达卓玛地区位于有“ 生命禁区” 之称的西藏自治区羌塘盆地。盆地油气地质专项研究工作始于20世纪80年代, 经过多年的工作, 在南北凹陷均发现了好的烃源岩和大量的地表油气显示, 基本肯定了其良好的油气勘探前景^{[1, 2, 3, 4, 5, 6]}。近年, 前人在南羌塘隆鄂尼— 昂达尔错地区发现了长达100 km的巨大古油藏带, 烃源岩研究也发现了毕洛错地区和色哇地区分布大套曲色组— 色哇组灰黑色泥页岩, 具有很高的有机碳含量, 是一套优质的烃源岩^{[1, 6]}, 从而证明南羌塘地区具有良好的油气生储条件。

达卓玛地区位于南羌塘坳陷东部的蒂让错— 土门凹陷中部, 褶皱构造发育, 以达卓玛复式背斜著称, 圈闭面积达1 150 km², 具有有利的油气圈闭成藏条件, 但由于该地区地处藏北高原腹地, 自然环境恶劣, 地质工作开展较少, 油气生、储、盖条件研究还比较初略, 因此, 为了摸清该地区的油气生、储、盖特征, 本文开展了研究区石油地质调查工作, 通过野外调查、采集样品和测试分析, 研究了达卓玛地区油气形成的物质基础和保存条件等地质特征, 以期明确达卓玛地区石油地质条件, 指出当前调查中发现的问题, 从而为该区下一步油气勘探部署提供参考。

根据前人对羌塘盆地构造单元的划分方案, 羌塘盆地自北向南可分为北羌塘凹陷、中央隆起带和南羌塘凹陷3个Ⅱ 级构造单元, 其中南羌塘凹陷又可分为帕度错— 扎加藏布褶皱带和若尔玛— 其香错断褶带2个Ⅲ 级构造单元^{[7, 8]}。研究区主体位于帕度错— 扎加藏布褶皱带内(图1), 带内发育一系列EW— NWW向的断层和近EW向展布的平行褶皱群。研究区北部的AF₅为一大型逆冲推覆断层, 大地电磁测深显示区内的一系列次级断层向下归并于一条推覆滑脱面上^[8], 形成逆冲叠瓦构造, 使得区内发育大量褶皱, 研究区中部褶皱翼间角大多在75° ~115° , 转折端大多圆滑, 属于开阔褶皱, 且保存相对较完整, 有利于油气成藏。

图1

Fig.1

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	图1 羌塘盆地构造纲要[8] Ⅰ 1-1.亚克错— 乌兰乌拉湖中断带; Ⅰ 1-2.羌中舒缓褶皱带; Ⅰ 1-3.布若错— 达尔沃错过渡构造带; Ⅱ 1-1.西部强烈隆起带; Ⅱ 1-2.东部强烈隆起带; Ⅲ 1-1.帕度错— 扎加藏布褶皱带; Ⅲ 1-2.诺尔玛错— 其香错断褶带Fig.1 Structural sketch map of Qiangtang Basin[8]

研究区内以发育未经变质的中— 新生代地层为特征, 尤以侏罗系广泛分布为典型。出露的地层有: ①上三叠统波里拉组(T₃b)岩性主要为微晶灰岩、生物碎屑灰岩、含生物微晶灰岩; ②阿堵拉组(T₃a)为一套含煤碎屑岩、页岩、泥岩及多层煤层或煤线夹泥灰岩; ③夺盖拉组(T₃d)岩性主要为岩屑长石石英砂岩、岩屑长石砂岩; ④中侏罗统色哇组(J₂s)为一套深灰色— 灰黑色的泥岩、粉砂岩夹泥灰岩、介壳灰岩组合; ⑤雀莫错组(J₂q)岩性主要为灰绿、紫灰、紫红色砾岩、含砾石英砂岩、长石石英砂岩、粉砂岩; ⑥布曲组(J₂b)底部为一套浅灰色肉红色细— 中晶灰岩, 其上为一膏盐、白云岩的潟湖或湖湾相环境, 中段为紫红色砂岩、岩屑粗粉砂岩, 显示出内陆棚的沉积, 上段为一套深灰、黑灰色为主的生屑微晶灰岩、生屑泥晶灰岩、细晶灰岩, 反映了浅海碳酸盐台地环境; ⑦夏里组(J₂x)一段底为灰色薄层状泥岩、粉砂质泥岩, 中上部为灰、浅灰绿色中厚层状中— 细粒岩屑长石砂岩、含钙质细粒岩屑长石砂岩等, 二段主要为一套生物屑泥晶灰岩、鲕粒灰岩组合, 三段为粗粒岩屑石英砂岩、细— 中粒岩屑石英砂岩组合; ⑧上侏罗统— 下白垩统索瓦组(J₃K₁s)下部以灰— 深灰色泥岩、泥晶灰岩为主, 向上延伸逐渐过渡成砂岩和黏土岩; ⑨上白垩统阿布山组(K₂a)为一套河流红层相的岩石, 以灰紫色、灰红色、紫红色砾岩为主, 夹含砾粗砂岩、粉砂岩, 局部夹粗安岩及泥灰岩。

