準(zhǔn)噶爾盆地瑪湖凹陷侏羅系油氣藏特征及勘探潛力

宋 濤 黃福喜 汪少勇 楊 帆 呂維寧 劉 策 賈 鵬 范晶晶

（1 中國石油勘探開發(fā)研究院；2 中國石油勘探與生產(chǎn)分公司）

0 引言

準(zhǔn)噶爾盆地瑪湖凹陷勘探始于斜坡外高部位的斷裂帶，1955年發(fā)現(xiàn)克拉瑪依油田，20世紀(jì)90年代開始勘探逐漸走向斜坡區(qū)，并在扇控大面積成藏模式的指導(dǎo)下，瑪北、瑪南、西斜坡、東斜坡二疊系、三疊系巖性勘探取得重要進展，形成東、西兩大“百里油區(qū)”勘探場面。近幾年，勘探領(lǐng)域向凹陷中心平臺區(qū)延伸，二疊系、三疊系也取得良好效果，滿凹含油的格局逐漸顯現(xiàn)，為中國西部大開發(fā)建設(shè)提供了能源保障[1-14]。然而位于凹陷斜坡區(qū)中淺層的侏羅系油藏一直未引起重視，自2003年以來先后上鉆多口專層探井均未獲成功，之后針對中拐凸起侏羅系鉆探拐8井等探井，發(fā)現(xiàn)拐8、拐201等油藏，后期由于油藏復(fù)雜、儲量升級動用困難，被貼上斜坡區(qū)侏羅系勘探“有點無面”“不宜專探、適合兼探”的標(biāo)簽，導(dǎo)致僅僅開展一些簡單的構(gòu)造沉積研究，并未開展類似二疊系、三疊系的綜合精細(xì)地質(zhì)研究。2014年以來，油價持續(xù)低迷，勘探強調(diào)突出效益，開始重視中淺層油氣資源，斜坡區(qū)侏羅系勘探見良好苗頭，艾湖12井侏羅系八道灣組獲高產(chǎn)工業(yè)油流，瑪26井侏羅系三工河組獲工業(yè)氣流，開辟了準(zhǔn)噶爾盆地淺層高效勘探新領(lǐng)域，有望成為該盆地增儲上產(chǎn)的有效補充領(lǐng)域[15-18]，但瑪湖凹陷侏羅系的勘探仍存在控藏關(guān)鍵要素不清、有利勘探方向不明等問題。本文從侏羅系油藏成藏特征入手，依據(jù)大量巖性、鑄體薄片、分析化驗資料，開展控藏要素研究，摸清侏羅系成藏有利區(qū)分布規(guī)律，以便有效指導(dǎo)油氣勘探。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

圖1 準(zhǔn)噶爾盆地瑪湖凹陷區(qū)域位置示意圖Fig.1 Schematic regional location of Mahu sag in the Junggar Basin

