波斯湾油气风云与中国中西部油气开发

第17卷　第2期

2003年6月现　代　地　质GEOSCIENCE Vol 117　No. 2

　J un. 2003

波斯湾油气风云与中国中西部油气开发

刘和甫1, 李小军1,2, 刘立群3

(11中国地质大学能源地质系, 北京　100083; 21中国石油勘探开发研究院廓坊分院, 河北廊坊　065007;

31中国石油化工股份有限公司勘探开发研究院, 北京　100083)

摘要:波斯湾盆地与中国中西部盆地同属特提斯构造域, 有着类似的演化特征:早期离散期

形成裂谷盆地; 中期漂移期形成克拉通盆地; 晚期聚合期形成前陆盆地, 构成大型叠合盆地。

克拉通盆地内同期隆起有利于油气的早期运移富集; 前陆盆地内褶皱—冲断带发育, 裂隙常

构成良好的储层形成晚期油气藏; 构造枢纽带常构成油气富集带; 碳酸盐—蒸发岩层序中孔

隙—溶洞—裂缝构成完整的储集—渗滤体系, 在总体上形成复合油气系统。中国中西部油气

勘探新区应重视碳酸盐台地与碎屑重力流盆地之间的枢纽带。

关键词:克拉通盆地; 前陆盆地; 同期隆起; 褶皱—冲断带; 碳酸盐—蒸发岩层序; 枢纽带

中图分类号:TE12112; P541; P618113012　　　　　文献标识码:A

文章编号:1000-8527(2003) 02-0187-07

0　引　言(2) 寒武纪至古近纪, 波斯湾盆地长期处于稳

定沉降的克拉通盆地阶段, 发育碳酸盐—蒸发岩沉

石油是“工业的血液”和“战争的动力”。波积旋回, 构成有效的油气系统。

(3) 新近纪开始, 阿拉伯板块与非洲大陆分斯湾盆地作为世界油极, 占世界石油探明储量的

6614%。潘钟祥[1]长期关注波斯湾油气, 在《世裂, 形成红海裂谷与亚丁湾, 同时向东北漂移, 与界油气田地质学》一书中已作出详细论述, 并对与伊朗地块碰撞, 形成扎格罗斯造山带, 并发育周缘波斯湾同处于特提斯构造域中的塔里木盆地和扬子前陆盆地。

碳酸盐岩油区进行了分析对比。王家枢[2]认为石翟光明[4]在板块构造演化与含油气盆地的形油发展迅速改变了世界经济, 石油供应保障国家安成和评价研究中, 强调利用波斯湾盆地的油气勘探全。目前中国中西部油气年产量不及伊拉克基尔库经验, 应用于中国中西部前陆盆地的油气勘探, 并相克油田年产量的1/2, 因而波斯湾盆地的油气勘探应地确定了15个有巨大油气资源潜力的前陆盆地。经验值得借鉴。研究表明, 波斯湾盆地的发育受控于阿拉伯板1　板块演化与叠合盆地的形成

波斯湾盆地的叠合与复合主要与阿拉伯板块的块的演化, 并与大洋旋回的发展有关。(1) 离散期:形成裂谷盆地及走滑拉分盆地。(2) 漂移期:阿拉伯板块热沉降, 形成古生代演化有关。—中生代—古近纪克拉通盆地及克拉通边缘沉积。

(1) 前寒武纪泛非运动(Pan 2African evolu 2(3) 聚合期:阿拉伯板块与伊朗地块碰撞, 形tion ) 以后, 在阿拉伯板块上出现后继盆地(suc 2成扎格罗斯前陆盆地。

cesor basin ) , 为砂砾质粗碎屑岩及安山岩和玄武岩综上所述, 波斯湾盆地具有垂向叠合与横向复夹层所充填; 同时发育近南北向的裂谷层带。Sen 2合的特征。同样, 中国中西部特提斯构造域的大型gor [3]认为该裂谷层带与北西向内志断层(Najd 叠合盆地也具有类似的特征, 如塔里木盆地及四川fault belt ) 的走滑作用有关(图1) 。盆地在南华纪—震旦纪时发育裂谷和后裂谷坳陷, 　　收稿日期:2003-04-25

　　基金项目:国家自然科学基金项目(49672154) ; 国土资源大调查项目(D K D 2104011) 。

　　作者简介:刘和甫, 男, 教授, 博士生导师, 1931年出生, 石油构造学专业, 主要从事盆地分析的研究工作。

188现　代　地　质　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2003年

图1　亚洲中西部油气盆地分布简图(a ) 及波斯湾盆地横剖面(b )

