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中国西北地区含油气盆地天然气有利勘探区带和成藏条件

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中国 西北地区 油气 盆地 天然气 有利 勘探 条件
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第17卷5期 2006年10月 天然气地球科学 01.17 2006 综述与评述 中国西北地区含油气盆地天然气有利 勘探区带和成藏条件 陈启林 (中国石油勘探开发研究院西北分院,甘肃兰州730020) 摘要:我国西北地区塔里木、鄂尔多斯、准噶尔、柴达木四大盆地和吐哈、酒泉两个中小盆地天然气 资源丰富,待探明储量潜力大,天然气远景资源量约为234 899 x 10 m。,占全国的50 ,天然气地 质资源量和可探明资源量分另56×10 m。和59 634×10 m。,分别占全国的44.3 9/5和 42.6 9/5,在这些盆地主要有三大勘探领域,即古生代克拉通盆地继承性古隆起、前陆盆地和前陆冲 断带构造一岩性复合圈闲、柴达木盆地三湖地区第四系生物气,已在这三大领域探明了规模储量; 在中国的四大气区(鄂尔多斯、塔里木、四川和柴达木气区)中西北地区的就有3个,说明了西北地 区巨大的天然气勘探潜力。为了确保“西气东输”的资源基础和探明储量的增长,从战略接替和战略 准备的现实资源基础出发,认为今后在西北地区的大中型含气盆地和广泛分布的中小盆地,应加强 以石炭系和侏罗系为烃源岩层系的煤型气、煤层气的资源评价和勘探,重视叠合盆地深层气、柴达 木盆地三湖地区水溶气的勘探。 关键词:西北地区;含油气盆地;天然气资源;勘探领域;继承性古隆起;前陆冲断带;第四系生物气 中图分类号: 文献标识码:A 文章编号:1672—1926(2006)05—0606—06 我国西北地区是指东起鄂尔多斯盆地,南以昆 仑山一秦岭为界的广大地区,主要包括塔里木、鄂尔 多斯、准噶尔、柴达木等4大盆地和吐哈、酒泉等2 个中小盆地,这6个盆地的总面积达108.5× 10 从中已探明了较丰富的石油和天然气资 源。西北地区还分布有如三塘湖、焉耆、民和等已获 工业油气流的小型盆地。据统计,我国西北地区的中 小盆地多达50多个,形成了中新生代盆地群。从这 些盆地的寒武系、奥陶系,一直到第四系均已探明了 不同类型的油气藏,截至2004年底已探明的天然气 占全国陆上总探明储量的约60 9/6,成为我国天然气 勘探的重点区域,也是“西气东输”的天然气资源保 证区。 我国陆上天然气资源主要分布在中西部地区, 在已建成的四大气区中,除位于中西部地区的四川 盆地外,其余三大气区就是位于西北地区的鄂尔多 斯、塔里木和柴达木盆地,这3个盆地在我国天然气 勘探中具有重要的地位。随着勘探的不断深入、技术 的不断进步和对天然气勘探的日益重视,将会在新 领域、新层系和新类型上取得天然气勘探的突破,实 现天然气资源量和三级储量的较快速增长。 1 西北地区主要含油气盆地天然气资 源现状 全国二次资源评价结果表明,全国陆上、海域盆 地的天然气资源量为38.04万亿m。(1994年),其 中陆上62个沉积盆地的天然气资源量为29.9万亿 m。,占总资源量的78.6 n]。近年来,随着天然气勘 探的新成果和对天然气成藏规律认识的不断深入, 获取了储量计算的更多参数,对天然气资源量进行 收稿日期:2006—08—18;修回日期:2006—08—29. 基金项目:中国石油天然气股份公司项目“前陆盆地油气藏富集规律与勘探技术研究”(编号:06—01中国石油股份公司探区重大预 探领域与目标选择研究项目子课题(编号:030107—3)联合资助, 作者简介:陈启林(1963一),男,甘肃定西人,博士,高级工程师,主要从事层序地层学、油气地质综合研究和勘探目标评价工作.E—63. 