泥质烃源岩有机碳评价标准基本没有争议, 而碳酸盐岩烃源岩有机碳下限一直是学术界争论的热点。有人将碳酸盐岩烃源岩有机碳下限定得较低, 为0.03%~0.2%^{[9, 10, 11, 12, 13, 14, 15]}, 也有人提出了较高的下限值, 为0.4%~0.5%^{[16, 17, 18, 19]}。目前碳酸盐岩烃源岩有机质下限值仍没有统一的标准, 倾向性认为碳酸盐有效烃源岩总有机碳(Total Organic Carbon, 简称TOC)含量0.4%~0.5%的下限值似乎为大家所接受^[18]。因此本文对碳酸盐岩烃源岩评价标准采用青藏油气勘探项目经理部^[19]提出的泥质岩评价标准进行碳酸盐岩烃源岩评价, 即TOC含量< 0.4%为非生油岩, 0.4%~0.6%为较差生油岩, 0.6%~1.0%为中等生油岩, > 1.0%为好生油岩。

2.1 上三叠统阿堵拉组(T₃a)

阿堵拉组为一套含煤碎屑岩、页岩、泥岩及多层煤层或煤线夹泥灰岩、砂屑灰岩、微晶白云岩等, 烃源岩岩性为深灰色、灰黑色泥岩、页岩。从测试数据(表1)可知, 本次获得的阿堵拉组11件烃源岩样品以高成熟— 过成熟的中等— 好生油岩为主。

表1

Tab.1

表1(Tab.1)

