库车坳陷南部斜坡带隐蔽圈闭发育模式及勘探方向

齐育楷，郭景祥，罗 亮，骆福嵩，周学文，姚 威，张 坦，林会喜

（1.中国石化石油勘探开发研究院，北京 100083；2.新疆大学地质与矿业工程学院，乌鲁木齐 830017；3.中国石化西北油田分公司，乌鲁木齐 830011；4.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）

0 引言

库车坳陷位于塔里木盆地北部，自克拉2 大气田发现之后，库车坳陷的油气勘探接连取得重大突破，并陆续发现了多个千亿方级的大型气田，成为我国“西气东输”的重要天然气阵地［1-2］。目前，库车坳陷的油气藏主要分布在3 个构造带上，北部的克拉苏—依奇克里克构造带（博孜1 气藏、克拉2 气田）、中部的秋里塔格构造带（中秋1 气藏、迪那2 气田）以及南部斜坡带（牙哈—大涝坝气田、玉东7 气藏）。其中，前二者在喜山期强烈构造挤压作用下，形成多排冲断带，发育一系列大型断背斜圈闭群，为天然气大规模聚集提供了有效场所［3］。然而，南部斜坡带整体表现为北低南高的单斜背景，虽发育部分低幅度构造圈闭，但面积普遍较小，难以规模展开，寻找规模优质储量难度较大。

国内外大量勘探实践表明，斜坡带是碎屑岩隐蔽油气藏勘探的主体领域［4］。以往研究人员针对隐蔽圈闭的育模式做了大量总结。冯有良［5］、赵贤正等［6］认为沿不整合面发育的低体系位域砂体是形成地层超覆圈闭的最有利目标；牛成民等［7］认为构造坡折带附近和三角洲前缘相带岩性的变化有利于岩性油气藏的发育；刘化清等［8］认为“断-砂”耦合也能够控制大面积构造-岩性油气藏的形成。总体来说，地层超覆线、岩性尖灭线、地层剥蚀线、砂岩体顶面构造线及砂岩体等厚线等“五线”和最大湖泛面、地层不整合面、断层面、砂岩体顶面及底面等“五面”控制了地层岩性油藏的形成与分布［9］。以往研究虽然有很强的借鉴和指导意义，但由于盆地构造、沉积等地质条件的差异性，难以直接套用且对于库车坳陷斜坡带隐蔽圈闭的发育条件和模式缺少规律性地总结和认识，从而制约了针对隐蔽圈闭的勘探和开发。通过对库车坳陷南部斜坡带已发现隐蔽油气藏的精细解剖，梳理总结圈闭的发育类型和形成条件，以期有效指导库车坳陷隐蔽油气藏的勘探部署。

1 地质概况

库车坳陷南部斜坡带位于塔北隆起北部，以北为秋里塔格冲断带，以南为塔北隆起带，西邻阿瓦提坳陷，东邻阳霞凹陷，整体呈东西走向的长条状，面积达1.5×104km2。新和地区位于库车坳陷南部斜坡带中部，西邻英买力油气田，东接牙哈-大涝坝气田（图1a）。区内在印支期和海西期的逆冲推覆构造运动下形成“北高南低”的古构造格局，后期在燕山—喜山期的南天山逆冲挤压作用下在其北部形成库车坳陷，导致库车坳陷南部斜坡带的北部随之沉降，形成“北低南高”的倒转单斜坡［10］（图1b）。中生界沉积前研究区内发育北东—南西向的继承性条带状古隆起，中生界地层超覆沉积于古隆起之上，直至白垩纪晚期隆起逐渐衰亡［11］。

图1 库车坳陷南部斜坡带区域位置（a）、构造结构剖面A-A’（b）及岩性地层综合柱状图（c）Fig.1 Location（a），structural profile of A-A’（b）and stratigraphic column（c）of the southern slope of Kuqa Depression

