楊永亮

（中國石油遼河油田分公司）

南圖爾蓋盆地基底特征及基巖成藏模式

楊永亮

（中國石油遼河油田分公司）

在對地震、錄井、測井、重力資料分析基礎上，通過全三維構造精細解釋、剩余重力異常綜合分析等方法，對哈薩克斯坦南圖爾蓋盆地基底構造進行了推斷解釋。研究表明，該盆地具有雙重基底，基底起伏十分劇烈，深大斷裂發(fā)育，自西向東的4個北西—南東向展布的凹陷具有東斷西超的特點?；咨疃纫话阍?～5km之間變化，表現(xiàn)為南部深度大、北部深度小的趨勢，在北西向斷裂系的作用下，基底局部構造大多呈北西向展布。在此研究基礎上，從巖性、儲集性能、生儲蓋配置關系及保存條件等方面進行了古潛山成藏條件分析，建立了南圖爾蓋盆地基巖油氣成藏三種模式，突破了該區(qū)僅在古潛山風化殼含油的認識。

哈薩克斯坦；南圖爾蓋盆地；基底特征；潛山油藏；油氣成藏；成藏模式

1　引言

南圖爾蓋盆地（South Turgay Basin）位于哈薩克斯坦中部，是哈薩克斯坦主要含油氣盆地之一（圖1），油氣田的形成與盆地深部構造的關系非常密切。前人資料表明，盆地總可采石油資源量為(4～5)×108t，目前探明石油地質(zhì)儲量1.428×108t，待發(fā)現(xiàn)可采資源量2.57×108t，其中潛山油藏待發(fā)現(xiàn)可采資源量占19%，仍具較大勘探潛力［1-3］。

南圖爾蓋盆地已開展過大量地震勘探工作，但由于未針對潛山開展過風險勘探，前人研究成果所反映的盆地基底構造信息并不是很豐富［2］。前蘇聯(lián)時期，曾開展了全區(qū)重力、磁力勘探工作，在阿雷斯庫姆坳陷（位置見圖2）主體部位完成了1：5萬重力細測，測網(wǎng)密度為1km×4km，使用的數(shù)據(jù)處理方法限于常規(guī)的重力剩余異常和磁力剩余異常方法，精度較低，一些規(guī)模相對較小的地質(zhì)信息未能解譯出來。2005年開展了大量的二、三維地震勘探工作，研究工區(qū)基本已被三維地震所覆蓋，在此基礎上系統(tǒng)開展了盆地前中生界基底構造特征的研究，在基底古潛山等領域獲得了突破，相繼發(fā)現(xiàn)Kumkol、Kyzylkia、Doshan等潛山風化殼油藏（位置見圖2），有的深鉆至上古生界淺變質(zhì)巖基底構造高部位約200m，并含油氣，從而揭開了上古生界油氣勘探的序幕。目前，盆地內(nèi)鉆遇潛山井300余口，平面上主要分布在潛山凸起帶，縱向上大部分完鉆井揭露潛山厚度300m以內(nèi)，據(jù)完鉆井揭示，潛山風化殼均成藏，但至今尚未發(fā)現(xiàn)潛山內(nèi)幕油藏。2014年4月完鉆的潛山風險探井Kar-24井，完鉆井深3800m，揭露潛山厚度482m，錄井見良好油氣顯示，熒光級別以上顯示的地層累計達322m，這顯示出該區(qū)深層潛山具有良好的勘探前景。因此，本文以地震、錄井、測井、重力等資料為基礎，通過全三維構造精細解釋、剩余重力異常綜合分析等方法，對南圖爾蓋盆地基底特征進行系統(tǒng)研究，并探討基巖成藏模式，以期對該區(qū)潛山的下步勘探部署有所啟示。

2　盆地構造格局

南圖爾蓋盆地位于烏拉爾山脈東麓，呈近南北向長軸狀展布（圖1），盆地總面積約8×104km2，本文研究區(qū)主要位于南圖爾蓋盆地門布拉克鞍部以南的阿雷斯庫姆坳陷（圖2），它自西向東發(fā)育4個北西—南東向展布的凹陷，即：西部的阿雷斯庫姆凹陷、中央的阿克沙布拉克凹陷、東部的鮑金根凹陷及東北部的薩雷蘭凹陷［3］，目前南圖爾蓋盆地發(fā)現(xiàn)的油氣主要集中在阿雷斯庫姆坳陷內(nèi)，它是油氣資源豐度最高的區(qū)域。盆地內(nèi)裂陷作用表現(xiàn)為一側(cè)強而另一側(cè)弱的不對稱特點，導致伸展構造的非對稱性。各構造單元均表現(xiàn)為東部斷裂與凸起分隔，西部超覆于隆起之上，形成東部斷層陡坡、西部超覆緩坡的箕狀半地塹（圖3）。

