柴達木盆地英雄嶺構(gòu)造帶新近系碎屑巖發(fā)育特征及油氣勘探方向

王艷清 劉占國 楊少勇 魏學(xué)斌 李森明 吳顏雄

（ 1 中國石油杭州地質(zhì)研究院；2 中國石油青海油田公司 ）

0 引言

前人對柴達木盆地英雄嶺構(gòu)造帶開展過大量的研究，主要涉及構(gòu)造特征[1-10]、沉積特征[11-19]、成藏特征[20-25]、地質(zhì)綜合評價[26-30]等方面?？偨Y(jié)起來有以下5點認識：①提出了英雄嶺構(gòu)造帶是在新近紀晚期（上油砂山組、獅子溝組沉積時期）受喜馬拉雅晚期構(gòu)造運動所形成的盆地內(nèi)部隆起帶[1-2，5，7-8]；②發(fā)育油砂山、Ⅺ號、英北等多條斷裂，規(guī)模較大，斷穿地層較多，與下伏下干柴溝組上段烴源巖形成有效溝通，具有良好的油氣輸導(dǎo)能力[3-4，6，9-10]；③古近系發(fā)育碎屑巖[13-15]和碳酸鹽巖[12，16-17]兩種巖石類型[11，19]，受多個物源體系控制[11]，而新近系以碎屑巖沉積為主，主要受西部的阿拉爾物源體系控制[11]；④周緣發(fā)育紅獅、扎哈泉、茫崖等多個生烴凹陷，油源條件優(yōu)越；⑤發(fā)育多個背斜、斷塊構(gòu)造，構(gòu)造圈閉發(fā)育[21]。研究認識及勘探實踐證實，英雄嶺構(gòu)造帶淺層是有利的油氣聚集帶[22-24，26]，只要找到優(yōu)質(zhì)碎屑巖砂體，并配置良好的輸導(dǎo)體系，油氣就能聚集成藏，因此該帶先后發(fā)現(xiàn)了獅子溝、花土溝、游園溝、油砂山、英東等新近系碎屑巖構(gòu)造油田、構(gòu)造—巖性油田[31-34]。但是，自2009發(fā)現(xiàn)英東新近系碎屑巖油田，由于勘探重心轉(zhuǎn)移到天然氣勘探上，致使該構(gòu)造帶新近系碎屑巖油氣勘探停滯。近兩年，英西深層碳酸鹽巖勘探獲得重大突破后，勘探重點又轉(zhuǎn)移到英雄嶺構(gòu)造帶，碳酸鹽巖儲層是勘探的熱點，新近系碎屑巖的勘探潛力如何？勘探面臨著有規(guī)模的油氣聚集區(qū)在哪里尋找？成為亟待討論的重要議題。

針對英雄嶺構(gòu)造帶新近系碎屑巖開展綜合研究，目的層為上干柴溝組（N1）、下油砂山組（N21）兩套地層。利用野外露頭、鉆井取心、粒度測試等資料，明確儲集體類型為辮狀河三角洲前緣水下分流河道砂巖、濱淺湖灘壩砂巖；提出在湖退沉積背景下，東西向展布的辮狀河三角洲水下分流河道砂體逐步向湖盆進積，北西—南東向斜列式分布的濱淺湖灘壩砂體具有向湖盆遷移的特征；指出了上干柴溝組濱淺湖灘壩砂巖發(fā)育在構(gòu)造帶西翼及核部，下油砂山組辮狀河三角洲水下分流河道砂巖發(fā)育在構(gòu)造帶核部及西翼，灘壩砂巖分布在構(gòu)造帶核部及東翼。結(jié)合構(gòu)造演化、油藏特征等研究成果，確定早期沉積的砂巖在構(gòu)造反轉(zhuǎn)背景下形成上傾尖滅、透鏡體的巖性圈閉，是有利油氣聚集區(qū)；提出新近系上干柴溝組碎屑巖勘探方向在英雄嶺構(gòu)造西翼、下油山組碎屑巖勘探方向在英雄嶺構(gòu)造帶核部及東翼，這一認識對英雄嶺構(gòu)造帶新近系碎屑巖勘探方向優(yōu)選具有重要意義。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

