濱里海盆地鹽下構(gòu)造帶鹽下系油氣資源潛力分析

濱里海盆地鹽下構(gòu)造帶鹽下系油氣資源潛力分析

濱河海盆地主要位于哈薩克斯坦西部（約占盆地總面積的85%），15%面積位于俄羅斯聯(lián)邦南部。構(gòu)造上,盆地位于東歐地臺(tái)東南部,與周圍的構(gòu)造單元以深大斷裂為界。次一級(jí)構(gòu)造單元包括濱里海中央坳陷、阿斯特拉罕-阿克糾賓斯克隆起帶、北-西北斜坡帶、北阿特勞單斜等,每個(gè)單元內(nèi)又包括若干個(gè)隆起和坳陷(圖1)。M區(qū)塊為中海油在濱里海盆地南部的陸上勘探區(qū)塊,面積1723.3km2。在鹽下層系的區(qū)域構(gòu)造圖上,該區(qū)塊位于阿斯特拉罕-阿克糾賓斯克隆起帶西南段,在基底頂面構(gòu)造圖上處于隆起帶上北里海次級(jí)隆起的西部。阿斯特拉罕-阿克糾賓斯克隆起帶是濱里海盆地內(nèi)的一個(gè)大型繼承性隆起帶,在其西端的阿斯特拉罕隆起上發(fā)現(xiàn)了巨型天然氣-凝析氣田,在盆地東部的扎爾卡梅斯隆起發(fā)現(xiàn)了扎納若爾、肯基亞克等大型油田,說明該隆起帶具有良好的油氣聚集條件。但阿斯特拉罕-阿克糾賓斯克隆起帶的其他鹽下隆起構(gòu)造埋藏深度較大,一般在5000m以下,迄今為止尚未進(jìn)行鉆探。因此,預(yù)測鹽下儲(chǔ)集層的類型及性質(zhì)成為本地區(qū)勘探的關(guān)鍵。本文在前人對濱里海盆地及其南部地區(qū)大量地質(zhì)研究成果的基礎(chǔ)上,對M區(qū)塊鹽下層系可能發(fā)育的儲(chǔ)集相帶進(jìn)行初步預(yù)測,為該構(gòu)造帶的鉆探提供一些參考。1盆地南緣鹽下儲(chǔ)層特征1.1基層組織及構(gòu)造阿斯特拉罕隆起地區(qū)鉆遇最古老的地層為上泥盆統(tǒng)法門階,巖性為灰?guī)r。據(jù)地球物理資料預(yù)測,下伏的弗拉斯階為碳酸鹽巖,中泥盆統(tǒng)愛菲爾階-吉維特階為碎屑巖-碳酸鹽巖,上覆韋憲階-巴什基爾階為灰?guī)r(圖2)。晚泥盆世-巴什基爾期(C2),阿斯特拉罕隆起為一個(gè)長時(shí)期發(fā)育的碳酸鹽臺(tái)地,主體為臺(tái)地淺灘相沉積的顆粒碳酸鹽巖;邊緣發(fā)育了藻類生物建隆。目前已發(fā)現(xiàn)的阿斯特拉罕巨型天然氣-凝析氣田位于隆起中部的碳酸鹽淺灘沉積相帶,儲(chǔ)集層巖性為裂縫性顆粒碳酸鹽巖。晚石炭世—早二疊世早期,阿斯特拉罕隆起地區(qū)發(fā)生了構(gòu)造抬升和剝蝕,阿丁斯克階泥巖-白云巖不整合覆蓋于巴什基爾階儲(chǔ)集層之上,構(gòu)成了該地區(qū)良好的局部蓋層?？坠绕?局限的蒸發(fā)盆地環(huán)境和活躍的沉降作用使盆地形成了巨厚的巖鹽-膏鹽區(qū)域性蓋層。1.2巴什基爾階-奧克斯克亞階成巖地層田吉茲隆起地區(qū)鉆井揭露至上泥盆統(tǒng),從法門階到上石炭統(tǒng)巴什基爾階幾乎全部是碳酸鹽巖,僅含極少量泥巖薄層。