楊　帆，顧　磊，許科偉，高俊陽，湯玉平，沈忠民

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塔里木盆地玉北1構(gòu)造帶油氣微生物勘查

楊帆1,2,3，顧磊1,2，許科偉1,2，高俊陽1,2，湯玉平1,2，沈忠民3

（1．中國(guó)石化石油勘探開發(fā)研究院無錫石油地質(zhì)研究所，江蘇無錫 214151；2．中國(guó)石化油氣成藏重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；3．成都理工大學(xué)油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）

采集塔里木盆地玉北1構(gòu)造帶油氣區(qū)及背景區(qū)上方地表土壤樣品334件，采用平板菌落計(jì)數(shù)法對(duì)樣品中油氣指示微生物數(shù)量進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)合構(gòu)造、儲(chǔ)層和鉆井等信息，研究該區(qū)油氣微生物異常分布情況。結(jié)果顯示，在玉北1構(gòu)造帶上方有5個(gè)微生物異常區(qū)，3個(gè)I級(jí)異常區(qū)沿?cái)嗔褞Х植迹?個(gè)Ⅱ級(jí)異常區(qū)位于斷裂帶邊緣；玉北1-2X井區(qū)微生物數(shù)量多，異常面積大，為玉北1構(gòu)造帶最有利的油氣有利富集區(qū)；玉北1-3H井區(qū)和玉北1-6H井區(qū)微生物異常較小，亦存在一定的勘探前景；2個(gè)Ⅱ級(jí)異常區(qū)面積小，對(duì)應(yīng)區(qū)帶勘探潛力較小。

塔里木盆地；玉北1構(gòu)造帶；微生物勘查

油氣微生物勘查是在油氣化學(xué)勘探基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新技術(shù)，屬于地表勘探體系。其勘查原理是：在地層壓力的驅(qū)動(dòng)下，油氣藏中的輕烴組分以垂向微滲漏方式運(yùn)移至地表，地表土壤中的特定微生物以這類輕烴為碳源而發(fā)育繁殖，油氣區(qū)所對(duì)應(yīng)的地表微生物數(shù)量明顯高于背景區(qū)（非油氣區(qū)）。檢測(cè)勘探區(qū)塊地表土壤樣品中油氣微生物數(shù)量異常信息，通過微生物異常分布可判斷下伏油氣藏的分布范圍[1-5]。油氣微生物勘查可為油氣有利區(qū)預(yù)測(cè)、鉆前評(píng)價(jià)提供參考依據(jù)。

油氣微生物勘查具有快速穩(wěn)定、成本低、準(zhǔn)確性高的特點(diǎn)，日益受到油氣勘探界的重視，為油氣勘探提供了一種全新思路[6-9]。目前，我國(guó)有多家科研機(jī)構(gòu)及公司從事油氣微生物勘查技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用，并且取得了良好效果。

1 研究區(qū)概況

玉北區(qū)塊位于塔里木盆地西部，構(gòu)造位置位于塔西南坳陷區(qū)的麥蓋提斜坡東段。玉北油氣藏位于玉北1斷裂帶，該構(gòu)造帶主要是在加里東期-海西期多期構(gòu)造疊加的作用下形成的雙層斷裂組合，即基底逆沖斷裂和蓋層前展式滑脫逆沖斷裂組合，斷開層位于前寒武系至石炭系；中下奧陶統(tǒng)鷹山組在加里東中期-海西早期遭受剝蝕，多期巖溶作用疊加，其上覆蓋的石炭系巴楚組和卡拉沙衣組為蓋層，共同組成了斷層相關(guān)巖溶裂縫不整合圈閉。

奧陶系鷹山組為玉北1油藏的主力產(chǎn)油層，該地區(qū)儲(chǔ)層為巖溶裂縫性儲(chǔ)層[10–11]。在玉北地區(qū)斷裂帶之上的石炭系巴楚組泥巖段和致密碳酸鹽巖段覆蓋于奧陶系鷹山組巖溶儲(chǔ)層之上，厚度250 ~350 m，為一套區(qū)域性優(yōu)質(zhì)蓋層。此外，奧陶系碳酸鹽巖儲(chǔ)層具有較強(qiáng)的非均質(zhì)性，局部較致密的碳酸鹽巖可對(duì)巖溶、裂縫型儲(chǔ)層起到直接蓋層的作用。

2010年，玉北1構(gòu)造帶玉北1井在奧陶系鷹山組獲得油氣突破，隨后玉北1-2X井等多口評(píng)價(jià)井相繼在玉北1構(gòu)造帶獲高產(chǎn)工業(yè)油氣流，但仍有部分井失利[12]。因此，采用地表油氣微生物勘查技術(shù)，結(jié)合構(gòu)造、儲(chǔ)層和鉆井信息，開展該區(qū)微生物異常分布研究，為玉北1構(gòu)造帶油氣勘探部署提供依據(jù)。

