許 濤, 張?jiān)混o, 陳 林, 程長(zhǎng)領(lǐng), 張新見, 蘇真真
( 中國(guó)石化勝利油田分公司勘探開發(fā)研究院 西部分院,山東 東營(yíng) 257000 )
準(zhǔn)西地區(qū)侏羅系沉積特征與有利儲(chǔ)層分布
許 濤, 張?jiān)混o, 陳 林, 程長(zhǎng)領(lǐng), 張新見, 蘇真真
( 中國(guó)石化勝利油田分公司勘探開發(fā)研究院 西部分院,山東 東營(yíng) 257000 )
準(zhǔn)噶爾盆地西緣地區(qū)侏羅系勘探程度較低,對(duì)砂體成因類型及有利儲(chǔ)層分布認(rèn)識(shí)不清。在地層精細(xì)劃分的基礎(chǔ)上,根據(jù)精細(xì)剝蝕量計(jì)算結(jié)果,恢復(fù)侏羅系沉積期古地貌;結(jié)合殘留地層的沉積特征,研究侏羅系沉積模式,還原重要沉積期的巖相古地理;根據(jù)研究區(qū)物性統(tǒng)計(jì)與物性下限分析結(jié)果,明確有利儲(chǔ)層砂體成因類型,預(yù)測(cè)有利儲(chǔ)層的展布。結(jié)果表明,車排子地區(qū)侏羅系發(fā)育扇三角洲和辮狀河三角洲兩種沉積相類型,其中車排子凸起東翼陡坡帶發(fā)育受限型扇三角洲,四棵樹凹陷南部陡坡帶發(fā)育扇三角洲,四棵樹凹陷北部緩坡帶發(fā)育辮狀河三角洲。其中辮狀河三角洲前緣砂體儲(chǔ)集物性最好,為有效儲(chǔ)層,是未來重點(diǎn)勘探目標(biāo)。
沉積特征; 有利儲(chǔ)層; 侏羅系; 巖相古地理; 準(zhǔn)噶爾盆地西緣
侏羅系是準(zhǔn)噶爾盆地重要的含油氣層系,侏羅系油氣藏遍布于盆地的各個(gè)地區(qū)[1]。準(zhǔn)西地區(qū)侏羅系的鉆井油氣顯示異常豐富,但未發(fā)現(xiàn)規(guī)模可動(dòng)用儲(chǔ)量。近年來,勝利油田在該地區(qū)新生界新近系沙灣組及古生界石炭系累計(jì)發(fā)現(xiàn)2億噸級(jí)儲(chǔ)量規(guī)模,作為中間層系的侏羅系也應(yīng)具有良好的油氣成藏背景,且侏羅系毯砂作為一套重要的油氣橫向輸導(dǎo)毯,對(duì)于凸起區(qū)石炭系的油氣成藏起到重要作用。目前,在車排子凸起東、西兩翼與侏羅系毯砂呈側(cè)向?qū)拥氖肯但@得工業(yè)油流[2]。鉆探成果表明,侏羅系砂體作為一套橫向輸導(dǎo)毯,曾發(fā)生大規(guī)模油氣運(yùn)移,一旦具備圈閉條件即可成藏。侏羅系在車排子凸起區(qū)主要為一套發(fā)育在石炭系之上的、呈溝谷充填的殘留地層,其充填物以物性較差的、雜基支撐的角礫巖為主,在局部地區(qū)鉆遇物性較好的砂巖。
目前,對(duì)溝谷充填物的沉積環(huán)境存在爭(zhēng)議:一種觀點(diǎn)是扇三角洲沉積[3];另一種觀點(diǎn)是沖積扇—沖積平原(河流相)沉積[4-6],該種沉積環(huán)境下能否發(fā)育規(guī)模有利儲(chǔ)層還不清楚。在四棵樹地區(qū),主力烴源巖為四棵樹凹陷侏羅系烴源巖[7],侏羅系具有優(yōu)先的成藏優(yōu)勢(shì),但勘探程度低,鉆井密度小,且處于盆緣超剝帶,地層超剝關(guān)系復(fù)雜,受到車排子凸起分割影響,四棵樹凹陷無法與沙灣凹陷開展直接的區(qū)域地層對(duì)比,增加該地區(qū)地層劃分對(duì)比的難度,從而影響對(duì)侏羅系砂體成因類型及平面展布等認(rèn)識(shí)。對(duì)沉積特征只有概要性研究[8-9],制約該區(qū)侏羅系的勘探進(jìn)程。