柴達木盆地位于青藏高原北部，周邊被昆侖山、阿爾金山和祁連山環(huán)繞，英雄嶺構(gòu)造帶則位于盆地西部地區(qū)（圖1），分布面積達2950km2。柴達木盆地西部地區(qū)地層序列主要為新生代地層，自下而上依次為古近系路樂河組（E1+2）、下干柴溝組下段（E31）與上段（E32），新近系上干柴溝組（N1）、下油砂山組（N21）、上油砂山組（N22）、獅子溝組（N23）及第四系七個泉組（Q）（圖2）。其中，路樂河組與下干柴溝組之間存在局部不整合接觸關(guān)系；下干柴溝組、上干柴溝組、下油砂山組之間為連續(xù)沉積過程，地層間為整合接觸關(guān)系；下油山組與上油砂山組之間存在角度不整合接觸關(guān)系，在阿拉爾斜坡區(qū)的紅柳泉、七個泉地區(qū)下油砂山組存在不同程度的削蝕特征；第四系與新近系之間存在角度不整合接觸關(guān)系。

區(qū)域沉積特征[11，17]研究表明，柴達木盆地西部地區(qū)古近系下干柴溝組到新近系下油砂山組為一個完整的湖進、湖退演化過程，其中下干柴溝組沉積期為湖進過程，在中晚期達到最大湖泛期，上干柴溝組—下油砂山組沉積期為湖退過程。

2 新近系碎屑巖沉積相類型及發(fā)育特征

根據(jù)油砂山野外露頭資料、鉆井取心資料及實驗測試資料綜合分析，認為英雄嶺構(gòu)造帶新近系沉積相為辮狀河三角洲前緣和濱淺湖亞相，砂體類型為水下分流河道和灘壩。結(jié)合區(qū)域沉積特征，明確了水下分流河道砂體具有近東西向展布、灘壩砂體具有北西—南東向斜列式分布的特征。

2.1 碎屑巖沉積相類型

根據(jù)英雄嶺構(gòu)造帶內(nèi)油砂山露頭及10多口井取心資料，通過巖性組合特征、層理構(gòu)造、粒度變化特征等綜合分析，確定具有辮狀河三角洲水下分流河道和濱淺湖灘壩兩種微相砂體類型。

辮狀河三角洲水下分流河道砂巖：巖性為砂礫巖、含礫砂巖、砂巖、粉砂巖與褐色、棕紅色、灰綠色、灰色泥巖、砂質(zhì)泥巖互層。在露頭、巖心上常見到河道底部發(fā)育泥礫、礫石滯留沉積，具有定向展布特征，還可以見到?jīng)_刷面、槽狀交錯層理、平行層理、粒序遞變層理、變形構(gòu)造等，蟲孔及生物擾動構(gòu)造發(fā)育（圖3）。單期河道表現(xiàn)為完整的沉積序列，呈正韻律，可以見到滯留沉積和底部沖刷面；多期河道疊置表現(xiàn)出復(fù)合韻律的特征。

濱淺湖灘壩砂巖：粒度整體偏細，巖性為灰色、棕灰色細砂巖、粉砂巖與棕灰色、灰綠色、灰色泥巖、砂質(zhì)泥巖、灰質(zhì)泥巖互層，砂體中泥質(zhì)及灰質(zhì)含量較高。巖心上可以見到低角度交錯層理、波狀（交錯）層理、沖洗交錯層理、爬升層理、透鏡狀層理、脈狀層理、水平層理、變形構(gòu)造，蟲孔及生物擾動構(gòu)造發(fā)育（圖4）。灘壩微相砂巖單層厚度較薄，多小于2m，以反粒序及復(fù)合韻律為主，常見到“泥包砂、砂包泥”的特征。

