馮松寶

克拉蘇構(gòu)造帶超高壓大氣田的形成模式和主控因素

馮松寶

摘要:庫(kù)車坳陷克拉蘇構(gòu)造帶發(fā)育多個(gè)超高壓大氣田，但是形成和分布復(fù)雜。本文在分析克拉蘇構(gòu)造帶地質(zhì)背景的基礎(chǔ)上，提出了克拉蘇構(gòu)造帶超高壓大氣田的形成模式和主控因素?？死K構(gòu)造帶超高壓大氣田主要存在3種成藏模式即淺部背斜區(qū)帶模式——?dú)馇中屯砥诰蹥饽Ｊ?、深部區(qū)帶模式——?dú)馇中屯砥谝淮尉蹥饽Ｊ胶吞厣顓^(qū)帶模式——晚期一次聚氣模式.克拉蘇構(gòu)造帶超高壓大氣田形成和分布的5個(gè)主控因素為生氣中心及生氣規(guī)模、氣源巖的晚期快速生氣、優(yōu)質(zhì)蓋層、構(gòu)造圈閉和超高的流體壓力。該成果將對(duì)該研究區(qū)今后深入研究具有重要的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞:形成模式；主控因素；超高壓大氣田；克拉蘇構(gòu)造帶

庫(kù)車坳陷克拉蘇構(gòu)造帶發(fā)育多個(gè)超高壓大氣田，目前針對(duì)整個(gè)庫(kù)車坳陷的油氣田的形成模式、富集規(guī)律等研究較多，取得了一些成果。周興熙[1]根據(jù)勘探成果識(shí)別出3種基本的成藏機(jī)制和模式：晚期封存箱內(nèi)成藏機(jī)制-克拉蘇模式；早期封存箱內(nèi)成藏機(jī)制-牙哈模式；封存箱外成藏機(jī)制-大宛齊模式。王洪星[2]按照庫(kù)車坳陷連接氣源巖與圈閉之間斷層及其組合特征的不同，結(jié)合各構(gòu)造天然氣富集程度的差異，將天然氣運(yùn)聚成藏模式歸納為由鹽下斷裂和穿鹽斷裂構(gòu)成的天然氣運(yùn)聚成藏模式、僅由鹽下斷裂構(gòu)成的天然氣運(yùn)聚成藏模式、由鹽下斷裂和圈閉頂部突破斷裂構(gòu)成的天然氣運(yùn)聚成藏模式和僅由穿鹽斷裂構(gòu)成的天然氣運(yùn)聚成藏模式。但對(duì)庫(kù)車坳陷克拉蘇構(gòu)造帶上的超高壓大氣田的研究較少，主要為克拉蘇構(gòu)造帶的構(gòu)造解釋[3]和晚期快速成藏機(jī)理的解釋[4]，以及對(duì)早期發(fā)現(xiàn)的克拉2超高壓大氣田的研究[5-10]，而對(duì)克深2和大北1這些近幾年發(fā)現(xiàn)的超高壓大氣田，由于勘探程度的限制，綜合研究較少。基于此，在分析克拉蘇構(gòu)造帶超高壓大氣田形成機(jī)理的基礎(chǔ)上，提出了超高壓大氣田的形成模式，總結(jié)了超高壓大氣田形成的主控因素。

1研究區(qū)地質(zhì)概況

克拉蘇構(gòu)造帶形成于喜馬拉雅晚期，是庫(kù)車坳陷逆沖構(gòu)造體系的主體，位于庫(kù)車坳陷北部，是南天山山前第二排構(gòu)造帶，南北約20km，東西方向160km左右，介于拜城凹陷與北部單斜帶之間(圖1)。綜合考慮區(qū)域構(gòu)造變形的差異性將克拉蘇構(gòu)造帶進(jìn)一步劃分為克拉蘇背斜區(qū)帶和克深區(qū)帶(深部區(qū)帶)[11-12]。該區(qū)發(fā)育五套烴源巖、多條油源逆沖斷層、四套儲(chǔ)蓋組合、成群成帶的構(gòu)造圈閉、優(yōu)質(zhì)的膏鹽蓋層，油氣成藏條件十分優(yōu)勢(shì)，新近系和第四系淺部發(fā)現(xiàn)了大宛齊油田，深層相繼發(fā)現(xiàn)了克拉2、克拉3、大北1、大北3、克深5和克深2等多個(gè)鹽下大氣田，展現(xiàn)出廣闊的油氣勘探前景。

