塔里木盆地库车坳陷中部构造单元划分新方案与天然气勘探方向

摘 要

摘要:塔里木盆地库车坳陷是西气东输重要的气源地,随着油气勘探的深入,地质研究工作取得新的重要进展,认识到对库车坳陷中部构造单元的重新划分很有必要。综合分析该区构造演化过

摘要:塔里木盆地库车坳陷是西气东输重要的气源地,随着油气勘探的深入,地质研究工作取得新的重要进展,认识到对库车坳陷中部构造单元的重新划分很有必要。综合分析该区构造演化过程、盐下构造层断裂展布特征、盐相关构造样式分布特点及油气富集规律后,依据逆冲推覆构造理论,将坳陷中部重新划分为克拉苏冲断带、秋里塔格冲断带及拜城凹陷3个二级构造单元。其中克拉苏冲断带为山前逆冲褶皱带,盐下构造层发育一系列逆冲叠瓦断层控制的褶皱及断块构造,为该区重点天然气勘探区带,已发现的KL2气田、KL3气藏位于其中;秋里塔格构造带位于逆冲褶皱带前缘,表现为受基底断层及局部隆起控制的逆冲断块及褶皱构造,以凝析气藏为主,勘探程度低,钻井少,是潜在的天然气勘探领域。该划分方案对于库车坳陷下一步天然气勘探具有重要的指导意义。
关键词:塔里木盆地;库车坳陷;构造单元;划分;构造演化;断裂;油气富集规律;勘探方向
1 构造单元概况
   塔里木盆地库车坳陷中部指乌什凹陷与依奇克里克构造带之间部分,自北向南可划分为北部单斜带、克拉苏构造带、拜城凹陷、秋里塔格构造带4个二级构造单元,构造整体呈NEE向条带状分布[1~4](图1)。
   北部单斜带、拜城凹陷2个二级构造单元构造结构简单,断裂不发育;克拉苏构造带则发育多条NEE向大断裂,将整个构造带分成多个NEE向展布的区带。根据断裂发育情况克拉苏构造带自北向南分为克深北区带、克深区带、克深南区带、拜城北区带和拜城区带5个三级构造单元,每个构造单元均受南北2条边界断裂控制;秋里塔格构造带分为却勒区带与西秋区带2个三级构造单元。
    由于当时勘探程度低,原构造单元划分方案对控制区带划分的其他因素考虑甚少。近年来,随着油气勘探的深入,尤其是构造建模研究、区域构造演化研究、油气成藏研究取得重要进展,构造单元划分方案也发生了改变。因此,笔者根据目前的研究成果对库车坳陷中部构造单元重新进行划分。
2 构造单元划分新方案
2.1 构造层划分
    库车坳陷中部白下而上发育二叠系(P)-第四系(Q)地层,依据该区岩性组合特征及构造变形特点可分为二叠系火成岩基底、下滑脱层、中构造层、上滑脱层及上构造层(图2)。下滑脱层以三叠系-侏罗系发育的煤系地层为主,相对上滑脱层而言,其流动性差,变形弱;中构造层包括下滑脱层之上的侏罗系、白垩系,其中白垩系巴什基奇克组为主要勘探目的层;上滑脱层为古近系库姆格列木群膏盐层(E1-2km1,具有强流动性与易变形特征;上构造层包括古近系苏维依组(E2-3s)、新近系吉迪克组(N1j)、康村组(N1-2k)、库车组(N2k)与第四系。)
 
2.2 构造演化
    库车坳陷构造变形主要发生在新近系以后,康村组沉积后构造活动开始活跃,库车组中期构造活动最为强烈,持续至现今仍在活动。古近系沉积前,中生界地层受古隆起构造控制,呈现南薄北厚的楔形体,晚白垩世发生区域隆升作用,并没有发育明显的断裂。古近系-新近系康村组沉积前主要是坳陷发育阶段,构造活动较弱。从圈闭形成与改造角度考虑,库车坳陷构造演化可划分为以下3个主要阶段(图3):
2.2.1康村组沉积前