陈启林:中国西北地区含油气盆地天然气有利勘探区带和成藏条件 607 了重新评估。根据对一些重点盆地如柴达木、鄂尔多 斯等盆地天然气资源量的重新计算和评估结果,新 增加天然气资源量9万亿m。,使全国天然气资源量 达到了47万亿m 3l 。 我国西北地区4个大含油气盆地和2个中小型 含油气盆地的天然气远景资源量约为234 899亿 m。,占全国的50 ,天然气地质资源量和可探明资 源量分别为97 556亿m。和59 634亿m。,分别占全 国的44.3 和42.6 9/5(表1)。四大盆地中鄂尔多 斯、塔里木盆地的远景资源量分别为107 025亿m。 和79 599亿m。,柴达木和准噶尔盆地天然气远景 资源量均超过20 000亿m。。可以看出,这4个盆地 的天然气资源丰富,待探明潜力大,是“西气东输”的 资源保证。在已探明的天然气储量中,西北地区四大 盆地的贡献更加突出,其天然气藏规模大,数量多, 大型气田如鄂尔多斯盆地的苏里格气田,探明储量 5 336亿m。,靖边气田探明储量2 385亿m。,塔里木 盆地克拉2气田探明储量2 506亿m。,柴达木盆地 三湖地区涩北一号、涩北二号和台南气藏累计探明 储量2 770亿m。,表明西北地区含气盆地具有形成 大中型气藏的有利地质条件。我国西北地区四大盆 地不但有丰富的石油资源,而且有更加丰富的天然 气资源。叠合盆地深层气的资源丰富,中小盆地的煤 型气、煤层气资源也颇丰富。 。 表1 西北地区含油气盆地天然气资源■统计 2 西北地区含油气盆地天然气有利勘 探区带和成藏条件 我国西北地区发育的大型和中小型含油气盆地 类型多样,显著特点是盆地构造运动的多期叠加性、 沉积中心的迁移性和多期成藏的复合性。同一盆地 在不同时代的盆地性质有较大差异,而不同性质的 盆地又叠加在属于同一地理位置的盆地上,这些不 同时代、不同性质的盆地成藏特征不同,但又叠置在 一起,形成了我国西北地区叠合盆地特有的成藏特 征。塔里木、鄂尔多斯古生代克拉通盆地继承性发育 稳定的海相碳酸盐岩台地相或海陆交互相沉积,而 在盆地上又叠加了中新生代受特提斯洋关闭影响形 成的前陆盆地或前陆冲断带,如塔里木盆地的库车 前陆盆地、鄂尔多斯西缘前陆盆地。柴达木盆地晚古 生代发育稳定地块型石炭系海陆交互相沉积,在柴 北缘又叠加了中生界断陷一坳陷型煤系一碎屑岩沉 积,在盆地三湖地区叠加了挤压坳陷型新生界沉积, 并发育晚期生、排、成烃的动态平衡生物气藏。因此, 我国西北地区含气盆地类型多样、相互叠加、成因复 杂、复合成藏,其成藏的主要领域有古生界克拉通盆 地继承性发育古隆起、前陆盆地和前陆冲断带构造 一岩性复合带 和第四系大型坳陷构造复合带的生 物气藏。因此,在西北地区的塔里木、鄂尔多斯、准噶 尔和柴达木等盆地都存在天然气的有利勘探区带 (图1),也发育有利天然气成藏条件。 2.1古生代克拉通盆地继承性发育的古隆起 古生代克拉通盆地主要为塔里木盆地的寒武系 一下奥陶统、上奥陶统和鄂尔多斯盆地的奥陶系,其 均为稳定的海相碳酸盐岩台地相和海陆交互相沉 积,灰岩和泥页岩为良好的烃源岩,累计厚度大,多 埋藏在5 000 演化历史长,热演化程度 高,高者达到了3.5 ~4 ,为 形成深层裂解气奠定了有利条件。在克拉通盆地的 构造演化中,呈现出稳定的块体运动,继承性的大型 台背斜和台向斜发育以及古隆起继承性发育是主要 的特征,如塔里木盆地的塔中一塔东隆起、塔北隆 起,鄂尔多斯盆地的中央低隆起,均具有继承性发育 的特征。这些隆起带在构造抬升运动期,常出露于水 面,遭受了大气的淋滤作用,岩溶圈闭发育,并常伴 608 天然 气地球科学 7 有台地边缘相的粒屑滩、生物礁的发育,形成孔一缝 一洞组合的储集层,为天然气成藏提供了多类型的 圈闭条件 ]。