焉耆盆地焉耆隆起區(qū)石油地質(zhì)條件初探

張金虎, 高永進(jìn), 楊有星, 周新桂, 白忠凱, 孫智超, 金蕓蕓, 王立新

(1.中國地質(zhì)調(diào)查局油氣資源調(diào)查中心，北京 100083； 2.中國石化河南油田分公司勘探開發(fā)研究院，南陽 473132； 3.中國石油西部鉆探工程有限公司試油公司，克拉瑪依 834000)

0 引言

焉耆盆地的油氣勘探始于1993年，勘探面積達(dá)到5 600 km2，分為南北2個凹陷，勘探主要集中在北部凹陷。目前該盆地完鉆探井66口，二維地震測線9 264 km，三維地震測線1 065 km2，已探明2個油田(寶浪油田和本布圖油田)和4個含油氣區(qū)塊(寶北區(qū)塊、寶中區(qū)塊、本布圖區(qū)塊和本東區(qū)塊)，其油氣資源總量為3.14×108t，油氣資源探明率為9.18%，剩余資源量大，具有較大的油氣資源勘探潛力。前人[1-7]分析表明，焉耆盆地油氣勘探的主要目的層為侏羅系，其中八道灣組烴源巖生烴潛力最大，是盆地的主力烴源巖，三工河組烴源巖在七里鋪次凹具有較大的生烴潛力，而西山窯組烴源巖處于低熟階段，生烴能力較小。侏羅系在北部和靜坳陷與焉耆隆起區(qū)幾乎剝蝕殆盡，只在博湖坳陷大面積分布，也是目前盆地油氣勘探的主要地區(qū)。此外，盆地內(nèi)油氣垂向運移作用也比較明顯，即八道灣組烴源巖生成的油氣首先在八道灣組內(nèi)部聚集成藏，隨后依次向淺層三工河組和西山窯組運移和調(diào)整。近年來，焉耆盆地的油氣勘探在侏羅系烴源巖評價、沉積相分析以及油氣成藏模式建立等方面取得了一系列新進(jìn)展[8-13]，但仍然存在以下地質(zhì)問題： ①油氣發(fā)現(xiàn)均集中在盆地南部的博湖坳陷，焉耆隆起區(qū)石油地質(zhì)條件不明； ②含油層系集中在中生界，古生界和新生界油氣勘探潛力不清； ③焉耆隆起區(qū)中生界殘留地層分布情況不清。因此，焉耆盆地下一步油氣勘探應(yīng)立足于新領(lǐng)域、新區(qū)帶、新層系，力爭取得較大突破，使資源儲量序列比趨于正常，緩解目前嚴(yán)峻的儲量和產(chǎn)量壓力。

焉耆盆地勘探現(xiàn)狀和成藏規(guī)律研究認(rèn)為，焉耆中部隆起、鹽場向斜等5個盆緣構(gòu)造帶具有較好的油氣成藏條件和勘探潛力。綜合分析其勘探潛力及帶動意義、生儲蓋配置關(guān)系、保存條件、油源及輸導(dǎo)條件以及圈閉類型和落實程度等成藏條件，認(rèn)為焉耆隆起區(qū)中部背斜圈閉為有利的勘探目標(biāo)。通過新焉參1井鉆探，明確了焉耆隆起區(qū)地層序列，其新生界地層齊全，缺失中生界大部分地層，直接鉆遇石炭系基底； 探索了前侏羅系烴源巖，落實了古生界—侏羅系、古近系背斜構(gòu)造的含油氣情況，全井沒有發(fā)現(xiàn)油氣顯示； 對焉耆隆起區(qū)的石油地質(zhì)條件有了初步認(rèn)識，認(rèn)為其不具備生烴潛力，發(fā)育兩套儲蓋組合，油氣沒有從生烴凹陷調(diào)整運移至隆起區(qū)。雖然該井沒有獲得油氣突破，但總結(jié)其經(jīng)驗教訓(xùn)，對今后焉耆盆地的勘探方向具有一定的指導(dǎo)意義。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

