阜東斜坡帶頭屯河組二段成藏條件及控制因素研究

靳軍，葉勇，文華國(guó)，連麗霞，于景維，祁利祺，徐文禮

（1.新疆油田實(shí)驗(yàn)地質(zhì)中心，新疆 克拉瑪依 834000；2.新疆油田公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，新疆 克拉瑪依 834000；3.成都理工大學(xué)“油氣藏地質(zhì)及開(kāi)發(fā)工程”國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610059）

阜東斜坡帶頭屯河組二段成藏條件及控制因素研究

靳軍1，葉勇2，文華國(guó)3，連麗霞1，于景維3，祁利祺1，徐文禮3

（1.新疆油田實(shí)驗(yàn)地質(zhì)中心，新疆 克拉瑪依 834000；2.新疆油田公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，新疆 克拉瑪依 834000；3.成都理工大學(xué)“油氣藏地質(zhì)及開(kāi)發(fā)工程”國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610059）

據(jù)鉆測(cè)井、地震及分析化驗(yàn)等資料，對(duì)準(zhǔn)東阜東斜坡帶中侏羅統(tǒng)頭屯河組進(jìn)行成藏條件分析。認(rèn)為頭屯河組二段具形成大規(guī)模油氣藏的有效條件，該區(qū)油氣藏主要控制因素為沉積體系、異常壓力和斷裂構(gòu)造。頭屯河組二段為該區(qū)最有利勘探層系。

阜東斜坡區(qū)；中侏羅統(tǒng)；頭屯河組二段；成藏條件；主控因素

準(zhǔn)東地區(qū)油氣勘探始于20世紀(jì)50年代，經(jīng)多年勘探，相繼發(fā)現(xiàn)8個(gè)油氣田（火燒山、北三臺(tái)、三臺(tái)、甘河、彩南、五彩灣、沙南、沙北）及諸多含油氣構(gòu)造和出油氣井（點(diǎn)）。近年來(lái)，準(zhǔn)東地區(qū)阜康凹陷油氣勘探獲得突破性進(jìn)展，阜東斜坡帶內(nèi)阜東5井獲高產(chǎn)工業(yè)油氣流，附近多口井試油均獲良好結(jié)果，展示良好的勘探局面。經(jīng)多年研究，該區(qū)油氣勘探取得一定成果[1-12]，于景維、柳妮、靳軍等對(duì)頭屯河組層序地層、沉積相、物源、儲(chǔ)層非均質(zhì)性及控制因素進(jìn)行詳細(xì)研究，認(rèn)為頭屯河組NE向?yàn)檠芯繀^(qū)主要物源方向，區(qū)內(nèi)主要發(fā)育辮狀河三角洲沉積，水下分流河道砂體有利于儲(chǔ)集層發(fā)育，為勘探重點(diǎn)區(qū)域；李云等對(duì)頭屯河組儲(chǔ)集層敏感性進(jìn)行了分析；季敏和陳彬滔等對(duì)研究區(qū)頭屯河組沉積和儲(chǔ)層特征進(jìn)行了對(duì)比。由于油氣地質(zhì)條件存在的復(fù)雜性和特殊性導(dǎo)致油氣勘探效率較低，特別是對(duì)中侏羅統(tǒng)頭屯河組油氣成藏條件及油氣藏主控因素認(rèn)識(shí)不清，缺乏對(duì)油氣藏整體研究，阻礙了阜東斜坡區(qū)有利區(qū)帶的評(píng)價(jià)與優(yōu)選。因此，本次研究采用最新資料，對(duì)該區(qū)頭屯河組二段成藏條件及控制因素進(jìn)行研究，為下一步油藏精細(xì)描述提供幫助。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

