沙西凸起古岩溶作用与油气关系
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发布时间：2022-05-23 17:40
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时间：2023-11-01 19:05
余腾孝 邱芳强 吕景英
（西北石油局规划设计研究院 乌鲁木齐 830011）
摘要 古岩溶作用能够对碳酸盐岩储层进行改造，使其储集性能变好，为油气聚集成藏提供储集空间，同时对早期油气藏往往也造成破坏。沙西凸起古生界碳酸盐岩中所发现的油气与古岩溶作用密切相关，岩溶作用对该区早期形成的油气藏主要表现为破坏，而对晚期油气成藏则表现为建设作用。
关键词 沙西凸起 古岩溶 油气 碳酸盐岩
沙西凸起位于塔里木盆地沙雅隆起西部，是沙雅隆起的一个重要含油气区块。该凸起东起沙雅—新和一线，以雅克拉断凸及哈拉哈塘凹陷为邻，西以喀拉玉尔滚断裂和阿瓦提断陷分界，南部为阿－满坳陷，北部以羊塔克－大尤都斯断裂与库车坳陷相隔，面积约9600km2（图1）。
图1 塔北地区构造区划略图 Fig.1 A Sketch of the Boundary of Tectonic Block in the North of Tarim Basin
1—逆冲断层；2—走滑断层；3—单元界线；I1—雅克拉断凸；I—2—阿克库勒凸起；I—3—沙西凸起；I—4—哈拉哈塘凹陷；I—5—库尔勒鼻凸
沙西凸起存在两大构造层，即中新生界构造层和古生界构造层，两大构造层以前中生界侵蚀面为界。本区地层分布和沉积特征差异较大，南部地层发育齐全，从震旦系—第四系均有分布；中部隆起部位中生界缺失三叠系—侏罗系；古生界从北往南缺失寒武系、奥陶系、志留系—泥盆系及石炭系。
区内存在两大含油气系统，即北部晚期陆相含油气系统和南部早期海相含油气系统。本区油气勘探表明，南部海相含油气系统碳酸盐岩油气成藏与保存与古岩溶作用密切相关。
1 古岩溶特征
1.1 古岩溶的期次
沙西地区古岩溶发育主要有4期，依次为燕山期、海西晚期期—印支期、加里东晚期和加里东中期。
（1）加里东中期：即下奥陶统与中上奥陶统之间的古岩溶，时代为中奥陶世晚期。
（2）加里东晚期：即奥陶系与志留系之间的古岩溶。奥陶系与志留系两者间为假整合接触到微角度不整合接触，大部分地区志留系覆盖于中上奥陶统之上，局部地区中—上奥陶统剥蚀殆尽，下奥陶统受到较强的古岩溶作用。
（3）海西晚期—印支期：即三叠系—侏罗系与下伏下奥陶统、寒武系、震旦系碳酸盐岩呈角度不整合接触，该期岩溶主要分布于沙西地区中部。
（4）燕山期：即下白垩统和下伏下奥陶统、寒武系或震旦系不整合面的古岩溶，该期岩溶定型于早白垩世，也可能同时叠加了前期的古岩溶作用，主要分布于沙西地区的北部。
1.2 古岩溶的地貌
沙西地区下奥陶统—震旦系碳酸盐岩地层顶部古岩溶的发育与受构造制约的古地形起伏、古地貌形态密切相关，总体上处于塔北古岩溶地貌的岩溶斜坡区。东北高，与雅克拉岩溶隆起区相连，向西南逐渐降低至岩溶盆地区。沙西地区古岩溶地貌出现4个次级岩溶高地，古生界油气藏或含油气构造主要分布在这些次级岩溶高地上。
1.3 古岩溶垂向剖面
完整的岩溶垂向结构一般包括地表岩溶带、渗流岩溶带和潜流岩溶带。钻井资料显示，沙西地区古岩溶的三个带大多不完整，大部分钻井缺失地表岩溶带，这是由于岩溶地貌的差异及多期岩溶的叠加所造成的。沙13井具有较完整的岩溶垂向结构特征（图2）。
（1）地表岩溶带。井深4965.4～4972.5 m，岩性为硅质岩。砾石发育，呈角砾状，大小一般为2～4mm，大者可达10mm，具褐色铁质斑块。岩石裂缝发育，缝宽一般0.05～0.15mm，个别达0.25mm。由于岩溶作用，发育溶蚀孔洞，洞壁不规则，壁内有次生方解石、石英晶簇及黄铁矿。
（2）渗流岩溶带。在井深4972.5～4989m，岩性为硅化泥晶灰岩。岩石裂缝和晶洞发育，裂隙呈纵横交错，充填泥晶方解石，晶洞内含油．地下水沿裂隙向下渗流，发生淋滤溶蚀，形成垂向的溶蚀缝，其分布范围较小，且多为机械砂和砂质泥充填。