焉耆盆地是我國西部中小型含油氣盆地之一，盆地橫跨在庫魯克塔格褶皺帶和南天山褶皺帶之上，位于新疆塔里木、準(zhǔn)噶爾、吐哈3大盆地之間，整體西高東低，由西北向東南傾伏，為一長軸呈NWW向延伸的菱形盆地，東西長160 km，南北寬60～90 km，面積為1.3×104km2。該盆地具有“兩坳一隆”的構(gòu)造格局，自北而南劃分為和靜坳陷、焉耆隆起和博湖坳陷3個一級構(gòu)造單元，其中博湖坳陷可進(jìn)一步細(xì)分為北部凹陷、種馬場凸起和南部凹陷3個二級構(gòu)造單元(圖1)。焉耆隆起呈EW向橫亙于焉耆盆地中部，南部以焉南斷裂為界，北部的東段以焉耆北斷裂為界與和靜坳陷相隔，北部的西段則以北傾的單斜過渡到和靜坳陷，面積為2 000 km2，基底最大埋深為2 500 m。

圖1 焉耆盆地構(gòu)造單元Fig.1 Tectonic unit of Yanqi Basin

焉耆盆地是一個中、新生代疊合的陸相沉積盆地(圖2)，自中生代以來，為一擠壓型的坳陷盆地，其構(gòu)造演化可劃分為3個階段[14-15]： ①早、中侏羅世弱拉張—弱擠壓階段，構(gòu)造變形強度不是很大，由于種馬場構(gòu)造帶的持續(xù)隆起，逐步形成了南北凹陷分隔的沉積格局； ②燕山晚期強烈擠壓階段，盆地整體發(fā)生構(gòu)造抬升，各個斷裂帶發(fā)生強烈的沖斷褶皺作用，侏羅系大面積遭受剝蝕； ③喜山期對沖構(gòu)造發(fā)育階段，盆地受到南北擠壓，形成了對沖構(gòu)造格局，焉耆盆地構(gòu)造格局最終定型。

焉耆盆地的基底由前中生界組成，包括石炭系灰?guī)r和碎屑巖、志留系—泥盆系的區(qū)域動力變質(zhì)巖系和前志留系變質(zhì)巖系，其余由中生界三疊系、侏羅系和新生界古近系、新近系、第四系組成(表1)。新焉參1井自上而下鉆遇地層層序依次為新生界第四系(Q)、新近系上新統(tǒng)葡萄溝組(N2p)、新近系中新統(tǒng)桃樹園組(N1t)、古近系始新統(tǒng)—古新統(tǒng)鄯善群(E1-2s)、中生界侏羅系下統(tǒng)三工河組(J1s)、古生界石炭系(C)(未穿)； 主要目的層侏羅系殘存侏羅系下統(tǒng)三工河組13 m地層，缺失侏羅系下統(tǒng)八道灣組。

圖2 焉耆盆地SN向構(gòu)造演化圖Fig.2 Tectonic evolution of Yanqi Basin

地層單位界 系 統(tǒng) 群 組 厚度/m地震反射層接觸關(guān)系新生界第四系新近系古近系全新系—更新統(tǒng)上新統(tǒng)中新統(tǒng)漸新統(tǒng)始新統(tǒng)古新統(tǒng)150～300葡萄溝組N2p 0～1 000桃樹園組N1t400～600100～200鄯善群E1-2s300～400角度不整合T8角度不整合

(續(xù)表)

2 石油地質(zhì)條件

2.1 烴源巖

前人[16-19]研究表明，焉耆盆地新生代地層為氧化環(huán)境碎屑巖建造，不具備生油條件，中生界侏羅系和三疊系為一套暗色地層，是盆地的有效烴源巖，其中侏羅系的八道灣組、三工河組和西山窯組是最重要的烴源巖層，巖性主要為灰色、深灰色泥巖和深灰色碳質(zhì)泥巖與黑色煤層，為一套沖積扇-辮狀河三角洲-湖泊相沉積的含煤碎屑巖系。總體上，侏羅系烴源巖總有機碳(TOC)含量分布范圍為0.27%～5.7%，平均值為3.03%； 鏡質(zhì)體反射率(Ro)分布范圍為0.61%～0.89%，處于低熟-成熟階段。其中西山窯組處于低熟階段，剛進(jìn)入生烴門限，未達(dá)生油高峰期； 三工河組處于低熟-成熟階段，部分烴源巖已達(dá)生油高峰期； 八道灣組大部分處于成熟階段，利于油氣大量生成。侏羅系烴源巖以Ⅲ型干酪根為主，輔以少量的Ⅱ2型干酪根，物源以陸生高等植物輸入為主，含有少量的低等水生生物。