2 勘查部署及樣品采集

研究區(qū)處于沙漠腹地，土壤介質(zhì)單一，含水率極低，地表基本無植被覆蓋，干擾因素少，幾乎不存在生物氣對(duì)油氣微生物生長(zhǎng)的干擾，因此該區(qū)非常適用于微生物勘查研究。

微生物勘查采樣部署剖面設(shè)計(jì)如圖1所示（圖中黑色虛線）。穿過玉北1構(gòu)造帶部署1條北東-南西向聯(lián)井剖面測(cè)線（玉北1-7—玉北1—玉北1-3H—玉北1-1X），同時(shí)沿聯(lián)井剖面部署8條橫切構(gòu)造帶的剖面。此外，穿過玉北5井部署一條北東-南西向剖面。采樣間距500~1 000 m，共采集地表土壤樣品334件。采集的樣品置于冷藏箱中保存，并在一周時(shí)間內(nèi)完成油氣指示微生物數(shù)量檢測(cè)。

土壤樣品采集原則：采用專用麻花取土鉆和刮刀等相應(yīng)工具，選取沙丘背風(fēng)面的低洼處或靠近植被的低洼處，采集濕砂為主。采集深度為30 ~50 cm，樣品質(zhì)量約200 g。

圖1 玉北1構(gòu)造帶微生物勘查采樣部署

3 微生物檢測(cè)方法與指標(biāo)

油氣微生物勘查流程如圖2所示。采用平板計(jì)數(shù)法對(duì)樣品中的油氣指示微生物數(shù)量進(jìn)行檢測(cè)，其中室內(nèi)檢測(cè)為重點(diǎn)環(huán)節(jié)。平板菌落計(jì)數(shù)法是傳統(tǒng)的微生物培養(yǎng)方法，即將一定濃度的土壤樣品稀釋液均勻涂布在瓊脂培養(yǎng)基上，經(jīng)過一定周期的恒溫培養(yǎng)，根據(jù)瓊脂培養(yǎng)基上生長(zhǎng)的菌落數(shù)來計(jì)算原始土壤樣品中的微生物數(shù)量。整個(gè)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)嚴(yán)格遵循輕烴氧化菌培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)操作規(guī)則，主要包括樣品前處理、培養(yǎng)基配置、樣品稀釋接種、恒溫培養(yǎng)、微生物計(jì)數(shù)等。經(jīng)過前期優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，確定本次實(shí)驗(yàn)檢測(cè)中樣品實(shí)際稀釋濃度為0.01 g/mL，培養(yǎng)溫度為30 ℃，培養(yǎng)周期為48 h。培養(yǎng)結(jié)束后，采用Interscience Scan1200自動(dòng)菌落計(jì)數(shù)儀對(duì)菌落數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。按照“微生物數(shù)量=（菌落數(shù)×樣品稀釋度）/樣品質(zhì)量”公式對(duì)土樣樣品中微生物數(shù)量進(jìn)行計(jì)算。

甲烷氧化菌和專性烴氧化菌是油氣微生物勘查常用的兩項(xiàng)指標(biāo)。甲烷氧化菌是烴氧化菌群中的一種，它是一類具有高度專一的利用C1化合物的細(xì)菌群體。專性烴氧化菌不同于甲烷氧化菌，不能夠代謝甲烷，而是利用短鏈烴（C2～C4）作為能量來源，即短鏈烴乙烷、丙烷和丁烷可以被這類細(xì)菌大量降解。因?yàn)榧淄檠趸蛯Ｐ詿N氧化菌對(duì)油氣的指示屬性各異，需要對(duì)兩者信息結(jié)合分析，提取微生物綜合異常信息，根據(jù)油氣微生物異常分布對(duì)該區(qū)油氣富集區(qū)進(jìn)行研究。

圖2 油氣微生物勘查流程

4 微生物異常分布特征

培養(yǎng)結(jié)束后，對(duì)玉北1構(gòu)造帶所采集的334個(gè)樣品的油氣微生物數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。研究顯示，數(shù)據(jù)整體符合正態(tài)分布特征。采用累積頻率法進(jìn)行異常下限確定，同時(shí)，根據(jù)前期研究經(jīng)驗(yàn)對(duì)研究區(qū)油氣微生物異常進(jìn)行了分類（表1）。

表1 玉北1構(gòu)造帶油氣微生物異常劃分

4.1 微生物異常剖面分布特征

選取穿過玉北1-2X井的微生物勘查剖面為研究對(duì)象。圖3為該剖面上油氣微生物數(shù)量分布特征。從圖中可以看出，地表油氣微生物異常高值區(qū)與玉北1-2X井所在油藏區(qū)域有良好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，呈頂端異常模式。異常與斷裂緊密聯(lián)系，在斷裂帶外圍形成了明顯的微生物低值區(qū)。該井區(qū)油藏受斷裂控制，油藏上方微生物異常是儲(chǔ)層中廣泛發(fā)育的巖溶孔洞和裂隙以及斷層微滲漏共同作用的結(jié)果。

