準(zhǔn)噶爾盆地阜康凹陷阜東斜坡齊古組儲(chǔ)層控制因素及有利區(qū)預(yù)測

盧炳雄,文華國,淡 永,陳 洪,朱永才,于景維[.欽州學(xué)院 資源與環(huán)境學(xué)院,廣西 欽州 000; .成都理工大學(xué) 油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程 國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 6009；.中國地質(zhì)科學(xué)院 巖溶地質(zhì)研究所,廣西 桂林 00; .中國石油 新疆油田公司 勘探開發(fā)研究院 ,新疆 克拉瑪依 8000；.中國石油大學(xué)(北京)克拉瑪依校區(qū) ,新疆 克拉瑪依 8000]

近年來，隨著中國西部地區(qū)油氣勘探不斷深入，大量成果的涌現(xiàn)促進(jìn)使勘探思路由“構(gòu)造向斜坡方向”的轉(zhuǎn)變，位于生烴凹陷附近的斜坡區(qū)越來越受到勘探地質(zhì)工作者的重視?？碧竭^程中儲(chǔ)集砂體的成因、成巖作用及其有利成藏區(qū)的預(yù)測已成為研究的主要內(nèi)容。

準(zhǔn)噶爾盆地阜康凹陷被認(rèn)為是該盆地最重要的生烴區(qū)，凹陷附近的斜坡也逐漸得到關(guān)注，尤其是東部斜坡帶下侏羅統(tǒng)三工河組、中侏羅統(tǒng)頭屯河組已發(fā)現(xiàn)的高產(chǎn)工業(yè)油氣流，為侏羅系進(jìn)一步勘探增添信心[1-10]。2012年，阜東16井首次在阜東斜坡帶上侏羅統(tǒng)齊古組鉆獲工業(yè)油氣流，自此齊古組被認(rèn)為是接替三工河組和頭屯河組的有效層系。雖然少數(shù)學(xué)者對(duì)研究區(qū)齊古組儲(chǔ)層特征[11-12]及高分辨層序格架內(nèi)的砂體分布[8]進(jìn)行了研究，但工作仍較薄弱，對(duì)齊古組儲(chǔ)層特征的整體認(rèn)識(shí)仍很模糊，導(dǎo)致勘探效率低下。在前人研究基礎(chǔ)之上，本次研究主要針對(duì)齊古組儲(chǔ)層特征和儲(chǔ)層控制因素進(jìn)行深入分析，結(jié)合已出油井的相關(guān)資料，對(duì)齊古組有利成藏區(qū)域進(jìn)行預(yù)測。

1 地質(zhì)概況

阜康凹陷是準(zhǔn)噶爾盆地主要的生烴凹陷之一，下侏羅統(tǒng)八道灣組和三工河組暗色泥巖有機(jī)質(zhì)豐富，類型為Ⅱ2-Ⅲ型，屬于低成熟的中等烴源巖[13-15]。阜康凹陷東部的阜東斜坡帶面積近800 km2，整體呈現(xiàn)鼻狀構(gòu)造輪廓(圖1)，齊古組為該斜坡帶新發(fā)現(xiàn)的含油氣層系。齊古組沉積期物源主要來自于東北部克拉美麗山，東部北三臺(tái)凸起以及南部博格達(dá)山，發(fā)育湖泊-辮狀河三角洲沉積體系，厚度為100～400 m。自下而上劃分為齊一段、齊二段和齊三段，其中齊一段是目前主要的勘探目標(biāo)層。受燕山運(yùn)動(dòng)影響，研究區(qū)附近的北三臺(tái)地區(qū)和南部博格達(dá)地區(qū)強(qiáng)烈抬升[16]，導(dǎo)致研究區(qū)內(nèi)齊古組遭受不同程度的剝蝕。鉆井顯示出上部的齊三段缺失最為嚴(yán)重，而下部的齊一段保存相對(duì)完整，在橫向分布上具有西厚東薄的特點(diǎn)。齊一段由西向東的厚度變化為12～200 m，主要發(fā)育辮狀河三角洲沉積體系，巖性為細(xì)-中粒砂巖、砂質(zhì)細(xì)礫巖夾泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖和泥巖組合，砂、礫巖中常見大型交錯(cuò)層理、平行層理和底沖刷構(gòu)造，為齊一段主要的儲(chǔ)集巖類。

