准噶尔盆地中上三叠统陡坡型扇体油气藏勘探潜力分析

准噶尔盆地中上三叠统陡坡型扇体油气藏勘探潜力分析

0地质-岩性圈闭经过半个多世纪的油气勘探，在准噶尔盆地发现了25个气田的401个油气藏，总石油储量为16.93亿t，天然气储量为728.41亿3m。1991年以来发现的400多个构造圈闭中,含油气评价有利的大多已钻探;2002年以来,除南缘山前复杂构造带外,其他地区未发现浅于4000m、面积大于10km2、幅度大于30m(或10ms)的背斜圈闭。因此,准噶尔盆地面临从以寻找构造油气藏为主转为以寻找隐蔽油气藏为主的油气勘探战略转型期,地层-岩性圈闭已成为主要勘探对象。在勘探成熟区每找到1个构造油气藏,就可能发现3~4个隐蔽油气藏,其资源量之比大致为1∶1。2002年以来准噶尔盆地腹部沙漠区基东鼻凸石南21井和白家海凸起彩43井侏罗系的突破也展示出地层-岩性油气藏领域具有良好的勘探前景。1地表-岩性油气藏成藏模式20世纪80年代开始,新疆油田有意识地在准噶尔盆地开展地层-岩性圈闭的识别、归纳总结,在盆地西北缘发现了众多的二叠系、三叠系地层-岩性油气藏,并逐渐形成陡坡型“扇控”油气成藏模式。根据对准噶尔盆地西北缘断裂带和斜坡区三叠系、侏罗系沉积相的深入研究,提出斜坡区是地层-岩性油气藏勘探有利区。近年来依靠先进的地震解释和反演技术,结合层序地层、沉积体系分析,在盆地西北缘已发现11个扇体油藏,准东发现1个扇体油藏,累计探明石油地质储量3.551亿t(见表1)。1.1扇体质和成藏模式“扇控论”的核心包括3部分:①在沉积学方面,扇体的发育受同沉积断裂控制,断裂活动的期次、强度与方式制约着扇体的数量、规模与迁移方向。二叠纪准噶尔盆地西北缘同沉积断裂由造山带前缘向盆地方向前展式推覆活动,使得扇体也由盆缘向盆地迁移。中生代断裂活动强度由盆缘向盆地方向逐渐减弱直至活动停息,而沉积盆地却不断扩大,因此沉积扇体呈退覆式由盆地向边缘迁移。湖平面的升降决定了扇体的类型,低湖平面时期以发育冲积扇为主,水进期和高水位期主要发育扇三角洲和水下扇。②在成藏方面,扇体成藏主要取决于扇体与不整合面及断层的组合和配置方式,断阶带为扇体与断层相配置的垂向运聚成藏模式,斜坡区则为扇体与不整合面配置组合的侧向运聚成藏模式。③扇体油气藏的规模与质量取决于扇体的规模、叠加方式与亚相组合,以冲积扇的扇中、扇根亚相与扇三角洲前缘亚相储集层物性相对较好,最有利于成藏。下以西北缘五区南上乌尔禾组油气藏和准东沙南油田SQ5井区梧桐沟组油藏为例,论述扇体油气藏特点。1.1.1克65井、克2017井区3w油藏分布预测五区南位于克拉玛依逆掩断裂下盘玛湖凹陷西斜坡与中拐凸起北斜坡交汇处,二叠系基本为东南倾的单斜,自下而上为:下二叠统佳木河组(P1j)、风城组(P1f),中二叠统夏子街组(P2x)、下乌尔禾组(P2w),上二叠统上乌尔禾组(P3w),其中P3w与下伏和上覆地层之间皆为角度不整合接触。该区东面紧邻玛湖富生烃凹陷,处于玛湖P1f油气系统的有效供烃范围内,二叠系下部发育的与逆掩断裂平行的次级断裂和垂直的调协断裂以及多个不整合面、二叠系各层组内部的渗透层构成了良好的输导系统,成藏条件很好。