圖3 玉北1-2X井上方油氣微生物剖面異常分布

4.2 微生物異常面上分布特征

研究區(qū)油氣微生物異常分布情況如圖4所示。根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，A類異常、B類異常、不確定區(qū)和背景區(qū)樣品數(shù)分別占總體樣品數(shù)的19.5%，29.9%，20.3%，30.4%。從整體上看，油氣微生物異常沿玉北1構(gòu)造帶分布，在構(gòu)造帶上形成3個(gè)面積較大的微生物異常區(qū)；此外，在構(gòu)造帶西段北部和玉北9井南部形成兩個(gè)較小的B類異常區(qū)。

根據(jù)異常劃分原則，在玉北1構(gòu)造帶共圈定5個(gè)油氣微生物異常區(qū)。其中Ⅰ級(jí)異常3個(gè)，Ⅱ級(jí)異常2個(gè)。Ⅰ級(jí)微生物異常區(qū)為沿?cái)嗔褞Х植嫉挠癖?-3H井區(qū)、玉北1-6H井區(qū)和玉北1-2X井區(qū)。Ⅱ級(jí)異常區(qū)為玉北5井西南區(qū)和玉北9井南區(qū)。3 個(gè)Ⅰ級(jí)微生物異常區(qū)獨(dú)立分布，但各自區(qū)帶內(nèi)異常連續(xù)性好。這是由于玉北1構(gòu)造帶奧陶系鷹山組油氣藏不僅受到斷裂控制，同時(shí)受到碳酸鹽巖巖溶縫洞型儲(chǔ)層控制，有效儲(chǔ)集空間為構(gòu)造裂縫和溶蝕孔洞，儲(chǔ)層非均質(zhì)性極強(qiáng)。不同的儲(chǔ)集空間類型決定了油藏獨(dú)立分布的特點(diǎn)，下伏油藏這種分布特征決定了地表油氣微生物頂端異常分布模式。

3個(gè)Ⅰ級(jí)異常中，玉北1-2X井區(qū)微生物異常面積大，微生物數(shù)量多，且該異常區(qū)位于玉北1構(gòu)造帶高部位，是油氣運(yùn)移的指向區(qū)，下部的斷塊裂縫構(gòu)造圈閉是該構(gòu)造帶最為有利的油氣富集區(qū)。玉北1-3H井區(qū)和玉北1-6H井區(qū)微生物異常位于構(gòu)造斜坡部位，雖然該區(qū)儲(chǔ)層欠發(fā)育，油氣充注程度不高，但根據(jù)微生物勘查結(jié)果來看，仍有一定的勘探前景。2個(gè)Ⅱ級(jí)異常區(qū)位于玉北構(gòu)造破裂帶邊緣區(qū)，面積小，且不存在A類異常，勘探潛力較小。

圖4 玉北1構(gòu)造帶油氣微生物異常分布

5 結(jié)論

（1）勘查表明，玉北1構(gòu)造帶油氣微生物異常與該區(qū)油氣藏分布密切相關(guān)，能夠指示下伏油氣藏的分布特征。玉北1構(gòu)造帶形成5個(gè)微生物異常區(qū)，其中Ⅰ級(jí)異常3個(gè)，Ⅱ級(jí)異常2個(gè)。3個(gè)Ⅰ級(jí)微生物異常區(qū)受到儲(chǔ)層非均質(zhì)性和不同儲(chǔ)集空間的影響，沿?cái)嗔褞И?dú)立分布，2個(gè)Ⅱ級(jí)異常位于斷裂帶邊緣。

（2）玉北1-2X井區(qū)油氣微生物異常指示了該區(qū)為玉北1構(gòu)造帶最為有利的油氣富集區(qū)。玉北1-3H井區(qū)和玉北1-6H井區(qū)微生物異常較小，但所對(duì)應(yīng)的區(qū)塊有一定的勘探前景。2個(gè)Ⅱ級(jí)異常區(qū)面積小，所在區(qū)帶勘探潛力較小。

（3）微生物勘查對(duì)玉北1構(gòu)造帶油氣勘探具有一定的指導(dǎo)意義，但由于地表因素和輕烴微滲漏的復(fù)雜性，任何地表勘查方法都有其局限性。因此，結(jié)合石油地質(zhì)、地球物理、地球化學(xué)等多方法、多參數(shù)進(jìn)行綜合研究是提高勘探成功率的必要途徑。

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編輯：趙川喜

1673–8217（2017）05–0041–04

TE122.1

A

2017–04–24

楊帆，工程師，1983年生，2009年畢業(yè)于中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京），現(xiàn)從事油氣地球化學(xué)勘探工作。

國(guó)家自然科學(xué)基金 “典型油氣藏上方氣態(tài)烴氧化微生物類群分布異常的深度解析”（No.41202241）項(xiàng)目資助。