural units and exploration results in the southwestern Tarim Basin

塔里木盆地位于特提斯富油气构造域中段,古特提斯洋的开启创造了塔西南丰富的油气物质基础,古特提斯洋关闭和新特提斯洋闭合强烈改造,导致塔西南山前构造变形异常复杂[15-18]图 2)。二叠纪末,古特提斯洋关闭,发生印支期冲断运动,塔西南地区二叠系弧后挠曲盆地受挤压冲断强烈改造。古近纪以来,新特提斯洋关闭,山前带发生强烈挤压冲断变形,盆地快速沉积巨厚碎屑岩,喜马拉雅期逆冲断裂体系发育和印支期断裂再活动,导致垂向分层、纵向分带和横向分段。叶探1井首次在二叠系普斯格组砂岩中获高产工业气流,证实普斯格组砂岩与上覆厚层的泥岩形成优质的储盖组合条件(图 3)。

图 2 柯克亚周缘地质结构剖面图 Fig. 2 Geological structural section in the peripheral Kekeya area N2a—阿图什组;N1p—帕卡布拉克组;N1a—安居安组;N1k—克孜洛依组;P3d—杜瓦组;P1-3p—普斯格组;P1kz—克孜里奇曼组;C2a—阿孜干组;$ {\rm{\rlap{-} C}}$3—上寒武统;$ {\rm{\rlap{-} C}}$2—中寒武统;Pt—基底
图 3 柯克亚周缘地区地层综合柱状图 Fig. 3 Comprehensive stratigraphic column in the peripheral Kekeya area

泥盆纪末—二叠纪,古特提斯洋开启,从伸展到挤压,塔里木西南缘形成了海相—海陆过渡相—陆相的沉积体系。奇自拉夫组(东河砂岩)沉积期,地层东高西低,塔西南山前地区广泛海进,主要在喀什凹陷、齐美干周缘形成滨岸砂沉积;克里塔克组(巴楚组生屑灰岩段)沉积期开始发育窄“C”形台缘;和什拉甫组—卡拉乌依组沉积时期中南地体隆升,塔西南山前发育台缘礁滩,礁后发育潟湖相烃源岩;阿孜干组—克孜里奇曼组沉积时期开始发育规模宽缓“C”形台缘滩和台内滩;普斯格组下段沉积时期,古特提斯洋向北对塔里木陆块西南缘进行俯冲,昆仑山构造抬升进入陆相沉积体系,东段柯克亚周缘主要发育扇三角洲前缘优质砂岩储层,西段齐美干—喀什凹陷地区为残余海湾,发育海湾潟湖相烃源岩;普斯格组上段沉积期,发育厚层暗色泥岩,为规模湖相烃源岩;杜瓦组沉积期,湖盆萎缩,主要发育陆内滨浅湖亚相,柯克亚周缘南部昆仑山前物源区发育冲积扇—扇三角洲沉积。

2 叶探1井风险勘探重大突破

叶探1井新发现二叠系普斯格组下段优质砂岩储层,岩性以中—细粒岩屑砂岩、长石岩屑砂岩为主,发育原生粒间孔、粒内溶孔、粒间溶孔、微裂缝等储集空间类型。叶探1井二叠系普斯格组上段累计钻遇1606m厚的灰色泥岩、灰质泥岩,其中,烃源岩(TOC>0.5%)累计厚度为1379m,占泥岩厚度的86%。叶探1井天然气成熟度与普斯格组烃源岩热解结果对比分析,普斯格组下段油气主要来自下盘深层逆掩叠置的普斯格组烃源岩,早油晚气的成藏过程,成藏具有“逆掩叠置下盘供烃、下生上储、断裂输导”的特点。叶探1井二叠系普斯格组取得战略突破,发现了一个新的勘探层系和富油气区带,证实了上覆普斯格组下段Ⅰ亚段褐色泥岩及普斯格组上段厚层烃源岩与下段砂岩储层在山前多排逆掩叠置带可形成优质近源生储盖组合,配置优越,油气成藏条件有利。