2 儲(chǔ)層特征

2.1 巖石學(xué)特征

阜東斜坡區(qū)齊古組一段儲(chǔ)集砂體類型主要為細(xì)-中粒和含細(xì)礫的巖屑砂巖，次為長石巖屑砂巖(圖2a)。Q/(F+R)比值為0.305，穩(wěn)定組分含量較低。其中，石英碎屑含量很低，平均值僅占碎屑總量的23.4%，以單晶石英為主；長石含量平均值占碎屑總量的14.4%，以正長石為主，部分為斜長石和條紋長石；巖屑含量最高，類型豐富，包括有沉積巖，占碎屑總量的12.2%，類型主要為泥巖和砂巖。變質(zhì)巖，占碎屑總量15.4%，類型以千枚巖為主，少量片巖。火山巖巖屑，占碎屑總量的34.6%，類型主要為凝灰?guī)r，少量安山巖(表1)。雜基含量較低，平均值僅占巖石總量的0.2%，主要由粘土礦物組成，伴有少量的凝灰物質(zhì)。膠結(jié)物含量較高，平均值占巖石總量的11.6%，包括有高嶺石、綠泥石等粘土礦物和方解石，自生礦物主要為微量黃鐵礦。碎屑磨圓度較差，主要為次棱角狀，分選好-中等。顆粒以點(diǎn)接觸為主，次為線接觸。膠結(jié)類型以孔隙型為主，次為孔隙-壓嵌型和等厚環(huán)邊薄膜型。砂巖總體表現(xiàn)出成分成熟度低而結(jié)構(gòu)成熟度較高的特點(diǎn)，反映齊古組一段沉積期研究區(qū)距離物源較近，沉積物搬運(yùn)介質(zhì)能量較強(qiáng)，沉積速率較高的辮狀河三角洲分流河道砂體的成因特點(diǎn)。

2.2 儲(chǔ)集性特征

2.2.1 儲(chǔ)集空間類型

據(jù)大量鑄體薄片鑒定的圖像分析資料，顯示齊一段砂巖儲(chǔ)層的儲(chǔ)集空間主要為原生粒間孔和剩余原生粒間孔，約占儲(chǔ)層所有儲(chǔ)集空間的80%，其次為次生孔隙，約為20%，其類型較豐富，包括有粒間溶孔、巖屑和長石的粒內(nèi)溶孔及鑄?？?，以及僅占0.2%的碳酸鹽膠結(jié)物溶孔。此外，與成巖壓實(shí)破裂有關(guān)的微裂縫也較為發(fā)育。

2.2.2 儲(chǔ)集層物性

據(jù)大量物性分析資料統(tǒng)計(jì)，研究區(qū)齊一段砂巖孔隙度分布范圍為3.1%～31.3%，主要分布于15%～25%，平均值為滲透率在18.7%；滲透率分布范圍為0.02×10-3～5 000×10-3μm2，平均值為369.4×10-3μm2，滲透率在50×10-3～500×10-3μm2。孔隙度與滲透率相關(guān)性較好(圖2b)，相關(guān)系數(shù)0.733 9。表明滲透性主要依賴基質(zhì)孔隙與喉道，總體反映中孔-中、高滲孔隙型儲(chǔ)層性質(zhì)。

圖1 準(zhǔn)噶爾盆地阜康凹陷阜東斜坡構(gòu)造位置Fig.1 Tectonic location of the Fudong slope,Fukang Sag,Junggar Basin

圖2 準(zhǔn)噶爾盆地阜東斜坡齊一段儲(chǔ)層砂巖三角投點(diǎn)圖(a)及孔隙度與滲透率相關(guān)性(b)Fig.2 Ternary diagram of reservoir sandstone classification in the Qigu 1 Member,Fudong slope,Juggar Basin(a),and the corrleation of its porosity and permeability(b)

表1 準(zhǔn)噶爾盆地阜東斜坡齊一段儲(chǔ)層砂巖碎屑組分含量Table 1 Component and content of the reservoir sandstone clastics in the Qigu 1 Member of Fudong slope,Juggar Basin

2.2.3 孔隙結(jié)構(gòu)特征

壓汞曲線的形態(tài)可在一定程度上表征孔喉的分選性、分布歪度及平均孔喉半徑的影響，是孔隙結(jié)構(gòu)最直觀的反映(表2)。研究區(qū)齊一段砂巖儲(chǔ)層的中值半徑(R50)平均值為0.16 μm，反映喉道總體偏細(xì)，以細(xì)管喉道為主；分選系數(shù)平均值為2.9，反映孔隙大小較均勻；變異系數(shù)平均值為0.3，反映出孔隙結(jié)構(gòu)較好。綜上所述，齊一段砂巖儲(chǔ)層具有孔喉分選性較好的中、小孔細(xì)喉結(jié)構(gòu)。

