阿克库勒凸起不整合结构类型与油气输导.pdf
2 0 0 9年 1 2月 第 2 8卷第 6期 大庆石油地质与开发 Pe t r o l e um Ge o l o g y a n d Oi l fie l d De v e l o p me n t i n Da qi n g De c .,2 0 09 Vo l _ 2 8 No . 6 DOI 1 0 . 3 9 6 9 / J . I S S N. 1 0 0 0 3 7 5 4 . 2 0 0 9 . 0 6 . 0 0 2 阿克库勒 凸起不整合结构 类型与油气输导 李 坤 赵锡奎 黄科 沈忠民 张胜 1 .成都理工 大学能源学院 ,NJ i l 成都6 1 0 0 5 9 ;2 . l J l l 教育学院 ,四川 成都6 1 0 0 4 1 3 .中国石油西南油气 田分公司能源勘探开发公司 ,四川 成都6 1 0 0 2 1 摘 要阿克库勒 凸起受 多期构造运动变形叠加 ,形成 了中一下奥 陶统顶面 、奥陶系顶面 、和志留系顶 面、三叠系 底面等 4期主要不整合面,按照地震反射终止方式将其划分为 4种类型,其中隆起区体现整一一削蚀特征,而 斜坡区则呈现上超~削蚀特征。不整合面的微观结构为典型的 “ 三层结构” ,其中底砾岩中连通孔隙和半风化岩 石中的卸荷一风化裂缝系统是构成不整合面侧向油气输导的双重通道。根据不整合界面上下地层岩性 、渗透性 以及接触关系,识别出8种结构类型,并详细分析研究区不整合面平面展布特征和空间演化过程,明确不整合 演化与油气输导模式、效率的关系,指出 、 、 不整合面是油气侧向运移、调整并最终成藏的重要输导通 道 。 关键词不整合面;结构类型;展布特征;油气输导;演化 中图分类号T E l 2 1 文献标识码A 文章编号 1 0 0 0 3 7 5 4 2 0 0 9 0 6 - 0 0 1 2 -05 UNCON I TY S TRUCTURE TYPE AND HYDROCARBoN M I GRATI ON I N AKEKULE UPLI FT L I Ku n ,ZHAO Xi k ui ,HUANG Ke , S HEN Zh o n g . mi n 。ZHANG S h e n g 1 . C o l l e g e o fE n e r g y R e s o u r c e s ,C h e n g d u U n i v e r s i t y o fT e c h n o l o g y , C h e n g d u 6 1 0 0 5 9 ,C h i n a ; 2 . S i c h u a n C o l l e g e Of E d u c a t i o n ,C h e n g d u 6 1 0 0 4 1 , C h i n a ;3 .S o u t h w e s t O i l a n d G a s F i e l d C o m p a n y , P e t r o C h i n a ,C h e n g d u 6 1 0 0 2 1 , C h i n a Abs t r a c t Ak e k ul e Up l i ft i s c o n t r o l l e d b y s e v e r a l t e c t o n i c mo v e me n t s ,d u r i n g t h e s u p e r i mp o s i t i o n a n d d e f o r ma t i o n o f wh i c h,t h e r e a r e f o u r ma i n u n c o n f o r mi t i e s d e v e l o p e d,i n c l u d i ng t h e t o p s u r f a c e o f mi d l o w Or d o v i c i a n ,t h e t o p S u rfa c e o f Or d o v i c i