辮狀河三角洲水下分流河道砂體為牽引流搬運機制，受到河流牽引動力與湖盆水體波浪、湖流等水動力共同作用，根據(jù)區(qū)內(nèi)辮狀河三角洲水下分流河道微相砂體粒度測試資料所做的概率累積曲線圖（圖5a），表現(xiàn)出三段式、多段式的特征，跳躍組分和懸浮組分占主導(dǎo)，滾動組分比較低，以跳躍組分為主，發(fā)育兩個跳躍組分次主體，跳躍組分的斜率較大（45°左右），說明分選性較好，比對前人對不同砂體類型的粒度分布特征[35]，表明砂巖類型為典型的辮狀河三角洲水下分流河道砂體的粒度特征。濱淺湖灘壩微相砂體受湖浪、湖流作用控制，多表現(xiàn)出雙向水流作用的特征，根據(jù)區(qū)內(nèi)灘壩砂體粒度測試資料所做的概率累積曲線圖，表現(xiàn)出二段式、上拱三段式的特征（圖5b），跳躍組分和懸浮組分占主導(dǎo)，缺少滾動組分，跳躍組分的斜率較大（60°左右），說明分選性較好，比對前人對不同砂體類型的粒度分布特征[31]，表明砂巖類型為典型的湖相灘壩砂體的粒度特征。

圖2 柴達木盆地西部地區(qū)地層綜合柱狀圖Fig.2 Stratigraphic column of western Qaidam Basin

圖3 辮狀河三角洲水下分流河道砂巖典型照片F(xiàn)ig.3 Typical photo of the underwater distributary channel sandstone in the braided river delta

圖4 濱淺湖灘壩砂巖典型照片F(xiàn)ig.4 Typical photo of the sandstone in the shallow lake beach

圖5 英雄嶺構(gòu)造帶粒度概率累積曲線圖Fig.5 Cumulative curve of particle size probability in the Yingxiongling structural belt

2.2 碎屑巖沉積發(fā)育特征

上干柴溝組沉積時期，辮狀河三角洲水下分流河道砂體發(fā)育在英雄嶺構(gòu)造帶以西地區(qū)，濱淺湖灘壩砂體發(fā)育在英雄嶺構(gòu)造帶西翼及核部（圖6、圖7）；下油砂山組沉積時期，辮狀河三角洲水下分流河道砂體發(fā)育在英雄嶺構(gòu)造帶西翼及核部，濱淺湖灘壩砂體發(fā)育在英雄嶺構(gòu)造帶核部及東翼（圖6、圖8），從上干柴溝組到下油砂山組沉積演化特征來看，辮狀河三角洲水下分流河道砂體呈進積的特征向湖盆推進，灘壩砂體逐漸向英雄嶺構(gòu)造帶及東翼遷移（圖6）。

2.3 碎屑巖儲層特征

根據(jù)25口井320塊鑄體薄片鑒定，確定英雄嶺構(gòu)造帶新近系碎屑巖巖石類型主要為巖屑長石砂巖和長石巖屑砂巖，見少量長石砂巖。偏光顯微鏡下石英顆粒較干凈、分選較好，大部分為次圓—次棱角狀；巖屑成分包括碳酸鹽巖、淺變質(zhì)巖類（千枚巖、片巖類及石英巖等）和火山巖類（熔巖及凝灰?guī)r），其中碳酸鹽巖巖屑含量較高。通過鑄體薄片孔隙特征分析，儲層孔隙類型以原生粒間孔為主，占比達95%以上，發(fā)育少量長石、巖屑粒內(nèi)溶孔（圖9）。

圖6 過英雄嶺構(gòu)造帶東西向新近系砂體發(fā)育及演化示意圖Fig.6 Schematic development and evolution of the WE Neogene sandstone across the Yingxiongling structural belt

圖7 英雄嶺構(gòu)造帶及其周緣上干柴溝組沉積相平面圖Fig.7 Sedimentary facies of the Yingxiongling structural belt and its surrounding upper Ganchaigou Formation

