李武，王國建，蔣濤，鄒雨，羅昕，郭嘉琪，湯玉平，陳浙春

(中國石化石油勘探開發(fā)研究院 無錫石油地質研究所,江蘇 無錫 214126)

0 引言

2010年塔里木盆地玉北地區(qū)YB1井在奧陶系鷹山組獲得油氣突破，隨后在玉北1號構造帶相繼部署的多口評價井均獲得高產(chǎn)工業(yè)油氣流，由此揭示了玉北地區(qū)可能成為塔里木盆地又一個具有勘探潛力的地區(qū)。勘探中仍有部分鉆井失利，制約了玉北地區(qū)的勘探進展，因此，急需用多種勘探手段加強該區(qū)研究工作，為該區(qū)域下一步油氣勘探部署提供依據(jù)。

由于沙漠地區(qū)地表條件復雜，沙丘連綿起伏，高差巨大，表層地震激發(fā)、接收條件極差，野外采集得到的地震資料信噪比低，成像困難；同時，低、降速層速度和低、降速帶底界速度橫向不穩(wěn)定，易引起疊加剖面的靜校正長波長問題，造成構造形態(tài)畸變，因此在塔里木沙漠腹地開展地震工作成本高且效果不甚理想。而基于油氣垂向微滲漏理論的化探技術具有直接、快速、經(jīng)濟的特點，在沙漠區(qū)應用具有成本優(yōu)勢，亦有較好的勘探效果[1-7]。本次研究在位于塔克拉瑪干沙漠腹地的玉北地區(qū)開展地表油氣地球化學勘探工作，具有重要的現(xiàn)實意義。

1 玉北地區(qū)地質概況

1.1 區(qū)域地質背景

玉北地區(qū)位于新疆維吾爾自治區(qū)和田地區(qū)墨玉縣境內,構造位置位于塔里木盆地麥蓋提斜坡區(qū)中東部，北與中央隆起區(qū)巴楚隆起接壤，南鄰喀什凹陷、葉城—和田凹陷，西北接柯坪斷隆，東與塘古巴斯凹陷過渡(圖1)[8]。奧陶系地層分布復雜，以玉北1號NE向斷裂帶為界，可劃分3個地層小單元，即西部玉北平臺區(qū)、NE向構造帶和玉東斷洼區(qū)。區(qū)內發(fā)育多條NE、近EW 向斷裂及局部構造。YB1井處在玉北1號NE向斷裂上，該斷裂呈“Y”型，具分段性[8]。

圖1 研究區(qū)地質構造與井位分布Fig.1 Geological structure and well location distribution in the study area

1.2 構造特征

玉北1號構造帶整體表現(xiàn)為繼承性的多期復合擠壓構造樣式，整體具有東西分段、南北分塊特征，NW向調節(jié)斷裂控制東西分段，多條逆沖斷片控制南北分塊，油氣主要富集在北部高部位、高斷片上[9]。

各段之間發(fā)育調節(jié)轉換斷層，每段差異主要體現(xiàn)在斷裂樣式、主沖斷層的產(chǎn)狀、褶皺帶寬度以及發(fā)育的斷片數(shù)量上。具體表現(xiàn)為1段為NW向逆沖，2段和3段逆沖，4段為壓扭性走滑性斷裂；從玉北斷裂帶的東北方向往西南方向，斷裂帶收斂、變窄，斷裂帶的斷片數(shù)逐漸減小。

1.3 油藏特征

YB1-2井飽和壓力為8.21 MPa，氣油比為21，地層原油體積系數(shù)為1.104 8，地層原油密度為0.853 9 g/cm3，氣體溶解系數(shù)為2.557 9，地飽壓差為45.82 MPa，屬未飽和油藏。結合油氣藏溫壓特征，YB1井區(qū)油藏屬于常溫常壓未飽和重質油藏。