（3）潜流岩溶带。在井深4989～5018m，岩性为砂屑灰岩、亮晶砂屑鲕粒灰岩、弱硅化亮晶含生物屑内碎屑灰岩、弱硅化晶粒灰岩。岩石溶蚀孔洞及裂缝发育，钻井中先涌后漏，该段共漏失泥浆约为1799m3，说明有较大的溶蚀空间，其中4994～4997 m取心钻进，放空约3 m,4997～4998.5m，取心钻时＜2min/m,4998.5～5018m钻井中也有放空现象，并见典型潜流岩溶岩钟乳石特征。
图2 沙西凸起沙13井岩溶剖面图 Fig.2 A Section of Karst in Well S13 in Shaxi heave
2 古岩溶与油气关系
2.1 古岩溶的建设作用
2.1.1 改善储层
该区古生界碳酸盐岩以古岩溶储集体为主要特征，多期岩溶对储层的形成和发育起着重要的作用。
（1）未完全充填的大型溶洞：沙13井和沙16井钻井中分别放空3m和2m，泥浆漏失为1799m3和450m3，即是这类溶洞存在的反映。
（2）小型孔洞：多口井奥陶系岩心中发育溶蚀孔洞、缝合线及粒间溶孔，均为良好的储集空间。
（3）溶蚀缝：这类缝既有构造缝的特征，又具有明显的溶蚀特征，是溶蚀作用沿早期构造缝溶蚀加宽的结果。
另外还有洞顶破裂缝和溶洞充填物中的各种孔隙。
以上说明多期岩溶作用对古生界碳酸盐岩储集性能有相当程度的改善，为油气成藏提供了良好的储集空间。
2.1.2 与上下地层构成良好的生储盖组合
发育良好的岩溶储层，往往处于一个沉积或构造旋回的末期，其下或侧下常常有旋回初期的生油岩存在。其上是新旋回的开始，海进、水进初期的陆源沉积物是岩溶储集体的良好盖层或生油层。岩溶储层与其下、其侧的生油层，其上的盖层构成古生古储新盖或新生古储新盖的生储盖组合。
本区海西晚期—印支期岩溶面与其上所覆盖的印支期—燕山期构造旋回初期的三叠系、侏罗系湖相沉积构成了良好的生储盖组合。
2.1.3 运移通道
不整合面、间断面是油气运移的主要通道之一，岩溶不整合面更是如此。岩溶不整合面的运移作用不仅对碳酸盐岩形成油气藏有利，而且对其上覆中生界碎屑岩形成油气藏也极为有利。
沙西中部三叠系—侏罗系、北部白垩系直接覆盖在奥陶系之上形成岩溶不整合，上覆储层中见良好油气显示或沥青显示。
2.2 古岩溶的破坏作用
古岩溶对先期形成的油气藏具有明显的破坏作用。该区沙西2号构造寒武系下丘里塔格群白云岩和白云质灰岩晶间孔、晶间溶孔中，下奥陶统灰岩裂隙及晶洞中见沥青，原油为相对密度0.9575～0.9657的黑色稠油。说明该区寒武系—下奥陶统碳酸盐岩原生油藏遭受过不同程度的破坏。
区域构造研究认为，在加里东期随沙雅隆起的整体抬升，沙西2号等构造（包括其北的英西构造及其南的沙西1号构造）已具隆起雏形，形成北高南低的构造总格局。晚海西运动导致区域性褶皱变形和大面积的火山活动，上述构造已定型。当时，在各构造的高部位均可能聚集油气。
海西末期运动导致的褶皱抬升，使沙西2号构造北高点及其以北地区下古生界碳酸盐岩暴露地表，遭受大气淡水的强烈淋滤溶蚀。同时也使沙西2号构造北高点及其以北构造的原生油气藏直接暴露地表而遭破坏；或者是岩溶的发育使油气藏与大气淡水相通，而遭受氧化、水洗、生物降解成为稠油或沥青。
三叠系沉积后，印支期构造活动使本区北部下古生界碳酸盐岩重新出露于地表或接近地表，因而使海西期油气藏再次受到破坏，其强度仍为北强南弱。表现为沙西2号构造南高点仍保留稠油油藏；沙西2号构造北高点寒武系—奥陶系油气藏破坏严重，但仍残留有海相油源特征的稠油及沥青；而英西构造油气藏则完全破坏殆尽，未留下海相油源的痕迹。
沙西2号构造北高点沙13井奥陶系油藏即是遭受古岩溶破坏作用的典型实例（图3）。三叠系砂岩直接覆盖在奥陶系灰岩之上，三叠系砂岩中及奥陶系顶面到4989m井段灰岩裂缝、裂隙中见沥青，油气显示特征表现为残余沥青。而4989～4997.5m油气显示与上部有所不同，保留有一定的轻质组分。经测试仅获90L相对密度为0.9575的黑色重质稠油。可见该井奥陶系原生油藏已被严重破坏。
