南图尔盖盆地基底特征及基岩成藏模式

杨永亮

（中国石油辽河油田分公司）

南图尔盖盆地基底特征及基岩成藏模式

杨永亮

（中国石油辽河油田分公司）

在对地震、录井、测井、重力资料分析基础上，通过全三维构造精细解释、剩余重力异常综合分析等方法，对哈萨克斯坦南图尔盖盆地基底构造进行了推断解释。研究表明，该盆地具有双重基底，基底起伏十分剧烈，深大断裂发育，自西向东的4个北西—南东向展布的凹陷具有东断西超的特点。基底深度一般在1～5km之间变化，表现为南部深度大、北部深度小的趋势，在北西向断裂系的作用下，基底局部构造大多呈北西向展布。在此研究基础上，从岩性、储集性能、生储盖配置关系及保存条件等方面进行了古潜山成藏条件分析，建立了南图尔盖盆地基岩油气成藏三种模式，突破了该区仅在古潜山风化壳含油的认识。

哈萨克斯坦；南图尔盖盆地；基底特征；潜山油藏；油气成藏；成藏模式

1　引言

南图尔盖盆地（South Turgay Basin）位于哈萨克斯坦中部，是哈萨克斯坦主要含油气盆地之一（图1），油气田的形成与盆地深部构造的关系非常密切。前人资料表明，盆地总可采石油资源量为(4～5)×108t，目前探明石油地质储量1.428×108t，待发现可采资源量2.57×108t，其中潜山油藏待发现可采资源量占19%，仍具较大勘探潜力［1-3］。

南图尔盖盆地已开展过大量地震勘探工作，但由于未针对潜山开展过风险勘探，前人研究成果所反映的盆地基底构造信息并不是很丰富［2］。前苏联时期，曾开展了全区重力、磁力勘探工作，在阿雷斯库姆坳陷（位置见图2）主体部位完成了1：5万重力细测，测网密度为1km×4km，使用的数据处理方法限于常规的重力剩余异常和磁力剩余异常方法，精度较低，一些规模相对较小的地质信息未能解译出来。2005年开展了大量的二、三维地震勘探工作，研究工区基本已被三维地震所覆盖，在此基础上系统开展了盆地前中生界基底构造特征的研究，在基底古潜山等领域获得了突破，相继发现Kumkol、Kyzylkia、Doshan等潜山风化壳油藏（位置见图2），有的深钻至上古生界浅变质岩基底构造高部位约200m，并含油气，从而揭开了上古生界油气勘探的序幕。目前，盆地内钻遇潜山井300余口，平面上主要分布在潜山凸起带，纵向上大部分完钻井揭露潜山厚度300m以内，据完钻井揭示，潜山风化壳均成藏，但至今尚未发现潜山内幕油藏。2014年4月完钻的潜山风险探井Kar-24井，完钻井深3800m，揭露潜山厚度482m，录井见良好油气显示，荧光级别以上显示的地层累计达322m，这显示出该区深层潜山具有良好的勘探前景。因此，本文以地震、录井、测井、重力等资料为基础，通过全三维构造精细解释、剩余重力异常综合分析等方法，对南图尔盖盆地基底特征进行系统研究，并探讨基岩成藏模式，以期对该区潜山的下步勘探部署有所启示。

2　盆地构造格局

南图尔盖盆地位于乌拉尔山脉东麓，呈近南北向长轴状展布（图1），盆地总面积约8×104km2，本文研究区主要位于南图尔盖盆地门布拉克鞍部以南的阿雷斯库姆坳陷（图2），它自西向东发育4个北西—南东向展布的凹陷，即：西部的阿雷斯库姆凹陷、中央的阿克沙布拉克凹陷、东部的鲍金根凹陷及东北部的萨雷兰凹陷［3］，目前南图尔盖盆地发现的油气主要集中在阿雷斯库姆坳陷内，它是油气资源丰度最高的区域。盆地内裂陷作用表现为一侧强而另一侧弱的不对称特点，导致伸展构造的非对称性。各构造单元均表现为东部断裂与凸起分隔，西部超覆于隆起之上，形成东部断层陡坡、西部超覆缓坡的箕状半地堑（图3）。