研究區(qū)北鄰白家海凸起，東北接奇臺(tái)凸起，東靠北三臺(tái)凸起，向南收斂于阜康斷裂帶（圖1），寬20~ 40 km，面積約800 km2，整體為一簡(jiǎn)單的低緩鼻狀構(gòu)造。受后期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，中部和南部發(fā)育大量斷裂，北部斷裂較少。中侏羅統(tǒng)頭屯河組自下而上可劃分為頭一段、頭二段和頭三段。近期勘探和研究成果表明，頭屯河組發(fā)育辮狀河三角洲沉積體系[3-4]。研究區(qū)物源主要來(lái)源于北部奇臺(tái)凸起（卡拉麥里山）和南部博格達(dá)山，東部北三臺(tái)凸起為少量物源[10]。區(qū)內(nèi)以發(fā)育辮狀河三角洲前緣亞相沉積為主，油藏類(lèi)型主要為受水下分流河道砂體控制的地層-巖性復(fù)合油藏[13-17]，地層埋深2 100~3 000 m。頭屯河組二段儲(chǔ)集層中含有大量油氣，本文重點(diǎn)對(duì)頭二段油氣藏進(jìn)行研究。

2 成藏條件

2.1 烴源巖條件

研究區(qū)發(fā)育3套烴源巖，二疊系平地泉組，二疊—三疊系小泉溝群及中下侏羅統(tǒng)，具較強(qiáng)生烴能力。平地泉組烴源巖有機(jī)碳含量平均為2.39%，以大于0.7%的為主，氯仿瀝青“A”為0.032%，生烴潛力為3.84 mg/g，具好的有機(jī)質(zhì)豐度，有機(jī)質(zhì)類(lèi)型主要為Ⅱ2-Ⅲ型，鏡質(zhì)體反射率反映烴源巖處于高成熟階段［17］。小泉溝群源巖有機(jī)碳平均含量2.48%，熱解生烴潛力為6.89 mg/g，氯仿瀝青“A”為0.12%，有機(jī)質(zhì)類(lèi)型在Ⅰ-Ⅲ型都有分布，總體上屬好生烴能力源巖［17］。中下侏羅統(tǒng)烴源巖平均有機(jī)碳含量為1.91%，熱解生烴潛量為3.06 mg/g，氯仿瀝青“A”為0.12%，有機(jī)質(zhì)類(lèi)型主要為Ⅱ2-Ⅲ型，鏡質(zhì)體反射率反映烴源巖處于低熟-成熟階段，中下侏羅統(tǒng)中碳質(zhì)泥巖和煤層展示良好的生烴潛力［17］。

圖1 準(zhǔn)噶爾盆地構(gòu)造單元及研究區(qū)位置圖Fig.1 Tectonic unit and study area position in Junggar basin 1.井號(hào)；2.斷層；3.分界線；4.構(gòu)造等高線；5.尖滅線

2.2 儲(chǔ)集條件

2.2.1 儲(chǔ)集層巖性特征

阜東斜坡區(qū)頭屯河組二段儲(chǔ)集巖主要為含礫中-粗砂巖、細(xì)砂巖、粉砂巖及互層組合。按劉寶珺砂巖分類(lèi)方案，巖石類(lèi)型以細(xì)粒巖屑砂巖為主，次為細(xì)-中粒長(zhǎng)石巖屑砂巖，石英含量低，長(zhǎng)石和巖屑含量分別為較高和很高。穩(wěn)定組分與不穩(wěn)定組分之比為0.254，其中不穩(wěn)定組分巖屑類(lèi)型以火山碎屑巖（凝灰?guī)r）為主，次為泥巖、粉砂巖、千枚巖、安山巖等，巖屑和云母等礦物碎屑，具成分成熟度低特點(diǎn)[2-3]。碎屑以次棱角狀為主，少量為棱角狀和次圓狀，粒度0.10~0.5 mm，平均0.18 mm，分選系數(shù)平均2.56，分選性中等-好，雜基含量較低，總體具結(jié)構(gòu)成熟度中等偏高特點(diǎn)。表明物源區(qū)距離很近，母巖為含有花崗巖和花崗片麻巖組合的雜巖體，沉積速率較高。碎屑顆粒以點(diǎn)接觸為主，局部為點(diǎn)-線接觸，孔隙式膠結(jié)，反映砂巖在成巖過(guò)程中經(jīng)較弱壓實(shí)作用。膠結(jié)物含量也較低，主要為灰質(zhì)和硅質(zhì)礦物等。石英和長(zhǎng)石碎屑次生加大現(xiàn)象不明顯，局部被長(zhǎng)石碎屑溶蝕。異常高壓帶的出現(xiàn)抑制了上覆地層壓溶作用和石英的增生，因此，砂巖孔隙保存好，以原生粒間孔為主，次為剩余粒間孔和粒間溶孔組合，極有利于孔隙型儲(chǔ)層發(fā)育。

