阿斯特拉罕穹隆油气地质特征及勘探潜力分析

朱毅秀，杨程宇，单俊峰，张军燕

(1.中国石油大学，北京 102249;2.中油辽河油田分公司，辽宁 盘锦 124010)

引 言

阿斯特拉罕穹隆 (隆起)位于滨里海盆地西南部，是一个北西—南东向的长垣构造。地理上位于伏尔加河下游和伏尔加河入里海的三角洲平原上，哈斯克斯坦和俄罗斯边界处，该穹隆西北部位于俄罗斯、东南部位于哈斯克斯坦，主体在俄罗斯。在其盐下层序中已经发现了阿斯特拉罕凝析气田 (俄)、依马谢夫气田 (哈)等大型油气田，外围还有一些未勘探的中小型盐下凸起构造。这些凸起构造和已发现的大型油气田都有类似或近于相同的地质演化史和相近的成藏条件，已经发现油气田和外围目前未发现区块在基础地质条件与含油气性方面十分相似，长垣南部的一些构造圈闭和西北部的大型油气田可能存在统一的气 (油)水界面，因而位于哈斯克斯坦部分外围区域具有很大的勘探潜力。研究穹隆区域油气地质特征、解剖阿斯特拉罕巨型凝析气田和依马谢夫凝析气田，分析外围地质特征，对评价穹隆南部及外围区块的勘探潜力及指导中国企业在此区域从事油气勘探开发生产、进行国际合作具有重要的理论价值和指导作用。

1 区域及基础地质特征

滨里海盆地是世界上油气资源储量巨大的含油气沉积盆地之一，也是近年来许多外国石油公司关注较多和认为最有勘探潜力的大型含油气盆地之一。盆地面积约为50×104km2，沉积物厚度最厚超过20 km[1-2]。盆地北接东欧地台，北部和西部边界为俄罗斯地台南部的一些隆起构造单元，而东、东南部与海西褶皱带相邻[3-5]，南北分别以伏尔加—乌拉尔台背斜和里海海滨为界;盆内可分为阿斯特拉罕—阿克纠宾斯克隆起带等4个二级构造单元，每个单元又包括若干个隆起(穹隆)和坳陷[3-6]。阿斯特拉罕穹隆位于阿斯特拉罕—阿克纠宾斯克隆起带西南端，是一个平缓的、两翼倒转的长垣[5，7]，穹隆基底埋深为 9 ～12 km，长宽分别为200、180 km，幅度可达3 km。

阿斯特拉罕穹隆为构造-沉积成因，在志留纪就具备其雏型，上泥盆统—下石炭统巨厚碳酸盐岩(厚达2 km)覆盖在前中弗拉斯期隆起上，隆起对其古生代地层分布和沉积面貌有重要控制作用。从早古生代一直到早石炭世，阿斯特拉罕—阿克纠宾斯克岛弧(活化岛弧)将东欧地台东南部分的被动边缘和广阔的特提斯海分开，岛弧边缘部分发育陆棚相碳酸盐岩生物建造[8-10]，岛弧发育上泥盆统—下石炭统巴什基尔阶浅水层状碳酸盐台地沉积建造，穹隆边缘为构造-沉积成因断开的陡坡，而多期断层复杂化使穹隆东南部轴向上表现为多个局部凸起。

盆地内充填了巨厚的古生代、中生代和新生代沉积物，在剖面上可分为盐下、含盐和盐上3套地层层系组合，主要目的层为盐下层序，其为下古生界—下二叠统巨厚的海相沉积层序，发育碳酸盐岩、泥岩与碎屑岩组合(图1)，其埋深大、生物灰岩发育。古生代稳定的浅水碳酸盐岩台地持续沉积，形成了富含有机质的沉积层序，上泥盆统与下石炭统碳酸盐岩层序在广阔的穹窿及外围广泛分布，穹隆与坡外同层序埋深相差500～1 000 m，多为断裂相隔，同时存在区域性的前下二叠统沉积间断。伊玛谢夫及以南区块与已发现的阿斯特拉罕气田区块古生代沉积层序相似。盐上地层由浅海陆棚相、滨岸相和过渡相三角洲的钙质石英砂岩与长石砂岩及泥页岩层序组成。

