土库曼斯坦阿姆河右岸地区盐下碳酸盐岩气藏类型及油气富集因素

聂明龙，童晓光，刘群明，徐树宝，吴　蕾，陈骁帅，禚喜准

(1.辽宁工程技术大学，辽宁 葫芦岛　125105； 2.中国地质大学(北京) 能源学院，北京　100083；

3.中国石油天然气勘探开发公司，北京　100034； 4.中国石油勘探开发研究院，北京　100083；

5.中国石油(土库曼斯坦)阿姆河天然气公司，土库曼斯坦 阿什哈巴德)



土库曼斯坦阿姆河右岸地区盐下碳酸盐岩气藏类型及油气富集因素

聂明龙1,2，童晓光3，刘群明4，徐树宝4，吴蕾5，陈骁帅1，禚喜准1

(1.辽宁工程技术大学，辽宁 葫芦岛125105； 2.中国地质大学(北京) 能源学院，北京100083；

3.中国石油天然气勘探开发公司，北京100034； 4.中国石油勘探开发研究院，北京100083；

5.中国石油(土库曼斯坦)阿姆河天然气公司，土库曼斯坦 阿什哈巴德)

摘要：土库曼斯坦阿姆河右岸地区盐下中上侏罗统卡洛夫—牛津阶碳酸盐岩油气资源丰富，但是油气分布规律的研究相对滞后，通过对典型气藏解剖，分析了油气藏类型，探讨了油气富集高产的主控因素。结果表明，该区盐下碳酸盐岩发育有构造气藏、岩性气藏和构造—岩性复合气藏3大类及背斜气藏、断背斜气藏、逆冲断裂背斜气藏、生物礁岩性气藏和构造—岩性气藏等5小类气藏。海西期基底古隆起控制了大气田的形成，喜马拉雅期挤压构造运动形成了逆冲断裂油气聚集带，沉积相带控制了气藏含油气丰度，盐膏岩盖层保存条件好，形成断背斜气藏。大型完整背斜构造与高能礁滩体相配，是西部查尔朱阶地天然气富集高产的主控因素；逆冲断裂背斜构造圈闭与大规模的缝洞型储集体配合，是东部别什肯特坳陷和基萨尔褶皱隆起区天然气富集高产的主控因素。

关键词：盐膏岩；礁滩体；气藏类型；富集因素；阿姆河盆地；土库曼斯坦

盐下碳酸盐岩储层中油气资源丰富，约占全球已知油气资源总量的50%，包括全球最大的油田——沙特阿拉伯的盖瓦尔油田和最大的气田——卡塔尔的诺斯气田[1]。阿姆河盆地是中亚最重要的含油气盆地之一，卡洛夫—牛津阶碳酸盐岩与上覆基末利阶盐膏岩形成良好的储盖组合[2-3]，天然气资源丰富，储量占盆地的80%左右，已探明特大型气田十余个，近期油气勘探仍有突破[4-5]。阿姆河右岸地区位于阿姆河和土库曼斯坦与乌兹别克斯坦两国边境线之间，构造上位于阿姆河盆地东北部斜坡带，面向扎翁古兹坳陷和别什肯特坳陷等成熟的生烃坳陷，烃源充足，油气成藏条件优越[6-9]。该区油气分布规律研究相对滞后，多数为早期的研究资料。勘探实践表明，阿姆河右岸地区上侏罗统基末利阶盐膏岩厚度变化大[10]，卡洛夫—牛津阶碳酸盐岩发育多类型沉积相带[11-14]，控藏因素复杂。本文通过对研究区典型气藏的解剖，分析了气藏类型及天然气富集的主控因素，以期对该区油气勘探提供参考，丰富盐下碳酸盐岩油气田地质勘探理论。

1区域地质背景

阿姆河右岸地区呈西狭东宽的长条形，构造上位于阿姆河盆地东北部斜坡带，夹持在近北西走向的基底大断裂之间，在地质结构上具有西高东低和北高南低的断阶式构造格局，横跨查尔朱阶地、别什肯特坳陷和基萨尔褶皱隆起区3个构造单元(图1)。阿姆河右岸在古生界褶皱基底之上，二叠—三叠纪海西运动发育了一系列断块古隆起，三叠纪末期进入稳定发育阶段，中生代继承了基底断块古隆起的构造特征，新近纪至现今，遭受来自西南基萨尔方向的挤压，形成了西南基萨尔褶皱隆起区和别什肯特坳陷[15-18]，海西期古构造遭受不同程度的改造而最终定型。