焉耆盆地存在3個生烴中心[3,6,20]，即北部凹陷的四十里城次凹、七里鋪次凹和南部凹陷包頭湖次凹，它們是盆地油氣資源最充足的地區(qū)，其外圍生烴強度逐漸變小，是油氣運移的主要指向區(qū)。三萜烷分布特征及生物標(biāo)志物多項參數(shù)開展的油源對比分析[6,21]表明，寶浪油田和本布圖油田的油氣主要來源于下侏羅統(tǒng)三工河組和八道灣組烴源巖。焉耆盆地主要經(jīng)歷2個成藏期： 第一期為侏羅紀(jì)晚期，是主要成藏期； 第二期發(fā)生在第三紀(jì)，是盆地的次要成藏期。侏羅系在博湖坳陷中的北部凹陷和南部凹陷連片分布，面積約3 000 km2，平均厚度約1 500 m，沉積厚度具有由南向北、由中部向周邊逐漸減薄的特征。焉耆隆起區(qū)局部有中生界殘留，主要為侏羅系八道灣組，可劃分為北部辮狀河三角洲和南部扇三角洲兩大類沉積體系。

新焉參1井鉆探(圖3)揭示，焉耆隆起區(qū)缺失侏羅系大部分地層，僅殘存13 m厚的侏羅系三工河組，為一套棕色、淺棕色砂巖，屬于氧化環(huán)境下的沉積物。下伏石炭系為一套區(qū)域低溫動力變質(zhì)巖，主要巖性為灰綠色、棕色千枚巖和鈣質(zhì)千枚巖與黃褐色鈣質(zhì)千枚巖和淺灰色大理巖，均不具備生烴能力。

2.2 儲蓋組合評價

焉耆盆地侏羅系儲層主要為含礫砂巖和砂礫巖，巖石成分復(fù)雜且?guī)r屑含量高，結(jié)構(gòu)成熟度低，磨圓以次棱、次圓為主，分選中—差，機械壓實作用強烈，屬于低孔、低滲儲層，孔隙類型主要為粒間孔、粒間溶孔等。地層、地震及鉆井揭示的儲層特征顯示[3,7,9,15,17]，侏羅系時期砂體較發(fā)育，分布具有明顯的南北不對稱特征。北部物源廣且遠(yuǎn)，坡度較緩，形成辮狀河三角洲沉積，砂體疊加連片，沉積厚度大，分布范圍廣，幾乎遍布了整個北部凹陷； 南部物源局限且近，坡度較陡，形成分布較窄的扇三角洲沉積，沿南緣陡坡帶呈裙帶狀分布，河流砂體主要分布于盆地邊緣，相變較快，分布局限。

從新焉參1井鉆探取芯中挑選53塊巖芯樣品采用SK-CMS綜合錄井儀進(jìn)行核磁共振分析，分析內(nèi)容包括砂質(zhì)巖的孔隙度、滲透率、束縛水飽和度、可動流體飽和度等。分析結(jié)果證實了新焉參1井主要發(fā)育一套古近系鄯善群儲層(圖4(a)、(b))，以砂礫巖、粗砂巖為主，次棱角—次圓狀，分選好—差，結(jié)構(gòu)及成分成熟度較低，泥質(zhì)膠結(jié)，核磁孔隙度為0.66%～13.46%(圖4(c))，滲透率為(0～0.15)×10-3μm2，束縛流體飽和度為80.41%～98.83%(圖4(d))，可動流體飽和度為1.17%～19.59%，表明儲層孔隙度和滲透率都較低。

圖3 新焉參1井綜合柱狀圖

Fig.3 Comprehensive histogram of well Xinyancan 1

(a) 井段1 903.47～1 903.66 m巖芯照片 (b) 井段1 903.47～1 903.66 m巖芯T2譜圖

(c) 新焉參1井鄯善群巖芯孔隙度頻次 (d) 新焉參1井鄯善群巖芯束縛流體飽和度頻次

圖4 新焉參1井巖芯及儲層物性統(tǒng)計圖

Fig.4 Core and statistical chart of reservoir physical properties of well Xinyancan 1

