塔里木盆地肖尔布拉克组上段烃源岩分布预测及油气勘探意义

doi:10.13745/j.esf.sf.2023.2.54

地学前缘 ›› 2024, Vol. 31 ›› Issue (2): 343-358.DOI: 10.13745/j.esf.sf.2023.2.54

塔里木盆地肖尔布拉克组上段烃源岩分布预测及油气勘探意义

徐兆辉¹(), 胡素云¹, 曾洪流², 马德波¹, 罗平¹, 胡再元³, 石书缘¹, 陈秀艳¹, 陶小晚¹

1.中国石油勘探开发研究院, 北京 100083
2.美国得克萨斯大学奥斯汀分校经济地质局, 美国奥斯汀 78713
3.中国石油勘探开发研究院西北分院, 甘肃兰州 730020

收稿日期:2022-11-26 修回日期:2023-01-13 出版日期:2024-03-25 发布日期:2024-04-18
作者简介:徐兆辉(1981—),男,博士,高级工程师,主要从事地震沉积学与油气成藏研究。E-mail: zhaohui.xu@petrochina.com.cn
基金资助:
科学技术部国家科技专项(2016ZX05004);中国石油勘探开发研究院国际合作项目(19HTY5000008);中国石油勘探开发研究院项目(2022KT0102);中国石油勘探开发研究院项目(2016B-04);中国石油勘探开发研究院项目(041021100157);中国石油勘探开发研究院项目(041021120178)

Distribution and hydrocarbon significance of source rock in the Upper Xiaoerbulake Formation, Tarim Basin, NW China

XU Zhaohui¹(), HU Suyun¹, ZENG Hongliu², MA Debo¹, LUO Ping¹, HU Zaiyuan³, SHI Shuyuan¹, CHEN Xiuyan¹, TAO Xiaowan¹

1. PetroChina Research Institute of Petroleum Exploration & Development, Beijing 100083, China
2. Bureau of Economic Geology, Jackson School of Geosciences, The University of Texas at Austin, Austin, Texas 78713, USA
3. PetroChina Research Institute of Petroleum Exploration & Development-Northwest, Lanzhou 730020, China

Received:2022-11-26 Revised:2023-01-13 Online:2024-03-25 Published:2024-04-18

摘要/Abstract

摘要：

通常认为塔里木盆地下古生界海相烃源岩以下寒武统玉尔吐斯组泥质岩为主、中下奥陶统泥质岩为辅,下寒武统肖尔布拉克组上段(肖上段)以白云岩储层为主。塔中和塔北地区均钻遇了肖上段泥灰岩,最近钻探的京能柯探1和轮探3井肖上段泥灰岩样品TOC含量多数>0.3%,少量>2%。盆地内不同地区五口井肖上段发育泥灰(云)岩烃源岩,与苏盖特布拉克露头肖上段暗色泥灰岩地化指标(TOC含量是0.41%、R_o是1.14%)一致,表明肖上段泥灰岩具备生烃能力。本文基于露头、地震和钻测井资料,利用地震沉积学理论技术、属性与正演相结合,建立了肖上段台内多期叠置“礁-滩-源”沉积模式。发现烃源岩分布在礁前至坡脚变缓处,连片分布广、叠合厚度大,是规模有效烃源岩,可为邻近储层供烃。经测算,古城三维区肖上段泥灰岩烃源岩总生烃量超亿吨。研究认识拓展了塔里木盆地下古生界海相烃源岩类型、层系和分布范围,提升了寒武系盐下油气资源潜力,坚定了勘探重点从台缘带向台内战略转移的信心,为塔里木盆地古城地区乃至全盆地油气勘探带来新启示。

关键词: 塔里木盆地, 肖尔布拉克组上段, 泥灰岩, 烃源岩, 地震沉积学, 油气勘探意义

Abstract:

It is believed that Lower Paleozoic marine source rock in the Tarim Basin is mainly mudrock of the Lower Cambrian Yuertusi Formation and minor mudrock of the Middle-Lower Ordovician, while the Lower Cambrian Upper Xiaoerbulake Formation is mainly dolostone reservoir rock. Wells drilled in Tazhong and Tabei areas discovered argillaceous limestone in the Upper Xiaoerbulake Formation. Argillaceous limestone samples from recently drilled wells Jingnengketan-1 and Luntan-3 possess high TOC (most exceed 0.3%, some over 2%). Other five wells in different locations in the Tarim Basin reveal effective source rock in argillaceous limestone (and/or dolostone) of the Upper Xiaoerbulake Formation. Evidences from wells agree with dark argillaceous limestone observed in the Upper Xiaoerbulake Formation at the Sugaitebulake outcrop. TOC of the samples selected from the outcrop is 0.41% on average, and R_o 1.14%. The above observations demonstrate the existence of effective argillaceous limestone source rock in the Upper Xiaoerbulake Formation. Based on data from outcrop, seismic, and well, the paper proposes a sedimentary mode of multi-period overlaid reef-shoal-source system in the inner platform in the Upper Xiaoerbulake Formation by means of seismic sedimentology, seismic attributes and forward modeling. According to the findings, source rock is located in the area where dip angle decreases from fore-reef to slope. The argillaceous limestone source rock is wide and thick, which makes it a large-scale effective hydrocarbon source for the nearby reservoir rock. The source rock in Gucheng 3D seismic survey can provide billions of tons of hydrocarbon. The knowledge derived from this paper extends type, stratum and area of Lower Paleozoic marine source rock in the Tarim Basin, elevates hydrocarbon resource potential in the presalt Cambrian plays, strengthens the strategy of transferring exploration focus from platform margin to inner platform, and inspires hydrocarbon exploration in Gucheng area as well as in the Tarim Basin.

Key words: Tarim Basin, Upper Xiaoerbulake Formation, argillaceous limestone, source rock, seismic sedimentology, hydrocarbon exploration significance

中图分类号:

徐兆辉, 胡素云, 曾洪流, 马德波, 罗平, 胡再元, 石书缘, 陈秀艳, 陶小晚. 塔里木盆地肖尔布拉克组上段烃源岩分布预测及油气勘探意义[J]. 地学前缘, 2024, 31(2): 343-358.

XU Zhaohui, HU Suyun, ZENG Hongliu, MA Debo, LUO Ping, HU Zaiyuan, SHI Shuyuan, CHEN Xiuyan, TAO Xiaowan. Distribution and hydrocarbon significance of source rock in the Upper Xiaoerbulake Formation, Tarim Basin, NW China[J]. Earth Science Frontiers, 2024, 31(2): 343-358.

图/表 17

图1 塔里木盆地肖尔布拉克组岩性和TOC含量(TOC道黑线指示0.3%)

Fig.1 Lithology and TOC of Xiaoerbulake Formation in Tarim Basin (The black line in TOC column marks 0.3%)

图2 塔里木盆地早寒武世岩相古地理与资料点(据文献[39-40]补充修改)

Fig.2 Paleogeography of Tarim Basin in Early Cambrian and data locations. Modified after [39-40].

图3 塔里木盆地塔中地区典型井肖尔布拉克组岩电特征

Fig.3 Well lithology-electrical features of Xiaoerbulake Formation in Tazhong area, Tarim Basin

图4 塔里木盆地塔北地区典型井寒武系综合柱状图及TOC含量

Fig.4 Well lithology column and TOC of Cambrian in Tabei area, Tarim Basin

图5 塔里木盆地苏盖特布拉克露头肖尔布拉克组礁-滩-源体系(A)和地质解释(B) 黄箭头表示前积礁滩体;红箭头表示水进体系域超覆体。

Fig.5 Features of reef-shoal-source rock system at Sugaitebulake outcrop (A) and the corresponding geologic profile (B) in Xiaoerbulake Formation, Tarim Basin (Yellow arrows indicate prograding reef-shoal systems, red arrows indicate transgressing systems)

表1 塔里木盆地苏盖特布拉克露头区肖上段倾角统计

Table 1 Dip of Upper Xiaoerbulake Formation calculated from Sugaitebulake outcrop, Tarim Basin

序号	描述	礁前倾角/(°)	礁前古坡度/(°)	坡脚倾角/(°)	坡脚古坡度/(°)
1	前积体I-1	9.1	5.3	—	—
2		—	—	4.5	0.7
3	前积体I-2	10.3	6.6	—	—
4		—	—	4.7	0.9
5	前积体I-3	12.2	8.4	—	—
6		—	—	4.1	0.4
7	超覆体i	—	—	—	—
8		—	—	4.9	1.2
9	前积体II-1	8.1	4.3	—	—
10		—	—	6.5	2.7
11	前积体II-2	23.6	19.9	—	—
12		—	—	7.7	3.9
13	超覆体ii	—	—	—	—
14		—	—	4.9	1.1
15	前积体III	11.6	7.9	—	—
16		—	—	2.2	0.5
17	超覆体iii	—	—	—	—
18		—	—	1.8	0.3