阿姆河右岸上侏罗统基末利阶发育了一套盐膏岩，是良好的区域盖层，厚度自西向东逐渐增加，西部查尔朱隆起最薄处厚度不足100 m，而东部别什肯特坳陷厚度可达1 000 m以上[10]，盐膏岩在晚期挤压构造运动作用下发生塑性滑脱，形成了盐上和盐下不一致的断裂系统和构造[10,17]。

阿姆河右岸中上侏罗统卡洛夫—牛津阶为一套碳酸盐岩沉积建造，是主要的勘探目的层，为碳酸盐岩台地沉积体系，横跨了局限台地—蒸发台地—开阔台地—台地边缘—台缘斜坡—盆地等多个沉积相带[11-14]，礁滩体发育，对气藏和优质储层的发育有重要影响。

2气藏类型

阿姆河右岸地区已发现气藏几十个，从构造形态、储层特征及气水关系等方面分析气藏特征，根据气藏圈闭成因，卡洛夫—牛津阶碳酸盐岩气藏分为构造气藏、岩性气藏和复合气藏3大类；并可进一步细分为背斜气藏、断背斜气藏、逆冲断裂背斜气藏、生物礁气藏和构造—岩性气藏等5小类(表1)。

图1　土库曼斯坦阿姆河右岸构造区划

2.1　构造气藏

(1)背斜构造气藏。在基底古隆起背景上披覆背斜形成背斜型圈闭，构造上倾方向溢出点的等值线控制含气范围，含气高度与构造幅度一致，具有统一的气水界面和压力系统。其代表如萨曼杰佩气藏，为一个完整短轴背斜构造，近东西走向，背斜构造的发育具有基底古隆起构造背景，在沉积上属于台缘内侧礁滩相沉积[14]；经系统分层测试，未发现明显层间隔气层，从上到下礁滩体含气层段是相互连通的，不同含气层段均有统一气水界面、压力系统和流体性质特征；形成块状气藏，具有构造面积大、含气高度大、储层物性好、储量丰度高的特点，是一个整装的高产大气田。

(2)断背斜气藏。背斜构造形态，高部位被盐下断裂切割，但断层断距较小，其两侧碳酸盐岩块体仍相互对接，气藏主体仍具有背斜圈闭形态，气藏有统一的气水界面和压力系统，构造闭合线控制溢出点。该类气藏代表是别—皮气藏，上侏罗统碳酸盐岩顶面构造圈闭由东西2个构造高点组成，其间还发育数条盐下基底断裂，断层的落差小于构造圈闭幅度，仍可形成一个完整构造圈闭。沉积上属于台缘上斜坡碳酸盐沉积，具有缓坡型礁滩复合体的微相沉积特征，自下而上是由多个黏结丘、障积丘、粒屑滩和丘间泥等微相相互叠置而形成；平面上呈箱状或丘状礁滩复合体，储层物性较好。根据钻井测试和测井解释，气田2个构造高点都有近似的气水界面，断裂两侧具有统一气水界面、统一压系统和流体性质，属于块状底水气藏，断层不具有封闭性，总体上天然气分布完全受其构造北倾的最低溢出点圈定，是桑迪克雷隆起区带面积最大、幅度最高的气田。

(3)逆冲断裂背斜气藏。气藏一般具有狭长的半背斜构造特征，呈北东走向。受逆冲断裂影响，断层下降盘盐膏岩与上升盘碳酸盐岩对接，形成侧向封堵，在平面上天然气分布完全受逆冲断裂带上升盘半背斜构造形态及其与断裂带交切的最低闭合线控制，半背斜最低圈闭线为天然气溢出点，含气高度与构造幅度一致。气藏储层储集空间以裂缝、溶洞为主。该类气藏数量众多，其代表气藏如阿克库姆拉姆气藏，局部构造形态为一个逆冲断裂封堵的半背斜，呈北东走向，西侧逆冲断裂带落差大，形成盐膏岩洼槽；岩性为一套泥晶生屑灰岩，特别在断裂带附近，致密灰岩裂缝和微裂缝发育，具有一定渗透性能。测试表明，气藏是具有统一气水界面、统一压力系统和统一流体性质的块状气藏，逆冲断裂致使盐膏岩直接与上升盘碳酸盐岩层对接，对该气田构造圈闭形成起了十分重要的作用。