a n ,t h e t o p s u rfa c e o f S i l u r i a n a nd t h e b o t t o m s u rfa c e o f Tr i a s s i c .Th o s e f o u r u n c o n f o r mi t i e s a r e c l a s s i fie d i n t o 4 c a t e g o r i e s a c c o r d i ng t o s e i s mi c r e fle c t i o n t e r mi n a t i o n.Th e u n c o n f o rm i t i e s a r e f e a t u r e d a s c o n c o r d a n t ed e n u d a t i o n i n u p l i f t a r e a a n d a s o nl a p . d e n ud a t i o n i n s l o p e a r e a . T he mi e r o s t r u e t u r e s o f t h e u n c o n r mi t i e s a r e t y p i c a l“ t h r e e l a y e r s t r u c t u r e ”,i n wh i c h t h e i n t e r c o n n e c t e d p o r e s wi t h i n t h e b a s a l c o n g l o me r a t e s a n d t h e l o a d 0 f fwe a t h e r i n g f r a c t u r e s o f d e c a y e d r o c k s c o mp o s e t h e d ua l p a s s a g e s f o r l a t e r a l h y d r o c a r b o n mi g r a t i o n .Co ns i d e r i n g t h e l i t h o l o g y,p e r me a b i l i t y a n d c o n t a c t r e l a t i o ns h i p o f t h e s t r a t a o v e r l y i n g a n d u n d e r l y i n g t h e un c o n f o rm i t i e s , 8 u n c o n f o r mi t y s t ru c t u r e t y p e s h a v e b e e n i de n t i fi e d i n t h e s t u dy a n d t h e p l a na r d i s t r i b u t i o n a nd s p a t i a l e v o l u t i o n o f wh i c h h a v e b e e n a n a l y z e d t h o r o u g h l y,mo r e o v e r ,t h e i n he r i t a n c e a n d d i v e r s i t y o f t h e u n c o n f o r mi t i e s h a v e b e e n d i s c u s s e d 收稿 日期 2 0 0 8 0 4 2 9 基金项 目中国石化重点科 技攻 关项 目 P 0 4 0 2 6 资助 。 作者简介 李坤 ,男 ,1 9 8 0年生 ,博士 ,从 事油气构造分析与成藏动力学研究。 