準(zhǔn)噶爾盆地環(huán)瑪湖凹陷中—上二疊統(tǒng)有利儲蓋組合優(yōu)選

楊帆，衛(wèi)延召，阿布力米提·依明，陳剛強，卞保力

（1.中國石油勘探開發(fā)研究院，北京100083；2.中國石油新疆油田公司勘探開發(fā)研究院，新疆克拉瑪依834000）

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準(zhǔn)噶爾盆地環(huán)瑪湖凹陷中—上二疊統(tǒng)有利儲蓋組合優(yōu)選

楊帆1，衛(wèi)延召1，阿布力米提·依明2，陳剛強2，卞保力2

（1.中國石油勘探開發(fā)研究院，北京100083；2.中國石油新疆油田公司勘探開發(fā)研究院，新疆克拉瑪依834000）

摘要：通過環(huán)瑪湖凹陷斜坡區(qū)中—上二疊統(tǒng)單井層序地層劃分和井震層序地層對比，將夏子街組、下烏爾禾組和上烏爾禾組劃分為2個二級層序和6個三級層序，識別出夏子街組中—下部、下烏爾禾組下部和上部、上烏爾禾組厚層砂礫巖儲集層發(fā)育段，以及夏子街組上部、下烏爾禾組中部、上烏爾禾組頂部3套區(qū)域性蓋層發(fā)育段，并優(yōu)選出3套有利儲蓋組合：中、下部儲蓋組合受低位域坡折控制，以巖性、構(gòu)造巖性油氣藏為主；上部儲蓋組合受二疊系與三疊系、下烏爾禾組與上烏爾禾組之間的大型不整合控制，以地層油氣藏為主，埋藏相對較淺，與油源斷裂匹配好，具有高效的油氣輸導(dǎo)體系，是近期油氣勘探的重要領(lǐng)域。

關(guān)鍵詞：準(zhǔn)噶爾盆地；瑪湖凹陷；二疊系；層序地層；儲蓋組合

瑪湖凹陷是準(zhǔn)噶爾盆地主力烴源巖的發(fā)育區(qū)，20世紀(jì)50年代在瑪湖凹陷的西北斜坡區(qū)發(fā)現(xiàn)克拉瑪依大油田，當(dāng)時油氣勘探主要集中在西北緣沖斷帶上盤，圍繞斷裂尋找構(gòu)造、構(gòu)造巖性油氣藏。2013年在瑪湖凹陷西斜坡瑪湖1井下三疊統(tǒng)百口泉組獲得日產(chǎn)油48.3 m3的高產(chǎn)油流，油氣勘探由斷裂帶向斜坡區(qū)轉(zhuǎn)移，此后斜坡區(qū)百口泉組油氣勘探不斷獲得發(fā)現(xiàn)，形成了多個億噸級的儲量規(guī)模區(qū)[1-2]。

瑪湖凹陷中—上二疊統(tǒng)亦發(fā)育在盆地拗陷演化階段，以大型角度不整合與三疊系接觸。中—上二疊統(tǒng)中發(fā)育多條平行于西部山界的地層尖滅線，在不同地層尖滅帶鉆遇的巖性組合有較大差別。由于在巖性地層對比中，對厚層儲集層和區(qū)域性蓋層的分布不明確，對瑪湖凹陷主力勘探層段和有利區(qū)帶缺乏有效的認(rèn)識。本文在層序地層研究基礎(chǔ)上，綜合識別儲集層和區(qū)域性蓋層發(fā)育段，優(yōu)選有利儲蓋組合，為油氣勘探提供依據(jù)。

1　地質(zhì)概況

準(zhǔn)噶爾盆地西北緣地區(qū)為古生代晚期—中生代早期形成的前陸沖斷帶，瑪湖凹陷位于哈拉阿拉特山山前，處于西北緣斷階帶下盤，是準(zhǔn)噶爾盆地六大生烴凹陷之一，其北斜坡帶也是準(zhǔn)噶爾盆地油氣最富集的區(qū)域之一?，敽枷菸鞅苯訛跸臄嗔褞Ш涂税贁嗔褞?，東南部與夏鹽凸起、達(dá)巴松凸起相接（圖1）。地層從石炭系到第四系發(fā)育齊全，中—上二疊統(tǒng)包括夏子街組（P2x）、下烏爾禾組（P2w）和上烏爾禾組（P3w）[3-5]。

