塔里木盆地顺北地区走滑断裂带压扭段和张扭段油气成藏实验模拟及成藏特征研究

doi:10.13745/j.esf.sf.2023.2.23

摘要/Abstract

摘要：

近年来,塔里木盆地顺北地区在超深碳酸盐岩取得重要勘探突破,发现了断控缝洞型油气藏。该油气藏具有良好的生储盖组合,走滑断裂不同组合样式对油气运聚具有重要的影响和控制作用。本文选取顺北地区典型走滑断裂压扭段和张扭段开展解析,明确压扭段具有树枝状和树杈状两种断裂组合样式,张扭段具有非对称式和对称式两种组合样式,结合实钻油气藏的开发特征,建立实验模型,进行物理模拟实验,发现断裂带物性、断裂连接关系、供烃强度及缝网系统的发育是影响油气水分布的主要因素,压扭段直接相连主次断裂处于成藏优势区,可作为后期勘探开发的重点。建立了顺北地区压扭段和张扭段不同的油气成藏模式,对深化深部走滑断裂油气运移和成藏理论、指导顺北地区断控缝洞型油气藏的勘探具有重要意义。

关键词: 塔里木盆地, 顺北地区, 奥陶系, 碳酸盐岩, 断控缝洞体油气藏, 物理模拟实验

Abstract:

An important breakthrough has been made in recent years in the exploration of ultra-deep carbonate rocks in Shunbei area, Tarim Basin with the discovery of fault-controlled fracture-cave reservoirs. These reservoirs show a good combination of source, reservoir and cap, where different strike-slip fault combination styles have important influence and control on the hydrocarbon migration and accumulation. In this paper, a typical strike-slip fault in Shunbei area is selected to analyze the compressive-torsional and tensional-torsional deformation segments, and it becomes clear that the former has a dendritic/dendritic combination style, and the latter has an asymmetric/symmetric style. Combined with seismic analysis of the drilled oil and gas reservoirs, an experimental model is established to conduct physical simulation experiments, and it is found that the main factors affecting the oil, gas, water distributions are the physical properties of the fault zone, the fracture connectivity, the intensity of the hydrocarbon supply and the development of the fracture networks. Being directly connected to the primary and secondary faults, the compressive-torsional deformation segment is superior for hydrocarbon accumulation, and can be a target area for later exploration and development. The above results provide deeper insights into the oil and gas migration and accumulation in deep strike-slip faults and can be used to guide the exploration of fault-controlled fracture-vuggy reservoirs in Shunbei area.

Key words: Tarim Basin, Shunbei area, Ordovician, carbonate rock, fault-controlled fracture-cave reservoirs, physical simulation experiment

中图分类号:

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图/表 23

图1 塔里木盆地顺北地区中奥陶统一间房组顶面断裂分布和地层及岩性发育特征(据文献[5]补充修改)

Fig.1 Fault distribution, stratigraphy and lithology characteristics of the top surface of Middle Ordovician Tongjianfang Formation in Shunbei area, Tarim Basin. Modified after [5].

图2 压扭段与张扭段地震剖面特征 a—复杂树枝状断裂结构;b—简单树枝状断裂结构;c—非对称式断裂结构;d—对称式断裂结构。

Fig.2 Seismic profiles of symmetric and asymmetric fault structures

图3 顺北5井区压扭段复杂树枝状储集体特征 a—SHB5井区 T 7 4界面相干和振幅变化率叠合图;b—沿SHB5井轨迹地震剖面;c—沿SHB5井轨迹油藏剖面。

Fig.3 Complex dendritic reservoir characteristics in the compression-torsion section of the Shunbei 5 well area

图4 简单树枝状结构(顺北5-6井区)储集体特征 a—SHB5-6井区 T 7 4界面相干叠合图;b—沿SHB5-6井轨迹地震剖面;c—沿SHB5-6井轨迹油藏剖面。

Fig.4 Simple dendritic structure (Shunbei 5-6 well area) reservoir characteristics

图5 非对称式张扭段SHB5-5H井储集体特征 a—SHB5-5H井区 T 7 4界面相干和振幅变化率叠合图;b—沿SHB5-5H井轨迹地震剖面;c—沿SHB5-5H井轨迹油藏剖面。

Fig.5 Characteristics of asymmetric structure (well 5-5H Shunbei)

图6 对称式构造(SHB53X井)储集体特征 a—SHB53X井区 T 7 4界面相干叠合图;b—沿SHB53X井轨迹地震剖面;c—沿SHB53X井轨迹油藏剖面。

Fig.6 Characteristics of symmetric structure (well SHB53CX) reservoir

图7 对称式构造(SHB53-2H井)储集体特征 a—SHB53-2H井区 T 7 4界面相干叠合图;b—沿SHB53-2H井轨迹地震剖面;c—沿SHB5-2H井轨迹油藏剖面。

Fig.7 Characteristics of symmetric structure (well SHB53-2H)

