柴達(dá)木盆地第四系巖性氣藏成藏條件

摘 要

摘要：柴達(dá)木盆地三湖地區(qū)第四系為弱成巖疏松砂巖地層，近幾年圍繞構(gòu)造圈閉的勘探成效不大，巖性氣藏將成為該區(qū)天然氣儲(chǔ)量的又一增長(zhǎng)點(diǎn)。在層序地層分析基礎(chǔ)上，分析了該盆地第四系
摘要：柴達(dá)木盆地三湖地區(qū)第四系為弱成巖疏松砂巖地層，近幾年圍繞構(gòu)造圈閉的勘探成效不大，巖性氣藏將成為該區(qū)天然氣儲(chǔ)量的又一增長(zhǎng)點(diǎn)。在層序地層分析基礎(chǔ)上，分析了該盆地第四系獨(dú)特的沉積條件及巖性氣藏成藏條件：①盆地周邊的構(gòu)造坡折帶是巖性圈閉的有利發(fā)育區(qū)；②構(gòu)造背景上的斜坡帶是巖性氣藏發(fā)育區(qū)；③深層巖石的弱成巖作用有利于巖性圈閉的形成。根據(jù)對(duì)三湖地區(qū)第四系構(gòu)造背景、沉積體系展布特征及巖性圈閉發(fā)育條件等的綜合分析，得出三湖地區(qū)七個(gè)泉組發(fā)育有巖性尖滅帶、盆地內(nèi)沉積低隆起或鼻隆起帶、斜坡帶及透鏡體等類型的巖性圈閉的認(rèn)識(shí)。最后，提出了三湖地區(qū)巖性氣藏的勘探技術(shù)對(duì)策：應(yīng)加強(qiáng)保低頻保振幅地震處理與綜合解釋，高分辨率露頭層序的建立，測(cè)井資料的精細(xì)對(duì)比分析等工作。
關(guān)鍵詞：柴達(dá)木盆地；第四紀(jì)；三湖凹陷；巖性油氣藏；生物氣；成藏條件；巖性圈閉；勘探技術(shù)對(duì)策
    柴達(dá)木盆地三湖地區(qū)西起那北-落雁山-紅三旱四號(hào)一帶，東至南北霍布遜湖，北以陵間、錫南、埃南斷裂為界，南至昆侖山前的邊界斷裂，面積約50000km2(圖1)。該區(qū)生物氣資源量“三次資源評(píng)價(jià)”約為1.5×1012m3。截至2006年底，累計(jì)探明天然氣地質(zhì)儲(chǔ)量2771×108m3，探明率為18.8%。
 
1 第四系獨(dú)特的沉積條件
柴達(dá)木盆地第四系為多期濱淺湖相砂泥薄互層沉積，現(xiàn)今地層平緩及成巖作用弱等獨(dú)有的地質(zhì)特征，有利于三湖地區(qū)第四系巖性氣藏的形成[1]。三湖地區(qū)第四系構(gòu)造穩(wěn)定，呈南稍陡北緩的“箕狀”平緩坳陷型盆地，自昆侖山前至三湖凹陷為平緩的單斜盆地，地層褶皺十分微弱，地層傾角一般為2°～3°，斷層不發(fā)育，至鹽湖-駝峰山構(gòu)造一線以北才見明顯的褶皺和斷層發(fā)育。根據(jù)現(xiàn)在沉積地貌特征，南部發(fā)育大規(guī)模的沖積扇-三角洲群，北部缺乏物源，根據(jù)“將今論古”沉積學(xué)原理分析第四系的沉積特征。
    三湖地區(qū)第四紀(jì)早期為湖盆擴(kuò)張期，砂體沿濱岸分布；受湖平面頻繁升降、湖岸線動(dòng)蕩遷移，沉積砂體沿濱岸平面上呈帶狀遷移、縱向上反復(fù)疊加。第四紀(jì)中晚期為湖盆鼎盛時(shí)期，湖平面相對(duì)穩(wěn)定，沿岸砂體沉積相對(duì)穩(wěn)定，連片分布；泥巖與粉砂巖間互沉積形成了良好的生儲(chǔ)蓋組合。第四紀(jì)末期以來(lái)湖盆萎縮，形成的鹽巖成為優(yōu)質(zhì)的區(qū)域蓋層。第四系的沉積中心由西向東遷移。
    層拉平東西剖面反映中心向東遷移，古近紀(jì)-新近紀(jì)獅子溝期至第四紀(jì)七個(gè)泉中期為巖性氣藏發(fā)育段，沉積中心由西向東遷移特征明顯?，F(xiàn)今湖盆萎縮到東南達(dá)布遜-察爾汗一帶，南北剖面上第四系沉積中心遷移不明顯，但能反映水體的動(dòng)蕩變化。南部持續(xù)發(fā)育較大規(guī)模的沖積扇 三角洲群，巖性粗相變快，是三角洲和濁積砂巖性勘探新領(lǐng)域。北斜坡在早期有季節(jié)性水系，橫向不連續(xù)性反映三角洲前緣環(huán)境；中晚期在沒(méi)有外源輸入的情況下，受環(huán)岸流和湖水進(jìn)退的控制，沿濱淺湖相帶發(fā)育灘壩砂。