图1 阿斯特拉罕穹隆剖面构造

盆地富含油气，是哈萨克斯坦主要产油气区，也是俄罗斯的重要产油气区之一，目前在已探明的186个油气田中哈萨克斯坦油气田约占160个。盆地勘探始于19世纪末期，近些年发现了卡努甘等巨型油气田，2010年盆地产量超过6 000×104t，2012年盆地达高峰产量6 816×104t，此规模将稳产7～10 a。

2 阿斯特拉罕穹隆油气地质特征

阿斯特拉罕穹隆位于发现多个巨型油气田的阿斯特拉罕—阿克纠宾斯克隆起带的西南坡，其盐下地层自东向西依次发育了阿斯特拉罕凝析气田、依马谢夫气田和潜在的南依玛谢夫有利含油气构造等，总的沉积、构造及油气地质条件大致相似。

2.1 烃源岩特征

研究区盐下层序中上泥盆统、下石炭统、残余状中石炭统和下二叠统灰岩、泥灰岩及黑色泥页岩层序广泛发育(图1)，具备较好的生油条件。大部分观点认为，盐上油藏的形成是盐下层序烃类向上纵向运移并聚集的结果[11]。有人认为阿斯特拉罕构造中的大量天然气最有可能来源于中央洼陷的古生代烃源岩，这些烃源岩处在油气共生或者生气阶段[12-13]。

盆地盐下层序存在4套泥灰岩、泥页岩烃源岩组合 (表1)，阿斯特拉罕穹隆外围南北斜坡也存在该4套组合，主要为D3—C1和C1—C22套组合，其埋深比隆起上对应相同层位深 500～1 000 m。阿斯特拉罕凝析气田及以西地区烃源岩演化程度较高，可形成H2S和CO2含量很高的气藏及凝析气藏，邻近区域的卡努甘—田吉兹隆起及其以东地区生油岩演化适中，处于生油气阶段，且以油为主，由此形成了目前的气藏和油藏分布格局。

表1 滨里海盆地盐下层系烃源岩特征

2.2 阿斯特拉罕穹隆储盖层特征

在阿斯特拉罕穹隆目前发现的凝析油(气)主要聚集在巴什基尔阶的碳酸盐岩储层中，少量在盐上层序侏罗系和白垩系及新生代钙质石英砂岩和长石砂岩储层中。穹隆主力储层位于法门—巴什基尔阶碳酸盐岩台地和穹隆顶部，为古生代碳酸盐岩台地型储层。

巴什基尔阶由层状的生物碎屑灰岩、鲕粒灰岩、片状、块状灰岩和夹泥岩薄层的泥灰岩构成，泥岩薄层厚度为0.12～1.00 m，由下至上可分为克拉斯诺波梁层、杜克尔麦特层和普里卡姆层，前2个小层为早成生物礁建造破坏的产物，多为高能环境下形成的生物颗粒灰岩;普里卡姆层由高低能交替形成的页片状灰岩、块状灰岩和生物碎屑灰岩组成。巴什基尔阶储层主要为生物颗粒灰岩，颗粒为钙质藻类、有孔虫以及部分浅水高能环境的鲕粒与生物碎屑，粒间为方解石胶结物和沥青;组分为高灰质、低陆源杂质、低泥质，泥质以蒙脱石为主;粒间沥青含量较高，呈黄色(或褐色)，以非均质状态分布于孔隙及裂缝中。藻灰岩主要分布在依马谢夫区域及外围。储层厚度变化很大，为18～300 m。

依马谢夫区域巴什基尔阶碳酸盐岩储层储集空间主要是原生粒间孔和溶蚀作用形成的铸模孔。储层非均质性较强，孔隙度较低，为6% ～15%，平均为9%;渗透率也很低，约为1×10-3～8×10-3μm2，平均为2×10-3μm2。断层活动产生近100 m厚的裂缝带，平均裂缝宽度为11～17 μm，裂缝密度为4～80条/m。裂缝分为4～10 cm的正交张开缝、1～2 cm的垂直或者水平缝、被方解石部分充填的裂缝及溶蚀缝、方解石和沥青缝合线中的扩溶缝4种形式。主力产层的有效厚度变化很大，为10～151 m，总体上有效厚度向外减小。尽管成岩作用和破裂作用使储层的非均质性增强，但是储层良好的成层性使其相对于垂向有更高的侧向连通性。整体显示储层的规模大，连通性好。