2 活動態(tài)油氣化探方法在玉北地區(qū)的應用

所謂活動態(tài)油氣化探方法主要是指能夠指示現(xiàn)今油氣藏是否存在補償性活躍微滲漏的近地表檢測方法，包括游離氣、頂空氣、熒光光譜、微生物等指標測試。

研究區(qū)勘查采樣部署剖面設計如圖2所示。穿過玉北l號構造帶部署1條NE—SW向聯(lián)井剖面測線(YB1-7—YB1—YB1-3H—YBl-lX)，同時沿聯(lián)井剖面部署8條橫切構造帶的剖面。此外，穿過YB5井及YB7井部署2條剖面。采樣間距500～1 000 m，同點采集樣品游離氣、頂空氣、熒光光譜、微生物等樣品各334件。

圖2 化探樣品采集剖面部署Fig.2 Distribution of the sampling profiles in the geochemical exploration

2.1 地球化學場特征及其油氣指示意義

通過分析測試獲得了大量的活動態(tài)油氣化探指標數(shù)據(jù)，并通過相關分析、聚類分析等數(shù)理統(tǒng)計分析，優(yōu)選該區(qū)活動態(tài)地球化學指標，包括甲烷氧化菌、丁烷氧化菌、熒光光譜360 nm強度、游離氣甲烷、游離氣重烴、頂空氣甲烷、頂空氣重烴等。數(shù)據(jù)統(tǒng)計特征如表1所示。

從表1可看出，玉北區(qū)塊活動態(tài)油氣化探指標具有以下特征：

表1 YB1井構造區(qū)化探指標數(shù)據(jù)統(tǒng)計Table 1 Data statistics of the geochemical indicators used in the structure zone in Well Yubei-1 area

1) 變異系數(shù)大于1.0的指標有丁烷氧化菌、甲烷氧化菌、F360、游離氣重烴，變異系數(shù)小于1.0的指標有游離氣甲烷、頂空氣甲烷、頂空氣重烴。單一指標的變異系數(shù)反映了該指標的后期疊加效應和波動性，因此，該區(qū)地表不同指標地球化學場的后期疊加作用和波動性存在差異，丁烷氧化菌、甲烷氧化菌、F360、游離氣重烴指標后期疊加作用和波動性好于游離氣甲烷、頂空氣重烴、頂空氣甲烷指標。

3) 該區(qū)丁烷氧化菌變異系數(shù)大于甲烷氧化菌變異系數(shù)，則丁烷氧化菌受后期油氣物質微滲漏影響作用大，考慮深部油氣物質微滲漏通道的分餾效應(深部烴分子量更小物質更易擴散運移至近地表)，這一地質現(xiàn)象可能表明深部油氣藏更富含重烴物質。在深部油氣物質微滲漏至近地表的微滲漏通道一致的情況下(已知區(qū)深部油氣物質主要存儲于斷裂帶裂隙)存在油氣垂向滲漏，輕烴組分較重烴物質更易擴散至近地表，而噬輕烴組分的甲烷氧化菌指標變異系數(shù)小于丁烷重烴指標變異系數(shù)，因而深部油氣藏更富含重烴物質。

2.2 化探指標分析和優(yōu)選

在抑制干擾因素的基礎上，用相關分析、聚類分析等數(shù)據(jù)處理方法研究玉北地區(qū)指標間的相關性及組合關系，并依據(jù)各指標的地球化學意義進行指標優(yōu)選。該區(qū)油氣化探指標相關矩陣分析結果列于表2。

由表2可知：不同方法指標間不具有相關性，說明各種方法從不同側面反映油氣微滲漏信息，具有獨立的地球化學意義;同種方法指標間存在正相關性的差異。頂空氣甲烷與頂空氣重烴相關系數(shù)為0.205，游離烴甲烷與游離烴重烴相關系數(shù)為0.576，微生物甲烷氧化菌與丁烷氧化菌間的相關系數(shù)為0.061。從多元統(tǒng)計的相關性顯著性檢驗來看，游離烴甲烷與重烴之間相關性顯著，頂空氣甲烷與重烴之間較相關，說明甲烷與重烴具有相同來源或較近的親緣關系。微生物甲烷氧化菌與丁烷氧化菌相關性極弱或不相關，說明由于不同噬烴菌對不同烴類的消耗導致它們具有很大差異。