圖1　哈薩克斯坦含油氣盆地分布圖

圖2　南圖爾蓋盆地阿雷斯庫姆坳陷構造綱要圖

圖3　南圖爾蓋盆地東西向剖面地質(zhì)結(jié)構圖

3　基底特征

3.1基底巖性特征

南圖爾蓋盆地屬于海西期基底之上的中生代裂谷，由前元古界—下古生界深變質(zhì)巖與上古生界淺變質(zhì)巖組成本區(qū)褶皺基底，由三疊系—侏羅系斷陷及白堊系—新生界坳陷構造層組成盆地的蓋層?；着c上覆沉積地層間以大角度不整合接觸。

前元古界—下古生界的深變質(zhì)巖系為盆地真正的基底，在研究區(qū)西北部的KK-14、EKar-1等多口井（位置見圖2）鉆遇，主要巖性為角閃巖相的變質(zhì)巖、片麻巖、花崗巖及基性火山巖。

上古生界淺變質(zhì)巖系為過渡性質(zhì)的基底，DS-11、KK-16等多口井鉆遇此套地層，主要巖性為淺海相碳酸鹽巖、碎屑巖、黑色頁巖、粉砂巖、砂巖、礫巖及煤層。從阿雷斯庫姆凹陷中北部鉆井揭示的上古生界來看，主要巖性為石灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r，部分為石英巖。從局部鉆井揭示的基底特征來看，本區(qū)大部分構造高部位的基底已高度風化，這也為油氣成藏提供了有利條件［4-5］。

3.2基底結(jié)構特征

綜合錄井、密度測井曲線、VSP轉(zhuǎn)換密度、鄰區(qū)密度對比，認為南圖爾蓋盆地各套地層間主要存在兩個較大的密度界面：一個在侏羅系與白堊系之間，另一個在中新生界底與基底之間。全區(qū)白堊系沉積較穩(wěn)定，底界面的起伏較小，對重力的異常變換貢獻較小。而基底與中新生界底之間的密度界面，不僅密度差值大(表1），而且基底起伏十分劇烈，因此該界面為本區(qū)重力異常變化的主要貢獻者。

通過對本區(qū)基底的巖石密度進行統(tǒng)計，并利用重力、地震及鉆井資料［6］，以及對周邊盆地之基底不同特性的綜合分析，勾繪出基底埋深圖（圖4），大致反映了研究區(qū)基底的起伏及埋深特征?？傮w看來研究區(qū)基底在西部靠近下錫爾河隆起區(qū)及東部靠近烏雷套隆起區(qū)起伏較小，較為平坦，中部地區(qū)起伏則十分劇烈，北部塔巴克布拉克凸起有一定起伏。

圖4　南圖爾蓋盆地基底頂面埋深圖

3.3基底構造特征

3.3.1區(qū)域構造演化

南圖爾蓋盆地基底固結(jié)于早古生代末，中—晚泥盆世盆地北部發(fā)育火山巖和碎屑巖，主要分布在狹窄的線性槽地內(nèi)，晚泥盆世法門期海侵開始，沉積了淺水碳酸鹽巖、碎屑巖和煤系，形成碎屑巖-碳酸鹽巖過渡性質(zhì)基底。早石炭世海侵達到高峰，隨后島弧向西發(fā)育（這個特征已經(jīng)被盆地北部中石炭統(tǒng)凝灰?guī)r和火山巖比例的增加所證實），整套地層的厚度可達800～1000m。晚石炭世—二疊紀哈薩克地塊和西伯利亞地塊縫合，加之烏拉爾造山作用，使哈薩克板塊與東歐板塊劇烈碰撞，導致該地區(qū)基底構造發(fā)生重大變化。晚二疊世—中三疊世盆地南部板塊間進一步碰撞，在剪切應力作用下，形成以卡拉套大斷層（位置見圖2）為代表的右行走滑斷層和構造，該次構造運動控制了南圖爾蓋盆地的基本構造格局，一系列相間排列的地壘和地塹開始形成，這些構造的走向在盆地南部以北西向為主，在中部以近南北向為主，在北部主要呈北東走向。晚三疊世—早侏羅世形成卡拉套大斷層支脈，地塹（向斜）經(jīng)歷了強烈的分異沉降，補償沉積了厚層的陸相地層，在這一時期，地層向高部位超覆沉積，斷層明顯控制了地層的沉積厚度［7］。

