準噶爾盆地中上三疊統陡坡型扇體油氣藏勘探潛力分析

0地質-巖性圈閉經過半個多世紀的油氣勘探，在準噶爾盆地發現了25個氣田的401個油氣藏，總石油儲量為16.93億t，天然氣儲量為728.41億3m。1991年以來發現的400多個構造圈閉中,含油氣評價有利的大多已鉆探;2002年以來,除南緣山前復雜構造帶外,其他地區未發現淺于4000m、面積大于10km2、幅度大于30m(或10ms)的背斜圈閉。因此,準噶爾盆地面臨從以尋找構造油氣藏為主轉為以尋找隱蔽油氣藏為主的油氣勘探戰略轉型期,地層-巖性圈閉已成為主要勘探對象。在勘探成熟區每找到1個構造油氣藏,就可能發現3~4個隱蔽油氣藏,其資源量之比大致為1∶1。2002年以來準噶爾盆地腹部沙漠區基東鼻凸石南21井和白家海凸起彩43井侏羅系的突破也展示出地層-巖性油氣藏領域具有良好的勘探前景。1地表-巖性油氣藏成藏模式20世紀80年代開始,新疆油田有意識地在準噶爾盆地開展地層-巖性圈閉的識別、歸納總結,在盆地西北緣發現了眾多的二疊系、三疊系地層-巖性油氣藏,并逐漸形成陡坡型“扇控”油氣成藏模式。根據對準噶爾盆地西北緣斷裂帶和斜坡區三疊系、侏羅系沉積相的深入研究,提出斜坡區是地層-巖性油氣藏勘探有利區。近年來依靠先進的地震解釋和反演技術,結合層序地層、沉積體系分析,在盆地西北緣已發現11個扇體油藏,準東發現1個扇體油藏,累計探明石油地質儲量3.551億t(見表1)。1.1扇體質和成藏模式“扇控論”的核心包括3部分:①在沉積學方面,扇體的發育受同沉積斷裂控制,斷裂活動的期次、強度與方式制約著扇體的數量、規模與遷移方向。二疊紀準噶爾盆地西北緣同沉積斷裂由造山帶前緣向盆地方向前展式推覆活動,使得扇體也由盆緣向盆地遷移。中生代斷裂活動強度由盆緣向盆地方向逐漸減弱直至活動停息,而沉積盆地卻不斷擴大,因此沉積扇體呈退覆式由盆地向邊緣遷移。湖平面的升降決定了扇體的類型,低湖平面時期以發育沖積扇為主,水進期和高水位期主要發育扇三角洲和水下扇。②在成藏方面,扇體成藏主要取決于扇體與不整合面及斷層的組合和配置方式,斷階帶為扇體與斷層相配置的垂向運聚成藏模式,斜坡區則為扇體與不整合面配置組合的側向運聚成藏模式。③扇體油氣藏的規模與質量取決于扇體的規模、疊加方式與亞相組合,以沖積扇的扇中、扇根亞相與扇三角洲前緣亞相儲集層物性相對較好,最有利于成藏。下以西北緣五區南上烏爾禾組油氣藏和準東沙南油田SQ5井區梧桐溝組油藏為例,論述扇體油氣藏特點。1.1.1克65井、克2017井區3w油藏分布預測五區南位于克拉瑪依逆掩斷裂下盤瑪湖凹陷西斜坡與中拐凸起北斜坡交匯處,二疊系基本為東南傾的單斜,自下而上為:下二疊統佳木河組(P1j)、風城組(P1f),中二疊統夏子街組(P2x)、下烏爾禾組(P2w),上二疊統上烏爾禾組(P3w),其中P3w與下伏和上覆地層之間皆為角度不整合接觸。該區東面緊鄰瑪湖富生烴凹陷,處于瑪湖P1f油氣系統的有效供烴范圍內,二疊系下部發育的與逆掩斷裂平行的次級斷裂和垂直的調協斷裂以及多個不整合面、二疊系各層組內部的滲透層構成了良好的輸導系統,成藏條件很好。