图3 沙13井油气显示特征剖面图 Fig.3 A section of oil show in Well S13
3 结束语
沙西地区的古岩溶作用，改善了古生界碳酸盐岩储层的储集性能，为油气成藏提供了良好的储集空间；为油气运移提供了良好的通道；岩溶储层与其上下地层形成了不同类型的生储盖组合，对晚期的油气成藏具有建设作用。但同时也使该区古生界原生油气藏遭受了严重破坏，这种破坏作用导致古生界原生油气藏成为现今的稠油藏或沥青。
参考文献
[1]康玉柱等.塔里木盆地古生代海相油气田.武汉：中国地质大学出版社，1992
[2]陈洪德等.新疆塔里木盆地北部古岩溶储集体特征及控油作用.成都：成都科技大学出版社，1994
Relation between paleokarst and hydrocarbon in Shaxi heave in Tarim basin
Yu Tengxiao Qiu Fangqiang Lu Jingying
(Academy of planning and designing,Northwest Bureau of Petroleum Geology，Ürumqi 830011)
Abstract:Paleokarst reforms carbonate rock reservoir,to make its behavior of reservoir body high，supplys storage space for oil and gas building-up,However,it destructs Paleozoic oil pools.The oil and gas discovered from paleozoic carbonate rock in Shaxi heave have great correlation with Paleokarst.The mainly function of paleokarst is destructive to early reservoirs and constructive to later reservoirs.
Key words:Shaxi heave Paleokarst Oil and gas Carbonate rock
布在阿克库勒和达里亚。此类圈闭已获油气突破。
1.2 披覆背斜圈闭
披覆背斜圈闭常常与潜山残丘圈闭相互叠加，是发育在先存残丘之上的沉积物在重力作用下发生差异压实或同沉积作用而形成的。具有顶薄翼厚，构造幅度上小下大的特点。一般而言，在潜山残丘或特殊岩体存在的地区就可能形成披覆背斜圈闭。
1.3 盐边低幅度背斜圈闭
主要是由于阿克库勒地区石炭系巴楚组的含泥膏盐层发生塑性流动后，在盐边凹陷带的外围一侧形成的低幅度背斜圈闭，往往在靠近盐边的一侧伴生有断裂构造。这类圈闭常沿盐体边缘呈带状展布，圈闭面积小，闭合幅度低。常常发育在盐边内凹及发生转折的地带。在该类圈闭中也已获油气突破。
1.4 盐丘背斜圈闭
主要是由于盐体的塑性流动上拱和侧向不均一流动造成上覆地层褶皱上隆而形成。包括周边盐脊和内部盐枕上部的低幅度背斜圈闭。该类圈闭的特点是：沿着盐脊与盐枕的上部发育，圈闭的分布范围和走向与盐枕基本一致，一个较大的盐枕上部往往发育多个构造高点。圈闭的面积和幅度都比盐边低幅度背斜圈闭要大，构造发育完好，伴生断裂少见。
1.5 潜山残丘圈闭
主要是由于海西早期运动使阿克库勒凸起大套地层被剥蚀，造成下奥陶统出露地表遭受剥蚀，在风化面上形成一系列圈闭，潜山残丘圈闭缝、洞发育，石炭系泥岩直接覆盖在上面，构成极为有利的圈闭。该类圈闭的闭合幅度、圈闭面积均受古地貌的影响，主要分布于中、上奥陶统尖灭线以北的地区如牧场北、艾协克、阿克库勒构造带。现已获重大油气突破。
综上所述，阿克库勒凸起上的构造圈闭具有以下几个特点：
（1）圈闭形成的时间早，主要集中在海西期和印支期—燕山期。
（2）圈闭往往与断裂相伴生，以前中生界顶为界，下部地层以脆性变形为主，形成与断裂活动有关的断背斜等。
（3）在前中生界顶部不整合面保留有各种成因的古地形高，发育了大量幅度不等、类型多样的潜山残丘圈闭。
