準中1區(qū)塊古構造恢復及其演化對油氣成藏的作用

石好果

（中國石化勝利油田分公司勘探開發(fā)研究西部分院，山東 東營 257015）

準中1區(qū)塊古構造恢復及其演化對油氣成藏的作用

石好果

（中國石化勝利油田分公司勘探開發(fā)研究西部分院，山東 東營 257015）

準噶爾盆地中部1區(qū)塊油氣的成藏受車莫古隆起演化的影響較大，晚白堊世及古近紀時期是主要成藏期及調整期。文中通過目的層選取、計算地層殘余厚度、去壓實校正、建立壓實參數(shù)平面分布模型等步驟，求得油氣成藏調整期車莫古隆起的真實地層沉積厚度，以此來反映古構造特征及演化，據(jù)此分析目的層古油藏的規(guī)模及油氣運聚規(guī)律，指出下一步有利勘探方向。研究表明：區(qū)內晚白堊世存在2個古背斜，是油氣有利運聚方向，并通過含油包裹體、測錄井、試油資料綜合確定了古油水界面及古油藏的規(guī)模。工區(qū)古近紀初北部開始隆升，古背斜逐漸消失，到現(xiàn)今古背斜調整成為低幅構造梁。古構造破壞后，部分圈閉仍存在，能保留大量原生油氣，為原生保留型油藏，部分油氣經微幅構造梁調整后，在現(xiàn)今有利構造位置處的圈閉聚集，形成調整再聚集型油藏。建議圍繞古背斜及與古背斜形成優(yōu)勢運移路徑進行勘探。

成藏期；古構造恢復；古油藏；車莫古隆起；準中1區(qū)塊

0 引言

中部1區(qū)塊位于準噶爾盆地腹部中央坳陷內，區(qū)內莫西莊、征沙村、沙窩地等地在侏羅系三工河組二段相繼發(fā)現(xiàn)一系列隱蔽油氣藏［1-3］，證實了腹部內也具有較大勘探潛力。為擴大油氣發(fā)現(xiàn)規(guī)模，近幾年來的勘探先后提出了梁控論、源控論、有利相帶、異常高壓區(qū)［4-8］等觀點，但效果并不理想，具體表現(xiàn)為油氣顯示多而分散，油氣富集區(qū)帶不明確。

前人針對腹部地區(qū)的油氣富集主控因素也進行了探討［9-11］，大多認為在侏羅紀早期形成的車莫古隆起，其演化對腹部油氣成藏、調整起到控制作用。車莫古隆起在中晚侏羅世強烈隆起，之后規(guī)模逐漸變小，白堊世時潛伏埋藏，喜山期以來北部發(fā)生掀斜并消失。晚白堊世是二疊系下烏爾禾組烴源巖的排烴高峰期［11-15］，通過包裹體分析［11-14］認為這一時期也是侏羅系古油藏主要充注期和貢獻期。古近紀以來，喜山運動的掀斜導致原生油藏發(fā)生破壞進而調整，并且通過含油包裹體和游離烴檢測技術［11-15］分析古、今油水界面的差異，驗證了古油藏的存在，同時期也有少量原生油氣補充充注。因此，晚白堊世及古近系初期的古構造格局及演化對于區(qū)內的油氣成藏、調整具有動態(tài)控制作用。但是，目前缺少定量刻畫白堊世成藏期及喜山期油氣調整期的車莫古隆起的規(guī)模及發(fā)育特征，導致無法明確區(qū)內油氣優(yōu)勢調整方向及油氣主要富集區(qū)帶。有必要從三維角度定量研究白堊世成藏期及喜山期油氣調整期車莫古隆起特征及現(xiàn)今構造特征。