在地層綜合劃分對(duì)比的基礎(chǔ)上,結(jié)合精細(xì)的剝蝕量計(jì)算,筆者恢復(fù)侏羅系沉積期古地貌;結(jié)合殘留地層沉積相標(biāo)志的精細(xì)解剖,建立沉積模式,并還原各沉積期的巖相古地理。通過對(duì)不同沉積相帶的儲(chǔ)層物性分布與有效儲(chǔ)層物性下限關(guān)系分析,明確有利儲(chǔ)層的沉積相發(fā)育類型,落實(shí)有利儲(chǔ)層的平面分布,為下一步的勘探部署提供指導(dǎo)。
研究區(qū)位于準(zhǔn)噶爾盆地的西緣,其西北部鄰近扎伊爾山,東部紅車斷裂帶與昌吉凹陷相接,南部以伊林黑比爾根山為界,主要分為車排子凸起區(qū)和四棵樹凹陷區(qū)(見圖1)。自晚海西期隆升定型以來,車排子凸起長(zhǎng)期保持正向構(gòu)造形態(tài),地層發(fā)育不全,缺失前石炭系、二疊系和三疊系,自下而上依次發(fā)育石炭系、中生界的侏羅系和白堊系、新生界的古近系和新近系[10]。四棵樹凹陷是在石炭系火成巖基底上發(fā)展起來的中新生代繼承性凹陷,于海西期末形成,印支至喜山期先后經(jīng)歷壓扭—坳陷—前陸盆地三個(gè)演化階段,凹陷處于持續(xù)隆升,直至三疊紀(jì);主要沉積地層為三疊系—第四系,地層保存相對(duì)較全,地層厚度相對(duì)較大,各時(shí)代地層整體上自南向北減薄,呈楔形展布[11-12]。研究區(qū)斷裂極其發(fā)育,存在3個(gè)大的區(qū)域性不整合,即新生界與白堊系、白堊系與侏羅系、侏羅系與下伏地層的不整合。
圖1 準(zhǔn)噶爾盆地西緣構(gòu)造位置Fig.1 Tectonic location of the west Junggar basin
2.1 等時(shí)地層格架
由于準(zhǔn)西地區(qū)位于盆緣復(fù)雜超剝帶,地層劃分對(duì)比難度大。根據(jù)研究區(qū)周邊四棵樹溝、大西溝、烏蘇煤礦、托斯特溝、待哺僧林場(chǎng)等7個(gè)中生界露頭剖面,以及研究區(qū)60余口鉆井資料,在大量微體古生物分析(480余塊次)、伊利石同位素測(cè)年(16塊次)、測(cè)井曲線及其頻譜屬性趨勢(shì)分析(60余口井)等基礎(chǔ)上,開展系統(tǒng)的地層劃分與對(duì)比,建立一套“巖石組合定沉積旋回,年代、生物地層定地層歸屬,測(cè)井曲線定地層界限,井震結(jié)合定地層展布”的綜合地層劃分對(duì)比方法(見圖2)。首先利用巖石組合特征劃分大的沉積旋回;然后利用古生物及同位素測(cè)年分析等確定不同沉積旋回的年齡歸屬;接著利用測(cè)井頻譜屬性趨勢(shì)分析確定不同組段的界限特征;最終通過井震標(biāo)定,利用地震資料刻畫不同層系殘留地層的平面展布,實(shí)現(xiàn)地層的精細(xì)劃分對(duì)比,明確準(zhǔn)西地區(qū)中生界地層歸屬。準(zhǔn)西地區(qū)侏羅系自下而上主要發(fā)育下侏羅統(tǒng)八道灣組和三工河組,中、上侏羅統(tǒng)發(fā)育較為局限。等時(shí)地層格架的建立為沉積期古地貌的恢復(fù)和沉積模式的研究奠定基礎(chǔ)。
