Question

构造体系控制油气田分布

Answer 1

4.2.1 柴达木盆地油气藏类型

柴达木盆地由于受多构造体系的联合控制作用以及多期次构造运动的影响，故盆内油气藏类型丰富多彩，主要有背斜型、断块型、地层型、岩性型及复合型（表4.13）。

4.2.1.1 背斜油气藏

背斜油气藏为柴达木盆地最主要的类型，按形成机制不同，又可细分为上生下储式背斜油气藏、下生上储式背斜油气藏和自生自储式背斜油气藏3种。这些油气藏虽具有相同的圈闭形式和控油因素，但从生储配置关系、油气藏形成过程中油气的运移方式和运移方向以及构造形成的时间、区域背景等方面都存在着巨大的差异，并导致油气富集程度和纵向分布的不同。

（1）上生下储式背斜油气藏

已发现的渐新统下部尕斯库勒深油藏和红柳泉油藏，它们共同的特点为渐新统上部和中新统生油，渐新统下部砂质岩储油，而生油层段却很少有可做储集层的砂质岩存在，且构造形成较早，在渐新统时即有明显的隆起显示。现以尕斯库勒渐新统下部深油藏为代表，分析其油气藏的形成机理。

尕斯库勒油气藏位于盆地西部南区的尕斯断陷，由地震和钻井证实。圈闭走向近南北，东翼缓，西翼陡，并在西翼外围存在一东倾逆断层，断距可达800m左右。该断层的生长系数与构造发育指数基本一致，说明两者均属同生型，并具有成因联系。由基岩至第四系底界的6层宝塔图表明，从老到新构造形态基本一致，继承性明显，唯倾角逐渐变小。地层厚度由构造外围向轴部逐渐变薄，构造范围内每千米减薄率可达22％。因而无论从上下倾角和地层厚度的横向变化上，都证明尕斯库勒油气的圈闭无疑是一个从基岩开始隆起的古构造。由地层层序分析，古近系古新统、始新统红色地层直接覆盖于基岩之上，接着又连续沉积了200～300m厚的渐新统下部红色河流三角洲相地层。该地层有4个由粗到细的沉积旋回组成，旋回下部一般为灰色细砾岩或砾状砂岩。这4个旋回构成了尕斯库勒渐新统下部深油藏的4个储油层组。储集层以上连续沉积了厚达550m的渐新统上部和550m的中新统下部暗色泥灰岩及钙质泥岩，该地层富含有机质，为盆地最主要的生油层系。从中新世晚期开始，由于盆地西部的抬升和湖岸线的向东北迁移，在生油层以上沉积了中新统上部的滨湖相和上新统下部的河流相，岩性为红灰间互、夹有较多的杂色泥岩。由上述沉积序列表明，尕斯库勒渐新统下部深油藏的油源只能来自其上覆的渐新统上部和中新统下部的生油岩系，呈现了上生下储的成油组合。但还必须研究油气运移通道、运移方式和运移方向问题，才能从生、储、盖、圈的相互配置上，以动态的角度研究油气藏的形成，进而解释该地区油气藏的分布。根据日本著名地质学家真柄钦次所做的实验证明，油气通过1m厚已成岩的泥岩，一般需要压差为12MPa左右。由胜利油田对生油层的排烃研究表明，在储集层附近生油岩中的氯仿沥青（A）一般呈最低值，并随着远离储油层而逐渐增高；当距离达到25m后，含量渐趋稳定。这说明，在漫长的成岩过程中，在无裂隙等一般情况下，生油岩内的油气垂向上只能在不大的距离内运移。由此，我们决不能把尕斯库勒渐新统下部深油藏的形成，理解为渐新统上部生油层油气在压实作用下由上而下直接运移的结果，而主要是通过下列两种油气运移方式完成的。