焉耆盆地早侏羅世時期發(fā)生了2次大規(guī)模湖進(jìn)及其伴生的2次沼澤化，形成了大套暗色湖相泥巖、三角洲泥巖、沼澤碳質(zhì)泥巖及煤巖，構(gòu)成了盆地2套分布相對穩(wěn)定、封閉性能良好的區(qū)域性蓋層，為油氣聚集成藏提供了有效的封蓋條件[9-12]。由于焉耆隆起區(qū)缺失大部分侏羅系，因此從鉆遇的地層評價其蓋層條件(圖3)認(rèn)為，古近系鄯善群的泥巖成巖性較好，封堵能力較好，沉積厚度較大，具備較好的蓋層條件，侏羅系三工河組的泥巖厚度較小，蓋層條件較差。

根據(jù)新焉參1井揭示的儲層和蓋層的發(fā)育情況，焉耆隆起區(qū)發(fā)育2套儲蓋組合： ①新近系葡萄溝組和桃樹園組的砂泥巖儲蓋組合，砂泥巖屬于氧化環(huán)境，因埋深較淺，泥巖成巖性較差，砂巖的孔隙度和滲透率較低，儲蓋組合配置差； ②古近系鄯善群中—上部厚層泥巖與其下部及侏羅系三工河組砂巖的儲蓋組合，鄯善群泥巖厚度較大，但其下部和侏羅系的砂巖孔隙度和滲透率較低，儲蓋組合配置較差。

2.3 油、氣、水層評價

新焉參1井在新近系葡萄溝組(931.5～932.5 m)鉆遇弱含氣層1 m/1層，全烴由0.006%上升至13.449%，組分較齊全，巖性為灰黃色泥巖，綜合解釋為裂縫氣。古近系鄯善群無油氣顯示，綜合解釋水層21.2 m/3層，干層31.2 m/5層(圖3)。

2.4 沉積相分析

Th/K比值主要反映沉積能量大小，在高能環(huán)境下Th/K比值高，低能環(huán)境下Th/K比值低。Th/K比值在10以上為高能環(huán)境，10～6為亞高能環(huán)境，6～3為低能環(huán)境。Th/U比值主要反映化學(xué)相，氧化環(huán)境下Th/U比值高，還原環(huán)境下Th/U比值低。當(dāng)Th/U比值大于7時，主要為陸相泥巖和鋁土礦，屬風(fēng)化完全、有氧化和淋濾作用的陸相沉積； Th/U比值為2～7時，一般為氧化-還原過渡帶的沉積環(huán)境； Th/U比值小于2時，為強還原環(huán)境的海相沉積，巖性為黑色海相泥巖、灰?guī)r及磷酸鹽巖。

新焉參1井古近系Th/K比值的范圍為4～8，綜合分析其沉積環(huán)境主要以亞高能環(huán)境為主，Th/U比值多數(shù)分布在3～7之間，主要為氧化沉積環(huán)境(圖5)； 侏羅系的Th/K比值的范圍為3.5～7，綜合分析其沉積環(huán)境主要以亞高能環(huán)境為主，Th/U多數(shù)分布在3～8之間，主要為氧化沉積環(huán)境(圖6)。

圖5 新焉參1井古近系Th/K、Th/U交會圖

Fig.5 Th/K、Th/U cross plots of Paleogene in well Xinyancan 1

圖6 新焉參1井侏羅系Th/K、Th/U交會圖Fig.6 Th/K、Th/U cross plots of Jurassic in well Xinyancan 1

利用地層傾角測井，可以確定儲集砂體的幾何形態(tài)、層理構(gòu)造和古水流方向，預(yù)測有利沉積微相帶儲集砂體的延伸展布。依據(jù)傾角解釋模式，結(jié)合巖芯觀察和自然伽馬、電阻率等常規(guī)測井曲線，綜合研究表明，研究區(qū)古近紀(jì)時期沉積屬河流相沉積體系(表2)。1 847.6～1 860.6 m時，傾角變化在10°以內(nèi)，沉積時水動力能量中等，呈交錯層理，沉積微相為分支河道； 1 864.8～1 870.4 m時，傾角變化在6°以內(nèi)，沉積時水動力能量較弱，呈波狀層理，沉積微相為分支河道； 1 894.6～1 897.2 m時，傾角變化在8°以內(nèi)，沉積時水動力能量弱—中等，呈交錯層理，沉積微相為分支河道。