图1　哈萨克斯坦含油气盆地分布图

图2　南图尔盖盆地阿雷斯库姆坳陷构造纲要图

图3　南图尔盖盆地东西向剖面地质结构图

3　基底特征

3.1基底岩性特征

南图尔盖盆地属于海西期基底之上的中生代裂谷，由前元古界—下古生界深变质岩与上古生界浅变质岩组成本区褶皱基底，由三叠系—侏罗系断陷及白垩系—新生界坳陷构造层组成盆地的盖层。基底与上覆沉积地层间以大角度不整合接触。

前元古界—下古生界的深变质岩系为盆地真正的基底，在研究区西北部的KK-14、EKar-1等多口井（位置见图2）钻遇，主要岩性为角闪岩相的变质岩、片麻岩、花岗岩及基性火山岩。

上古生界浅变质岩系为过渡性质的基底，DS-11、KK-16等多口井钻遇此套地层，主要岩性为浅海相碳酸盐岩、碎屑岩、黑色页岩、粉砂岩、砂岩、砾岩及煤层。从阿雷斯库姆凹陷中北部钻井揭示的上古生界来看，主要岩性为石灰岩、白云质灰岩，部分为石英岩。从局部钻井揭示的基底特征来看，本区大部分构造高部位的基底已高度风化，这也为油气成藏提供了有利条件［4-5］。

3.2基底结构特征

综合录井、密度测井曲线、VSP转换密度、邻区密度对比，认为南图尔盖盆地各套地层间主要存在两个较大的密度界面：一个在侏罗系与白垩系之间，另一个在中新生界底与基底之间。全区白垩系沉积较稳定，底界面的起伏较小，对重力的异常变换贡献较小。而基底与中新生界底之间的密度界面，不仅密度差值大(表1），而且基底起伏十分剧烈，因此该界面为本区重力异常变化的主要贡献者。

通过对本区基底的岩石密度进行统计，并利用重力、地震及钻井资料［6］，以及对周边盆地之基底不同特性的综合分析，勾绘出基底埋深图（图4），大致反映了研究区基底的起伏及埋深特征。总体看来研究区基底在西部靠近下锡尔河隆起区及东部靠近乌雷套隆起区起伏较小，较为平坦，中部地区起伏则十分剧烈，北部塔巴克布拉克凸起有一定起伏。

图4　南图尔盖盆地基底顶面埋深图

3.3基底构造特征

3.3.1区域构造演化

南图尔盖盆地基底固结于早古生代末，中—晚泥盆世盆地北部发育火山岩和碎屑岩，主要分布在狭窄的线性槽地内，晚泥盆世法门期海侵开始，沉积了浅水碳酸盐岩、碎屑岩和煤系，形成碎屑岩-碳酸盐岩过渡性质基底。早石炭世海侵达到高峰，随后岛弧向西发育（这个特征已经被盆地北部中石炭统凝灰岩和火山岩比例的增加所证实），整套地层的厚度可达800～1000m。晚石炭世—二叠纪哈萨克地块和西伯利亚地块缝合，加之乌拉尔造山作用，使哈萨克板块与东欧板块剧烈碰撞，导致该地区基底构造发生重大变化。晚二叠世—中三叠世盆地南部板块间进一步碰撞，在剪切应力作用下，形成以卡拉套大断层（位置见图2）为代表的右行走滑断层和构造，该次构造运动控制了南图尔盖盆地的基本构造格局，一系列相间排列的地垒和地堑开始形成，这些构造的走向在盆地南部以北西向为主，在中部以近南北向为主，在北部主要呈北东走向。晚三叠世—早侏罗世形成卡拉套大断层支脉，地堑（向斜）经历了强烈的分异沉降，补偿沉积了厚层的陆相地层，在这一时期，地层向高部位超覆沉积，断层明显控制了地层的沉积厚度［7］。

