西部地区中小盆地油气田开发进展

西部地区中小盆地油气田开发进展前言位于贺兰山以西，昆仑山－巴颜喀拉山以北的我国西北地区，是油气资源实现战略接替的地区。除发育的塔里木、准噶尔和柴达木3个大型含油气盆地外，还有众多的中小型盆地。这些盆地大多是在古生代原型盆地或褶皱基底的基础上发育起来的中新生代盆地，多数具有复合盆地的特征，既发育中新生代烃源岩，同时古生界又具备生烃潜力。区域地质演化历史根据地理学和古地磁学的研究，中国西北地区在奥陶纪时为一些离散的微古陆分布在北纬20°至南纬30°之间，其间为一些小洋盆或海槽所分隔。这些微古陆包括华北(NC)、柴达木(Q)、扬子(SC)、塔里木(T)、昆仑(KL)和哈萨克斯坦(KZ)。这时，准噶尔地块是哈萨克斯坦微板块的一部分，西伯利亚板块(SB)则漂移在北部古亚洲洋上(图1a)。图1中国及邻区板块运动示意图(a)奥陶纪，板块离散，各自独立运动；(b)早二叠世，SB、K2与T三板块业已拼合，Q与NC早已拼合，但它们之间为大洋分隔；(c)三叠纪，除SC与T外，其余块体拼合在一起，SC板块逆时针旋转，致使东部先拼合，使秦岭一昆仑洋自东向西呈剪刀状闭合(a—c)，三叠纪后，各块体开始了新的离散聚敛旋回；(d)侏罗纪，SB、KZ与T顺时针旋转，NC与Q逆时针旋转，张扭作用造成西北地区广泛的伸展环境；(e)白垩纪。T南移且顺时针旋转，造成早白垩世时西北地区伸展强烈，并伴有火山喷发；(f)中新世，SB、NC、SC、Q等基本就位，但KZ与T距现今位置差1000--2000km，表明上新世到第四纪以来，块体北移与旋转运动十分强烈SB西伯利亚板块；KZ哈萨克斯坦板块；T塔里木板块；NC华北板块；Q柴达木板块；SC扬子板块；KL昆仑地体早二叠世(P1)时，海西运动使塔里木一华北洋盆关闭(图1b)。哈萨克斯坦、准噶尔、中天山和塔里木地块碰撞成一个板块，使中国西北地区与西伯利亚板块增生在一起，华北与柴达木连结。扬子与昆仑板块之间则被秦岭洋所分隔。在准噶尔地块周边形成一系列前陆盆地，如天山北麓的玛纳斯盆地和乌鲁木齐盆地。勘探证实这些前陆盆地中沉积了良好的二叠系生油岩，是准噶尔盆地内主要的油气来源。中生界是西北地区重要的构造变动时期(图1c，1d，1e)。主要表现在藏北和中国大陆之间特提斯洋的关闭，天山和秦岭构造带重新活动。天山南、北的俯冲作用形成塔里木和准噶尔的前陆盆地。克拉通盆地内部构造变动较小，这是由于向北的挤压应力较小。早、中侏罗世的断陷盆地内有煤系烃源岩广泛分布。第三纪，特别是中新世，印度板块与欧亚板块的碰撞使中国西北地区产生强烈的挤压作用(图1f)。在天山、秦岭和昆仑山前形成一系列前陆盆地，如库车、乌苏、酒泉和叶城盆地等，在准噶尔、酒泉和吐鲁番盆地的周边形成一系列背斜构造。柴达木盆地褶皱作用影响到全盆地。介于塔里木盆地和柴达木盆地之间的阿尔金走滑断裂带影响到两侧的盆地形成与分布。中新世至第四纪大规模的挤压、走滑等形变，最终形成了西北地区沉积盆地的构造格局和各种含油气构造带的圈闭形式。盆地沉积体系古生代海侵出现两次高潮，发生在奥陶纪和石炭纪。