圖8 英雄嶺構(gòu)造帶及其周緣下油砂山組沉積相平面圖Fig.8 Sedimentary facies of the Yingxiongling structural belt and its surrounding lower Youshashan Formation

圖9 英雄嶺構(gòu)造帶儲層孔隙結(jié)構(gòu)特征圖Fig.9 Reservoir pore structures in the Yingxiongling structural belt

通過25口井458塊儲層物性測試，以游園溝地區(qū)為例（6口井185塊樣品），下油砂山組儲層孔隙度主要分布在6%～20%之間，占樣品總數(shù)的93.6%，峰值集中在10%～20%，占樣品總數(shù)的81%（圖10a）；儲層滲透率主要分布在0.02～524.1mD，峰值集中在0.1～100mD。上干柴溝組儲層孔隙度分布在6%～20%之間，占樣品總數(shù)的94.1%，峰值集中在12%～18%，占樣品總數(shù)的87%（圖10b）；儲層滲透率主要分布在0.1～334.8mD，峰值集中在0.1～200mD。

圖10 游園溝地區(qū)儲層孔隙度分布頻率圖Fig.10 Reservoir porosity distribution in the Youyuangou area

3 新近系碎屑巖構(gòu)造演化、成藏特征及油氣勘探方向

3.1 構(gòu)造演化、成藏特征

從構(gòu)造演化特征（圖11）來看：英雄嶺構(gòu)造帶在下油砂山組沉積時期及其以前表現(xiàn)為穩(wěn)定的斜坡沉積區(qū)，而到下油砂山組沉積末期受喜馬拉雅構(gòu)造運動影響，開始構(gòu)造擠壓變形，上油砂山組至獅子溝組沉積時期大規(guī)模變形、隆升，形成了大量的構(gòu)造圈閉，在構(gòu)造反轉(zhuǎn)的背景下，也形成了大量的巖性圈閉、構(gòu)造—巖性圈閉。

圖11 英雄嶺構(gòu)造帶構(gòu)造演化剖面圖Fig.11 Structural evolution section of the Yingxiongling structural belt

通過烴源巖研究，明確柴達木盆地西部地古近系—新近系發(fā)育下干柴溝組上段和上干柴溝組兩套烴源巖，具有優(yōu)越的油源條件[21]。另外，利用流體包裹體方法開展了油氣成藏期次研究[1]，發(fā)現(xiàn)兩期包裹體，代表了兩期油氣充注，第一期以黃色熒光低成熟包裹體為主，溫度范圍為65～90℃，對應(yīng)的時間為12Ma，對應(yīng)地質(zhì)時期為下油砂山組（N21）沉積末期；第二期為藍色包裹體，發(fā)育伴生氣烴包裹體，溫度區(qū)間為95～115℃，對應(yīng)的時間為6Ma，對應(yīng)地質(zhì)時期為上油砂山組（N22）沉積末期。

圖12 英雄嶺構(gòu)造帶油氣成藏模式圖Fig.12 Hydrocarbon accumulation model in the Yingxiongling structural belt

根據(jù)油氣成藏特征分析，英雄嶺構(gòu)造帶存在兩種油藏類型（圖12），即在背斜構(gòu)造背景下，砂體形成上傾尖滅或孤立巖性體，斷層溝通油源，形成構(gòu)造—巖性復(fù)合油藏；在低幅度構(gòu)造背景下，砂體形成孤立巖性體，斷層溝通油源，形成巖性油藏。在油氣成藏期，英雄嶺構(gòu)造帶抬升，配合斷層的輸導(dǎo)作用，可形成構(gòu)造圈閉、構(gòu)造—巖性圈閉、巖性圈閉，而早期沉積的砂體在構(gòu)造反轉(zhuǎn)背景下也可形成上傾尖滅巖性圈閉。斷層活動期、圈閉形成期與烴源巖排烴期具有良好的匹配性，斷層起到良好的溝通油源作用，因此只要尋找到規(guī)模的巖性圈閉發(fā)育區(qū)，就有可能尋找到規(guī)模的油氣聚集區(qū)，這一認識對推動柴達木盆地英雄嶺構(gòu)造帶新近系碎屑巖油氣勘探具有重要的意義。