E ma i l l k1 21 0 7 7 58 qq .c o n 第 2 8卷第6期 李坤等阿克库勒凸起不整合结构类型与油气输导 1 3 t o d e t e r mi ne t h e i n flu e n c e s o f u n c o n f o r mi t i e s o n hy d r o c a r b o n mi g r a t i o n pa t t e r n a n d e f fic i e n c y . A c o n c l u s i o n h a s b e e n d r a w n f r o m t h e s t u d y t h a t T ; ,T a n d T a r e t h e k e y p a s s a g e s f o r h y d r o c a r b o n m i g r a t i o n a n d e n r ic h m e n t . Ke y wo r d s u n c o n f o r mi t y;s t r u c t u r a l t y p e;d i s t r i b u t i o n f e a t u r e s;h y d r o c a r b o n mi gra t i o n a n d t r a n s p o r t a t i o n;e v o l u t i o n 不整合是构造运动和海平 面升 降的产物 , 其特 殊结构决定它不仅为油气聚集提供场所 , 还可为油 气运移提供通 道⋯。但 目前 对不整合 内部结 构 的 平面分布特征研究 尚不深入 , 因此分析不整合结构 的时空演变有助于复原不整合形成过程 和认识其 内 部油气输导特征 , 为阐述不整合输导机理及运移规 律提供理论依据。经过多年勘探实践形成 了系统的 找油思路 逼近主力烃源岩, 以大型古 隆起 、 古斜坡 为勘探方 向, 靠近大型断裂或不整合面, 寻找大型原 生油气藏 。由此可见 , 探讨不整合 的类型和发育 特征对塔里木盆地古隆起勘探有重要指导意义 。 1不整合发 育特征 阿克库勒凸起位于塔里木盆地北部沙雅隆起中 部南翼 ,是一个继承性发育的古隆起 ,经历了加里 东中一晚期 、海西早期 、海西晚期 、印支一燕 山期 和喜马拉雅期等多期构造运动变形叠加 ,形成了中 一 下奥陶统顶面 T ; 、奥陶系顶面 T 、志留 系顶面 、三叠系底面 T 等4期主要区域 不整合面 图 1 。借 鉴传统不整合面两侧地层几 何关系的含义 ,考虑不整合的成因机制以及上下地 震波终止方式 ,并结合研究区不整合剖面均具有上 超反射特征 ,将其划分为整一一整一型 、上超一整 一 型 、上超一削蚀型 、整一一削蚀 型 4种类 型 , 特征如表 1所示。 阿克库勒凸起是长期发育的古 隆起 , 多期构造 变动对先期地层的剥蚀趋势以及后期地层沉积具有 明显的继承l生和差异性 , 上述不整合类 型的分布样 式存在一定的规律 表 1 。研究区在加里东中期形 成雏形, 并形成中一下奥陶统顶面 T ; 整一一整一 型不整合 面 缺失 2~ 4个牙形刺化石带 , 其后 挤压抬升发育上奥陶统 良里塔格组顶面 T ; 上 超一整一型不整合 面, 并在古隆起高部位发育早期 古岩溶 ; 加里东晚期志留系上超特征明显 , 形成奥陶 系顶面 T 上超一削蚀型不整合面 ; 海西早期挤压 隆升形成北东 向展布的大型鼻凸, 风化剥蚀强烈 , 普 遍缺失志留一泥盆系 最大剥蚀厚度 9 0 0 m 及上奥 陶统 J 。 、 不整合面叠合且长期南倾, 同时隆起 及斜坡 区中一下奥陶统碳酸盐岩岩溶广泛发育 ; 后 期“ 穿时性 ” 东河塘组砂岩 自西 向东超覆于奥 陶系 地 层 柱状 油气 构 造幕次 系 统 组 群 代号 渡 组 剖面 显示 侏罗 系 下绕 J l 印支运动 上统 哈拉 哈塘组 T 3 h 叠 系 中统 阿克库 勒组 T 2 a ■■ 困 下统 柯 吐尔组 T. k Ts 海西晚 期运动 二叠 系 中统 P , ≈ ■ 海西 中期运动 卡拉沙依组 C . k l i 日 瞬 石 炭 下统 ■E日_ 系 巴楚组 C 巾 R’ 、 l一 泥盆系 上统 东河塘组 D 目■ ■ 豳 J 海 西早期运动 志 留系 下统 柯坪塔 格组 S k T 加里 东中期 