奥陶纪时海水覆盖了各克拉通型小陆块，仅有水下低凸起或岛弧偶而出露水面，发育了由陆表海、陆架至半海相一深海等环境沉积，如塔里木克拉通上出现自满加尔东部深海相页岩向阿瓦提一巴楚陆表海相灰岩或白云岩过渡的现象川，其间出现一狭窄的斜坡过渡相带；石炭纪时西北地区南缘发育成为被动大陆边缘，出现陆架或陆表海相沉积，而在伊犁一北天山一博格达一康古尔一黄山一带出现裂谷或小洋盆沉积，可出现半深海相一深海相浊积岩。这两次海侵高潮期对于西北地区烃源岩的发育具有重要意义。二叠纪时出现了海陆过渡相沉积（部分从晚石炭世开始），主要表现为含煤岩系的形成。三叠纪以来西北地区基本上处于内陆环境，仅在早白要世末期一早第三纪，喀什地区受到了新特提斯洋海侵的影响，形成一个海湾，表现出五次小的海进海退旋回。中新生代内陆河湖相沉积往往具有湖盆范围较宽、但水体较浅的特点，以滨一浅湖相沉积为主，这种坳陷式宽湖盆与断陷式窄的深湖盆在空间上都可出现。中新生代内陆湖盆在湖侵期或其低位、高位期都可出现泥岩或含煤岩系（如西北地区广泛分布的侏罗系）沉积，它们可构成重要的生油岩。中小盆地分布规律中新生代盆山演化是在晚古生代末形成的新生大陆基础上进行的。新生大陆主要是由几个不同的陆块和其间残留的古缝合带(造山带)所组成，由于这些古缝合带构造稳定性较弱，在中新生代当地球动力学背景为伸展时，它们表现为成盆区;当动力学背景转为挤压时往往又隆起成为山系（如古天山、古祁连山和古阿尔金山等）。这些山系和其间由原来陆块所组成的盆地，构成了中新生代盆山构造格局的基本面貌。现今的沉积盆地分布总体上受“四块三带”的控制，“四块”即准噶儿一吐哈地块、塔里木地块、柴达木地块与阿拉善地块；“三带”即天山造山带、祁连造山带、阿尔金造山带。大型盆地主要分布在“块”上，中小盆地主要分布在“带”上（图2）。图2中国西北地区沉积盆地分布大地构造位置图主要构造单元编号及名称：Ⅰ：西伯利亚板块；Ⅱ：哈萨克斯坦板块；Ⅲ：塔里木板块；Ⅳ：喀喇昆仑大陆边缘；Ⅴ：柴达木板块及其大陆边缘；Ⅵ：那尔多斯西南陆缘；Ⅶ：大山兴蒙晚古牛代活动陆缘；Ⅷ：华北板块；主要盆地编号及名称：①塔里木盆地；②准噶尔盆地；③吐哈盆地；④柴达木盆地；⑤伊犁盆地；⑥焉舍盆地；⑦毛塘湖盆地；⑧柴窝堡盆地；⑨敦煌盆地；⑩花海盆地；⑪银额盆地；⑫雅布赖盆地；⑬潮水盆地；⑭武威盆地；⑮酒西盆地；⑯酒东盆地；⑰民乐盆地；⑱苏于湖盆地；⑲民和盆地；⑳巴彦浩特盆地；21六盘山盆地；22定西盆地；23共和盆地；24匆库木库里盆地；25函吐拉盆地；26索尔库里盆地；27双临盆地；主要断裂编廿及名称：F1科克森他乌一阿尔曼太断裂带；F2克拉美丽一麦钦乌拉断裂带；F3中天山北侧断裂带；F4康西瓦断裂带；F5阿尔金断裂带；F6喀喇昆仑南缘断裂带；F7昆仑中断裂带；F8祁连山北缘断裂带；F9牛首山一疏勒河断裂带；F10苏红图一特罗西滩断裂；F11龙首山断裂；F12吉兰泰一金昌断裂中小盆地的油气聚集生储盖组合特征多套生储盖组合的赋存是西北地区具有丰富油气资源的重要物质基础。每个盆地的上、中、下或上、下生储盖组合在空间上存在变化，即一构造单元可能只以某一生储盖组合为主也可能几套生储盖组合都存在，因此油气富集程度的差异就取决于生储盖组合的空间配置。