吐哈盆地臺北凹陷水西溝群有利勘探區(qū)帶預(yù)測

曹全斌，司學(xué)強(qiáng)，王 鑫，閆 春，智鳳琴，章偉艷

（1．中國石油杭州地質(zhì)研究院，浙江杭州 310023； 2．國家海洋局第二海洋研究所國家海洋局海底科學(xué)重點實驗室，浙江杭州 310012）

吐哈盆地臺北凹陷水西溝群有利勘探區(qū)帶預(yù)測

曹全斌1，司學(xué)強(qiáng)1，王 鑫1，閆 春1，智鳳琴1，章偉艷2

（1．中國石油杭州地質(zhì)研究院，浙江杭州 310023； 2．國家海洋局第二海洋研究所國家海洋局海底科學(xué)重點實驗室，浙江杭州 310012）

以臺北凹陷水西溝群2套主力層段三工河組上段（J1s上）和西山窯組一段（J2x1）為研究對象，研究沉積體系、儲層特征和關(guān)鍵成藏時期的古構(gòu)造，明確有利儲集相帶，分析主要儲集空間類型與儲層分布規(guī)律．結(jié)果表明：淺水辮狀河三角洲前緣的水下分流河道砂體是有利儲集體；粒內(nèi)溶蝕孔、基質(zhì)晶間微孔和微縫是主要儲集空間；關(guān)鍵成藏期以來的持續(xù)古構(gòu)造高部位和斷裂發(fā)育部位更利于發(fā)生溶蝕作用，是有利儲層分布區(qū)，預(yù)測臺北凹陷4個有利勘探區(qū)帶，是下一步勘探方向．

沉積體系；儲層；古構(gòu)造；有利勘探區(qū)帶；水西溝群；吐哈盆地；臺北凹陷

0 引言

臺北凹陷是吐哈盆地的一個二級構(gòu)造單元，盆地中已發(fā)現(xiàn)的油氣儲量主要分布在臺北凹陷侏羅系［1—2］．二疊系—侏羅系發(fā)育多套烴源巖，累計厚度大、分布廣，有機(jī)碳含量高，生烴能力強(qiáng)，具有油氣富集的基礎(chǔ)條件［3—4］．2007年，吐哈油田在臺北凹陷北部山前帶照壁山、柯柯亞地區(qū)水西溝群（J1—2sh）相繼獲得工業(yè)氣流，揭開吐哈油田北部山前帶水西溝群油氣勘探的序幕；2010年底，在臺北凹陷南部斜坡帶吉深1井水西溝群獲得工業(yè)油氣流，進(jìn)一步印證該區(qū)具有良好的油氣勘探前景．

人們在沉積儲層特征及有利儲層主控因素方面做過相關(guān)研究．崔立偉等通過巖心觀察、薄片鑒定、掃描電鏡、壓汞及核磁共振分析等，研究臺北凹陷北部山前帶巴喀地區(qū)八道灣組儲層孔隙特征，認(rèn)為巴喀地區(qū)主要發(fā)育剩余粒間孔和溶蝕粒內(nèi)孔2種孔隙類型［5］．梅梓等利用巖石微觀分析，研究臺北凹陷北部山前帶巴喀地區(qū)西山窯組巖石學(xué)特征、孔滲特征、成巖作用類型、孔隙結(jié)構(gòu)及孔隙類型，認(rèn)為該區(qū)儲層主要以中砂巖為主，粗砂巖和細(xì)砂巖次之；儲集空間主要是粒內(nèi)溶蝕孔、粒間溶孔、殘余粒間孔隙、微孔隙和微裂縫；屬于典型的低孔低滲致密砂巖儲層［6］．楊升宇等通過物性統(tǒng)計、巖心觀察、薄片分析、裂縫統(tǒng)計、測井解釋和產(chǎn)量對比等研究，認(rèn)為吐哈盆地巴喀地區(qū)水西溝群致密砂巖氣發(fā)育孔隙型和裂縫型2種“甜點”類型，是沉積、成巖和構(gòu)造運動等多種因素共同作用的結(jié)果［7］．張超等通過薄片鑒定、掃描電鏡及X線衍射黏土礦物分析，認(rèn)為北部山前帶巴喀地區(qū)儲層具有顆粒較粗、膠結(jié)物含量低、成分成熟度和結(jié)構(gòu)成熟度高的特點，儲集空間主要為粒間孔和粒內(nèi)溶蝕孔［8］．