图8 压扭段复杂树枝状结构实验模型

Fig.8 Experimental model of complex dendritic structure in compression torsion segment

图9 压扭段简单树枝状结构实验模型

Fig.9 Experimental model of simple dendritic structure in compression torsion segment

表1 压扭段复杂树枝状结构实验模型(模型1)相关参数

Table 1 Related parameters of experimental model (Model 1) of complex dendritic structure in compression torsion segment

编号	厚度/cm	粒径/mm	换算渗透率/mD
缝网①	4	0.10~0.15	1 156
断层F1、F3和F4	2.5	0.35~0.40	10 406
断层F3-1	2.5	0.40~0.45	13 366
断层F2	1.5	0.20~0.25	3 746
断层F5	1	0.15~0.20	2 266

表2 压扭段简单树枝状结构实验模型(模型2)相关参数

Table 2 Related parameters of experimental model (Model 2) of simple dendritic structure in compression torsion segment

编号	厚度/cm	粒径/mm	换算渗透率/mD
缝网①	6	0.05~0.10	416
裂缝	0.5	0.10~0.15	1 156
断层F1上	1.5	0.30~0.35	7 816
断层F1下	1.5	0.25~0.30	5 596
断层F2上	2	0.35~0.40	10 406
断层F2下	2	0.30~0.35	7 816
断层F3	2	0.40~0.45	13 366

图10 模型1中油的运移和聚集过程

Fig.10 Oil migration and accumulation in Model 1 a—102 min;b—193 min;c—672 min;d—1 205 min;e—1 446 min;f—1 687 min。

图11 模型2中油的运移和聚集过程

Fig.11 Oil migration and accumulation in Model 2 a—132 min;b—420 min;c—591 min;d—977 min;e—1 442 min。

图12 张扭段对称式结构实验模型

Fig.12 Experimental models of tensioned torsion segment symmetrical structure

图13 张扭段非对称式结构实验模型

Fig.13 Experimental models of torsion segment asymmetric structure

表3 张扭段对称式结构实验模型(模型3)相关参数

Table 3 Related parameters of experimental model (Model 3) of tension-torsion symmetrical structure

编号	厚度/cm	粒径/mm	换算渗透率/mD
缝网①和②	4	0.10~0.15	1 156
主断裂F2	1.5	0.30~0.35	7 816
断裂F1	1.5	0.30~0.35	7 816
断裂F3	1.5	0.30~0.35	7 816

表4 张扭段非对称式结构实验模型(模型4)相关参数

Table 4 Related parameters of the experimental model of asymmetric structure in tension-torsion segment (Model 4)

编号	厚度/cm	粒径/mm	换算渗透率/mD
缝网①	4	0.10~0.15	1 156
断层F1	2	0.20~0.25	3 746
断层F2	2.5	0.40~0.45	13 366
断层F3	1.5	0.25~0.30	5 596
断层F4	2	0.20~0.25	3 746

图14 模型3中油的运移和聚集过程

Fig.14 Oil migration and accumulation in Model 3 a—182 min;b—300 min;c—454 min;d—504 min;e—718 min。

图15 模型4中油的运移和聚集过程

Fig.15 Oil migration and accumulation in Model 4 a—94 min;b—138 min;c—553 min;d—918 min;e—1 349 min。

图16 模型1中实验时间与出液量的关系及油气成藏过程

Fig.16 Model 1: Relationship between experimental time and liquid output and hydrocarbon accumulation process

表5 压扭段和张扭段油气藏特征

Table 5 Characteristics of oil and gas reservoirs in compression and tensioning segments

油气藏	构造特征		储集体特征		油气运聚特征		油气水分布特征		典型实例
	断裂性质	垂向结构	储集体分布	储集类型	运移路径	聚集特征	油气分布	油气产量	典型实例
压扭段油气藏	逆断层	复杂树枝状、简单树枝状	两侧边界断裂、中部主断裂	两侧为洞穴型,中部多为裂缝-孔洞型	主断先运,次断辅助	主断、次断、缝网都聚集	中部主断裂和左侧边界断裂	2万~ 11.35万t	顺北5井、顺北5-6井
张扭段油气藏	正断层	对称式和非对称式	中部主断裂	裂缝-孔洞型及洞穴型均有发育	主断为主,次断和缝网辅助	主断、次断聚集	中部主断裂,次断裂少见	<3万t	顺北5-5井、顺北53井、顺北53-2井

图17 压扭段(模型1)和张扭段(模型4)不同供烃强度下油的运聚特征 a—注油倍数1.0(模型1);b—注油倍数0.46(模型1);c—注油倍数1.0(模型4);d—注油倍数0.51(模型4)。

Fig.17 Transport and accumulation characteristics of oil in compression and torsion segments (Model 1) and tension and torsion segments (Model 4) under different hydrocarbon supply intensities

图18 走滑断裂油气成藏模式图 a—压扭段油气成藏模式;b—张扭段油气成藏模式。

Fig.18 Hydrocarbon accumulation model diagram of strike-slip fault

参考文献 28

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