表4.13 柴达木盆地油气藏类型表

a）断接式运移：如前所述，尕斯库勒背斜圈闭及西翼的逆断层均属同生型，并具有紧密的成因联系，为此在生油层的沉积过程中，随着断层西侧的下降和东侧的隆升，导致尕斯库勒背斜的主体的4套渐新统下部储集层与断层西侧的大套生油层直接相连。当下降盘生油岩在上覆层不断增厚并进入成油门限深度和温度后，所生成的油气即在地层的压实和地下水的增热作用下产生营力，并随着水的排出而开始初次运移。生油层内的有机质在整个热演化过程都伴随有大量天然气产生，这为油气分子增添了运移活力。同时，与之相接的东侧储集层，由于较泥岩具有较小的压实系数，孔隙压力远低于西侧的生油层。因此油气即可向侧上方作初次运移，并通过断层向具有较大的孔隙和最低压力的渐新统下部储集层内运移和富集（图4.17）。

图4.17 尕斯库勒渐新统下部深油藏储集层与生油层断层接触关系图

b）侧上式运移：尕斯库勒－花岗岩基底隆起断块上所发育的古构造，边沉积边隆起的特征明显，因而在构造高部位渐新统下部储集层以上连续沉积渐新统上部生油层的同时，在构造翼部和外围的低凹部分相对沉积了更厚的生油岩系，因此，其成熟期和地层压实作用当早于和大于构造高部位。尤其是构造顶部的渐新统下部砂质岩储集体，因其压实系数又远低于上覆生油岩系，必将成为该区最大的压降区。由此可知，构造外围生油层因较早进入成熟期而产生的油气分子，在膨胀增压和压实作用产生的营力下，以水为载体，开始向构造高部位的低压区作侧向运移，并最终在渐新统下部的储集孔隙中富集。

从以上分析中不难看出，所谓上生下储的成油组合，仅说明了生、储油层的配置关系，而不能理解为自上而下倒灌的运移方式，且这种成油组合中油气藏的存在必须具备下列基本地质条件：一是生油层本身缺乏砂质岩或砾屑灰岩等理想储集层；二是生油层以下存在压实系数较小和孔隙压力较低的砂质岩储集体；三是存在较古老的同沉积圈闭，致使由圈闭外围沉积了远较圈闭高部位为厚的生油岩和上覆层，以便在生油层和储集层间产生巨大压差，为油气的侧上运移和富集提供足够的营力；四是生油层进入成熟期前应有断距较大的逆断层，并且断层下降盘生油层的上倾方向与圈闭高部位压力相对较小的储集层相接，为油气的运移提供有利的通道。这些基本地质条件应是我们今后寻找相同类型油气藏时必须考虑的基本问题。

（2）下生上储式背斜油气藏

这类油气藏在茫崖坳陷南缘发现的较多，如花土沟、狮子沟、游园沟、油沙山和尕斯库勒中、浅油气藏等。现以花土沟油气藏为代表，阐明其形成和油气富集的机理。

花土沟油田位于茫崖生油坳陷的狮子沟－油沙山背斜带，其渐新统上部和中新统下部两个主力生油岩总厚度可达2000m以上；北有英雄岭生油凹陷，南侧为油气富集程度较高的尕斯断陷，生油条件甚佳。中新世后期，由于盆地西部的大幅度隆升，湖岸线已向东北迁移至油沙山、狮子沟一带，因此在渐新统上部和中新统下部生油岩以上沉积了滨湖相的中新统上部和上新统下部河流三角洲相的粗碎屑岩层，这两套具有较多砂质岩的地层，为花土沟浅油藏提供了有利的储集场所，并与下伏生油层相配置，奠定了下生上储成油组合的基础。花土沟浅油藏圈闭的轴向为NW－SE向，东北翼倾角一般为25°左右，西南翼较陡，到外围竟直立倒转，并有一条断距达1895m、断面倾角仅26°的东倾逆掩断层，从中新统生油层的中下部通过，将花土沟构造分隔为上、下两部分。花土沟浅部油藏即位于断层上盘（图4.18）。由于该大逆掩断层的断距自上而下变小，以及浅油藏轴部具有较多向轴倾斜的正断层，断距一般较小（30m左右），且具有向深部逐渐消失的趋势，说明该圈闭形成较晚，并与大逆掩断层有密切的成因联系，而轴部相向而倾的一系列较小正断层，应为构造形变产生的次一级断裂。