1 區(qū)域地質概況

中部1區(qū)塊主體位于盆1井西凹陷和北天山山前凹陷北斜坡，處于生油凹陷內部（見圖1），區(qū)內已實現(xiàn)三維全區(qū)覆蓋。現(xiàn)今構造簡單，為一南傾的單斜構造，大斷裂基本發(fā)育在侏羅系以下地層，侏羅系內部發(fā)育少量油源斷層及層間斷層，侏羅系上部地層斷裂不發(fā)育。在石炭系基底之上，發(fā)育從二疊系至第四系較為齊全的地層，但存在幾個區(qū)域性不整合面［1-3］，其中白堊系與侏羅系之間的不整合面［9-11］受中晚侏羅世車莫古隆起的強烈隆升形成，受此影響，區(qū)內只發(fā)育下侏羅統(tǒng)八道灣組、三工河組及中侏羅統(tǒng)西山窯組。征沙村地區(qū)由于位于古隆起的核部，西山窯組也被剝蝕。區(qū)內的出油層位主要發(fā)育在不整合面下部的侏羅系三工河組二段、西山窯組，但西山窯組只在永進地區(qū)出油。

2 研究區(qū)古構造恢復

古構造恢復方法較多，目前采用定量的方法，主要有以沉積學為基礎的層序地層學恢復法、以獲取地層厚度為基礎的印模法、基于沉降原理的回剝分析方法、前蘇聯(lián)學者創(chuàng)建的以獲取殘余地層厚度的“寶塔圖”法，以及構造恢復法等［16-20］。這些方法多是針對研究對象的地質特點，基于最基礎的沉積-補償原理，從構造、沉積或者兩者結合的角度出發(fā)，引入了不同的計算方法，最終求得對應時間段內的地層沉積厚度。其中構造恢復法（包括平衡剖面法）適用于構造較為復雜地區(qū)，準噶爾盆地腹部自白堊系開始持續(xù)沉降，構造簡單，活動幅度較小，斷層較不發(fā)育，因此從沉積角度求取地層厚度法效果較好，但是需要考慮殘余地層厚度、壓實恢復技術、斷層活動、剝蝕作用對地層的影響、古水深校正等因素［16-20］。針對這些因素，以工區(qū)資料為基礎，結合實際地質情況確定恢復古構造的具體步驟為：首先，落實所要計算的時間窗口及相關地層的地層接觸關系；其次，求取時間窗口之間的地層殘余厚度，若存在剝蝕及斷層的影響，需要分別考慮；最后，通過去壓實及古水深校正來求得相關地層厚度。若地層厚度大，對于陸相湖盆而言，古水深的影響較小，可不考慮［16-20］。

圖1 準噶爾盆地中1區(qū)塊位置及周邊構造區(qū)劃分

2.1 目標層的選取

明確所要計算地層的頂?shù)捉缑媸怯嬎銡堄嗟貙雍穸鹊幕A。目前中部1區(qū)塊主要的出油層為三工河組二段，晚白堊世為主要油氣充注期，對應二疊系下烏爾禾組烴源巖大規(guī)模排烴期，古近紀時受喜山運動影響，工區(qū)北部準噶爾盆地北部開始抬升，早期油藏發(fā)生破壞，油氣再次運移后成藏。因此以三工河組二段二亞段（油氣多分布在二段二亞段上、下100 m范圍內）作為古構造恢復的底面，上白堊統(tǒng)底及古近系底作為古構造恢復的頂面。另外，從地震資料看，這3個層易標定，反射界面清楚，便于平面追蹤（見圖2）。

2.2 殘余地層厚度的求取

從沉積角度看，當某一時間段內，構造活動弱，盆地穩(wěn)定沉降，沉積物填滿整個盆地時，沉積物的厚度可以反映沉積前盆地的構造特征。確定沉積層的頂、底后，這2個層位中間的地層厚度即為現(xiàn)今殘余地層厚度，但此地層的頂、底界面在沉積過程中不能出現(xiàn)大規(guī)模的剝蝕，若在該段地層內部存在沉積間斷或者剝蝕，并不影響總體結果。目前普遍認為，準噶爾盆地腹部自中晚侏羅世短暫抬升后處于持續(xù)沉降階段，白堊系至今，沉積地層厚度穩(wěn)定，構造活動微弱，并且自侏羅紀以來沒有發(fā)生明顯的熱事件［1，11］。從地震剖面來看，侏羅系、白堊系—古近系內部不存在沉積間斷或者剝蝕，斷裂也不發(fā)育（見圖2），因此斷層、剝蝕的影響可不考慮。