目前，對于臺北凹陷油氣勘探的研究主要局限于臺北凹陷北部山前帶，范圍有限；內(nèi)容集中在沉積儲層特征分析上，不夠系統(tǒng)；特別是對有利儲層發(fā)育規(guī)律的關(guān)鍵問題研究較薄弱，不能有效指導(dǎo)油氣勘探．筆者以臺北凹陷水西溝群已發(fā)現(xiàn)的兩套主力層段三工河組上段（J1s上）和西山窯組一段（J2x1）為對象，研究沉積體系，明確有利儲集相帶，以及有效儲層孔隙發(fā)育特征與分布規(guī)律，分析主要儲集空間類型與儲層分布規(guī)律；結(jié)合目的層在關(guān)鍵成藏時期的古構(gòu)造研究，進(jìn)行有利區(qū)帶預(yù)測，指出下一步勘探方向，提高勘探部署成功率．

1 沉積體系

1．1 物源方向

確定物源方向是沉積體系研究的基礎(chǔ)［9—10］．通過對研究區(qū)目的層重礦物資料、鉆井巖性平面變化特征和野外露頭礫巖分布特征、野外露頭沉積構(gòu)造特征和地震剖面反射特征的分析，認(rèn)為臺北凹陷水西溝群存在南北雙向物源．

重礦物分析是確定物源方向的有效手段之一［11—13］．臺北凹陷水西溝群存在多種重礦物組合，主要組分為白鈦礦—鋯石—磁鐵礦；次要重礦物種類和含量有所不同．盆地南部少綠簾石，多含有石榴石；北部一般少石榴石，多含有綠簾石．南部和北部不同的重礦物組合特征證明存在南北雙向物源．

對目的層所有探井礫巖分布、巖性變化統(tǒng)計分析及野外露頭礫巖分布的觀察表明，南部和北部均存在分選、磨圓相對較差的近源沉積，且向盆地中央結(jié)構(gòu)成熟度有變好趨勢，判斷存在南北雙向物源．

此外，在北部山前帶煤窯溝野外露頭剖面下侏羅統(tǒng)發(fā)現(xiàn)多處近東西向波痕構(gòu)造（見圖1），由于水流方向和波痕方向垂直，與波痕傾斜方向一致［14］，判斷北部山前帶沉積源自北部物源；對南北向地震剖面反射特征分析認(rèn)為，從南部向盆地中央具有由河流相向湖相過渡的地震相特點，進(jìn)一步證明研究區(qū)具有南北雙向物源特征．

圖1 北部山前帶煤窯溝剖面近東西向波痕特征Fig．1 EW ripple features of Meiyaogou outcrop in northern piedmont zone

1．2 沉積特征

觀察巖心和野外露頭剖面，結(jié)合測井資料和地震資料分析，認(rèn)為臺北凹陷水西溝群主要發(fā)育淺水辮狀河三角洲和湖泊相沉積，主要沉積特征為：淺水辮狀河三角洲以辮狀河的進(jìn)積作用為主，分流河道改道、沖刷頻繁，分流河道的底部常見沖刷面，下伏泥巖被沖刷形成泥礫，河道沖刷疊置現(xiàn)象普遍，剖面呈“疊瓦狀”分布，牽引流成因的沉積構(gòu)造較發(fā)育，包括板狀交錯層理、槽狀交錯層理、平行層理、沙紋交錯層理、沖刷面等，含動物、植物化石．這些沉積構(gòu)造特征除在鉆井巖心上觀察到以外，在野外露頭剖面也能夠得到體現(xiàn)．

1．3 平面展布特征

在水西溝群時期，吐哈盆地為一寬而淺的湖盆，盆地邊緣坡度緩且延伸距離短，盆地底部平坦，沉積充填過程中基底較穩(wěn)定，因此邊緣相帶與盆地內(nèi)部相帶之間無明顯界線．區(qū)域上大面積發(fā)育濱淺湖，缺少深湖，總體上發(fā)育一套河流—淺水辮狀河三角洲—湖泊沉積體系．

1．3．1 三工河組上段（J1s上）

統(tǒng)計鉆穿三工河組上段的探井資料表明：該砂組地層呈現(xiàn)北厚南薄的趨勢，北部山前帶沉積較厚，特別是柯柯亞地區(qū)和勒15井區(qū)，最厚可達(dá)120m；南部厚度比北部薄，溫吉桑地區(qū)砂巖最厚達(dá)80m．沉積相研究表明，三工河組上段時期在臺北凹陷南北兩側(cè)發(fā)育大面積的淺水辮狀河三角洲（見圖2），在三工河組末期出現(xiàn)一個湖侵期，持續(xù)時間較長，整個臺北凹陷沉積厚度為40～50m的泥巖，可以作為侏羅系下統(tǒng)有效的蓋層．在盆地的南斜坡區(qū)，這些淺水辮狀河三角洲的發(fā)育受古地貌、坡折帶的控制，一般在撓曲和斷裂坡折帶的前方，是碎屑物質(zhì)卸載的有利地區(qū)，砂巖分布面積廣、厚度大．