（4）前中生界顶部以上主要为不整合面上发育的披覆背斜型圈闭及与盐有关的圈闭，这类圈闭幅度一般不高，面积小，往往伴生有断裂。
2 非构造圈闭
2.1 岩性圈闭
在阿克库勒凸起发育有各种类型的岩性圈闭，其中以碳酸盐岩岩溶圈闭和石炭系、三叠系的碎屑岩岩性圈闭为主。
（1）岩溶圈闭
该圈闭主要为与古岩溶作用有关的下奥陶统缝、洞系统的圈闭。在阿克库勒凸起广泛分布，受岩溶作用及多期构造变形所形成裂缝发育程度所控制。该岩溶圈闭已获重大油气突破，已成为油气勘探的主要圈闭类型。
阿克库勒凸起受海西早期运动的影响，普遍抬升，构造裂缝发育，大部分地区缺失志留系—泥盆系及中、上奥陶统地层，下奥陶统也遭受不同程度剥蚀，使得下奥陶统碳酸盐岩长期暴露风化，岩溶作用强烈。根据上覆地层石炭系巴楚组地层厚度的变化情况对阿克库勒凸起在海西早期前的古地貌进行恢复，按岩溶系统可划分为岩溶高地、岩溶斜坡和岩溶洼地。
在岩溶斜坡区岩溶作用较强，因而岩溶分带特征明显。垂直渗流带及地下水系控制的近水平潜流岩溶带均很发育。碳酸盐岩孔、洞、缝较发育，充填较少，形成了较为发育的岩溶缝洞系统。岩溶圈闭多发育于该地区。
而岩溶高地则以地表岩溶带及垂直渗流岩溶带较发育，仅在边缘有水平潜流岩溶带发育且多为次级潜流改造带，岩溶作用不强，充填严重。岩溶洼地岩溶作用相对不发育，岩溶作用仅仅在与岩溶斜坡区过渡地区稍发育，而且充填严重。
（2）碎屑岩岩性圈闭
碎屑岩岩性圈闭包括河道沙体圈闭和岩性尖灭圈闭。其中河道沙体圈闭是由石炭系盐体的塑性流动造成了盐边凹陷带，并被河道充填沉积而形成的。主要分布在石炭系和三叠系。该类圈闭的特点是：沙体与盐体边界走向平行分布并呈带状，沙体内部具反射前积结构。石炭系和三叠系的盐边河道沙体具有向盐体流动方向侧向上叠的特点。岩性尖灭圈闭主要是指石炭系、三叠系的岩性尖灭圈闭。由于阿克库勒凸起在印支期以前，石炭系、三叠系地层向北超覆沉积，具有形成非构造圈闭的条件。沉积环境研究也表明，石炭系卡拉沙依组存在大量的潮间带沙体和潮汐水道沙体，三叠系也存在辫状三角洲或扇三角洲沙体。这些沙体由于储层非均质性强，勘探难度较大 中国地质大学（武汉），西北石油局，新疆塔里木盆地北部构造圈闭类型及成藏模式研究，1994．
2.2 地层不整合圈闭
海西早期运动是对阿克库勒凸起影响强烈的一期构造运动，该期构造运动形成了区该性不整合面，不整合面之上发育有石炭系膏盐岩，形成极好的区域性盖层。该面之下，奥陶系及志留系—泥盆系地层剥蚀尖灭型圈闭等十分发育，该面之上可能发育巴楚组底砂岩岩性超覆尖灭型圈闭及多种复合型圈闭。
2.3 生物礁（滩）圈闭
该类圈闭主要由生物礁（滩）组成，发育于寒武系—奥陶系，是碳酸盐岩重要的一类储层。目前在阿克库勒凸起上的S60井等多口井的奥陶系中发现生物礁（滩），并且获得工业油气流。据S60井所钻奥陶系揭示，其岩性为亮晶棘屑、鲕粒灰岩，其中发现了大量造礁生物古钵海绵（葵盘石类）及蓝绿藻丝体粘附生物屑现象，相当于奥陶系一间房组，为生物礁（滩）储层，储集空间好。该生物礁（滩）的发现，使在碳酸盐岩内部寻找有利的储集层和内幕油气藏成为可能，生物礁（滩）圈闭将成为一个重要新的油气勘探领域 林忠民等，新疆塔里木盆地艾协克－桑塔木区块油气勘探项目1999年勘探年报，1999．
3 复合型圈闭
严格说来，真正的纯构造圈闭和非构造圈闭是很少见的，大多数圈闭都是复合型圈闭。
目前这类圈闭发现最多的是以构造因素为主、地层或岩性因素为辅。如艾协克1号、2号构造就是一种典型的复合型圈闭，因为受构造运动的影响造成下奥陶统隆起，长期暴露遭受剥蚀，顶部逐渐被剥蚀成为残丘，再加上后期的岩溶作用而形成一典型的岩溶残丘圈闭。
4 圈闭的空间组合规律
阿克库勒凸起的圈闭是多期运动叠加改造作用的结果。其空间组合特征如下：
4.1 构造圈闭的空间组合规律
平面上本区构造圈闭自北向南呈向北凸出的弧形带状分布。可分为于奇构造带，以潜山残丘圈闭为主；阿克库木、艾协克、阿克库勒构造带，以挤压断背斜圈闭、潜山残丘圈闭和挤压背斜圈闭为主，构造带多种类型的圈闭已获得了油气突破；艾丁－桑塔木盐边构造带，目前已发现落实的有三叠系及与盐流动有关的低幅度背斜，如石炭系挤压、披覆背斜，奥陶系潜山圈闭，且获油气突破的圈闭类型多，为一有利的勘探领域；兰尕－塔河南盐丘构造带以宽缓的大型盐丘背斜为主。