圖2 準噶爾盆地中1區(qū)塊南北向地震剖面

計算殘余地層厚度多利用鉆井、地震資料，但區(qū)內井數(shù)量少，分布不均勻，而三維地震資料已全覆蓋，且能夠全區(qū)追蹤。因此，利用井資料標定地震資料，對地震資料精細解釋，將解釋的時間界面經過時深轉化，利用軟件將時深轉化后頂、底2個地層界面相減，可求得晚白堊世及古近紀初的殘余地層厚度。

2.3 分層去壓實并求取去壓實參數(shù)

所求取的地層厚度為成藏期地層厚度，因此需要將現(xiàn)今的地層厚度進行去壓實校正，恢復至成藏期的地層厚度。目前主要利用單井資料，采用分層去壓實校正的技術［19］。

研究表明［17］，地層孔隙度與埋深之間存在指數(shù)關系，其表達式為

式中：φ為深度h處的孔隙度；φ0為地表孔隙度；C為壓實系數(shù)，m-1；h 為深度，m。

對于同種巖性，其φ0，C一般為固定值。但由于不同地區(qū)、不同層位、巖性垂向疊置及組合方式不同，因此，不同井不同地層的地層孔隙度與深度的關系具有差異性。為準確進行去壓實校正，需建立不同地層孔隙度與深度的關系［19］。采用將不同巖性求得地層百分比之后折算得到等效孔隙度［18］的方法，建立該關系式。

本文依據(jù)前人實測的純砂巖、粉砂巖、泥巖的φ0，C參數(shù)［17］，通過統(tǒng)計不同井不同層位的砂泥巖比例，計算了井資料齊全的多口井內8個地層（侏羅系三工河組二段到白堊系東溝組的）的φ0，C參數(shù)。實例s1井各層位的φ0，C參數(shù)見表1。

表1 s1井不同地層的地表孔隙度和壓實系數(shù)

確定壓實方程式后，采用逐層回剝的方式對目標層進行去壓實恢復。其基本原理為，地層埋深過程中地層厚度的減小是地層孔隙度減少造成的，地層骨架顆粒體積保持不變。已知現(xiàn)今從上白堊系底、古近系底到侏羅系三工河組二段二亞段各地層的頂、底埋深，及孔隙度和埋深的方程，通過Matlab軟件逐層恢復相關地層厚度，最終求得去壓實后的厚度（見表2）。對不同井的地層壓實參數(shù)（壓實率的倒數(shù)）進行平面網(wǎng)格化，在進行網(wǎng)格化時也需要選擇合適的相關參數(shù)，使得壓實參數(shù)的平面分布（見圖3、圖4）符合地質規(guī)律。

2.4 獲得古構造圖

將地層壓實參數(shù)與殘余地層厚度進行運算，求得真實地層厚度。由于區(qū)內上白堊統(tǒng)及古近系發(fā)育灰色砂巖、紅色泥巖間互剖面，說明沉積時為淺湖相，水深小于20 m，而去壓實后的地層厚度達上千米（見表2），故本文不再探討古水深對古構造的影響。通過以上步驟，所求的地層真厚度，即為恢復研究區(qū)晚白堊世、古近紀初的古構造圖（見圖5a，5b）。此外，將現(xiàn)今地層解釋結果經時深轉化后，可得到現(xiàn)今三工河組二段二亞段古構造圖（見圖5c）。

3 車莫古隆起構造特征與油氣調整

3.1 晚白堊世初古隆起特征及古油藏規(guī)模

從古構造圖上看（見圖5a），車莫古隆起在晚白堊世成藏期已經隱伏，此時沙窩地地區(qū)已經隆升，在zhe1井區(qū)、s1井區(qū)及區(qū)外p6井東南部發(fā)育古背斜，當深部油氣沿斷裂向上運移至侏羅系三工河組二段后，沿二段一亞段平面分布廣、連通較好的三角洲砂體，優(yōu)先向構造高部位及古背斜內運移聚集，形成巖性、斷塊、地層、復合等多種類型油藏。此外，侏羅紀之后構造活動弱，斷裂基本不發(fā)育，為古隆起油氣的聚集提供了良好的保存條件。

表2 中部1區(qū)塊部分井不同成藏期三工河組二段壓實數(shù)據(jù)

