轮南-塔河油田是一个晚期成藏的“整装”的油田
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发布时间：2022-04-29 05:09
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时间：2022-06-19 03:50
主张轮南-塔河油田是一个晚期成藏的“整装”的储层非均质的(O1)位于塔里木盆地加里东—海西期前陆盆地前隆起上巨型不整合削截圈闭的几项根据如下。
1.盆地中的下奥陶统及中上奥陶统分别代表两个不同时期伸展和聚敛的盆地原型或层序
塔里木盆地沉降的开始，始于740Ma的早震旦世(Z1)。早震旦世到早奥陶世(Z1—O1)的盆地的性质或原型与扬子和鄂尔多斯西缘同期沉积相似，属于被动*边缘上的一个伸展盆地(图5-16，图5-17)，而非拗拉槽(aulacogen)。在盆地中部，与北美Sauk(590～476Ma)相当的此一层序，以巴楚型的碳酸盐台地为核心，通过东、北、南三面有生物地层或地震相作根据的台地—台地前缘(以丘状杂乱反射作特征)和前缘斜坡(以平行斜交前积反射为特征)(图5-18)，过渡到非补偿的静海盆地相。后者它代表一种浪迹面以下少受生物扰动的深海环境，是富含Ⅰ型干酪根的盆地历史上最重要的油源岩。这就是许靖华据以估算塔里木资源量为500亿t的那个静海盆地(许靖华，1993)。
图5-16 库尔勒—安迪尔兰干SN520-线层序地层剖面
示盆地显生宙沉降始于早震旦世(
)
上述情况，与四川盆地东缘和鄂尔多斯盆地西缘所见同一时期的层序几乎相同。三个盆地的古生代前陆盆地层序对比(表5-1)。
表5-1 鄂尔多斯、塔里木和扬子三个地区中上奥陶统—泥盆系前陆盆地层序划分及对比表
①此处的D3(
)就是原划分的东河塘砂岩之底。
图5-17 塔里木盆地北部早奥陶世(两河口—牯牛潭早期)沉积相古地理图
(据周棣康等，2000)
示由三个相区，八个相带组成的被动*边缘
▲露头剖面位置及编号：1—南雅当山；2—元宝山；3—却尔却克；4—兴地塔格；5—乌里格孜塔格；6—蓬莱坝；7—四石厂；8—大湾沟；9—鹰山；10—肖尔布拉克；11—苏盖特布拉克；12—唐王城；13—大板塔格；Ⅰ—南天山库鲁克塔格海槽盆地相区：Ⅰ1—库鲁克塔格南带海槽盆地相带，Ⅰ2—库鲁克塔格北带岸外海台-斜坡相带，Ⅰ3—南天山海槽盆地相带；Ⅱ—满加尔半深海盆地相区：Ⅱ1—满西斜坡相带，Ⅱ2—满中盆地-盆地边缘相带；Ⅲ—*浅海台地相区：Ⅲ1—轮南台地边缘相带，Ⅲ2—阿克苏-满西1井开阔台地相带，Ⅲ3—和田河局限台地相带(Er)剥蚀区
盆地内部的奥陶系，以满加尔坳陷所见中、上奥陶统与下奥陶统间的上超不整合为界，应分属两个不同的层序(图5-19)，其中，中、上奥陶统，相当于北美划分的Tippecanoe Ⅰ(441～475Ma)。在塔里木盆地东半部，中、上奥陶统代表一种活动边缘或弧前沉积层序，已为少数钻井(群克1井、塔东1井)证明，是一套具有完整鲍马序列、深海笔石和向上变浅的以陆源砂泥岩复理石充填的，具有早古生代最高沉积速率的(140m/Ma)残留海(Ramnant)环境下浊积盆地性质的沉积。沉积类型与地面却尔却克山、元宝山地区兰维恩期—阿什及尔期的巨厚复理石(＞2500m)相当或相近(周志毅，1990)。
图5-18 塔里木盆地东北地区奥陶系地震相模式剖面
以TBB-88-E78线示Sauk由巨层序(Z1—O1)的台地、台地前缘、前缘斜坡及盆地相组成的被动边缘。注意O2—3(Tippicanoe)与Sauk的关系以及东厚西薄并尖灭于阿克库勒“凸起”的楔型(代表由残留海和类B式俯冲产生的复理石增生楔)