    整个库车坳陷处于相对稳定的沉积时期。库姆格列木群是在稳定或弱伸展环境中沉积的,在克拉苏冲断带与秋里塔格冲断带沉积了巨厚的膏盐岩层;苏维依组沉积厚度稳定;吉迪克组有微弱的构造活动。推测吉迪克组沉积时期可能发生轻微的底辟活动,但构造变形不明显,断裂也不发育。
2.2.2库车组沉积前
    库车坳陷开始受近南北向弱挤压应力作用,断裂开始发育,克拉苏断裂开始形成,该时期开始表现为克拉苏断裂控制上、下盘构造活动。盆内的挤压构造变形与沉积负载差异导致以库姆格列木群膏盐岩为滑脱层的滑脱褶皱变形[5~6],由于克拉苏冲断带南部的拜城凹陷沉积了巨厚的山前快速堆积物,对盐上地层向南运动产生阻挡作用,膏盐岩层局部发生上隆,形成盐底辟、盐刺穿构造,挤压应力持续递进作用,但秋里塔格冲断带处于应力的减弱区,构造变形相对较弱,前期沉积的库姆格里木群膏盐岩开始聚集上拱。
2.2.3库车组沉积期-现今
    该期是库车坳陷构造形成的主要时期。库车组沉积时期挤压作用急剧增强,克拉苏冲断带盐下克拉苏断裂活动进一步加剧,克拉苏断裂上盘急剧抬升,形成克拉区带的雏形。克拉区带的抬升吸收了大部分构造应力,断裂下盘构造应力减弱,向南发育多条“前展式”逆断层,形成了克拉苏断裂下盘盐下逆冲推覆断块的雏形。从变形时期与机理上看克拉苏断裂上、下盘应属于2个不同构造单元。
    该时期秋里塔格冲断带活动进一步加强,膏盐岩继续聚集上拱,形成了盐上背斜构造及一系列褶皱相关断层,同时,产生了对盐下构造向下的挤压应力,与由北向南的区域挤压应力共同作用,形成秋里塔格冲断带盐下低幅度构造。
2.3 构造单元划分
   根据库车坳陷中部断裂分布特征、构造样式特点与油气藏聚集的分布规律,将库车坳陷中部古近系构造单元重新划分为“两带一凹”3个二级构造单元,即克拉苏冲断带、秋里塔格冲断带及拜城凹陷,二级构造单元划分与前人的研究成果有所不同,克拉苏冲断带与秋里塔格冲断带为库车坳陷中部的2排冲断构造,统一命名为冲断带(表1、图4)。

   克拉苏冲断带划分为北部单斜带、克拉苏构造带2个三级构造单元,北部单斜带属于冲断带的一部分,由原来的二级构造单元细划为三级构造单元,克拉苏构造带进一步分为克拉区带与克深区带,与前人的划分方案也不同,原方案的克拉区带由三级构造单元细划为四级构造单元,克深北区带、克深区带、克深南区带、拜城北区带及拜城区带5个三级构造单元合并为1个四级构造单元,即克深区带(表1);秋里塔格冲断带划分为却勒构造带与西秋构造带2个三级构造单元,与原划分方案不同(表1),原方案以西秋断裂西段为界,断裂以西为却勒区带,断裂以东为西秋区带(图1),新方案则以却勒断裂为边界,上盘为西秋构造带,下盘为却勒构造带(图4),新方案主要考虑2个构造带盐下构造样式的不同以及以西秋断裂西段为界,东、西段构造具有分段特点进行划分;拜城凹陷区带划分方案未变。
2.3.1克拉苏冲断带
    克拉苏冲断带划分为2个三级构造单元,北部单斜带靠近山前、冲起幅度较高,构造样式简单,为北倾单斜构造,不详细描述,笔者重点阐述克拉区带及克深区带的划分依据,尤其是克深区带对天然气勘探意义重大。
2.3.1.1 克拉区带
    克拉区带是克拉苏构造带的一个次级构造单元,呈NEE向条带状展布,东西长约230km,南北最宽约9km,北侧与北部单斜带相接,部分区域以断层相隔;南侧位于克深区带的上盘,以克拉苏断裂为南边界。