2.2　岩性气藏

单斜鼻状构造背景，礁滩型储集体，厚度大，物性好，本身小幅度构造圈闭不能封堵天然气，含气面积、含气高度都比其局部构造面积大和高，主要靠构造上倾方向岩性致密带封堵，鼻状构造最低闭合线与岩性致密带相交切控制了溢出点，从而形成了生物礁岩性气藏。气藏一般含气高度不大，规模较小。其代表气藏如亚希尔杰佩气藏，是一个生物礁岩性气藏，为一个鼻状构造群Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ号小幅度构造背景，现今构造面积和幅度均较小，沉积上属于台地边缘带礁滩体，礁滩体上覆和侧向致密岩性封堵是气藏形成的主要因素。经系统测试，已证实该气田含气面积、含气高度都比其局部构造面积大和高，属于生物礁岩性气藏。

2.3　构造—岩性复合气藏

气藏形态以完整背斜气藏为主，沉积属于蒸发台地—局限台地相区，储层岩性主要为鲕粒灰岩、颗粒灰岩等，以台地内部鲕粒滩、粒屑滩微相为主，气藏幅度、面积较小，储量丰度较低，整体储量不大。其代表气藏如法拉勃气田，为一个较完整的短轴背斜构造。卡洛夫—牛津阶碳酸盐岩自下而上由台礁滩相向局限台地潟湖相沉积演变，在岩性上为硬石膏夹致密灰岩和鮞粒灰岩薄层，储层具有薄层中等孔隙特征，非均质性较为严重。在含气层组中，孔渗性较好的灰岩在纵横向上变化大，具有层薄和透镜状分布的特征，形成了构造—岩性复合气藏。

3油气分布主控因素

3.1　古隆起控制了大气田的形成

阿姆河右岸发育有坎迪姆、萨曼杰佩和别—皮等大气田，这些大气田的共同特点是背斜构造或断背斜构造气藏，圈闭面积大、幅度高，发育在古隆起构造高部位。如上述气田就分别对应了查尔朱、坚基兹库尔和桑迪克雷等古隆起。阿姆河右岸地区在二叠—三叠纪海西期伸展构造运动作用下，发育了大量基底断块古隆起，侏罗系超覆在古隆起之上，形成背斜构造；在晚期喜马拉雅运动中挤压构造运动改造弱的区域，成为油气的有利聚集区，形成了高部位的大气田，围绕大气田发育了若干小的卫星气田，成群分布、大小不一，每个隆起构造带成为一个天然气富集区(图2)。

3.2　晚期挤压构造运动形成逆冲断裂油气聚集带

阿克库姆拉姆逆冲断裂背斜气藏在别什肯特坳陷和基萨尔褶皱隆起区大量分布，气藏规模相对较小，构造面积数十至数平方千米不等，但气藏数量较多，多者每个聚集带气藏可达5～6个，断续分布。这类气藏分布受逆冲断裂带控制，在喜马拉雅期阿姆河右岸地区受到强烈的挤压构造运动，别什肯特坳陷和基萨尔褶皱隆起区形成了多个逆冲断裂带，每个逆冲断裂带发育多个逆冲断裂背斜构造，受逆冲断裂控制，两侧碳酸盐岩与盐膏岩相对接，构成侧向封堵，形成了逆冲断裂背斜气藏，每个逆冲断裂带形成一个天然气富集带。

阿姆河右岸卡洛夫—牛津阶上覆一套盐膏岩，东部厚度较大，如桑迪克雷隆起及其以东地区，厚度在600 m以上，最厚可达1 200 m以上，埋藏深度在2 000 m以上，在如此深度下，盐膏岩塑性强，在喜马拉雅期挤压构造运动下，变形强烈，形成数量众多的走滑断裂、逆冲断裂，沿着盐膏岩层滑脱，使碳酸盐岩顶面构造被切割，当断层落差小于背斜构造圈闭幅度时，形成断背斜气藏，如别—皮气藏，因此，小断距断层并不控制油气分布，只是使气藏复杂化。