表1 研究区烃源岩特征[20, 21, 22] Tab.1 Characteristics of hydrocarbon source rocks in the study area[20, 21, 22] 位置 层位 岩性 有机质丰度/% 生烃潜量(S1+ S2)/(mg· g-1) 有机质类型 氯仿沥青“ A” 含量/10-6 有机质成熟度 Ro/% Tmax/℃ 尕尔曲 T3a 泥质岩 0.62~3.61/ 1.41(11) 0.06~3.16/ 0.72(11) Ⅱ 2、Ⅲ 16.70~628.0/ 192.54(11) 1.12~3.10/ 2.00(11) 462~574/ 519(11) 土门格拉[20] T3a 泥质岩 1.25~24.45/ 9.04(9) — Ⅲ 、Ⅱ 2 329.00~7 086.00/ 2 389.00(9) 1.21 467 尕尔曲[21] T3a 泥质岩 0.52~2.09/ 0.87(24) 0.02~0.14/ 0.05(24) Ⅲ 2 13.00~57.00/ 37.40(24) 1.36~1.75 — 扎加藏布 J2s 泥质岩 0.24~0.67/ 0.39(28) 0.04~0.21/ 0.06(24) Ⅱ 2 27.24~57.99/ 40.52(24) 1.60~5.02/ 2.73(28) 447~576/ 547(24) J2s 灰岩 0.18~0.68/ 0.33(5) 0.05~0.06/ 0.06(2) Ⅱ 2 33.06~34.39/ 33.72(2) 3.26~5.06/ 4.18(5) 489~490/ 490(2) 扎目纳[20] J2s 泥质岩 0.47~0.77/ 0.62 — Ⅱ 1 45.00~120.00/ 93.00(4) 1.20~4.38/ 2.59(4) 472~492/ 482 J2s 灰岩 0.17~0.23/ 0.20 — — — — 鄂斯玛[21] J2s 泥质岩 0.02~0.81 0.04~0.16/ 0.10 Ⅱ — 1.56~1.99/ 1.71 470~502 达卓玛 J2b 灰岩 0.12~0.84/ 0.24(9) 0.11 Ⅱ 2 49.33 0.90~2.42/ 1.72(9) 573 达卓玛[21] J2b 灰岩 0.05~0.34 0.01~0.06 Ⅱ 1 — 1.17~1.86 404~512/ 478(19) 鄂斯玛[22] J2b 灰岩 0.01~0.68/ 0.07(22) 0.06~0.13/ 0.07(18) Ⅱ 2、Ⅱ 1 31.00~33.00 1.58~2.48/ 2.39(18) 428~565 达卓玛[21] J2x 泥质岩 0.12~1.84/ 0.62(21) 0.022~5.81/ 0.68(21) Ⅱ 2 82.00~1 212.00/368.00(7) 0.75~1.25 413~528/ 437 达卓玛 J3K1s 灰岩 0.30~0.32/ 0.31(2) 0.05~0.28/ 0.16(2) Ⅱ 2 44.55~67.90/ 56.22(2) 0.83~4.62/ 2.73(2) 442~490 达卓玛[21] J3K1s 灰岩 0.04~0.13/ 0.07(14) 0.01~0.03/ 0.02(14) Ⅱ 2 — — 424~481/ 469(13) 鄂斯玛[22] J3K1s 灰岩 0.01~0.75/ 0.22(7) 0.05~1.90/ 0.57(6) Ⅱ 2、Ⅱ 1 18.00~332.50/ 129.92(6) — 427~566/ 467(14) 注: A~B/C(n)中A为最小值, B为最大值, C为平均值, n为样品个数; “ — ” 表示无数据。

表1 研究区烃源岩特征[20, 21, 22] Tab.1 Characteristics of hydrocarbon source rocks in the study area[20, 21, 22]

20世纪90年代成都地质矿产研究院、江汉研究院、西安石油学院等先后在研究区获得的共计42件泥质烃源岩有机碳含量为0.18%~24.45%, 绝大多数达到好生油岩标准^{[20, 21]}。2015年成都理工大学在土门地区实测6条剖面3条路线, 采集了大量的烃源岩样品, 其有机碳含量几乎全部达到了生油门限下限值(0.4%), 差— 中等生油岩样品含量高达74%, 好生油岩样品为7%^[22]。前人获得的氯仿沥青“ A” 含量数据有高有低, 生烃潜量均较小, 有机质类型以Ⅱ ₂和Ⅲ 型为主, 热演化程度以高成熟— 过成熟为主。因此, 阿堵拉组泥质烃源岩主要以好生油岩为主。

研究区储集岩主要包括砂岩和白云岩2类, 其中砂岩储层有上三叠统阿堵拉组、中侏罗统雀莫错组和夏里组, 白云岩储层仅发育于中侏罗统布曲组。本次仅评价阿堵拉组砂岩和布曲组白云岩储层。

图2

Fig.2

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	图2 研究区储集层照片Fig.2 Photographs of reservoir rocks in the study area

3.1 上三叠统阿堵拉组(T₃a)

研究区上三叠统阿堵拉组碎屑岩储层厚度259.5 m, 占地层厚度的29.8%, 岩石类型主要为砂岩, 未见有砾岩, 以中砂岩为主, 还有部分中— 细砂岩、细— 中砂岩、细砂岩、粗砂岩和粉砂岩等。薄片显微镜下鉴定显示阿堵拉组砂岩储集岩以石英颗粒为主, 其次为岩屑和长石, 部分样品偶见有少量云母, 胶结物主要为方解石、白云石、石英加大、高岭石、磷铁矿、绿泥石等(表2), 数据表明, 砂岩储集岩以岩屑石英砂岩为主。孔隙类型以次生的粒间溶孔和裂隙为主(图3)。7件储层样品测试数据(表3)表明区内阿堵拉组砂岩储层为很致密— 致密的裂缝-裂隙型非常规储层, 评价为差— 中等储集层(图4)。