2 巖性氣藏成藏條件
2.1 盆地周邊構(gòu)造坡折帶為巖性圈閉有利發(fā)育區(qū)
    構(gòu)造坡折帶對(duì)層序、沉積和巖性圈閉的發(fā)育具有十分重要的控制作用，在不同構(gòu)造坡折域可以形成不同類型的巖性圈閉[2]。斷裂坡折帶往往控制著低位體系域的發(fā)育區(qū)域，其上游方向是下切谷和剝蝕面最發(fā)育的地帶。在高水位期常常控制著高位體系域，構(gòu)造坡折帶的差異沉降，可導(dǎo)致砂體的層數(shù)和厚度明顯加大，沉積旋回增多。構(gòu)造坡折帶是不整合面開始發(fā)育的部位，有利于形成地層圈閉。
    三湖地區(qū)的南北斜坡帶存在坡折帶，在地震剖面上第四系七個(gè)泉組頂部K。標(biāo)志層的層拉平地震剖面上見厚度快速變化帶。在平面地層厚度上變化不均一，自坳陷邊緣向坳陷中心形成階梯狀增厚。在北斜坡自澀北、臺(tái)南、鹽湖、啞叭爾構(gòu)造線以南的第四系地層厚度從1800m迅速增厚到2900m，變化梯度為100m/km；駝峰山、臺(tái)吉乃爾以南地層厚度從1200m迅速增厚到1800m，變化梯度為100～120m/km。在三湖地區(qū)南斜坡向中央凹陷的轉(zhuǎn)折部位存在受基底斷裂控制的構(gòu)造坡折帶，南斜坡的那北以東地區(qū)也存在厚度快速變化帶，變化梯度為60～120m/km，昆侖山物源與坡折帶匹配，是巖性圈閉發(fā)育的有利區(qū)帶。
2.2 構(gòu)造背景上的斜坡帶是巖性氣藏發(fā)育區(qū)
    從現(xiàn)在勘探結(jié)果來(lái)看，三湖地區(qū)已發(fā)現(xiàn)氣田全為構(gòu)造類圈閉，從理論上講一個(gè)地區(qū)并不僅局限于構(gòu)造圈閉，該地區(qū)應(yīng)該存在巖性尖滅地層圈閉和孤立砂巖透鏡體等類型的巖性圈閉。在實(shí)踐上也已經(jīng)零星發(fā)現(xiàn)了幾個(gè)巖性氣藏，例如位于澀北一、二號(hào)構(gòu)造鞍部的澀27井中第零氣層組和第一氣層組中的一些氣層，是在背斜圈閉背景上，沿上傾方向相變、尖滅形成的；位于臺(tái)吉乃爾構(gòu)造低部位的臺(tái)中2井700m處的氣層也是在背斜背景上，由于砂體上傾尖滅而形成巖性氣藏。
    三湖地區(qū)第四系局部構(gòu)造為同沉積構(gòu)造，構(gòu)造幅度上小下大，淺層構(gòu)造形成受深部古近系-新近系古構(gòu)造控制[3]。由于同沉積背斜是繼承性發(fā)育，在構(gòu)造頂部具有相對(duì)較淺的沉積水體和較大的水動(dòng)能，在構(gòu)造頂部一般具有巖性相對(duì)較粗、砂質(zhì)巖比例較大的特點(diǎn)，并具有較好的孔隙度和滲透率。在構(gòu)造斜坡帶由于水體相對(duì)變化較快，在順物源方向易形成巖性尖滅帶，發(fā)育巖性氣藏。由于同沉積背斜是生物氣的長(zhǎng)期運(yùn)聚區(qū)，使氣田具有最高的沖注能力，澀北一號(hào)、澀北二號(hào)和臺(tái)南氣田均具有上述特征。在構(gòu)造背景的斜坡帶由于位于生物氣的運(yùn)移通道上，有利砂體帶將優(yōu)先捕獲生物氣成藏。
2.3 深層巖石的弱成巖作用有利于巖性圈閉形成
    第四系巖石固結(jié)程度低、孔隙度高，整體為弱成巖作用，處于早期成巖階段。第四系沉積體系主要為湖泊、河流相，儲(chǔ)層以濱淺湖灘壩砂體為主，沉積水體的頻繁進(jìn)退，使儲(chǔ)層具有單層厚度小、發(fā)育層數(shù)多的特點(diǎn)，結(jié)構(gòu)疏松、原生孔隙發(fā)育。無(wú)論是砂巖還是泥質(zhì)粉砂巖，都具有25%～41%的孔隙度。