3.2 油氣勘探方向

根據(jù)英雄嶺構(gòu)造帶新近系碎屑巖沉積發(fā)育特征、構(gòu)造演化特征、成藏特征及現(xiàn)有的勘探成果等綜合分析，認為英雄嶺構(gòu)造帶不同沉積時期油氣勘探領(lǐng)域、方向各不相同。

上干柴溝組（N1）勘探領(lǐng)域及方向：英雄嶺構(gòu)造帶上干柴溝組應(yīng)以濱淺湖灘壩微相砂體為主要勘探目標，灘壩砂體呈北西—南東向斜列式展布，具有疊合連片的分布特征。通過沉積相圖與斷層、構(gòu)造圈閉進行疊合（圖13），在英雄嶺構(gòu)造帶范圍內(nèi)圈定有利的勘探面積可達800km2以上，以巖性圈閉、構(gòu)造圈閉、構(gòu)造—巖性圈閉油氣勘探為主。

下油砂山組（N21）勘探領(lǐng)域及方向：在英雄嶺構(gòu)造帶西翼，以辮狀河三角洲水下分流河道砂體形成上傾尖滅的巖性圈閉、構(gòu)造—巖性圈閉為主要勘探目標，而在構(gòu)造帶的核部則以辮狀河三角洲水下分流河道和濱淺湖灘壩砂體形成的構(gòu)造圈閉、構(gòu)造—巖性圈閉、巖性圈閉為主要勘探目標，在構(gòu)造帶東翼以濱淺湖灘壩砂體形成的巖性圈閉為主要勘探目標。通過沉積相圖與斷層、構(gòu)造圈閉疊合（圖14），在英雄嶺構(gòu)造帶范圍內(nèi)圈定有利的勘探面積可達1200km2以上，以巖性圈閉、構(gòu)造圈閉、構(gòu)造—巖性圈閉油氣勘探為主。

圖13 英雄嶺構(gòu)造帶上干柴溝組碎屑巖有利油氣勘探區(qū)平面圖Fig.13 Favorable oil and gas exploration areas of the upper Ganchaigou clastic rock in the Yingxiongling structural belt

圖14 英雄嶺構(gòu)造帶下油砂山組碎屑巖有利油氣勘探區(qū)平面圖Fig.14 Favorable oil and gas exploration areas of the lower Youshashan clastic rock in the Yingxiongling structural belt

4 結(jié)論與建議

明確英雄嶺構(gòu)造帶新近系碎屑巖發(fā)育辮狀河三角洲水下分流河道和濱淺湖灘壩兩種砂體類型；巖石類型以長石巖屑砂巖、巖屑長石砂巖為主，孔隙類型以原生粒間孔為主，發(fā)育少量粒內(nèi)溶孔，儲層物性較好。指出了受西部物源的控制，辮狀河三角洲水下分流河道砂體近于東西向展布、濱淺湖灘壩砂體呈北西—南東向斜列式分布；在湖退的沉積背景下，上干柴溝組辮狀河三角洲水下分流河道砂體分布在英雄嶺構(gòu)造帶西地區(qū)，下油砂山組辮狀河三角洲水下分流河道砂體逐漸進積到英雄嶺構(gòu)造帶西翼及核部，而北西—南東向斜列式分布的灘壩砂體具有向湖盆方向遷移的特征。

英雄嶺構(gòu)造帶上干柴溝組油氣勘探方向為構(gòu)造帶的核部及西翼，以濱淺湖灘壩砂體為目標，有利勘探面積達800km2。下油砂山組在構(gòu)造帶的西翼以辮狀河三角洲水下分流河道砂體為勘探目標；在構(gòu)造帶核部，以辮狀河三角洲前緣水下分流河道砂體和濱淺湖灘壩砂體為勘探目標；在構(gòu)造帶的東翼，以濱淺湖灘壩砂體為勘探目標，有利勘探面積達1200km2以上。