瑪湖凹陷位于準(zhǔn)噶爾盆地中央坳陷西北部（圖1），勘探面積約1×104km2，西北部與克—百斷裂帶相鄰，北部為烏—夏斷裂帶，東南部為達(dá)巴松—夏鹽凸起[19-20]。多個油田（瑪北等）的發(fā)現(xiàn)證實瑪湖凹陷是準(zhǔn)噶爾盆地最重要的富油氣凹陷。早二疊世，盆地周緣海槽褶皺成山，向盆地沖斷推覆，在西北緣形成前陸盆地；至晚二疊世，西北緣處于持續(xù)推覆擠壓階段，之后由于盆地的整體抬升地層遭受剝蝕，瑪湖凹陷也缺失早三疊世地層，隨后瑪湖凹陷進入了沉降抬升的振蕩發(fā)展階段；晚侏羅世—早白堊世，西北緣推覆體停止活動、下沉掩埋，之后的沉積超覆于推覆體之上，燕山運動之后，西北緣前陸沖斷帶基本形成，之后的喜馬拉雅運動使西北緣地區(qū)成為碰撞隆起帶及與隆起帶相鄰的碰撞前陸型沉積凹陷。瑪湖凹陷自石炭紀(jì)—二疊紀(jì)以來，發(fā)育二疊系的佳木河組（P1j）、風(fēng)城組（P1f）、夏子街組（P2x）、下烏爾禾組（P2w）、上烏爾禾組（P3w），三疊系的百口泉組（T1b）、克拉瑪依組（T2k）、白堿灘組（T3k），侏羅系的八道灣組（J1b）、三工河組（J1s）、西山窯組（J2x）、頭屯河組（J2t），以及少量的白堊系、古近系、新近系和第四系[21]。其中風(fēng)城組、佳木河組、石炭系發(fā)育3套成熟烴源巖，油氣通過斷裂及不整合面向上運聚，二疊系、三疊系在斷裂帶及斜坡區(qū)均發(fā)現(xiàn)規(guī)模油藏，呈現(xiàn)滿凹含油的態(tài)勢；而侏羅系勘探尚處于起步階段，目前多井獲工業(yè)油氣流，老井復(fù)查發(fā)現(xiàn)一批井侏羅系見良好顯示，初步展現(xiàn)侏羅系淺層勘探潛力。但是，目前對于侏羅系油藏特征、勘探潛力及有利區(qū)等問題的研究尚不能滿足勘探開發(fā)的需要，因此，開展凹陷侏羅系油氣藏特征及勘探潛力分析，對于瑪湖凹陷油氣增儲上產(chǎn)具有重要的意義。

2 侏羅系油藏特征

2.1 烴源巖特征

勘探證實瑪湖凹陷為典型富油氣凹陷，斷裂帶油氣（克拉瑪依油田）均源自瑪湖凹陷風(fēng)城組。目前已在風(fēng)城組發(fā)現(xiàn)天然堿、碳酸鈉鈣石和硅硼鈉石等典型堿類礦物，證實了風(fēng)城組為堿湖沉積環(huán)境，藻菌類母質(zhì)發(fā)育（圖2），高含油脂，高豐度藻菌類層狀大厚度沉積。從盆地演化角度看（圖3），與塔里木、鄂爾多斯盆地相比，準(zhǔn)噶爾盆地從石炭紀(jì)—二疊紀(jì)的“熱盆”演變?yōu)楹笃诘摹袄渑琛?，早期的“熱”為烴源巖早期生烴提供了良好的條件，后期的“冷”又延長了烴源巖壽命，生油窗拉長，使二疊系烴源巖目前仍處于高成熟演化階段，持續(xù)生烴、排烴。充足的油源為侏羅系油氣規(guī)模成藏提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。

圖2 風(fēng)南8井巖心（左）及鏡下（右）照片F(xiàn)ig.2 Core(left) and SEM(right) pictures of Well Fengnan 8

圖3 準(zhǔn)噶爾、塔里木、鄂爾多斯三大盆地地溫梯度演化對比圖Fig.3 Comparison of geothermal gradient evolution between the Junggar Basin, the Tarim Basin and the Ordos Basin

2.2 儲層特征

環(huán)瑪湖地區(qū)侏羅系八道灣組在北部、東北部、西北部發(fā)育五大物源（圖4），形成克拉瑪依、黃羊泉、夏子街、紅旗壩和達(dá)巴松五大扇體，充足的物源為油氣提供了有利儲集條件。不同方向母源類型存在差異，夏子街主體物源來自東北方向，母巖特征反映整體近源搬運，黃羊泉主體物源來自西北方向，母巖特征反映搬運距離較長，艾湖12井區(qū)為夏子街扇與黃羊泉扇物源交會區(qū)。

圖4 瑪湖凹陷侏羅系沉積相圖Fig.4 Sedimentary facies of Jurassic in Mahu sag

從物性角度看，對89塊樣品進行孔隙度分析、88塊樣品進行滲透率分析，分析結(jié)果表明，瑪湖凹陷八道灣組儲層儲集空間主要為殘余粒間孔，少量為粒間溶孔和長石溶孔；孔隙度為8%～18%，平均為13.4%，滲透率為0.08～608mD，平均為4.71mD，屬于中低孔、中低滲透儲層，埋深和粒級控制儲層質(zhì)量；壓汞曲線顯示，儲層分選較好，排驅(qū)壓力多在0.5MPa以下，孔隙結(jié)構(gòu)總體較優(yōu)（圖5）。

