網毯式油氣成藏體系
——以塔里木盆地塔中地區石炭系油氣成藏為例

黃婭

(中國石油集團測井有限公司油氣評價中心,陜西 西安 710077)

孫盼科，徐懷民

(中國石油大學(北京)地球科學學院,北京 102249)

江同文，昌倫杰，王超

(中石油塔里木油田分公司,新疆 庫爾勒 841000)

網毯式油氣成藏體系
——以塔里木盆地塔中地區石炭系油氣成藏為例

黃婭

(中國石油集團測井有限公司油氣評價中心,陜西 西安 710077)

孫盼科，徐懷民

(中國石油大學(北京)地球科學學院,北京 102249)

江同文，昌倫杰，王超

(中石油塔里木油田分公司,新疆 庫爾勒 841000)

通過對塔里木盆地塔中地區石炭系油源、儲蓋組合、圈閉、保存條件以及輸導體系等油氣成藏地質特征的研究表明，石炭系油氣具有他源網毯式成藏的特征。為此，引入東部斷陷盆地網毯油氣成藏體系用于西部疊合盆地油氣成藏特征的解剖。石炭系網毯式油氣成藏體系發育有典型的3層結構：油源通道網層為油氣成藏提供縱向輸導網絡；不整合復合體作為油氣橫向輸導體，同時也為油氣成藏提供有利的儲集空間；油氣聚集網層為他源油藏的形成提供垂向輸導網絡和聚集空間。總體而言，塔中地區石炭系油氣具有毯式發散、網狀匯聚的特征，石炭系油氣成藏及其分布在平面上受不整合復合體分布范圍的控制，主要位于斷裂、火山巖和有效砂體的匹配區；縱向上受不整合面與有利儲集相帶的控制，主要分布在不整合面附近地層遮擋、超覆區或分布于受泥巖圍限并且具有有效輸導體溝通的潮坪砂中。

塔中地區；石炭系；網毯；斷裂；不整合復合體；巖性地層圈閉

塔里木盆地塔中地區石炭系碎屑巖儲層油氣資源豐富，然而對于其成藏特征、分布規律卻少有研究，缺少系統的認識，從而制約了地質評價工作的開展，增加了尋找他源、分散型隱蔽油氣藏的難度。東部油田隱蔽油氣藏的勘探起步早、研究成熟，張善文等[1～3]在濟陽坳陷30多年油氣勘探實踐中，基于含油氣系統的理論，在新近系油氣成藏機理研究的基礎上提出了“網毯式油氣成藏體系”，即下伏層系的他源油氣通過網毯式運聚形成的次生油氣藏組合。“網”是指體系下部的油源通道網層(主體為切至油源層中的油源斷裂網和不整合面)和上部的油氣聚集網層(被次級斷裂網連通的樹枝狀砂巖透鏡體)；“毯”是指穩定分布的巨厚層辮狀河塊狀砂礫巖(稱之為“倉儲層”，呈毯狀)，以及通過油源斷裂等輸送上來的呈“毯狀”蓄積的他源油氣。倉儲層中各期蓄積的油氣可發散運移，也可沿次級斷裂網匯聚式運移進入上部的油氣聚集網層，在有圈閉條件的部位形成油氣藏。網毯式油氣成藏理論的提出，拓展了中淺層他源隱蔽型油氣藏勘探的新思路。其強調倉儲層的核心作用，根據各結構層在油氣網毯式成藏過程中所起的作用，對油氣的成藏規律進行研究。由此表明，在不發育油源斷裂的地區以及在倉儲層的內部可以形成各種類型的油氣藏[4～7]。筆者通過對塔中地區石炭系油氣成藏地質特征的解剖，明確了石炭系油氣成藏體系及其分布規律，探索了網毯式成藏理論在西部復雜疊合盆地油氣成藏研究中的應用價值。

1 區域地質概況

1.1 構造特征

圖1 塔中地區構造單元、油氣分布圖

塔里木盆地塔中古隆起為繼承性古隆起，位于塔里木盆地中央隆起帶中段。東鄰塔東低凸起，南靠塘古孜巴斯坳陷，西接阿瓦提坳陷，北以斜坡與滿加爾坳陷為鄰，總面積約30000km2。塔中古隆起可劃分為5個次級構造帶，從北向南依次為塔中Ⅰ號斷裂構造帶，塔中10號構造帶，中央斷壘帶，塔中1-8潛山構造帶和南緣構造帶(圖1)。平面上構造帶向西發散，向東收斂，整體呈一個帚狀的特征。塔中古隆起形成于加里東末期，在海西期定型，燕山-喜山期遭受微弱改造，表現出早期構造運動強烈，多伴生斷裂、褶皺構造；晚期構造活動穩定，以升降運動為主的構造演化特征。