与寒武系—下奥陶统在静海盆地中低的沉积速率(1～5m/Ma)，以及自满加尔西坡向东因海水加深、欠补偿导致地层减薄的情况相反，中、上奥陶统代表盆地发展到开始聚敛阶段的一种弧前后增生楔性质的沉积，具有东厚西薄、总体向西上超尖灭的同造山期前陆盆地的楔形结构。因此，中、上奥陶统与下奥陶统之间的分界面，也就是Sauk与Tippecanoe间的界面(
)，应是一个反转面，代表了盆地东部所在微陆块与东天山、阿尔金山所含微陆块之间早奥陶世之后的一次聚敛碰撞活动的开始(图5-20)。
从中、晚奥陶世开始发生的同造山期复理石，到晚泥盆世以东河塘砂岩为代表的磨拉石红层，即与北美 Tippecanoe Ⅱ大体相当的层序(438～350Ma)，是加里东“祁连造山旋回”在盆地内部的表现。它对塔中、塔东(阿满凹陷)、塔北为代表的盆地内部的形成和形变，以及早期成藏组合的产生和破坏，都是非常重要的。
习惯上，我们把岩石圈演化的“开局”、“吃”、“碰”、“杠”(朱夏，1990)旋回，即威尔逊旋回加里丁旋回，称为一个开合旋回。塔里木盆地中的震旦纪—早奥陶世沉积，形成于西昆仑和南天山“两个海洋”的被动边缘上，代表受伸展构造控制的裂离构造相(rift-drift)；中、晚奥陶世—晚泥盆世，代表一种微陆块聚敛碰撞的挠曲相(flexural)，二者构成了一个完整的开合旋回。其中裂离相阶段中形成的静海盆地，是塔里木地质历史上最重要的烃源岩；而从中上奥陶统的复理石到志留系—泥盆系的磨拉石，是这个盆地古生代与鄂尔多斯西缘和四川盆地东缘同一时期的一个弧后(周棣康，1996)的前陆盆地(图5-20)。
图5-19 塔里木盆地奥陶系地震层序地层系统
(据于炳松等，2005，补充)
示O1-2(O1)及O2-3(O3)不同的层序以及O3—D向隆起的上超
2.阿克库勒地区古生代地层中
(O1顶)、
(D3底)和
(P2—T底)三个不整合，分开了该区Z—O1、O2-3—D1-2、D3—C(P)以及三叠系(T)四个独立的地层层序
在层序之间的关系上，有以下几方面特征。
界面上下不整合的角度达到18°(视倾角)，
以上地层区域性北倾，
以下古生代地层区域性南倾(图5-21)。换句话说，由于O2-3、S—D以及D3—C1地层在阿克库木(轮南)地区的逐层尖灭或削截，导致三叠系直接与O1侵蚀面斜接，同时，O2-3—D1-2层序(Tippecanoe Ⅰ)、D3—CP 层序(Tippecanoe Ⅱ—Kaskaskia)，以及原划作C1底部的东河塘砂岩(D3)，在阿克库木地区全部尖灭和消失。因此证明O1顶是个巨大的非等时的侵蚀面，此外，因南北沉积层序差异所产生的位势差异也是明显的。
图5-20 塔里木盆地北部*边缘沉积-构造演化示意图(a)(据周棣康，1996)及据古地磁得出的塔里木板块显生宙运动模式图(b)(据方大均，1994)
示一个开合旋回及弧后前陆盆地的位置
图5-21 TB-85-N136线地质解释剖面图
(示S—D、O2-3及D3—C1地层向北对O1的超覆和削截)
根据钻井资料，周兴熙将轮南-塔河地区的D3—C1-2地层分成C1—C77个岩段，其中C1(小海子组)在该区未见保存，C2砂泥岩段—C7(东河塘砂岩段)则是清楚地自南向北超覆。换句话说，由于
(东河塘砂岩)在凸起围斜中尖灭，凸起三分之二地区则为下泥岩段(C5)—砂泥岩段(C2)相对非渗透的地层所掩覆，从而造成