图4.18 花士沟浅油藏

根据上述基本地质条件，即可得出花土沟浅油藏的形成遵循如下模式：由于本区古近、新近系的成油门限深度为2500～3200m，门限温度为98～114℃，因此在沉积了2000m生油层的基础上，至上新世中后期，下伏生油层才日趋成熟。此间恰是喜马拉雅运动晚期和花土沟构造高点发育最快的时期，致使地层所受的压力大于弯曲平衡的许可，而在构造轴部发生张性正断层（称二次纵张）。这些小断裂和西南翼的大逆断层为已进入成熟期的生油层沟通了油气和地层水向上运移的通道，油气水可进入压力相对较小的上部储集层，然后在重力自然分异和平衡作用下形成了水在下、油气在上，下部含油面积大、向上逐渐变小的宝塔形分布现状。油沙山油气藏的形成机理与此相同，唯后期隆起过高，致使中新统上部和上新统下部储油层暴露地面，油气大量散失。

纵观盆地下生上储式背斜油气藏的形成特点，可概括为：油气藏圈闭形成时间较晚，生油层处于储集层之下，油气运移方式主要为由下而上通过断裂和微细裂缝进行，油气藏横向分布受圈闭高点控制，纵向呈下大上小形态，油气水分异明显。

（3）自生自储式背斜油气藏

此类油气藏在盆地内分布较广，如在西部茫崖坳陷已发现的南翼山中深层油气藏、狮子沟深部油气藏和尖顶山油气藏，在盆地东部三湖新坳陷已发现的涩北一号、二号和盐湖、驼峰山等第四系气田。这些油气藏的共同特点为储气层和生气层处于相同层段，但按储集层性质的不同又可分为层状和缝洞性两种，前者以盆地东部的涩北二号气田为代表，后者以狮子沟深部油气藏为典型。

a）涩北二号气田：如前所述，该盆地三湖新坳陷为第四系的沉积中心，远离物源区，在沉积了巨厚的富含有机质的生气岩的同时，当流水增大时可间杂中、薄层细砂岩和粉砂岩。由于第四系时代新，地层压实作用很小，致使这些砂质岩胶结疏松，具有较大的孔隙度，一般平均为30％，最大可达35％以上，为第四系生气岩所生成的天然气提供了就近良好的储集场所。在第四系沉积的同时，本区还伴有微弱的新构造运动，这可从涩北一、二号构造虽然平缓，但轴部地层较翼部为薄的事实得以证明。这种同生背斜构造为天然气的运移和富集提供了有利的圈闭。在对第四系天然气的分析研究确认，这种类型的气藏，属于形成时间甚短、产生于生物化学阶段的生物成因气。因此，这些天然气藏的形成模式应为生气岩在生物化学作用下所产生的天然气，就近运移于边沉积边隆起的疏松砂质岩中，并在有利的圈闭中富集，形成天然气藏（图4.19）。