Fig 11　The sketch map of petroleum prolific basins in the central 2western Asia

11波斯湾盆地; 21红海裂谷盆地; 31卢特盆地; 41锡斯坦盆地; 51莫克兰盆地; 61南里海盆地; 71北高加索盆地; 81阿姆河盆地; 91卡拉库姆盆地; 101费尔干纳盆地; 111塔里木盆地; 121吐鲁番盆地; 131准噶尔盆地; 141印度河盆地; 151恒河盆地构成裂谷盆地, 充填火山—碎屑岩与碳酸盐岩。古入大陆旋回, 并发育前陆盆地, 因此中国中西部盆生代时, 塔里木盆地与四川盆地处于克拉通盆地沉地在形成时间上早于扎格罗斯前陆盆地, 这是由于降期, 早期发育碳酸盐—蒸发岩旋回, 后期发育碎古特提斯域与新特提斯域构造演化的差异所致。屑岩旋回夹火山岩。中生代开始, 塔里木盆地进入

大陆旋回, 发育陆相沉积, 但四川盆地在三叠纪早

中期仍发育碳酸盐—蒸发岩旋回; 晚三叠世开始进2　碳酸盐—蒸发岩油气系统波斯湾盆地油气主要赋存于碳酸盐岩层中, 从

第2期　　　　　　　　　　　　　刘和甫等:波斯湾油气风云与中国中西部油气开发189而使世界碳酸盐岩储层中的油气储量(约占总储量中国塔里木盆地、鄂尔多斯盆地及四川盆地下

蒸发岩旋回, 特别是四川的60%) 高于碎屑岩储层中的油气储量。波斯湾古生界广泛发育碳酸盐—

二叠系—下三叠统碳酸盐—蒸发岩盆地沉积层序以碳酸盐—蒸发岩旋回为主旋律, 构盆地上石炭统—

沉积与波斯湾盆地有类似的热带沉积环境。成复合油气系统。

寒武纪开始至古近纪, 波斯湾盆地长期处于稳

定沉降的克拉通盆地阶段, 发育3套有效烃源岩:碳酸盐岩储集层的结构类型由沉积作用、升降作用与构造作用3个主要因素所控制, 并由此形成

[5]上奥陶统—下志留统、中侏罗统—下白垩统及古近孔隙、溶洞和裂缝3种基本原型(图2) 。

碳酸盐岩孔隙带不仅在纵向上受碳酸盐—蒸发系。

碳酸盐岩普遍发育原生孔隙带及次生溶洞带, 岩旋回所控制, 如四川盆地下三叠统(图2中它们构成主要储层并为后期裂缝所连通。二叠系、A 1) ; 同样在横向上, 石油常聚集在蒸发岩相与非侏罗系及新近系发育有区域性的蒸发岩盖层, 构成蒸发岩相的过渡带上, 如塔北及塔中古隆起上的油良好的储盖组合。气(图2中A 2) 。

碳酸盐岩溶洞带的发育主要与古隆起上的暴露

之一。其主要产油层为“阿拉伯组”, 时代为晚侏面有关(图2中B 1) , 如塔河油田。此外不整合面罗世。储集层由鲕状、假鲕状灰岩、碎屑灰岩及白附近常有含镁地下水循环, 产生白云岩化次生溶孔云岩组成, 其间为硬石膏所分隔, 出现4个碳酸盐(图2中B 2) , 因此可以根据岩心和岩屑中镁钙比—蒸发岩旋回。寻找白云岩化储层。沙特阿拉伯的加瓦尔油田是世界上最大的油田

图2　碳酸盐储集岩类型及形成机制

(据文献[5]修改补充)

Fig 12　The carbonate reservoir rock types and forming mechanisms

　　碳酸盐岩裂隙带主要与岩层曲率半径有关。在四川盆地三叠系石灰岩中广泛发育。

前陆盆地的背斜带中裂隙广泛发育(图2中C 1) , 3　油气区带与圈闭优选如伊朗石油主要来自第三系阿斯马利裂隙灰岩。缝

合线可以看作弯曲的裂缝, 为压溶作用形成的油气波斯湾盆地在沉积—构造相旋回中可以划分出渗滤通道(图2中C 2) , 在波斯湾盆地碳酸盐岩及3种类型:西部为阿拉伯克拉通盆地,

东部为扎格

图3　波斯湾盆地各种油气区带中构造圈闭特征

(据文献[1]中Bull. AAPG 资料综合)