以上的地层圈闭。此时的阿克库勒，作为O2-3之后的隆升，在D3—CP期间，继续为北高南低的地形，并以阿克库勒北面的弧形犁式断层为最高点，自南向北，伴随巴楚组(D3)和卡拉沙依组(C1)5～6个岩段的相继尖灭，D3—C1地层从南部谷地中厚近200m减薄至零。然而过了阿克库勒断层，即在轮南断裂以南所称的平台地区，仍有C1地层分布。换句话说，如果把阿克库勒凸起看作是一个以O1为核心，以狭义阿克库勒(轮南油田)为高点的古地貌高地，那么，这个高地四周，是被D3—C1地层不同岩性段不同性质的盖层所包围(图5-22)(孙肇才，1999)。
3.形成阿克库勒“凸起”的时间及地应力(动力)不是来自天山问题
如图5-23盆地北部地震AE-1-59线所示，阿克库勒凸起显然形成于
(D3)以前。许多研究者常把海西早期(即
)的形变动力，与北面的雅克拉断隆(狭义的塔北隆起)一起，归为来自天山造山带的由北向南的挤压(周永昌，1998，2000；康玉柱，1998，2001)。
图5-22 示沿下奥陶统顶部侵蚀面D3—C1地层自南向北的逐层超覆
(据周兴熙，2001，修编)
现在重新考虑满加尔古生界那个有
—O1分布的被动边缘特点的静水海相盆地，以及有深水浊积、沉积楔体、岩矿特征(O2-3砂岩中含有40%～50%的来自岛弧火山岩岩屑)的O2-3残余海盆地(同造山期复理石前陆)和S—D1-2以红层为特征的磨拉石前陆。也就是控制塔里木盆地塔北、塔中和塔南(或北民丰)的边界断裂，如图5-24所示，由于构成或控制每个隆起的主边界断裂(亚南、吐木秀克、北民丰)，是一组面朝南的与配套断裂(轮南、马扎塔克)构成“Y”形对偶的基底卷入型的主压应力指向北的韧性剪切带，因此，直到晚海西期，塔里木盆地内部形变的水平挤压应力是来自南部和东南部的阿尔金地区。根据塔东1井O2-3的区域浅变质情况，推断塔里木块体与柴达木块体之间沿着当今孔雀河斜坡或库鲁克塔克东缘，应有一条代表形成O2-3俯冲增生楔体的敛合边界，导致上述“Y”形对偶断层夹持的块体向北或西北滑移。由此判断，满加尔地区O2-3—D1-2的以阿克库勒凸起作前隆的前陆盆地，应具有弧后前陆性质(图5-20中的弧后意见是周棣康同志的认识)。
在此，我引一段周棣康在《塔里木盆地北部寒武—奥陶系储层特征及油气前景》一文中的一段话：“早奥陶世末期，古塔里木板块自南纬18°向北漂移(参见方大均，1994，古地磁资料)，古板块北部边缘(相当于今塔里木东北缘、东南缘)东天山、阿尔金山一带，由于洋壳的消减，由前期被动*边缘转变为主动*边缘，火山岛弧发育，构造背景由引张向聚敛转化……古板块南部(今塔里木西北缘与西南缘)，则可能继续保持被动*边缘态势……”(叶德胜等，2000)。这段话与笔者前面的意见一起，除了说明，阿克库勒凸起及其东西两侧的凹陷，是盆地中最早出现的NE-SW向构造之外，同时说明，盆地内部早期的挤压动力是自南向北(参见图5-20及5-24b)。
4.轮南-塔河早奥陶世油(气)田是一个统一的整装的油(气)田问题
图5-23 塔里木盆地北部AE-1-E59线层序地层解释剖面图
(据樊太亮，1994)
注意
面以下O2-3—D地层对阿克库勒凸起(前隆)的上超及明显楔形
由于在该凸起范围以内，北起阿克库木，经平台区，再经阿克库勒至艾桑地区，钻遇奥陶系的工业油气流井已有25口，还有24口井见不同程度的显示(数据来自西北局1988年勘探成果图；CNPC 1987年报的数字是32口井见显示，14口井获工业油流；康玉柱在1998年底资料中的出油井是21口)。因此，笔者非常同意康玉柱同志在《奥陶系是找大油气田的重要层位和勘探建议》一文中，跳出大阿克库勒隆起上局部的小包包的控油观念，在奥陶系含油规模或范围上“很可能是整个凸起”(亦即“整装”)控油的意见(康玉柱，1998)。就是说，10年以前首先由地矿系统提出的那张奥陶系顶面(