    克拉苏断裂是克拉苏构造规模最大的区域大断裂之一,平面上呈北东一近东西向展布,贯穿整个克拉苏构造带,区域延伸长度约230km,纵向上断面上陡下缓,断开层位包括中生界及古近系库姆格列木群膏盐岩段,向上消失于库姆格列木群膏盐层内,向下断至基底,最大垂直断距约为3500m。该断裂控制了克拉区带的平面展布,剖面上断裂上、下盘构造样式存在明显不同(图4、5)。
    克拉区带古近系膏盐岩盐下构造样式以完整背斜为主。克拉2构造位于克拉区带东段,是该区带典型的完整背斜构造,背斜带南翼以克拉苏断裂为边界,构造界线明确;北翼与北部单斜带以断裂相隔,构造界线明显,2个区带的构造样式明显不同(图4、5)。
    克拉区带已发现KL2气田、KL3气藏,主要是由完整背斜控制的气藏,气藏埋藏浅,目前认为该带只有较厚的膏盐岩盖层与盐下完整背斜才具备形成气藏的条件,由于靠近山前,差异推覆作用形成的走滑断裂可能对油气藏也具有一定的破坏作用。
2.3.1.2 克深区带
    克深区带是克拉苏构造带的又一个次级构造单元,呈NEE向条带状展布,东西长约190km,南北最宽约17km。北侧以克拉苏断裂为边界,位于克拉区带的下盘;南侧以拜城断裂为界,与拜城凹陷相接。拜城断裂是克拉苏构造带的南边界断裂,规模、性质、断开层位与克拉苏断裂相同。与克拉苏断裂相比,拜城断裂断距变小,最大垂直断距约为2000m,断面较缓,该断裂控制克深区带的南边界。克深区带还发育多条与克拉苏断裂、拜城断裂近于平行的次级断裂,断裂性质与两边界断裂相似,规模相对较小,多条次级断裂与2条边界断裂共同决定了克深区带的构造样式(图4、5)。
    克深区带由2条边界断裂夹持的多个纵向叠置的逆冲叠瓦断块组成,与克拉区带相比,该区带基本不发育完整背斜,逆冲叠瓦断块南北主要受两边界断裂控制,中间被多条次级断裂切割,横向上,由断裂的发育程度与延伸范围决定断块的多少与叠置关系;纵向上,各逆冲断块相互依存,不可分割,共同组成了克深区带的逆冲叠瓦构造样式。大北构造位于克深区带的西段,断裂极为发育,逆冲叠瓦断块叠置关系相当复杂,代表了克深区带的典型构造样式(图4、5)。
    克深区带目前已经发现DB1气田、KS2、KS5气藏,该带气藏主要受逆冲叠瓦断块控制,叠瓦断块被断裂切割极为复杂,断块上、下盘相互依存、密不可分,与克拉区带相比,气藏埋深大,巨厚膏盐岩盖层有利于油气聚集与保存,由于受断裂控制,断裂的封堵性是决定油气成藏的主控因素。
2.3.2秋里塔格冲断带
2.3.2.1 西秋构造带
   西秋构造带是秋里塔格带的一个三级构造单元,呈NEE向条带状展布,东西长约170km,南北最宽约15km,北侧与拜城凹陷以西秋断裂相隔,南侧与却勒构造带以却勒断裂相接。西秋断裂是划分拜城凹陷与秋里塔格构造带2个三级构造单元的边界断裂,平面上呈北东-近东西向展布,该断裂分为东西2个部分,西段由北向南逆冲,断面较陡,兼有逆冲和走滑性质;东段由南向北逆冲,断面较陡,与南部却勒断裂组成背冲构造,控制西秋构造带的范围。
    西秋构造带古近系膏盐岩盐下构造样式以低幅度背斜或断背斜为主[7],主体构造存在南北2个高点,部分区域被断层分割成若干个断背斜,向东西两端延伸逐渐变为一个背斜(图5);西段为由北向南逆冲的2条边界断层控制,东段由2条背冲的边界断层控制,XQ1、XQ2构造代表了该区带典型的构造样式。
    西秋构造带由低幅度背斜控制的凝析气藏为主,气藏埋深大[7],巨厚膏盐岩作为良好盖层,处于烃源岩南部的倾末端,是有利的油气指向区。该区带勘探程度低,钻井少,目前尚未获得重大油气突破,是库车坳陷未来油气勘探的重要区域。