Fig 13　The characteristics of kinds of structural tra ps in the plays of Persian Gulf Basin

图4　造山带与盆地沉积体系的展布模式

Fig 14　G eological model of orogenic belts and adjacent basins

(a ) 亚洲南部新生代海底扇及中国南部中生代海底扇分布特征:11碰撞带; 21俯冲带; 31冲断带; 41走滑带; 51伸展带;

61海底扇沉积; 71火山岩; 81沉积盆地　(b ) 秦岭—大巴山链和四川盆地与松潘—甘孜盆地沉积体系立体图解

罗斯前陆盆地, 中部为枢纽带。

311　克拉通盆地中同期隆起

克拉通盆地内古隆起应成为优选圈闭类型。由

于古隆起主要属于同期隆起(synchrnous high ) ,

在隆起顶部波浪及水流作用下形成高孔隙颗粒灰产层为古近系“主要石灰岩”及白垩系灰岩, “主要石灰岩”由礁后、礁块、礁前及抱球虫灰岩组成, 其上为新近系法尔斯组盐岩及硬石膏层(图3中(b ) ) 。石油最初可能聚集在地层—岩性圈闭中, 由于后来的构造变动, 石油再次运移、聚集到现存岩, 同时隆起顶部常露出海面, 可形成洞穴或白云的背斜构造中。

岩化带, 随着振荡运动的反复出现, 在隆起上可以塔里木盆地早古生代时满加尔凹陷与相邻台地发育几个储集带。此外, 隆起外围在水较深地带往之间存在半环状枢纽带, 它将是进一步研究和勘探往形成有效烃源岩, 侧向运移有利于早期成藏。的有利地带[8]。

波斯湾盆地卡塔尔的杜汉油田是同期隆起油藏4　结语与展望(图3中(a ) ) 。隆起两翼近对称, 倾角小于4°, 石

油产于上侏罗统阿拉伯组下部, 即第三石灰岩和第波斯湾盆地油气勘探开始于扎格罗斯前陆盆地四石灰岩, 储集层主要由鲕状(或假鲕状) 灰岩、油苗出露区, 上世纪初就发现山前带马斯杰德—苏生物碎屑灰岩及白云质灰岩组成, 翼部较厚, 向顶来曼油田, 相隔7年以后才开始勘探被大片沙漠覆部变薄, 因此深部地层倾角增大到10°左右。盖的克拉通盆地中的平缓穹隆, 发现了沙特阿拉伯

大油田。

前陆盆地中复杂褶皱—冲断带, 由于构造圈闭波斯湾盆地作为一个大型叠合和复合盆地, 为明显, 地表有油苗出现, 因此常为油气勘探早期的世界油气勘探提供了丰富经验。赵文智等[9]曾将优选对象。叠合盆地作为中国油气勘探的对策。对中国中西部

1908年, 在伊朗境内首先发现了马斯杰德—油气勘探来说值得借鉴的勘探经验主要有下列几方312　前陆盆地中褶皱—冲断带苏来曼油田, 石油主要产自阿斯马利灰岩。张

抗[6]称为中东石油工业兴起的报春花, 金之钧则

强调阿斯马利灰岩对中国海相油气勘探的启迪意

义。马斯杰德—苏来曼油田地表为法尔斯蒸发岩层

(新近系) , 组成复杂的褶皱和断裂, 地下阿斯马利

灰岩(古近系) 为一不对称的箱状背斜(图3中

(c ) ) , 灰岩平均孔隙率大约为6%, 但日产量远远面:(1) 碳酸盐—蒸发岩层序中油气系统特征为孔隙—溶洞—裂缝构成完整的储集—渗滤系统, 并为区域性膏盐封盖, 受沉积环境与构造旋回的控制。(2) 克拉通盆地内同期隆起有利于油气富集。圈闭形成早, 储集性能好, 油源运移近。(3) 前陆盆地内褶皱—冲断带, 成排成带发育超过灰岩本身的孔隙度和渗透率所预期的产量, 因明显的构造圈闭, 褶皱转折端裂缝发育, 构成良好此石油主要来自含油的裂隙系统。的油气富集带。

