塔里木盆地玉北地区断裂带控藏特征研究

乔桂林，郑和荣，余腾孝，罗 宇，罗少辉

(1.中国石化 石油勘探开发研究院 无锡石油地质研究所，江苏 无锡 214126； 2.中国石化 石油勘探开发研究院，北京 100083； 3.中国石化 西北油田分公司 石油勘探开发研究院，乌鲁木齐 830011)

玉北地区位于塔里木盆地麦盖提斜坡东段，北部以巴楚隆起玛扎塔格断裂带为界，东部延伸到塘古孜巴斯坳陷，南部与塔西南坳陷的叶城—和田凹陷接壤(图1)。该区自玉北1井在中下奥陶统鹰山组风化壳获得高产工业油气流，实现奥陶系导向性油气勘探的重大突破以来，在玉北1断裂带上钻探10口探评井和开发井，多获得一定规模的油气。而围绕玉北地区其他断裂带、平台区和断洼区内钻探的一批探井，多数也见不同程度的油气显示，但测试多为水层或干层。近年来，玉北地区的油气勘探又取得了一定的新进展，如皮山北新1井在K2y角砾状粉晶云岩中获得低产轻质油[1]；在罗斯2井鹰山组白云岩潜山获得高产气和少量轻质油，又激起了对该地区油气勘探的信心。前人虽对玉北地区断裂体系、油气成藏规律及其主控因素也做了大量系统的研究[2-16]，对玉北1断裂带控储、控藏和控富特征也有一定认识[17-18]，但随着研究的不断深入，玉北1断裂带平面上的分段性、剖面上断裂样式的差异性以及钻井所处的构造位置等，都是影响奥陶系鹰山组缝洞型储层发育规模及其油气成藏富集的重要因素。

本文侧重从玉北1断裂带不同段之间的构造特点、主次级逆冲断层变形强度、油气藏与主次级断层之间的距离、不同钻井奥陶系鹰山组储层发育特点及其构造位置等因素入手，结合玉东其他断裂带钻井的构造位置、储层特征和保存条件等油气成藏条件的差异性对比，探讨不同成藏地质条件与油气产量之间的关系，分析同处NE向断裂带上其他钻井失利原因，从而提出控制玉北地区奥陶系油气成藏富集的主要因素。

1 玉北地区断裂带的控藏特点

1.1 玉北地区NE向断裂带

玉北地区东部发育多条呈NE—NNE走向的断裂[11-18]，其中玉北1井位于玉北1号断裂带上。玉北1号断裂带以东，依次为玉东1,2,3,4号断裂带，对应断裂带上钻探玉北2、玉北3和玉东4井(图1)。该类NE向断裂向北逐渐由NE走向转变成NEE走向，构成玉北—玛东—塘北NE向弧形断裂体系。这些断裂带经历加里东早期基底张性正断裂、晚寒武—早奥陶世基底卷入走滑、加里东中期—海西晚期强烈逆冲盖层滑脱、海西晚期继承性逆冲走滑和喜马拉雅中晚期挤压逆冲，形成玉北以东地区复杂的NE向弧形断裂体系。

图1 塔里木盆地玉北1断裂带鹰山组顶面构造特征Fig.1 Structural map of the top surface of Yingshan Formation in the Yubei 1 fault belt,Tarim Basin

图2 塔里木盆地过玉北1断裂带三维地震剖面剖面位置见图1。Fig.2 3D seismic cross section of Yubei 1 fault belt,Tarim Basin

同样，玉北1号断裂带以东的玉东3和玉东4号断裂带也具有分段性，前人已对其做了详细的研究分析，认为均可分为3段[14]。与玉北1断裂带对比发现，它们具有如下相同点：(1)均有断开基底的断层；(2)断裂带南部以挤压走滑断裂为主，而北部更多以逆冲盖层滑脱断层叠置在基底断裂之上；(3)逆冲断层断面呈铲状形态，上陡下缓，主断层与反冲断层组成背冲式断背斜。不同点在于玉北1号和玉东3号断裂在早期和晚期断裂活动均较强烈，而玉东1,2和4号断裂则早期较强烈，晚期(海西晚期)较弱。

1.2 油气成藏与演化

油—岩、油—油等族组分地化指标研究表明[1-2]：玉北地区奥陶系油气地化特征与塔河奥陶系原油相似，主要来源于中、下寒武统海相泥岩；奥陶系经历加里东晚期—海西早期、海西晚期和喜马拉雅期3期成藏[17]。其中玉北1油气主成藏期为海西晚期，原油具有高密度、高黏度、高含蜡量、中含硫、高初馏点和低凝固点的中质油特点。它与西部罗斯2井奥陶系油气藏地化特征存在细微差异，罗斯2井奥陶系轻质油成熟度更高，且受TSR后生成岩作用改造强烈，生物降解程度低，主成藏期为喜马拉雅期，说明玉北地区油气成藏演化的复杂性。钻井、地震研究成果表明，塔里木盆地中央隆起区可能缺失下寒武统玉尔吐斯组优质烃源岩，推测玉北油气可能来源于塔西南坳陷。而塔西南和田古隆起演化与玉北油气成藏密不可分。加里东中期，玉北西南部的和田古隆起已具雏形，处在古隆起东部的玉北地区，为一个北低南高的古地貌沉积背景；海西早期古隆起持续隆升，玉北地区早期成藏的油气可能遭受一定程度的破坏；海西晚期古隆起淹没成水下古隆起，塔西南的烃源岩再次深埋和大量生烃。此时，玉北NE向断裂带构造高部位仍是油气聚集的有利指向区；喜马拉雅期，麦盖提斜坡发生构造反转，由北低南高的古斜坡反转呈现今南低北高的特点；玛扎塔格断裂带、玉北NE向断裂带等高部位又成为和田古油藏调整改造、塔西南烃源灶生成的油气运移聚集的有利场所。由此可见，长期持续的构造位置相对较高部位更有利于油气的运移聚集。