圖2 準(zhǔn)西地區(qū)中生界地層綜合劃分Fig.2 The Mesozoic comprehensive stratigraphic division histogram of the west Junggar basin
2.2 沉積期古地貌
古地貌背景對(duì)沉積作用具有重要影響,直接或間接控制沉積體的類型、規(guī)模及其展布特征[13-16],首先對(duì)侏羅系沉積期的古地貌進(jìn)行恢復(fù)。由于準(zhǔn)西地區(qū)處于盆緣超剝帶,侏羅系剝蝕較為嚴(yán)重,常呈頂削特征,在地層精細(xì)劃分對(duì)比的基礎(chǔ)上,以地層趨勢(shì)分析法[17]為指導(dǎo),對(duì)60余條二維地震測(cè)線及部分三維地震測(cè)線開展地層剝蝕量恢復(fù),并以12口井的單井聲波時(shí)差法計(jì)算的剝蝕量結(jié)果進(jìn)行校正,最終恢復(fù)研究區(qū)侏羅系不同地區(qū)的剝蝕量,綜合還原下侏羅統(tǒng)的原始沉積厚度,再現(xiàn)侏羅系沉積早期的古地貌特征(見圖3)。由圖3可以看出,四棵樹凹陷在侏羅紀(jì)時(shí)期為一個(gè)獨(dú)立的沉積凹陷,與沙灣凹陷之間被車排子凸起分割,可以進(jìn)一步劃分為4個(gè)次一級(jí)的古地理單元:車排子凸起東翼陡坡帶、四棵樹凹陷北部緩坡帶、四棵樹凹陷南部陡坡帶及中央凹陷帶。其中中央凹陷帶自東向西發(fā)育3個(gè)規(guī)模依次變小的次洼,分別為高泉1井東南、四參井1南和蘇6井南次洼。
圖3 準(zhǔn)西地區(qū)侏羅系沉積早期古地貌Fig.3 The ancient landform at Jurassic sedimentary period of the west Junggar basin
3.1 沉積模式
綜合鉆井、測(cè)井、露頭剖面及地震等資料,通過巖性相標(biāo)志、測(cè)井相標(biāo)志和地震相標(biāo)志分析,在文獻(xiàn)[3-6,16,18]基礎(chǔ)上,識(shí)別準(zhǔn)西地區(qū)侏羅系發(fā)育兩種沉積相類型:扇三角洲和辮狀河三角洲。
3.1.1 扇三角洲
扇三角洲在平面上主要分布于車排子凸起東翼和四棵樹凹陷南部,在層系上主要發(fā)育于八道灣組一段、三段和三工河組。在車排子凸起東翼,侏羅系主要表現(xiàn)為殘留的溝谷充填特征,溝谷充填物在地震反射軸上呈空白反射、雜亂反射及不連續(xù)反射等特征,充填的巖性以雜亂堆積、分選磨圓極差的灰色角礫巖為主,可見部分磨圓較好的砂礫巖。礫石整體上成分較為單一,主要為灰色火山巖礫石。礫巖呈雜基支撐,礫石常呈直立狀排列,反映典型的短距離搬運(yùn)甚至就地坡積的重力流特征(見圖4)。該類扇三角洲主要受古沖溝的控制,與Nemec W等提出的受限型扇三角洲[19]相似,即在陡坡帶溝谷地形的控制下,扇三角洲平原亞相由溝谷約束的受限扇和溝谷兩翼的支流扇組成,其中受限扇主要為砂礫巖沉積,支流扇主要發(fā)育角礫巖沉積,垂向上兩者相互疊置,形成目前車排子凸起東翼侏羅系角礫巖與砂礫巖互層的巖石組合特征。再向前端,由于地形開闊,過渡為正常的扇三角洲前緣沉積,巖性也逐漸過渡為粗砂巖、含礫砂巖,粒度曲線表現(xiàn)為“兩段式”和“一段式”,如排1井區(qū)鉆遇。