圖1　準(zhǔn)噶爾盆地瑪湖凹陷構(gòu)造位置

中二疊統(tǒng)夏子街組下部為厚層砂礫巖夾灰綠色泥巖，中上部為灰色、灰綠色泥巖夾砂礫巖；中二疊統(tǒng)下烏爾禾組整體為灰色泥巖夾薄層砂巖、砂礫巖。上二疊統(tǒng)上烏爾禾組下部為厚層砂礫巖，上部為棕紅色泥巖。按照巖性組合，夏子街組從下到上分為夏一段、夏二段、夏三段和夏四段，下烏爾禾組亦從下到上分為烏一段、烏二段、烏三段和烏四段，均表現(xiàn)為下粗上細(xì)的正韻律。

瑪湖凹陷發(fā)育二疊系佳木河組、風(fēng)城組、下烏爾禾組3套有效烴源巖[6-7]。其中，風(fēng)城組是瑪湖凹陷最重要的烴源巖，分布面積廣且厚度大，總有機碳含量為0.14%～32.35%，平均為2.91%，干酪根為Ⅱ型[8-9]。從有機質(zhì)熱演化程度來看，烴源巖在斜坡區(qū)埋深較大，處于生烴中心，整體處于高成熟演化階段。

研究區(qū)中—上二疊統(tǒng)主要為沖積扇、扇三角洲和濱淺湖沉積環(huán)境[10-12]?，敽枷葜芫壈l(fā)育夏子街扇、黃羊泉扇、克拉瑪依扇、中拐扇、鹽北扇和夏鹽扇6大沉積體系。沖積扇多分布在盆緣斷裂帶附近，扇三角洲在瑪湖凹陷周緣的斜坡區(qū)分布。沖積扇、扇三角洲都屬于近源快速堆積，沉積物粒度大、分選差、相變快，沉積物的厚度及分布范圍受物源和湖平面升降的影響較大。已鉆揭的瑪湖凹陷中—上二疊統(tǒng)儲集層較薄，單層厚度一般為4～10 m，以砂（礫）泥巖互層為主。

2　層序地層劃分

對夏子街組、下烏爾禾組各4個段按巖性對比劃分，在地層橫向?qū)Ρ戎谐４嬖诖r現(xiàn)象，難以有效地從盆地構(gòu)造、沉積演化上識別具有相同成因單元的儲集層和區(qū)域性蓋層，優(yōu)選有利儲蓋組合和勘探層段。通過對環(huán)瑪湖凹陷斜坡區(qū)鉆遇中—上二疊統(tǒng)的47口井進行層序地層劃分，以及7條橫、縱剖面的對比，在瑪湖凹陷夏子街組、下烏爾禾組、上烏爾禾組中識別出了3個二級層序界面（SB）、3個三級層序界面和4個最大湖泛面，將瑪湖凹陷中—上二疊統(tǒng)劃分為2個二級層序和6個三級層序，建立了相應(yīng)的等時地層格架。

2.1層序界面及最大湖泛面

3個二級層序界面是指二疊系與三疊系之間、下烏爾禾組與上烏爾禾組之間以及風(fēng)城組與夏子街組之間的大型角度不整合面；3個三級層序界面是指夏子街組夏二段與夏三段之間不整合面、下烏爾禾組與夏子街組間不整合面、下烏爾禾組烏三段與烏二段之間不整合面；4個最大湖泛面分布在夏子街組中部、下烏爾禾組下部和中部。

