塔里木盆地玉北1構造帶油氣微生物勘查

楊　帆，顧　磊，許科偉，高俊陽，湯玉平，沈忠民

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塔里木盆地玉北1構造帶油氣微生物勘查

楊帆1,2,3，顧磊1,2，許科偉1,2，高俊陽1,2，湯玉平1,2，沈忠民3

（1．中國石化石油勘探開發研究院無錫石油地質研究所，江蘇無錫 214151；2．中國石化油氣成藏重點實驗室；3．成都理工大學油氣藏地質及開發工程國家重點實驗室）

采集塔里木盆地玉北1構造帶油氣區及背景區上方地表土壤樣品334件，采用平板菌落計數法對樣品中油氣指示微生物數量進行檢測，結合構造、儲層和鉆井等信息，研究該區油氣微生物異常分布情況。結果顯示，在玉北1構造帶上方有5個微生物異常區，3個I級異常區沿斷裂帶分布，2個Ⅱ級異常區位于斷裂帶邊緣；玉北1-2X井區微生物數量多，異常面積大，為玉北1構造帶最有利的油氣有利富集區；玉北1-3H井區和玉北1-6H井區微生物異常較小，亦存在一定的勘探前景；2個Ⅱ級異常區面積小，對應區帶勘探潛力較小。

塔里木盆地；玉北1構造帶；微生物勘查

油氣微生物勘查是在油氣化學勘探基礎上發展起來的新技術，屬于地表勘探體系。其勘查原理是：在地層壓力的驅動下，油氣藏中的輕烴組分以垂向微滲漏方式運移至地表，地表土壤中的特定微生物以這類輕烴為碳源而發育繁殖，油氣區所對應的地表微生物數量明顯高于背景區（非油氣區）。檢測勘探區塊地表土壤樣品中油氣微生物數量異常信息，通過微生物異常分布可判斷下伏油氣藏的分布范圍[1-5]。油氣微生物勘查可為油氣有利區預測、鉆前評價提供參考依據。

油氣微生物勘查具有快速穩定、成本低、準確性高的特點，日益受到油氣勘探界的重視，為油氣勘探提供了一種全新思路[6-9]。目前，我國有多家科研機構及公司從事油氣微生物勘查技術的研發與應用，并且取得了良好效果。

1 研究區概況

玉北區塊位于塔里木盆地西部，構造位置位于塔西南坳陷區的麥蓋提斜坡東段。玉北油氣藏位于玉北1斷裂帶，該構造帶主要是在加里東期-海西期多期構造疊加的作用下形成的雙層斷裂組合，即基底逆沖斷裂和蓋層前展式滑脫逆沖斷裂組合，斷開層位于前寒武系至石炭系；中下奧陶統鷹山組在加里東中期-海西早期遭受剝蝕，多期巖溶作用疊加，其上覆蓋的石炭系巴楚組和卡拉沙衣組為蓋層，共同組成了斷層相關巖溶裂縫不整合圈閉。

奧陶系鷹山組為玉北1油藏的主力產油層，該地區儲層為巖溶裂縫性儲層[10–11]。在玉北地區斷裂帶之上的石炭系巴楚組泥巖段和致密碳酸鹽巖段覆蓋于奧陶系鷹山組巖溶儲層之上，厚度250 ~350 m，為一套區域性優質蓋層。此外，奧陶系碳酸鹽巖儲層具有較強的非均質性，局部較致密的碳酸鹽巖可對巖溶、裂縫型儲層起到直接蓋層的作用。

2010年，玉北1構造帶玉北1井在奧陶系鷹山組獲得油氣突破，隨后玉北1-2X井等多口評價井相繼在玉北1構造帶獲高產工業油氣流，但仍有部分井失利[12]。因此，采用地表油氣微生物勘查技術，結合構造、儲層和鉆井信息，開展該區微生物異常分布研究，為玉北1構造帶油氣勘探部署提供依據。

2 勘查部署及樣品采集

研究區處于沙漠腹地，土壤介質單一，含水率極低，地表基本無植被覆蓋，干擾因素少，幾乎不存在生物氣對油氣微生物生長的干擾，因此該區非常適用于微生物勘查研究。

微生物勘查采樣部署剖面設計如圖1所示（圖中黑色虛線）。穿過玉北1構造帶部署1條北東-南西向聯井剖面測線（玉北1-7—玉北1—玉北1-3H—玉北1-1X），同時沿聯井剖面部署8條橫切構造帶的剖面。此外，穿過玉北5井部署一條北東-南西向剖面。采樣間距500~1 000 m，共采集地表土壤樣品334件。采集的樣品置于冷藏箱中保存，并在一周時間內完成油氣指示微生物數量檢測。

土壤樣品采集原則：采用專用麻花取土鉆和刮刀等相應工具，選取沙丘背風面的低洼處或靠近植被的低洼處，采集濕砂為主。采集深度為30 ~50 cm，樣品質量約200 g。

圖1 玉北1構造帶微生物勘查采樣部署

3 微生物檢測方法與指標

油氣微生物勘查流程如圖2所示。采用平板計數法對樣品中的油氣指示微生物數量進行檢測，其中室內檢測為重點環節。平板菌落計數法是傳統的微生物培養方法，即將一定濃度的土壤樣品稀釋液均勻涂布在瓊脂培養基上，經過一定周期的恒溫培養，根據瓊脂培養基上生長的菌落數來計算原始土壤樣品中的微生物數量。整個實驗環節嚴格遵循輕烴氧化菌培養實驗操作規則，主要包括樣品前處理、培養基配置、樣品稀釋接種、恒溫培養、微生物計數等。經過前期優化實驗，確定本次實驗檢測中樣品實際稀釋濃度為0.01 g/mL，培養溫度為30 ℃，培養周期為48 h。培養結束后，采用Interscience Scan1200自動菌落計數儀對菌落數進行統計。按照“微生物數量=（菌落數×樣品稀釋度）/樣品質量”公式對土樣樣品中微生物數量進行計算。