早先发现的克75井区、克79井区P3w油藏分别处于两个物源来自西边的冲积扇,属扇体控制的构造-岩性油藏。后在克75井扇体下倾方向的克82井区克302井P3w获商业油流,研究结果表明,克75井区、克79井区、克82井区的P3w油藏都是独立的扇体岩性油藏,储集层为冲积扇扇根—扇中亚相砂砾岩,查明3个油藏之间的关系是进一步评价的关键。该区P3w自上而下可划为乌一砂层组(P3w1)、乌二砂层组(P3w2)、乌三砂层组(P3w3)。油层主要发育在P3w3,以灰色砂砾岩为主,具洪积层理,粒度概率图上表现为二段或三段式,以滚动、跳跃式搬运为主,属近源冲积扇扇根亚相沉积;上部P3w2、P3w1岩性变细,P3w1主要为洪泛平原细粒沉积,是该区盖层。通过建立本区波阻抗与岩性关系图版,确定P3w储集体波阻抗值为10800~13000g/(m2·s)。运用Strata反演,结合精细沉积相研究和沉积体系分析,对该区冲积扇体空间展布进行预测,发现了P3w3发育早期的克75扇体和晚期的克78扇体(见图1、图2)。克75扇体主要分布于克001井、克011井、克009井、克012井、克007井所圈定的范围内,水流方向自西向东,源口位于克002井附近,主流线为克75井—克004井—克83井—克009井方向。P3w油气藏主要分布在扇根—扇中亚相(见图2)。克78扇体是一个大型复合型扇体(见图2),发育两大分支朵叶体。一支由西向北东方向延伸,主流线为克78井—克82井—克304井—克201井方向,控制着克82井区P3w油藏;另一支由西向南东方向延伸,主流线由克78井、克79井、克301井至克102井,控制克79井区P3w油藏分布。两朵体之间岩性变细,是分割两个油藏的主要因素。1.1.2平面沉积相特征沙南油田位于准噶尔盆地东部隆起区帐北断褶带中段,SQ5井区上二叠统梧桐沟组(P3wt)油藏处于沙丘古构造与北三台凸起之间的鞍部,油藏主要受岩性控制,产油层厚250~300m,与上覆三叠系韭菜园子组假整合接触,与下伏二叠系平地泉组不整合接触。根据岩、电特征,将P3wt分为两段:上段(梧二段,P3wt2)为泥岩夹薄砂层,为盖层;下段(梧一段,P3wt1)砂体较发育,是储油层。P3wt1还可以细分为4个砂层组,自上而下为P3wt11、P3wt12、P3wt13、P3wt14,其中P3wt14由南向北尖灭于沙105井和沙102井之间,油层发育在P3wt11、P3wt12、P3wt13。P3wt1储集层以砂砾质高密度浊流沉积为主,其间夹低密度浊流、碎屑流和颗粒流沉积。根据区域地质和沉积背景,结合该区精细沉积相分析和储集层反演,发现P3wt1为扇三角洲沉积,物源来自南部的北三台古凸起,背景沉积为半深湖相泥岩(见图3)。沙南浊积扇位于此扇三角洲前缘和扇中地带,扇根在吉木萨尔凹陷和北三台凸起。岩石相类型可分为6类16种,主要岩石相为正递变砂砾岩相、块状砂砾岩相和块状砂岩相,其次为粗尾递变砂砾岩相、牵引毡砂砾岩相、混杂组构砂砾岩相和经典浊积岩相。含油岩石相主要为正递变砂砾岩相、块状砾岩相和块状砂砾岩相,引起油层内部非均质性的主要岩石相为混杂组构砂砾岩相。