田吉茲隆起是深水盆地中一個(gè)孤立的生物建隆,有多個(gè)高水位期到低水位期的水深變化旋回,巴什基爾階、謝爾普霍夫階和韋憲階奧克斯克亞階淺水臺(tái)地相生物碎屑灰?guī)r和顆?；?guī)r為主要儲(chǔ)集層。與阿斯特拉罕隆起相似,田吉茲構(gòu)造上也缺失上石炭統(tǒng)莫斯科階-下二疊統(tǒng)阿賽爾階。阿丁斯克階泥巖直接以不整合與上石炭統(tǒng)巴什基爾階接觸,由于繼承了前期的生物建隆地貌特征,隆起上該套地層厚度僅為10~80m,而在隆起以外的地區(qū)急劇增厚到1000m以上。再向上為孔谷階巖鹽-膏鹽層(圖2)。2對m區(qū)塊及其鄰區(qū)的結(jié)構(gòu)史的分析2.1盆地南緣沖斷帶的形成階段濱里海盆地可能曾于里菲紀(jì)發(fā)生裂谷作用,并在裂谷地塹和裂谷肩部位沉積了陸源碎屑巖,此后經(jīng)歷了元古代末的抬升和剝蝕;中泥盆世晚期甚至更早(晚奧陶世),東歐地臺(tái)又經(jīng)歷了一個(gè)新的裂谷作用階段。晚泥盆世-早石炭世盆地進(jìn)入了被動(dòng)大陸邊緣發(fā)育階段。盆地的北半部存在深水盆地,沿著該深水盆地的大陸坡邊緣,形成了碳酸鹽巖建隆。沿著斜坡向下,生物碳酸鹽巖消失,在盆地內(nèi)部的深水區(qū),其沉積厚度較小。韋憲期至巴什基爾期,盆地由被動(dòng)大陸邊緣發(fā)展階段轉(zhuǎn)入裂谷階段,在淺水區(qū)沉積了碳酸鹽巖。莫斯科期至阿丁斯克期盆地演化進(jìn)入裂谷聚斂階段,海西運(yùn)動(dòng)期的擠壓作用引起構(gòu)造體制反轉(zhuǎn),哈薩克斯坦板塊和北烏斯秋爾特地塊與東歐板塊碰撞并形成了后來構(gòu)成盆地的南緣和東緣的沖斷帶。至孔谷期初,濱里海盆地與南側(cè)的古特提斯洋和東側(cè)的烏拉爾洋隔絕,濱里海逐漸孤立于世界大洋之外,成為局限的蒸發(fā)盆地。2.2基底形態(tài)控制的構(gòu)造基底厚度從現(xiàn)今構(gòu)造上看,阿斯特拉罕-阿克糾賓斯克隆起帶上阿斯特拉罕隆起地區(qū)的基底頂面埋深與諾沃博加金隆起和古里耶夫隆起相近,略大于后兩者;其中泥盆統(tǒng)愛菲爾階頂面埋深小于諾沃博加金隆起和古里耶夫隆起;而上石炭統(tǒng)巴什基爾階頂面又明顯高出后兩者,并顯示出阿斯特拉罕隆起上泥盆統(tǒng)和石炭系各套地層厚度明顯大于另外兩個(gè)隆起。說明阿斯特拉罕隆起在泥盆紀(jì)和石炭紀(jì)期間的構(gòu)造沉降幅度明顯大于諾沃博加金隆起和古里耶夫隆起。從地層厚度上看,整個(gè)隆起帶上古生界厚度具有明顯變化,在相對坳陷區(qū)厚度較大,相對隆起區(qū)厚度較小,從5~6km減少到1~2km.沿隆起帶走向,從西向東再轉(zhuǎn)向東南方向,上泥盆統(tǒng)-上石炭統(tǒng)具有由厚變薄再變厚的特點(diǎn)。在阿斯特拉罕地區(qū)鹽下古生界厚度達(dá)4km;M區(qū)塊鹽下古生界最大厚度僅1.5km左右,諾沃博加金隆起和古里耶夫隆起上該套地層厚度也不大,在兩隆起之間的凹陷處沉積厚度也不超過2km;向圖加拉克昌坳陷方向厚度又明顯增大。