2.1 叶探1井基本情况

叶探1井构造上位于塔里木盆地西南坳陷柯东构造带,钻探目的是为探索昆仑山前柯东地区石炭系—二叠系叠瓦冲断构造带新领域,落实塔西南山前天然气有利勘探区带。叶探1井2023年7月开钻,2023年11月完钻,完钻层位为二叠系普斯格组,完钻井深为5362m。钻探过程中二叠系杜瓦组气测显示43m/7层,最好显示深度为2433~2445m,褐色粉砂岩、灰质粉砂岩,气测全烃(TG)由3.08%上升至100%,C1含量由1.235%上升至57.9868%,组分全,综合解释为气层;二叠系普斯格组下段砂岩见83m/11层气测显示,最高层段深度为4780~4790m,岩性为浅灰色细砂岩,TG由6.13%上升至44.38%,C1含量由1.36%上升至37.94%,组分全。二叠系杜瓦组、普斯格组测井解释油气层133.5m/24层,普斯格组解释油气层111.5m/19层,平均孔隙度为7.1%,平均含气饱和度为65%;杜瓦组解释油气层为22m/5层,平均孔隙度为7.3%,平均含气饱和度为66%。

2024年1月,对叶探1井二叠系普斯格组下段4748~4806m井段常规测试放喷,折日产油115m3,折日产气80952m3图 4),发现了一套新的含油气层系,原油密度为0.7875g/cm3,天然气甲烷含量为90.57%,乙烷含量为3.97%,气油比为783m3/m3,截至目前累计生产天然气814×104m3、石油6802t,产量稳定。

图 4 叶探1井二叠系普斯格组测井解释综合成果图 Fig. 4 Comprehensive logging interpretation results of the Permian Pusige Formation in Well Yetan 1
2.2 叶探1井圈闭发育特征

叶探1井区深部基底卷入断裂上盘发育大型古生界断背斜构造,派生断层F3-1、F3-2等将构造复杂化,F3-1断层最小断距为330m,大于二叠系普斯格组砂岩段厚度(260m),作为圈闭边界断层,将普斯格组分割为两个圈闭,上盘为普斯格组皮山1号圈闭,下盘为普斯格组皮山2号圈闭。F3-2断层最小断距为117m,小于二叠系普斯格组砂岩段厚度(260m),断层上下盘砂岩对接连通,为普斯格组皮山1号圈闭内次级断层。叶探1井位于普斯格组皮山1号圈闭,处于F3-2断层上盘。该圈闭为一长轴断背斜构造,背斜东西长约18km,南北宽约2km,F3-1断层为圈闭北边界断裂,其内部发育次级断层F3-2,断层穿过背斜核部,高点埋深为4405m,以构造东翼鞍部最低海拔线-2950m为圈闭溢出点,圈定圈闭面积33.0km2,构造幅度800m(图 5)。

图 5 柯东构造带二叠系普斯格组下段砂岩顶面构造图 Fig. 5 Top structural map of sandstone in the lower member in the Permian Pusige Formation in Kedong structural zone
3 二叠系普斯格组油气地质特征与成藏模式

以叶探1井在二叠系普斯格组取得勘探重大突破为契机,分别从烃源岩条件、有利储层分布、盖层条件、构造成藏模式等方面开展了普斯格组油气地质特征及勘探潜力与方向的重新认识,明确柯克亚周缘发育二叠系普斯格组砂岩储层紧邻烃源岩,生储盖组合配置优越,具备较大勘探潜力。

3.1 普斯格组发育陆相湖泊—三角洲沉积体系

石炭纪—二叠纪,中南昆仑山震荡隆升沉降为碳酸盐岩和烃源岩沉积奠定基础,铁克里克古隆起持续隆起为塔西南山前地区陆源碎屑岩沉积持续提供了丰富的物质来源。塔西南地区长期处于中低纬度潮湿环境,石炭系—二叠系受到频繁海进—海退影响,经历半封闭海相—海陆过渡相—全封闭陆相构造沉积演化过程,自下而上发育规模碳酸盐岩、碎屑岩沉积。其中柯克亚周缘石炭系—二叠系主要发育晚石炭—早二叠世碳酸盐岩、二叠系普斯格组、杜瓦组砂岩3套有利储层。