3.3　生物礁控制含油气丰度与岩性油气藏形成

阿姆河右岸地区不同气藏储量丰度差异较大，与卡洛夫—牛津阶碳酸盐岩沉积相带有关，不同沉积相带形成的储层物性及有效厚度不同。台地边缘礁滩体是最优良储集体，储量丰度最大，如萨曼杰佩气田，储量丰度为7.8×108m3/km2；其次是台缘斜坡，由多个黏结丘、障积丘、粒屑滩和丘间泥等微相相互叠置而形成的礁滩复合体储层物性较好，储量丰度较大，如扬—恰气藏，储量丰度5.8×108m3/km2左右；最差是蒸发—局限台地和台缘下斜坡—盆地等沉积相带，前者以发育与盐膏岩互层的薄储层为主，储量丰度低，如蒸发—局限台地相带的法拉勃气田，储量丰度2.7×108m3/km2，后者发育缝洞型、裂缝—孔隙型储层为主，储量丰度低，如阿克库姆拉姆气田，储量丰度只有2.8×108m3/km2。阿姆河右岸卡洛夫—牛津阶碳酸盐岩发育有蒸发—局限台地、开阔台地—台地边缘、台缘斜坡—盆地等多个沉积相带，不同相带礁滩体发育特征不一，岩性差异较大，控制了气藏的储量丰度。

台地边缘和台缘斜坡发育生物礁滩体，在喜马拉雅期挤压构造运动中被改造，在古隆起斜坡带，生物礁体被上倾方向致密岩性所围限，形成了生物礁岩性气藏，如亚希尔杰佩气藏。这类气藏一般规模较小，礁滩体规模及被致密层所围限的幅度是气藏富集高产的主要因素；气藏主要分布在坚基兹库尔隆起构造带的麦捷让东斜坡、桑迪克雷隆起的南斜坡和杨古伊气田东斜坡。生物礁如果与背斜构造相叠置，形成具有生物礁储层的背斜构造气藏，如萨曼杰佩气藏。在局限—蒸发台地相带，发育有台内鮞粒滩、萨布哈等微相，纵向岩性多变，旋回性韵律性明显，隔层、夹层较多，储层横向物性变化大，非均质性强，叠加背斜构造，形成了受构造和岩性双重因素控制的构造—岩性复合气藏，如法拉勃气藏。

图2　土库曼斯坦阿姆河右岸气藏分布模式示意

分类气藏特征成因富集因素分布预测古隆起控藏背斜型、断背斜型为主,构造—岩性型为辅二叠—三叠海西构造运动控制背斜构造与礁滩体叠置桑迪克雷隆起坚基兹库尔隆起查尔朱隆起逆冲断裂控藏逆冲断裂背斜气藏晚期挤压构造运动和盐膏岩塑性滑脱局部构造与缝洞体叠置别什肯特坳陷、基萨尔褶皱隆起生物礁控藏生物礁岩性气藏斜坡构造与生物礁滩体叠置礁滩体规模麦捷让东斜坡、扬古伊东斜坡、桑迪克雷南斜坡

图3　土库曼斯坦阿姆河右岸地区气藏分布预测

3.4　有利勘探方向

阿姆河右岸海西期构造运动形成的基底断块隆起，被新近纪以来东强西弱的挤压构造运动所改造，卡洛夫—牛津阶碳酸盐岩沉积相带自西向东依次展布了台地—台地边缘—台缘斜坡—盆地等沉积相带，盐膏岩东厚西薄等东西分带的地质特征使气藏分布具有东西分带性，形成西部古隆起控藏、生物礁控藏和东部逆冲断裂控藏等3种控藏特征，油气富集高产因素不同(表2)。

西部查尔朱阶地台地相与古隆起区相配合，大型完整背斜构造与高能礁滩体相叠置，控制了天然气富集高产；东部别什肯特坳陷和基萨尔褶皱隆起区逆冲断裂带与台地前缘斜坡—盆地相带相叠置，逆冲断裂背斜构造与大规模缝洞型储集体相配合，控制了天然气富集高产。因此，西部台地相区，寻找背斜构造、断背斜构造是油气勘探关键；别什肯特坳陷及其以东地区，在逆冲断裂背斜构造带基础上寻找缝洞型储层发育区是勘探关键(图3)。