二級層序界面在地震上表現(xiàn)為明顯的上超下削特征。風(fēng)城組沉積處于準(zhǔn)噶爾盆地前陸盆地發(fā)育末期，進入夏子街組沉積期，盆地開始向拗陷盆地演化，湖盆不斷向外擴張，地層分布范圍也不斷擴大，形成了風(fēng)城組與夏子街組之間的超覆不整合。中二疊世末期的構(gòu)造運動導(dǎo)致西北緣地區(qū)向南東東方向掀斜，在瑪湖凹陷西部和北部表現(xiàn)為輕微的褶皺變化[13]，瑪湖凹陷南部上烏爾禾組與下烏爾禾組之間發(fā)育一套區(qū)域性角度不整合（圖2a）。上烏爾禾組沉積期，瑪湖凹陷的沉積中心主要分布在瑪湖凹陷南部，受二疊紀(jì)末期構(gòu)造運動的影響，瑪湖凹陷西北部地區(qū)地層大幅度抬升剝蝕，在瑪湖凹陷西部和北部形成了百口泉組與下烏爾禾組之間的大型角度不整合。錄井資料表明，二級層序界面為明顯的巖性突變面，上覆近百米厚的砂礫巖與下伏泥質(zhì)巖接觸；各類測井曲線在二級層序界面處也存在明顯的突變（圖2a）。

三級層序界面主要受局部構(gòu)造升降和湖平面變化的影響，與之對應(yīng)的不整合面分布比較局限，僅在瑪湖凹陷周緣斜坡區(qū)分布；地震剖面上可識別出上超、下削等現(xiàn)象；錄井上表現(xiàn)為厚度相對較大的砂礫巖與下伏泥質(zhì)巖的接觸；自然伽馬、聲波時差曲線為比較明顯的突變接觸（圖2b）。

最大湖泛面在地震上為比較連續(xù)的同相軸，上覆地層逐層超覆；由于鉆井大部分集中在斜坡部位，因此錄井上多為大段灰綠色、暗色粉砂質(zhì)泥巖；自然伽馬、聲波時差曲線呈低幅齒狀（圖2c）。

2.2層序地層格架

瑪湖凹陷夏子街組、下烏爾禾組構(gòu)成一個完整的二級層序，夏子街組可分為2個三級層序，下烏爾禾組分為3個三級層序；上烏爾禾組為另一個發(fā)育在水進階段的二級層序，分為1個三級層序（圖3）。

圖2　瑪湖凹陷中—上二疊統(tǒng)層序界面及最大湖泛面識別特征

夏子街組沉積于湖盆由前陸轉(zhuǎn)為拗陷盆地發(fā)育的早期，湖平面較低，構(gòu)造起伏強烈，主要為一套陸源粗碎屑物質(zhì)，砂礫巖分選差，泥巖多為棕紅色，整體以填平補齊作用為主。由于早期地形高差大，湖平面上升緩慢，隨著湖盆緩慢地擴大，沉積物向物源區(qū)退覆，在夏四段沉積期有一次相對較大的湖泛，沉積了一套20～50 m的暗色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖（圖3）。

下烏爾禾組和夏子街組之間為1個三級不整合面，不整合分布較為局限，僅在瑪湖凹陷周緣的斜坡區(qū)可見。下烏爾禾組沉積初期，沉積物相對較粗，尤其是在坡折之下砂礫巖較為發(fā)育，但粒度、厚度及整體規(guī)模都不如夏子街組。在前期填平補齊的基礎(chǔ)上，瑪湖凹陷周緣地勢平緩，斜坡逐漸變緩，湖平面的小幅上升就能形成斜坡區(qū)大面積的水侵。因此在下烏爾禾組沉積初期發(fā)生1次快速的水進，形成厚度較大、相對較純的區(qū)域性湖泛泥巖。隨后，湖平面開始緩慢下降，沉積物開始向湖盆中心推進，下烏爾禾組沉積中期高位體系域開始發(fā)育。在下烏爾禾組沉積中—晚期又有2次水進和水退，由于后期地形坡折不明顯，因此僅能識別出低位域和高位域。下烏爾禾組沉積末期，瑪湖凹陷整體向北抬升，北部地層大部分被剝蝕，對應(yīng)的下烏爾禾組沉積晚期高位域在斜坡部位剝蝕嚴(yán)重，形成了下烏爾禾組與上烏爾禾組之間的大型角度不整合。