)等深度图，即面积超过4000km2的隆起(参见图5-5)是我们考虑含油气圈闭机制和范围的基础)(孙肇才，1999)。
图5-24 控制盆地内部古生代“三隆两坳”的断裂系统(a)及(b)
示亚南(二八台)、轮台对偶“Y”形断裂的主从关系及主应力(σ1)方向
图5-25是一张工业部门提供的有关O1含油气层位的图件，这张图至少说明了这样的两个问题：
钻井证明O1含油层位紧紧位于不整合(
)之下，O1顶部的风化壳之中。
从阿克库木(轮南)经平台区到阿克库勒以及包括塔河3号至4号地区内，O1含油层位是连片的一个整体。个别井含油气情况不佳，是O1碳酸盐岩储层致密，即由碳酸盐岩物性的极不均一性所引起的。
5.轮南-塔河不整合削截圈闭的形成时间
在石油天然气勘探部门，把阿克库勒看做“下古生代是鼻隆、上古生代是断层、中生代有披盖，新生代因库车北倾才形成大圈闭”的说法或“阿克库勒凸起定型于喜马拉雅晚期”的说法非常流行。有两个问题，需在概念上理清：一个是圈闭的层次问题，因为整个凸起区，有不同性质和时期的层次；二是圈闭形成的时间，这里当然是指O1顶作储层形成不整合圈闭的时间。
图5-25 示轮南塔河地区O1含油层位置图
就像雅克拉油气田那样，奥陶系含气层的圈闭是不整合，而J—K砂岩含气圈闭是背斜；阿克库勒凸起中生代和以O1为主体的早古生代，也是背斜或披覆背斜与不整合的所谓双层结构。
如果讨论O1顶不整合面(
)削截圈闭形成的时间，则有两个时间应考虑：一个是下石炭统(C1)沉积之后(或C1地层北部尖灭线以南，轮南34井以南)；另一个是轮南(阿克库木)被三叠系覆盖以后。
O1削截圈闭的关键是不整合面
以上的地层能否起到盖层的作用。据CNPC公布的图件(周兴熙，1998)，在广义的轮南地区，石炭系在艾桑区以南的谷地厚达150m，伴随向北的减薄到厚度为零，石炭系所属的6个自下而上的岩段，有规律的自南而北尖灭于隆起的不同地带上(参见图5-2，图5-22，图5-26)：①C7和C6(砂砾岩段)的北界在艾桑以南；②C5(下泥岩段)的北界过了阿克库勒到了平台中部；③C4(双峰灰岩)的北界到了轮南12井；④C2+3(上泥岩和砂泥岩段)的尖灭线到了阿克库木(轮南)高地南缘轮南34井一带。
图5-26 阿克库勒地区奥陶系古岩溶地貌剖面图
(据周兴熙，2000)
为C1不同层位向北的尖灭线
图5-26表明，由于巴楚组(C6+7)的砂砾岩段在塔河附近已经尖灭，具有良好封闭性的早石炭世上下泥岩段地层，不整合地覆盖了凸起的主体，从而对遭受削截的O1风化壳以
为界，在C1沉积之后就形成了圈闭。由于在轮南地区O1与三叠系直接接触，伴随C1地层的尖灭，起封闭盖层作用的地层是轮南区三叠系底部的泥岩层。因此，包括阿克库木地区在内的整个凸起不整合圈闭的形成时间是三叠纪沉积以后。
6.轮南-塔河O1油(气)藏的形成时间
直到现在(包括笔者本人1999年前的文章)，以“4个并存”为内涵的“多源多期”成藏的观念，似乎已成为业界在塔里木成藏时间上的共识。然而，下述两项资料，包括后面还要提到的有效油气源岩分析，都支持轮南-塔河油田，是一个“晚期—新近纪—成藏”的又一实例。
表5-2是有关轮南-塔河地区有地层温度、地层压力、饱和压力及成藏埋深下限资料的4口钻井资料。这4口井资料支持该油田的形成时间是
以来，其中解放128井(平台区)成藏期为库车组(
)以来。
表5-2 轮南奥陶系油气藏形成时间的确定
(据梁狄刚，1999)