圖4 車排子凸起東翼陡坡帶排6井單井相
另外,根據(jù)露頭剖面及固1井等探井揭示,在四棵樹凹陷南部也發(fā)育扇三角洲沉積。該類扇三角洲與車排子凸起東翼的受限型扇三角洲在巖性上具有明顯差異性,扇三角洲在巖性上主要為一套磨圓較好的砂礫巖、(含礫)粗砂巖夾于厚層的半深湖相深灰色泥巖,砂礫巖及含礫砂巖中的礫石常呈雜亂堆積,砂巖粒度概率累積曲線以寬緩上拱型為主(見圖5),具有重力流特征,為陡坡帶發(fā)育的沖積扇快速入湖形成的正常扇三角洲沉積特征。
3.1.2 辮狀河三角洲
辮狀河三角洲在平面上主要分布于四棵樹凹陷的北部,在層系上主要發(fā)育于三工河組(J1s)。研究區(qū)排4井、蘇6井、艾2井、卡6井、卡8井、四參1井等鉆遇。根據(jù)鉆井資料顯示,其巖性主要發(fā)育一套厚層的含礫砂巖、中—粗砂巖、細(xì)砂巖與灰色泥巖的互層沉積,常具有厚層砂夾薄層泥的沉積特征,單砂層厚度一般為5~50 m。根據(jù)蘇6井取心資料,其巖性主要為一套灰色的含礫中—粗砂巖、細(xì)砂巖,礫石呈次圓狀,砂巖整體分選、磨圓較好,反映沉積物經(jīng)歷長(zhǎng)距離的搬運(yùn),其粒度概率累積曲線以“兩段式”和“三段式”為主(見圖6),為牽引流沉積特征。
圖5 四棵樹凹陷南部陡坡帶固1井單井沉積相
在沉積相發(fā)育類型及分布特征等研究基礎(chǔ)上,結(jié)合古地貌背景,建立車排子地區(qū)侏羅系的沉積模式(見圖7)。下侏羅統(tǒng)沉積時(shí)期,準(zhǔn)西地區(qū)主要發(fā)育辮狀河三角洲和扇三角洲兩種沉積相類型,其中北部斜坡帶在古地貌上坡度緩(見圖3),距離物源區(qū)相對(duì)較遠(yuǎn),沉積物搬運(yùn)距離相對(duì)較長(zhǎng),研究區(qū)廣泛發(fā)育來自北物源的辮狀河三角洲沉積,形成厚層的、磨圓相對(duì)較好的含礫砂巖及砂巖沉積(見圖6-7);四棵樹凹陷南部陡坡帶發(fā)育近山前的扇三角洲沉積,沖積扇快速入湖,形成扇三角洲前緣砂礫巖、含礫砂巖與半深湖相泥巖互層沉積的特征(見圖5和圖7);車排子凸起區(qū)東翼物源區(qū)主要來自西部的車排子凸起,由于地形坡度陡(見圖3),主要發(fā)育受古地貌溝谷控制的受限型扇三角洲沉積,風(fēng)化剝蝕的沉積物經(jīng)過短距離搬運(yùn)快速堆積或原地坡積,巖性以灰色的雜基支撐角礫巖、砂礫巖為主,在局部開闊區(qū)可見正常砂巖沉積(見圖4和圖7)。
3.2 沉積期巖相古地理
根據(jù)沉積模式,考慮沉積期古地貌背景,在鉆井及露頭控制下,進(jìn)行點(diǎn)—線—面綜合分析(見圖4-6、圖8),最終還原侏羅系三工河組和八道灣組沉積時(shí)期的巖相古地理(見圖9)。整體上,八道灣組扇三角洲和辮狀河三角洲發(fā)育規(guī)模較小,其中八道灣組二段在四棵樹凹陷區(qū)發(fā)育一套大范圍的湖侵背景下的半深湖相泥巖,為一套較有利的烴源巖發(fā)育層段;侏羅系三工河組沉積時(shí)期,四棵樹凹陷北部斜坡帶主要發(fā)育緩坡背景下的辮狀河三角洲,沉積一套厚層的砂巖、含礫砂巖與湖相泥巖,具有良好的儲(chǔ)—蓋組合配置關(guān)系;四棵樹凹陷南部陡坡帶發(fā)育多個(gè)小型的扇三角洲,車排子凸起東翼以發(fā)育受限型扇三角洲為主。