从录井和野外露头资料来看,普斯格组可分为上下两段。上段岩性为泥岩、灰质泥岩、粉砂质泥岩,主要为半深湖—深湖的沉积环境。下段岩性为褐色泥岩夹薄层灰色粉砂岩和细砂岩,靠近南部露头区,沉积物粒度变粗,主要以紫红色和灰褐色泥岩夹薄—中层含砾粗砂岩、中—细砂岩和粉砂岩。根据沉积物颜色、粒度、结构、构造特征,识别出扇三角洲前缘、滨浅湖两种沉积亚相,以及水下分流河道、支流间湾、河口坝、滨浅湖泥、沙坝5种沉积微相(图 6)。扇三角洲前缘水下分流河道岩性以浅灰色含砾中砂岩和细砂岩为主,颗粒分选中等,磨圆以次棱角状为主,递变层理较为发育,自然伽马测井曲线上显示为高幅箱形。支流间湾以灰色泥岩为主,自然伽马测井曲线表现为微齿化平直形。河口坝岩性粒度较细,主要为灰色细砂岩,自然伽马测井曲线表现为漏斗形。滨浅湖泥岩性以褐色泥岩为主,自然伽马测井曲线呈低幅微齿化平直形(图 7)。沙坝岩性主要为粉砂岩,自然伽马测井曲线呈高幅指状,颗粒分选磨圆较好,砂纹交错层理极为发育。

图 6 叶探1井二叠系普斯格组下段砂岩段沉积相图 Fig. 6 Sedimentary facies histogram of sandstone in the lower member in the Permian Pusige Formation in Well Yetan 1
图 7 柯克亚周缘二叠系普斯格组GR测井曲线特征 Fig. 7 GR logging curve characteristics of the Permian Pusige Formation in the peripheral Kekeya area

普斯格组沉积时期由于西昆山构造抬升,柯克亚周缘已经进入陆相沉积阶段。根据岩心观察,并结合薄片、测井、录井等资料,认为普斯格组下段沉积时期南部山前地区局部发育冲积扇,扇三角洲连片发育,北部地区主要为湖泊沉积(图 8)。普斯格组上段沉积初期发生了一次明显的湖侵作用,在柯克亚周缘发育范围较广的半深湖—深湖沉积,形成了优质的湖相烃源岩。

图 8 柯克亚周缘二叠系普斯格组下段沉积相图 Fig. 8 Sedimentary facies map of the lower member in the Permian Pusige Formation in the peripheral Kekeya area
3.2 普斯格组上段发育厚层湖相优质烃源岩 3.2.1 普斯格组沉积环境有利、烃源岩分布广厚度大

普斯格组烃源岩平面分布广、厚度大。柯克亚周缘二叠系普斯格组烃源岩整体呈北西西向的长条状展布,发育面积约为1×104km2,厚度最大为800m,普斯格组上段岩性主要为泥岩、灰质泥岩、粉砂质泥岩,为半深湖—深湖的沉积环境。烃源岩厚度大于200m的面积为4750km2。普斯格组发育3个厚度大于600m以上的烃源岩厚值区,集中分布于南部山前地区,厚度中心分别位于甫沙9、叶探1、柯东2井区(图 9)。

图 9 柯克亚周缘二叠系普斯格组烃源岩厚度图 Fig. 9 Thickness map of source rock in the Permian Pusige Formation in the peripheral Kekeya area
3.2.2 烃源岩母质好、生烃潜力大

普斯格组烃源岩沉积环境有利、成烃生物类型好。目前,柯克亚周缘钻遇二叠系普斯格组烃源岩的钻井5口,普斯格组烃源岩实测剖面2个,分别为乌鲁乌斯塘剖面、杜瓦剖面。研究表明普斯格组烃源岩形成于相对还原的淡水半深湖—深湖沉积环境,发育的古环境为寒冷干旱的淡水、贫氧环境,初始生产力高,以菌藻类生源为主,有机质类型好,烃源岩中硅藻和纹层藻类发育,生油母质类型好(图 10)。

图 10 柯克亚周缘二叠系普斯格组上段烃源岩显微组分照片 Fig. 10 Photos of source rock macerals in the Permian Pusige Formation in the peripheral Kekeya area