表2 玉北地區(qū)化探指標相關矩陣Table 2 Correlation matrix of the geochemical indicators used in Yubei area

通過指標聚類結果(圖3)可知，以R=0.205為臨界值可將化探指標近似分為5類，與相關分析結果基本相同：即頂空氣甲烷和頂空氣重烴為一類，游離烴甲烷和游離烴重烴為一類，甲烷氧化菌為一類，丁烷氧化菌為一類，熒光F360指標為一類。

圖3 研究區(qū)化探指標聚類譜系Fig.3 Diagram showing the clustering spectrums of the geochemical indicators used in the study area

化探指標各自具有其獨特的地球化學特征和地球化學指示意義[7-10]，考慮到游離烴甲烷和頂空氣甲烷的均值與研究區(qū)大氣甲烷濃度水平接近，具有很大的不確定性，為了反映油氣微滲漏信息提取的可靠性，綜合考慮，選取甲烷氧化菌、丁烷氧化菌等指標作為玉北地區(qū)油氣化探異常評價的應用指標，F(xiàn)360為玉北地區(qū)油氣化探異常評價次要應用指標，沒有選用游離烴指標和頂空氣指標。

2.3 化探指標空間分布特征及異常區(qū)分析

根據(jù)玉北地區(qū)YB7—YB5—YB9地質剖面的甲烷氧化菌、丁烷氧化菌、熒光360 nm強度異常投影(圖4),結合YB7井區(qū)東存在的深部斷層以及甲烷氧化菌與丁烷氧化菌異常區(qū)特征，認為：

1) 甲烷氧化菌在已知的YB1-3H井區(qū)、YB6-1井區(qū)位置均有很好的異常顯示，很好地響應了YB1-3H井區(qū)、YB6-1井區(qū)所對應的油氣藏，反映出甲烷氧化菌對油藏指示的有效性。

2) 在YB5井區(qū)西南、YB7井區(qū)東等也有部分甲烷氧化菌指標異常出現(xiàn)；YB9井區(qū)出現(xiàn)的較低和較少甲烷氧化菌指標異?？赡鼙砻髟搮^(qū)下伏油氣信息弱。

3) YB7井區(qū)異常區(qū)雖存在甲烷氧化菌異常，但不存在丁烷氧化菌異常，且其成因可能更多地與YB7井區(qū)存在的斷層的油氣滲漏通道屬性有關，YB7井區(qū)存在的斷層亦可形成兩指標異常，其對應的深部區(qū)可能并不利于油氣存儲。

4) YB7井和YB5井之間，甲烷氧化菌、丁烷氧化菌、熒光360 nm強度均顯示弱異常，與已知區(qū)異常較為相似，推測為有利區(qū)。

玉北井區(qū)YB1-1X—YB1-7地質剖面示意與甲烷氧化菌異常曲線對比可知(圖5)：甲烷氧化菌異常主要分布于玉北構造帶上，其異?？臻g展布規(guī)律與相應的已知油氣藏(YB1-3H、YB1-6H、YB1-4)在空間位置上均有很好的對應關系，反映出甲烷氧化菌對油氣藏指示的有效性。此外，在研究區(qū)的東北亦存在甲烷氧化菌異常，結合已有的地質認識，該區(qū)雖是油氣聚集指向區(qū)，但缺乏有效蓋層，因此推測這部分甲烷氧化菌異?？赡苁巧畈坑蜌馕茨苡行Ь奂M而散失造成的結果。丁烷氧化菌化探異?？臻g分布規(guī)律與甲烷氧化菌類似。

2.4 玉北地區(qū)綜合指標熵值異常應用效果分析

熵值估計是采用信息論中計算“相對熵”(或相對不確定性)的定量指標來揭示油氣化探的組合特征。某樣本點熵值大，表示各化探指標在該樣點變化性或不確定性大，即變化復雜，意味著是多次烴類后期疊加礦化作用強烈區(qū)或變化性較大地區(qū)，可能指示地下深部油氣垂向運移活躍區(qū)和油氣藏的存在;反之，熵值小，表明礦化作用弱[11-14]。研究區(qū)熵值異常圖顯示(圖6)：