早先發現的克75井區、克79井區P3w油藏分別處于兩個物源來自西邊的沖積扇,屬扇體控制的構造-巖性油藏。后在克75井扇體下傾方向的克82井區克302井P3w獲商業油流,研究結果表明,克75井區、克79井區、克82井區的P3w油藏都是獨立的扇體巖性油藏,儲集層為沖積扇扇根—扇中亞相砂礫巖,查明3個油藏之間的關系是進一步評價的關鍵。該區P3w自上而下可劃為烏一砂層組(P3w1)、烏二砂層組(P3w2)、烏三砂層組(P3w3)。油層主要發育在P3w3,以灰色砂礫巖為主,具洪積層理,粒度概率圖上表現為二段或三段式,以滾動、跳躍式搬運為主,屬近源沖積扇扇根亞相沉積;上部P3w2、P3w1巖性變細,P3w1主要為洪泛平原細粒沉積,是該區蓋層。通過建立本區波阻抗與巖性關系圖版,確定P3w儲集體波阻抗值為10800~13000g/(m2·s)。運用Strata反演,結合精細沉積相研究和沉積體系分析,對該區沖積扇體空間展布進行預測,發現了P3w3發育早期的克75扇體和晚期的克78扇體(見圖1、圖2)。克75扇體主要分布于克001井、克011井、克009井、克012井、克007井所圈定的范圍內,水流方向自西向東,源口位于克002井附近,主流線為克75井—克004井—克83井—克009井方向。P3w油氣藏主要分布在扇根—扇中亞相(見圖2)。克78扇體是一個大型復合型扇體(見圖2),發育兩大分支朵葉體。一支由西向北東方向延伸,主流線為克78井—克82井—克304井—克201井方向,控制著克82井區P3w油藏;另一支由西向南東方向延伸,主流線由克78井、克79井、克301井至克102井,控制克79井區P3w油藏分布。兩朵體之間巖性變細,是分割兩個油藏的主要因素。1.1.2平面沉積相特征沙南油田位于準噶爾盆地東部隆起區帳北斷褶帶中段,SQ5井區上二疊統梧桐溝組(P3wt)油藏處于沙丘古構造與北三臺凸起之間的鞍部,油藏主要受巖性控制,產油層厚250~300m,與上覆三疊系韭菜園子組假整合接觸,與下伏二疊系平地泉組不整合接觸。根據巖、電特征,將P3wt分為兩段:上段(梧二段,P3wt2)為泥巖夾薄砂層,為蓋層;下段(梧一段,P3wt1)砂體較發育,是儲油層。P3wt1還可以細分為4個砂層組,自上而下為P3wt11、P3wt12、P3wt13、P3wt14,其中P3wt14由南向北尖滅于沙105井和沙102井之間,油層發育在P3wt11、P3wt12、P3wt13。P3wt1儲集層以砂礫質高密度濁流沉積為主,其間夾低密度濁流、碎屑流和顆粒流沉積。根據區域地質和沉積背景,結合該區精細沉積相分析和儲集層反演,發現P3wt1為扇三角洲沉積,物源來自南部的北三臺古凸起,背景沉積為半深湖相泥巖(見圖3)。沙南濁積扇位于此扇三角洲前緣和扇中地帶,扇根在吉木薩爾凹陷和北三臺凸起。巖石相類型可分為6類16種,主要巖石相為正遞變砂礫巖相、塊狀砂礫巖相和塊狀砂巖相,其次為粗尾遞變砂礫巖相、牽引氈砂礫巖相、混雜組構砂礫巖相和經典濁積巖相。含油巖石相主要為正遞變砂礫巖相、塊狀礫巖相和塊狀砂礫巖相,引起油層內部非均質性的主要巖石相為混雜組構砂礫巖相。該濁積扇經歷了發育期(P3wt14)、全盛期(P3wt13)、衰亡期(P3wt12)3個演變階段,每個階段又經歷了砂體面積由大變小、顆粒由粗變細的過程。