2 油气产量的影响因素

2.1 构造位置

据玉北1油气藏钻井成藏地质要素及其停产前累计油气产量统计表明(图3，4)：(1)鹰山组油气显示段距鹰山组风化壳多在50 m以内，油气显示厚度普遍比圈闭幅度大，前人也认为玉北1奥陶系鹰山组油气藏规模可能不受构造圈闭幅度控制，可能是彼此独立的含油气单元[17-18]；(2)构造位置较高的北段内钻井，油气富集程度较高，而构造位置较低的中段内的玉北1-1井，鹰山组风化壳测试为低产油水同层；(3)同一段中，高构造位置断片中油气富集程度高(玉北1-2X井、玉北1-4井和玉北1-5井)，低构造位置的断片中钻井产水(玉北1-8井)；(4)高产井都具有背斜或断鼻圈闭，而断鼻斜坡虽然发育优质洞穴型储层，但也低产(玉北1-1井)；(5)巴楚组7 m厚的泥岩和巴楚组生屑灰岩也具有很好的封盖条件。因此分析认为：油气产量与构造位置的高低关系非常密切，构造高部位可能主控油气富集。

2.2 储层

前人对玉北地区奥陶系鹰山组风化壳储层特征及成因做了比较系统的分析研究[8-18]。总体表现为断裂带鹰山组风化壳缝洞型储层较发育，储集空间类型多样，主要有洞穴、孔洞和裂缝及其过渡类型；鹰山组在钻进过程中也有多口井见放空、井漏现象；测井解释有大量Ⅰ—Ⅱ类优质孔洞型储层(图5)。而平台区和断洼区众多钻井均揭示鹰山组风化壳普遍以高阻致密性储层为主，取心多见微裂缝，偶见孔洞，多充填方解石；常规测井解释多为Ⅲ类裂缝性储层，成像测井解释水平层理发育，见少量微裂缝和弱溶蚀孔。研究表明，玉北奥陶系鹰山组风化壳储层与断裂带密切相关，断层的破裂作用产生大量裂隙，更有利于大气水的溶蚀；加里东晚—海西早期逆冲滑脱断层形成背冲型断垒等古岩溶地貌较高的部位，因发育多期岩溶(C1b/O1-2y)，更有利于优质孔洞、洞穴型储层的发育。这些优质洞穴、孔洞型储层也正是油气产量较高的地区，如玉北1-2X井鹰山组放空、井漏，其累产油气量也最高。相反，断洼区玉北6A和玉北9井奥陶系仅获少量油气的主要原因也是因为储层非常致密[18]。因此认为油气产量与储层关系密切，存在优质孔洞型储层与油气藏高构造部位共同控制油气成藏富集。

图3 塔里木盆地玉北1—玉东3号断裂带钻井油气成藏地质条件对比Fig.3 Geological conditions for hydrocarbon accumulation in Yubei 1 and Yudong 3 fault belts,Tarim Basin

图4 塔里木盆地玉北1油气藏钻井停产前累计产量与主次级断裂距离分布Fig.4 Cumulative oil production of Yubei 1 reservoir before shutdown and distance of major and secondary faults

2.3 主、次级断裂距离及变形强度

对玉北1断裂带内钻井的油气产量与其主次级断裂距离研究表明(图4)：高产油气藏一般均与主、次级断层距离较近，但低产的油气井中，既有离主、次级断裂较近的(玉北1-1井)，也有离主干断层较远的(玉北1-9HF井)，说明油气藏产量与主次级断层距离有关，但不主控油气藏富集。

图5 塔里木盆地玉北1井区鹰山组钻井放空、井漏与测井解释储层柱状分布Fig.5 Drilling emptying,well leakage and logging interpretation of Yingshan Formation,YB 1 well block,Tarim Basin

3 玉东3 断裂带钻井失利原因分析

图6 塔里木盆地过玉北1断裂带NW—SE向剖面不同测线面断层断距、振幅分布Fig.6 Distribution of fault throw and amplitude of different scan lines in surface of Yubei 1 fault belt in NW-SE strike,Tarim Basin

图7 塔里木盆地玉北3—玉北3-1井石炭系卡拉沙依—奥陶系鹰山组地层—储层对比Fig.7 Reservoirs from Carboniferous Karashayi Formation to Ordovician Yingshan Formation in wells YB 3 and YB 3-1,Tarim Basin

4 结论

(1)玉北1断裂带主要为加里东中期逆冲盖层滑脱叠加早期基底卷入的构造样式，断裂带鹰山组顶面SW低、NE高，主干断层不断扭动、高点迁移；断裂带具有东西分段(5段)、南北呈阶(2～4个断阶)的特点；北部以逆冲盖层滑脱为主，南部以走滑为主，中间为走滑—逆冲过渡带。

致谢：本文在研究过程中得到中国石化西北油田分公司研究院吕海涛、岳勇等领导的大力支持，在此表示诚挚的感谢。