3 儲(chǔ)集層控制因素

3.1 物源和物質(zhì)組分

中-晚侏羅世燕山運(yùn)動(dòng)使克拉美麗山、北三臺(tái)凸起及博格達(dá)山持續(xù)隆升為研究區(qū)齊古組沉積提供直接的物質(zhì)來源。通過砂巖儲(chǔ)層的碎屑組分特征、稀土元素及Sr同位素地球化學(xué)特征的分析，確定研究區(qū)齊一段沉積物母巖性質(zhì)為具有大陸島弧性質(zhì)的巖漿巖，與野外和鉆井巖心中看到砂巖儲(chǔ)層中含有大量長石碎屑和火山巖與千枚巖為代表的巖漿巖和變質(zhì)巖巖屑組分相吻合。此外，砂巖儲(chǔ)層中普遍含有少量的凝灰質(zhì)組分，成因與燕山運(yùn)動(dòng)期間伴隨有多次火山噴發(fā)有關(guān)。

物源對(duì)于儲(chǔ)層砂體的影響，主要表現(xiàn)在碎屑組分的抗壓實(shí)性和易溶性兩個(gè)方面。首先是石英和長石含量，因?yàn)槭⒑烷L石顆粒能在壓實(shí)背景下起到支撐作用，可為原生孔隙的保存提供抗壓實(shí)的骨架組分[17-18]。研究區(qū)內(nèi)齊一段砂體儲(chǔ)層的石英含量有順主物源方向自北向南明顯增多的變化趨勢(15%±3%增至22%±5%)，長石含量也有類似的增多變化趨勢，而塑性巖屑則具有減少的變化趨勢(68%±5%減小至40%±5%)，此特征被被認(rèn)為是順物源方向砂體的抗壓實(shí)性增強(qiáng)和物性變好的原因之一。其次是巖屑含量，雖然巖屑的可塑性在早成巖期的壓實(shí)過程中不利于原生孔隙的保存，對(duì)于孔隙之間的喉道也有一定程度的破壞，但它為溶蝕作用提供了易溶組分，為次生孔隙的發(fā)育提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，約有65%的次生孔隙為巖屑被溶蝕而形成；長石也是有利于次生孔隙發(fā)育的易溶組分，約有34%的次生孔隙為長石被溶蝕形成的溶孔。從總體上看，巖屑和長石的溶蝕不僅有利于孔隙的增加，對(duì)滲透率的改善也有貢獻(xiàn)。

表2 準(zhǔn)噶爾盆地阜東斜坡一段砂巖儲(chǔ)集層壓汞特征Table 2 Mercury injection characteristics of the sandstone reservoir in the Qigu 1 Member,Fudong slope,Juggar Basin

3.2 古地貌及沉積相

古地貌控制著沉積相的分布[9]，而沉積相直接控制著儲(chǔ)層的展布和儲(chǔ)集性能。利用地震資料對(duì)研究區(qū)齊一段的古地貌進(jìn)行恢復(fù)，結(jié)合由野外剖面、鉆井巖心及測井資料對(duì)沉積相展布特征進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)靠近剝蝕線附近，暖色調(diào)面積逐漸增大，反映砂體分布面積逐漸增大[20-21]，為后續(xù)有利儲(chǔ)集層的預(yù)測提供依據(jù)。

研究區(qū)齊一段發(fā)育辮狀河三角洲沉積體系，包括辮狀河三角洲平原和辮狀河三角洲前緣，儲(chǔ)集砂體主要為水上和水下分流河道及天然堤砂體。通過對(duì)各沉積微相和巖石類型與儲(chǔ)集層物性的相關(guān)性分析，可確定以水上和水下分流河道砂體的物性為最好(圖3)。

圖3 準(zhǔn)噶爾盆地阜東斜坡齊一段不同沉積相孔滲特征Fig.3 Porosity and permeability for different sedimentary facies in the Qigu 1 Member,Fudong slope,Juggar Basin