圖1　庫(kù)車坳陷位置及構(gòu)造單元?jiǎng)澐?/p>

2超高壓大氣田形成模式

在綜合分析克拉蘇構(gòu)造帶超高壓大氣田行成的地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上，結(jié)合作者前期關(guān)于烴源巖特征、天然氣地球化學(xué)特征[13]和儲(chǔ)層流體包裹體特征[14]研究的基礎(chǔ)上，將克拉蘇構(gòu)造帶上超高壓大氣田的形成模式歸納為以下3種：

2.1　淺部背斜區(qū)帶模式-氣侵型晚期聚氣模式

成藏模式圖如圖2所示。這種成藏模式以克拉2超高壓大氣田最為典型，具有以下特征：穿鹽斷裂和鹽下斷裂共同構(gòu)成輸導(dǎo)體系，超壓流體沿著穿鹽斷裂向上排放，使得雙重構(gòu)造部位形成低流體勢(shì)區(qū)，這樣促使流體向克拉2構(gòu)造匯聚；天然氣充注之前有油氣充注，晚期天然氣充注強(qiáng)度大，對(duì)早期的油氣具有強(qiáng)烈的氣洗作用；埋藏較淺，源儲(chǔ)之間的距離大，天然氣運(yùn)移距離較長(zhǎng)；鹽下斷裂形成時(shí)間早；大約在庫(kù)車期沉積初期即距今大約5.3Ma時(shí)成藏。

圖2　克拉蘇構(gòu)造帶背斜區(qū)帶成藏模式

2.2　深部區(qū)帶模式—?dú)馇中屯砥谝淮尉蹥饽Ｊ?/h2>

成藏模式圖如圖3所示。這種成藏模式以大北1超高壓大氣田最為典型，具有以下特征：僅有鹽下斷裂構(gòu)成輸導(dǎo)體系；源巖層和儲(chǔ)集層之間垂向距離近，平面上靠近拜城凹陷生烴中心，屬于近源成藏；源儲(chǔ)之間剩余壓力差大，是運(yùn)移的主要?jiǎng)恿?；?chǔ)集層屬于特低孔特低滲儲(chǔ)層，由于充注強(qiáng)度大，仍然為好的儲(chǔ)層；康村期油和氣的充注，促使巖石發(fā)生溶蝕作用，產(chǎn)生次生孔隙，為庫(kù)車期末天然氣的充注提供了空間；成藏時(shí)間晚于克拉蘇背斜區(qū)帶，大約在3Ma以來(lái)。

圖3　克拉蘇構(gòu)造帶深部區(qū)帶成藏模式

2.3　特深區(qū)帶模式—晚期一次聚氣模式

成藏模式圖如圖4所示。這種成藏模式以克深2超高壓大氣田最為典型，具有以下特征：特深部區(qū)帶不發(fā)育古構(gòu)造；庫(kù)車組沉積前無(wú)溝通源儲(chǔ)的鹽下斷裂，庫(kù)車組沉積期，在南天山的逆沖推覆下，溝通源巖的斷裂開(kāi)始形成，為天然氣的運(yùn)移提供了有利的通道；早期沒(méi)有油氣充注，2.3Ma年以來(lái)形成的干氣氣藏。

圖4　克拉蘇構(gòu)造帶特深區(qū)帶成藏模式

3超高壓大氣田形成的主控因素

通過(guò)對(duì)庫(kù)車坳陷克拉蘇構(gòu)造帶超高壓大氣田形成的地質(zhì)條件、成藏機(jī)制分析[15]，結(jié)合本文對(duì)研究區(qū)成藏模式認(rèn)識(shí)，歸納出超高壓大氣田形成與分布受下列因素控制。