圖3　準(zhǔn)噶爾盆地環(huán)瑪湖凹陷中—上二疊統(tǒng)層序地層劃分

上烏爾禾組是第2個二級層序，但后期剝蝕嚴(yán)重，僅在瑪湖凹陷南部發(fā)育，厚度遠(yuǎn)比中二疊統(tǒng)小。

3　有利儲蓋組合優(yōu)選

瑪湖凹陷中—上二疊統(tǒng)整體為砂（礫）巖與泥巖薄互層，縱向上發(fā)育多套儲蓋組合；從層序地層角度看，最主要的區(qū)域性蓋層和單層厚度較大的儲集層發(fā)育段組成的有利儲蓋組合可分為3套。下部儲蓋組合位于夏子街組中上部，由夏子街組晚期的湖泛泥巖和夏子街組早—中期的厚層砂礫巖組成；中部儲蓋組合位于下烏爾禾組底部，由下烏爾禾組中部的湖泛泥巖和下烏爾禾組底部的儲集層組成；上部儲蓋組合位于二疊系與三疊系、下烏爾禾組與上烏爾禾組2個不整合面之間，由二疊系與三疊系不整合面控制的風(fēng)化黏土巖和下伏的儲集層組成（圖4）。

瑪湖凹陷中—上二疊統(tǒng)發(fā)育3套區(qū)域性蓋層，分別受不整合面和最大湖泛面控制。受不整合控制的區(qū)域性蓋層是指受二疊系與三疊系不整合控制的風(fēng)化黏土巖，由于風(fēng)化剝蝕時間長，在環(huán)瑪湖凹陷構(gòu)造高部位及斜坡區(qū)，該不整合面之下形成了穩(wěn)定分布的風(fēng)化黏土巖，厚度一般為1～30 m，斜坡區(qū)的鉆井基本上都鉆揭了這套風(fēng)化黏土巖（圖4）。

受湖泛面控制的區(qū)域性蓋層是指夏子街組和下烏爾禾組的兩套最大湖泛面控制下的區(qū)域性蓋層，夏子街組沉積晚期存在一次較大規(guī)模的湖侵，但由于物源供給充足，斜坡區(qū)仍然存在一定厚度的砂體，在下烏爾禾組沉積中期，湖平面快速上升，形成了區(qū)域性分布的厚層泥巖，夏三段、夏四段的湖泛泥巖和烏二段的湖泛泥巖形成了穩(wěn)定的蓋層（圖5）。

厚度較大的砂礫巖儲集層集中發(fā)育在二級層序界面的附近。中—上二疊統(tǒng)整體以扇三角洲沉積為主，繼承性發(fā)育中拐—克拉瑪依扇、百口泉扇、烏爾禾—夏子街扇和瑪東扇（圖6），但由于盆緣物源區(qū)的活動期次和基準(zhǔn)面的變化，縱向上主要分為3個大型扇體發(fā)育階段。第一期為夏子街組沉積早—中期，此時湖盆剛剛開始向坳陷盆地演化，瑪湖凹陷周緣山高谷深，物源供給充足，形成了厚度大、粒度粗的夏子街組扇體，尤其是在坡折處，往往能夠沉積厚度較大的砂巖、砂礫巖。第二期為下烏爾禾組沉積早期，此時仍然處于二級層序發(fā)育中期，基準(zhǔn)面相對比較低，物源供給充足，扇體規(guī)模仍較大（圖5）。下烏爾禾組沉積晚期是湖泛后高位體系域的發(fā)育階段，沉積物粒度、分選、磨圓各方面都較好，但由于下烏爾禾組沉積后期地層剝蝕嚴(yán)重，下烏爾禾組粗粒沉積物在盆緣斜坡區(qū)被剝蝕殆盡，只剩下細(xì)粒沉積物。而上烏爾禾組沉積時期，是另一個二級層序發(fā)育的開始，同樣發(fā)育厚層的砂巖和砂礫巖扇體。

圖4　環(huán)瑪湖凹陷中—上二疊統(tǒng)有利儲蓋組合優(yōu)選

圖5　瑪湖凹陷中—上二疊統(tǒng)沉積相對比剖面

圖6　瑪湖凹陷夏子街組（a）、下烏爾禾組沉積相（b）

上部儲蓋組合受二疊系與三疊系大型角度不整合控制，以地層油氣藏為主要勘探目標(biāo)，而且斜坡區(qū)的埋深一般在3 200～4 500 m，深部的油源斷裂與不整合面溝通，可以有效輸導(dǎo)油氣，上部儲蓋組合是優(yōu)先勘探的主要層段。中、下部儲蓋組合主要儲集層發(fā)育在拗陷湖盆形成初期，一般集中在坡折帶之下，以巖性油氣藏勘探為主；另外，坡折帶之下埋深大，物性相對致密，針對中、下儲蓋組合應(yīng)首先立足于準(zhǔn)噶爾盆地西北緣斷裂帶，圍繞與斷裂帶配合的扇體進行構(gòu)造巖性油氣藏的勘探，突破后再向瑪湖凹陷斜坡區(qū)擴展。