垂向上，由于受不同期次构造的叠加和改造，形成多种圈闭的垂向组合。主要有在北部构造带发育的挤压断块－潜山残丘－披覆背斜－挤压背斜圈闭组合；在达里亚地区发育有挤压背斜－潜山残丘－披覆背斜－挤压背斜圈闭组合；在区域不整合面附近发育潜山残丘－披覆背斜组合，在盐边和盐上地层广泛发育有盐拱－挤压背斜圈闭组合。
4.2 非构造圈闭的空间组合规律
在平面上呈带状分布。地层不整合圈闭多发育在大型不整合面附近，特别是沿志留系—泥盆系、奥陶系尖灭线分布；三叠系河道沙体多沿盐边凹陷带分布；生物礁（滩）圈闭主要在阿克库勒凸起东部沿台地边缘相分布。而岩溶圈闭在平面上分布较广泛。
在垂向上岩溶残丘圈闭主要发育在
面之下的奥陶系，同时
面之下，发育有奥陶系、志留系—泥盆系地层剥蚀尖灭型圈闭。该面之上可能发育有巴楚组底砂岩岩性超覆尖灭型圈闭及各种复合型圈闭。河道沙体则以石炭系和三叠系最为发育。而且多层位不同类型圈闭叠置出现，如阿克库勒凸起中部LN17井岩溶残丘圈闭之上叠置下石炭统超覆地层圈闭，LN30井岩溶圈闭之上叠置河道沙体圈闭。
5 结论
按成因分类法可将阿克库勒凸起圈闭划分为3类，10亚类。通过对不同的类型的圈闭进行描述和分析，总结出其空间分布特点及规律（图1）。阿克库勒凸起上奥陶系及三叠系、石炭系已获重大油气突破，针对获油气突破的圈闭对其成因类型与组合规律进行分析，可以有针对性的在该区及中、上奥陶统尖灭线以北发现和落实与奥陶系碳酸盐岩有关的岩溶圈闭及石炭系的披覆背斜圈闭，沿盐边构造带新发现和落实三叠系低幅度背斜圈闭及非构造圈闭，为寻找同种类型的含油气圈闭提供依据，以获得新的油气发现。
图1 阿克库勒凸起圈闭类型及分布模式示意图 Fig.1 The types of trap and the distributive patterns of Akekule arch
①—盐边低幅度背斜圈闭；②—河道沙体圈闭；③—盐丘背斜圈闭；④—岩性圈闭；⑤—地层不整合圈闭；⑥—潜山残丘圈闭；⑦—挤压背斜圈闭；⑧—断块潜山残丘圈闭；⑨—岩溶圈闭；⑩—生物礁（滩）
Trap types and spatial combined law in Akekule Arch
Han Yanying Yang Hanwu Lu Yuan'e
(Academy of planning and designing,Northwest Bureau of Petroleum Geology，Ürümqi 83001 1)
Abstract:Akekule arch is developed paleoarch which develops multi-types of traps.It can be divided into three types which are structural trap type,non-structural trap type,combination trap type,totally ten subsidiarytrap types,in which Karst trap related to carbonate rock and trapsrelated to salt perform important roles.Oil and gas breakthrough is gained from Ordovician,Carboniferous and Triassic traps.Division in trap types can supply reliable evidence for discovering new traps and oil-gas-bearing traps in same type
Key words:Akekule arch trap type distribution law