因此,在该领域可形成古隆起上的高丰 度、大规模构造圈闭气藏,也可形成如鄂尔多斯盆地 靖边奥陶系风化壳气藏和乌审旗、米脂等上古生界 受岩性、古地貌控制的低渗透、较低丰度、大面积 气藏。 2.2前陆盆地和前陆冲断带构造一岩性复合圈闭 在中新生代演化阶段,由于受特提斯洋关闭远 程效应的影响,我国西北地区沉积盆地在盆山结合 带不同程度地发育了前陆盆地或前陆冲断带,如库 车前陆盆地、准噶尔南缘前陆盆地、柴达木盆地柴北 缘前陆冲断带和酒泉盆地祁连山前冲断带,这些领 域已成为天然气勘探的主要领域,已发现了以克拉 2等气藏为代表的高丰度天然气藏。 西北地区前陆盆地演化具有多期演化特征,表 现为主要受控于区域构造演化。震旦纪以来,伴随古 亚洲洋、古特提斯洋及新特提斯洋的生成和消亡,在 震旦一泥盆纪、石炭一三叠纪、侏罗一新近纪的伸展 聚敛旋回中,经历了3期前陆盆地阶段[4]:S—D。的 周缘前陆盆地阶段,主要发育在塔里木板块南缘;P 一要发育在准噶尔盆地南 缘;N 一主要发育在库车、柴北缘、酒泉盆地祁连山前。 前陆盆地多期次构造演化特征形成了多套烃源 岩叠加发育的特征[5],如在塔里木盆地西南发育寒 武一奥陶系海相碳酸盐岩和暗色泥岩,在柴达木盆 地柴北缘发育石炭系海相碳酸盐岩和海陆交互相碳 酸盐岩、泥岩烃源岩,这些都是被动大陆边缘前陆盆 地天然气的良好源岩;在这套地层之上,广泛发育中 生界煤系地层和湖相泥岩烃源岩,如准噶尔盆地三 叠系和柴达木盆地北缘、准噶尔盆地的侏罗系煤系 地层以及酒泉盆地南缘的白垩系湖相泥岩等,均具 有有机质丰度中一高、有机质类型以Ⅲ型为主和Ⅱ 型为辅、演化程度较高的特征,这些都是前陆盆地重 要的气源岩,如在塔里木盆地北缘的生气强度达 120×10 m。/前陆盆地和前陆冲断带构造变形 主要以多级台阶状逆断层发育为特征。由于断层相 关褶皱发育,形成了与断层相关的成排成带的构造 圈闭,尤其是中新世以来受到印度板块碰撞远程效 应影响,在盆缘造山带发生了向盆地内冲断推覆,断 层相关褶皱发育,与构造圈闭有成因联系的逆冲深 大断裂形成了良好的圈源配置关系,第三系干旱气 候环境下形成的膏岩、含膏泥岩形成良好的盖层,为 天然气成藏提供了良好条件。前陆冲断带的背斜圈 闭、前缘斜坡带的断块、岩性均可形成天然气藏,而 前渊坳陷也是深层气勘探的重要领域(图1)。 2.3第四系自生自储动态成藏的生物气 生物气是在厌氧条件下由产甲烷菌等微生物群 体消耗有机质产生的以甲烷为主的天然气。柴达木 盆地三湖地区为第三系一第四系继承性发育的坳陷 盆地,独特的高原地理环境,为生物气的成藏提供了 有利条件,使三湖生物气的探明+控制储量达到 3 200×10 m。,跨入全国四大气区行列,其勘探前景 广阔。该盆地三湖地区气源条件好,第四系七个泉组 和上第三系狮子沟组浅湖相暗色泥岩分布面积约2 ×10 热演化程度低,2 ~ 0.47 ,处于未成熟阶段,满足生物气形成需要的缺 氧环境、低演化阶段和适宜温度等条件[6]。暗色泥岩 中含有丰富的富氢、富氧的有机物质,富含微生物生 长、繁殖的有机组分,从表层到1 700 质岩均为生气源岩,具有气源岩连续、不间断持续 生气的特征。三湖地区发育北西走向的在古地形背 景上形成的同沉积背斜构造[7],如涩北、那北、船形 丘等,深部第三系古构造和古地形对第四系背斜构 造具有重要的控制作用,上新世末期的构造运动对 构造雏形的形成也起到了重要作用,这些构造圈闭 上的低成岩砂岩、泥岩互层沉积,为形成自生自储的 动态气藏奠定了基础,形成了高充满度的气藏。 此外,在西北地区的中小盆地群,石炭系海陆交 互相煤系地层和侏罗系煤系地层广泛发育,如巴彦 浩特、武威盆地,柴达木盆地东部等均发育石炭系煤 系地层,潮水、雅布赖、民和盆地等[8 包括吐哈、柴 达木盆地柴北缘均发育侏罗系煤系地层,煤层单层 厚度达50多米n。。