库车坳陷南部斜坡带中—新生界陆相碎屑岩地层发育较为齐全。晚二叠纪—三叠纪是库车坳陷前陆盆地发育期，盆地呈楔形分布，自北向南逐渐减薄，主要为三角洲和湖泊沉积。盆地边界发育洪积扇、扇三角洲和辫状河三角洲沉积，向盆地中心发育滨浅湖、半深湖—深湖相沉积。侏罗纪延续三叠纪盆地演化，表现为持续、稳定的河湖相沉积特征，盆地沉积早期为辫状河—辫状河三角洲沉积、中期为曲流河—三角洲沉积、后期为三角洲—浅湖相沉积［12-15］。新和地区由于构造剥蚀作用强烈，普遍缺失侏罗系地层。白垩系沉积时期，由于侏罗纪后期的构造抬升作用，地层往南部塔北隆起呈上超沉积充填，以冲积体系发育为主，为稳定的河流—湖泊沉积。古近纪盆地继承了白垩纪晚期干旱气候，碳酸盐岩及细碎屑岩发育，为三角洲—滨浅湖相沉积［16-21］。区内发育多套储盖组合，含油层系众多，主要产层为库木格列木组（E1-2km）、巴什基奇克组（K1bs）、巴西改组（K1b）、舒善河组（K1s）、亚格列木组（K1y）等层系（图1c）。

三角洲—湖泊沉积环境与油气生成和聚集具有密切关系。库车坳陷主要发育上三叠统黄山街组—塔里奇克组湖相泥质及煤系烃源岩与中—下侏罗统克孜勒努尔组、阳霞组煤系烃源岩，具有分布面积广、厚度大、有机质成熟度较高、丰度高的特征，为2 套优质烃源岩。研究区内2 套烃源岩所生成的油气在不整合、砂体、断裂所组成的立体输导体系的作用下，沿库车坳陷南部斜坡带可发生远距离运移，油气成藏条件优越［2，19，22-23］。

2 隐蔽圈闭发育模式

通过对库车坳陷南部斜坡带已有钻井的解剖，细致分析构成圈闭的顶、底、侧封条件以及形成这些条件所需的地质要素及其主控因素，认为库车坳陷南部斜坡带至少存在3 种类型的隐蔽圈闭：地层超覆圈闭、砂岩上倾尖灭圈闭以及断裂岩性复合圈闭。

2.1 地层超覆圈闭

库车坳陷南部斜坡带东部的DG2 井在构造区带上位于亚格拉断凸北缘。该井在白垩系亚格列木组（6 433.50～6 441.00 m）和侏罗系阳霞组（6 486.75～6 546.00 m）地层中分别获得0.72 m3和0.80 m3的原油，证实了雅克拉断凸控制下地层超覆圈闭的发育。雅克拉断凸为一长期发育的受轮台断裂、沙雅断裂及亚南断裂控制的继承性断隆，自加里东晚期至燕山早期一直处于隆起状态［24］，致使下古生界及其以下地层残缺不全，发育了一个重要的不整合面T50。在雅克拉断凸的核心部位，中新生界地层直接覆盖于前震旦系花岗岩之上，由断凸中心向南北两侧斜坡过渡，不整合面之下主要发育震旦系—寒武系白云岩地层［25］。DG2 井实钻结果揭示T50面之下发育致密粉晶白云岩，为圈闭形成提供了优越的底板条件。

至燕山中晚期，随南天山造山带不断向南挤压推覆，湖盆开始扩张，在雅克拉凸起之上的前震旦系花岗岩可为南北两侧凹陷区提供物源［26-27］。侏罗纪—早白垩世亚格列木组沉积时期，受古隆起控制，在区域湖侵背景下发育一系列冲积扇和退积型辫状河三角洲［28-29］。DG2 井J-K1y 地层主要发育细砾岩及含砾石英砂岩，粒度较大，为近物源沉积，在持续的水进背景下，湖平面逐渐向高部位超覆。至白垩系舒善河组沉积期，湖盆进一步扩大，沉积了厚层的泥岩和粉砂质泥岩（图2），为下伏J-K1y 地层提供了良好的顶板条件。在沉积地层向古隆起逐期超覆的背景下，侏罗系—白垩系亚格列木组储层被上下2 套非渗透性地层所“夹持”形成地层超覆圈闭（图3）。雅克拉断凸为一狭长的北东东向大型断垒［24］，因此，西至羊塔—新和地区，东至库东轮台，沿断凸南北两侧皆有地层超覆尖灭的存在，可形成规模地层超覆圈闭群，勘探潜力较大。