阿斯特拉罕凝析油(气)田巴什基尔阶的储层平均有效厚度以10%的孔隙度为上限有36 m，6%上限时可达到77 m;储层有效厚度从隆起中心向边缘逐渐减薄，厚度为10～176 m。储层主要为原生孔，通过溶解、淋滤及重结晶作用形成的次生孔隙占总储集空间的30% ～50%;广泛发育缝合线、垂直及斜交构造裂缝，裂缝延伸度为10～15 cm，开度达0.11～1.00 mm，层内裂隙开度不超过5～10 μm，裂隙密度可达250条/m，裂缝孔隙度较低，不超过0.15%。部分裂缝被方解石、沥青、含泥沥青质充填，为无效缝。储层主要为孔隙型，孔隙—裂缝型及裂缝—孔隙型为次要储层。灰岩有效孔隙度平均为8% ～11%，渗透率为0.4×10-3～1.0×10-3μm2，相对较低。由气藏顶部向气藏边缘及外围、由上至下，孔隙型储层厚度减小，变化为混合型储集层。

阿斯特拉罕凝析气田储层的原始形成条件和后生变化决定其储集性能在横向和纵向上具有较强的非均质性[14]。储层结构复杂，层状储集岩与致密灰岩及泥岩夹层等非储集岩呈互层状，单层厚度为30～35 m，少量达50 m，夹层厚度为0.12～1.00 m。储层横向连通性好，延伸距离超过10～15 km，个别储集体呈透镜状。部分裂缝灰岩层因裂缝全愈合而变为致密灰岩层，为非储集层。这种储集层与非储集层无规律叠置呈现似块状特征。由上至下，致密层层数增加，储集性能变差。

阿斯特拉罕穹隆上发育厚达3.00～3.15 km的空谷阶含盐地层，此巨厚层状盐岩是良好的全盆地性区域盖层，也是形成异常高压的重要原因;15～200 m厚的下二叠统阿丁斯克阶泥岩与巴什基尔阶储层不整合接触，隆起内广泛分布，可作为该区优质的区域盖层。盐岩的蠕动使构造的部分区域内盐岩层厚度大大减小，甚至完全消失。早期石油充注所残留的沥青在盐下层序下二叠统泥岩和细粒砂岩中的凝结，使其变得十分致密，也成为隆起的局部盖层。

穹隆区及外围巨厚的烃源岩为碳酸盐岩优质储层提供了大量的油气资源，广泛的盐岩层与泥页岩层区域性封堵与保存了运移的油气，形成了阿斯特拉罕长垣构造内的极佳的生储盖组合。

2.3 阿斯特拉罕穹隆油气藏特征

在盐下组合中，穹隆为一巨型背斜油气圈闭，具下生上储式和自生自储式生储盖组合，多为处于高成熟凝析油区，产气和凝析油(气)为主。

深部和靠近盆地中心地带的巨厚烃源岩层所产生的丰富油气，横向上进行长距离的运移，目前所发现的油气田多分布在深大断裂带或者深大断裂带边缘[15]，证明了断层在油气运移中发挥的重要作用;盆地在中生代和新生代曾发生了多次回返运动，回返作用不仅仅形成了多个深大断裂带，而且促使溶解于地下水中的天然气分离为游离相，并进入圈闭。

圈闭构造形成于泥盆纪—石炭纪和石炭纪—早二叠世，烃源岩大量生烃并运移发生在早二叠世后，利于生成的烃类进入圈闭并成藏;同时连通盆地中央与边缘的沟道沉积以及深大断裂作为有利运移通道，利于断层附近的圈闭成藏。

石炭纪和二叠纪之间的区域性强烈剥蚀促使含烃与含水系统脱气，并把过去的油气藏破坏。二叠纪、侏罗纪、白垩纪的回返运动中，含水系统的溶解气分离为游离相，并逐渐向块状储集体的下倾方向排挤石油(在含气部分有许多油膜)，早期石油溢出形成的沥青改善了上部碎屑岩盖层的封盖性。早二叠世，穹状隆起及其相邻区被强烈剥蚀，空谷期盖层形成以后圈闭基本定型，此后中生代和新生代发生多次上升回返运动，并没有再次造成油气藏的破坏，却促进了断裂系统的发育，导致层压的急剧下降，使得地层水中的溶解气大量脱出，出现多次脱气作用，促进了凝析油的纵向运移和异常高压的形成。如阿斯特拉罕凝析气田的石油轻馏分溶解在天然气中而造成凝析气，其凝析油含量高达600 cm3/m3，产生异常高压，在4 km深度达63 MPa，压力系数为1.6，产层为高压异常层。