普斯格组烃源岩有机碳含量(TOC)为0.5%~ 4.39%,平均为0.9%,热解生烃潜量(Pg)为2.0~ 22.6mg/g,平均为4.1mg/g(图 11a),丰度等级为好—中等[18]。烃源岩有机质类型为Ⅱ型和Ⅲ型之间[19],含少量Ⅰ型。普斯格组烃源岩纵向上表现出旋回性,烃源岩集中发育段厚度为188~466m,TOC平均为0.92%~1.16%,Pg平均为1.49~2.99mg/g。其中好烃源岩厚度为31~346m:TOC为1.01%~4.39%、平均为1.39%,Pg为0.42~19.25mg/g、平均为3.78mg/g,IH为31~728mg/g(图 11b)。叶探1井二叠系普斯格组钻遇大套灰色泥岩、灰质泥岩,普斯格组烃源岩厚度为1125m(真厚865m),TOC为0.5%~2.33%、平均为0.87%,Pg为0.31~5.57mg/g、平均为1.39mg/g,Ⅱ型为主,Ro为0.85%~1.1%,处于成熟阶段;其中,好烃源岩厚度为328m,TOC为1.01%~2.23%、平均为1.24%,Pg为1.33~5.57mg/g、平均为2.67mg/g,IH为31~499mg/g(图 12)。普斯格组烃源岩热演化程度呈“北高南低”的条带状展布,Ro为0.5%~1.8%,绝大多数烃源岩处于成熟—高成熟阶段,生烃产物以凝析油和湿气为主。

图 11 柯克亚周缘二叠系普斯格组烃源岩各参数相关图 Fig. 11 Correlation of various source rock parameters in the Permian Pusige Formation in the peripheral Kekeya area
图 12 叶探1井二叠系普斯格组烃源岩热解评价柱状图 Fig. 12 Pyrolysis evaluation column of source rock in the Permian Pusige Formation in Well Yetan 1

普斯格组烃源岩现今生油强度分布在0~400×104t/km2,其中大于80×104t/km2的面积为4800km2图 13a)。现今生气强度大于10×108m3/km2的面积为1400km2图 13b)。普斯格组烃源岩整体生烃强度大,生烃面积广,有利于形成大中型及以上级别油气田。

图 13 柯克亚周缘二叠系普斯格组烃源岩生油、生气强度图 Fig. 13 Oil and gas generation intensities of source rock in the Permian Pusige Formation in the peripheral Kekeya area
3.3 普斯格组下段三角洲前缘砂岩具有较好的储集能力

铸体薄片观察发现,普斯格组下段砂岩类型以岩屑砂岩为主(图 14),叶探1井下段主要发育三角洲前缘水下分流河道砂体,储集空间以原生粒间孔、粒间溶孔为主,中高角度裂缝发育,成像测井显示裂缝密度为2.13条/m,杜瓦剖面实测孔隙度为7.31%~17.59%、平均为10.6%,渗透率为0.01~72.5mD、平均为5.26mD(图 15),整体上为特低孔、中渗储层,说明普斯格组砂岩具有较好的储集条件,具备较好的勘探潜力。

图 14 柯克亚周缘叶探1井二叠系普斯格组岩石类型及薄片特征图 Fig. 14 Rock types and thin section characteristics in the Permian Pusige Formation in Well Yetan 1 in the peripheral Kekeya area
图 15 柯克亚周缘杜瓦剖面二叠系普斯格组砂岩物性直方图 Fig. 15 Physical property histogram of sandstone reservoir in the Permian Pusige Formation in Duwa section in the peripheral Kekeya area
3.4 山前冲断带圈闭成排成带发育

二叠纪末,强烈冲断活动导致叠瓦冲断构造成排成带发育,喜马拉雅期继承性活动,形成特殊的下盘供烃模式。古近纪以来,盆地快速沉积巨厚碎屑岩,同时石炭系—二叠系烃源岩大规模生烃,与构造圈闭发育期匹配,是塔西南山前主要天然气成藏期。早二叠世普斯格组上段以灰色厚层块状泥岩为主,暗色泥岩厚度约为418m,是一套区域稳定盖层,封盖能力强,因此圈储盖匹配关系较好。叶探1井获得勘探发现的皮山构造在浅层整体表现为一个紧闭背斜。背斜核部中、新生代地层高陡,至背斜两侧翼部地层产状渐变平缓,在该背斜南翼,上覆新生界与之下的古生界、中生界变形明显不协调,表明新生界底部的阿尔塔什组石膏层可以作为滑脱层从而使上、下构造层变形解耦。阿尔塔什组石膏层作为顶板断层,之下的古生界与局部中生界断片组成的多个冲断片沿该顶板断层滑脱形成双重构造(图 16)。

图 16 柯东—甫沙东段构造解释剖面图 Fig. 16 Structural interpretation section of the east section of Kedong-Fusha area