,是煤层气勘探的重要领域。贺兰 山西部地区就分布有中新生界沉积盆地20余个,其 中以侏罗系为主的有18个,以石炭系为主的有2 个,这些盆地都是重要的煤层气勘探地区(图2)。 西北地区含油气盆地的多旋回叠合特征形成了 各盆地多套烃源岩层系、高演化程度的特征,为天然 气勘探提供了有利条件。而塔里木、柴达木等盆地沉 积岩厚度大(如柴达木盆地最大沉积厚度达 17 200 m),热演化程度高,为深层气勘探提供了有 利条件。这些大型盆地的形成与基底深大断裂相关 联,既存在有机成因天然气,也存在无机成因天然 气,可见,天然气勘探领域宽广,储量规模更大。 陈启林:中国西北地区含油气盆地天然气有利勘探区带和成藏条件 609 图1西北地区含油气盆地天然气有利勘探区带 塔里木盆地: 2西南凹陷;Ⅱ中央隆起;Ⅱ2塔中隆起;Ⅱ 塔东隆起;Ⅲ塔北隆起; Ⅳ库车前陆盆地;塔南隆起;Ⅶ东南坳陷 准噶尔盆地:陆梁隆起;Ⅲ东部隆起;Ⅳ中央坳陷;乌伦古坳陷;1呼图壁气田;2五彩湾气田 柴达木盆地:柴北缘块断带;Ⅲ三湖坳陷 鄂尔多斯盆地:天环坳陷;Ⅲ伊陕斜坡;Ⅳ伊盟隆起; 西北地区含气盆地天然气勘探领域 我国西北地区含气盆地天然气资源丰富,探明 程度低,剩余天然气资源丰富,如仅塔里木盆地和鄂 尔多斯盆地剩余资源量就分别达到31 400×10。m。 和27 300×10。m。,预示着良好的勘探前景,而深层 气、煤层气、水溶气等新领域的勘探程度很低,资源 基础有待进一步落实。从目前已探明的天然气藏分 析,主要有晚期成藏型和早期成藏型。柴达木盆地三 湖地区第四系、塔里木盆地库车前陆盆地等高丰度 构造气藏为第三纪一第四纪成烃成藏的天然气藏, 鄂尔多斯盆地上古生界、下古生界受古地貌控制的 低丰度岩性气藏为中生代晚期成烃成藏的天然气 藏,由于构造运动弱而早期形成的天然气虽有散失, 但气藏仍有保留。这些已探明的天然气藏为在地质 条件相类似地区和领域的勘探提供了地质理论支持 和勘探经验。随着社会经济的发展,人们的环保意识 越来越强,对清洁燃料的需求日益增长,而许多工业 又必须以天然气为洁净原料,因此对天然气的需求 将快速增长,需要加大重点盆地天然气的勘探,保证 资源基础,同时要加大对新领域、新层系、新类型天 然气藏的勘探,保证资源的有效接替。 3.1 已探明或发现规模天然气储量的领域仍然是 今后的主要勘探领域,也是增储上产的现实 领域 主要包括了古生代克拉通盆地继承性古隆起、 前陆盆地和冲断带构造一岩性复合圈闭、柴达木盆 地三湖地区生物气领域,对这些领域的成藏特征已 有了较深入的认识,勘探效率高于其它新领域。古生 代克拉通盆地继承性古隆起应以塔里木盆地塔中I 号坡折带的深部岩溶发育带、潜山溶蚀孔洞一裂缝 性非常规储层发育带和寒武系白云岩储层发育段为 勘探方向;塔东隆起带大型构造圈闭,位于寒武纪一 早奥陶世盆地斜坡相的有利相带,圈闭面积大,幅度 高,是天然气勘探的有利区带。鄂尔多斯盆地以靖边 地区马家沟灰岩马五段为重点,可在岩溶斜坡带、古 地貌控制的岩性带等有利区带实现突破。前陆盆地 和前陆冲断带以前陆冲断带深层构造为重点,如准 噶尔盆地南缘霍尔果斯构造带、酒泉盆地祁连山冲 断带、柴达木盆地柴北缘冷湖构造带深层为重点勘 探领域。柴达木盆地三湖地区生物气成藏条件有利, 只要圈闭落实就能够成藏,低幅度构造是勘探的主 要方向,同时要积极探索岩性气藏勘探领域。 3.2加强西北含气盆地煤型气、煤层气的资源评 价,实现有效的资源接替 我国西北地区沉积盆地较广泛地接受了石炭系 海陆交互相含煤层沉积和中生界侏罗系煤系地层。 在柴达木盆地东部、巴彦浩特、武威等中小盆地均有 石炭系地层的广泛分布,热演化程度较高,具备天然 气勘探的物质基础。