该浊积扇经历了发育期(P3wt14)、全盛期(P3wt13)、衰亡期(P3wt12)3个演变阶段,每个阶段又经历了砂体面积由大变小、颗粒由粗变细的过程。P3wt13、P3wt12油层集中在南边的中扇部位,储油层由南向北由中扇的厚层块状过渡到扇缘的薄层,并且出现岩性边界;P3wt11油层发育在三角洲前缘的河口砂坝微相中。三维地震波阻抗反演结果与沉积相分析结果基本吻合,从P3wt1波阻抗平面图(见图4)上可以看出,由南向北波阻抗由高变低,并且由SQ5井—S107井一线向两侧波阻抗值呈环带状逐渐变小,反映了南粗北细的岩性变化特点,扇体的主流线位于SQ5井—S107井一带。1.2砂体分布特征石南地区头屯河组(J2t)残余厚度为50~85m,与上覆白垩系不整合接触,与下伏西山窑组整合接触。J2t分为3段(自上而下为J2t1、J2t2、J2t3)。J2t1以泥岩为主,厚0~27m;J2t2以河道砂岩为主,厚7~26m,平均18m,属中低孔-中低渗储集层,油层孔隙度为12%~35.9%(平均17.2%),渗透率为0.504~459mD(平均14.66mD),油藏以北相变为河漫滩相泥岩;J2t3为砂、泥岩互层,砂岩厚2~22m(平均13m),为次要产油层。1996年发现的石南油气田石南4井区J2t油藏属于受辫状河河道砂体控制的岩性油藏,石油储量971万t。2002年对石南4井进行了三维地震重新解释,发现石南6井东侏罗系三工河组断背斜。通过三维地震资料反演发现,石南4井主力油层J2t2的河道仍可向北东方向延伸(见图5),规模十分可观,因此优选处于主河道带的石南6井东断背斜钻探,结果发现了石南21井区J2t构造-岩性油藏。分析该区多口探井测井曲线发现,自然伽马、声波时差曲线能够较好地反映砂层特征。因此,利用自然伽马、声波时差曲线,运用EPS多参数反演软件进行声波阻抗和拟声波阻抗反演,再经过测井参数反演,得到自然伽马数据体,以自然伽马值小于80API确定砂体分布范围(见图6),指导部署。目前该区所钻10口探井中,8口钻遇砂体,7口获商业油流。2勘探潜力和勘探方向2.1西藏条件和勘探潜力2.1.1斜坡型冲积体系准噶尔盆地多旋回构造运动和多期湖平面升降造就了多种类型不同规模的沉积体系,尤其是冲积体系在各时期普遍发育,冲积体系的粗碎屑岩与湖泊相或洪泛平原亚相泥岩在时空上构成良好的储盖组合关系,为各类岩性圈闭的形成奠定了坚实的物质基础。陡坡型冲积体系主要分布在东、西两大隆起带与中央坳陷过渡的斜坡区,发育层位以二叠系、三叠系和侏罗系底部为主,沉积类型有冲积扇(旱地扇、湿地扇)、扇三角洲和水下扇。盆地西北缘中拐—玛湖西斜坡是扇体集中分布的区域。缓坡型冲积体系主要分布在盆地腹部,层位以侏罗系、白垩系为主,沉积类型以辫状河相、曲流河相、辫状三角洲相和曲流河三角洲相为主。2.1.2叠纪生烃源岩多源、多灶、多期成藏为岩性油气藏的形成提供了雄厚的烃源基础。准噶尔盆地发育5套烃源岩,其中,二叠系和侏罗系是最重要的烃源岩。二叠系生烃中心主要位于玛湖凹陷、盆1井西凹陷、沙湾凹陷、阜康凹陷、东道海子北凹陷和五彩湾凹陷;侏罗系生烃中心主要分布于阜康凹陷和沙湾凹陷。2.1.3断裂发育部位多期断裂活动、多个区域性不整合面发育为岩性圈闭成藏构筑了良好的油气输导系统。