断层F3作为皮山构造所在断片的主断层,控制了皮山构造背斜的形成;而背斜核部二叠系普斯格组泥岩增厚,造就了该背斜的紧闭形态。在主控断层F3上,由于背斜核部的应变集中,衍生出断距较小的次级断裂F3-1、F3-2和F3-3,这些次级断裂与非能干泥岩层的增厚,造成了普斯格组在背斜核部相较于翼部显著增厚,以及背斜核部局部地层的小规模断错。在背斜南翼,二叠系杜瓦组上部能干层与非能干层界面发育顺层滑脱断层,该断层在背斜核部切穿上覆中生界,从而造成白垩系、侏罗系在该断层上、下盘的重复和上、下盘地层的相反倾向,其中该断层上盘白垩系、侏罗系南倾,而下盘地层北倾。此外,皮山背斜核部应变集中、F3衍生的次级断裂、普斯格组和杜瓦组砂泥岩互层层系中发育的层间断层有利于小型断裂和裂缝的发育,与叶探1井在古生界层系中钻遇多个断裂且砂岩层裂缝发育、储层条件好的钻探结果一致。

在区域上,柯东—甫沙地区同样表现出新生界与古生界分层解耦变形的双重构造样式。新生界组成的上构造层,整体表现为地层北倾特征,其间发育柯深和固满背斜(图 16);古生界组成的下构造层,形成5个逆冲断片,这些断片在顶部沿着新生界底部阿尔塔什组石膏形成的顶板断层滑脱。下构造层这些逆冲断片的叠置,造成了上构造层整体南高北低、地层向北倾斜的构造形态。就下构造层的圈闭发育来说,顶板断层之下的逆冲断片造就了古生界圈闭的成排分布,除柯深背斜和固满背斜外,在皮山紧闭背斜南翼单斜带也发育断片圈闭。由于控制下构造层断片的主断层共同收敛于下滑脱断层,因此,这些断层断距会此消彼长,从而造成有利圈闭的横向变化,使得圈闭在横向上成带分布。

对柯东—甫沙东段区域构造剖面的平衡恢复结果显示,现今构造形态继承于三叠纪末印支期变形的构造格局。印支期变形在柯东—甫沙地区形成5排逆冲断片,形成叠瓦构造(图 17),其变形范围与现今新生代的变形范围一致,新生代断裂是印支期断裂的再活化。从缩短变形量来看,新生代变形贡献了14.4km缩短量,缩短率为20.6%;印支期变形贡献了15.9km缩短量,缩短率为18.5%。由此可见,西昆仑山前柯东地区的构造形态是多期变形演化的结果。

图 17 柯东构造平衡恢复获得的构造演化剖面图 Fig. 17 Structural evolution profile restored by balanced section in Kedong structural zone
3.5 普斯格组油气藏具有近源油气运聚特征,成藏条件好

叶探1井二叠系普斯格组天然气以烃类气体为主,甲烷含量为80.2%~92.5%,干燥系数为0.8876~0.947,属于湿气范畴(图 18)。天然气甲烷碳同位素值为-34.8‰~-33.6‰,与柯克亚气田新近系西克甫组天然气特征相近。根据甲烷碳同位素与成熟度指标Ro的关系[20-21],叶探1井普斯格组天然气成熟度Ro为1.31%~1.42%,为烃源岩在高成熟阶段生成的天然气。该井在逆掩叠置上盘钻遇优质烃源岩,实测镜质组反射率Ro在0.84%~1.06%之间,且产层位于上盘烃源岩段下部,油气倒灌的可能性小,可能来源于下盘二叠系烃源岩。通过该井埋藏史、热史模拟分析,认为下盘逆掩叠置烃源岩埋深大,模拟得到的烃源岩热成熟度参数Ro在1.4%~1.8%之间,处于高成熟演化阶段,以生凝析油和湿气为主,与目前发现的普斯格组天然气成熟度较为接近。由此判断叶探1井二叠系普斯格组天然气来源于下盘二叠系普斯格组烃源岩。

图 18 柯克亚周缘不同层系天然气各参数相关图 Fig. 18 Correlation of natural gas parameters in various layers in the peripheral Kekeya area