图4.19 涩北二号第四系同生式气藏

b）狮子沟深部油气藏：关于狮子沟深部缝洞型油气藏的形成，与上述第四系天然气藏除具有形成时间晚、生储层为相同层段的共性外，在成油机理上相差甚大。如狮子沟地区在晚渐新世和早、中中新世为深湖相沉积，在巨厚的E²₃－N₁主力生油层段发育同时，很少有可作储集层的砂质岩沉积。当上覆沉积达到生油层的成油门限深度时，其地质时代为上新世末期，适逢强烈的晚期喜马拉雅褶皱运动，导致古近、新近系形成构造。而本区生油层属于脆性的钙质泥岩和泥灰岩，本身具有一定原生孔隙度和较好的连通性，为刚进入成熟期的生油层就近提供了排烃通道和低压的储集场所。由于本区生油岩巨厚和具有较好的质量，油气资源十分丰富，因此，只要具有有利的圈闭和发育的缝洞，就可形成既有储量又能高产的油气藏（图4.20）。

图4.20 狮子沟缝洞型深油藏

4.2.1.2 断块油气藏

断块油气藏是由断层相互切割形成圈闭，油气储集其中形成的油气藏。各断块具有不同的压力系数和油水界面。根据生油层与储集层是否为相同时代和油气藏的形成是否经过再次运移等问题，断块油气藏又可分为原生断块油气藏和次生断块油气藏两种。前者以冷湖三号油藏为代表，后者以冷湖四号、五号油藏较典型。

冷湖三号油气藏的生油岩为中侏罗统的第四及第五段（J⁴₂及J⁵₂），储集层为上邻生油层的中侏罗统第六段（J⁶₂），其成油组合为下生上储式。由于侏罗纪断块活动强烈，经NW向和NE向两组断裂的相互切割，形成了较多高角度南倾的断块。但限于侏罗系沉积较薄，只有在古近、新近系沉积后的高温高压条件下，生油岩方能成熟。所排出的油气开始通过断裂向上运移时，为古新统、始新统不整合所遮挡，并于不整合面下的中侏罗统第六段砂质岩中富集，形成具有经济价值的油气藏（图4.21）。

图4.21 冷湖三号J⁶₂原生断块油气藏图

冷湖四号、五号油气藏的背景为一狭长的背斜带，油气主要分布于构造带东北翼的西倾大逆断层下盘，为较多断层相互切割而成的23个封闭断块内。经钻探证明，古、新近系全为河流相红色层，所以油源层仍为下伏侏罗系（J⁴₂和J⁵₂）。由于新近纪末的喜马拉雅晚期运动作用，构造东北翼西倾大逆断层和多组派生断层的发生和发展，侏罗系内的油气沿断裂上升至渐新统和中新统的封闭断块内，并在适于油气聚集的砂质岩内富集，形成了次生断块油藏。勘探实践证明，大逆断层带具有较多油砂的事实即可作为断层确是油气主要运移通道的证据。由于各断块面积的大小及与下伏侏罗系联通程度的差异，形成了产能悬殊、压力系数各异、油水边界自成体系的断块油藏。这也说明了冷湖四号、五号构造，在靠近大逆断层的屋脊状断块油层最为富集，而远离大逆断层的断块和楔状断块的油气藏富集程度甚低的原因。

4.2.1.3 断鼻油气藏

柴达木盆地断鼻油气藏一般分布于盆地的边缘，上倾部分指向老山并为平行于老山的断裂所遮挡，从而形成圈闭，如已遭受后期破坏的干柴沟油气藏。由于这类油气藏位于盆地边缘，岩性变化甚大，如干柴沟高点部分的渐新统储集层以砾岩和砾状砂岩为主，向盆地延展不足1000m，在地层厚度迅速增大的同时，即可相变为大套灰色泥岩及钙质泥岩，而成为该油气藏的油源层。因此，当生油层进入成油门限深度后所生成的油气即向压实作用较小的构造高部位运移，并最后为上倾方向断层所遮挡，在砂质岩储集层内富集形成油气藏。这类油气藏属于同层侧向运移。其他如咸水泉、石油沟高点和红沟子等鼻状构造，均具有基本相同的成油机理。