這樣的地層厚度變化明顯受基底形態(tài)控制。從圖3看出,中泥盆世時(shí)期,M區(qū)塊的基底埋深要比阿斯特拉罕隆起地區(qū)淺將近1km,其東面的諾沃博加金隆起、古里耶夫隆起上基底埋深也有這種特點(diǎn),到了圖加拉克昌坳陷,基底埋深又增大。該時(shí)期整個(gè)阿斯特拉罕-阿克糾賓隆起帶的基底表現(xiàn)為寬緩的隆起,從幾個(gè)隆起構(gòu)造的復(fù)原剖面都可以看出,此時(shí)的阿斯特拉罕隆起表現(xiàn)得要更為平緩一些。說明中泥盆世時(shí)期處于隆起帶邊緣的阿斯特拉罕隆起的隆起幅度相對較小,形態(tài)上表現(xiàn)為大型隆起上的一塊低地,為沉積物提供了大量的可容空間。同樣,在其南北向古構(gòu)造復(fù)原剖面中也能觀察到這樣的特點(diǎn)。晚泥盆世到晚石炭世巴什基爾期是盆地發(fā)展的重要時(shí)期,經(jīng)歷了從晚泥盆-早石炭世的被動(dòng)大陸邊緣到早石炭世韋憲期-晚石炭世巴什基爾期的裂谷兩個(gè)盆地發(fā)育階段。阿斯特拉罕-阿克糾賓斯克隆起帶上次級(jí)隆起的構(gòu)造演化也呈出各自的特點(diǎn)。這一時(shí)期的阿斯特拉罕隆起與北阿特勞單斜表現(xiàn)為整體的持續(xù)穩(wěn)定沉降,沉積地層從北向南厚度逐漸增大,說明阿斯特拉罕隆起上的沉降速率和沉積補(bǔ)償速率均較高,地層厚度最大(>1500m)。這一時(shí)期,M區(qū)塊構(gòu)造變化較大,隆起的頂點(diǎn)相對于下部隆起向西遷移,使得沉積層具西薄(150m)東厚(450m)的特點(diǎn);從區(qū)塊南北向古構(gòu)造復(fù)原剖面也觀察到隆起的頂點(diǎn)相對下部隆起向南遷移的特征(圖4);M區(qū)塊南部的占巴伊隆起形成,區(qū)塊則表現(xiàn)為占巴伊隆起的寬緩的北坡,沉積厚度由南向北逐漸增大;而占巴伊隆起的南坡傾角較大,沉積厚度增加,沉積體呈楔狀。諾沃博加金隆起在這一時(shí)期的構(gòu)造演化與M區(qū)塊比較相似,只是諾沃博加金隆起的構(gòu)造高點(diǎn)是隨時(shí)代變新逐漸向盆地方向遷移的,也具有北翼緩、南翼陡、沉積體呈楔狀的特點(diǎn)。古里耶夫隆起地區(qū)這一時(shí)期的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)相對平緩,地層厚度變化不大。晚石炭世莫斯科期至早二疊世阿丁斯克期,盆地演化進(jìn)入裂谷聚斂階段,海西期的擠壓作用引起構(gòu)造體制的反轉(zhuǎn),隆起帶上活躍的構(gòu)造抬升作用使阿斯特拉罕地區(qū)抬升并遭受剝蝕,缺失莫斯科階-薩克馬爾階;M區(qū)塊及諾沃博加金隆起和古里耶夫隆起上該套地層也明顯減薄或缺失;在諾沃博加金隆起、古里耶夫隆起上這套地層的最大厚度不超過200m。這表明此時(shí)的阿斯特拉罕-阿克糾賓斯克隆起帶處于整體抬升階段,甚至是圖加拉克昌坳陷也受到擠壓并抬升,沉積厚度變薄(圖3),而諾沃博加金隆起的頂點(diǎn)再次向盆地方向偏移?？