表2

Tab.2

表2(Tab.2)

表2 阿堵拉组碎屑岩储层岩石学特征 Tab.2 Petrological characteristics of the clastic reservoir of Adula Formation 样品编号 岩石类型 石英含 量/% 长石含 量/% 岩屑含 量/% 胶结物含量/% 碎屑粒径/ mm 方解石 白云石 石英加大 高岭石 其他 PM04-01-b1 中细粒岩屑石英砂岩 78 6 16 < 1 < 1 < 1 < 1 — 0.12~0.30 PM04-03-b1 中粒岩屑石英砂岩 74 6 17 1 2 < 1 < 1 — 0.25~0.50 PM04-09-b1 中粒岩屑石英砂岩 73 6 14 < 1 7 < 1 — — 0.25~0.45 PM04-18-b1 中细粒岩屑石英砂岩 77 6 16 — — — — 1 0.15~0.25 PM04-19-b1 中细粒岩屑石英砂岩 72 6 16 — 6 — < 1 — 0.12~0.25 PM04-24-b1 细中粒岩屑石英砂岩 66 5 17 — 10 — — 2 0.25~0.50 PM04-25-b1 含云中粒岩屑砂岩 63 5 20 < 1 10 — — 2 — PM04-28-b1 含云细粒岩屑砂岩 66 6 15 — 13 — — — 0.12~0.25 PM04-32-b1 细粒岩屑石英砂岩 77 6 15 — — — 1 1 0.12~0.25 PM04-34-b1 细粒岩屑石英砂岩 70 6 16 — 5 — 2 1 0.12~0.25 PM04-36-b1 含云细粒长石岩屑砂岩 56 6 16 — 22 — 1 1 0.12~0.20 PM04-38-b1 细粒极细粒岩屑石英砂岩 66 6 15 — 11 — — 2 0.10~0.15 PM04-44-b1 细粒岩屑石英砂岩 74 8 16 — — — — 3 0.12~0.20 变化范围/平均值 56~78/ 70.15 5~8/6 14~20/ 16.07 — — — — — 注: 表中“ — ” 表示未测出。

表2 阿堵拉组碎屑岩储层岩石学特征 Tab.2 Petrological characteristics of the clastic reservoir of Adula Formation

表3

Tab.3

表3(Tab.3)

表3 研究区储层样品物性分析数据 Tab.3 Physical property analysis of reservoir rocks samples in the study area 地层 样品编号 岩性 孔隙度/% 渗透率/(10-3 μ m2) 备注 T3a PM04-18-C1 中细粒岩屑石英砂岩 5.33 0.109 6 PM04-26-C1 中细粒岩屑石英砂岩 3.42 0.018 6 PM04-28-C1 含云细粒岩屑砂岩 6.73 0.058 8 PM04-34-C1 细粒岩屑石英砂岩 3.55 0.034 5 PM04-36-C1 含云细粒长石岩屑砂岩 2.02 0.009 0 PM04-38-C1 细粒极细粒岩屑石英砂岩 2.84 0.014 0 PM04-44-C1 细粒岩屑石英砂岩 3.28 0.370 4 变化范围/平均值 2.02~6.73/3.88 0.009 8~0.370 4/0.087 8 J2b PM03-09-C1 白云岩 4.87 0.080 3 表面部分缺失 D0077-C1 白云岩 4.22 0.824 6 D0077-C2 白云岩 9.63 — 贯穿裂缝 D0301- C1 白云岩 20.72 — 贯穿裂缝 D0337-C1 白云岩 2.45 0.012 6 D0260-C1 白云岩 3.16 — 裂缝 D0076-C1 白云岩 4.84 0.265 1 D0077-C3 白云岩 6.68 — 贯穿裂缝 D0224-C1 白云岩 1.40 0.041 8 D0325-C1 白云岩 2.17 0.069 9 D0325-C2 白云岩 3.98 0.450 3 D0267-C1 白云岩 4.46 0.020 9 D0269-C1 白云岩 3.43 0.013 9 变化范围/平均值 1.40~20.72/5.539 0.012 6~0.824 6/0.197 7 注: 表中“ — ” 表示未测出。