2.3 油氣藏類型及特征

瑪湖斜坡區(qū)侏羅系油氣藏為巖性、構(gòu)造型油氣藏[22-25]，發(fā)育原生與次生兩種類型，以斷塊、斷層—巖性型次生油藏為主，油藏為遠(yuǎn)源聚集成藏，與百口泉組油氣同源，均來自高成熟的二疊系風(fēng)城組烴源巖。環(huán)瑪湖地區(qū)發(fā)育四大鼻凸帶，為油氣的主要運聚區(qū)（圖6）。油藏以次生為主、原生為輔，僅瑪湖1鼻凸受大侏羅溝斷層溝通，形成原生油藏，黃羊泉、夏子街、達(dá)巴松等鼻凸帶侏羅系均發(fā)育次生油氣藏。

統(tǒng)計環(huán)瑪湖地區(qū)鉆揭侏羅系20余口探井?dāng)?shù)據(jù)，分析結(jié)果表明（表1）：侏羅系油藏埋藏淺、厚度適中，四大鼻凸油藏有效厚度為4～12m，平均為8m，油藏埋深普遍小于3000m，達(dá)巴松鼻凸略深。侏羅系原油為常規(guī)油，原生油藏（瑪湖1鼻凸）原油密度為0.81t/m3，黏度為59mPa·s，地層水總礦化度為11490mg/L；次生油藏（黃羊泉鼻凸、夏子街鼻凸、達(dá)巴松鼻凸）原油密度平均為0.84t/m3，黏度平均為10.9mPa·s，地層水總礦化度平均為14836mg/L。

圖5 瑪湖凹陷八道灣組儲層情況Fig.5 Reservoir characteristics of Badaowan Formation in Mahu sag

圖6 環(huán)瑪湖地區(qū)侏羅系油氣成藏模式與主控因素Fig.6 Hydrocarbon accumulation patterns and main control factors of Jurassic oil and gas reservoirs in the area around Mahu

表1 環(huán)瑪湖地區(qū)侏羅系油藏參數(shù)統(tǒng)計Table 1 Parameter statistics of Jurassic oil reservoirs in the area around Mahu

2.4 控藏要素

2.4.1 發(fā)育多個淺層繼承性鼻凸有利于油氣富集，多期斷裂有利于油氣向淺層運移

環(huán)瑪湖地區(qū)發(fā)育瑪湖1、黃羊泉、夏子街、達(dá)巴松四大繼承性鼻狀構(gòu)造，是油氣長期運移聚集的有利指向區(qū)（圖7），目前已有油氣發(fā)現(xiàn)的瑪131井區(qū)、瑪18井區(qū)、達(dá)13井區(qū)等均發(fā)育在鼻凸范圍之內(nèi)。

瑪湖凹陷斜坡區(qū)發(fā)育的3期控藏斷裂是侏羅系油氣有效成藏的關(guān)鍵，其組合樣式及展布規(guī)律控制了油氣的縱向調(diào)整運移及聚集。海西—印支期逆斷裂控制臺階的展布，發(fā)育于瑪北、瑪西斜坡區(qū)，平面上平行于邊界斷裂，溝通風(fēng)城組油源，控制百口泉組成藏，已在風(fēng)南4、瑪13、瑪134、瑪19等井獲得證實；印支—燕山期走滑斷裂在瑪湖1鼻凸形成正花狀走滑斷裂帶，具有溝通油源的作用，控制侏羅系八道灣組成藏，瑪湖2井的突破證實該正花狀斷裂直通油源的作用；燕山期正斷裂對侏羅系油藏具有控圈的作用，對三工河組油藏起到溝通油源作用，金龍8井的突破，證實了周邊克80走滑斷裂帶對侏羅系的控圈作用及對三工河組的控藏作用。