图2 库车坳陷南部斜坡带DG2 井白垩系综合柱状图（a）及过DG2 井南北向地震剖面（b）Fig.2 Stratigraphic column of well DG2（a）and NS seismic section across well DG2（b）in the southern slope of Kuqa Depression

图3 库车坳陷南部斜坡带DG2 井白垩系亚格列木组地层超覆圈闭模式Fig.3 Stratigraphic overlap trap model of Cretaceous Yageliemu Formation of well DG2 in the southern slope of Kuqa Depression

2.2 砂岩上倾尖灭圈闭

在低幅度构造高点部署的YD7 井对白垩系巴西改组（4 964～4 965 m）射孔试油，获日产原油63 m3。但通过勘探开发的不断深入，发现YD7 油藏的边界远大于局部背斜的边界。结合区域沉积、构造背景的解剖，认为该油藏为砂岩上倾尖灭岩性油气藏，而此类圈闭的发育主要受控于两大要素：湖侵背景下发育多期退积砂体和后期构造掀斜改造；物源方向与现今地层倾向相反，可形成砂岩上倾尖灭（图4）。

图4 库车坳陷过YD2—YD710 井白垩系巴西改组连井对比剖面Fig.4 Well-tie profile of Cretaceous Baixigai Formation across wells YD2 to YD710 in Kuqa Depression

YD 井区巴西改组在东南部物源体系控制下，发育河控三角洲前缘—浅湖亚相［29］。平面上，通过对巴西改组单井砂地比统计结果可知，自东南向西北方向，单井砂地比逐渐减小（图5）。纵向上，巴西改组在湖侵背景下发育退积型沉积结构，下段沉积初期发育三角洲分流河道砂体、席状砂，岩性以细砂—粉砂岩为主，单砂体厚度为3～5 m，连续性好；至上段沉积时期随着湖盆不断扩张、水体逐渐加深，随着湖平面扩大，砂体向东南物源方向退积。在每一期砂体的顶部都发育一套连续稳定分布的湖泛泥岩，该泥岩不仅可作为底部砂体的顶板盖层，也为下一期沉积砂体提供了很好的底板条件。

图5 库车坳陷南部斜坡带玉东地区白垩系巴西改组砂体厚度等值线Fig.5 Sand body thickness contour of Cretaceous Baixigai Formation in Yudong area，the southern slope of Kuqa Depression

在喜山晚期构造运动的作用下，地层整体发生掀斜改造，YD7 井巴西改组地层整体向南倾斜，每一期三角洲前缘砂体的上倾方向均可被浅湖泥岩所封挡，从而形成侧封条件，发育砂岩上倾尖灭圈闭。这一圈闭发育模式与国内外诸多岩性油气藏的发育模式具有高度的相似性，如准噶尔盆地车排子油田等，其核心是构造反转，即沉积物源方向与后期构造倾向相反，发育大规模岩性圈闭。

2.3 断裂-岩性复合圈闭

YT5 井在古近系库木格列木组底砂岩中5 294～5 321 m 和5 323～5 325 m 处射孔测试，分别获得日产原油272 m3和79 m3、天然气17.6×104m3和7.8×104m3。羊塔5 井古近系库木格列木组主要发育“泥包砂”的岩性组合。在单砂体的上倾方向存在YD1—YD4 井砂岩上倾尖灭圈闭。而在砂岩下倾方向，即近物源方向，初始沉积期砂体连续程度较高，但后期经过断层的错动，断裂两侧的砂体由原来的接触状态变为砂泥岩对接，渗透性地层被非渗透性泥岩所封挡，形成YT5 井断裂-岩性圈闭（图6）。

图6 库车坳陷南部斜坡带古近系过YT5 井的油藏剖面Fig.6 Reservoir profile of Paleogene across well YT5 in the southern slope of Kuqa Depression

3 新和地区隐蔽圈闭条件

库车坳陷南部斜坡带受多物源体系控制，沉积体系类型多样，多凸多断，超剥频繁，利于多种类型的隐蔽圈闭发育，是未来隐蔽圈闭勘探的主战场，勘探潜力巨大。因而，通过对圈闭发育关键要素的分析及在圈闭发育模式的指导下对新和地区相似地质条件进行细致搜索，认为该区至少发育2 种类型的隐蔽圈闭：北向物源叠加后期构造掀斜形成的砂岩上倾尖灭圈闭群和古隆起控制下发育的扇三角洲地层超覆圈闭。

