准噶尔盆地车排子起动新近系沙河组油藏特征及成藏要素分析

准噶尔盆地车排子起动新近系沙河组油藏特征及成藏要素分析

2005年，中国石化在砂山群附近取得了高产工业油流，标志着该地区浅层油气的勘探取得了显著进展。截至2010年,中国石油和中国石化两大公司相继在该区沙湾组共发现约18个油藏,显示本区浅层油气成藏条件好,资源丰富,有一定勘探潜力。本文对该区油源、储集层、构造等成藏要素作了深入分析,以期为该区沙湾组勘探有所裨益。1构造-沉积体系车排子凸起区位于准噶尔盆地西部隆起南段,其北面与加依尔山相邻,南部为四棵树凹陷,向东与昌吉凹陷相连,主体走向呈北西向(图1)。该凸起为海西运动期形成的石炭系继承性凸起,先后经历了强烈隆升、缓慢沉降和快速沉降等几个发育阶段。基底为石炭系,自下而上发育侏罗系、白垩系、古近系、新近系和第四系,缺失二叠系和三叠系,沉积厚度150~2300m.古近纪,受喜马拉雅运动影响,车排子凸起开始发生区域性掀斜,中南部逐渐向南东倾斜,接受沉积。古近纪末,凸起掀斜幅度进一步加大,古近系与新近系呈不整合接触。第四纪,构造运动再次加强,发育了一期近东西向的数十条规模较大的正断裂,向上断到第四系,向下延伸至石炭系。现今凸起构造形态为一向南东倾的斜坡,古近系以上地层向北西逐层超覆尖灭,并与一组正断裂相伴。喜马拉雅运动对古近系、新近系沉积体系、圈闭类型与分布、油气运移和成藏都有重要影响。新近系发育沙湾组(N1s)和塔西河组(N2t)2套地层,上覆地层为第四系砂砾岩,下伏古近系安集海河组为大范围湖相泥岩。沙湾组物源区为北西方向的加依尔山,属于辫状河三角洲-湖泊沉积体系。根据岩性发育特点,自下而上划分为3段:沙一段主要为辫状河三角洲平原、前缘厚层砂岩与含砾砂岩;沙二段为三角洲前缘亚相的砂泥岩互层,砂岩所占比例较高;沙三段为大套滨浅湖相泥岩。2中-下-游盆地油气藏地质及油藏规模截至2010年,车排子凸起已探明新近系沙湾组稀油油藏16个,累计地质储量1448×104t,单个油藏规模小,平均单个油藏储量不足100×104t.另外,中国石化在凸起西部发现排6井区稠油油藏,预测含油面积43.5km2,地质储量1322×104t,油藏规模相对较大。该区斜坡构造及三角洲前缘沉积特征决定了沙湾组油藏与断裂和砂体密切相关,中东部的油藏主要为断块、断块-岩性型(图2),数量多,规模小。断裂走向近东西,性质为正断裂,长度一般为2~10km,断距一般为5~15m,规模大的为15~40m.在沙湾组已发现8个油藏,探明含油面积4.43km2,最大为1.59km2,最小只有0.22km2,总的原油地质储量515×104t,储集层岩性为灰色中细粒石英砂岩和不等粒长石砂岩,平均孔隙度32.5%,平均渗透率2.79D,孔隙类型以原生粒间孔为主,属特高孔、特高渗的好储集层。油层厚度一般为4~6m,最厚为10.3m,属中浅层、中丰度、高产的小型油藏。3沙湾的组成、生产要素和富集规律3.1侏罗系-原油运聚关系有人认为沙湾组原油为二叠系与侏罗系的混源,也有人认为是侏罗系油源。笔者认为,侏罗系生油岩对沙湾组油藏贡献大,但混有红车断裂带石炭系、二叠系以及侏罗系油藏在喜马拉雅运动期经过断裂向上调整的原油。主要地球化学证据有,沙湾组原油碳同位素值为-27.70‰~-26.64‰,绝大部分样品姥植比大于2.0,β-胡萝卜烷含量极低,这些特征与侏罗系原油接近。而源于二叠系的原油碳同位素值低于-29.50‰,其姥植比在1.0左右,且β-胡萝卜烷含量高。沙湾凹陷发育二叠系和侏罗系烃源岩,处于成熟-高成熟阶段,现今构造形态和侏罗系流体势表明油气运移主体方向是从东南向西北。四棵树凹陷侏罗系烃源岩较差,大部分地区热演化程度不高,生成的油气量较少,向远处长距离运移的量会更有限。因此,沙湾组原油应主要来自沙湾凹陷侏罗系生油岩。白垩纪后的快速下沉沉积了巨厚的古近系和新近系,使得沙湾凹陷侏罗系在新近纪—第四纪进入大量生油阶段。车排子凸起—沙湾凹陷发育有数十条近东西向正断裂,恰好沟通了凹陷区侏罗系油源,原油沿着断层、砂层向凸起区运聚成藏(图3)。同时,这组正断裂也沟通了红车断裂带以二叠系油源为主的深层油藏,使其向上调整再分配,有一部分原油运移到沙湾组。侏罗系生油岩成熟时间晚,油源断裂形成时间为第四纪,可见,沙湾组油藏为典型晚期成藏。3.2拉伸性相关系车排子凸起—红车断裂带经历了多期构造运动,可划分为2个大的构造演化阶段:第一阶段,海西—燕山运动期间,盆地西北部造山运动导致车西南地区强烈隆升,形成车排子凸起和北东—南西向的红车断裂带,也是红车逆冲断裂带最主要的形成和发育期,断裂切穿石炭系直至白垩系底部;第二阶段,古近纪—第四纪,车排子凸起的快速沉降也使石炭系基底发生扭动变形,形成了一组近东西向规模不一的张扭性正断层,在凸起区这组断层可从石炭系断到第四系。