2.2.2 儲(chǔ)集層物性特征

孔隙度和滲透率反映儲(chǔ)層物性的基本參數(shù)，儲(chǔ)層物性是儲(chǔ)集性能直接的影響因素［18］。阜東斜坡帶33口井119個(gè)樣品統(tǒng)計(jì)顯示，頭屯河組二段孔隙度平均為14.98%，主要為2.69%~ 28.88%，滲透率平均26.08×10-3μm2，主要為0.01×10-3~790×10-3μm2，具中孔中低滲儲(chǔ)層特征。毛細(xì)管壓力曲線反映頭二段儲(chǔ)層總體具分選性一般、中等偏粗-細(xì)喉、略粗歪度特征。通過(guò)200余個(gè)樣品統(tǒng)計(jì)其孔隙體積比高，平均孔喉半徑較低，反映儲(chǔ)層中孔隙連通性一般，滲透率較低。據(jù)頭屯河組儲(chǔ)層巖石鏡質(zhì)體反射率、粘土礦物含量及壓實(shí)作用強(qiáng)度等，判斷儲(chǔ)層處于早成巖B期，成巖強(qiáng)度不高。因此，頭二段儲(chǔ)層大部分原生孔隙得到保存。據(jù)鑄體薄片統(tǒng)計(jì)，阜東斜坡帶頭二段原生粒間孔占孔隙總量的67.62%，粒內(nèi)溶孔占8.1%，粒間溶孔占1.79%，表明阜東斜坡帶頭屯河組二段儲(chǔ)層以原生粒間孔為主，次生溶孔所占比例很低。

2.3 蓋層條件

研究區(qū)頭屯河組二段沉積發(fā)育褐色、褐灰色、灰色及灰綠色泥巖，同褐色、灰色泥質(zhì)粉砂巖、砂巖和砂礫巖等厚或不等厚互層，分流間洼地、分流間灣及前三角洲泥巖為研究區(qū)局部蓋層，對(duì)下傾方向河道及河口壩砂體起良好的封蓋作用，形成較好的儲(chǔ)蓋組合。頭二段地層中存在異常超壓帶，超壓帶邊緣砂體受地層壓力影響顆粒間排列緊密，對(duì)油氣形成封堵。同時(shí)，下白堊統(tǒng)湖泊相泥巖也為侏羅系砂體提供區(qū)域性蓋層。

2.4 圈閉條件

研究區(qū)內(nèi)圈閉發(fā)育，通過(guò)地球物理手段，發(fā)現(xiàn)圈閉至少13個(gè)，圈閉面積約260 km2，單個(gè)圈閉面積大于15 km2。圈閉類(lèi)型為構(gòu)造圈閉和非構(gòu)造圈閉，以非構(gòu)造圈閉為主。構(gòu)造圈閉包括斷鼻和斷塊圈閉，非構(gòu)造圈閉包括巖性圈閉、地層圈閉及巖性-地層復(fù)合圈閉，圈閉發(fā)育一般受二三級(jí)斷裂控制及影響。

2.5 運(yùn)移條件

據(jù)油氣成藏成果分析，認(rèn)為研究區(qū)運(yùn)移條件主要包括不整合、后期斷裂及砂體疊置關(guān)系，它們共同構(gòu)成有效的復(fù)式疏導(dǎo)體系［19］。其中不整合在整個(gè)研究區(qū)起連接油源及運(yùn)輸作用，后期斷裂起對(duì)先前油氣藏的改變及控制油氣再次運(yùn)移作用，砂體疊置關(guān)系影響油氣的平面分布及最終成藏（圖2）。2.5.1不整合運(yùn)移

圖2 研究區(qū)W井-J井油氣藏疏導(dǎo)體系示意圖Fig.2 Schematic diagram of Reservoir drainage system between well W to J in study area1.不整合面；2.局部沖斷面；3.油氣運(yùn)移方向；4.斷裂；5.烴源巖