3.1 砂岩上倾尖灭圈闭群

在湖侵体系域，砂地比相对较小，易发育泥岩沉积背景下的砂体尖灭。后期若经受构造运动的改造，沉积物源方向与现今地层倾向相反，即可形成规模砂岩上倾尖灭圈闭群。通过对新和地区中新生界不同组、段的层序及沉积体系的研究，结合现今构造样式，认为研究区在白垩系巴什基奇克组沉积末期，发育北向物源控制的三角洲沉积体系，在喜山期造山运动的影响下地层整体北倾，可发育砂岩上倾尖灭圈闭群。

巴什基奇克组沉积时期，受南北两大物源体系控制，主要发育辫状河三角洲—浅湖相沉积体系［7］，以三角洲平原、三角洲前缘以及滨浅湖亚相为主。三角洲平原分流河道沉积，岩性以中厚层中—细砂岩为主，夹棕红色泥岩，自然伽马曲线为高幅锯齿箱形或漏斗形。三角洲前缘水下分流河道沉积，砂体单层厚度为5～15 m，测井相表现为高幅齿化箱形，表明含泥质夹层，反映水道往复迁移叠置；滨浅湖亚相以泥岩、粉砂岩沉积为主，部分钻井可见滩坝砂体沉积，岩性主要以薄层粉—细砂岩为主，单层砂体厚度为2～5 m，测井响应为反粒序漏斗形（图7）。

图7 库车坳陷新和地区YM10—KS8 井K1bs 顶部SQ3 连井层序及剖面沉积相Fig.7 Sequence and sedimentary facies profile of the top of K1bs across wells YM10 to KS8 in Xinhe area，Kuqa Depression

通过分析沿物源方向的区域连井相剖面可知，巴什基奇克组顶部发育完整的三级层序，受白垩纪末构造剥蚀作用的影响，除南部地区仍残留高位体系域外（YM10 井和XH2 井），北部大部分区域仅保留低位体系域和湖侵体系域。低位体系域沉积时期，砂地比较大，南北两大物源体系交汇、砂体连通程度较高，砂体垂向叠置、横向变化慢且连片分布。除XHY1-1 井发育少量孤立滩坝砂体，可形成砂岩透镜体岩性圈闭外，其余单井砂地比普遍为60%～90%，不利于规模岩性圈闭的发育；至湖侵体系域，各井砂地比普遍减小，泥质含量增加，至XHY1-1井砂地比降至40%以下。侧向上，从南北两侧近物源区钻井向湖盆中心过渡，砂地比逐渐减小，砂体减薄、连续性变差。整体湖侵背景下发育多期退积型三角洲-滩坝砂体，有利于岩性圈闭的发育。

通过精细井震标定，发现研究区巴什基奇克组顶部砂体由低位体系域（T31-1）向湖侵体系域（T31）转变（图8）。低位体系域沉积时期（T31-1），砂体连续程度较高、单砂体厚度较大，在地震剖面上表现为强振幅、高连续的反射特征。至湖侵体系域沉积期（T31），受湖侵作用影响南北两侧物源体系连续性变差，近物源处水下分流河道砂体厚度较大，地震反射振幅较强；向湖盆中心（XHY1-1井）方向过渡，砂地比减小，发育砂泥互层或泥岩段，地震同相轴出现明显的减薄和尖灭现象（图9）。此外，在纵向上可见清晰的退积反射结构（图9），说明浅湖泥岩可分隔南北两侧的沉积砂体，其中北部的三角洲沉积砂体可形成规模砂岩上倾尖灭圈闭，该模式与YD7井退积型砂岩上倾尖灭圈闭模式高度相似。因此，可以推断在XHY1-1 井—KS13 井发育上倾尖灭型岩性圈闭（图7）。

图8 库车坳陷新和地区XH101 井白垩系巴什基奇克组单井合成记录标定Fig.8 Synthetic record calibration of Cretaceous Bashijiqike Formation of well XH101 in Xinhe area，Kuqa Depression