3.3.2斷裂特征

南圖爾蓋盆地基底大斷裂受烏拉爾—天山縫合帶的雙重影響，在南部特提斯洋逐漸關閉的擠壓應力作用下，沿盆地西緣產(chǎn)生走滑，形成卡拉套大斷層，卡拉套走滑斷裂體系對于盆地的形成和演化以及油氣成藏具有控制作用。盆地內(nèi)部還發(fā)育一系列與卡拉套大斷層近于平行及銳角相交的斷層。同時四個凹陷東側(cè)均發(fā)育控凹邊界斷裂，凹陷西側(cè)的邊界斷裂普遍不發(fā)育［8］（圖3a）。

平面上盆地斷裂體系呈“帚狀”排列，向西北方向發(fā)散，向東南方向收斂（圖2）。同時在研究區(qū)東北部發(fā)育一組近南北向大斷裂，在研究區(qū)中部及西部則發(fā)育有一組規(guī)模相對較小的北東向斷裂。宏觀上看，北西向及近南北向斷裂規(guī)模較大，主要控制大的隆坳或凹凸格架，而北東向斷裂主要分布在次級構造單元，對規(guī)模較小的斜坡或構造帶起控制作用；從斷層剖面形態(tài)特征看，大部分的斷層都是傾角較陡的平面式，少部分邊界控凹斷層表現(xiàn)為鏟式。剖面的組合方式為平行斜列式，少量斜交式。

3.3.3構造特征

南圖爾蓋盆地中生界與下伏前中生界基底之間廣泛發(fā)育角度不整合，依據(jù)區(qū)域不整合面之下被削截巖層的構造變形和削截程度，可以判斷盆地被改造的程度，同時這也為利用地震資料研究南圖爾蓋盆地基底特征提供了重要依據(jù)。

研究區(qū)基底構造層在地震剖面上主要表現(xiàn)為一套變振幅、斷續(xù)-雜亂地震相，局部地區(qū)表現(xiàn)為亞平行、較連續(xù)、低頻率、變振幅的反射特征，這組強反射之下為雜亂反射（圖3a）。在盆地深凹區(qū)的基底構造層面反射特征不連續(xù)，甚至沒有反映?？傮w來看，盆地具有凹凸相間的構造格局，盆地南部窄，北部寬，呈北西—南東向帚狀展布。

表1　南圖爾蓋盆地地層巖性簡表?

?表中密度數(shù)據(jù)引自《阿雷斯姆坳陷重力資料重新處理及解釋》報告，東方地球物理公司（BGP），2008年。其中，三疊系的綜合密度參考周邊盆地數(shù)據(jù)

4　成藏基本條件

南圖爾蓋盆地烴源巖主要為湖相暗色泥巖、頁巖及煤系泥巖，縱向上主要有四套，即薩濟姆拜組（J1cz）、埃巴林組（J1ab）、多尚組（J2ds）、卡拉甘塞組（J2kr）的暗色泥巖［9］，主要分布在阿雷斯庫姆凹陷、阿克沙布拉克凹陷、薩雷蘭凹陷，以及鮑金根凹陷的主體部位。綜合分析認為四個凹陷烴源巖有機質(zhì)豐度和成熟度較高，有機質(zhì)類型為Ⅰ型和Ⅱ型。統(tǒng)計結(jié)果表明，下侏羅統(tǒng)烴源巖TOC平均含量較高，如NN-6井底部高達70.01%；中侏羅統(tǒng)烴源巖TOC平均含量較下侏羅統(tǒng)烴源巖要低，介于1.69%～4.48%。南圖爾蓋盆地烴源巖生油門限的Ro為0.5%，烴源巖達到成熟（Ro=0.7%）的深度大約在2500m，生烴高峰（Ro=1.0%）的深度大約在3000m，多數(shù)烴源巖已進入大量生烴階段。綜合分析認為，南圖爾蓋盆地烴源巖廣泛分布，排烴強度大，油氣具有多源、多期充注的特點，有利于古潛山成藏［10］。