表2 新焉參1井沉積微相解釋成果Tab.2 Sedimentary microfacies interpretation of well Xinyancan 1

3 討論

根據(jù)新焉參1井鉆探結(jié)果，古近系鄯善群具備完整的儲蓋組合，但未鉆遇良好的油氣顯示，主要原因為： ①新焉參1井侏羅系遭受嚴(yán)重剝蝕，僅殘存13 m厚的三工河組，缺失八道灣組主力含煤系暗色泥巖生油層，造成焉耆隆起區(qū)油源短缺； ②由于缺乏油源，只能依靠外來油源運移至此聚集成藏，焉耆隆起區(qū)距離南部博湖坳陷生油區(qū)較遠(yuǎn)，在多期構(gòu)造運動和白堊紀(jì)持續(xù)抬升剝蝕的共同作用下，侏羅系的原生油氣藏和油氣運移通道均遭受了嚴(yán)重破壞，導(dǎo)致南部博湖坳陷生油區(qū)生成的油氣難以運移至焉耆隆起區(qū)聚集成藏。

據(jù)研究區(qū)區(qū)域資料[7,14-16]，結(jié)合連井剖面(圖7)，綜合分析焉耆隆起區(qū)侏羅系減薄的原因，認(rèn)為焉耆盆地以焉耆隆起區(qū)為界，南部博湖坳陷發(fā)育侏羅系，北部和靜坳陷缺失侏羅系，焉耆隆起區(qū)東南部殘留部分侏羅系。新焉參1井處于焉耆盆地焉耆隆起區(qū)中部，靠近焉南斷裂帶，南部博湖坳陷南深北淺，從南至北，侏羅系逐漸減薄，焉耆隆起形成過程中，中生界幾乎剝蝕殆盡，是新焉參1井僅殘存三工河組，缺失八道灣組的一個重要原因。

圖7 焉淺2井-新焉參1井-向1井地層對比圖

Fig.7 Stratigraphic correlation of well Yangqian 2-well Xinyancan 1-well Xiang 1

焉耆隆起區(qū)不發(fā)育烴源巖，儲層整體物性較差，這些都是不利的石油地質(zhì)條件，但焉耆隆起區(qū)位于構(gòu)造高部位，如果有良好的運移輸導(dǎo)條件，不排除博湖坳陷的油氣運移至隆起的其他區(qū)域聚集成藏的可能，因此良好的油氣運移輸導(dǎo)條件是焉耆隆起區(qū)能否成藏的關(guān)鍵因素。根據(jù)前人對焉耆盆地油氣運聚規(guī)律和油氣成藏機理的研究[22-24]，認(rèn)為斷層面、最大湖泛面和不整合面是該區(qū)油氣成藏的主控因素，“優(yōu)勢”運移通道決定著該區(qū)油氣運移的遠(yuǎn)近和油氣運移的效率，且油氣自下而上、由近及遠(yuǎn)呈“階梯狀”進(jìn)行運移和聚集。

焉耆盆地經(jīng)歷了多期構(gòu)造運動改造和破壞[25-27]，其油氣保存條件差異較大，侏羅系原生油氣藏遭受了嚴(yán)重破壞，目前已發(fā)現(xiàn)的4個含油氣區(qū)塊均受繼承性發(fā)育的背斜圈閉控制[28]，是盆地內(nèi)最有利于油氣聚集的圈閉類型，而與斷層有關(guān)的斷鼻、斷塊等非背斜圈閉幾乎全部落空，可見油氣保存條件的好壞直接決定著圈閉的有效性。因此，后期油氣保存條件較好、且具備有效的油氣運移通道、同時受構(gòu)造運動影響較小的巖性圈閉、地層圈閉、低幅度背斜圈閉等類型的隱蔽性油氣藏是焉耆盆地下一步油氣勘探的重點領(lǐng)域，如焉耆隆起區(qū)東南部等。

4 結(jié)論

通過總結(jié)新焉參1井的勘探經(jīng)驗和教訓(xùn)，分析焉耆隆起區(qū)與博湖坳陷的油氣關(guān)系，探索了隆起區(qū)油氣成藏的可能性，主要形成以下2點認(rèn)識：

(1)焉耆隆起區(qū)古近系鄯善群具備完整的儲蓋組合，缺乏侏羅系烴源巖，應(yīng)尋找后期油氣保存條件較好、具備有效的油氣運移通道、同時受構(gòu)造運動影響較小的巖性圈閉、地層圈閉、低幅度背斜圈閉等類型的隱蔽性油氣藏。

(2)焉耆隆起區(qū)中生界分布有限，主要在隆起區(qū)東南部殘留部分侏羅系。