小草湖洼陷西山窯組油氣成藏特征及主控因素

劉俊田，王勁松，任忠躍，張 宏，王興剛

(中油吐哈油田分公司，新疆 哈密 839009)

引 言

圖1 小草湖洼陷勘探成果

小草湖洼陷西山窯組的油氣勘探，早期僅在紅臺(tái)7井獲得低產(chǎn)氣流。研究認(rèn)為，中下侏羅統(tǒng)水西溝群煤系源巖發(fā)育，烴源巖演化程度高，生烴潛力大，油氣資源豐富，天然氣相對(duì)富集，南北向斷層是主要的油氣運(yùn)移通道，紅臺(tái)2號(hào)斷層下盤(pán)成藏條件較差(圖1中①號(hào)斷層為紅臺(tái)2號(hào)斷層)，是油氣運(yùn)移聚集成藏的“隔離帶”[1-3]。隨著勘探程度和認(rèn)識(shí)的不斷提高，認(rèn)為紅臺(tái)—大步構(gòu)造帶東段廣泛發(fā)育構(gòu)造-巖性油氣藏，擴(kuò)展勘探紅臺(tái)2號(hào)斷層下盤(pán)構(gòu)造，紅臺(tái)19井在西山窯組見(jiàn)到良好的油氣顯示，2011年部署的紅臺(tái)21井于西山窯組壓裂獲得日產(chǎn)油11.79 m3/d，隨后鉆探紅臺(tái)23井、紅臺(tái)2301井相繼取得成功。筆者利用近幾年小草湖洼陷油氣藏勘探實(shí)踐成果，提出了紅臺(tái)—大步構(gòu)造帶油氣勘探新思路，認(rèn)為中侏羅統(tǒng)西山窯組四段沉積期，以辮狀河三角洲前緣為主，河道砂體發(fā)育，平面分布穩(wěn)定，南北向左旋走滑斷裂(圖1中②號(hào)斷層為左旋走滑斷層)，有效溝通了水西溝群煤系烴源巖，源儲(chǔ)配置好，鉆井常規(guī)試油產(chǎn)能低，通過(guò)大規(guī)模壓裂技術(shù)能夠形成工業(yè)產(chǎn)能。通過(guò)應(yīng)用三維地震數(shù)據(jù)體，結(jié)合鉆測(cè)井、錄井及分析測(cè)試資料，在高分辨率層序地層分析的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)開(kāi)展地層、沉積、儲(chǔ)集層特征研究，輔以JASON的井約束稀疏脈沖反演，預(yù)測(cè)西山窯組有效砂體的平面展布，探索該區(qū)油氣成藏條件及主控因素，以期指導(dǎo)小草湖洼陷油氣藏勘探[4-7]。

1 油氣成藏特征

小草湖洼陷位于吐哈盆地吐魯番坳陷臺(tái)北凹陷東部，勘探面積為2 200 km2，洼陷內(nèi)包括疙瘩臺(tái)構(gòu)造帶和紅臺(tái)—大步構(gòu)造帶2個(gè)二級(jí)構(gòu)造帶，開(kāi)展油氣勘探以來(lái)，取得了一系列的勘探成果，在侏羅系七克臺(tái)組、三間房組、西山窯組及三工河組取得油氣勘探突破，其中七克臺(tái)組、三間房組是該區(qū)侏羅系的主要產(chǎn)層和勘探目的層，早期的油氣勘探主要集中在疙瘩臺(tái)構(gòu)造帶和紅臺(tái)—大步構(gòu)造帶西段，發(fā)現(xiàn)了紅臺(tái)2號(hào)、疙瘩臺(tái)氣田以及草南、紅臺(tái)1號(hào)等多個(gè)含油氣構(gòu)造，油氣藏類(lèi)型多種多樣，以構(gòu)造油氣藏、巖性油氣藏以及構(gòu)造-巖性油氣藏為主，屬于典型的復(fù)式油氣聚集帶[1]。