4　結(jié)論

（1）瑪湖凹陷中—上二疊統(tǒng)發(fā)育在前陸盆地向拗陷盆地轉(zhuǎn)換階段，縱向上可分為2個二級層序和6個三級層序。夏子街組沉積于慢速水進階段，發(fā)育2個三級層序；下烏爾禾組沉積在快速水進階段，發(fā)育3個三級層序；上烏爾禾組只發(fā)育1個三級層序。

（2）瑪湖凹陷中—上二疊統(tǒng)發(fā)育3套有利儲蓋組合，下部儲蓋組合由夏子街組上部的湖泛泥巖和中—下部的厚層砂礫巖組成，中部儲蓋組合由下烏爾禾組中部的湖泛泥巖和底部的砂礫巖組成，上部儲蓋組合由二疊系與三疊系不整合面下的風(fēng)化黏土巖和厚層砂礫巖組成。上部儲蓋組合以地層油氣藏為主，中、下部儲蓋組合以巖性、構(gòu)造巖性油氣藏為主。

（3）上部儲蓋組合埋藏淺，瑪湖凹陷斜坡區(qū)也有多口井發(fā)現(xiàn)油氣流和油氣顯示，是下一步勘探的主要層段，應(yīng)加強厚層砂礫巖儲集層發(fā)育區(qū)及成藏條件的分析，中、下儲蓋組合埋深相對較大，雖然是主要儲集層發(fā)育段，但儲集層物性相對較差，應(yīng)首先立足于準(zhǔn)噶爾盆地西北緣斷裂帶，然后向瑪湖凹陷斜坡區(qū)擴展。

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（編輯顧新元）

Optimization of Favorable Reservoir?Caprock Assemblages of Middle?Upper Permian in Mahu Sag,Junggar Basin

YANG Fan1,WEI Yanzhao1,Abulimiti2,CHEN Gangqiang2,BIAN Baoli2
(1.Research Institute of Petroluem Exploration and Development,PetroChina,Beijing 100083,China; 2.Research Institute of Exploration and Development,XinjiangOilfield Company,PetroChina,Karamay,Xinjiang 834000,China)

Abstract:This paper presents the sequence stratigraphic classification of single well of the Middle?Upper Permian in slope area surround?ing Mahu sag of Junggar basin,and the sequence stratigraphic correlation of well logging and seismic profile,dividing the Xizijie formation, the Lower Wuerhe formation and the Upper Wuerhe formation into two second?order sequences and six third?order sequences,and recogniz?es the thick glutenite reservoirs of the middle?lower part of Xizijie formation,the lower and upper parts of Lower Wuerhe formation,and Up?per Wuerhe formation,as well as three regional caprocks in the upper part of Xizijie formation,the middle part of Lower Wuerhe formation and the top of Upper Wuerhe formation,by which three favorable reservoir?caprock assemblages are given.The middle and lower assem?blages are controlled by low stand system tract’s slope break belt,and dominated by lithologic and structural?lithologic reservoirs;the up?per one is controlled by large?scale unconformities of the Permian-Triassic and the Lower Wuerhe formation-Upper Wuerhe formation, dominated by stratigraphic reservoir,and characterized by relatively shallow burial,matching well with oil source faults and high efficient petroleum transport system,it could be an important areafor the recent hydrocarbon exploration.

Keywords:Junggar basin;Mahu sag;Permian;sequence stratigraphy;reservoir?caprock assemblage

作者簡介：楊帆（1984-），男，湖北荊州人，工程師，博士，石油地質(zhì)，（Tel）010-83598480（E-mail）yf2010@petrochina.com.cn

基金項目：國家科技重大專項（2011ZX05001-003)

收稿日期：2015-09-18

修訂日期：2016-02-14

文章編號：1001-3873（2016）02-0131-07

DOI：10.7657/XJPG20160202

中圖分類號：TE122

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A