每一含油气盆地可能存在以某一生储盖组合为主体的现象，即油气储量主要分布在这一组合中，如吐哈盆地(J2)、柴达木盆地(Kz)、酒西盆地(K1、K3)、准噶尔盆地(P-T)等，且多以中或上储盖组合为主。每一含油气盆地的下(生)储盖组合往往在勘探进行到一定程度时才会发现，常构成储量发现的突破点。油气聚集时期西北地区的油气聚集与区域构造演化阶段表现出较好的对应关系，有四个油气聚集时期或关键时刻(S、C2-P、K1、Kz)和三个油气藏调整再分配时期(D、T、N-Q)。三套区域性烃源岩的热演化过程决定了西北地区油气聚集的关键时刻。由于伸展聚敛旋回的发育，伸展期发育的碳酸盐岩或泥岩层序在聚敛时期进人生排烃高峰，而这时受区域挤压作用形成大量圈闭，同时由于聚敛期构造活动使源岩遭受断裂作用，排烃效率提高，常形成大规模的油气聚集。如塔里木盆地寒武系一下奥陶统源岩在奥陶纪末一志留纪进入生烃高峰，志留纪时形成了大规模的油气聚集。二叠系或侏罗系一下白奎统在早白奎世进人生烃高峰，于燕山早中期形成的圈闭聚敛了大量油气(酒西盆地主要聚集了Kl的低成熟油气)。晚期前陆盆地层序叠加，石炭一二叠系、侏罗一白坚系、部分下第三系在新生代不同时期进人生烃高峰期(或高成熟阶段)(第四系源岩进人生物甲烷气阶段)，而新生代又是西北地区盆地定型与圈闭主要形成时期，这一时期聚集了大量油气。三个主要的盆地性质转换时期造成了三次油气藏破坏或调整再分配。其一是在泥盆纪，由前陆挤压环境向伸展环境转变，表现为石炭系或上泥盆统(D3)不整合在下伏不同时代地层之上，造成早期聚集的油藏被破坏，如志留系沥青砂，破坏的方式是削蚀作用。其二是三叠纪，油气藏遭受断裂作用，油气沿断层向上运移从而规模减小。其三是新生代晚期的改造再分配，也主要沿断层发生，如各盆地所见的地表油苗或沥青显示，常是油气沿断层运移的迹象。油气聚集模式油气主要分布在山前断裂带或内部隆起带之上。根据盆地现今的地质结构或残余的构造成分可简略地将西北地区的油气聚集概括为两种模式，即前陆盆地型与克拉通盆地型(图3)。图3西北地区含油气盆地油气聚集模式油气地质条件的特殊性与东部地区相比，西北地区石油地质条件和油气分布规律具有特殊性我国东部地区中新生代含油气盆地主要形成于裂谷系的大地构造环境，盆地构造演化历史相对较短，继承性较强，后期改造作用较弱；发育藻源相油页岩为主的优质烃源岩和继承性发育的富油气凹陷，具有陆内裂谷的热盆背景；发育新生新储和新生古储2种成藏组合，油气在宏观上受富油气凹陷和有利相带控制，油气系统的形成和演化具有较强的继承性和叠合性；油气资源丰富，分布相对集中，易于形成大规模连片发育的复式油气聚集带。与东部地区相比，西北地区含油气盆地主要形成于特提斯构造域的小型克拉通地块背景上，普遍经历了“地块-海槽”与“盆地-造山带”两大演化旋回；盆地规模较大，演化历史较长，发育海相、海陆过渡相、陆相多套烃源岩和多套含油气系统，具有多源生烃、多期运聚、多期成藏，含油气层系多，勘探领域广，油气资源较丰富。