研究區(qū)頭屯河組二段不整合類(lèi)型主要分為兩類(lèi)，一類(lèi)是頭二段同下伏頭一段地層超覆不整合和削截不整合，另一類(lèi)是頭二段沉積時(shí)期，水下分流河道砂體對(duì)分流間灣或河口壩的沖刷不整合。前者為溝通中下侏羅統(tǒng)源巖做出貢獻(xiàn)，后者之上的分流河道砂體被一定厚度泥巖封蓋，該套砂體為油氣運(yùn)移有效通道。

2.5.2 斷裂運(yùn)移

受燕山運(yùn)動(dòng)和喜山運(yùn)動(dòng)影響，研究區(qū)后期發(fā)育大量斷裂 ，這些斷層傾向和走向不一致，級(jí)別較低，多為三級(jí)斷裂，平面上呈直線、曲線及弧形分布。有的斷裂斷距較大，溝通早期源巖（二疊系平地泉組，二疊—三疊系小泉溝群），使得研究區(qū)存在混源油氣藏。研究區(qū)大部分?jǐn)嗔岩?guī)模較小，斷層兩盤(pán)多呈“面”狀接觸，斷裂側(cè)向封閉性取決于上、下兩盤(pán)地層壓力差，封閉機(jī)理主要為巖性并置封閉［21］，一定程度上破壞了原先形成的油氣藏，控制油氣重新運(yùn)移，形成斷裂-巖性（地層）復(fù)合油氣藏。

2.5.3 砂體疊置運(yùn)移

研究區(qū)頭屯河組二段砂體相對(duì)于頭一段和頭三段砂體連續(xù)性較好[2-3]，保證了油氣的橫向運(yùn)輸。同時(shí)，砂體邊緣被泥巖分隔開(kāi)，泥巖厚度較大，防止油氣的溢散，可直接形成巖性油氣藏。由于研究區(qū)物源較多，頭二段不同物源砂體垂向上相互疊置，平面上相互連接，粒度較細(xì)、分選較好的砂體經(jīng)后期壓實(shí)作用可形成致密隔層，防止油氣漏失。

上述描述只提供油氣可能的運(yùn)移途徑，對(duì)具體油藏中油氣有效運(yùn)移路徑的確定，還需結(jié)合已確定的油源方向，通過(guò)地化指標(biāo)確定的油氣宏觀運(yùn)移方向共同判斷［22-23］。

2.6 保存條件

據(jù)研究區(qū)探井綜合柱狀圖及連井對(duì)比資料，頭屯河組二段和頭三段沉積時(shí)期發(fā)育的大套泥巖為頭屯河組二段儲(chǔ)集層的有效蓋層，特別是對(duì)后期受斷裂影響較小區(qū)域，多套分流間灣及前三角洲泥巖為頭二段油氣藏的保存提供條件。

后期受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，研究區(qū)大部分區(qū)域發(fā)育斷裂，由于斷距不大，原先形成的油氣藏中油氣重新移動(dòng)至新的圈閉中成藏。原頭三段甚至二疊—三疊時(shí)期形成的油氣藏可能被斷裂破壞，在頭二段重新成藏。具體需考慮斷裂的封閉性條件。

總之，通過(guò)對(duì)“生、儲(chǔ)、蓋、圈、運(yùn)、?！睏l件分析，認(rèn)為研究區(qū)頭二段具發(fā)育大規(guī)模油氣藏有利因素，油氣藏包括“下生上儲(chǔ)”和“自生自儲(chǔ)”，分布范圍大多受控于斷裂發(fā)育，多數(shù)巖性油氣藏發(fā)育于研究區(qū)北部斷裂影響較小區(qū)域。

3 成藏控制因素

3.1 有利沉積體系控制油氣藏分布

研究區(qū)目前發(fā)現(xiàn)的油氣藏中，儲(chǔ)集砂體多為三角洲前緣粒度粗、分選好的水下分流河道砂。河口壩砂體儲(chǔ)層規(guī)模不大，呈透鏡狀。本區(qū)微相主要?jiǎng)澐譃樗路至骱拥?、水下天然堤、河口壩、水下決口河道及前緣席狀砂，通過(guò)5種微相與儲(chǔ)層物性關(guān)系，反映出水下分流河道及河口壩的物性最好（圖3）。同時(shí)結(jié)合古地貌特征和物源方向，對(duì)儲(chǔ)層物性進(jìn)行平面上劃分，將儲(chǔ)層級(jí)別進(jìn)行定量刻畫(huà)（圖3），利用剝蝕線（圖中藍(lán)色線段）及不同層厚平面分布邊界（圖中黑色線段），將儲(chǔ)集物性在平面上劃分，物性由黃色到藍(lán)色逐漸變差。