1.2 層序、沉積特征

塔中地區石炭系內部多個不整合限定了三級層序單元的分布(圖2)，層序地層格架控制下的沉積相帶限定了砂體的展布。塔中地區目前已發現的油藏基本位于濱岸、三角洲、潮坪等優勢相帶中。東河砂巖為一套區域分布的海侵巨厚砂巖體，包括均質砂巖段和上、下交互段，早期為三角洲沉積，填洼補平，隨著海平面的上升過渡為濱岸沉積。含礫砂巖段為低位體系域辮狀河三角洲沉積，巖性以含礫砂巖為主，由北西向南東方向超覆沉積在上、下交互段或均質砂巖段之上。大面積分布的東河砂巖、含礫砂巖不僅是研究區石炭系主要的油氣產層，同時對油氣橫向大范圍、遠距離的運移和調整起到了關鍵作用。

圖2 塔中地區石炭系地層及沉積特征

1.3 油氣分布特征

塔中地區石炭系現今已發現的油氣藏整體沿構造呈串珠狀分布，自北西向南東方向主要發育有塔中10、塔中4、塔中16和塔中6共4個油藏區(見圖1)。垂向上，石炭系的油氣主要分布在東河砂巖段、含礫砂巖段、上泥巖段、砂泥巖段和含灰巖段內部的有利儲層中(見圖2)。

2 油氣成藏地質特征

塔中地區石炭系油藏是他源油氣通過斷裂、火山巖體、不整合面、連通砂體等各種輸導體進行運移，在有利圈閉中形成的次生油氣藏組合。“生、儲、蓋、圈、運、保”作為油氣成藏6要素控制了塔中地區石炭系的油氣成藏。

2.1 油源

通過伽馬蠟烷/C30-霍烷、重排甾烷/規則甾烷等生物標志化合物的對比(圖3)發現，石炭系的油氣具有典型的他源特征。其油氣除了來源于中上奧陶統外，部分還來源于寒武系-下奧陶統[8，9]。塔中地區石炭系油藏包裹體的溫度在90～110℃左右，表明其主要在海西期、印支-燕山期成藏[10]。考慮到烴源巖的生排烴期、有利的構造格局、良好的輸導體系及圈閉、后期的調整改造等認為，晚二疊世-早三疊世初(海西期)對石炭系油氣成藏意義重大，為主要的成藏期，而受喜山運動影響，白堊紀-至今為石炭系油氣藏的調整改造期。

圖3 生物標志物參數對比

2.2 儲蓋組合、圈閉、保存條件

石炭系內部發育多套儲蓋組合(見圖2)，東河砂巖段、含礫砂巖段和上覆的下泥巖段、中泥巖段、標準灰巖段構成了石炭系內部最主要的儲蓋組合。東河砂巖段、含礫砂巖段內部的有效儲層加之上覆地層的有效封蓋為石炭系內部的油氣聚集提供了良好的圈閉條件。雖然圈閉在后期都經受了不同程度的改造作用，但并未破壞儲蓋配置關系，使油氣仍能在其中富集。此外，在塔中4油藏區石炭系上部發育一套上泥巖段、砂泥巖段和含灰巖段的儲蓋組合。石炭紀的3套地層為潮坪和三角洲沉積，自身本就形成了良好的儲蓋配置，加之上部頂灰巖段的封隔作用，使油氣能在其中更好地富集。根據烴源巖與儲蓋組合之間的關系可以看出，石炭系為不連續的生儲蓋組合，兩者之間主要通過不整合或斷層相互連通。

2.3 輸導體系

2.3.1 不整合復合體

由于西部疊合盆地的特殊性，發育多個不整合面，并且不整合面之上不同體系域內發育有分布廣、厚度大、物性優、連通性好的砂礫巖體，因此筆者將不整合復合體的定義由傳統定性描述(不整合面上、下地層)擴展到以層序地層邊界、初始湖泛面、最大湖泛面所限定的體系域的級別，從而能更好地反映不整合結構及其空間上的分布[11～14]。由于融入了體系域的概念，不整合復合體與海侵體系域的細粒沉積就可組成良好的儲蓋組合(見圖2)。不整合復合體位于石炭系成藏體系結構的中間層，油氣在其內部進行毯式輸導、優選成藏。