表3 研究区储层样品物性分析数据 Tab.3 Physical property analysis of reservoir rocks samples in the study area

图3-1

Fig.3-1

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	图3-1 岩屑石英砂岩与白云岩显微照片Fig.3-1 Micrographs of the lithic quartz sandstone and dolomite

图3-2

Fig.3-2

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	图3-2 岩屑石英砂岩与白云岩显微照片Fig.3-2 Micrographs of the lithic quartz sandstone and dolomite

图4

Fig.4

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	图4 阿堵拉组砂岩孔隙度(左)和渗透率(右)分布特征Fig.4 Distribution charaeteristics of porosity (left) and permeability (right) of the sandstone in Adula Formation

3.2 中侏罗统布曲组(J₂b)

布曲组白云岩为细中晶白云岩、粗— 中晶白云岩。白云岩储层白云石含量大于92%, 含有很少的方解石、黄铁矿等, 这些矿物含量一般不超过5%。孔隙类型主要有晶间孔、晶间溶孔和裂缝等, 其中晶间孔孔径在0.05~0.4 mm不等, 孔隙呈不规则状, 面孔率为1%~2%, 孔隙大小分布较均匀, 常见沥青质充填; 晶间溶孔呈不规则多面体形, 大小为0.1~0.5 mm, 晶间溶孔未被方解石胶结物充填的部分可成为有效的油气储集空间, 面孔率一般为5%~8%, 最高达15%, 是本区白云岩最主要的储集空间类型(图3)。本次共测试白云岩样品13件(表3), 根据碳酸盐岩储层评价标准, 区内布曲组白云岩总体以低孔低渗— 特低孔特低渗的Ⅱ 、Ⅲ 类储层为主(图5)。

图5

Fig.5

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	图5 布曲组白云岩孔隙度(左)和渗透率(右)分布特征Fig.5 Distribution charaeteristics of porosity (left) and permeability (right) of the dolomites in Buqu Formation

圈闭是储集层中能聚集和保存油气的场所, 圈闭中, 非渗透性的盖层岩石必不可少。研究区受燕山晚期造山运动的构造-热事件影响较大, 发育褶皱和逆冲断层, 由于缺乏地下资料, 对断层的封闭性能无法知晓。研究区的达卓玛复背斜面积达1 150 km², 根据地面和地震资料显示, 褶皱呈上强下弱的趋势, 在垂向上地面为复式褶皱, 向下变为较大规模的背、向斜, 这对于地下形成良好的背斜圈闭十分有利, 故推测研究区主要为背斜圈闭。研究区的构造主要形成于侏罗纪之后, 圈闭构造的形成期与侏罗系主要目的层的排烃时间构成良好的时间配置, 也有利于油气的聚集^[8]。

结合前人成果, 本文认为研究区存在4个有利的生储盖组合: ①上三叠统— 中侏罗统色哇组组合(Ⅰ ), 以阿堵拉组碳质泥岩、泥岩、页岩和下部波里拉组泥晶灰岩、泥灰岩等为生油岩, 阿堵拉组、夺盖拉组中粒砂岩、细粒砂岩等为主要储集层, 中侏罗统色哇组泥岩、泥晶灰岩为盖层; ②中侏罗统色哇组— 布曲组组合(Ⅱ ), 以中侏罗统色哇组黑色泥岩、粉砂质泥岩、泥灰岩、布曲组泥晶灰岩为生油岩, 布曲组粗— 中粒白云岩、颗粒灰岩为储集层, 布曲组上部的泥晶灰岩、泥岩为盖层; ③中侏罗统布曲组— 夏里组组合(Ⅲ ), 以布曲组上部泥晶灰岩, 夏里组泥岩、碳质页岩、泥灰岩等为烃源岩, 夏里组上部砂岩为储层, 夏里组顶部泥岩及索瓦组下部泥晶灰岩为盖层; ④上侏罗统— 下白垩统索瓦组组合(Ⅳ ), 索瓦组含生物屑灰岩为烃源岩, 粒屑灰岩为储层, 顶部膏盐岩系为盖层。烃源岩与储层特征前文已述, 现将盖层物性特征介绍如下。