近南北向红车逆冲断裂带和喜马拉雅运动期近东西向的正断裂横向上相交,垂向上相连,构成了良好的油气运移通道。正断裂系统是沙湾组沟通凹陷区侏罗系油源和深层油藏的主要渠道。在凸起和凹陷区的多个层系中都发育着分布稳定的大套砂岩,可作为良好的储集层,例如沙一段、白垩系底部以及侏罗系西山窑组、三工河组等厚度30~90m的砂岩层,多层大套砂岩与两组断裂系统共同组成了畅通的油气输导体系(图3),为油气大规模运移提供了条件。喜马拉雅运动期断层不仅是油气运移的主要输导层,而且对油藏还起着封堵作用。决定断层封堵性的主要因素有:断层两侧岩性的接触关系、泥岩涂抹程度、断面闭合程度和受力情况等。对沙二段顶部砂层而言,单砂层厚度小,大部分为3~8m,上下均与泥岩互层。砂层厚度一般小于或相当于断距,断裂两盘刚好形成砂泥岩对接,易形成断层侧向封堵,对油藏形成有效遮挡。断距小于砂层厚度的断层两盘砂泥岩没有形成完全对接,即有一部分为砂对砂,导致圈闭闭合度降低,面积变小。前人通过断裂带充填物泥质含量和泥岩涂抹因子的计算,评价了该区部分断裂,认为沙二段以上的断层大部分封堵性较好。3.3高位体系域和沉积相如上所述,新近纪车排子凸起的快速沉降,使新近系沿斜坡逐层向上超覆沉积。如果把沙湾组湖相泥岩顶界拉平后,可在地震剖面上反映出该组沉积时自北向南呈现2个较明显的地形坡折带。喜马拉雅运动使基底石炭系再次发生了不均衡的隆升,整体向南倾斜,石炭系地形起伏直接决定了坡折带发育程度和构造位置,明显地控制沙湾组层序、砂体沉积和岩性圈闭的发育。沙湾组对应一个三级层序,其内部可识别出一个初始湖泛面,进而把该组划分为低位体系域和水进体系域,不发育高位体系域。低位体系域主要发育在坡折带附近及其下部,对应于沙一段和沙二段,岩性主要为灰绿色砂砾岩、粗砂岩,局部夹有泥岩或砂质泥岩等,为三角洲平原和前缘亚相沉积。水进体系域受坡折带影响较小,对应于沙三段和沙二段顶部,岩性为棕褐色泥岩、粉砂质泥岩夹薄层灰绿色砂岩,为一套稳定的湖相泥岩和远砂坝沉积,是一套良好的区域盖层。沿着坡折带下倾方向地层显著加厚,是低位体系域砂体最发育的场所,储集性好,砂体向凸起上倾方向超覆、减薄,直至相变为泥岩,是发育岩性圈闭的有利构造带。沙湾组水进体系域下部即沙二段顶部砂岩为三角洲前缘远砂坝沉积,砂体规模小,孤立分布不连片,坡折带对其分布也有明显控制作用(图4)。岩性相对较细,物性好,其上与巨厚泥岩互层,下与薄层泥岩接触,表现为泥包砂结构,很容易形成岩性圈闭。再与断层相结合,则形成了断块或断块-岩性圈闭。因此,沙二段顶部砂体成为研究区中东部主力砂层,明显控制了油藏分布。凸起西北部含油层系主要为沙二段中下部砂体,其厚度减薄,向北西方向尖灭,其上覆地层仍为沙三段泥岩。该区域仍然发育了数量多、规模不大的正断层,正好与北西向尖灭的砂体形成断层-岩性圈闭,发现了规模较大的稠油油藏,含油面积远大于中东部的稀油区。沙一段砂体大面积叠置连片,砂体累计厚度一般大于50m,断层断距大部分小于15m,同时缺乏稳定的泥岩盖层。虽然砂体最为发育,但不具备遮挡条件,是油气横向运移很好的输导层,可起临时储集层的作用,对沙二段能够远离油源区成藏起了关键作用。3.4岩遮岩裂油藏车排子单斜构造上发育有数十条近东西向正断层,形成多个低幅度的断块、岩性以及两者复合型圈闭,以小型圈闭为主,所以油藏规模也就较小。控制圈闭边界大部分为断层,其余为泥岩遮挡,或为断层和岩性共同封闭。有断裂的沟通圈闭成藏相对容易,目前,发现的油藏大部分属于这种类型,即主要为断块、断层岩性油藏(图2)。已发现个别油藏为岩性类型,主要靠泥岩遮挡,例如西北部的沙二段稠油油藏,其规模明显大于稀油油藏,除了与岩性圈闭规模较大关系密切之外,与稠油要求的封闭条件低也有很大关系。岩性圈闭数量可能超过断块型,但对岩性圈闭钻探程度明显偏低,主要原因是没有断层沟通,成藏可能性较小,不过有沙二段及沙一段厚层砂体可作为有效输导层或储集层,仍可满足运聚条件,成藏的可能性较大。4油气运移输导体系(1)车排子凸起的中东部新近系沙湾组油藏类型主要为断块、断块-岩性型的稀油油藏,数量多、规模小,分布在沙二段;西北部主要为岩性稠油油藏,数量少、规模较大,主要分布于沙一段。(2)海西—燕山运动期红车逆冲断裂带和喜马拉雅运动期近东西向正断裂相交,沟通了多套层系的厚层砂体,组成良好的油气运移输导体系。沙湾凹陷侏罗