侏罗系煤系地层分布更为广泛, 为吐哈盆地、柴达木盆地柴北缘等的主要烃源岩层 系;在民和、银根一额济纳等中小盆地均有稳定分 610 天然 气地球科 学 7 回E 固囤囤囤回回 盆睦边界盆地群;}界线 {侏罗 湓地 白垩系盆地 地名 图2贺兰山西部地区中小盆地分布 布。石炭系和侏罗系煤系地层中煤层单层厚度大,其 柴达木四大盆地和吐哈、酒泉两个中小盆地天然气 煤型气、煤层气的勘探潜力较大,应加强资源评价, 优选目标,实现天然气勘探的突破。在吐哈等盆地勘 探程度相对较高的含油气盆地岩性气藏勘探口 中 重点应突破中小断陷盆地缓坡带的构造一岩性复合 圈闭,开展近“洼槽”的近源勘探 。 3.3重视深层气、水溶气等新领域的勘探,实现天 然气资源的战略准备 我国西北地区叠合盆地深层气的资源前景十分 广阔,应加大柴达木盆地一里坪周缘、塔里木盆地满 加尔凹陷周缘、鄂尔多斯盆地西部天环向斜等深层 气的资源评价和目标优选。柴达木盆地三湖地区生 物气为现今仍然聚集的动态气藏,生物气运移的相 态主要以水溶气为主,其次为游离气 ],由于该地区 井浅(多小于1 700 m),盆地南缘昆仑山供水系统 充足,水动力条件活跃,是开展水溶气勘探的重要探 索领域。 4 结论 (1)我国西北地区塔里木、鄂尔多斯、准噶尔、 远景资源量约为234 899×10 m。,占全国的50 , 天然气地质资源量和可探明资源量分别为97 556× 10 m。和59 634×10 m。,分别占全国的44.3 和 42.6 ,可谓资源丰富,待探明储量潜力大。 (2)我国西北地区含气盆地天然气主要有利勘 探区带是:古生代克拉通盆地继承性发育的古隆起; 前陆盆地和前陆冲断带构造一岩性复合圈闭;第四 系自生自储动态成藏的生物气。 (3)我国西北地区含气盆地已探明或发现规模 天然气储量的领域仍然是今后的主要勘探领域,也 是增储上产的现实领域。应加强西北含气盆地煤型 气、煤层气的资源评价,实现有效的资源接替;重视 深层气、水溶气等新领域的勘探,实现天然气资源的 战略准备。 参考文献: 剑,谢增业,等.中国天然气资源研究油与天 然气勘探,2005,32(2):15—18. 剑英,张虎权,等.西北地区油气成藏特征与勘探前 景然气工、l ,2005,25(增刊B):1~6. 陈启林:中国西北地区含油气盆地天然气有利勘探区带和成藏条件 [3] [5] [61 [7] 康玉柱.塔里木盆地寒武一奥陶系古岩溶特征与油气分布 [J].新疆石油地质,2005,26(5):472—480. 赵应成,魏东涛,袁剑英,等.西北地区前陆盆地油气特征与勘 探方向[J].天然气工业,2005,25(增刊B):11李景明,魏东旭.中国西部叠合盆地天然气勘探前景 天然气地球科学,2004,15(1):1管子强,徐子远,周瑞年,等.柴达木盆地第四系生物气的成藏 条件及控制因素[J].天然气工业,2001,21(6):1顾树松.柴达木盆地东部第四系气田形成条件及勘探实践 北京:石油工业出版社,1993. 陈启林,李相博,汤桦.民和盆地侏罗系沉积演化特征及勘探 [9] 力[J].甘肃地质学报,2005,14(1):65—69. 陈启林,周洪瑞,李相博.蒙甘青地区早白垩世原型盆地特征 及其对烃源岩分布的控制[J].地球科学进展,2005,20(6): 656—663. 陈启林,阎存风,陈迎宾,等.柴北缘东区中下侏罗统油气地质 特征[J].天然气工业,2005,25(增刊B):37—41. 杨占龙,陈启林.关于吐哈盆地台北凹陷岩性油气藏勘探的几 点思考天然气地球科学,2006,17(3):323—329. 陈启林,杨占龙,关银录,等.银根一额济纳裂谷盆地群凹陷结 构样式及对成藏的控制[J].天然气地球科学,2005,16(5): 559—563. 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