区内区域性盖层十分发育, 主要为低能环境下沉积的致密岩层, 岩性主要包括泥质岩、泥灰岩、泥晶灰岩、膏盐岩, 广泛分布在上三叠统— 中、上侏罗统地层中, 厚度均较大。

研究区内泥岩孔隙度为1.2%~4.6%, 低于孔隙度临界值6%, 渗透率为0.000 93× 10^-3~0.059× 10^-3 μ m², 也低于盖层渗透率临界值, 突破压力为7.51~10.85 MPa, 高于盖层临界值0.5 MPa, 加之区内泥岩层单层厚度均较大, 因此认为区内泥岩属于Ⅰ 类盖层, 是本区最有效的盖层。

灰岩孔隙度为0.95%~1.03%, 渗透率为0.000 39× 10^-3~0.001 28× 10^-3 μ m², 均低于临界值, 突破压力均在10 MPa以上, 高于临界值。从数据上看, 封盖能力不错, 当属Ⅰ 类盖层。但从工区地质条件考虑, 羌塘盆地的构造活动十分强烈, 而泥灰岩的力学性质又属脆性岩石, 很容易形成裂缝, 破坏封盖条件, 因而综合评价泥灰岩为Ⅱ 类盖层, 泥晶灰岩属于Ⅰ 类盖层。

前人共测得夏里组和索瓦组石膏共5件样品, 其测试结果不理想, 孔隙度和渗透率均未达到临界值以下, 其测试值是在地表条件下取得的, 而在围压25 MPa、稳定70 ℃的环境下(模拟地下2 000 m的地层条件), 突破压力为3.0~12.8 MPa, 在围压达到50 MPa时, 突破压力达到32 MPa^[20]。这说明在地层条件下, 石膏有着更高的封盖能力, 故此评价石膏为Ⅰ 类油藏盖层、Ⅱ 类气藏盖层。

本次在研究区发现的油气显示较多, 包括3处沥青点和含油白云岩。

3处沥青分别赋存于岗尼乡四村附近的夏里组砂岩、尕尔曲阿堵拉组砂岩和鄂斯玛索瓦组二段砂岩中, 均以裂隙沥青形式出现。

研究区内布曲组含油白云岩沿岗尼乡四村托木日阿玛— 日阿索娃玛— 达卓玛— 唐日江木东— 崩果额茸呈带状分布, 走向延伸稳定, 厚度一般为10~100 m不等, 延伸长度达70 km, 其中以粗— 中晶粒度为主, 部分为细晶结构, 粒度较粗的白云岩中均有油气充注现象(图6)。

图6

Fig.6

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	图6 地表油气显示野外照片Fig.6 Field photos of oil and gas display on the surface

(1)南羌塘达卓玛地区上三叠统阿堵拉组发育滨岸— 泥沼沉积环境的泥岩、页岩为好烃源岩, 有机质类型以Ⅱ ₂和Ⅲ 型为主, 热演化程度以成熟— 高成熟为主, 总体上以中等生油岩为主, 部分达到好生油岩标准, 是今后油气勘探工作的重要目的层。而中侏罗统色哇组泥岩、粉砂质泥岩为差— 中等烃源岩, 布曲组泥晶灰岩、夏里组泥岩、索瓦组泥晶灰岩、生屑灰岩均为较差烃源岩。

(2)区内上三叠统阿堵拉组砂岩属于很致密— 致密的裂缝-裂隙型非常规储层, 布曲组白云岩以低孔低渗— 特低孔特低渗的Ⅱ 、Ⅲ 类储层为主。达卓玛地区长达70 km的布曲组含油白云岩带的发现, 进一步说明区内今后的勘探工作要以白云岩储层为方向。

(3)研究区内发育Ⅰ 类、Ⅱ 类优质盖层, 岩性主要为泥岩、灰岩和石膏。

(4)研究区内大量的地表油气显示也进一步证明, 研究区经历了油气生成、运移、聚集和散失的过程。区内具备4个有利的生储盖组合、有利的背斜构造圈闭和生烃与圈闭时间配置, 是油气勘探的有利区块, 今后应当在达卓玛背斜开展精细评价, 部署钻探工程, 力争在该地区实现油气突破。

(责任编辑: 常艳)