3.3.2断裂特征

南图尔盖盆地基底大断裂受乌拉尔—天山缝合带的双重影响，在南部特提斯洋逐渐关闭的挤压应力作用下，沿盆地西缘产生走滑，形成卡拉套大断层，卡拉套走滑断裂体系对于盆地的形成和演化以及油气成藏具有控制作用。盆地内部还发育一系列与卡拉套大断层近于平行及锐角相交的断层。同时四个凹陷东侧均发育控凹边界断裂，凹陷西侧的边界断裂普遍不发育［8］（图3a）。

平面上盆地断裂体系呈“帚状”排列，向西北方向发散，向东南方向收敛（图2）。同时在研究区东北部发育一组近南北向大断裂，在研究区中部及西部则发育有一组规模相对较小的北东向断裂。宏观上看，北西向及近南北向断裂规模较大，主要控制大的隆坳或凹凸格架，而北东向断裂主要分布在次级构造单元，对规模较小的斜坡或构造带起控制作用；从断层剖面形态特征看，大部分的断层都是倾角较陡的平面式，少部分边界控凹断层表现为铲式。剖面的组合方式为平行斜列式，少量斜交式。

3.3.3构造特征

南图尔盖盆地中生界与下伏前中生界基底之间广泛发育角度不整合，依据区域不整合面之下被削截岩层的构造变形和削截程度，可以判断盆地被改造的程度，同时这也为利用地震资料研究南图尔盖盆地基底特征提供了重要依据。

研究区基底构造层在地震剖面上主要表现为一套变振幅、断续-杂乱地震相，局部地区表现为亚平行、较连续、低频率、变振幅的反射特征，这组强反射之下为杂乱反射（图3a）。在盆地深凹区的基底构造层面反射特征不连续，甚至没有反映。总体来看，盆地具有凹凸相间的构造格局，盆地南部窄，北部宽，呈北西—南东向帚状展布。

表1　南图尔盖盆地地层岩性简表❶

❶表中密度数据引自《阿雷斯姆坳陷重力资料重新处理及解释》报告，东方地球物理公司（BGP），2008年。其中，三叠系的综合密度参考周边盆地数据

4　成藏基本条件

南图尔盖盆地烃源岩主要为湖相暗色泥岩、页岩及煤系泥岩，纵向上主要有四套，即萨济姆拜组（J1cz）、埃巴林组（J1ab）、多尚组（J2ds）、卡拉甘塞组（J2kr）的暗色泥岩［9］，主要分布在阿雷斯库姆凹陷、阿克沙布拉克凹陷、萨雷兰凹陷，以及鲍金根凹陷的主体部位。综合分析认为四个凹陷烃源岩有机质丰度和成熟度较高，有机质类型为Ⅰ型和Ⅱ型。统计结果表明，下侏罗统烃源岩TOC平均含量较高，如NN-6井底部高达70.01%；中侏罗统烃源岩TOC平均含量较下侏罗统烃源岩要低，介于1.69%～4.48%。南图尔盖盆地烃源岩生油门限的Ro为0.5%，烃源岩达到成熟（Ro=0.7%）的深度大约在2500m，生烃高峰（Ro=1.0%）的深度大约在3000m，多数烃源岩已进入大量生烃阶段。综合分析认为，南图尔盖盆地烃源岩广泛分布，排烃强度大，油气具有多源、多期充注的特点，有利于古潜山成藏［10］。