4结论

(1)阿姆河右岸喜马拉雅期伸展构造运动形成的基底断块隆起，被新近纪以来东强西弱的挤压构造运动所改造，卡洛夫—牛津阶碳酸盐岩沉积相带自西向东依次展布了台地—台地边缘—台缘斜坡—盆地等沉积相带，是油气成藏的基础地质条件。

(2)阿姆河右岸上侏罗统卡洛夫—牛津阶碳酸盐岩气藏分为构造气藏、岩性气藏和复合气藏3大类，并可进一步分为背斜型、断背斜型、逆冲断裂背斜型、生物礁型、构造—岩性型等5小类。受构造运动、沉积相带及盐膏岩等因素控制，气藏分布具有东西部的分带性。

(3)海西期基底古隆起控制了大气田的形成，喜马拉雅期挤压构造运动形成了逆冲断裂油气聚集带，发育有多个小而肥气藏，沉积相带控制了气藏含油气丰度，与生物礁与隆起斜坡带相叠置形成岩性油气藏，盐膏岩盖层保存条件好，形成断背斜气藏。

(4)西部查尔朱阶地油气富集高产的主控因素是大型短轴背斜构造与高能礁滩体叠置，东部油气富集高产的主控因素是逆冲断裂背斜构造与规模性缝洞型储集体相叠置。

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Types of pre-salt carbonate gas reservoirs and hydrocarbon

enrichment factors of Amu Darya right bank area in Turkmenistan

Nie Minglong1,2, Tong Xiaoguang3, Liu Qunming4, Xu Shubao4, Wu Lei5, Chen Xiaoshuai1, Zhuo Xizhun1

(1.LiaoningTechnicalUniversity,Huludao,Liaoning125105,China; 2.SchoolofEnergyResources,ChinaUniversityof

Geosciences(Beijing) ,Beijing100083,China; 3.ChinaNationalOilandGasExplorationandDevelopmentCorporation,

Beijing100034,China; 4.PetroChinaResearchInstituteofPetroleumExploration&Development,Beijing100083,China;

5.CNPC(Turkmenistan)AmuDaryaRiverGasCompany,Ashkhabad,Turkmenistan)

Abstract:Hydrocarbon resources in the Middle-Upper Jurassic Callovian-Oxfordian carbonate rocks are abundant; however, research on the distribution law of hydrocarbon is relatively backward. Through the study of typical gas reservoirs, analysis of the type of hydrocarbon reservoirs and discussion of the major reasons for high hydrocarbon output , we determined that there are three main types of pre-salt gas reservoirs in carbonate rocks: structural, lithologic and structural-lithologic compound gas reservoirs. Additionally, there are five minor gas reservoirs: anticline, faulted anticline, thrust faulted anticline, reefs and structural-lithologic gas reservoirs. We also discovered that Hercynian basement paleo-uplift controlled the formation of large gas fields and Himalayan extruded tectonic movement formed thrust faulted hydrocarbon accumulation zones. The abundance of gas was controlled by sedimentary facies belts and good seal provided by salt-gypsum cover contributing to the formation of faulted anticline gas reservoirs. The coincidence of large anticline structures and high energy reef beach body was the major controlling factor for the enrichment of natural gas in the west Zarzhu terrace. The coincidence of thrust faulted anticlinal structural traps and large scale fissure type reservoirs is the main reason for the enrichment and high yield of natural gas in the east Bieshikent Depression and Jisaer folded uplift zone.

Key words:salt-gypsum rock; reef beach body; types of gas reservoirs; enrichment factors; Amu Darya Basin; Turkmenistan

基金项目：国家青年基金(41402101 )和国家科技重大专项(2011ZX-05059)联合资助。

作者简介：聂明龙(1976—)，男，博士后，从事油气地质综合研究及教学工作。E-mail:nieminglong@sohu.com。

收稿日期：2015-1-23；

修订日期：2015-12-11。

中图分类号：TE122.3

文献标识码：A

文章编号：1001-6112(2016)01-0070-06doi：10.11781/sysydz201601070