梢钥闯?這一時(shí)期是阿斯特拉罕-阿克糾賓斯克隆起帶構(gòu)造作用發(fā)生強(qiáng)烈變化的時(shí)期,沉積厚度、沉積物也都發(fā)生了重要變化。在早二疊世,由于來自烏拉爾地區(qū)的大量碎屑物質(zhì)的輸入,碳酸鹽巖沉積作用被陸源碎屑沉積所取代。二疊紀(jì)期間該盆地被充填,從三疊紀(jì)至今,在淺?；虼箨憲l件下沉積了數(shù)千米的沉積物。3結(jié)構(gòu)地震相特征在M區(qū)塊的鹽下解釋了兩個(gè)界面:П1和П21.П1相當(dāng)于鹽下層系(前孔谷階)的頂面,П21大致相當(dāng)于石炭系底。將鹽下地層劃分為兩個(gè)地震層序:上部為位于П1和П21反射界面之間的地震層序,相當(dāng)于石炭系-下二疊統(tǒng)阿丁斯克階層序(以下簡稱上部地震層序);下部為位于П21反射層之下的層序(以下簡稱下部地震層序),其下界未作解釋,主要分析層位是中泥盆統(tǒng)愛菲爾階-上泥盆統(tǒng)法門階碳酸鹽巖地層。根據(jù)地震反射結(jié)構(gòu),在上部和下部地震層序中主要?jiǎng)澐殖隽藘纱箢惖卣鹣?第一類是平行-亞平行地震相,據(jù)其連續(xù)性又可以分為連續(xù)的和弱連續(xù)的,反映了地層的垂向疊加特征;第二類是亂崗狀-雜亂結(jié)構(gòu)地震相(圖5)。推測該剖面片段的兩端從中泥盆世到石炭紀(jì)繼承性發(fā)育了生物礁,兩個(gè)礁體之間為消舄湖相泥頁巖和泥灰?guī)r并可能含有顆粒碳酸鹽巖。根據(jù)M區(qū)塊的構(gòu)造背景和構(gòu)造演化特征分析認(rèn)為,M區(qū)塊所在的占巴伊隆起與諾沃博加金隆起、古里耶夫隆起、阿斯特拉罕隆起和卡拉通-田吉茲隆起,在晚泥盆世碳酸鹽巖沉積作用開始之初都處于相似的構(gòu)造-沉積環(huán)境。因此,推測亂崗狀反射地震相是生物礁相、灘壩相或其他丘狀反射沉積體;而連續(xù)-中等連續(xù)的強(qiáng)振幅平行地震相是生物礁間相帶和礁后消舄湖相,連續(xù)性好的反射可能與顆粒碳酸鹽巖、泥灰?guī)r與泥頁巖互層沉積有關(guān)。由于沉降速率和碳酸鹽巖特別是生物碳酸鹽巖沉積速率的不同配置,導(dǎo)致了沉積相帶分布的差異。占巴伊隆起、諾沃博加金隆起和古里耶夫隆起的沉降速率較低,為沉積物提供的可容空間有限,造成這些隆起上的上泥盆統(tǒng)-中石炭統(tǒng)沉積厚度較小?？赡艿奶妓猁}巖類型包括臺(tái)地邊緣障壁礁粘結(jié)巖以及障壁礁后灘壩相顆粒碳酸鹽巖和消舄湖相泥頁巖和泥灰?guī)r。晚古生代期間,占巴伊、諾沃博加金、古里耶夫等古隆起基本上是東西走向排列,因此障壁礁的分布應(yīng)該是位于這一系列隆起的南北兩側(cè)。由于資料有限,揭示丘狀反射地震相的平面分布還有一定的難度。4構(gòu)造背景及構(gòu)造環(huán)境濱里海盆地穩(wěn)定的碳酸鹽沉積開始于晚泥盆世,并延續(xù)至二疊紀(jì)阿丁斯克期,中間稍有間斷。