圖2 三工河組上段（J1s上）沉積體系平面Fig．2 Depositional system plan of the upper member of Sangonghe formation

1．3．2 西山窯組一段（J2x1）

西山窯組一段沉積是三工河末期湖侵背景下的繼承發(fā)育，碎屑物質(zhì)供給相對充分，盆地南北兩側(cè)發(fā)育淺水辮狀河三角洲沉積．鉆井資料統(tǒng)計表明：砂體最厚處位于柯柯亞地區(qū)，最厚達(dá)100m，其他地區(qū)砂巖厚度小于60m．盆地南斜坡的砂體發(fā)育與坡折帶的位置也有密切關(guān)系，前方砂體厚度加厚，面積擴(kuò)大．臺北凹陷南部溫吉桑地區(qū)、紅臺地區(qū)、連4井—連27井區(qū)和火8井區(qū)是主要的淺水辮狀河三角洲發(fā)育區(qū)；北部淺水辮狀河三角洲主要分布在恰勒坎地區(qū)和柯柯亞—鄯勒地區(qū)，東部紅旗坎地區(qū)主要以湖泊相為主（見圖3）．

圖3 西山窯組一段（J2x1）沉積體系平面Fig．3 Depositional system plan of the 1st member of Xishanyao formation

目前，探井主要分布于淺水辮狀河三角洲前緣區(qū)，砂體沉積較厚區(qū)域是水下分流河道沉積微相，是研究區(qū)最為有利的儲集相帶．

2 主要儲層類型及控制因素

2．1 儲層類型

分析研究區(qū)已知鉆井微觀儲層特征，臺北凹陷水西溝群砂巖儲層具有低成分成熟度、中—高泥質(zhì)充填、低膠結(jié)物含量、弱粒間溶蝕作用、顆粒內(nèi)溶蝕作用普遍的“兩低一高一弱一普遍”的特點．主要儲集空間類型有顆粒溶蝕微孔、基質(zhì)晶間微孔和微縫．

（1）顆粒溶蝕微孔．該孔隙是巖屑顆粒內(nèi)部成分發(fā)生選擇性溶蝕形成的，在強(qiáng)壓實砂巖儲層中，由于粒間孔的逐漸消失成為顯孔的主要類型，包括顆粒邊緣溶蝕、孤島狀粒內(nèi)溶蝕孔隙、條紋條帶狀粒內(nèi)溶蝕孔隙和鑄?？椎龋ㄒ妶D4（a）～（c））．

（2）晶間微孔．該微孔包括高嶺石晶間微孔、黏土雜基微孔等（見圖4（c）、（d））．此類孔隙占據(jù)孔隙體積的絕大部分，雖然對滲透率的貢獻(xiàn)不大，但是對于氣具有一定的儲集能力．

圖4 臺北凹陷水西溝群主要儲集空間類型Fig．4 Main reservoir types of Shuixigou group in Taibei sag

（3）微縫．由于巖石致密，脆性增強(qiáng)，加之顆粒溶蝕作用使顆粒骨架不穩(wěn)定，在垂向靜巖壓力和縱向構(gòu)造應(yīng)力作用下，形成剪切縫或碎裂微縫（見圖4（e）、（f）．此類剪切縫對儲層的面孔率貢獻(xiàn)較小，但對儲層的滲透性貢獻(xiàn)較大，特別是含氣儲層，與粒間基質(zhì)微縫、顆粒溶蝕微孔溝通，形成油氣滲流通道網(wǎng)絡(luò)，可明顯改善儲層性質(zhì)［15］．同時，通過壓裂改造可加大此類滲流網(wǎng)絡(luò)的滲流能力．

2．2 控制因素

粗粒的水下分流河道砂體是顆粒溶蝕的物質(zhì)基礎(chǔ)．在相同沉積背景下，特別是強(qiáng)壓實背景下，粗粒級砂巖抗壓實能力相對較強(qiáng)，容易殘留少量的粒間孔，為孔隙水的流動提供空間，從而促進(jìn)碎屑顆粒的溶蝕［16］．研究區(qū)淺水辮狀河三角洲前緣中，與其他微相相比，水下分流河道微相砂巖粒度粗，分選好，雜基含量低，更易于發(fā)生顆粒溶蝕，是最有利的儲集相帶．研究區(qū)已發(fā)現(xiàn)油氣井均處于此類相帶．