假如我们把储集于阿克库木(轮南)三叠系之下奥陶系(O1)风化壳中的石油，与平台区、阿克库勒区以及桑塔木地区O1中的油气看成是一个动力油藏系统，则O1中的油气，显然是三叠纪沉积以后进入这个不整合圈闭的。这与“轮南14井油藏成藏埋深为2435m，相当于吉迪克组晚期”的意见(梁狄刚，1999)是一致的。也与西南石油学院陈又才等利用PVT相图计算得出的轮南断垒三叠系Ⅰ油组及桑塔木石炭系气藏形成于库车组沉积晚期意见相一致。
7.轮南-塔河油田烃源岩问题
这个问题，历来是多次科技攻关课题讨论研究的对象，或许涉及的问题和领域并非单纯一个“源”字能说清楚，因此直到现在还有不同意见。
根据对这个问题的认识，以1999年为界，可以分成两个阶段。1999年以前，各家对将塔里木盆地包括轮南-塔河的主力油气源岩，以寒武系—奥陶系被动*边缘上早寒武世盆地相为关注的核心，并以多源、多期和“四个并存”(孙肇才，1996b、c)作为认识上的统一观念，似乎已对这个问题下了结论。其中，包括许靖华在国外发表的意见，主张塔里木作为有500亿t的远景储量的根据，也是那个在满加尔坳陷偏东部在地震反射上有下超及凝缩段特点的“静海盆地相”。但从1999年下半年以来，特别是梁狄刚在96-111-03报告中，将与斯坦福大学合作研究的一批中上奥陶统源岩与轮南区的下奥陶统至石炭系的原油样品的生物标记化合物成果公布后，联系到以前已经知道的深埋满加尔坳陷腹地达7000m以下的
源岩的有效性，进一步对
盆地相源岩的贡献，以及该源岩成熟于加里东或早海西至今还能经过多次“折腾”还能保存下来的担心。正因为如此，所以自1999以来，就产生了该区源岩是
—O1及O2-3两种不同的意见。加上塔中区O1—C1的油源有人认为是来自西部和深2井区
(盐下)的意见出来后，此一问题，包括对多源、多期和“四个并存”的怀疑，进一步使问题(似乎)复杂化。
图5-27 塔里木盆地古生界岩石和原油中24-异丙基胆甾烷/24-正丙基胆甾烷值
(据梁狄刚，1999)
指示不同时代24-异丙基胆甾烷分布及油源对比
笔者认为，假如承认中上奥陶统是一套聚敛阶段初期，由残留海组成的同造山期的前陆复理石，那么将O2-3自东向西在隆起边缘(如轮南区)上超部分形成的所谓泥灰丘相，定成O2-3的“斜坡”并不恰当。诚如笔者在前陆盆地共性中所说，在所有前陆盆地楔体中，都有一个沉降与沉积中心的非吻合问题(见图2-23)。O2-3的沉降中心，在满加尔厚度＞4000m，有机质丰度低，TOC＜0.2%，但在前缘相带，虽然厚度在500m以内，但TOC平均达到0.85%，相当Jones的C相带或有海洋上升流作用的生产力模式(梁狄刚，1999)。这种相似的沉积模式，我们在鄂尔多斯西缘O2-3沉积内侧、在扬子东缘内侧，都可以看到由狭义的“平凉页岩”(含笔石)及“五峰页岩”组成的这种相带。
图5-28 原油和岩石中24-降胆甾烷相对含量随地质年代变化
(据梁狄刚，1999)
示寒武系与奥陶系的差异
图5-29 原油与岩石抽提物24-降胆甾烷与三芳甲藻甾烷储量关系
(据梁狄刚，1999)
为此，笔者从当初(1996b、c)支持多源、多期及“四个并存”，转而支持有生物标记化合物的梁狄刚和Moldowan的意见(图5-27～图5-30)，这是与前文所述晚期成藏的内涵相联系的，是与近几年来认识到一个油(气)藏形成年龄和保存年龄与地史年龄相比是“小菜一碟”相联系的。当然，由于本区从下奥陶统产出的油气相态变异很大，既有密度大于0.9的重质原油，又有常规油、轻质油或凝析油；既有与常规油伴生的天然气，又有凝析气甚至干气。加上所处构造部位性质以及内部结构的复杂性，有关此一问题的继续研究和讨论，是显而易见的一个课题。
图5-30 原油与岩石抽提物中三芳甲藻甾烷与3-甲基豆甾烷比值随年代变化
(据梁狄刚，1999)