1.1 斷裂特征

紅臺(tái)—大步構(gòu)造帶斷層的展布受北部山前帶大型擠壓斷裂的影響，表現(xiàn)為分期性、分段性和平面上分組性的特點(diǎn)，主要發(fā)育中晚燕山期和喜山期2期，喜山期斷層切割中晚燕山期斷層，呈北東東向和南北向展布，以北東向?yàn)橹?，具有“成排成帶”分布的特征?/p>

(1)北東東向斷層。該組斷層為研究區(qū)主要斷層，主要分布在洼陷的南部和北部，垂直斷距大、平面延伸距離長(zhǎng)，多為基底卷入型和蓋層滑脫型逆斷層，控制著構(gòu)造帶的展布，如紅臺(tái)2號(hào)斷層、紅臺(tái)1號(hào)斷層，形成于燕山期，喜山期進(jìn)一步活動(dòng)，以北傾為主，上陡下緩，對(duì)該區(qū)圈閉的形成演化起重要的控制作用，同時(shí)也成為油氣的遮擋斷層。

(2)南北向斷層。該組斷層以平移斷層為主，斷層兩盤(pán)垂直位移小，水平位移明顯，斷層傾角陡是其主要的特點(diǎn)，延伸長(zhǎng)、切割(層位)深，有效地溝通了水西溝群煤系烴源巖，形成了油氣縱向、橫向運(yùn)移的通道，是該區(qū)主要的氣源斷層，控制著氣藏的分布范圍，如紅臺(tái)1號(hào)西斷層。

1.2 層序地層特征

紅臺(tái)—大步構(gòu)造帶地層發(fā)育齊全，侏羅系為該區(qū)主要的含油氣層系，巖性表現(xiàn)為“泥包砂”的特點(diǎn)。選取該區(qū)34口探井，依據(jù)三維地震數(shù)據(jù)體、鉆測(cè)井、錄井資料，開(kāi)展高分辨層序地層學(xué)研究劃分，認(rèn)為西山窯組可劃分為4段，目的層西山窯組四段巖性以中細(xì)砂巖為主，測(cè)井曲線上具有高自然伽馬、高電阻率的特征(圖2)，表現(xiàn)為辮狀河三角洲前緣的沉積特點(diǎn)[8]，地震剖面顯示為下伏地層削截現(xiàn)象明顯，由北向南依次上超。

1.3 沉積地質(zhì)特征

西山窯組沉積期，小草湖洼陷主體以辮狀河三角洲及湖相沉積為主，其中一、二段為辮狀河三角洲平原沉積及濱湖相沉積，以分流河道砂體為主，煤系地層發(fā)育，是該區(qū)主要的烴源巖;三、四段為辮狀河三角洲前緣及濱淺湖相沉積，以水下分流河道、河口壩、遠(yuǎn)砂壩砂體為主。沉積體系受控于南、北2套物源，洼陷主體表現(xiàn)為以南物源為主的辮狀河三角洲沉積體系，地震剖面上表現(xiàn)為較連續(xù)反射結(jié)構(gòu)，由南向北，內(nèi)部反射同向軸增加，反映了沉積速度的側(cè)向變化以及地層逐漸加厚的特點(diǎn);而紅臺(tái)1號(hào)—大步地區(qū)以北物源為主的沖積扇、扇三角洲沉積體系，地震剖面上表現(xiàn)為雜亂前積結(jié)構(gòu)，反射連續(xù)性低，反映了一種以砂、礫為主的高能環(huán)境沉積物快速沉積的特征(圖3)。

1.4 儲(chǔ)集層特征

10口井436個(gè)樣品統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，該區(qū)西山窯組四段儲(chǔ)集層砂巖類(lèi)型以巖屑砂巖及長(zhǎng)石巖屑砂巖為主，孔隙度為6.21% ～10.80%，滲透率普遍小于1×10-3μm2，屬于低孔、特低滲儲(chǔ)集層。根據(jù)巖心鑄體薄片及掃描電鏡圖像觀察，儲(chǔ)集空間類(lèi)型以粒間孔和粒內(nèi)溶蝕孔為主，其次可見(jiàn)構(gòu)造縫等(表1，圖4)，總之，隨著埋藏深度的增加，儲(chǔ)集層非均質(zhì)性增強(qiáng)，物性呈下降的趨勢(shì)，平面上南部?jī)?yōu)于北部，西部?jī)?yōu)于東部。