图9 库车坳陷新和地区过XH101—XHY1-1 井连井地震剖面（剖面位置见图1a）Fig.9 Seismic section across wells XH101 to XHY1-1 in Xinhe area，Kuqa Depression

为表征研究区内南北两大三角洲沉积体系的时空演化，在对地震剖面精细构造解释的基础上，分别提取低位体系域（T31-1）和湖侵体系域（T31）的均方根振幅属性切片。在LST 沉积时期，受多个方向物源控制发育三角洲平原和三角洲前缘沉积，该时期为湖盆萎缩阶段，湖平面快速下降，三角洲规模较大，不同物源体系砂体连续程度较高（图10）；至TST 沉积时期，随着水体的不断上升，沉积相带快速演化，该时期属于湖盆扩张期，层序格架内砂体平面发育程度自沉积早期至晚期，由近源向远源逐渐减弱（图11），湖平面的扩大使得南北物源体系被浅湖泥岩所阻隔。

图10 库车坳陷新和地区白垩系巴什基奇克组顶部低位体系域沉积期均方根振幅属性（a）及沉积相展布（b）Fig.10 RMS attribute（a）and sedimentary facies distribution（b）of low stand systems tract at the top of Cretaceous Bashijiqike Formation in Xinhe area，Kuqa Depression

综上，在南北两大物源体系的控制下，新和地区在白垩系巴什基奇克组（K1bs）顶部湖侵体系域中发育多期退覆式浅水三角洲-滩坝沉积体系，且浅湖泥岩分隔了南北沉积体系。北部物源沉积的三角洲前缘和滩坝砂体，加上后期构造掀斜改造，可形成砂岩上倾尖灭圈闭，是下一步主要勘探目标。

3.2 规模扇三角洲地层超覆圈闭

通过对DG2 井圈闭模式的解剖，湖水向古隆起上方水进时，可在不整合面形成逐层超覆的旋回沉积，配合上下非渗透性地层可形成地层超覆圈闭。以往研究表明，晚古生代末南天山造山带的崛起，产生了向塔里木陆块的挤压冲断推覆，陆壳的挠曲使新和—轮台一带相对抬升，成为前陆盆地的前缘隆起［25］。该古隆起受轮台、亚南断裂控制，在新和—轮台一带呈近东西向展布，因而，新和地区古隆起同样具备发育地层超覆圈闭的构造和沉积条件。

新和地区XH3 井实钻结果表明，亚格列木组发育中厚层中—细砾岩，为近源扇三角洲沉积，与上覆舒善河组致密泥质粉砂岩—泥岩，形成良好的储盖组合（图12）。其下伏三叠系克拉玛依组地层主要发育深灰色泥岩，底板条件优越，录井显示可见气测异常，槽面见针尖状气泡，但因钻具脱落封井未测试。

图12 库车坳陷新和地区XH3 井三叠系—白垩系综合柱状图Fig.12 Stratigraphic column of Triassic-Cretaceous of well XH3 in Xinhe area，Kuqa Depression

根据过XH3 井—YT11 井南北向连井地震剖面可知，该区前中生界基底总体表现为区域北倾的斜坡，并与中生界地层呈角度不整合接触（图13）。该不整合界面（T50）反射特征清晰，其上依次沉积三叠系俄霍布拉克组（T47）、克拉玛依组（T46）地层。三叠系沉积末期，受区域构造运动影响，三叠系地层普遍遭受抬升剥蚀，T46界面可见明显削截特征，其上暴露的克拉玛依组泥岩地层为后期白垩系亚格列木组地层圈闭提供了优良的底封条件。至白垩系亚格列木组沉积时期，湖平面逐渐向古隆起高部位扩展，亚格列木组地层呈楔状逐层上超于T46之上，并在隆起区斜坡尖灭，整体具有“内部多期上超，底削顶超”的特征。与DG2 井圈闭模式相似，亚格列木组地层之上超覆沉积厚层舒善河组泥岩、泥质粉砂岩，为圈闭形成提供了优越的顶板条件，结合三叠系顶部克拉玛依组泥岩，可发育地层超覆圈闭。