P3wt13、P3wt12油層集中在南邊的中扇部位,儲油層由南向北由中扇的厚層塊狀過渡到扇緣的薄層,并且出現巖性邊界;P3wt11油層發育在三角洲前緣的河口砂壩微相中。三維地震波阻抗反演結果與沉積相分析結果基本吻合,從P3wt1波阻抗平面圖(見圖4)上可以看出,由南向北波阻抗由高變低,并且由SQ5井—S107井一線向兩側波阻抗值呈環帶狀逐漸變小,反映了南粗北細的巖性變化特點,扇體的主流線位于SQ5井—S107井一帶。1.2砂體分布特征石南地區頭屯河組(J2t)殘余厚度為50~85m,與上覆白堊系不整合接觸,與下伏西山窯組整合接觸。J2t分為3段(自上而下為J2t1、J2t2、J2t3)。J2t1以泥巖為主,厚0~27m;J2t2以河道砂巖為主,厚7~26m,平均18m,屬中低孔-中低滲儲集層,油層孔隙度為12%~35.9%(平均17.2%),滲透率為0.504~459mD(平均14.66mD),油藏以北相變為河漫灘相泥巖;J2t3為砂、泥巖互層,砂巖厚2~22m(平均13m),為次要產油層。1996年發現的石南油氣田石南4井區J2t油藏屬于受辮狀河河道砂體控制的巖性油藏,石油儲量971萬t。2002年對石南4井進行了三維地震重新解釋,發現石南6井東侏羅系三工河組斷背斜。通過三維地震資料反演發現,石南4井主力油層J2t2的河道仍可向北東方向延伸(見圖5),規模十分可觀,因此優選處于主河道帶的石南6井東斷背斜鉆探,結果發現了石南21井區J2t構造-巖性油藏。分析該區多口探井測井曲線發現,自然伽馬、聲波時差曲線能夠較好地反映砂層特征。因此,利用自然伽馬、聲波時差曲線,運用EPS多參數反演軟件進行聲波阻抗和擬聲波阻抗反演,再經過測井參數反演,得到自然伽馬數據體,以自然伽馬值小于80API確定砂體分布范圍(見圖6),指導部署。目前該區所鉆10口探井中,8口鉆遇砂體,7口獲商業油流。2勘探潛力和勘探方向2.1西藏條件和勘探潛力2.1.1斜坡型沖積體系準噶爾盆地多旋回構造運動和多期湖平面升降造就了多種類型不同規模的沉積體系,尤其是沖積體系在各時期普遍發育,沖積體系的粗碎屑巖與湖泊相或洪泛平原亞相泥巖在時空上構成良好的儲蓋組合關系,為各類巖性圈閉的形成奠定了堅實的物質基礎。陡坡型沖積體系主要分布在東、西兩大隆起帶與中央坳陷過渡的斜坡區,發育層位以二疊系、三疊系和侏羅系底部為主,沉積類型有沖積扇(旱地扇、濕地扇)、扇三角洲和水下扇。盆地西北緣中拐—瑪湖西斜坡是扇體集中分布的區域。緩坡型沖積體系主要分布在盆地腹部,層位以侏羅系、白堊系為主,沉積類型以辮狀河相、曲流河相、辮狀三角洲相和曲流河三角洲相為主。2.1.2疊紀生烴源巖多源、多灶、多期成藏為巖性油氣藏的形成提供了雄厚的烴源基礎。準噶爾盆地發育5套烴源巖,其中,二疊系和侏羅系是最重要的烴源巖。二疊系生烴中心主要位于瑪湖凹陷、盆1井西凹陷、沙灣凹陷、阜康凹陷、東道海子北凹陷和五彩灣凹陷;侏羅系生烴中心主要分布于阜康凹陷和沙灣凹陷。2.1.3斷裂發育部位多期斷裂活動、多個區域性不整合面發育為巖性圈閉成藏構筑了良好的油氣輸導系統。