3.1　生氣中心及生氣規(guī)模決定了大氣田的分布與規(guī)模

庫(kù)車坳陷克拉蘇構(gòu)造帶天然氣分布明顯受有效生烴凹陷控制，具有近源分布的特點(diǎn)，且主要受中生界生烴坳陷的分布的控制。特別是大中型氣田主要形成于生烴凹陷中心的生氣強(qiáng)度中心附近。如克拉2大氣田即位于庫(kù)車坳陷三疊與侏羅系兩套烴源巖的生氣強(qiáng)度中心附近。其中三疊系的生氣強(qiáng)度中心在庫(kù)車坳陷只有一個(gè)，位于克拉蘇地區(qū)，其上新世末(庫(kù)車組沉積期末)最大生氣強(qiáng)度達(dá)80×108m3/km2?？死?氣區(qū)約在(60～80)×108m3/km2[16]。侏羅系煤系源巖的生氣中心主要有2個(gè)，拜城凹陷和陽(yáng)霞凹陷生氣中心生氣強(qiáng)度達(dá)70×108m3/km2。

3.2　氣源巖的晚期快速生氣有利于大氣田的形成

庫(kù)車坳陷油、氣兩期成藏，早期(23～12Ma的中新世時(shí)期)成油，在稍后的康村期運(yùn)移成藏；晚期(5～0Ma的上新世庫(kù)車期-第四紀(jì))形成氣藏。這是隨著南天山在新近紀(jì)“再生”“復(fù)活”和山前厚達(dá)4700m的新近系-第四系磨拉石紅層的堆積而發(fā)生的。其結(jié)果，克拉蘇構(gòu)造帶不同構(gòu)造帶圈閉的形成時(shí)間有早有晚，但侏羅系煤系烴源巖的大量生氣期都晚到5Ma以后，大量生干氣則更晚，要到3～2Ma以后。這一時(shí)期，也正是山前克拉蘇構(gòu)造的定型期。氣源巖的晚期快速生氣對(duì)大氣田的形成和保存十分有利。

3.3　優(yōu)質(zhì)蓋層的存在對(duì)大中型氣田的形成和分布具有尤其重要的控制作用

庫(kù)車坳陷克拉蘇構(gòu)造帶主要發(fā)育古近系膏泥鹽巖、新近系吉迪克組膏泥巖2套優(yōu)質(zhì)區(qū)域蓋層，已發(fā)現(xiàn)的油氣主要集中于2套區(qū)域蓋層之下的白堊系、古近系2套儲(chǔ)層中。古近系膏鹽層是庫(kù)車坳陷分布最為廣泛的區(qū)域蓋層，該套區(qū)域蓋層與下伏的古近系底砂巖和白堊系儲(chǔ)層構(gòu)成了庫(kù)車坳陷最重要的一套優(yōu)質(zhì)地儲(chǔ)蓋組合。庫(kù)車坳陷發(fā)育的多套優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)蓋組合，以古近系-白堊系儲(chǔ)蓋條件最為優(yōu)越。這2套膏鹽層由于在庫(kù)車坳陷分布廣、厚度大、質(zhì)量?jī)?yōu)，加之普遍存在超壓，因而對(duì)于來(lái)自下部三疊-侏羅系烴源巖的天然氣起了極好的封蓋作用，并且對(duì)庫(kù)車坳陷異常壓力的形成以及超壓大氣田的保存起了關(guān)鍵作用，從而使得其下部成為庫(kù)車坳陷天然氣最富集的部位，已發(fā)現(xiàn)的超壓氣藏均分布于這兩套區(qū)域蓋層之下。其封蓋機(jī)理屬典型的物性和超壓封堵，封蓋條件極為優(yōu)越。