岩性圈闭发育较为有利的东、西斜坡区和盆地腹部在纵向主要发育两套断裂体系。海西期构造层以挤压型逆断裂为主,一般规模大,延伸长,其中部分为基底断裂,是隆起带与坳陷区的分界断裂,如克—乌断裂、红—车断裂和滴水泉南断裂等,还有一些断裂可从隆起带一直延伸到生油凹陷区,如红3井东侧断裂、石西1井南断裂等等。燕山期构造层多发育张扭性正断层,规模小,受控于下伏隐伏的深大断裂,平面上呈弧形雁列或羽状排列。二者之间的印支期构造层为两套断裂体系的过渡层,不同地区不同程度地兼有两类断裂。上、下断裂体系在纵向形成的“Y”字型组合与多期不整合面共同组成油气垂向和水平运移输导体系,下部的逆断裂为沟通二叠系烃源的油源断裂,其部分向上可延伸至印支期构造层,少数甚至延伸到燕山期构造层底部;上部燕山期—喜马拉雅期形成的张扭性断裂体系在断裂活动期对下部油气起到再次运移和调整作用,在断裂活动停止期是各类与断裂相关的油气藏形成的重要控制因素,如石南4井、石南21井、石南31井等岩性-地层油藏都是受该断裂体系活动控制油气再次调整运聚成藏的结果。因此,上、下两套断裂体系的有机配置为盆地东、西两大斜坡区和盆地腹部侏罗系、白垩系的岩性-地层圈闭成藏创造了良好条件。2.2陆西-平等-石南-夏盐侏罗系二叠纪地层-沉积圈闭-油气藏的有利区预测准噶尔盆地目前岩性油气藏探明率仅4%左右,岩性油气藏储量在已探明油气储量中所占比例尚不到22%,因此有巨大的勘探潜力。长期地质研究和勘探实践表明,陡坡型扇体、缓坡型水道化岩性圈闭及受古构造控制形成的不整合圈闭仍然是准噶尔盆地地层-岩性油气藏勘探的主要方向。根据目前的研究成果,认为以下5个领域可作为今后的主攻目标。2.2.1西北缘二叠系、三叠系陡坡型扇体准噶尔盆地西北缘断裂的活动在不同活动时期和不同构造带均有明显的差异性,控制了扇体的发育和分布特征,主要表现为:①二叠纪—三叠纪的冲断活动与扇体同期发育。②二叠纪—三叠纪各时期扇体的迁移与时空叠置关系良好。各时期扇体在红—车、克—乌、乌—夏断裂带的叠置关系存在一定差异。红—车断裂带的车拐地区扇体叠置较好,从二叠纪到三叠纪扇体逐渐由盆缘向盆地方向推进、迁移,相应的控扇断裂活动则逐渐由老山向盆缘(或斜坡)方向迁移,两者形成极好的耦合性。红山嘴地区和克—乌、乌—夏地区从二叠纪到三叠纪扇体规模渐小,由盆内向盆缘方向退缩迁移,相应地,其主要控扇断裂活动则由盆缘向老山方向迁移。这说明由二叠纪至三叠纪,车拐地区的冲断推覆构造作用呈增强趋势,而红山嘴和克—夏地区的冲断推覆作用呈减弱趋势。但从扇体的叠置规模及分布面积分析,车拐地区的逆冲推覆作用强度总体要弱于克—乌—夏地区。西北缘二叠系、三叠系扇体多处于富生烃凹陷内或其边缘,油气源非常充足,沟通油源的多级逆冲断裂发育,成藏条件优越。目前在检乌24井区二叠系夏子街组和中拐凸起乌尔禾组发现的扇体群可作为近期主攻目标。2.2.2陆西石南—夏盐侏罗系三角洲前缘岩性圈闭石南—夏盐侏罗系三工河组2砂层组物源来自东北缘克拉美丽山,三角洲体从石南断凸沿北东-南西向呈扇形延伸至盆1井西凹陷,受北东向断裂坡折带的控制,多期三角洲水下分流河道砂体呈条带状叠置展布,延伸方向与构造线平行,有利于形成岩性圈闭。