但由于经历了多期板块构造演化和盆缘造山运动的影响，盆地演化的继承性普遍较差，盆地沉降中心和沉积中心普遍发生强烈迁移，导致多套图4西北地区含油气盆地地质结构图(1)塔里木盆地民丰一库车横剖面图；(2)准噶尔盆地一阿尔泰山横剖面图；(3)吐哈盆地台北凹陷横剖面图；(4)柴达木盆地昆仑山一茫崖一大风山一阿尔金山横剖面图和(5)酒西盆地老君庙一302井横剖面图油气系统的叠合性较差，形成了多期叠合复合含油气盆地（图4）。强烈的后期构造活动与新造山作用使盆地油气系统遭受强烈改造和调整，油气分布相对复杂，总体不均，局部富集，可形成大规模富集型油气田，但由于成藏规律复杂，勘探难度很大。西部中小盆地盆地群特征明显西北地区中小盆地大多分布在褶皱山系或构造活动带上。同一山系或构造带上发育的盆地，经历了相似的构造演化并具有相似石油地质特征，且在空间展布上有一定排列组合关系，因此可将其组合成盆地群。主要有北准噶尔山间盆地群、天山山间盆地群、阿尔金走滑盆地群、阿拉善-河西走廊盆地群、祁连山间盆地群、六盘山-共和盆地群等。从生油层和含油气情况看，西北地区中、小型盆地群有三个重要特点：有若干套陆相生油层，部分盆地有海相生油层，大多数盆地都有侏罗系生油层。有众多的油气苗和探井油气显示，有一批盆地发现中、小型乃至大型高产的油气田或工业油气井。沉积凹陷控制生油层及油气分布，部分凹陷面积达数千平方公里，沉积岩厚度5000m左右，与大型盆地某些富含油气的生油凹陷相比，差距不大，甚至相当。此外，还有一些小而肥的生油凹陷，如酒西盆地的青西凹陷。表1西北地区部分有古油气远景的中小型盆地或凹聃概况盆地群名称盆地凹陷主要目的层含油气情况凹陷类型北准噶尔布尔津一福海布尔津P2相邻凹陷见油流中型、深天山伊宁霍城一伊北P2、J1-2少量油流小型、深尤尔弗斯西部J1-2荧光显示小型、深焉耆博湖J1-2高产油气中型、深阿尔金敦煌湾窑J1-2大型、深大坝J1-2、K1小型、深酒西青西K1工业开发小型、深中口子J1-2含油砂小型、较深阿拉善一走廊银根查干K1含油砂中型、深务桃亥J1-2中型、深潮水窑南J1-2小油藏中型、较深巴音浩特东部C2-3油斑显示中型、较深祁连南祁连C、P、T残余、深六盘山一共和六盘山海原J1-2、K2探井显示及油苗中型、深西宁中部J1-2小型、深民和巴州J1-2小油藏中型、深共和切吉J1-2、K2相邻凹陷见油砂注：大、中、小型凹陷分别指面积≥3000km2、1000-3000km2、500-1000km2。“深”指基底埋深≥5000m，“较深”指3000~5000m。上述特点表明，各中、小型盆地群含一定规模的油气是可以肯定的，部分小而肥或大而深的凹陷具有找到大、中型及中、高产油气田的前景，是主要找油方向。初步分析具备这种前景的盆地及凹陷至少有l7个(表1)，并且其数目将随着勘探程度的提高而增加和被证实。中小盆地的勘探历史与前景油气勘探历史悠久、成果丰硕，屡有新发现西北中小型盆地油气勘探历史悠久，迄今已在酒西、吐哈、焉耆及三塘湖等盆地发现工业油气流和探明多个中小型油气田，在酒东、花海及民和等盆地获得工业油流。