塔里木盆地海相碳酸盐岩油气运聚成藏研究进展

塔里木盆地海相碳酸盐岩油气运聚成藏研究进展

Research progress on hydrocarbon migration and accumulation of marine carbonate

rocks in Tarim Basin

2018年1月

塔里木盆地海相碳酸盐岩油气运聚史恢复研究进展

摘要：为了加深对塔里木盆地的海相碳酸盐岩油气藏运聚成藏的认识，本文从塔里木盆地的基本地质概况以及构造演化情况出发，系统性地认识塔里木盆地寒武-奥陶系海相碳酸盐岩。先简述了塔里木盆地的构造演化情况，了解塔里木盆地的构造演化情况，重点介绍寒武-下奥陶系海相地层的构造演化特征以及分布情况；其次概述了塔里木盆地的海相碳酸盐岩油藏形成条件及分类特征，然后描述了油气富集规律及主控因素，最后综述了油气运移聚集史的研究进展。

关键词：塔里木盆地；海相碳酸盐岩；运移聚集；成藏；构造演化；研究进展

1 前言

塔里木盆地位于中国新疆南部（图1），是我国面积最大、含油气资源丰富的大型内陆叠合盆地。盆地处于天山、昆仑山和阿尔金山之间。南北最宽处520千米，东西最长1400千米，面积约40多万平方千米。海拔高度在800-1300米之间，地势西高东低。盆地的油气勘探先后在塔北、塔中、巴楚、库车等地的油气勘探获得了重大突破，发现了国内最大的海相碳酸盐岩油田、最大的海相砂岩油田和最大的陆相高气田。盆地中含油气层分布在寒武系、奥陶系、石炭系生物碎屑灰岩段、石炭系—二叠系小海子组、古近系库姆格列木组和卡拉塔尔组等6个层系, 有效勘探面积超过20.1×104 km2, 总资源量超过40×108 t。近年来，对塔里木盆地的海相油气勘探关注度越来越高，特别是对下古生界海相碳酸盐岩油气聚集规律的研究成为当前高度关注的领域。盆地内的轮南、塔河、塔中等下古生界油气田的发现预示了海相碳酸盐岩油气勘探的巨大前景[1]。

图1.塔里木盆地地形图

Fig.1 Topographic map of the Tarim Basin

海相碳酸盐岩是塔里木盆地最主要的油气勘探目标之一[2]。塔里木的碳酸盐岩主要发育于震旦系、寒武系和奥陶系，另在石炭系、二叠系、古近系的部分层段也有分布, 累计厚度达2000～5000米, 分布面积约35×104km2。而盆地的海相碳酸盐岩主要发育于寒武、奥陶系，厚达5～7km，海相油气田主要分布在古

生代克拉通的三大古隆起上（图2）。在以往的油源对比证实下，说明了寒武—奥陶系是海相油田的主力油源层；盆地东北部的满加尔凹陷是主力生油凹陷[3]。

图2.塔里木盆地海、陆相油气田分布图(梁狄刚，2000) Fig.2 Distribution of marine and non-marine oil-gas fields in Tarim Basin 塔里木盆地是一个大型叠合复合盆地，而油气运移是与盆地中各种不同性质的流体流动一起发生的，是盆地中内动力和外动力综合作用的结果[5]。叠合盆地是指经历了多期构造变革并由多个单型盆地经多方位叠加复合而形成的、具有复杂结构的盆地，不完全等同于残留盆地[6]或改造型盆地[7]的概念。在长期的发展演化过程中，叠合盆地具有多期成盆、多期成烃和多期成藏的特征，决定了这类盆地具有复杂的油气运聚模式。塔里木盆地寒武—奥陶系碳酸盐岩具有多套烃源岩、多期构造演化、多套储盖组合与多类圈闭、多期成藏与多期调整改造的“五多”复杂特征，油气分布极为复杂。

油气运聚成藏的研究包括油气的来源、方向、运移路径以及充注时间，是石油地质学家研究的重要内容，是贯穿整个成藏过程的纽带。油气运移路径和方向的识别对于确认有利富集区至关重要，也是研究难点。运移路径的确定为勘探目标的选择提供直接依据，而充注历史的研究则为油气系统各要素的时空配置关系提供了时间框架。十九世纪末，国外地质学家首先提出和描述了油气运移[8]，但由于缺乏有效的研究手段，油气运移研究进展缓慢；二十世纪以来，国内外学者逐渐完善了油气运移和聚集的水动力学说，并提出了多种可能的运移模式[9-13]。

迄今对于油气运移路径的研究主要有三种，即：物理模拟[14]、利用射线追踪技术正演模拟和预测油气运移路径和聚集区[15]、利用流体非均质性反演油气运移路径[16-20]。油气充注历史的研究由定性研究发展到K-Ar定年技术等定量研究[21]。油气成藏是指在沉积盆地中，石油、天然气生成后，通过在输导层中的运移，最后充注进入圈闭之中，聚集形成油气藏的地质过程。油气成藏是各种地质因素综合作用的结果，是油气在地壳中所处的一种暂时的相对平衡状态，后期的地质作用也可以破坏这种平衡状态，致使油气重新分布、聚集，形成次生油气藏，达到新的相对平衡。

总结塔里木盆地海相碳酸盐岩油气的运聚成藏研究进展，能够了解目前塔里木盆地海相碳酸盐岩的研究状况，加深对塔里木盆地海相地层的认识。同时，对塔里木海相地层的成藏模式研究综述，可以从整体上把握塔里木盆地成藏模式的规律，对后续进行海相盆地研究提供一定的思路。

2 塔里木盆地构造背景与地质特征

2.1 塔里木盆地构造演化特征

塔里木盆地的发展演化受不同时期板块构造背景的控制，形成了陆内裂谷、裂陷槽、克拉通内拉张盆地、克拉通内挤压盆地、被动大陆边缘盆地、弧后拉张盆地、弧后前陆和周缘前陆盆地等多种原型盆地并相互叠加和改造。盆地中存在挤压、引张、扭动和叠加构造样式，可以形成良好的圈闭构造。盆地中的大型隆起带是主要的油气聚集带，前陆盆地褶皱—冲断带具有较好的油气前景[22]。塔里木盆地夹持在天山和昆仑山之间，边界为大型逆冲断裂带和走滑断裂带所限，塔里木盆地及邻区开展的地面地质、地震及钻井等方面的油气勘查和研究成果表明，该盆地具有复杂的演化历史、众多的构造样式和良好的油气远景。

图3塔里木盆地与周缘造山系的卫星影像图(许志琴等，2011)

Fig. 3 Satellite image of the Tarim basin and its surrounding orogens 塔里木盆地是在前震旦纪陆壳基底上发展起来的大型复合叠合盆地。不同时期盆地内的隆坳单元既有继承，又有反转，因此盆地构造单元的划分就成为十分复杂的问题。贾承造按构造性质将塔里木盆地划分为隆起构造、坳陷构造、边缘断隆三类共12个一级构造单元[24]（图5、图6）包括7个隆起、5个坳陷，简称“七隆五坳”；盆地内部则为“三隆五坳”。塔里木盆地经历严寒武纪-中泥盆世、晚泥盆世一三叠纪、侏罗纪等三大伸展一聚敛的构造旋回，发育从海相、海陆过