该区处于二叠纪古梁之上,沟通油源的断裂发育,油气运聚条件好。目前已在该区发现了一系列岩性油气藏,包括夏盐3井区、石南13井区、石南14井区、基002井区、基005井区、石南4井区等油气藏,它们沿着北东向的断裂坡折带呈串珠状分布。该区是进一步深入开展岩性圈闭勘探最现实的地区之一,以夏盐南的三角洲前缘地带最为有利。2.2.3陆西和阜东斜坡侏罗系头屯河组(或石树沟群)河道砂体及与不整合有关的地层-岩性圈闭在陆西地区寻找石南型头屯河组岩性油气藏已广为认可,除了沿着石南4井—石南21井和石南8井—石南26井两个河道带继续扩展外,石南3井河道带和夏盐鼻凸也是有利区,有很大的勘探潜力。阜东斜坡区和白家海凸起石树沟群为小型曲流河三角洲沉积,该地区多口井在石树沟群河道砂体中见到良好的油气显示,阜11井等尚获得低产油流,表明该区石树沟群不失为一个重要的勘探领域。另外,陆西地区白垩系与侏罗系之间角度不整合十分发育,与油气成藏关系极为密切。陆梁油气田侏罗系头屯河组和西山窑组的厚度在背斜轴线部位由于构造作用而减薄,头屯河组顶、底不整合面之下普遍发育钙质胶结的致密砂岩,这可能是由于气候环境的变化(由西山窑组沉积期的潮湿气候变为头屯河组沉积期的干燥气候)导致了碳酸盐的沉淀;更可能是在油气成藏之前地下水沿不整合面活动的结果,因此离不整合面越近钙质沉淀越强烈。在陆梁油气田的南翼,头屯河组和西山窑组顶部可能存在受物性遮挡的油气藏。2.2.4车莫低凸起控制的侏罗-白垩系地层-岩性圈闭中、晚侏罗世,受燕山构造运动作用,沿着车排子—莫索湾—石西—三个泉一线逐渐形成北东向展布的巨型低隆起,即“车莫低凸起”。在该低凸起带,头屯河组被剥蚀殆尽,局部西山窑组甚至三工河组皆遭受不同程度剥蚀,其剥蚀面即为白垩系底部的不整合面,因此,早白垩世初期(即吐谷鲁群底部砂、砾岩沉积时期)的沉积作用受控于车莫低凸起及其周缘的古地形地貌,石东2井白垩系清水河组油藏就是古凸起低位域时期河道下切侏罗系三工河组部分泥岩层而形成的下切谷岩性油藏,被切割泥岩对该河道砂体底部和侧向起封堵作用(见图7),清水河组水进体系域的湖相泥岩作为顶封层。石南断凸处于车莫低凸起及其西斜坡部位,侏罗系遭受了强烈剥蚀,在白垩系不整合面上最易形成下切谷。研究表明,侏罗系断裂发育的部位是地层薄弱带,亦即侏罗系容易遭受侵蚀的古河道发育带。按照这种认识,在车莫低凸起及其周缘油气运移条件好的地区,寻找这种受古地貌控制的岩性油气藏是今后的一个勘探方向。除石东地区以外,比较有利的地区还有莫索湾、莫北—陆南以及滴西8井区等。另外,古低凸起周缘白垩系与侏罗系呈明显的角度不整合接触,有利于形成侏罗系不整合遮挡型地层圈闭,现已在达巴松凸起和莫北凸起的东南斜坡带发现了一些头屯河组地层圈闭。2.2.5西北缘侏罗纪构造坡折带控制的地层-岩性圈闭构造坡折带对指导大型坳陷盆地陆相层序地层分析和预测地层岩性圈闭有重要参考作用。准噶尔盆地西北缘侏罗纪构造坡折带是早期的前陆冲断带在后期继续活动形成的,发育多级阶梯状坡折带,盆缘断裂坡折带坡度较大,盆内挠曲坡折带坡度变缓。盆缘坡折带平面为斜交状、帚状或梳状组合,盆内挠曲坡折带主要为平行组合。坡折带对层