凝析油(气)藏整体含气相对酸性，组分为50.00% ～55.00%的CH4、22.00% ～24.00%的H2S、20.00% ～22.00%的 CO2和最多3%的 N2，天然气中还含有接近570～600 cm3/m3的凝析油。中石炭统巴什基尔阶气藏中天然气具有异常高的H2S(20.07% ～33.00%)、CO2(8.00% ～27.00%)和低含量NH4(50.50% ～61.90%)。凝析液的含量为417 g/m3，凝析油密度为0.812 g/cm3，饱和压力为59.2 MPa。储层温度为105～110℃，具有异常高压性质。

俄罗斯境内的阿斯特拉罕凝析气田位于同名穹状隆起顶部，为背斜型油气藏。该背斜构造高点海拔为-3 790 m，气水界面深度约为-4 073 m、含气厚度为283 m，构造幅度较平缓，产气面积达2 758 km2。产层巴什基尔组碳酸盐岩层顶部埋深约为4.00～5.15 km，推测在6 500 m深的泥盆系碎屑岩层序中仍有可能产气。产层具有异常高压特征，气藏含极高的H2S和CO2。天然气可采储量为216×1012m3，凝析油可采储量为7 163×108m3。在1988年气田产量达到峰值(达60×108m3)，但由于生产和市场原因，气田生产陷入停滞。

依马谢夫凝析气田和阿斯特拉罕凝析气田属于同一个背斜构造，是阿斯特拉罕凝析气田在哈斯克斯坦境内部分。该背斜规模约为7～14 km，构造幅度为276 m，气水界面为-4 073 m，与阿斯特拉罕气田有统一的气水界面，盖层是页岩和盐岩。

钻井证实，区块内岩盐穹隆特征明显，盐构造及盐上隆起构造发育，在深部具有穹隆间凹槽，由厚度较大的中生代地层填充，凹槽至穹隆的过渡带的盐上沉积厚度具有明显的梯度性。重力勘探证实，区块自北向南岩盐穹隆构造起伏明显减弱。

3 勘探潜力分析

穹隆在构造顶部盐下层序中已有大量油气发现，在构造中上部、中部、下部及外围地区盐下层序也可能存在潜力区，在深层泥盆系碎屑岩层序[16]和盐上层序也应该有所发现。

南依马谢夫区块位于阿斯特拉罕和依马谢夫气田东南部，与依马谢夫油气田之间通过一个狭窄的鞍部相连。南依马谢夫构造是一个由4个高点构成的三角形凸起，构造幅度接近250 m，高点海拔为-3 550 m，盐下层序顶界高于依马谢夫油气田。从地震解释资料来看，南依玛谢夫区块和西北方向的依马谢夫气田的地层连续性较好，整体上是阿斯特拉罕穹隆的一部分，发育类似的地层，具相同的海相沉积，经历近似的演化史，同时其位于烃类运移途中，更近源，距深大断裂更近，优于或等同于邻近已发现区域，勘探潜力大。

在隆起构造中上部、中部、下部及外围地区位于盐丘间的洼陷或凹陷的盐上层序中新生代海陆过渡相、陆相砂岩储层具备较高结构和成分成熟度，盐构造运动中盐层内断层拉张断开使烃类运移到盐上层序构造圈闭中，也可以形成盐上层序的中小型油气藏。

盐上和盐下层序产较强腐蚀性的强酸性天然气和高矿化度地层水，同时处于伏尔加河三角洲自然保护区内，如何处理气田所产高含硫的气体对环境影响，同时气田产层的普遍超压、复杂地层中巨厚膏盐层、伏尔加河三角洲地区恶劣的地面与地下条件等是油田勘探开发的一系列难点，大大增加勘探开发难度与风险，因而在对外合作时也应加强其综合风险评价。

总之，穹隆中良好的生储盖组合与成藏条件及已发现油气田均证实其油气资源十分丰富，而位于同一构造圈闭内的南依马谢夫区块具有较大的勘探潜力，值得下一步勘探开发。

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