基巖受長期風化和淋濾作用在潛山頂部形成了豐富的次生孔隙，潛山風化殼成為有利儲層發(fā)育帶。另外，潛山內(nèi)幕裂縫發(fā)育，這些裂縫既是油氣運移通道，也是良好的儲集空間?？p洞的良好配合，形成該區(qū)良好儲層［11-14］。例如，Kumkol區(qū)塊潛山帶位于風化殼破碎帶，S-272井、S-5003井薄片鏡下分析表明儲層孔、縫較為發(fā)育，同時輔以碎裂粒間孔、溶蝕孔（圖5a，5b），形成較為理想的儲集空間，這兩口井試油均獲得較高產(chǎn)能（表2）。K-14井所在區(qū)塊的潛山帶儲集層為石灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r、白云巖等類型，本區(qū)碳酸鹽巖地層從早侏羅世開始出露地表，長期遭受風化、剝蝕、淋濾、溶蝕作用及構造運動的頻繁改造，根據(jù)K-7井、K-8井巖心觀察也證實該區(qū)孔、洞、縫十分發(fā)育（圖5c，5d），可形成網(wǎng)狀的空間體系，經(jīng)酸化、壓裂措施后，這兩口井試油均獲得高產(chǎn)油流（表2）。

圖5　南圖爾蓋盆地巖心及薄片照片

表2　南圖爾蓋盆地潛山試油井儲層發(fā)育情況

盆地主要發(fā)育下侏羅統(tǒng)、中侏羅統(tǒng)、上侏羅統(tǒng)和下白堊統(tǒng)4套蓋層，每一套都是由下部的粗碎屑巖向上相變?yōu)槟鄮r，其中的泥巖既是源巖層，也是良好的區(qū)域性蓋層或局部蓋層。其中，下白堊統(tǒng)下達烏爾組泥巖在全區(qū)發(fā)育，分布穩(wěn)定，厚度在100～240m之間，為區(qū)域性蓋層，對于阻止?jié)撋接蜌獠氐挠蜌庖萆⑵鸬搅岁P鍵作用。勘探實踐表明，在該套區(qū)域蓋層之上尚未發(fā)現(xiàn)工業(yè)油氣顯示。

研究區(qū)潛山具有“早隆起、中埋深、后穩(wěn)定”的特點。白堊紀末，中下侏羅統(tǒng)烴源巖進入生烴高峰，而潛山圈閉屬于早期圈閉，與油氣大規(guī)模運移期形成良好的時間上的配置關系。綜合上述分析認為，南圖爾蓋盆地潛山生、儲、蓋之間具有良好的配置關系。

5　成藏模式

由于受一系列右行走滑斷層作用，盆地內(nèi)發(fā)育規(guī)模巨大的北西—南東向高潛山構造帶和規(guī)模較小的近南北向低潛山帶。通過對南圖爾蓋盆地基巖的研究與勘探實踐，建立完善了3種類型基巖油氣藏的成藏模式，即：源內(nèi)不整合面輸導-潛山風化殼型油氣藏、源邊斷層輸導-斜坡帶斷壘型油氣藏、源外復合輸導-沉積型碳酸鹽巖潛山油氣藏［15-16］。

（1）源內(nèi)不整合面輸導-潛山風化殼型油氣藏

這種油氣藏主要發(fā)育在中、高部位的潛山。生烴洼陷中心部位源巖最先達到成熟，排出的油氣沿較低部位潛山頂部風化殼，進入較高部位的潛山風化殼聚集成藏。另外，當風化殼頂部較淺部位源巖進入生烴門限深度后，生成的油氣在生烴壓力作用下倒灌進入其下的風化殼中（圖6）。例如，阿克沙布拉克凹陷的中、下侏羅統(tǒng)烴源巖生成的油氣，首先在Kar-24井低潛山帶附近聚集成藏，然后油氣沿壘塹接觸邊緣的不整合面依次注入到遠近不等的潛山圈閉中，Kar-23井在1736.5m處鉆遇古生界古潛山，解釋油層9.3m/2層，射孔井段1740～1749m，試油獲得日產(chǎn)油7.5 t，證實了油氣運移至Kyzylkia油田的中、高潛山帶成藏。

（2）源邊斷層輸導-斜坡帶斷壘型油氣藏

這種油氣藏主要發(fā)育在中、低部位的潛山,且潛山內(nèi)幕斷裂發(fā)育。潛山內(nèi)幕發(fā)育的孔洞和裂縫可對油氣運移起到溝通作用，潛山斷塊通過大斷層側(cè)向與侏羅系烴源巖接觸，油氣通過滲透性斷面向潛山內(nèi)幕連通性好的孔洞和裂縫中運移，形成塊狀、層狀和不規(guī)則狀油氣藏，這種油氣藏以新生古儲古蓋為特點（圖6）。例如，Kumkol油田西南部斜坡型古潛山帶，存在斷距較大的斷裂，使烴源巖與潛山直接接觸，提供了區(qū)域性大面積供油窗口，NN-167井在2174m處鉆遇古生界古潛山，見良好油氣顯示，解釋油層65.2m/4層、差油層64.8m/6層。