晚幕 桑塔木组 O s 上统 良里塔 格组 O d T1 2 加 里东 中期 中幕 奥 ● 陶 恰 乐巴克 组 0 3 q 系 T74 L _ J 加里东中期早幕 中 统 一 间 房 租 0 棚 一 鹰 山组 Ol 一 2y s 下 统 蓬莱 坝组 0l P I 日 ■ 目 瞳 图1阿克库勒地层综合柱状剖面 Fi g.1 St r ati g ra phi c c om posi t e c ol um na r s ec t i on o f A ke kul e 和志留系之上形成 不整合面 , 具有剥蚀后填平补 齐特征 , 其 中隆起高部位体现整一一削蚀特征 , 斜坡 区体现上超一削蚀特征 图2中 T ; 海西晚期受 南北向挤压作用 , 凸起再次隆升剥蚀 , 普遍缺失二叠 系和上石炭统 , 三叠系向北超覆于石炭系之上 , 发育 区域不整合面 , 具有上超下 削特 征 ; 喜马拉雅 晚 期 , 库车前陆盆地沉降中心向塔里木盆地腹地迁移 , 导致石炭系以上地层形态倒转 , 形成南高北低 的北 倾单斜构 造格局 J 。正是 由于这种 长期多次 的构 造变形叠加 , 造成现今多种类型不整合面相互复合 、 叠置 的分布样式 图 2 。 2不整合结构类型及展布 不整合不仅是一个 “ 面” ,而且是一个 “ 体” , 其形成既取决于构造运动 ,还取决于后期地质作用 对前期沉积物 的改造 ,剥蚀作用时间长短 、气候 、 地形等因素共 同作用使不整合面纵 向具有典型的成 层微观结构特征 ,决 定 了不整合 的输导与遮挡作 1 4 大庆石油地质与开发 2 0 0 9年 表l阿克库勒地区主要不整合特征 Ta bl e 1 Ch ar act e ri st iC S o f m ai n un c0 n f0 rmi ti e s i n Ak ek ul e U pl i f t 界面 反射层 不整合类型 典型样 式 发育位 置 O 3 c yO 2 y ] 整 一一 整一型 斜坡一凹陷 %s / 0 3 1 上超一整一型 斜坡区 S l k / O 3 S 上超一削蚀型 隆起斜坡 上超一削蚀型 隆起斜 坡 D 3 d / A n D 3 T 2 整一一削蚀型 隆起高部位 上超一削蚀型 斜坡中部 T / C P 整一削蚀型 隆起区 图2阿克库勒凸起不整合地震响应特征剖面 连片三维- S N2 8 5 8 ] 面 Fi g. 2 S ei s mi c re s po ns e u nco n f0 r mi t y fe at u re s o f A k e k u l e U p l i f t m e r g e d 3 D - S e c t i o n S N 2 8 5 8 用l 。不整合面之上为形成于水进初期并 与其直 接接触的底砾岩、水进砂体 ,其 中底砾岩粒度粗 , 孔渗性好 ,是油气运移的良好通道。中间通常为风 化粘土层 风化壳 ,是指由母岩在物理风化作用 形成的细粒残积物 ,是识别不整合的重要标志 ;下 部为半风化岩石,尤其是在碳酸盐岩地区大气淡水 沿早期裂隙下渗 ,形成风化裂隙和溶蚀孔洞 ,在油 气的运聚过程中扮演重要角色 。 。 根据研究区不整合纵向岩层是否存在风化粘土 层,将其分为二元结构和三元结构两类组合 ,并根 据不整合界面上、下地层岩性 、渗透性以及接触关 系 1 1 - 1 2 ] ,识别出 8种结构类型 图 3 。对油气运 移 、聚集而言,I型、V型不整合最有利 ,因为不 图 匿圈 [ ]非 渗 透 层 口渗 透 层 [ 互 风 化 壳 圈不 整 合 面 根据区域钻井、地震 资料解释成果 ,讨论 阿 克库勒全区的不整合面上下地层的渗透性和接触关 系,详细分析不同结构类型不整合面在平面上的展 布特征 图4 。