盆地南緣主要有生物礁型和淺水條件下形成的孤立碳酸鹽臺(tái)地兩大類碳酸鹽巖沉積。田吉茲地區(qū)和阿斯特拉罕地區(qū)是這兩種類型碳酸鹽巖沉積的典型代表,前者生物礁型,后者為典型的淺水碳酸鹽臺(tái)地,有廣闊而平坦的碳酸鹽淺灘相碳酸鹽巖沉積,沿著碳酸鹽臺(tái)地的邊緣發(fā)育了障壁礁。據(jù)相關(guān)資料分析,晚泥盆世到早石炭世韋憲期,盆地南部、西南部的阿斯特拉罕-阿克糾賓斯克隆起地區(qū)屬于淺水沉積環(huán)境,M區(qū)塊地區(qū)也可能發(fā)育孤立碳酸鹽巖臺(tái)地。從構(gòu)造演化史分析可以看出,該時(shí)期M區(qū)塊為一基底隆起,向南北兩側(cè)沉積厚度增大,隆起邊緣可能發(fā)育障壁礁,地震相分析中觀察到的丘狀反射結(jié)構(gòu)也證實(shí)了這一點(diǎn),但規(guī)模不是很大;在隆起頂部,由于水體較淺,水動(dòng)力條件較強(qiáng),是礁、灘沉積的有利環(huán)境,可能沉積生物碎屑灰?guī)r、鮞?；?guī)r等,并形成良好儲(chǔ)集層;另外,由于晚石炭世的構(gòu)造抬升可能使隆起頂部的碳酸鹽巖地層遭受風(fēng)化、淋濾,使儲(chǔ)集層物性得到改善。時(shí)代更晚一些的謝爾普霍夫期-巴什基爾期,隆起頂部相對于下部地層向盆地外側(cè)遷移,M區(qū)塊內(nèi)則成為一個(gè)寬緩斜坡,碳酸鹽巖沉積層的厚度增大,最大可達(dá)800m,礁的發(fā)育規(guī)模也可能增大。同時(shí),隆起頂點(diǎn)的遷移也可能造成生物礁體的向南遷移。謝爾普霍夫期到巴什基爾期,濱里海盆地深水范圍增大,M區(qū)塊可能相當(dāng)于開闊陸棚沉積環(huán)境,沉積顆粒質(zhì)泥巖、泥質(zhì)顆粒巖和顆粒巖。至巴什基爾期末,阿斯特拉罕隆起強(qiáng)烈抬升并遭受剝蝕,而M區(qū)塊可能相當(dāng)于局限碳酸鹽臺(tái)地沉積環(huán)境,以顆粒質(zhì)泥巖和泥質(zhì)顆粒巖沉積為主,一定程度上會(huì)發(fā)生白云化作用。到二疊紀(jì),受到烏斯秋爾特微大陸的影響,碳酸鹽沉積最終被陸源碎屑巖沉積所取代,物源區(qū)位于盆地南緣的卡爾平褶皺帶。鉆井揭示阿斯特拉罕隆起地區(qū)的下二疊統(tǒng)主要由泥頁巖組成,而M區(qū)塊距離源區(qū)更遠(yuǎn),結(jié)合早二疊世盆地南部古地理?xiàng)l件以及地震相特征推測區(qū)塊內(nèi)的下二疊統(tǒng)為以泥質(zhì)巖為主的陸源碎屑巖沉積,粒度偏細(xì),成為有利儲(chǔ)集層的可能性不大。5晚二疊世盆地南緣晚石炭世沉積模式(1)M區(qū)塊所處地區(qū)在晚泥盆世-晚石炭世巴什基爾期為一繼承性古隆起,與阿斯特拉罕-阿克糾賓斯克隆起帶上的其它次級(jí)隆起在晚古生代期間具有相似的構(gòu)造演化特征和古地理?xiàng)l件,但沉降、沉積速率較低,沉積厚度較小;晚二疊世時(shí)期盆地南緣的碰撞使M區(qū)塊成為一個(gè)平緩