圖7 侏羅系八道灣組成藏期（燕山中期）古構(gòu)造圖Fig.7 Paleostructural map in the hydrocarbon accumulation period(Middle Yanshanian) of Jurassic Badaowan Formation

總之，斜坡區(qū)鼻凸構(gòu)造與3期控藏斷裂配置，其中海西—印支期逆斷裂控制臺階的展布，印支—燕山期走滑斷裂通源，燕山期正斷裂控圈，多層系均發(fā)現(xiàn)油藏（圖8）。

圖8 過拐8井—艾湖12井—夏79井地震地質(zhì)解釋剖面Fig.8 Seismic and geological interpretation profile crossing Well Guai 8-Well Aihu 12-Well Xia79

3期控藏斷裂與繼承性鼻凸帶宏觀上共同控制侏羅系油氣成藏，形成兩種主要控藏類型：一是“接力型”，即海西—印支期逆斷裂與燕山期正斷裂接力，形成良好的油氣縱向運移通道。根據(jù)原油地球化學(xué)實驗分析，從β-胡蘿卜烷、γ-蠟烷等生物標(biāo)志化合物特征來看（圖9），八道灣組與百口泉組同源，百口泉組油氣已證實來自二疊系風(fēng)城組烴源巖，因此八道灣組油氣也來自風(fēng)城組烴源巖。二是“走滑斷裂直接通源型”，即印支—燕山期走滑斷裂斷穿風(fēng)城組烴源層，圖8中瑪湖4井附近發(fā)育正花狀走滑斷裂，直通風(fēng)城組烴源巖，具有溝通油氣往淺層調(diào)整運移的作用。

圖9 艾湖12井原油地球化學(xué)參數(shù)對比Fig.9 Comparison of geochemical parameters of crude oil produced by Well Aihu 12

2.4.2 廣泛分布的砂體與斷裂的有效配置控制油藏分布

目前地震資料無法識別艾湖12井區(qū)井間巖性變化，僅能劃分為3個斷塊型油藏，分別為艾湖12斷塊、瑪606斷塊和瑪612斷塊油藏（圖10）。受物源方向及河道展布影響，北東—南西向巖性變化快，百65井、瑪622井以粉砂質(zhì)泥巖為主，艾湖013井巖性變粗，北西—南東方向砂體相對穩(wěn)定，油藏在該方向受斷裂控制，斷距大小決定圈閉可靠性[26-27]。通過艾湖12井區(qū)勘探情況，艾湖12斷塊、瑪606斷塊和瑪612斷塊油藏油氣富集，砂體與斷裂有效配置控制油藏展布。

圖10 瑪西斜坡八道灣組一段油層段沉積相斷裂疊合圖Fig.10 Superimposed map of the faults and sedimentary facies of oil layer in the first Member of Badaowan Formation in Maxi slope

2.4.3 侏羅系油氣成藏模式

瑪湖凹陷斜坡區(qū)侏羅系老井復(fù)查發(fā)現(xiàn)，該凹陷下侏羅統(tǒng)分布穩(wěn)定，油氣顯示主要集中在八道灣組一段及三工河組二段，環(huán)瑪湖地區(qū)發(fā)育4個淺層繼承性鼻凸，有利于油氣富集，多期斷裂體系有利于淺層油氣運移，發(fā)育五大物源體系，廣泛分布的砂體為淺層油氣聚集提供了空間，兩套區(qū)域蓋層為淺層油氣保存提供了有利條件，多套儲蓋組合是侏羅系獨有的成藏條件（圖11）。

3 勘探潛力

圖11 瑪湖凹陷侏羅系油氣成藏模式圖Fig.11 Hydrocarbon accumulation pattern of Jurassic oil and gas reservoirs in Mahu sag