圖4 東河砂巖不整合復合體錄井油氣顯示

石炭系與上下地層之間及其內部發育多期不整合，不整合面與其上、下廣泛分布的濱岸相東河砂巖、三角洲相含礫砂巖以及CⅠ油組三角洲等連通砂體構成了石炭系內部多個不整合復合體(見圖2)。東河砂巖-含礫砂巖不整合復合體(CⅢ油組)不僅是石炭系主要的油氣產層，同時還是石炭系油氣成藏最為重要的輸導體類型，對油氣橫向大范圍運移、調整起到了關鍵作用。研究區石炭系的錄井顯示結果表明，該不整合復合體除形成塔中10、塔中16、塔中4等油藏區外，還具有差油層、油水層以及富含油、油浸、油斑、油跡、熒光等不同含油級別的油氣顯示(圖4)。研究區具油氣顯示的井由北西至南東方向均有分布，基本與塔中低凸起構造脊的走向一致。在構造脊翹傾的末端(塔中4、塔中16、塔中6油藏區)，無論是油氣藏的數量、儲量，還是油氣顯示井的數量、含油級別，都優于其他區域，反映了油氣的差異聚集，也體現了由北西至南東的運移方向。此外，石炭系不整合復合體的原油物性、生物標志化合物和包裹體等研究也表明，塔中地區CⅢ油組的油氣進行了長距離的運移，整體呈北西向南東方向運移的特征[15～17]。

砂泥巖段不整合復合體僅發育于塔中4 油藏區CⅠ油組，油氣顯示井的數量較少，以油水層為主，較東河砂巖-含礫砂巖不整合復合體在油藏數量、油氣顯示等方面都較差，這與砂泥巖段不整合的結構有關。三角洲相砂體在規模、連通性、儲層物性等方面都不及濱岸相砂體，從而造成了油氣藏分布及顯示的差異，但并不影響其在油氣輸導、成藏過程中的作用。

不整合復合體的發育具有控儲、控圈、控運、控聚等特點[18～20]，多期不整合對石炭系油氣成藏具有重要意義，已發現油藏的形成與分布均與不整合復合體有關。不整合面及其上下體系域所發育的連通砂體為油氣橫向運移和側向充注成藏提供了條件。油氣在不整合復合體中發散運移，當遇到斷層、不整合遮擋或者巖性圈閉時即可形成油氣藏；也可繼續沿立體分布的三維輸導網絡運移，在有圈閉條件的部位形成油氣藏。

2.3.2 斷裂

斷裂是油氣縱向運移的重要通道，控制了油氣的活動和運移方向[21]；也是形成斷塊、斷層-巖性油藏必不可少的要素。以不同的不整合復合體為研究對象，根據斷裂和不整合復合體之間的配置關系，將斷裂分為5大類(表1)。

Ⅰ1類斷裂為溝通油源層的斷裂，主要沿基底斷層新生活動。處于構造活躍期或當欠壓實烴源巖內的流體壓力增加到一定程度時，垂向有效應力降低，使斷裂開啟，油氣便在很短的時間內向斷裂快速運移匯集，被斷裂直接輸導到上覆不整合復合體中，再沿不整合復合體-斷裂-砂體的輸導網絡進行輸導成藏，也可直接進入與該斷裂溝通的砂體中聚集成藏。Ⅰ2類斷裂一方面可將油氣從烴源巖運至不整合復合體之中，另一方面可作為側向遮擋，在不整合復合體內部形成斷層-巖性油藏。Ⅰ3類斷裂主要起油氣輸導的作用。