圖6 四棵樹凹陷北部斜坡帶蘇6井單井相
在沉積相平面分布研究基礎(chǔ)上,分析不同沉積相帶的儲(chǔ)層物性特征。其中辮狀河三角洲前緣砂體孔隙度介于11.2%~37.2%,平均為17.5%;滲透率介于(0.91~1 002.00)×10-3μm2,平均為21.70×10-3μm2。扇三角洲砂體孔隙度介于1.1%~9.1%,平均為5.3%;滲透率介于(0.03~6.00)×10-3μm2,平均為0.52×10-3μm2。受限型扇三角洲儲(chǔ)層孔隙度介于3.9%~24.5%,平均為17.5%;滲透率介于(0.03~7.20)×10-3μm2,平均為0.85×10-3μm2。辮狀河三角洲儲(chǔ)層物性明顯好于受限型扇三角洲的、好于扇三角洲的(見圖10)。
根據(jù)研究區(qū)多口井試油及測(cè)井解釋成果,以試油產(chǎn)液量5 m3/d為有效儲(chǔ)層下限標(biāo)準(zhǔn),通過試油法厘定準(zhǔn)西地區(qū)有效儲(chǔ)層物性下限與埋深關(guān)系。將有效儲(chǔ)層物性下限與埋深關(guān)系曲線,以及不同沉積相帶儲(chǔ)層物性與埋深散點(diǎn)圖疊合(見圖11),辮狀河三角洲砂體物性多大于對(duì)應(yīng)埋深下的有效儲(chǔ)層物性下限,多為有效儲(chǔ)層,且儲(chǔ)集物性較好,為有利的儲(chǔ)層發(fā)育類型。扇三角洲和受限型扇三角洲儲(chǔ)層物性多小于對(duì)應(yīng)埋深下的有效儲(chǔ)層物性下限,為無效儲(chǔ)層,其中僅有少量受限型扇三角洲前緣地形開闊區(qū)發(fā)育的正常砂巖為有效儲(chǔ)層(如排1井區(qū)),但在勝利油田探區(qū)內(nèi)范圍極小,難以形成規(guī)模。
圖7 準(zhǔn)西地區(qū)侏羅系沉積模式Fig.7 Depositional model of Jurassic in the west of Junggar basin
圖8 研究區(qū)固1井—排6井侏羅系連井沉積相剖面Fig.8 The Jurassic across-well facies analyses of Gu1 well to Pai6 well
圖9 研究區(qū)下侏羅統(tǒng)重要沉積時(shí)期巖相古地理分布
圖10 研究區(qū)不同沉積相帶儲(chǔ)層物性分布
圖11 研究區(qū)侏羅系不同成因砂體孔隙度、滲透率與埋深關(guān)系曲線疊合Fig.11 The superposition relationship between physical property-buried depth and physical property cut-off-buried depth in different genetic sand bodies of Jurassic reservoir
綜上所述,研究區(qū)侏羅系的有利儲(chǔ)層在成因上為辮狀河三角洲前緣砂體,在縱向上主要發(fā)育于三工河組(J1s),在平面上主要分布于四棵樹凹陷北部斜坡帶(見圖7和圖9),有利儲(chǔ)層具有厚度大、分布廣的特征,與斷裂體系組合可以形成規(guī)模構(gòu)造圈閉,為下一步的油氣勘探提供指導(dǎo)。