甲烷氧化菌和專性烴氧化菌是油氣微生物勘查常用的兩項指標。甲烷氧化菌是烴氧化菌群中的一種，它是一類具有高度專一的利用C1化合物的細菌群體。專性烴氧化菌不同于甲烷氧化菌，不能夠代謝甲烷，而是利用短鏈烴（C2～C4）作為能量來源，即短鏈烴乙烷、丙烷和丁烷可以被這類細菌大量降解。因為甲烷氧化菌和專性烴氧化菌對油氣的指示屬性各異，需要對兩者信息結合分析，提取微生物綜合異常信息，根據油氣微生物異常分布對該區油氣富集區進行研究。

圖2 油氣微生物勘查流程

4 微生物異常分布特征

培養結束后，對玉北1構造帶所采集的334個樣品的油氣微生物數量進行統計。研究顯示，數據整體符合正態分布特征。采用累積頻率法進行異常下限確定，同時，根據前期研究經驗對研究區油氣微生物異常進行了分類（表1）。

表1 玉北1構造帶油氣微生物異常劃分

4.1 微生物異常剖面分布特征

選取穿過玉北1-2X井的微生物勘查剖面為研究對象。圖3為該剖面上油氣微生物數量分布特征。從圖中可以看出，地表油氣微生物異常高值區與玉北1-2X井所在油藏區域有良好的對應關系，呈頂端異常模式。異常與斷裂緊密聯系，在斷裂帶外圍形成了明顯的微生物低值區。該井區油藏受斷裂控制，油藏上方微生物異常是儲層中廣泛發育的巖溶孔洞和裂隙以及斷層微滲漏共同作用的結果。

圖3 玉北1-2X井上方油氣微生物剖面異常分布

4.2 微生物異常面上分布特征

研究區油氣微生物異常分布情況如圖4所示。根據數據統計分析，A類異常、B類異常、不確定區和背景區樣品數分別占總體樣品數的19.5%，29.9%，20.3%，30.4%。從整體上看，油氣微生物異常沿玉北1構造帶分布，在構造帶上形成3個面積較大的微生物異常區；此外，在構造帶西段北部和玉北9井南部形成兩個較小的B類異常區。

根據異常劃分原則，在玉北1構造帶共圈定5個油氣微生物異常區。其中Ⅰ級異常3個，Ⅱ級異常2個。Ⅰ級微生物異常區為沿斷裂帶分布的玉北1-3H井區、玉北1-6H井區和玉北1-2X井區。Ⅱ級異常區為玉北5井西南區和玉北9井南區。3 個Ⅰ級微生物異常區獨立分布，但各自區帶內異常連續性好。這是由于玉北1構造帶奧陶系鷹山組油氣藏不僅受到斷裂控制，同時受到碳酸鹽巖巖溶縫洞型儲層控制，有效儲集空間為構造裂縫和溶蝕孔洞，儲層非均質性極強。不同的儲集空間類型決定了油藏獨立分布的特點，下伏油藏這種分布特征決定了地表油氣微生物頂端異常分布模式。

3個Ⅰ級異常中，玉北1-2X井區微生物異常面積大，微生物數量多，且該異常區位于玉北1構造帶高部位，是油氣運移的指向區，下部的斷塊裂縫構造圈閉是該構造帶最為有利的油氣富集區。玉北1-3H井區和玉北1-6H井區微生物異常位于構造斜坡部位，雖然該區儲層欠發育，油氣充注程度不高，但根據微生物勘查結果來看，仍有一定的勘探前景。2個Ⅱ級異常區位于玉北構造破裂帶邊緣區，面積小，且不存在A類異常，勘探潛力較小。

圖4 玉北1構造帶油氣微生物異常分布

5 結論

（1）勘查表明，玉北1構造帶油氣微生物異常與該區油氣藏分布密切相關，能夠指示下伏油氣藏的分布特征。玉北1構造帶形成5個微生物異常區，其中Ⅰ級異常3個，Ⅱ級異常2個。3個Ⅰ級微生物異常區受到儲層非均質性和不同儲集空間的影響，沿斷裂帶獨立分布，2個Ⅱ級異常位于斷裂帶邊緣。

（2）玉北1-2X井區油氣微生物異常指示了該區為玉北1構造帶最為有利的油氣富集區。玉北1-3H井區和玉北1-6H井區微生物異常較小，但所對應的區塊有一定的勘探前景。2個Ⅱ級異常區面積小，所在區帶勘探潛力較小。

（3）微生物勘查對玉北1構造帶油氣勘探具有一定的指導意義，但由于地表因素和輕烴微滲漏的復雜性，任何地表勘查方法都有其局限性。因此，結合石油地質、地球物理、地球化學等多方法、多參數進行綜合研究是提高勘探成功率的必要途徑。

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編輯：趙川喜

1673–8217（2017）05–0041–04

TE122.1

A

2017–04–24

楊帆，工程師，1983年生，2009年畢業于中國地質大學（北京），現從事油氣地球化學勘探工作。

國家自然科學基金 “典型油氣藏上方氣態烴氧化微生物類群分布異常的深度解析”（No.41202241）項目資助。