表1 塔中地區石炭系斷層分類表

對于上泥巖段的油氣聚集以及CⅠ油組中“一砂一藏”的油氣聚集特征都離不開Ⅱ1類斷裂的存在。Ⅱ1類斷裂主要為發育在不整合復合體之上，與油氣聚集相關，溝通不整合復合體的三、四級小斷層，一般具有發育期短、活動弱的特點。Ⅱ1類斷裂不直接切割生油巖層，通過不整合復合體的Ⅰ1、Ⅰ2、Ⅰ3類斷裂間接地與生油巖連通。構造活躍期，Ⅱ1類斷裂活動開啟，起到油氣運移的作用。不整合復合體中的油氣以匯聚的方式沿斷裂快速向上注入與其連通的不同層段砂體中。間歇期，斷層停止活動而重新關閉，起到封隔油氣的作用。Ⅱ2類斷裂在油氣聚集的過程中主要起側向遮擋的作用。

斷層對油氣的輸導作用，不僅與斷層的級別和類型有關，還與斷層的幕式活動相關。塔中地區石炭系的斷裂具有多期演化的特征。石炭系沉積前，斷層主要形成于加里東和早海西運動時期。CⅢ和CⅡ油組沉積時期無明顯構造活動，斷裂不發育。CⅠ沉積早期，停止活動的油源斷層在擠壓應力場的作用下重新開始活動。沉積后期構造變得相對平坦，并進入相對穩定的沉積階段，構造活動較為微弱。石炭紀末-二疊紀早期受擠壓作用的影響，生長斷層繼續活動，構造高部位受拉張應力作用形成以Y型斷裂和地壘樣式為主的張性聚集網斷裂，該時期為石炭系成藏的關鍵時期，斷裂的活動為石炭系油氣的運移提供了通道。燕山期，受構造活動的影響，在老斷層的基礎上，新的斷層繼承性發育。老斷層由于泥巖斷層面處的正應力大于泥巖的抗壓強度，斷層封閉。喜山期，斷層幕式開啟或封閉，為石炭系油藏的調整提供了條件(圖5)。

圖5 塔中地區石炭系斷裂演化示意圖

2.3.3 火山巖

早二疊世末期，塔中地區的火山活動對下伏石炭系油氣藏的形成和演化至關重要。巖漿沿著深大斷裂侵入到上覆地層中，產生了許多新的小斷裂和裂縫；同時巖漿巖體自身的冷卻收縮也可以形成許多小的裂縫。與火山通道伴生的深大斷裂及后期形成的斷裂、裂縫溝通了下部寒武系-奧陶系的烴源巖與石炭系的儲層，是油氣運移的良好通道。TZ40、TZ47、TZ10等井中的油氣顯示說明了這一點。

火山活動可形成不同類型的油氣藏。TZ47井油藏為二疊紀時期，下部寒武系-奧陶系的油氣通過火山通道及其周圍伴生的油源大斷裂向上運移至石炭系有利圈閉中。二疊紀以后，受一系列構造運動的影響，地層發生翹傾運動，南部下降，北部抬升，早期形成的圈閉被改造，與之相關的圈閉類型也由背斜型圈閉轉化為火成巖側向封堵型圈閉(圖6)。

圖6 塔中地區石炭系火山巖成藏模式示意圖

2.3.4 石炭系下部不整合

塔中地區古生代發育多期不整合，不整合對于石炭系油氣成藏具有直接輸導、間接調整兩方面作用。一方面，中奧陶統底部不整合、上奧陶統底部不整合可直接與石炭系東河砂巖相接，形成有效烴源巖與儲層的直接溝通，油氣橫向運移距離短，有效地提高了油氣的輸導效率，如TZ1井區東河砂巖下伏中上奧陶統；另一方面，志留系底部不整合、上泥盆統底部不整合、石炭系底部不整合對于油氣調整分布，特別是石炭系下伏地層早期油氣藏遭破壞后的二次運移具有重要意義，如塔中4油藏區重質油古油藏。

3 油氣成藏體系結構

塔中地區石炭系的油氣主要來源于深部地層，通過油氣成藏地質特征的分析，結合典型油藏的解剖(圖7)可以發現，垂向上，油氣通過塔中地區不同類型斷裂、火山通道和不整合面所組成的疏導網絡，經過長距離運移進入石炭系；橫向上，油氣通過石炭系內部廣泛發育的不整合面及大面積分布的東河砂巖、含礫砂巖以及CⅠ油組的三角洲砂體，經過長距離的橫向調整在其內部，或者經次級斷裂網的再調整在潮坪砂中形成不同類型的油藏。