图6 塔里木盆地苏盖特布拉克露头肖尔布拉克组虚拟井位置(A)、波阻抗模型(B)和利用雷克子波(-90°, 60 Hz)制作的地震剖面(C)

Fig.6 Pseudo wells distribution (A), impedance model (B), and synthetic section using Racker wavelet (-90°, 60 Hz) in Xiaoerbulake Formation at Sugaitebulake outcrop, Tarim Basin

表2 露头正演模拟所用参数(据文献[52]修改)

Table 2 Parameters used in forward modelling. Modified after [52].

相序号	相区	平均波阻抗/[(m·s^-1)·(g·cm^-3)]
1	礁脊	16 100
2	礁内	16 100
3	礁基	16 150
4	外礁/滩	16 500
5	半局限台地	16 500
6	上斜坡	16 700
7	下斜坡	16 800
8	海侵域	16 750

图7 塔里木盆地古城三维区下寒武统顶时间构造图(A)和典型地震剖面(B, C) 白线框出了异常体平面位置和剖面特征;黄线、青线和绿线分别为下寒武统顶、中、底界。

Fig.7 Time structure map of Lower Cambrian top (A) and typical seismic profiles (B, C) in Gucheng, Tarim Basin The while lines outline location of the abnormal zone on plane map and profiles; Yellow, cyan, and green lines indicate top, middle and base of Lower Cambrian

图8 塔里木盆地古城三维区下寒武统不同主频分频地震剖面特征(下寒武统顶拉平)

Fig.8 Seismic profile features of Lower Cambrian with different dominant frequencies in Gucheng 3D seismic survey, Tarim Basin (Flattened to top of Lower Cambrian)

图9 基于-90°高频体制作的塔里木盆地古城下寒武统Wheeler域剖面(A)和#36号切片(B)

Fig.9 Wheeler-domain seismic profile (A) and #36 stratal slice (B) derived from -90°, high frequency data in Lower Cambrian Gucheng, Tarim Basin

图10 塔里木盆地古城Wheeler域剖面礁-滩-源体系综合解释(灰色虚线为切片位置)

Fig.10 Interpretation of reef-shoal-source system on the Wheeler domain profile in Gucheng, Tarim Basin (Grey dashed lines are slice locations)

表3 据地震资料统计的塔里木盆地古城地区肖上段地层倾角

Table 3 Dip calculated from seismic data in Upper Xiaoerbulake Formation of Gucheng, Tarim Basin

序号	描述	倾角/(°) (按轮探1井速度计)	倾角/(°) (按磨溪19井速度计)
1	前积体I礁前	3.9	4.1
2	前积体I坡脚	1.4	1.5
3	前积体II礁前	6.0	6.3
4	前积体II坡脚	1.3	1.4
5	前积体III礁前	3.4	3.6
6	前积体III坡脚	1.3	1.4

图11 塔里木盆地古城地区下寒武统部分地层切片(A至F分别是40、44、48、52、56、60 ms切片)

Fig.11 Stratal slices of Lower Cambrian in Gucheng area, Tarim Basin (A to F is slices from 40, 44, 48, 52, 56, 60 ms, respectively)

表4 不同切片上泥灰岩的分布面积

Table 4 Aera of argillaceous limestone calculated on different slices

切片时间/ms	泥灰岩面积/km²
40	22.3
44	29.5
48	74.6
52	104.1
56	162.9
60	167.8

图12 塔里木盆地古城地区不同切片肖上段泥灰岩分布

Fig.12 Overlapped distribution of argillaceous limestone in Upper Xiaoerbulake Formation on different slices in Gucheng area, Tarim Basin

图13 塔里木盆地古城地区肖上段分频融合Wheeler域剖面

Fig.13 Wheeler domain blended frequency-decomposed profiles for Upper Xiaoerbulake Formation in Gucheng area, Tarim Basin

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塔里木盆地肖尔布拉克组上段烃源岩分布预测及油气勘探意义

Distribution and hydrocarbon significance of source rock in the Upper Xiaoerbulake Formation, Tarim Basin, NW China

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