（3）源外復合輸導-沉積型碳酸鹽巖潛山油氣藏

這種油藏多發(fā)育在凹陷緩坡帶以及局部凸起帶，潛山與生油凹陷之間存在一定的距離，油氣主要通過不整合面、斷層和具有輸導能力的砂體運移。該類型成藏模式若油源充足，儲、運、保配置合理，潛山內(nèi)幕也具有一定的勘探潛力（圖7）。例如，K-14井距離生烴中心30 km，該井位于潛山高部位，處于斷裂較發(fā)育帶，在基巖中獲得日產(chǎn)油163 t。鉆探結(jié)果證實該區(qū)油氣具遠距離運輸能力，較高部位圈閉為有利勘探目標。

圖6　南圖爾蓋盆地潛山風化殼型和斜坡帶斷壘型油氣藏基巖成藏模式圖

圖7　南圖爾蓋盆地源外沉積型碳酸鹽巖潛山成藏模式圖

6　主要認識

（1）南圖爾蓋盆地基底為上古生界及元古界—下古生界混合體，且被基底大斷裂或斷裂帶切割成塊體，具壘、塹相間排列特征，基底起伏十分劇烈。基底與中新生界底之間存在一個明顯的密度界面，引起本區(qū)重力異常變化，這是研究區(qū)域構造格架、斷裂、基底埋深及局部構造等的基礎。

（2）南圖爾蓋盆地具有多個生烴凹陷，源巖直接與基巖接觸，且深大斷裂發(fā)育，油氣具有多源、多期充注的特點，即基巖和源巖配置關系良好，具備良好的供油窗口。

（3）建立了研究區(qū)3種基巖潛山成藏模式，認為該區(qū)發(fā)育基巖頂部不整合-風化殼油氣藏、斜坡帶斷壘型和碳酸鹽巖沉積型3種油氣藏。南圖爾蓋盆地基巖覆蓋面積廣泛，勘探方向由潛山風化殼向基巖轉(zhuǎn)變是一種必然的選擇，隨著這種理念的轉(zhuǎn)變，將給南圖爾蓋盆地深層勘探提供更廣闊的領域。

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編輯：黃革萍

Yang Yongliang：Geology Engineer.Add:Research Institute of Petroleum Exploration and Developmentof PetroChina Liaohe Oilfield Com pany,Xinglongtai,Panjin,Liaoning,124010,China

Characteristics and Hydrocarbon Accumulation M odel of Basement in South Turgay Basin,Kazakhstan

Yang Yongliang

On the basis of seism ic,logging,w ell logging and gravity data,through the full 3D fine structure interpretation and comprehensive analysis of the residual gravity anomaly field,it is shown that South Turgay Basin consists of a double tectonic basement w ith relatively rolling topography and well-developing deep faults.A ll of 4 NW-SE trending sags distributing from west to east are characteristic of down-faulting at the eastern boundary and overlapping at the western boundary.The depth of the basement generally changes from 1km to 5km,characterized by being deep in south and shallow in north.By action of north-west fault system,most of basal local structures are in northwestward distribution.By the analysis results of conditions of hydrocarbon accumulation in buried-hills,including lithology,reservoir property,source-reservoir-cap assemblage and preservation,three models of basal hydrocarbon accumulation are established,which break through the know ledge that only the weathering crust in buried-hill is oilbearing in this area.

Basement characteristic;Buried-hill reservoir;Hydrocarbon accumulation;Accumulation model;South Turgay Basin;Kazakhstan

TE121

A

10.3969/j.issn.1672-9854.2016.04.005

1672-9854(2016)-04-0043-08

2015-11-17；改回日期：2016-05-23

本文受中國石油天然氣股份有限公司國際競標項目“Integrated study and evaluation of targets perspective to carry out an exploration, developmentand evaluation of feasibility of further exploration works for PKKR”（編號：1204058PKKR-1928）子課題“STG盆地潛山綜合地質(zhì)研究及勘探目標優(yōu)選項目（編號：BGPYJY2013-724）資助

楊永亮：1983年生，工程師，2008年獲東北石油大學礦產(chǎn)普查與勘探專業(yè)碩士學位，現(xiàn)主要從事油氣田勘探開發(fā)方面的科研工作。通訊地址：124010遼寧省盤錦市興隆臺區(qū)勘探開發(fā)研究院；E-mail:yyl-1983315@163.com