圖3 中部1區(qū)塊晚白堊世初期壓實參數(shù)分布

含油包裹體GOI法（GOI=含油包裹體顆粒數(shù)/總顆粒數(shù)）是研究油氣運移聚集的有效方法［21］。當GOI>5%時，代表古油藏存在，可以用于識別古油水界面。在s1井，3套砂體GOI均大于5%，說明前期發(fā)育古油藏，但現(xiàn)今對其中2套儲層試油后均為水層，說明現(xiàn)今古油藏被破壞。zhe1井在4 805.0～4 822.5 m的古油藏油水界面為4 817.5 m，在4 808.0～4 812.0 m試油為油層，出少量水，而在4 812.0～4 817.5 m測錄井綜合解釋為油水同層，表明古油水界面比現(xiàn)今油水界面要低（見表3、圖 6）。 通過區(qū)內、區(qū)外［11］的 10 余口探井（部分井數(shù)據(jù)見表3）包裹體分析能夠證明，在晚白堊紀時期，古構造內富集大量的油氣，但是喜山期后遭受了調整。這一點也與車莫古隆起的構造演化相吻合。

圖4 中部1區(qū)塊古近紀初期壓實參數(shù)分布

圖5 中部1區(qū)塊成藏充注時期古、今構造對比

表3 古油藏范圍內部分井對古今油水界面分析及試油情況

利用區(qū)內30多口探井，確定了古油藏的3套儲蓋組合（見圖 6）。

圖6 zhe1井儲蓋組合及古油藏縱向分布

依據(jù)古背斜圈閉的閉合高度、砂體展布特征、古油水界面，可確定zhe1和s1井區(qū)古油藏含油面積分別為163.8 km2和40.0 km2。儲層為三角洲砂體，平面展布廣，同一背斜內砂體平面展布基本相同，故用一個含油氣面積代表各套儲層的含油氣面積。通過在古油水界面之上的各套儲層厚度，確定zhe1和s1井區(qū)平均古油層厚度分別為19 m及29 m。利用現(xiàn)今油藏計算參數(shù)確定古油藏規(guī)模，最后得到這2個古背斜油藏規(guī)模分別為 1.38×108t及 0.52×108t。

3.2 車莫古隆起的消亡及油氣調整方向

古近紀時期（見圖5b），受喜山運動的影響，北部開始隆升，車莫古隆起僅在征沙村還殘余較小的古背斜，現(xiàn)今已經消亡，形成北高南低的南傾單斜格局（見圖2）。受此影響，腹部油氣運聚的構造背景從凹凸相間的背景變?yōu)閱涡?。zhe1井古背斜南翼，構造未發(fā)生變化，圈閉未發(fā)生破壞，原生油氣經過調整，部分油氣保存下來（見圖7），如永進地區(qū)發(fā)現(xiàn)的永進油田。

圖7 準噶爾盆地中部1區(qū)塊油氣成藏演化模式

但北翼圈閉的形態(tài)隨之改變，部分圈閉（如巖性圈閉或者低幅度復合圈閉）調整后，圈閉大部分未被破壞，古油藏保存較好，內部古今油水界面相差不大，形成原生保留型油藏，如zhe1井4 788.0～4 801.0 m，古今油藏油水界面相同，均為4 801.0 m（見圖6）。部分圈閉閉合度變小，甚至為0，圈閉完全發(fā)生破壞，原油大部分逸散，古今油水界面差異較大，如s1井（見表3）。從古今構造來看（見圖5a，5c），原來古背斜區(qū)域形成微幅構造梁多成為油氣優(yōu)勢運移路徑，油氣沿微幅構造梁運移，遇到有利圈閉再次成藏，形成調整再聚集型油藏。

總體來說，構造背景的巨大變化導致油氣聚集后再次運移，使得油氣富集規(guī)律復雜。此外，現(xiàn)有資料精度有限，不足以準確識別圈閉特征，導致現(xiàn)今難以發(fā)現(xiàn)大規(guī)模油氣富集區(qū)帶。但只要有大型古油藏，即使后期構造被徹底改造，油氣仍然能夠以新的方式大量保留下來，形成原生保留型油藏及調整再聚集型油藏。若不考慮成本因素，圍繞區(qū)塊南翼構造未調整區(qū)、原古油藏區(qū)域及油氣調整優(yōu)勢運移路線繼續(xù)進行勘探，一定會有新的發(fā)現(xiàn)。