基岩受长期风化和淋滤作用在潜山顶部形成了丰富的次生孔隙，潜山风化壳成为有利储层发育带。另外，潜山内幕裂缝发育，这些裂缝既是油气运移通道，也是良好的储集空间。缝洞的良好配合，形成该区良好储层［11-14］。例如，Kumkol区块潜山带位于风化壳破碎带，S-272井、S-5003井薄片镜下分析表明储层孔、缝较为发育，同时辅以碎裂粒间孔、溶蚀孔（图5a，5b），形成较为理想的储集空间，这两口井试油均获得较高产能（表2）。K-14井所在区块的潜山带储集层为石灰岩、泥质灰岩、白云岩等类型，本区碳酸盐岩地层从早侏罗世开始出露地表，长期遭受风化、剥蚀、淋滤、溶蚀作用及构造运动的频繁改造，根据K-7井、K-8井岩心观察也证实该区孔、洞、缝十分发育（图5c，5d），可形成网状的空间体系，经酸化、压裂措施后，这两口井试油均获得高产油流（表2）。

图5　南图尔盖盆地岩心及薄片照片

表2　南图尔盖盆地潜山试油井储层发育情况

盆地主要发育下侏罗统、中侏罗统、上侏罗统和下白垩统4套盖层，每一套都是由下部的粗碎屑岩向上相变为泥岩，其中的泥岩既是源岩层，也是良好的区域性盖层或局部盖层。其中，下白垩统下达乌尔组泥岩在全区发育，分布稳定，厚度在100～240m之间，为区域性盖层，对于阻止潜山油气藏的油气逸散起到了关键作用。勘探实践表明，在该套区域盖层之上尚未发现工业油气显示。

研究区潜山具有“早隆起、中埋深、后稳定”的特点。白垩纪末，中下侏罗统烃源岩进入生烃高峰，而潜山圈闭属于早期圈闭，与油气大规模运移期形成良好的时间上的配置关系。综合上述分析认为，南图尔盖盆地潜山生、储、盖之间具有良好的配置关系。

5　成藏模式

由于受一系列右行走滑断层作用，盆地内发育规模巨大的北西—南东向高潜山构造带和规模较小的近南北向低潜山带。通过对南图尔盖盆地基岩的研究与勘探实践，建立完善了3种类型基岩油气藏的成藏模式，即：源内不整合面输导-潜山风化壳型油气藏、源边断层输导-斜坡带断垒型油气藏、源外复合输导-沉积型碳酸盐岩潜山油气藏［15-16］。

（1）源内不整合面输导-潜山风化壳型油气藏

这种油气藏主要发育在中、高部位的潜山。生烃洼陷中心部位源岩最先达到成熟，排出的油气沿较低部位潜山顶部风化壳，进入较高部位的潜山风化壳聚集成藏。另外，当风化壳顶部较浅部位源岩进入生烃门限深度后，生成的油气在生烃压力作用下倒灌进入其下的风化壳中（图6）。例如，阿克沙布拉克凹陷的中、下侏罗统烃源岩生成的油气，首先在Kar-24井低潜山带附近聚集成藏，然后油气沿垒堑接触边缘的不整合面依次注入到远近不等的潜山圈闭中，Kar-23井在1736.5m处钻遇古生界古潜山，解释油层9.3m/2层，射孔井段1740～1749m，试油获得日产油7.5 t，证实了油气运移至Kyzylkia油田的中、高潜山带成藏。

（2）源边断层输导-斜坡带断垒型油气藏

这种油气藏主要发育在中、低部位的潜山,且潜山内幕断裂发育。潜山内幕发育的孔洞和裂缝可对油气运移起到沟通作用，潜山断块通过大断层侧向与侏罗系烃源岩接触，油气通过渗透性断面向潜山内幕连通性好的孔洞和裂缝中运移，形成块状、层状和不规则状油气藏，这种油气藏以新生古储古盖为特点（图6）。例如，Kumkol油田西南部斜坡型古潜山带，存在断距较大的断裂，使烃源岩与潜山直接接触，提供了区域性大面积供油窗口，NN-167井在2174m处钻遇古生界古潜山，见良好油气显示，解释油层65.2m/4层、差油层64.8m/6层。