巖性圈閉發育較為有利的東、西斜坡區和盆地腹部在縱向主要發育兩套斷裂體系。海西期構造層以擠壓型逆斷裂為主,一般規模大,延伸長,其中部分為基底斷裂,是隆起帶與坳陷區的分界斷裂,如克—烏斷裂、紅—車斷裂和滴水泉南斷裂等,還有一些斷裂可從隆起帶一直延伸到生油凹陷區,如紅3井東側斷裂、石西1井南斷裂等等。燕山期構造層多發育張扭性正斷層,規模小,受控于下伏隱伏的深大斷裂,平面上呈弧形雁列或羽狀排列。二者之間的印支期構造層為兩套斷裂體系的過渡層,不同地區不同程度地兼有兩類斷裂。上、下斷裂體系在縱向形成的“Y”字型組合與多期不整合面共同組成油氣垂向和水平運移輸導體系,下部的逆斷裂為溝通二疊系烴源的油源斷裂,其部分向上可延伸至印支期構造層,少數甚至延伸到燕山期構造層底部;上部燕山期—喜馬拉雅期形成的張扭性斷裂體系在斷裂活動期對下部油氣起到再次運移和調整作用,在斷裂活動停止期是各類與斷裂相關的油氣藏形成的重要控制因素,如石南4井、石南21井、石南31井等巖性-地層油藏都是受該斷裂體系活動控制油氣再次調整運聚成藏的結果。因此,上、下兩套斷裂體系的有機配置為盆地東、西兩大斜坡區和盆地腹部侏羅系、白堊系的巖性-地層圈閉成藏創造了良好條件。2.2陸西-平等-石南-夏鹽侏羅系二疊紀地層-沉積圈閉-油氣藏的有利區預測準噶爾盆地目前巖性油氣藏探明率僅4%左右,巖性油氣藏儲量在已探明油氣儲量中所占比例尚不到22%,因此有巨大的勘探潛力。長期地質研究和勘探實踐表明,陡坡型扇體、緩坡型水道化巖性圈閉及受古構造控制形成的不整合圈閉仍然是準噶爾盆地地層-巖性油氣藏勘探的主要方向。根據目前的研究成果,認為以下5個領域可作為今后的主攻目標。2.2.1西北緣二疊系、三疊系陡坡型扇體準噶爾盆地西北緣斷裂的活動在不同活動時期和不同構造帶均有明顯的差異性,控制了扇體的發育和分布特征,主要表現為:①二疊紀—三疊紀的沖斷活動與扇體同期發育。②二疊紀—三疊紀各時期扇體的遷移與時空疊置關系良好。各時期扇體在紅—車、克—烏、烏—夏斷裂帶的疊置關系存在一定差異。紅—車斷裂帶的車拐地區扇體疊置較好,從二疊紀到三疊紀扇體逐漸由盆緣向盆地方向推進、遷移,相應的控扇斷裂活動則逐漸由老山向盆緣(或斜坡)方向遷移,兩者形成極好的耦合性。紅山嘴地區和克—烏、烏—夏地區從二疊紀到三疊紀扇體規模漸小,由盆內向盆緣方向退縮遷移,相應地,其主要控扇斷裂活動則由盆緣向老山方向遷移。這說明由二疊紀至三疊紀,車拐地區的沖斷推覆構造作用呈增強趨勢,而紅山嘴和克—夏地區的沖斷推覆作用呈減弱趨勢。但從扇體的疊置規模及分布面積分析,車拐地區的逆沖推覆作用強度總體要弱于克—烏—夏地區。西北緣二疊系、三疊系扇體多處于富生烴凹陷內或其邊緣,油氣源非常充足,溝通油源的多級逆沖斷裂發育,成藏條件優越。目前在檢烏24井區二疊系夏子街組和中拐凸起烏爾禾組發現的扇體群可作為近期主攻目標。2.2.2陸西石南—夏鹽侏羅系三角洲前緣巖性圈閉石南—夏鹽侏羅系三工河組2砂層組物源來自東北緣克拉美麗山,三角洲體從石南斷凸沿北東-南西向呈扇形延伸至盆1井西凹陷,受北東向斷裂坡折帶的控制,多期三角洲水下分流河道砂體呈條帶狀疊置展布,延伸方向與構造線平行,有利于形成巖性圈閉。