圖7 塔中地區石炭系典型油藏解剖

經典網毯結構層自下而上發育完整的3層結構，包括油源通道網層、倉儲層(對應區內的不整合復合體)、油氣聚集網層。由于西部疊合盆地其自身的特殊性，通過油氣成藏體系解剖發現，塔中地區石炭系具有多類型疏導體系，多個網毯結構復合的特征。CⅢ油組成藏體系結構以石炭系底面不整合為界將東河砂巖段、含礫砂巖劃歸為不整合復合體，將不整合復合體之下油氣輸導網絡劃歸為油源通道網層，將下泥巖段到上泥巖段中斷裂-砂體組成的油氣聚集網絡劃歸為油氣聚集網層；CⅠ油組成藏體系結構以三角洲砂體為不整合復合體(見圖2、圖7)，而原先CⅢ油組成藏體系結構中的油氣聚集網層構成了CⅠ油組成藏體系結構中油源通道網層的一部分，各結構層的要素組成、結構功能、油氣藏類型等均不相同。

4 油氣分布規律

塔中10油藏區油氣成藏主要受斷裂、火山巖體及不整合復合體共同控制，油氣圍繞斷裂和火山巖體分布區，在不整合復合體內部與斷裂-火山巖有效組合的優勢砂體中聚集(見圖1、圖8(a))；在上交互段、不整合面附近存在泥巖頂板封隔的情況下發育不整合遮擋油氣藏(圖8(b))。此外，在塔中10油藏區東部靠近東河砂巖地層尖滅線附近亦可發育地層超覆型油氣藏。塔中4油藏區斷裂體系發育，且部分直接溝通油源，油氣主要分布在與斷裂溝通的不整合復合體及聚集網層的有效砂體中(圖8(c))。在塔中4油藏區上、下交互段削蝕尖滅線、超覆線附近發育有地層不整合遮擋、地層超覆油藏。塔中16和塔中6油藏區斷裂發育較少，但其石炭系東河砂巖段和含礫砂巖段不整合復合體與下伏奧陶系-泥盆系地層在部分區域直接連通，是地層和巖性圈閉發育的有利地區，巖性-地層油氣藏主要圍繞著東河砂巖及含礫砂巖超覆線分布于有利砂體發育部位 (圖8(d))。

圖8 塔中地區石炭系不整合復合體內的油藏類型

通過塔中地區石炭系網毯式成藏體系的解剖發現：平面上，不整合復合體的分布范圍控制了網毯式油氣成藏的范圍，在斷裂帶、火山巖與有效砂體匹配區可以形成斷層-巖性、火山巖側向遮擋等多種類型的油氣藏；縱向上，油氣主要分布在不整合面附近地層超覆區及受有利儲集相帶控制的圈閉中，或分布于受泥巖圍限且具有有效輸導體的潮坪砂中。塔中地區石炭系以地層超覆、不整合遮擋、斷層-巖性油藏為主。總體而言，油氣藏的分布受斷裂、不整合復合體、連通砂體構成的網毯式油氣成藏體系控制，集中分布在東河砂巖、含礫砂巖、薄砂層和CⅠ油組的潮坪砂體內部，具有毯式發散、網狀匯聚的特征。

5 結論

1)塔中地區石炭系油氣藏具有典型的他源他源特征，在石炭系內部主要發育有2套儲蓋組合。不整合復合體的發育為石炭系油氣的區域橫向輸導提供了運移通道；不同類型斷裂的形成和演化，火山巖、不整合的分布為不同時期石炭系的油氣聚集提供了垂向輸導網絡和側向封閉條件。

2)東部斷陷盆地網毯式油氣成藏理論同樣適用于塔中地區石炭系。每個油氣成藏體系都具備完整的3層結構，自下而上包括油源通道網層、不整合復合體、油氣聚集網層。

3)塔中地區石炭系油氣具有毯式發散、網狀匯聚的特征。其分布在平面上受不整合復合體分布范圍的控制，主要分布在斷裂帶、火山巖和有效砂體的匹配區。

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[編輯] 鄧磊

2016-02-10

國家油氣重大專項(2011ZX05001)。

黃婭(1988-)，女，碩士，工程師，現從事測井資料解釋及油氣藏評價技術研究工作，huangyayy@126.com。

TE122.1

A

1673-1409(2017)15-0001-08

[引著格式]黃婭，孫盼科，徐懷民，等.網毯式油氣成藏體系[J].長江大學學報(自科版), 2017,14(15):1～8.