(1)準(zhǔn)西地區(qū)侏羅系現(xiàn)今主要?dú)埩粝沦_系統(tǒng)八道灣組和三工河組。侏羅紀(jì)早期,四棵樹凹陷為一個(gè)獨(dú)立于昌吉凹陷之外的沉積單元,自東向西發(fā)育高泉1井東南、四參井1南、蘇6井南3個(gè)次一級(jí)洼陷,其規(guī)模依次變小。
(2)準(zhǔn)西地區(qū)下侏羅統(tǒng)主要發(fā)育辮狀河三角洲和扇三角洲沉積,其中辮狀河三角洲主要發(fā)育于四棵樹凹陷的北部緩坡帶,扇三角洲沉積主要發(fā)育于四棵樹凹陷南部的陡坡帶和車排子凸起東翼的陡坡帶。整體上,三工河組(J1s)的三角洲發(fā)育規(guī)模遠(yuǎn)大于八道灣組(J1b)的;八道灣組二段沉積期,四棵樹凹陷發(fā)育的湖侵背景下半深湖相泥巖為一套較為有利的烴源巖。
(3)辮狀河三角洲儲(chǔ)層物性好于受限型扇三角洲和正常扇三角洲的,其中兩類扇三角洲砂體為無效儲(chǔ)層。三工河組時(shí)期,四棵樹凹陷北部斜坡帶發(fā)育的辮狀河三角洲前緣砂體多為有效儲(chǔ)層,且儲(chǔ)集物性較好,儲(chǔ)蓋配置關(guān)系好,是重要的勘探目標(biāo)。
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我校學(xué)報(bào)獲“中國(guó)科技論文在線優(yōu)秀期刊”一等獎(jiǎng)
繼2013、2014年度,我校主辦的《東北石油大學(xué)學(xué)報(bào)》再次獲得2015年度“中國(guó)科技論文在線優(yōu)秀期刊”一等獎(jiǎng)。
“中國(guó)科技論文在線”是經(jīng)教育部批準(zhǔn),由教育部科技發(fā)展中心主辦,是優(yōu)化科研環(huán)境,保護(hù)創(chuàng)新思想,方便快捷進(jìn)行學(xué)術(shù)交流,治理不正學(xué)風(fēng)的重要平臺(tái)。為了促進(jìn)大學(xué)科技期刊健康發(fā)展,擴(kuò)大學(xué)報(bào)等科技期刊的影響力,增加期刊刊載論文的引用率,促進(jìn)論文免費(fèi)共享,使科技期刊更好地為科研工作者服務(wù),建設(shè)良好的科研環(huán)境,教育部科技發(fā)展中心連續(xù)8年組織"中國(guó)科技論文在線優(yōu)秀期刊"評(píng)選活動(dòng),累計(jì)評(píng)選一等獎(jiǎng)476項(xiàng)、二等獎(jiǎng)836項(xiàng)。
《東北石油大學(xué)學(xué)報(bào)》編輯部
2016-10-16;編輯:任志平
國(guó)家科技重大專項(xiàng) (2011ZX05002-002);中國(guó)石油化工股份有限公司項(xiàng)目(P13021)
許 濤(1978-),男,博士,副研究員,主要從事沉積與儲(chǔ)層地質(zhì)方面的研究。
TE121.3
A
2095-4107(2017)02-0013-10
DOI 10.3969/j.issn.2095-4107.2017.02.002
東北石油大學(xué)學(xué)報(bào)2017年2期