圖2 紅臺(tái)—大步構(gòu)造帶西山窯組四段南北向砂層對(duì)比

圖3 紅臺(tái)—大步構(gòu)造帶南北向地震剖面

1.5 儲(chǔ)集層預(yù)測(cè)及砂體平面展布特征

近十幾年來(lái)，以地震反演為核心的儲(chǔ)集層預(yù)測(cè)技術(shù)有了長(zhǎng)足的發(fā)展，已被廣泛應(yīng)用于石油勘探和開(kāi)發(fā)的各個(gè)階段，特別在近幾年的巖性地層油氣藏勘探中，儲(chǔ)集層預(yù)測(cè)技術(shù)逐漸成為核心技術(shù)之一[9-11]。本次地震儲(chǔ)集層反演應(yīng)用以地震為主、測(cè)井約束為輔的思路，使用JASON的井約束稀疏脈沖反演(CSSI)方法，通過(guò)測(cè)井資料豐富的高頻信息和完整的低頻成分補(bǔ)充地震帶寬有限的不足，用已知地質(zhì)信息和測(cè)井資料作為約束條件，推算出高分辨率的地層波阻抗資料，從而為精細(xì)描述儲(chǔ)集層砂體的平面展布提供依據(jù)[12-14]。

表1 紅臺(tái)—大步構(gòu)造帶西山窯組四段儲(chǔ)層物性統(tǒng)計(jì)

圖4 紅臺(tái)—大步構(gòu)造帶西山窯組四段巖性鏡下照片

圖5 小草湖洼陷西山窯組四段均方根振幅屬性

選取紅臺(tái)7井西山窯四段2 934～2 990 m氣層段開(kāi)展儲(chǔ)集層反演，利用對(duì)該區(qū)含油氣層段儲(chǔ)集層特征敏感的均方根振幅屬性對(duì)解釋模型進(jìn)行平面控制，通過(guò)井點(diǎn)、剖面、平面聯(lián)合控制，保證反演效果的真實(shí)可靠。結(jié)果表明(圖5)，西山窯組四段沉積時(shí)期發(fā)育辮狀河三角洲，物源來(lái)自東南部，主河道在紅臺(tái)13—紅臺(tái)12—紅臺(tái)7一線，南厚北薄，砂體厚度為14～36 m，空間上變化明顯;東北部紅臺(tái)9井地區(qū)明顯發(fā)育北物源的沉積，屬性特征與南物源屬性特征明顯不同，屬于沖積扇和扇三角洲沉積，在預(yù)測(cè)有利儲(chǔ)集層范圍內(nèi)，鉆探的紅臺(tái)21井，西山窯組四段壓裂獲得日產(chǎn)11.79 m3/d的工業(yè)油流，紅臺(tái)23井通過(guò)壓裂獲得日產(chǎn)5 448 m3/d的低產(chǎn)氣流，反演效果與實(shí)鉆吻合，再一次證明了西山窯組油氣藏具有良好的勘探前景。

2 油氣成藏主控因素

勘探表明，紅臺(tái)—大步構(gòu)造帶緊鄰生油洼陷，處于油氣運(yùn)移的有利指向區(qū)。切割至深部烴源巖的斷裂為油氣運(yùn)移提供了良好的通道，晚燕山期成熟烴源巖生成的油氣，向上運(yùn)移，在侏羅系形成了具有一定規(guī)模的油氣藏。綜合分析認(rèn)為，紅臺(tái)—大步構(gòu)造帶油氣藏類(lèi)型屬于構(gòu)造背景上的巖性油氣藏，構(gòu)造、巖性、斷層三重因素相互制約，共同決定了氣藏的范圍。