圖3 阜東斜坡帶頭二段儲(chǔ)層物性平面展布圖（左）及沉積微相與物性關(guān)系圖（右）Fig.3 Plane distributive map of reservoir physical property(left)and relation graph of sedimentary microfacies and physical property(right)of secondary member of Toutunhe Formation in Fudong slope area

垂向上基準(zhǔn)面的升降對(duì)沉積旋回具控制作用，進(jìn)而控制砂體的疊置與展布。研究表明，頭二段沉積湖水呈加深狀態(tài)［24-25］，揭示基準(zhǔn)面上升過(guò)程。受物源影響，基準(zhǔn)面上升早中期會(huì)產(chǎn)生由底沖刷面-厚層塊狀砂巖-溢堤薄層粉砂巖-分流間灣泥組成的向上變細(xì)的層序，與多套砂體疊置相比，此類(lèi)層序更有利于儲(chǔ)集層發(fā)育[3]。湖泛面時(shí)期形成的泥巖不穩(wěn)定且具一定厚度，可作為圈閉形成有效條件。

3.2 異常壓力帶控制油氣藏形成與保存

前人對(duì)準(zhǔn)噶爾盆地東部異常壓力進(jìn)行研究［26-27］，認(rèn)為阜康斷裂帶附近斜坡區(qū)由于欠壓實(shí)和博格達(dá)山逆沖附加地應(yīng)力造成普遍異常高壓。通過(guò)對(duì)研究區(qū)多口井聲波時(shí)差曲線分析，認(rèn)為頭二段聲波時(shí)差出現(xiàn)普遍的異常高值，最大值可達(dá)112 μm/s。據(jù)測(cè)試資料及前人研究成果［27］，頭二段普遍存在異常高壓帶，地層壓力系數(shù)達(dá)1.6（圖4）。

圖4 研究區(qū)阜東5井（左）和阜東7井（右）頭二段異常高壓帶的表現(xiàn)形式Fig.4 Manifestation of overpressure belt of secondary member of Toutunhe Formation in well Fudong5(left)and well Fudong7(right)

異常高壓帶的出現(xiàn)明顯抑制了上覆地層壓溶作用和石英增生，使大量原生孔隙得以保存，同時(shí)流體活動(dòng)性變差，限制了膠結(jié)作用，一定程度上減少了儲(chǔ)層物性降低幅度，為原生孔隙創(chuàng)造良好保存條件。研究區(qū)多口井巖心中發(fā)現(xiàn)少量高角度及低角度裂縫，多為泥質(zhì)充填、半充填或未充填狀態(tài)，如后期構(gòu)造活動(dòng)產(chǎn)生裂縫，范圍應(yīng)較廣。研究區(qū)50口井，僅有不超過(guò)10口井有裂縫，推測(cè)裂縫應(yīng)為異常高壓帶產(chǎn)物。這些裂縫改善了研究區(qū)儲(chǔ)層物性，為油氣自烴源巖呈混相涌流排出的通道。異常高壓是油氣聚集和保存的重要條件，不僅對(duì)油水形成封閉，還可對(duì)擴(kuò)散相天然氣形成封閉。遭遇斷裂時(shí)，異常壓力帶內(nèi)塑性泥巖會(huì)向斷裂帶中流動(dòng)，填充破碎巖產(chǎn)生的孔隙，提高封閉性，保護(hù)油氣藏不被地下水、氧和細(xì)菌破壞［27］。