該區處于二疊紀古梁之上,溝通油源的斷裂發育,油氣運聚條件好。目前已在該區發現了一系列巖性油氣藏,包括夏鹽3井區、石南13井區、石南14井區、基002井區、基005井區、石南4井區等油氣藏,它們沿著北東向的斷裂坡折帶呈串珠狀分布。該區是進一步深入開展巖性圈閉勘探最現實的地區之一,以夏鹽南的三角洲前緣地帶最為有利。2.2.3陸西和阜東斜坡侏羅系頭屯河組(或石樹溝群)河道砂體及與不整合有關的地層-巖性圈閉在陸西地區尋找石南型頭屯河組巖性油氣藏已廣為認可,除了沿著石南4井—石南21井和石南8井—石南26井兩個河道帶繼續擴展外,石南3井河道帶和夏鹽鼻凸也是有利區,有很大的勘探潛力。阜東斜坡區和白家海凸起石樹溝群為小型曲流河三角洲沉積,該地區多口井在石樹溝群河道砂體中見到良好的油氣顯示,阜11井等尚獲得低產油流,表明該區石樹溝群不失為一個重要的勘探領域。另外,陸西地區白堊系與侏羅系之間角度不整合十分發育,與油氣成藏關系極為密切。陸梁油氣田侏羅系頭屯河組和西山窯組的厚度在背斜軸線部位由于構造作用而減薄,頭屯河組頂、底不整合面之下普遍發育鈣質膠結的致密砂巖,這可能是由于氣候環境的變化(由西山窯組沉積期的潮濕氣候變為頭屯河組沉積期的干燥氣候)導致了碳酸鹽的沉淀;更可能是在油氣成藏之前地下水沿不整合面活動的結果,因此離不整合面越近鈣質沉淀越強烈。在陸梁油氣田的南翼,頭屯河組和西山窯組頂部可能存在受物性遮擋的油氣藏。2.2.4車莫低凸起控制的侏羅-白堊系地層-巖性圈閉中、晚侏羅世,受燕山構造運動作用,沿著車排子—莫索灣—石西—三個泉一線逐漸形成北東向展布的巨型低隆起,即“車莫低凸起”。在該低凸起帶,頭屯河組被剝蝕殆盡,局部西山窯組甚至三工河組皆遭受不同程度剝蝕,其剝蝕面即為白堊系底部的不整合面,因此,早白堊世初期(即吐谷魯群底部砂、礫巖沉積時期)的沉積作用受控于車莫低凸起及其周緣的古地形地貌,石東2井白堊系清水河組油藏就是古凸起低位域時期河道下切侏羅系三工河組部分泥巖層而形成的下切谷巖性油藏,被切割泥巖對該河道砂體底部和側向起封堵作用(見圖7),清水河組水進體系域的湖相泥巖作為頂封層。石南斷凸處于車莫低凸起及其西斜坡部位,侏羅系遭受了強烈剝蝕,在白堊系不整合面上最易形成下切谷。研究表明,侏羅系斷裂發育的部位是地層薄弱帶,亦即侏羅系容易遭受侵蝕的古河道發育帶。按照這種認識,在車莫低凸起及其周緣油氣運移條件好的地區,尋找這種受古地貌控制的巖性油氣藏是今后的一個勘探方向。除石東地區以外,比較有利的地區還有莫索灣、莫北—陸南以及滴西8井區等。另外,古低凸起周緣白堊系與侏羅系呈明顯的角度不整合接觸,有利于形成侏羅系不整合遮擋型地層圈閉,現已在達巴松凸起和莫北凸起的東南斜坡帶發現了一些頭屯河組地層圈閉。2.2.5西北緣侏羅紀構造坡折帶控制的地層-巖性圈閉構造坡折帶對指導大型坳陷盆地陸相層序地層分析和預測地層巖性圈閉有重要參考作用。準噶爾盆地西北緣侏羅紀構造坡折帶是早期的前陸沖斷帶在后期繼續活動形成的,發育多級階梯狀坡折帶,盆緣斷裂坡折帶坡度較大,盆內撓曲坡折帶坡度變緩。盆緣坡折帶平面為斜交狀、帚狀或梳狀組合,盆內撓曲坡折帶主要為平行組合。坡折帶對層