4 結論

1）運用計算地層殘余厚度、去壓實校正等步驟求取地層厚度的方法，對晚白堊世油氣成藏高峰期及古近紀初油氣調整期的車莫古隆起古構造格局進行了恢復，認為區(qū)內晚白堊世時期存在2個古背斜，古近紀時期工區(qū)北部隆升，古背斜開始消失，現(xiàn)今已完全消失，原古背斜區(qū)域多發(fā)育低幅構造梁。

2）利用GOI值確定了區(qū)內2個古背斜區(qū)域內古油藏的古、今油水界面，通過古、今油水界面分析，認為古油藏發(fā)生了調整，同時依據(jù)已發(fā)現(xiàn)油藏的參數(shù)，計算出2個古油藏儲量分別為1.38×108t及0.52×108t。

3）區(qū)內北部隆升后，古背斜南翼構造格局未發(fā)生變化，油氣保留；北翼圈閉受此影響，部分圈閉受巖性、斷層等多種因素綜合作用，能夠保留部分油氣，成為原生保留型油藏；部分圈閉完全破壞，油氣沿低幅構造梁發(fā)生二次運移，在有利圈閉內成藏形成調整再聚集型油藏。因此建議圍繞古背斜區(qū)域、與古背斜相關的低幅構造梁進行下一步勘探。

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（編輯 孫薇）

Recovery and evolution of paleostructure of Block 1 in central Junggar Basin on hydrocarbon accumulation

SHI Haoguo
(Western Branch of Research Institute of Exploration and Development,Shengli Oilfield Company,SINOPEC,Dongying 257015,China)

Hydrocarbon accumulation of Block 1 in central Junggar Basin was strongly influened by the Che-Mo paleo-uplift.Late Crataceous and Paleogene periods were the main stages for petroleum accumulating and adjusting.By selecting the target layer,calculating the thickness of the residual stratum,correcting the compaction parameters,building the compactions parameter model,the real depositional thickness of paleo-uplift to reflect the characteristics of the paleostructure was finally reconstructed during the main stages of petroleum accumulating and adjusting.Thus the scale of paleo-reservoir and hydrocarbon accumulation rule in target layer was analyzed,as well as the favorable exploration area was pointed out for further exploration.This research shows that there are two paleo-uplifts in the late Cretaceous period,which are the favorable areas for oil and gas accumulation.By analyzing the information of GOI,logging and testing,the paleohydrocarbon-water interface and the paleo-reservoir scale are ascertained.During early Paleogene,the north section of research area began uplifting,paleo-uplift tends to disappear,and nowadays the paleo-uplift has become a low-relief ridge.After the destruction of the paleo-structure,traps partially survived,which still preserves a lot of original hydrocarbon.Parts of the hydrocarbon migrating along the low-relief ridge became the re-accumulate hydrocarbon which trapped in the favorable structural position.It is suggested that the exploration should be focus on paleo-anticline as well as the advantageous migration pathways formed by them.

hydrocarbon accumulation stage;paleostructure recovery;paleo-reservoir;Che-Mo paleo-uplift;Block 1 in central Junggar Basin

TE122

A

國家科技重大專項課題“準噶爾盆地碎屑巖層系大中型油氣田形成規(guī)律與勘探方向”（2011ZX05002-002）

10.6056/dkyqt201704005

2016-12-30；改回日期：2017-05-04。

石好果，男，1967年生，高級工程師，1991年畢業(yè)于成都地質學院石油地質專業(yè)，主要從事油氣地質勘探綜合研究工作。 E-mail：285457725@qq.com。

石好果.準中1區(qū)塊古構造恢復及其演化對油氣成藏的作用［J］.斷塊油氣田，2017，24（4）：456-461.

SHI Haoguo.Recovery and evolution of paleostructure of Block 1 in central Junggar Basin on hydrocarbon accumulation ［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2017，24（4）：456-461.