瑪湖凹陷為富油氣凹陷，烴源巖、儲層發(fā)育，多期斷裂溝通油源，侏羅系發(fā)育兩套區(qū)域蓋層，鼻凸為油氣聚集方向，具備一定勘探潛力。針對侏羅系八道灣組、三工河組兩套油層的成藏條件和控藏要素，對勘探有利區(qū)進行評價優(yōu)選。從瑪湖凹陷3期控藏斷裂發(fā)育看（圖12），3期斷裂在各大鼻凸發(fā)育廣泛，均能實現(xiàn)通源、控藏、控圈作用，因此僅選用烴源巖、儲層、蓋層、鼻凸作為約束：選取八道灣組泥巖厚度大于10m范圍（蓋層）、鼻凸界線、二疊系總生烴強度大于200×104t/km2范圍（烴源巖條件）、八道灣組砂巖厚度大于10m范圍（儲層條件）四大要素疊合，優(yōu)選出艾湖12、白832、瑪26、達(dá)探1等4個井區(qū)為八道灣組油藏有利區(qū)分布范圍，面積近3000km2（圖13）；以西山窯組蓋層（煤巖+泥巖+碳質(zhì)泥巖）厚度大于10m范圍、鼻凸界線、二疊系總生烴強度大于200×104t/km2范圍、三工河組砂巖厚度大于10m范圍四大要素疊合，優(yōu)選出艾湖12、瑪26、達(dá)探1、瑪湖4等4個井區(qū)為三工河組油藏有利區(qū)分布范圍，面積近1500km2（圖14）。

圖12 瑪湖凹陷斷裂疊合圖Fig.12 Superimposed map of the faults in Mahu sag

圖13 瑪湖凹陷八道灣組油藏有利區(qū)綜合評價圖Fig.13 Comprehensive evaluation on the favorable areas of Badaowan Formation oil reservoir in Mahu sag

圖14 瑪湖凹陷三工河組油藏有利區(qū)綜合評價圖Fig.14 Comprehensive evaluation on the favorable areas of Sangonghe Formation oil reservoir in Mahu sag

根據(jù)中國石油天然氣股份有限公司第四次資源評價，瑪湖凹陷剩余資源主要集中在三疊系（5.7×108t）、二疊系（3.4×108t）、侏羅系（1.3×108t），從資源角度看，二疊系、三疊系及侏羅系仍是未來勘探重點；從平面看，侏羅系有利區(qū)與二疊系、三疊系油藏分布區(qū)域相近，因此可作為兼探層系。三疊系為近年及今后幾年的主攻層系，二疊系為重要的戰(zhàn)略接替層系，侏羅系為中淺層高效勘探層系，立體勘探，將推動瑪湖大油區(qū)砂礫巖油藏快速增儲上產(chǎn)[28]。

4 結(jié)論

通過對環(huán)瑪湖地區(qū)侏羅系油藏特征分析，認(rèn)為風(fēng)城組優(yōu)質(zhì)烴源巖可提供充足的油源，五大物源體系提供了有利儲集空間，侏羅系兩套規(guī)模泥巖提供良好的保存條件，受直通和接力斷裂控制，侏羅系形成原生與次生兩種類型油氣藏。深入分析侏羅系油氣藏控藏要素，認(rèn)為繼承性鼻凸為油氣富集指向區(qū)，多期斷裂體系為油氣向淺層運移提供了通道，廣泛分布的砂體為淺層油氣聚集提供了空間，區(qū)域蓋層為油氣保存提供了有利條件。以控藏要素為切入點，用烴源巖、儲層、蓋層、鼻凸作為約束條件，通過各要素疊合，認(rèn)為艾湖12、白832、瑪26、達(dá)探1等4個井區(qū)為八道灣組油藏有利分布區(qū)，艾湖12、瑪26、達(dá)探1、瑪湖4等4個井區(qū)為三工河組油藏有利分布區(qū)?，敽枷荻鄬酉弹B合，從目前勘探進程和油氣資源角度看，二疊系、三疊系仍是主要油氣富集層系，但侏羅系為中淺層高效勘探層系，建議將侏羅系作為目的層之一，對瑪湖凹陷開展立體勘探。