(1)良好的構(gòu)造條件是油氣成藏的重要因素，鼻隆區(qū)脊部油氣富集程度高，含油層系多，產(chǎn)量高。

圈閉是油氣藏得以存在的物質(zhì)基礎(chǔ)，紅臺(tái)—大步構(gòu)造帶經(jīng)歷了多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，形成多類(lèi)型圈閉，不同類(lèi)型的圈閉對(duì)油氣的捕獲能力存在相當(dāng)大的差異。鼻隆區(qū)脊部油氣富集程度高，而側(cè)翼相對(duì)較低，鼻隆高部位含氣層系多，儲(chǔ)集層物性好，單井產(chǎn)量高。如紅臺(tái)1號(hào)背斜、紅臺(tái)2號(hào)斷背斜分別受控于紅臺(tái)1、2號(hào)斷裂，紅臺(tái)1號(hào)圈閉形態(tài)好，但由于燕山期沉積時(shí)期，構(gòu)造抬升致上覆地層剝蝕嚴(yán)重，雖然紅臺(tái)1井見(jiàn)到了良好的油氣顯示，但由于油藏遭受后期破壞而未能成藏，紅臺(tái)2號(hào)構(gòu)造位于紅臺(tái)鼻隆帶，處于油氣運(yùn)移路徑上，保存條件好，后期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)波及小，從而使油氣聚集成藏。

(2)東南物源辮狀河三角洲水下分流河道控制著儲(chǔ)集層砂體的平面分布，南北兩大物源體系決定了不同區(qū)塊的勘探潛力。

研究表明，疙瘩臺(tái)和紅臺(tái)—大步構(gòu)造帶中侏羅統(tǒng)主要受南北兩大物源體系控制，北部主要發(fā)育北物源沖積扇、扇三角洲沉積體系，儲(chǔ)集層巖性以砂礫巖為主，縱向上與泥巖互層，表現(xiàn)為泥包砂的沉積特征，地震波組特征表現(xiàn)為雜亂反射，儲(chǔ)集層滲透性差，油氣顯示較差，如大步2井，僅在西山窯組見(jiàn)到了1 m的油氣顯示，而以南物源控制的紅臺(tái)7—紅臺(tái)21—紅臺(tái)23—紅臺(tái)10一線，廣泛發(fā)育辨狀河水下分流河道沉積，有效儲(chǔ)集層縱向上互相疊置。鉆探結(jié)果表明，中下侏羅統(tǒng)油氣顯示豐富，試油壓裂后基本能夠達(dá)到工業(yè)油氣流。

(3)晚燕山及早喜山期古構(gòu)造控制油氣的運(yùn)移、聚集，南北向走滑斷層是主要的油源斷裂。

紅臺(tái)—大步構(gòu)造帶經(jīng)歷了多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，晚燕山—喜山運(yùn)動(dòng)對(duì)侏羅系的影響明顯，形成了2種類(lèi)型的斷裂:蓋層滑脫型(紅臺(tái)1號(hào)斷層、紅臺(tái)2號(hào)斷層)和走滑斷層型(紅臺(tái)1號(hào)西斷層)，它們共同構(gòu)成了小草湖洼陷獨(dú)特的斷裂系統(tǒng)。在儲(chǔ)集層物性較差的條件下，斷裂是油氣運(yùn)移的主要通道，垂向運(yùn)移的貢獻(xiàn)遠(yuǎn)大于油氣發(fā)生側(cè)向運(yùn)移，不同類(lèi)型和成因的斷裂對(duì)油氣的疏導(dǎo)能力差異較大。

西山窯組沉積晚期和三間房組沉積時(shí)期，小草湖洼陷古構(gòu)造開(kāi)始發(fā)育，形成東南高、西北低整體呈北東走向的古構(gòu)造格局，古構(gòu)造走向以北東、北東東走向?yàn)橹?。喜山期，受博格達(dá)山向南的逆沖推覆，以及南部七克臺(tái)斷裂帶的擠壓，洼陷內(nèi)形成了一系列的左旋走滑斷層，有效溝通了西山窯組煤系源巖，導(dǎo)致油氣沿著垂向及側(cè)向運(yùn)移并聚集成藏，目前已發(fā)現(xiàn)的油氣田及含油氣構(gòu)造大都與這些古構(gòu)造及走滑斷層相關(guān)，古構(gòu)造、走滑斷層控制著構(gòu)造及巖性油氣藏的分布。