3.3 斷裂控制油氣藏再形成

研究區(qū)中部油氣藏中油源多來(lái)自二疊系，古生新儲(chǔ)特點(diǎn)決定斷裂在油氣藏再形成過(guò)程中具重要作用。它的存在開(kāi)啟了已有油氣藏，為油氣重新移動(dòng)提供動(dòng)力和通道。同時(shí)斷裂靜止時(shí)期，在斷裂帶下盤(pán)斜坡區(qū)，油氣沿地層上傾方向運(yùn)移,遇斷層遮擋，油氣便聚集重新成藏。構(gòu)造背景對(duì)非構(gòu)造油氣藏平面分布也有影響，研究區(qū)非構(gòu)造油氣藏整體位于一個(gè)平緩的鼻狀構(gòu)造上，為一個(gè)古背斜或鼻狀構(gòu)造凸起部位，同油氣運(yùn)移方向匹配，為油氣聚集提供較好背景，增加了非構(gòu)造油氣藏的形成概率［22］。

4 結(jié)論

（1）研究區(qū)頭屯河組二段具規(guī)模成藏良好條件，二疊系平地泉組，二疊—三疊系小泉溝群及中下侏羅統(tǒng)，均具較強(qiáng)生烴能力。頭二段儲(chǔ)集砂體物性較好，儲(chǔ)集性能強(qiáng)。大套泥巖同儲(chǔ)集砂體構(gòu)成“下生上儲(chǔ)”和“自生自儲(chǔ)”的良好儲(chǔ)蓋組合。有效的疏導(dǎo)體系，可在斷裂發(fā)育部位形成構(gòu)造-非構(gòu)造復(fù)合油氣藏，在斷裂不發(fā)育地區(qū)發(fā)育非構(gòu)造油氣藏。

（2）本區(qū)油藏主要控制因素包括有利沉積體系、異常高壓帶及斷裂。有利沉積體系為油藏形成提供基本條件，尤其有利于非構(gòu)造油氣藏發(fā)育；異常高壓的存在為油氣排出及運(yùn)移提供必要?jiǎng)恿?，并為油氣保存?chuàng)造條件；后期斷裂控制油源及油氣藏再形成，為構(gòu)造-非構(gòu)造復(fù)合油氣藏形成創(chuàng)造必要條件，同時(shí)對(duì)本區(qū)古構(gòu)造背景與油源方向配置有利?？傮w認(rèn)為頭屯河組二段為該區(qū)最有利勘探層系。

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Reservoir Forming Conditions and Controlling Factors Analysis in the Second member of Toutunhe Formation in Fudong Slope

Jin Jun1,Ye Yong2,Wen Huaguo3,Lian Lixia1,Yu Jingwei3,Qi Liqi1,Xu Wenli3
(1.Experimental Geological Center,Karamay,Xinjiang,834000,China;2.Exploration and development research institution of Xinjaing Oilfield,Karamay,Xinjiang,834000,China;3.Chengdu University of Technology,Chengdu,Sichuan,610059,China)

It is important to acknowledge reservoir-forming conditions and accumulation model,which are helpful for selecting and evaluating favorable exploration areas.Based on the drilling,logging,seismic and analysis assay data,reservoir forming conditions in middle Jurassic Toutunhe formation of Fudong slope area in east of Junggar basin are researched,which shows the second member of Toutunhe formation has effective conditions to form large oil and gas reservoirs.Through detailed analyse of existing oil and gas reservoir,main controlling factors of oil and gas reservoirs in study area are sedimentary system,abnormal pressure,and Faults.Above all,the second member of Toutunhe formation is the most favorable stratigraphic for exploration.

Fudong slope area;Middle Jurassic;The second member of Toutunhe formation;Reservoir forming condition;Controlling factors

1000-8845(2016)02-257-06

P618.130.2

A

項(xiàng)目資助：國(guó)家重大專項(xiàng)“大型油氣田及煤層氣開(kāi)發(fā)”（2011ZX05001-005-01）資助

2015-01-19;

2015-04-29;作者E-mail：jinjun@petrochina.com.cn

靳軍（1970-），男，新疆烏魯木齊人，博士，高級(jí)工程師，2009年畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)（北京）礦物學(xué)、巖石學(xué)、礦床學(xué)專業(yè)，主要從事石油地質(zhì)勘探開(kāi)發(fā)工作

文華國(guó)（1979-），男，重慶人，博士后，成都理工大學(xué)沉積地質(zhì)研究院，研究方向?yàn)閮?chǔ)層沉積學(xué)E-mail：47110060@qq.com