塔里木盆地塔北地区多期断裂差异匹配控制下超深岩溶缝洞储层成藏特征

doi:10.13745/j.esf.sf.2023.9.5

地学前缘 ›› 2024, Vol. 31 ›› Issue (4): 219-236.DOI: 10.13745/j.esf.sf.2023.9.5

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塔里木盆地塔北地区多期断裂差异匹配控制下超深岩溶缝洞储层成藏特征

李凤磊¹^,²^,³(), 林承焰¹^,²^,³, 任丽华¹^,²^,³, 张国印¹^,²^,³, 关宝珠⁴

1.深层油气全国重点实验室(中国石油大学(华东)), 山东青岛 266580
2.山东省油藏地质重点实验室, 山东青岛 266580
3.中国石油大学(华东) 地球科学与技术学院, 山东青岛 266580
4.中国石油塔里木油田分公司勘探开发研究院, 新疆库尔勒 841000

收稿日期:2023-05-26 修回日期:2023-07-11 出版日期:2024-07-25 发布日期:2024-07-10
作者简介:李凤磊(1984—),男,博士研究生,研究方向为油藏描述、地震解释等。E-mail: lfl_winter@163.com
基金资助:
国家自然科学基金项目(42002144);中国石油重大科技项目(ZD2019-183-006)

Characteristics of deep karst fracture-cavity reservoir formation controlled by multi-phase faults matching in the northern Tarim Basin

LI Fenglei¹^,²^,³(), LIN Chengyan¹^,²^,³, REN Lihua¹^,²^,³, ZHANG Guoyin¹^,²^,³, GUAN Baozhu⁴

1. National Key Laboratory of Deep Oil and Gas, China University of Petroleum (East China), Qingdao 266580, China
2. Shandong Key Laboratory of Oil Reservoir Geology, Qingdao 266580, China
3. School of Geosciences, China University of Petroleum (East China), Qingdao 266580, China
4. Research Institute of Petroleum Exploration and Development,Tarim Oilfield Company, PetroChina, Korla 841000, China

Received:2023-05-26 Revised:2023-07-11 Online:2024-07-25 Published:2024-07-10

摘要/Abstract

摘要：

超深断控岩溶缝洞型油藏是塔北地区重要油藏类型,探讨多期构造活动与深层油气成藏匹配关系对区域油气勘探具有重要意义。基于哈拉哈塘油田、金跃油田和富满油田连片地震资料,以野外地质露头断裂特征为指导,采用多种地震精细解释手段,分期、分级、分段刻画研究区断裂。基于研究区中寒武统玉尔吐斯烃源岩认识,结合加里东期、海西期和喜马拉雅期3期成藏的特点,将研究区走滑为主的控藏断裂划分为加里东早期、加里东中晚期、海西晚期和喜马拉雅期。进一步分析多期断裂继承性关系、通源特点和调整作用等,结合多种类型岩溶缝洞型储层的开发现状,探讨了研究区走滑断裂控制下的岩溶缝洞型储层成藏差异性。结果表明: (1)研究区油气藏关键因素是油源断裂通源性与后期断裂的调整作用,将加里东早期正断裂系统定义为源内断裂,加里东晚期形成的走滑断裂系统定义为源外断裂,源内断裂利于寒武系烃源岩排烃,源外断裂进一步沟通烃源岩实现油气运移成藏,基于这种认识建立4种通源模式;(2)结合研究区存在加里东晚期、海西期和喜马拉雅期3个主力生烃期的认识,海西晚期部分北西向走滑断裂继承性发育至二叠系,对加里东期油藏有一定的破坏和调整作用,喜马拉雅期部分北东向走滑断裂系统继承性发育至新近系,对早期油气藏起破坏和调整作用,建立了3种调整样式;(3)根据断裂匹配关系,建立6种走滑断裂控藏等级,并将研究区加里东中晚期走滑断裂带逐一划分,叠合开采现状图显示差异控藏断裂与油气生产情况匹配度较高;(4)选择发育断裂与岩溶共同控储的研究区,建立多期断裂系统与多种类型岩溶缝洞油气藏的匹配关系,并将认识成功应用于研究区井位勘探中,取得较好效果,为受控于走滑断层的岩溶缝洞油气藏勘探开发提供一定指导意义。

关键词: 超深断控岩溶缝洞型油藏, 塔里木盆地塔北地区, 通源断裂, 油气调整, 成藏模式

Abstract:

Investigating the correlation between multi-phase tectonic activity and deep reservoir formation is crucial for oil and gas exploration endeavors. Utilizing seismic data from the Halahatang, Jinyue, and Fuman oilfields, coupled with an analysis of field geological outcrop faults, various seismic fine interpretation methods were employed to delineate faults within the study area. Building upon an understanding of the Middle Cambrian Yuertusi source rock and the characteristics of the Caledonian, Hercynian, and Himalayan accumulation stages, faults controlling oil accumulation were classified into four stages: Early Caledonian, Middle and Late Caledonian, Late Hercynian, and Himalayan. Further analysis of the inheritance relationship, source characteristics, and adjustment effects of multi-stage fractures, along with an assessment of various types of karst fracture-cavity reservoir development, led to discussions on the variations in karst fracture-cavity reservoirs under the influence of strike-slip faults in the study area. Key findings include: (1) Identification of primary factors influencing oil and gas reservoirs, including intra-source faults from the early Caledonian normal fault system facilitating hydrocarbon expulsion from Cambrian source rocks, and outer source faults formed during the late Caledonian enabling communication with source rocks for oil and gas migration and accumulation. Four source rocks-linking models were established based on this understanding. (2) Recognition of three main hydrocarbon generation periods in the study area: late Caledonian, Hercynian, and Himalayan, with inherited development of northwest strike-slip fractures into the Permian during the Late Hercynian period, impacting Garridonian reservoirs, and destruction and adjustment of early oil and gas reservoirs by northeast strike-slip fault systems inherited to the Neogene during the Himalayan period. Three modes of oil and gas remigration were established. (3) Establishment of six types of strike-slip fault control grades based on fracture matching relationships, along with classification of Middle and Late Caledonian strike-slip fault zones in the study area. A mining status map revealed a high matching degree between differential reservoir-controlling faults and oil and gas production. (4) Joint control of reservoirs by strike-slip faults and karstification in the study area, with an established matching relationship between the multi-stage fault system and various types of karst fracture-cavity reservoirs. This understanding has been successfully applied to well location exploration in the study area, yielding favorable results and providing guidance for the exploration and development of karst fracture-cavity reservoirs controlled by strike-slip faults.

Key words: ultra-deep fault-controlled fracture-cavity reservoirs, Northern Tarim Basin, source rocks-linking fault, hydrocarbon adjustment, accumulation model

中图分类号:

P618.13

李凤磊, 林承焰, 任丽华, 张国印, 关宝珠. 塔里木盆地塔北地区多期断裂差异匹配控制下超深岩溶缝洞储层成藏特征[J]. 地学前缘, 2024, 31(4): 219-236.

LI Fenglei, LIN Chengyan, REN Lihua, ZHANG Guoyin, GUAN Baozhu. Characteristics of deep karst fracture-cavity reservoir formation controlled by multi-phase faults matching in the northern Tarim Basin[J]. Earth Science Frontiers, 2024, 31(4): 219-236.

图/表 20

图1 研究区近南北向构造变化层拉平地震剖面

Fig.1 Seismic profile of near north-south tectonically altered layer flattening in the study area

图2 塔里木盆地构造格架叠合区域走滑断裂分布与中寒武统膏盐岩分布(a据塔里木油田修改;b,c据文献[3]补充修改)

Fig.2 Distribution of strike-slip fractures and distribution of Middle Cambrian gypsum salts in the tectonic grid stacked area of the Tarim Basin. a modified after Tarim Oilfield; b, c modified after [3].

图3 加里东早期断裂系统地震响应特征 a—中寒武统底界沿层相干属性;b—与中下寒武统断裂地震剖面特征。

Fig.3 Seismic response characteristics of the early Garridon fault system

图4 哈拉哈塘-金跃-跃满多层系断裂沿层属性

Fig.4 Layered properties of the Halahatang-Jingyue-Yueman multi-layered fracture system

图5 露头区卫片叠合区域奥陶系走滑断裂展布(目前资料可识别) a—塔里木盆地卫片(来源于百度地图)及奥陶系主干断裂特征;b—一间房露头区瓶筐石化石;c—研究区热普7井奥陶系取心见瓶筐石化石。

Fig.5 Satellite images with outcrop area and Ordovician strike-slip faults (current data can be identified)

图6 卫片、无人机图像、露头观察、探地雷达、钻井信息结合地震解释资料建立塔北地区走滑断裂裂缝带发育模式 a—露头区卫星图像可见走滑特征(来源于百度地图);b—研究区南部跃满井区奥陶系走滑断裂特征;c—一间房露头无人机扫描图像及断裂解释结果;d—通过无人机扫描图像可解释两个方向的共轭交叉断裂;e—通过探地雷达数据可解释土层覆盖下的露头断裂;f—研究区岩心获取高陡裂缝;g—研究区成像测井可解释高陡裂缝;h—奥陶系走滑断裂发育样式。