3.3 成巖作用

前人對(duì)研究區(qū)齊一段的成巖作用已十分詳盡，依據(jù)齊一段干酪根鏡質(zhì)體反射率、粘土礦物的轉(zhuǎn)化、自生粘土礦物組合及巖石結(jié)構(gòu)構(gòu)造等證據(jù)，結(jié)合齊一段孔隙型儲(chǔ)層的膠結(jié)類型、埋藏深度及壓實(shí)強(qiáng)度等背景，確定齊一段僅處于中成巖階段A期[11-12]。同時(shí)認(rèn)為壓實(shí)作用是砂巖儲(chǔ)層物性變差的主要因素，其次是膠結(jié)作用。綠泥石薄膜還邊膠結(jié)的抗壓性雖然非常有利于原生孔隙的保存，但因其占據(jù)了部分孔隙和喉道，對(duì)降低儲(chǔ)層的孔、滲性仍有較強(qiáng)的影響[22]；但由于綠泥石的含量不高，對(duì)砂巖儲(chǔ)層物性的總體影響有限?；邶R一段成巖作用僅處于中成巖階段A期，壓實(shí)和膠結(jié)作用總體不強(qiáng)，因而大部分原生粒間孔和剩余原生粒間孔得以較好的保存。對(duì)改善齊一段砂巖儲(chǔ)層物性最有意義的成巖作用，是發(fā)生在成巖階段A期較完時(shí)齊的、來自生烴凹陷的酸性熱液溶蝕作用[3，11]，由長石和巖屑等不穩(wěn)定組分的溶蝕形成的各類次生孔隙占據(jù)孔隙總量的20%，其中包括了由碳酸鹽膠結(jié)物溶解形成的僅為0.2%的膠結(jié)物溶孔，以及不甚發(fā)育的微裂縫，此二者對(duì)改善齊一段儲(chǔ)層物性的貢獻(xiàn)是非常有限的。

3.4 異常壓力

利用多口井實(shí)測壓力資料，發(fā)現(xiàn)研究區(qū)齊一段普遍存在異常高壓(圖4a)，壓力系數(shù)分布于1.4～1.9(圖4b)，異常高壓的存在對(duì)原生粒間孔隙具有重要的保護(hù)性[23]，其機(jī)理主要是減慢機(jī)械壓實(shí)作用的速率[24]。同時(shí)，異常高壓帶也使流體活動(dòng)性變?nèi)酰拗屏四z結(jié)作用范圍，為原生孔隙創(chuàng)造良好的保存條件。

4 成藏有利區(qū)預(yù)測

研究發(fā)現(xiàn)，阜東斜坡齊一段油氣藏類型主要為透鏡狀巖性油氣藏，油氣來源主要為二疊系以及侏羅系烴源巖；儲(chǔ)層主要為齊一段水上-水下分流河道砂體；蓋層為分流間灣泥巖，局部為鈣質(zhì)泥巖隔層。有效儲(chǔ)層的確定對(duì)成藏有利區(qū)的預(yù)測十分重要，因而了解儲(chǔ)層的控制因素是必要的?；趦?chǔ)層發(fā)育控制因素的分析，是建立在僅從儲(chǔ)層方面所考慮的各項(xiàng)單因素前提條件下，僅有好的“儲(chǔ)層倉庫”，而缺乏可進(jìn)入“儲(chǔ)層倉庫”的烴源和運(yùn)移通道，“儲(chǔ)層倉庫”就成了擺設(shè)。因此，對(duì)于成藏作用最主要的控制因素還是在于烴源能否進(jìn)入“儲(chǔ)層倉庫”的問題。

通過對(duì)研究區(qū)內(nèi)出油井分析，發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)層物性好，儲(chǔ)集砂體質(zhì)量好只是成藏的一個(gè)條件，關(guān)鍵還是在于油源與儲(chǔ)層的接觸關(guān)系。以阜東13井為例，該井通過井震標(biāo)定顯示，發(fā)現(xiàn)齊一段有一套規(guī)模較大、物性很好的分流河道砂體，可試油結(jié)果卻是全井段無油氣顯示，究其原因是砂體無運(yùn)移通道溝通烴源，使油氣運(yùn)不進(jìn)“儲(chǔ)層倉庫”。而其附近的阜東022井，由于砂體與構(gòu)造斷裂為主的運(yùn)移通道匹配良好，使油氣可直接運(yùn)到“儲(chǔ)層倉庫”里。因此，油源、油氣運(yùn)移和儲(chǔ)層是油氣富集成藏缺一不可的前提，尤其是砂體與不整合、斷裂構(gòu)成的有效疏導(dǎo)體系，在研究區(qū)起到連接油源及運(yùn)輸油氣的作用[25-26]，更是控制成藏的一個(gè)綜合因素。