4.2.1.4 其他类型的油气藏

除上述几种主要油气藏类型外，在盆地内还发现了一些构造背景上的岩性油气藏，其成油机理与背斜油气藏基本相同，唯局部由于储油物性的差异而使油气的分布受到岩性的制约（图4.22）。如盆地西部的七个泉，其油气分布虽然从总体上仍属背斜高点控制，但其北翼的油水界面明显受岩性的影响而远低于南翼。又如北缘块断带的马海气田，为古近系直接超覆于基岩上的不整合气藏，其气源来自北侧的侏罗系还是南侧相变后的古、新近系，还有待于今后进一步证实。盆地内油气藏类型见表4.14。

图4.22 柴达木盆地油藏模式图

表4.14 柴达木盆地油气藏分类表

4.2.2 构造体系控制油气田分布

柴达木盆地是以西域系为主导控制因素并与阿尔金构造带和东昆仑纬向系复合控制的沉降区。因此，盆地内二级构造带主体呈NW－NWW向展布，低级构造除阿尔金山南侧出现一组NE向的弧形构造带外，盆内绝大部分二、三级构造约呈NW－NWW向反S形展布，这些低级构造多是油气聚集的场所。下面列举扭动构造型式控油的典型实例。

4.2.2.1 冷湖反S形构造控制油气分布

该构造带是一条反S形的主干断裂控制的背斜构造带，而主干断裂的展布明显地控制了地蜡、油苗和浅油藏的分布，由于中、新生代强烈的构造运动伴随着背斜构造带的形成，产生了张性、张扭性断裂，破坏了原有的油气藏的完整性，使油藏遭到较严重的破坏，同时也造成油气再分配、再成藏（图4.23）。

图4.23 冷湖构造带油苗、浅油藏分布与主干断裂的关系图

4.2.2.2 花土沟油田

花土沟油田位于范庄坳陷、狮子沟－油沙山背斜带内，并由这3个构造带组成一个反S形构造，而油田主要分布在反S形转弯处应力低值区（图4.24）。

4.2.2.3 咸水泉反S形构造控油

该构造位于茫崖坳陷西北边缘的阿尔金山前斜坡区，是一个向南东倾伏的断鼻构造，沿其轴线形呈反S形，油气主要分布在反S形轴部转弯处。

图4.24 花土沟反S形构造与油气分布图

4.2.3 油气分布特征

4.2.3.1 生烃凹陷控制油气藏分布

目前已发现的油气田多分布在生烃凹陷及附近地区。

4.2.3.2 断裂控制油气藏展布

盆内中新生代油气田（藏）带与断裂有密切关系。断裂作为油气通道或封闭条件作用于油气田（藏）。如尕斯断陷各油气田（跃进一号、切六号、河西等）它们的形成均受断裂控制。

4.2.3.3 储层物性品质控制油气藏丰度

储层物性好与差，直接影响油气藏丰度、规模、储集量等。

4.2.3.4 各类扭动构造型式控制油气田分布

如柴西南油气及柴东北油气田展布往往受控于雁列构造带、反S形构造带、S形构造带。冷湖几个油气田分布在反S形构造体系中。

4.2.3.5 古生代油气田

目前在柴达木盆地尚未发现古生代油气田。但从塔里木盆地古生代油气分布规律分析，预测柴达木盆地古生界油气田分布特征：①古隆起古斜坡是油气富集的有利地区；②断裂带和区域不整合面是油气运聚的有利场所。因此在研究柴达木盆地演化和构造体系控油过程中，特别要关注不同时代，尤其是前中生代古隆起、古斜坡分布区以及前中生界断裂构造带分布区。

柴达木盆地古生界油气资源量估算为30×10⁸t，据古生界烃源岩演化程度预计以气为主。石炭－二叠系在部分地区有成油的可能。因此，建议加强古生界基础地质和油气资质评价研究。首先，建议先勘探盆地东北部石炭－二叠系优选有利区带，进行钻探力争有新的突破。笔者认为古生界油气潜力较大，将是今后油气勘探的重点层位和领域。

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