勘探实践证实,柯克亚周缘地区油气成藏条件优越,含油气层系多,多套成藏组合配置关系好,油气成藏具有早油晚气多期成藏特点[22-23]。柯克亚周缘仅阳1井、昆玉1井、叶浅1井钻遇二叠系普斯格组下段砂岩储层,其中阳1井钻遇普斯格组下段砂岩42.5m/6层,砂地比27.4%,昆玉1井钻遇普斯格组下段砂岩62.5m/8层,砂地比为37.4%,两口井均未见良好油气显示,储层物性差,测井解释均为干层;叶浅1井普斯格组砂岩岩心实测孔隙度为6.2%~11.44%,平均达8.92%,物性较好。

基于源、储、盖、断配置关系,结合区域油气成藏特点,建立叶探1井“逆掩叠置下盘供烃、下生上储、断裂输导富集”油气成藏模式(图 19)。二叠系普斯格组烃源岩目前处于成熟—高成熟演化阶段,由于印支期和喜马拉雅期强烈的构造活动,形成多期叠加的构造局面;由于断层上下盘烃源岩的差异热演化,导致上盘烃源岩以生挥发油为主,在断层的上盘近源成藏,下盘烃源岩则主要以生凝析油、湿气为主。生成的油气一方面通过断裂垂向输导,在上盘储层中聚集成藏,形成现今的叶探1油气藏;另一方面油气也可在逆冲断层的下盘就近成藏,形成深层油气藏。

图 19 叶探1井油气成藏模式图 Fig. 19 Hydrocarbon accumulation pattern in Well Yetan 1

研究区普斯格组油气成藏综合分析表明,油气来自下盘逆掩叠置烃源岩,经历早油晚气的成藏过程,成藏具有“逆掩叠置下盘供烃、下生上储、断裂输导”的特点。综合评价优选出普斯格皮山1—普斯格皮山9等9个有利圈闭,落实圈闭面积近301km2,构造主体部分埋深4000~7600m,预测圈闭天然气地质资源量约为2930×108m3,凝析油地质资源量约为2×108t,目前在柯克亚周缘已部署FT1风险探井,以及PS1、PS2两口预探井。通过整体评价与钻探部署,有望实现柯克亚周缘二叠系普斯格组油气勘探的持续突破,使其成为该地区天然气资源的重要接替领域,将直接推动柯克亚周缘二叠系普斯格组大油气区的建设。

4 结论与认识

(1)叶探1井二叠系普斯格组取得战略突破,新发现二叠系普斯格组下段优质砂岩储层,证实了上覆普斯格组下段Ⅰ亚段褐色泥岩及普斯格组上段厚层烃源岩与下段砂岩储层在山前多排逆掩叠置带可形成优质近源生储盖组合,配置优越,油气成藏条件有利。

(2)塔西南山前柯克亚周缘二叠系普斯格组烃源岩整体呈北西西向的长条状展布,面积为1.0×104km2,厚度最大达到800m,集中段有机质丰度为0.92%~1.16%,以菌藻类生源为主,有机质类型主要为Ⅱ型,热解生烃潜量为1.49~2.99mg/g。柯克亚周缘二叠系普斯格组下段发育三角洲前缘、滨浅湖沙坝优质砂岩储层,砂体厚度为42.5~63m,砂地比为27%~47%,储层岩性以长石岩屑砂岩为主,储集空间以原生粒间孔为主,露头岩心实测孔隙度为7.31%~17.59%,平均达10.6%,物性较好。

(3)二叠系普斯格组上段累计钻遇1606m厚的灰色泥岩、灰质泥岩,其中,烃源岩(TOC>0.5%)累计厚度为1379m。叶探1井天然气成熟度与普斯格组烃源岩热解结果对比分析发现,普斯格组下段油气主要来自下盘深层逆掩叠置的普斯格组烃源岩,呈早油晚气的成藏过程,为“逆掩叠置下盘供烃、下生上储、断裂输导富集”的油气成藏新模式。

(4)塔西南山前古生界组成的下构造层,发育5排叠置的逆冲断片,古生界叠瓦冲断、强烈逆掩叠置,圈闭成排成带,喜马拉雅期进一步挤压抬升改造,局部复杂化,形成的叠瓦冲断带为勘探有利区。重新落实柯东连片三维区二叠系圈闭,落实有利圈闭9个,圈闭面积为301km2,估算天然气资源量约2930×108m3、凝析油资源量约2×108t。

(5)针对叶探1井及周缘的构造建模,后续应结合实钻情况细化构造细节,下一步需要重点刻画普斯格组砂体的分布,以指导区带目标的研究。

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