阜東054井齊一段的砂體儲(chǔ)層質(zhì)量好，同時(shí)又有斷裂構(gòu)造連通了砂體與油源，但試油結(jié)果還是無油氣顯示，究其原因發(fā)現(xiàn)該井區(qū)缺乏油氣注入動(dòng)力——壓力差。壓力差的大小可直接影響油氣的運(yùn)移方向及油氣藏的分布。理論上，油氣從高勢區(qū)向低勢區(qū)運(yùn)移，因此，編制齊古組與下伏頭屯河組地層壓力差平面圖顯得必要(圖5a)。編圖結(jié)果表明，研究區(qū)中上侏羅統(tǒng)的地層壓力差都在4 MPa以上，局部壓力差達(dá)到8 MPa以上，壓力差等值線與剝蝕線和區(qū)域物源搬運(yùn)方向近似[27-28]，結(jié)合研究區(qū)試油資料發(fā)現(xiàn)，出油井的中上侏羅統(tǒng)壓力差均在8 MPa以上。

根據(jù)上述分析，主要利用齊一段砂巖儲(chǔ)層孔、滲分布圖(圖5b,c)、斷裂和不整合的發(fā)育程度(見圖1)以及壓力差分布圖(圖5a)，對(duì)成藏有利區(qū)進(jìn)行預(yù)測(圖5d)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)東部靠近剝蝕線的順物源方向?yàn)樽钣欣刹貐^(qū)，該區(qū)運(yùn)移通道主要為不整合與砂體的匹配體系，砂體厚度較大，孔隙度在15%以上，滲透率大于30×10-3μm2；在研究區(qū)中部也發(fā)育有一個(gè)較大的有利成藏區(qū)，斷裂構(gòu)造發(fā)育，為主要的油氣運(yùn)移通道，砂體厚度較大，孔隙度在8%以上，滲透率大于30×10-3μm2。以上兩個(gè)有利成藏區(qū)都具備較大的地層壓力差，可為油氣運(yùn)移提供動(dòng)力，結(jié)合儲(chǔ)集砂體物性，認(rèn)為是研究區(qū)最有利的2個(gè)勘探區(qū)域。此外，在研究區(qū)中南部還發(fā)育有兩個(gè)面積較小的有利成藏區(qū)，砂體厚度雖然很大，但儲(chǔ)集物性相對(duì)較差，孔隙度在5%左右，滲透率大于10×10-3μm2，斷裂構(gòu)造相對(duì)不發(fā)育，運(yùn)移通道主要為較遠(yuǎn)深大斷裂與滲透性較好砂體匹配體系，為勘探風(fēng)險(xiǎn)較大的區(qū)域。

圖5 準(zhǔn)噶爾盆地阜東斜坡齊一段成藏有利區(qū)預(yù)測Fig.5 Prediction of favorable accumulation regions in the Qigu 1 Member,Fudong slope,Juggar Basina.中-上侏羅統(tǒng)壓力差平面分布；b.齊一段孔隙度平面分布；c.齊一段滲透率平面分布；d.齊一段有利區(qū)分布

5 結(jié)論

1) 準(zhǔn)噶爾盆地阜東斜坡區(qū)齊一段儲(chǔ)層主要為細(xì)-中粒和含細(xì)礫的巖屑砂巖，具有成分成熟度低但結(jié)構(gòu)成熟度高的特點(diǎn)，儲(chǔ)集空間主要為原生粒間孔，孔喉結(jié)構(gòu)以細(xì)喉為主，總體上屬于中孔-中、高滲孔隙型儲(chǔ)層。

2) 物源、古地貌和沉積相、成巖作用及異常壓力共同控制了儲(chǔ)層發(fā)育及質(zhì)量。物源為儲(chǔ)層發(fā)育提供了物質(zhì)基礎(chǔ)；古地貌和沉積相共同控制了儲(chǔ)層的分布；僅處于中成巖階段A期的壓實(shí)和膠結(jié)作用雖然對(duì)儲(chǔ)層有一定的破壞性，但溶蝕作用對(duì)對(duì)改善儲(chǔ)層物性有主要意義；異常壓力不僅對(duì)原生孔隙的保存起到至關(guān)重要的作用，而且也是油氣運(yùn)移、聚集、成藏的主要驅(qū)動(dòng)力。另外砂體與斷裂和不整合組合的輸導(dǎo)體系匹配關(guān)系及壓力差大小也是研究區(qū)有利成藏控制因素。

3) 結(jié)合試油資料，對(duì)研究區(qū)齊一段有利成藏控制因素進(jìn)行匯總，預(yù)測了4個(gè)有利成藏區(qū)域，其中斷裂發(fā)育的斜坡中部和靠近剝蝕線的斜坡北東部為最有利勘探區(qū)域。

參 考 文 獻(xiàn)

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