    壓實(shí)作用是沉積物最重要的成巖作用之一，它導(dǎo)致孔隙水排除，孔隙度減少，巖石體密度增加。三湖地區(qū)第四系地層主要的成巖作用是壓實(shí)作用，不同巖性其壓實(shí)特征不盡相同。研究表明，壓實(shí)早期對(duì)泥巖的影響較對(duì)砂巖顯著，0～2000m深度范圍內(nèi)，頁(yè)巖的孔隙度隨深度的變化速率相對(duì)較大，而砂巖的變化速率相對(duì)較小，在相同深度范圍內(nèi)，泥質(zhì)巖物性變化的速率總比砂質(zhì)巖性大(圖2)。特別是深度超過(guò)900m，由于地層水的大量排出，泥巖塑性消失，已相當(dāng)致密且明顯成層；粉砂巖已趨于點(diǎn)接觸，但是膠結(jié)物較少，仍較疏松。泥質(zhì)巖壓實(shí)程度超過(guò)砂質(zhì)巖，兩者排替壓力差逐漸增大，泥巖層易形成側(cè)向封堵，有利于巖性氣藏形成。
 
3 巖性氣藏勘探有利區(qū)及勘探技術(shù)對(duì)策
3.1 勘探有利區(qū)
    根據(jù)三湖地區(qū)第四系構(gòu)造背景、沉積體系展布特征及巖性圈閉發(fā)育條件等綜合分析，提出三湖地區(qū)七個(gè)泉組發(fā)育有巖性尖滅帶、盆地內(nèi)沉積低隆起或鼻隆起帶、斜坡帶及透鏡體等類型的巖性圈閉。
    1) 巖性尖滅帶指在灶地北(灶地以北)、格北(格爾木以北)及啞南(啞叭爾以南)地區(qū)。由于在昆侖山前的灶地、格爾木及祁連山前的啞叭爾地區(qū)為第四系的主要物源，發(fā)育沖積扇沉積體系，在沖積扇前的地區(qū)易形成沙壩帶，在斜坡背景下透鏡體以及巖性上傾尖滅體等巖性圈閉非常發(fā)育。在鹽湖一啞叭爾地區(qū)由于受錫鐵山物源的影響，在斷裂下降盤形成了洪積扇沉積體，厚度較大，向南變?yōu)槿侵尴?、濱淺湖相，為巖性尖滅發(fā)育區(qū)。
    2) 沉積低隆起或鼻隆起帶指在第四系沉積時(shí)的湖盆地內(nèi)的沉積低隆起或鼻狀隆起帶，主要是臺(tái)南-澀北、澀東南等地區(qū)。第四系的低緩背斜構(gòu)造一般在第四紀(jì)初期開始發(fā)展，在中晚期得到定型，具有雛形期-穩(wěn)定繼承發(fā)展期-大幅度隆升定型期的演變過(guò)程。盆地內(nèi)沉積低隆起或鼻隆起帶整體處于濱淺湖區(qū)，在局部形成高背景，將控制砂體分布：①在穩(wěn)定環(huán)境下，頂部砂體相對(duì)富集；②在相對(duì)快速沉積的背景下，在斜坡帶形成巖性變化帶，為巖性氣藏發(fā)育區(qū)。
    3) 斜坡帶指由于第四紀(jì)沉積時(shí)三湖凹陷的南、北斜坡的坡折帶地區(qū)，主要是澀北氣田南、駝峰山西及船形丘等地區(qū)。南斜坡地形比較平緩，構(gòu)造不太發(fā)育，物源相對(duì)很豐富，透鏡體以及巖性上傾尖滅體等巖性圈閉非常發(fā)育，尋找隱蔽油氣藏的可能性很大[4]。北斜坡帶地層厚度變化不均一，從坳陷邊緣向坳陷中心呈階梯狀增厚，發(fā)育澀北-臺(tái)南-鹽湖一帶以南及駝峰山-臺(tái)吉乃爾-鴨湖構(gòu)造一帶以南兩個(gè)臺(tái)階帶，存在發(fā)育巖性氣藏的背景。
    4) 透鏡狀巖性圈閉指形成于四周被低(非)滲透巖層所包圍的各種透鏡狀、條帶狀或不規(guī)則狀滲透性儲(chǔ)集巖層中的氣藏。此類圈閉在三湖地區(qū)南斜坡及湖盆內(nèi)均有發(fā)育，在南斜坡地震相上表現(xiàn)為丘狀體和空白相。這類圈閉的沉積類型主要是濁積扇和近岸扇體。湖盆內(nèi)透鏡狀巖性圈閉較斜坡帶透鏡體具有更為優(yōu)越的生儲(chǔ)蓋組合條件。