1) 研究區(qū)東北部YB1-2X井區(qū)熵值異常具有異常范圍大、連片分布性好的特征；

2) YB1井區(qū)、YB1-3H井區(qū)有分布較好的熵值指標異常區(qū)，熵值在已知的YB1-3H井區(qū)、YB6-1井區(qū)位置均有很好的異常顯示，響應了YB1-3H井區(qū)、YB6-1井區(qū)所對應的油氣藏，反映出化探綜合指標熵值異常對油氣藏指示的有效性；

3) YB5井區(qū)西南、YB7井區(qū)東等也有部分熵值異常出現(xiàn)；

4) YB9井區(qū)南部出現(xiàn)的部分熵值指標異常表明,應往南開展進一步的油氣勘探工作。

依據(jù)熵值指標異常推測YB5井區(qū)西南區(qū)可能是好的油氣勘探有利區(qū)，結合YB7井區(qū)東存在的深部斷層可知，YB7井區(qū)異常區(qū)的成因可能更多地受該區(qū)深部斷層油氣滲漏通道屬性的影響。

綜上所述，熵值異常主要分布于玉北構造帶上，其異常空間展布規(guī)律與已知相應的油氣藏(YB1-3H、YB1-6H、YB1-4)在空間位置上存在一定的吻合關系，反映出熵值異常對油氣藏指示的有效性。此外，在研究區(qū)的東北亦存在熵值異常，前已述及，該區(qū)雖是油氣聚集指向區(qū)，但該區(qū)缺乏有效蓋層，因此推測可能是深部油氣未能有效聚集進而散失造成的結果。

2.5 玉北地區(qū)油氣有利區(qū)優(yōu)選

通過上述單指標異常、綜合指標熵值異常分析，劃分了玉北地區(qū)油氣聚集有利地球化學異常區(qū)：

1) 2個I級綜合異常,即YB1-2X井區(qū)(I1)、YB1井區(qū)(I2),主要沿玉北構造破裂帶分布；

2) 2個Ⅱ級異常區(qū)在玉北構造破裂帶邊緣區(qū)，即YB1-3H異常區(qū)(Ⅱ1)及YB5井西南異常區(qū)(Ⅱ2)；

3) 2個Ⅲ級異常區(qū)面積都較小，為工區(qū)最東端YB1-7井東異常(Ⅲ1)和最南端YB9井南區(qū)異常(Ⅲ2)(圖6)。

圖6 玉北工區(qū)化探異常區(qū)塊評價Fig.6 Evaluation result of the geochemical anomalous zones in Yubei study area

由此可知：玉北1號構造破裂帶是工區(qū)油氣勘探最有利的目標區(qū)，其次，玉北1號構造破裂帶邊緣區(qū)亦是工區(qū)油氣勘探較有利的目標區(qū)。

3 結論

結合玉北地區(qū)已有的地質資料，該區(qū)油氣化探指標應用(單指標異常、綜合指標(熵值)異常)結果表明：

1) 玉北地區(qū)斷裂帶儲存型油氣藏有利于化探技術微生物、熒光等方法與指標的有效應用，其中丁烷氧化菌、甲烷氧化菌等主要有效化探指標異常區(qū)可有效指示YB1井區(qū)的油氣范圍，為該區(qū)主要有效化探指標。

2) 依據(jù)甲烷氧化菌、丁烷氧化菌、熒光光譜等該區(qū)主要有效指標異?？臻g組合、配置關系及綜合指標(熵值)異常的空間分布關系圈定了6個化探異常區(qū)塊，確定了綜合異常級別。其中YB1井構造破裂帶是本工區(qū)油氣勘探最有利的目標區(qū)，其次，YB1井構造破裂帶邊緣區(qū)亦是本工區(qū)油氣勘探較有利的目標區(qū)，為該區(qū)的下一步油氣勘探提供了地球化學勘探依據(jù)。