其中位于河西走廊的酒西盆地，面积仅2700平方千米，于20世纪30年代末即开展过油气勘探工作，发现并建立了玉门油矿（后称为玉门油田），此后的70余年，玉门油矿为我国石油工业发展做出重要贡献。2002年，在酒西盆地位于祁连山逆冲推覆带下的青西凹陷，科研人员部署探井获得高产油气流，发现青西油田。并首次在白垩系下沟组发现砂岩油气层，拓展了酒西盆地的勘探领域。自上世纪90年代初以来，吐哈盆地先后发现了鄯善、丘陵、葡北、红台、鲁克沁、火烧山等21个油气田，原油最高年产量达到300万吨。近年来又相继在火烧山构造带和台北凹陷探明可观的油气储量。三塘湖盆地石炭系火山岩勘探取得长足进展，是近几年西北地区油气储量增长较快的盆地，位于马朗凹陷的牛东油田三级储量累计超过1亿吨。焉耆盆地油气资源较丰富，已探明宝浪等3个小型油气田。2013年，科研人员在柴窝堡盆地东北部开展野外地质调查，见到油砂显示，在二叠系实施地质浅钻取出轻质油岩芯，表明该盆地东北部也有较好的油气勘探潜力。油气资源总量可观，但整体丰度较低，勘探机遇与风险并存据不完全统计，西北中小型盆地拥有油气资源量超过100亿吨，且探明率很低，这还未包括油砂、页岩油、页岩气、煤层气等非常规油气资源。与大型含油气盆地相比，中小型盆地油气勘探存在一定的难度，也具有较大的风险，这主要表现在以下几个方面：部分中小型盆地资源潜力有限，资源丰度较低，如敦煌盆地、六盘山盆地等；多数位于大中型盆地边缘或山前构造带，地质构造复杂；主要发育中新生代地层且分布较为局限，古生代石炭-二叠纪地层残缺不全或演化程度高，生烃潜力尚不明朗；地表和地下勘探条件复杂；大部分勘探程度极低，一些盆地甚至为石油地质勘查空白区，地质认识有待深化。存在多个勘探领域，非常规资源值得重视研究表明，西北中小型盆地具有多个油气勘探领域。首先，由早期属于大中型原型盆地残留凹陷发展而来的中小型盆地是油气勘探的有利地区，其现存沉积体（盆地或凹陷）单位面积的油气丰度较高。其次，近源古隆起或凹中隆是勘探有利区带。吐哈盆地在侏罗系沉积前，具有“五凸六凹”的格局，目前临近台北富烃坳陷的库木塔克等凸起带均已发现油气藏并建成产能。再次，山前带是油气勘探有利区带。酒西盆地山前带青西油田的发现、吐哈盆地山前带侏罗系油藏的发现，充分说明中小型盆地的山前带也具有较好的勘探前景。最后，石炭-二叠系是中小型盆地潜在的勘探领域。三塘湖盆地石炭系自生自储型油气藏的发现就是最好的例证。西北地区类似三塘湖石炭系的盆地不在少数，其中伊犁盆地石炭-二叠系具备较好的生储油气条件，应蕴藏着一定的油气资源。此外，油砂、页岩油、页岩气、煤层气和浅层天然气等非常规油气资源也是西北中小型盆地勘探应该重视的领域。研究表明，位于青海省西部的共和盆地，在诸多的石油地质条件方面与柴达木盆地东部地区相似，应是寻找生物气的一个新领域。伊犁盆地侏罗系煤层发育，厚度大、埋深适中，是煤层气勘探的有利地区。而共和、西宁及民和盆地的油页岩、吐拉盆地的油砂资源也值得投入相应的勘探力量。结语西北中小型盆地具有较为可观的油气资源和多个油气勘探领域。只要坚定信心，优选石油地质条件较好的和资源潜力较大的中小型盆地持续勘探，一定会迎来新的较大的发现。参考文献车自成,罗