研究区中一下奥陶统顶面 T ; 不整合面结构类型主要为 Ⅲ型,发育于工区中北部 凸起高部位 图4中 D 1 、F区 ,灰岩顶部发育风 化壳 ,上覆 D d地层下部发育 泥质层 ,分割下伏 岩溶缝洞形成下部独立渗流单元 ,在研究区西南部 表现为Ⅶ型结构 ,O ⋯ 灰岩地层上覆泥岩 ,形成缝 洞渗流通道 表 2 ;奥陶系顶面 不整合 面 在北部与 不整合复合 ,结构类型整体表现为Ⅲ、 V I 、Ⅷ型,图 4中 C、E 2区主要呈现 Ⅲ型 ,风化 壳和上覆泥层 封堵下伏地层形 成下部独立缝洞单 元 ,A区和 E 1区因上覆地层岩性及渗透性差异表 现为渗流通道或封堵面;T 不整合面结构类型主 要为Ⅷ型 ,在工区西南部上 、下均发育非渗透性地 层 ,封堵形成不整合 削蚀油藏 图 5中志 留系油 藏 ;T 不整合面结构类型整体表现为Ⅶ型,在工 区西南部受区域性 巴楚组泥岩和局部膏泥岩封盖 , 下部形成独立流通单元 ,局部发育地层不整合油 藏;T 不整合面结构类型整体表现为Ⅲ、Ⅶ型, 在全区尤其北部高隆起 区 图 4中 D 2、G区表 现为渗流通道。 3不整合与油气输导 不整合 、 断层、 裂缝 、 连通砂体和岩溶 网络是构 成塔里木盆地油气输导系统 的 5个基本元素 , 它们 第 2 8卷第 6期 李坤等阿克库勒凸起不整合结构类型与油气输导 1 5 h9 1; l 嚣 图4阿克库勒凸起不整合面结构类型 Fi g . 4 P l a na r d i s t ri b ut i o n o f u n co n f or mi t y i n te r f ac e’ S s t ru c t ur e t y pe s i n A ke k ul e U pl i ft 以不同形式组合构成 复杂的“ 层一面一 网”立 体油 气输导网络 , 其中不整合面和砂体连通孔隙组成阿 克库勒凸起油气侧斜 向运移路径 , 尤其是连通断裂 的不 整 合 输 导 体 是 研 究 区 油 气 运 移 的优 势 通 道 川 图 5中 。影 响不整合油气输 导有 效性 的主要因素有 不整合类型 、 不整合面的岩性构成 、 形 成 时 间 、 发育 规 模 及 其 与 排 烃 史 的 配 置 关 系 等 。 a 塔河西南部 S l 0 o l N Tkl 2 。 1 园不 整合 断裂 国盐体 E 砂体巨 油气 藏 圃油气 运移方向 b 盐体覆盖区 图5阿克库勒凸起油藏剖面 Fi g .5 C ro s s s e ct i o ns o f o il r es e r v oi r s i n Ak e k ul e U pl i f t 3 . 1不整合为油气侧斜向输导提供通道 由于地壳抬升 、基岩遭受风化剥蚀作用而形成 不整合面 ,底砾岩中连通孔隙和半风化岩石 中的卸 荷一风化裂缝系统是构成不整合面上下输导油气的 双重通道。对于不均匀且硬脆地层风化形成的不整 合来说 ,二者一直是不整合输导油气 的主要通道, 尤其是风化裂隙发育层段 。据岩心观察统计 ,风化 裂隙系统紧邻不整合侵蚀面或在其下 0 . 21 4 . 1 m 不均匀发育 如 4 6 、 4 7、T 6 1 5等井 1 6 ] 。另外 , 风化裂隙是大气淡水渗透淋滤原始通道之一 , 沿裂 缝发育的溶蚀孑 L 洞改善 了不 整合面顶部 的输 导能 力 , 并且可作为油气短距离垂 向运移和侧 向运移的 有效通道。而对于均质 、 塑性地层而言 , 尤其是上覆 沉积载荷达到一定程度后 , 只有底砾岩连通孔隙是 油气运移的主要通道 。油气沿着双重通道形成的网 络系统 由坳陷向隆起进行大规模 和长距离 的运移 , 由于不整合面分布范 围相对较大 , 横向连通性好 , 可 跨越不 同时代 、 不同岩性的地层 , 利于多层系的油气 平面汇聚 , 具有“ 面积汇聚” 式运移特点 。 3 . 2不整合面的演化控制油气输导效率 不整合面的倾角及交汇叠置程度控制着油气 的 运移速度 、距离 、规模。倾角越 大 ,运 移速度 越 大 ,距离也越远 ;聚合叠置程度愈高 ,输导强度愈 大 ,效率越高 ,而不整合面演化制约其倾角及交汇 程度的变化 ,进而控制了油气运移 的模式和效率 。 