3.4　構(gòu)造圈閉是天然氣聚集的有利場(chǎng)所

庫(kù)車坳陷克拉蘇逆沖帶局部構(gòu)造一般受斷層控制形成，斷層一般規(guī)模大、斷距大、活動(dòng)期長(zhǎng)，且逆沖帶附近鹽下地層普遍有超壓存在。因此，天然氣極易在超壓驅(qū)動(dòng)下沿?cái)鄬影l(fā)生泄漏。所以，其油氣藏的形成除了要求圈閉內(nèi)至少有一條非泄漏烴源斷層外，對(duì)圈閉形態(tài)要求也比較嚴(yán)格，以背斜圈閉最為有利，克拉蘇背斜區(qū)帶基本為背斜圈閉；斷背斜和斷塊型次之，主要發(fā)育在克深區(qū)帶。已發(fā)現(xiàn)的克拉2、克拉3等氣藏，盡管其圈閉為斷背斜形式，但氣藏毫無(wú)例外地只分布于其中的背斜部分，即均為背斜氣藏，最大含氣面積和氣柱高度只與背斜圈閉一致。而克深區(qū)帶發(fā)現(xiàn)的氣藏多為斷背斜、斷塊型，斷層的側(cè)向封堵性決定了其是否能成藏及氣藏的規(guī)模。因此，圈閉為構(gòu)造圈閉是庫(kù)車坳陷克拉蘇構(gòu)造帶形成的關(guān)鍵因素之一。

3.5　超高的流體壓力為天然氣成藏提供了有利條件

蓋層中形成的超高壓起到了超壓封閉作用，源巖層中超高壓增加了源巖和儲(chǔ)集層之間的剩余壓力差，使得剩余壓力差成為天然氣運(yùn)移的主要?jiǎng)恿ΑＭ瑫r(shí)由于源儲(chǔ)剩余壓力差較大，降低了對(duì)儲(chǔ)層孔隙度和滲透率的要求，形成了像大北1這樣的低孔低滲儲(chǔ)層的大氣田。

4結(jié)論

4.1克拉蘇構(gòu)造帶超高壓大氣田主要有氣侵型晚期聚氣模式、氣侵型晚期一次聚氣模式和晚期一次聚氣模式等3種重要的形成模式，以氣侵晚期聚氣模式最為普遍。

4.2克拉蘇構(gòu)造帶超高壓的形成主要受生氣中心及生氣規(guī)模、氣源巖的晚期快速生氣、優(yōu)質(zhì)蓋層、構(gòu)造圈閉和超高的流體壓力等5個(gè)重要的因素所控制。超高的流體壓力起重要的紐帶作用。

4.3克拉蘇構(gòu)造帶超高壓大氣田的形成模式和主控因素是基于已有的勘探和地球化學(xué)資料，隨著勘探的進(jìn)展，形成模式會(huì)進(jìn)一步完善。

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責(zé)任編輯：劉海濤

Accumulation Model and Main Controlling Factors of Overpressured Large Gas Field in Kelasu Tectonic Zone of Kuqa Depression

Feng Songbao

Abstract:There are many overpressured large gas fields in Kelasu tectonic zone of Kuqa Depression in Tarim basin, and the formation and distribution are complex. Based on the analysis of geological background and formation mechanism, formation model and main controlling factors were put forward. Three kinds of accumulation model exist in the overpressured large gas field, namely anticline zones model, deep zones model and especial deep zones model in Kelasu tectonic zones of Kuqa Depression. The main controlling factors in accumulation of overpressured large gas field are as follows: the location of the gas generating centre and the scale of the gas generation, the quick mature rate, high quality capping rocks, structural trap, and the overpressured fluid. The research achievement will play an important part in the future research of this research area.

Key words:accumulation model; main controlling factors; overpressured large gas field; Kelasu tectonic zone

收稿日期：2014-11-09

基金項(xiàng)目：國(guó)家油氣科技重大專項(xiàng)(2011ZX05007-02)；中國(guó)博士后基金(2014M561821)；合肥工業(yè)大學(xué)博士后科研項(xiàng)目(2013HGBH0030)

作者簡(jiǎn)介：馮松寶，宿州學(xué)院資源與土木工程學(xué)院、合肥工業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院講師，博士，從事有機(jī)地球化學(xué)、油氣成藏研究(安徽 宿州 234000)。

中圖分類號(hào):P618.13

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1673-1794(2015)02-0006-04