图13 库车坳陷过YT11 井、XH3 井三维地震地层结构剖面（剖面位置见图1a）Fig.13 3D seismic section across wells YT11 and XH3 in Kuqa Depression

通过对新和地区及邻区三维地震工区亚格列木组顶面0～20 ms 的均方根振幅属性提取，可见XH3 井、YT11 井等井的砂砾岩主要表现为强振幅特征，砂体分布区与泥岩分布区差异明显（图14）。雅克拉断凸以北存在多个物源体系，砂体呈扇状向北展布范围较广，多个朵体在古隆起北侧近东西向展开，彼此之间被滨浅湖泥岩所分隔，各自形成圈闭，可形成大型地层超覆圈闭群。

图14 库车坳陷英买力—新和地区白垩系亚格列木组沉积相分布图Fig.14 Sedimentary facies distribution of Cretaceous Yageliemu Formation in Yingmaili-Xinhe area，Kuqa Depression

4 油气勘探前景

库车坳陷发育三叠系、侏罗系陆相烃源岩。2套烃源岩在拜城—阳霞两大主要生烃凹陷中达到高成熟—过成熟，在不整合面、连通砂体以及断裂所组成的复合输导体系控制下，高成熟油气可沿该体系由库车坳陷深洼区向南部斜坡带进行远源输导，油气运移的直线距离可达110～130 km［2］。库车坳陷南部斜坡带作为长期油气运移指向区，油气源充足，只要具备和油气源相连通的圈闭，即可成藏。

通过上文论述可知，库车坳陷南部斜坡带新和地区发育2 种类型的隐蔽圈闭：巴什基奇克组顶部砂岩上倾尖灭圈闭和亚格列木组地层超覆圈闭。其中巴什基奇克组顶部砂体受湖侵作用影响发育范围有限，但巴什基奇克组中下部所发育的大套连通砂体以及库车坳陷多期构造运动所形成的不整合面均可将油气侧向输导，在区内发育的多条北北东向正断层垂向输导作用下，可形成规模岩性油气藏（图15、图16）。亚格列木组地层逐层超覆于T46不整合面之上，且下伏三叠系克拉玛依组地层本身具有生烃能力，在新和地区已达至成熟—高成熟演化阶段，构成了典型的“下生上储”组合，源、储距离近，另外尚有远源油气的充注，“双源供烃”体系为该地区隐蔽油气藏提供了足够的油气源，具有较大的勘探潜力。

图15 库车坳陷南部斜坡带隐蔽油气藏成藏模式Fig.15 Hydrocarbon accumulation model of subtle traps in the southern slope of Kuqa Depression

因此，综合2 种类型的圈闭分布以及油气输导条件，厘定3 类有利区带：Ⅰ类区为2 类圈闭垂向叠合区，可实现两层兼探，作为战略突破重点区带；Ⅱ类区为2 类圈闭独立发育区，可作为战略准备区带；Ⅲ类区为南部砂体发育区，在现今北低南高的构造背景下，向南近物源区砂体连续性高，圈闭发育条件较差，但在断裂控制影响下仍可能发育断裂-岩性油气藏，也可作为下一步重点目标（图16）。

5 结论

（1）库车坳陷南部斜坡带多凸、多断，受多物源体系控制，至少存在3 种类型的隐蔽圈闭：以DG2井为代表的地层超覆圈闭、以YD7 井为代表的砂岩上倾尖灭圈闭以及以YT5 井为代表的断裂-岩性复合圈闭。

（2）新和地区及邻区至少发育2 类隐蔽圈闭（群）：亚格列木组沉积期，扇三角洲砂体沿不整合面逐期向古隆起高部位超覆沉积，上覆湖侵泥岩，结合基底致密变质岩地层，可形成地层超覆圈闭；巴什基奇克组顶部，湖侵体系域内发育多期退积型三角洲前缘砂体，经后期构造掀斜改造形成砂岩上倾尖灭圈闭。2 类圈闭纵向上叠置发育，可上下兼探，勘探潜力巨大。

（3）库车坳陷南部斜坡带亚格列木组地层在新和地区已达至成熟—高成熟演化阶段，构成了典型的“下生上储”组合，且源、储距离较近，“双源供烃”体系为该地区隐蔽油气藏提供了足够的油气源，具有较大的勘探潜力。