（3）源外复合输导-沉积型碳酸盐岩潜山油气藏

这种油藏多发育在凹陷缓坡带以及局部凸起带，潜山与生油凹陷之间存在一定的距离，油气主要通过不整合面、断层和具有输导能力的砂体运移。该类型成藏模式若油源充足，储、运、保配置合理，潜山内幕也具有一定的勘探潜力（图7）。例如，K-14井距离生烃中心30 km，该井位于潜山高部位，处于断裂较发育带，在基岩中获得日产油163 t。钻探结果证实该区油气具远距离运输能力，较高部位圈闭为有利勘探目标。

图6　南图尔盖盆地潜山风化壳型和斜坡带断垒型油气藏基岩成藏模式图

图7　南图尔盖盆地源外沉积型碳酸盐岩潜山成藏模式图

6　主要认识

（1）南图尔盖盆地基底为上古生界及元古界—下古生界混合体，且被基底大断裂或断裂带切割成块体，具垒、堑相间排列特征，基底起伏十分剧烈。基底与中新生界底之间存在一个明显的密度界面，引起本区重力异常变化，这是研究区域构造格架、断裂、基底埋深及局部构造等的基础。

（2）南图尔盖盆地具有多个生烃凹陷，源岩直接与基岩接触，且深大断裂发育，油气具有多源、多期充注的特点，即基岩和源岩配置关系良好，具备良好的供油窗口。

（3）建立了研究区3种基岩潜山成藏模式，认为该区发育基岩顶部不整合-风化壳油气藏、斜坡带断垒型和碳酸盐岩沉积型3种油气藏。南图尔盖盆地基岩覆盖面积广泛，勘探方向由潜山风化壳向基岩转变是一种必然的选择，随着这种理念的转变，将给南图尔盖盆地深层勘探提供更广阔的领域。

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编辑：黄革萍

Yang Yongliang：Geology Engineer.Add:Research Institute of Petroleum Exploration and Developmentof PetroChina Liaohe Oilfield Com pany,Xinglongtai,Panjin,Liaoning,124010,China

Characteristics and Hydrocarbon Accumulation M odel of Basement in South Turgay Basin,Kazakhstan

Yang Yongliang

On the basis of seism ic,logging,w ell logging and gravity data,through the full 3D fine structure interpretation and comprehensive analysis of the residual gravity anomaly field,it is shown that South Turgay Basin consists of a double tectonic basement w ith relatively rolling topography and well-developing deep faults.A ll of 4 NW-SE trending sags distributing from west to east are characteristic of down-faulting at the eastern boundary and overlapping at the western boundary.The depth of the basement generally changes from 1km to 5km,characterized by being deep in south and shallow in north.By action of north-west fault system,most of basal local structures are in northwestward distribution.By the analysis results of conditions of hydrocarbon accumulation in buried-hills,including lithology,reservoir property,source-reservoir-cap assemblage and preservation,three models of basal hydrocarbon accumulation are established,which break through the know ledge that only the weathering crust in buried-hill is oilbearing in this area.

Basement characteristic;Buried-hill reservoir;Hydrocarbon accumulation;Accumulation model;South Turgay Basin;Kazakhstan

TE121

A

10.3969/j.issn.1672-9854.2016.04.005

1672-9854(2016)-04-0043-08

2015-11-17；改回日期：2016-05-23

本文受中国石油天然气股份有限公司国际竞标项目“Integrated study and evaluation of targets perspective to carry out an exploration, developmentand evaluation of feasibility of further exploration works for PKKR”（编号：1204058PKKR-1928）子课题“STG盆地潜山综合地质研究及勘探目标优选项目（编号：BGPYJY2013-724）资助

杨永亮：1983年生，工程师，2008年获东北石油大学矿产普查与勘探专业硕士学位，现主要从事油气田勘探开发方面的科研工作。通讯地址：124010辽宁省盘锦市兴隆台区勘探开发研究院；E-mail:yyl-1983315@163.com