3.2 勘探技術(shù)對(duì)策
3.2.1保低頻保振幅地震處理與解釋
    柴達(dá)木盆地三湖地區(qū)由于地表的鹽殼、湖泊及沼澤與表層含氣及低速異常等原因造成地震資料相對(duì)較差，在含氣區(qū)出現(xiàn)低頻、時(shí)間下拉現(xiàn)象。針對(duì)三湖地區(qū)的不同地表背景，形成保低頻保振幅地震處理與綜合解釋技術(shù)，解決三湖地區(qū)的勘探難點(diǎn)。從不同流體與頻率、振幅的關(guān)系上看不同的頻帶范圍，含氣與含水的地震振幅響應(yīng)不同；含氣后低頻段振幅增強(qiáng)，高頻段振幅減弱。所以，地震處理過(guò)程中應(yīng)注意保護(hù)低頻，這不僅能使地震剖面能真實(shí)反應(yīng)含氣或低速異常和刻畫出較為真實(shí)的構(gòu)造形態(tài)，且與三湖地區(qū)氣藏基本地質(zhì)與地球物理特征較為吻合。
3.2.2高分辨率露頭層序的建立
    三湖地區(qū)的巖性氣藏勘探尚未起步，一些基礎(chǔ)工作有待系統(tǒng)研究，加強(qiáng)露頭層序的精細(xì)研究是層序地層研究的關(guān)鍵。通過(guò)對(duì)露頭層序的詳細(xì)研究，結(jié)合精細(xì)的沉積體系分析，確定各級(jí)不整合面的形態(tài)、分布范圍、不整合面下的巖性、構(gòu)造特征，確定不整合面下的地層圈閉、不整合面上的地層超覆、下切河谷等地層圈閉，結(jié)合體系域內(nèi)各體系、各成因單元的空間分布、相互配置，能夠很好地展示各種沉積地層圈閉，從而對(duì)沉積地層圈閉油氣藏做出高精度預(yù)測(cè)。
3.2.3測(cè)井資料的精細(xì)對(duì)比分析
    三湖地區(qū)的第四系沉積為弱固結(jié)砂泥巖互層沉積，巖屑錄井的偏差相對(duì)較大，充分應(yīng)用測(cè)井曲線，以北斜坡已發(fā)現(xiàn)的氣田為主進(jìn)行解剖，落實(shí)主力氣田是否發(fā)育巖性區(qū)。
4 結(jié)論
    1) 柴達(dá)木盆地第四系為多期互層湖相砂泥巖沉積，現(xiàn)今地層平緩、成巖作用弱及水動(dòng)力弱等獨(dú)有的地質(zhì)特征，有利于三湖第四系的巖性氣藏形成。臺(tái)東鼻狀隆起區(qū)的臺(tái)南9井等井獲氣，表明該區(qū)的發(fā)育薄層、單層尖滅或透鏡狀砂體的巖性氣層，為巖性氣藏有利區(qū)。
   2) 三湖地區(qū)第四系沉積由于為多期湖進(jìn)湖退沉積，砂泥互層發(fā)育。三湖地區(qū)的南北斜坡帶存在坡折帶，可以形成不同類型的巖性圈閉。構(gòu)造背景上的斜坡帶是巖性氣藏發(fā)育區(qū)，斜坡帶巖性側(cè)向變化大，在氣源充足條件下，有利于形成巖性氣藏。
    3) 三湖第四系巖性氣藏勘探有巖性尖滅帶、沉積低隆起或鼻隆起帶、斜坡帶及透鏡體等類型。巖性尖滅帶有灶地北、格北及啞南等地區(qū)，盆地內(nèi)沉積低隆起或鼻隆起帶有臺(tái)南-澀北及澀東南等地區(qū)，斜坡帶有澀北氣田南、駝峰山西及船形丘等地區(qū)。
4) 應(yīng)加強(qiáng)三湖地區(qū)的保低頻保振幅地震處理與綜合解釋、高分辨率露頭層序的建立、測(cè)井資料的精細(xì)對(duì)比分析等工作。
參考文獻(xiàn)
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(本文作者：張林1 孫平1 張紹勝1 徐之遠(yuǎn)2 郭澤清1 田繼先1 孔驊1 1.中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院廊坊分院；2.中國(guó)石油青海油田公司勘探開發(fā)研究院)