2.3.2.2 却勒构造带
    却勒构造带是秋里塔格冲断带的又一个三次级构造单元,呈NEE向条带状展布,位于西秋构造带下盘,北边界以西秋断裂为界,南部向塔北隆起方向地层减薄,与塔北隆起没有明显的界线。
    却勒构造带古近系盐下地层向南部斜坡带方向减薄,不发育明显背斜圈闭,QL1油藏的发现(图4),证实该区以发育小型岩性圈闭油(气)藏为主(图5)。
3 天然气勘探方向
    库车坳陷是塔里木盆地油气勘探的主战场。克拉苏构造带克拉区带发现了KL2气田、KL3气藏;克深区带发现了DB1气田、KS2、KS5气藏;拜城凹陷储备多个低幅度背斜圈闭;西秋构造带尚未获得油气突破,但储备圈闭较多,XQ2井见良好油气显示,展现其巨大的油气勘探潜力;却勒构造带目前已发现QL1油藏(图6)。库车坳陷中部油气源充足,油气演化与圈闭形成的时间匹配,白垩系K1bs组砂岩储层区域上稳定分布,成藏条件优越[8~11],圈闭与盖层条件、油气藏保存条件与断裂对气藏的改造破坏作用是决定油气能否聚集成藏的关键。近年来的研究表明,库车坳陷中部油气勘探应立足于克深区带,甩开勘探秋里塔格构造带,兼顾拜城凹陷周缘。
   克深区带是库车坳陷中部油气勘探的最重要区域。勘探实践证明,克深区带整体含气规模凸显,DB1气田、KS2、KS5气藏规模将持续扩大,基本贯通了克深区带的东西方向,KS5气藏南部、DB1气田西部是克深区带未来油气勘探的最有利区域(图6),这些区域只要圈闭落实,就具备发现油气的条件。KS5与KS2气藏之间,发育了多个规模较大的断背斜圈闭,目前该区已经上钻多口探井,有望取得新的油气发现(图6);DB1气田以西BZ1-吐孜阿瓦特地区落实多个有利圈闭,尤其是吐孜阿瓦特地区,已证实是克深区带的西延部分,该区埋藏浅、存在膏盐岩盖层,油气源充足,是克深区带油气勘探向两扩大的必然(图6)。
    西秋构造带是库车坳陷中部潜在的风险勘探目标,该区带以低幅度构造圈闭为主,钻井少,缺乏地质研究资料,速度研究与准确圈闭落实难度大,因此,加快有利勘探目标优选并上钻,确定西秋构造带勘探的突破口,是该区带下一步油气勘探的关键;却勒构造带缺乏构造圈闭,QL1油藏发现后,再未发现有利圈闭(图6),是库车油气勘探的储备区,加强对该区的成藏条件研究,通过有效方法搜索地层岩性圈闭是该区油气勘探的大方向;拜城凹陷周缘盐下基本为单斜构造,近年来在凹陷南缘落实了XQ4、XQ10等低幅度构造圈闭(图6),是凹陷南缘下步风险勘探的目标圈闭,拜城凹陷周缘一旦获得油气突破,对库车地区寻找低幅度构造圈闭,转变勘探思路,开拓油气勘探新领域具有重要的战略意义。
4 结论
    1) 根据近年来库车坳陷油气勘探的最新研究成果,将库车坳陷中部构造单元重新划分为“两带一凹”3个二级构造单元,对克拉苏冲断带、秋里塔格冲断带构造单元进一步细化,并重新厘定各构造单元的名称。
    2) 提出库车坳陷中部油气勘探的重点是克深区带,DB1气田、KS5、KS2气藏是今后滚动勘探研究的关键,基本确定DB1-KS2气藏之间整体含气,西部吐孜阿瓦特地区是克深区带黑油勘探的最有利区。西秋构造带、拜城凹陷南缘重点是落实低幅度构造圈闭,优选有利勘探日标上钻,一旦发现低幅度构造圈闭气藏将为该区带来巨大的勘探潜力。
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(本文作者:徐振平 李勇 马玉杰 吴超 杨宪彰 李青 中国石油塔里木油田公司勘探开发研究院)