Fig.6 Development pattern of strike-slip fault fractures in the Tabei area established by combining satellite images, UAV images, outcrop observations, geological radar, drilling data, and seismic interpretation data

图7 走滑断裂在膏盐层滑脱面的地球物理特征 a—上寒武统底界沿层相干属性;b—上寒武统底界沿层曲率属性;c—研究区北部强挤压环境下断裂地震剖面;d—研究区南部弱挤压环境下断裂地震剖面。

Fig.7 Geophysical characteristics of a strike-slip fault on the detachment surface of a gypsum-salt rock layers

图8 不同岩溶背景下走滑断裂的地球物理响应特征 a—潜山岩溶区过强岩溶响应的地震剖面及一间房顶沿层相干属性;b—顺层岩溶区过暗河管道地震剖面及一间房顶沿层相干属性;c—过深切河道的地震剖面及奥陶系良里塔格组古地貌图;d—断控岩溶区横切断裂地震剖面及一间房顶沿层相干属性。

Fig.8 Geophysical response characteristics of strike-slip faults in different karst landscapes

图9 志留系-二叠系走滑继承性活动特征 a—研究区中部海西期断裂剖面特征及沿层相干属性反映的平面特征;b—研究区西部海西期断裂剖面特征及沿层相干属性反映的平面特征。

Fig.9 Characteristics of Silurian-Permian strike-slip inherited activity

图10 研究区南北向连井地层对比特征 a—连井剖面反映地层岩性变化特点(沿志留系柯坪塔格组顶界层拉平);b—连井地震剖面及其解释结果(沿石炭系底界层拉平);c—连井地质模式图(沿石炭系底界层拉平)。

Fig.10 Comparative stratigraphic characteristics of the north-south connected wells in the study area

表1 研究区走滑断裂构造特征及多期分析依据

Table 1 Structural characteristics of strike-slip faults in the study area and basis for multi-period analysis

图11 研究区走滑断裂分期发育特征

Fig.11 Development characteristics of strike-slip faults in the study area

图12 塔里木盆地多期通源断裂匹配关系 a—源内源外断裂同向对接强通源典型井区三维立体地震剖面;b—源内源外断裂交叉对接强通源典型井区三维立体地震剖面;c—源外走滑主干单独强通源典型井区三维立体地震剖面;d—源外断裂弱通源典型井区三维立体地震剖面。

Fig.12 Matching relationship of multi-stage source rocks-linking faults in Tarim Basin

图13 塔里木盆地多期调整断裂匹配关系 a—未破坏多期成藏典型井区三维立体地震剖面;b—海西期破坏调整成藏典型井区三维立体地震剖面;c—喜马拉雅期破坏晚期成藏典型井区三维立体地震剖面。

Fig.13 Matching relationship of multi-stage adjustment faults in Tarim Basin

表2 多期断裂与多期成藏匹配关系及断裂差异控藏特点

Table 2 Relationship between multistage faults and multistage hydrocarbon accumulations and characteristics of fault differential reservoir control

图14 差异控藏的多期断裂纲要叠合图 a—奥陶系走滑断裂与寒武系正断裂系统叠合图;b—奥陶系走滑主干断裂多期继承性活动特征;c—奥陶系走滑主干断裂多期差异性控藏成果图。

Fig.14 Multi-stage fault outline overlay of differentially controlled reservoirs

图15 分期断裂差异性控藏分类标准

Fig.15 Classification standard for differential reservoir control of staged faults

表3 岩溶储层与走滑断裂组合控藏特征

Table 3 Reservoir-controlling characteristics of karst reservoir and strike-slip fault combination

图16 区域岩溶模式与对应的断裂匹配成藏模式

Fig.16 Regional karst model and corresponding fault matching accumulation model

图17 基于多期断裂控藏建立的部署井立体成藏模式及部署井储层分布 a—井部署区成藏模式图;b—断缝洞融合三维空间模型;c—强连通优质储层地震剖面。

Fig.17 Stereoscopic reservoir-forming model and reservoir distribution of deployed wells based on multi-stage fault controlling reservoir

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Characteristics of deep karst fracture-cavity reservoir formation controlled by multi-phase faults matching in the northern Tarim Basin

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