臨近烴源巖的持續(xù)古構(gòu)造高部位是顆粒溶蝕的有利區(qū)帶．在有機(jī)質(zhì)熱演化過程中，釋放出的有機(jī)酸使整個地層處于酸性成巖環(huán)境中，離烴源巖發(fā)育區(qū)越近，地層水中有機(jī)酸濃度越大，砂巖越容易發(fā)生溶蝕．并且洼陷中心部位壓實強(qiáng)烈，容易存在異常高壓，而環(huán)洼陷中心分布的古構(gòu)造高點是洼陷的泄壓區(qū)．因此，古構(gòu)造的高部位及斜坡區(qū)是地層流體運移的指向區(qū)，地層水更新快，各種離子處于不飽和狀態(tài)，為礦物的溶蝕創(chuàng)造有利條件．

構(gòu)造裂縫的發(fā)育部位易發(fā)生顆粒溶蝕作用．在構(gòu)造應(yīng)力作用下，在形成斷裂同時可派生出大量微裂縫，裂縫本身可作為儲集空間，也可以作為地層水的流動通道，促使碎屑顆粒發(fā)生溶蝕．

3 關(guān)鍵成藏期古構(gòu)造分析及有利區(qū)帶預(yù)測

分析沉積相和儲層控制因素，認(rèn)為粗粒相帶、持續(xù)古構(gòu)造高部位和裂縫發(fā)育區(qū)是有利儲層發(fā)育區(qū)．為有利勘探區(qū)帶預(yù)測提供依據(jù)，尋找持續(xù)古構(gòu)造發(fā)育部位，選擇能夠控制研究區(qū)的區(qū)域二維地震測線90余條，進(jìn)行油氣關(guān)鍵成藏期的古構(gòu)造分析．由于吐哈盆地存在侏羅紀(jì)末—白堊紀(jì)早期和第三紀(jì)末—第四紀(jì)早期兩期油氣運聚成藏［17—20］，對侏羅紀(jì)末期和第三紀(jì)末期2個關(guān)鍵成藏期進(jìn)行古構(gòu)造分析．

首先對二維地震測線進(jìn)行閉合差校正，將所用二維地震測線調(diào)整到統(tǒng)一基準(zhǔn)面，對西山窯組底界、白堊系底界、第三系底界等地震反射層位進(jìn)行井—震標(biāo)定并進(jìn)行構(gòu)造解釋；然后將解釋的時間層位轉(zhuǎn)換成深度層位，計算水西溝群三工河組在侏羅紀(jì)末期和白堊紀(jì)末期關(guān)鍵成藏時期的埋藏深度，作出三工河組在侏羅紀(jì)末期和第三紀(jì)末期的古構(gòu)造圖．對比2個關(guān)鍵成藏期的古構(gòu)造圖和現(xiàn)今構(gòu)造圖，找出關(guān)鍵成藏期以來的持續(xù)古構(gòu)造高部位，結(jié)合沉積儲層特征分析和構(gòu)造解釋成果，對研究區(qū)進(jìn)行有利勘探區(qū)帶預(yù)測．

預(yù)測有利勘探區(qū)帶見圖5：（1）山前帶的油氣勘探除柯柯亞地區(qū)外，可以考慮向鄯勒和照壁山區(qū)域拓展；（2）陵深2—吉3—吉深1井一線及其以南相關(guān)區(qū)域；（3）勝北洼陷東南斜坡的連23—連27井區(qū)及其以北相關(guān)區(qū)域；（4）疙14—紅臺13井一線及其以南相關(guān)區(qū)域．

圖5 臺北凹陷侏羅紀(jì)末三工河組頂界構(gòu)造Fig．5 Late Jurassic Sangonghe top boundary structure diagram in Taibei sag

4 結(jié)論

（1）淺水辮狀河三角洲前緣的水下分流河道砂體是吐哈盆地臺北凹陷水西溝群主要儲集相帶；粒內(nèi)溶蝕孔、基質(zhì)晶間微孔和微縫是研究區(qū)主要儲集空間；關(guān)鍵成藏期以來的持續(xù)古構(gòu)造高部位和斷裂發(fā)育部位更利于發(fā)生溶蝕作用，是有利儲層分布區(qū)．

（2）預(yù)測柯柯亞及其以東的鄯勒和照壁山區(qū)域、陵深2—吉3—吉深1井一線及其以南相關(guān)區(qū)域、勝北洼陷東南斜坡的連23—連27井區(qū)及其以北相關(guān)區(qū)域和疙14—紅臺13井一線及其以南相關(guān)區(qū)域為有利勘探區(qū)帶，是下一步勘探方向．

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TE121．2

A

2095—4107（2013）05—0056—07

DOI 10．3969／j．issn．2095—4107．2013．05．008

2013—07—15；編輯：陸雅玲

國家自然科學(xué)基金項目（41106050）；中國石油勘探與生產(chǎn)分公司科技攻關(guān)項目（2011D—0708—01）

曹全斌（1975—），男，碩士研究生，主要從事地球物理勘探及沉積方面的研究．