3 結(jié)論

(1)紅臺(tái)—大步構(gòu)造帶緊鄰生油洼陷，處于油氣運(yùn)移的有利指向區(qū)。南北向左旋走滑斷層為油氣運(yùn)移提供了良好的通道，在侏羅系形成了具有一定規(guī)模的油氣藏，油氣藏類(lèi)型以構(gòu)造-巖性油氣藏為主。

(2)油氣成藏受控于構(gòu)造、巖性、斷層三重因素，鼻隆區(qū)脊部油氣富集程度高，東南物源辮狀河三角洲水下分流河道控制著儲(chǔ)集層砂體的平面分布，晚燕山及早喜山期古構(gòu)造控制油氣的運(yùn)移、聚集、形成及規(guī)模。

(3)紅臺(tái)2號(hào)斷層下盤(pán)油氣成藏條件優(yōu)越，紅臺(tái)—大步構(gòu)造帶東段剩余圈閉多，油氣運(yùn)聚系統(tǒng)良好，儲(chǔ)集層砂體發(fā)育，是下一步該區(qū)油氣勘探的主要方向。

[1]劉俊田，靳振家，李在光，等.小草湖地區(qū)巖性油氣藏主控因素分析及油氣勘探方向[J].巖性油氣藏，2007，19(3):44-47.

[2]袁明生.吐哈盆地油氣分布特征及勘探方向[J].新疆石油地質(zhì)，1998，19(2):106-111.

[3]韓成，左新玉.吐哈盆地小草湖洼陷低孔隙度低滲透率儲(chǔ)層測(cè)井評(píng)價(jià)[J].測(cè)井技術(shù)，2006，30(6):519-522.

[4]賈承造，趙文智，鄒才能，等.巖性地層油氣藏地質(zhì)理論與勘探技術(shù)[J].石油勘探與開(kāi)發(fā)，2007，34(3):257-272.

[5]賈承造，趙文智，鄒才能，等.巖性地層油氣藏勘探研究的兩項(xiàng)核心技術(shù)[J].石油勘探與開(kāi)發(fā)，2004，31(3):3-9.

[6]鄒才能，陶士振，薛叔浩.“相控論”的內(nèi)涵及其勘探意義[J]. 石油勘探與開(kāi)發(fā)，2005，32(6):7-12.

[7]趙文智，方杰.不同類(lèi)型斷陷湖盆巖性地層油氣藏油氣富集規(guī)律[J].石油勘探與開(kāi)發(fā)，2007，34(2):129-134.

[8]沈守文，彭大鈞，顏其彬，等.層序地層學(xué)預(yù)測(cè)隱蔽油氣藏的原理和方法[J].地球?qū)W報(bào)，2000，21(3):300-305.

[9]袁劍英，劉全新，衛(wèi)平生，等.西北地區(qū)巖性地層油氣藏勘探[J]. 天然氣工業(yè)，2005，25(增刊 B):17-20.

[10]李在光，劉俊田，楊占龍，等.臺(tái)北凹陷紅臺(tái)-疙瘩臺(tái)地區(qū)含油氣檢測(cè)[J].新疆石油地質(zhì)，2006，27(4):446-448.

[11]劉震，趙政璋，趙陽(yáng)，等.含油氣盆地巖性油氣藏的形成和分布特征[J]. 石油學(xué)報(bào)，2006，27(1):17-23.

[12]黃云峰，楊占龍，郭精義，等.地震屬性分析及其在巖性油氣藏勘探中的應(yīng)用[J].天然氣地球科學(xué)，2006，17(5):739-742.

[13]陳啟林，楊占龍.巖性油氣藏勘探方法與技術(shù)[J].天然氣地球科學(xué)，2006，17(5):622-626.

[14]易士威，王權(quán).巖性地層油氣藏勘探思路與勘探方法[J]. 中國(guó)石油勘探，2005，10(2):9-14.