古构造研究表 明加里东 中期盆地性质反转 , 由拉张转为挤压 ,阿克库勒 凸起开始发育 ,形成 、 早期不整合 面 ,同时大气淋滤 和溶解 作用 导致不整合面之下发育古岩溶缝洞, 形成早期溶蚀 型不整合输导体 系 ;加里东 晚期 古鼻凸 已具雏 形 ,志 留系潮坪相砂泥岩超覆沉积于上奥陶统桑塔 木组 ,形成 不整合 面,同时满加尔坳 陷寒武一 下奥陶统 烃源 岩开 始进入 生排烃 期 ,南倾 的 、 T 早期不整合面与油源断裂复合 ,将 油气 由西南 部 向塔河北部和轮南地区早期岩溶缝洞圈闭和志 留 系岩性圈闭中大规模运聚成藏。海西早期抬升进一 步加剧 ,形成北东 向展布大型鼻 凸,高部位风化 、 剥蚀强烈 ,形成进一步南倾 的 区域不整合 面 , 并且从斜坡 向隆起 区 、 、 不整合面逐渐上 超削截 、复合叠置 ,形成由南往北汇聚型侧向运移 机制 ,大大提高了运移 的强度和效率 。区域不整合 面的发育为岩溶体系发育提供 了充分 、必要条件 , 再加上古地貌高差大,地表水及地下水活动强 ,主 体 区中一下奥陶统碳酸盐岩形成独特的孔 、缝 、洞 体系 ,大大提高了渗透性 ,新发育的逆冲断裂配合 不整合输导体将油气由西南和东部烃源区向北部古 鼻 凸方 向大规模运移 。早期油藏在遭受破坏 的同时 1 6 大庆石 油地质 与开发 2 0 0 9芷 为后期油气聚集提高了场所 图 5中 不整合面 之下 的志 留系地层 圈闭 。 海西早期运动后 ,具有 “ 填平补齐” 特征的 东河砂岩 自西向东超覆于泥盆系、志留系和奥陶系 之上 ,随后沉积的石炭系巴楚组泥岩形成 良好区域 封盖 ,在 T 不整合面之下形成部分构造. 地层 圈闭 图5 a ,连通砂体输导层 配合封闭系统大大提高 了油气沿不整合面运移的效率。海西晚期再次抬升 剥蚀形成的 区域不整合面进一步南倾 ,而且工 区北部 T 不整合面直接与 T ; 复合 S 9 一L N 2井 区 ,部分早期 “ 沟源断裂”进一步发育,向上断 至石炭 、二叠系 ,且南部盐体发生塑性变形 ,盐体 边部正断裂发育 ,沟通 了油 源以及各期不整合面, 极大地增加了聚油强度。此时,满加尔坳陷及斜坡 带烃源岩进入生油高峰,油气在不同层位沿 rr ; 、 、 不整合面及连通砂体 由东南部和西南部洼 陷区往北部构造脊运移 ,而且岩溶 网络也参 与 运移 ,并在其 中聚集形成不整合一岩溶缝洞型油气 藏。北高南低的构造面貌一直持续到印支一燕山期 乃至喜山早期 ,主体区几大不整合面相互叠合且长 期南倾 ,为油气大规模侧斜向运移提供了良好的输 导样式 ,阿克库勒 凸起始终是油气运移 的指向区, 对形成不整合一岩溶缝洞型油气藏具有重要意义。 喜马拉雅晚期 中一新生界地层产状 反转 , 不整 合面变为整体北倾 ,北部油气藏溢出点发生变化 , 油气沿 、 不整合 面和连通砂体 由西北和东北 向南部构造高部位调整 、重新聚集成藏,奥陶系顶 面 T 古鼻凸成 为成为重要 的油气 聚集 区,油 气沿着 不整合面以及岩溶 网络 ,由西南部 、 西部 以及东部向中一北部早期形成圈闭中运移 图 5 b , 不整合一岩溶缝洞型油藏最终定型。 4结 论 1 阿克库勒地区发育T ; 、T 、T 和T 等4 期主要不整合面,按照地震反射终止方式 ,将其划 分为 4种类型,其中隆起区体现整一一削蚀 特征 , 而斜坡区则表现为上超一削蚀特征。 2 不整合面 的微观结构为典 型的 “ 三层结 构”,其 中底砾岩中连通孑 L 隙和半风化岩石 中的卸 荷一风化裂缝系统是构成不整合面侧向油气输导的 双重通 道 。 3 隆起及斜坡区不整合面的复合叠置是 油 气汇聚型侧向运移 的动力机制 , 不整合的继承性控 制着油气的演化 , 不整合的差异性控制着油气分布。 4 rr ; 、 T 6o 、T 不整合面是油气大规模侧向运 移 、调整的巨型输导通道 ,对大型不整合一岩溶缝 洞油气藏的形成具有重要意义。 参考文献 [ 1 ]张照录,王华 ,杨 红 .含油气盆地 的输导体 系研究 [ J ].石 油与天然气地质 ,2 0 0 0,2 1 2 1 3 3 1 3 5 . 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