(4) 构造枢纽带内油气富集, 枢纽带为陆架边中国四川盆地中川东南背斜带中油气也主要来

自二叠系—三叠系的裂隙灰岩[7]。因此可以认为

塔里木盆地下古生界碳酸盐岩裂隙性将是进一步研

究的重点。

313　构造—沉积相中枢纽带

油气大量聚集在生烃相与储集相配合的有利地

带, 在有效波浪底面以下有利于细粒烃源岩的沉缘与深海盆地的过渡带, 沉积厚度与岩相变化较大, 形成烃源岩、储集岩与圈闭的有利组合。综上所述, 在中西部油气勘探中, 值得探索的新区之一为碳酸盐台地与碎屑重力流盆地之间的枢纽带(图4) ①。于兴河[10]则认为深水扇体将是今后的勘探重点。

积, 而在波浪底面之上有利于粗粒储集岩的沉积,

枢纽带正处于这两种环境的交替带。后记:潘钟祥老师推荐作者之一赴休斯敦进行

波斯湾盆地枢纽带位于底格里斯和幼发拉底两博士后研究和学习以及讲学和交流。应用世界油气河流域附近, 形成伊拉克丰富的油气资源。日产勘探经验, 启迪中国中西部油气开发, 使古代丝绸90万桶石油的基尔库克油田正处于枢纽带上, 生之路发展成为工业化道路。

①刘和甫, 刘立群. 中国克拉通盆地碳酸盐—蒸发岩层序油气系统. 海相油气地质. 2003(待刊) .

参考文献:

[1]　潘钟祥. 石油地质文选[M ].北京:石油工业出版社,

1989. 121—260.

[2]　王家枢. 石油与国家安全[M ].北京:地震出版社,

2001. 1—169.

[3]　Sengor A M C , Natal ’in B S. Paleotectonics of Asia frag 2

ments of a synthesis [A ].Y in A. The Tectonic Evolution of

Asia [C ].Cambridge :Cambridge University Press , 1996.

486—640.

[4]　翟光明. 板块构造演化与含油气盆地形成和评价[M ].北[5]　刘和甫. 川鄂一带二叠系—三叠系碳酸盐沉积特征及其储集岩类型[J].地质学报, 1964, 44(1) :51—67. [6]　张抗. 伊拉克到底有多少油? [J].中国国家地理, 2003, (3) :15. [7]　汪泽成, 赵文智, 张林, 等. 四川盆地构造层序与天然气勘探[M ].北京:地质出版社, 2002. 1—287. [8]　汤良杰. 塔里木盆地演化和构造样式[M ].北京:地质出版社, 1996. 41—73. [9]　赵文智, 何登发. 中国含油气系统的基本特征与勘探对策[J].石油学报, 2002, 23(6) :1—11. [10]　于兴河. 碎屑岩系油气储层沉积学[M ].北京:石油工业

京:石油工业出版社, 2003. 出版社, 2002. 319—345.

ANALOGUE OF PETROL EUM EXPLORATION OF PERSIAN GU LF

AN D THE MID 2WESTERN PART OF CHINA

L IU He 2fu 1, L I Xiao 2jun 1,2, L IU Li 2qun 3

(11Chi na U niversity of Geosciences , Beiji ng 100083, Chi na ; 21Research Instit ute of Pet roleum Ex ploration and Development ,

Pet roChi na Com pany L i mited , L angf ang , Hebei 065007, Chi na ; 31Ex ploration &Production Research Instit ute ,

Chi na Pet roleum &Chemical Corporation , Beiji ng 100083, Chi na )

Abstract :The Persian Gulf Basin and the basins in the mid 2western part of China are both in the Tethyan do 2main , so that they have the similar evolution characteristics :the rift basin formed during the plate divergence period in the early stage ; the cratonic basin formed during the plate drafting period in the middle stage ; the foreland basin formed during plate convergence period in the late stage , and some of the large superimposed basins also formed in this stage. The synchronous high in the cratonic basin is the target of the hydrocarbon migration and accumulation in the primary stage. There are many fold 2thrust belts developed in the foreland basins. Inside the fold 2thrust belts , faults and fractures are also well developed. Following the fold 2thurst 2ing , lots of hydrocarbon traps formed in the latest stage. The tectonic hinge is a significant region for the hy 2drocarbon accumulation. The carbonate 2evaporite cycle promoted pore 2cave 2fracture type reservoirs forming , so that the compound petroleum system formed there. The tectonic hinge between the carbonate platform and clastic gravity flow basin is also an important area for oil and gas accumulation. So we should focus on this area during the frontier exploration in the mid 2western part of China.

K ey w ords :cratonic basin ; foreland basin ; synchronous high ; fold 2thrust belt ; carbonate 2evaporite se 2quence ; hinge