馬朗凹陷三疊系砂礫巖油藏特征及主控因素

馮亞琴，劉俊田，李 楠，劉文輝，程 甜，劉海洋

（1.中國石油吐哈油田分公司勘探開發(fā)研究院，新疆哈密 839009；2.中國石油集團西部鉆探工程有限公司吐哈鉆井公司，新疆鄯善 838200；3.中國石油吐哈油田分公司勘探公司，新疆鄯善 838200）

三塘湖盆地是新疆東北部富含油氣盆地，馬朗凹陷是三塘湖盆地一個重要的含油氣凹陷，目前已在侏羅系、三疊系、二疊系和石炭系等多個層系均發(fā)現(xiàn)多類型油氣藏，其中砂巖油藏主要賦存在中侏羅統(tǒng)西山窯組，屬于低壓砂巖油藏[1-2]。地質人員始終堅持以“滿凹含油”理論、大油氣區(qū)勘探理論為指導，不斷深化地質研究、創(chuàng)新地質認識，以期取得勘探新突破并實現(xiàn)效益。早期的勘探表明，馬朗凹陷三疊系油氣顯示豐富，且馬19井、馬21井、蘆105井在該層系獲得油流，勘探潛力較大，但由于直井產量低、遞減快、動用難度大，勘探一直處于初期階段。近年來，借鑒準噶爾盆地瑪湖凹陷砂礫巖油藏突破的啟示[3]，分析認為，深入研究成藏主控因素是實現(xiàn)該層系勘探突破的關鍵，通過對馬朗凹陷三疊系已知砂礫巖油藏的解剖，分析其成藏特征及主控因素，將對三塘湖盆地油氣勘探帶來新的啟示。

1 區(qū)域地質概況

馬朗凹陷位于三塘湖盆地中央坳陷帶中東部（圖1），整體表現(xiàn)為東高西低的構造特征，斷層較為發(fā)育，且形成時間較早，為海西期運動形成的逆斷層，同時也發(fā)育走滑斷層。馬朗凹陷作為三塘湖盆地富含油凹陷，經過近30年勘探開發(fā)，已在多個區(qū)塊多個層系獲得工業(yè)油流，截至2019年，已探明石油地質儲量1.7×108t。馬朗凹陷縱向上發(fā)育石炭系、二疊系、三疊系、侏羅系、白堊系等地層，其中三疊系地層厚度一般約為200 m，與下伏地層呈不整合接觸，分為上下兩段，上段為河湖相含煤沉積，下段為扇三角洲-濱淺湖沉積，底部為厚層狀灰色砂礫巖、灰色、棕色泥巖夾薄層砂巖。針對三疊系砂礫巖油藏的勘探，目前已有試油井11口，分別為牛圈湖-馬中構造帶湖46-5井、蘆1井、蘆1-12井，馬中構造帶蘆105井、馬805H井，牛東構造帶馬19塊的馬19井、馬21井、馬1901H井等井。蘆1井下砂層上部低自然伽馬井段試油，僅見油花，其他10口井下砂層下部高自然伽馬井段試油，均獲得工業(yè)油流，這表明三疊系下砂層高自然伽馬井段具有良好的勘探潛力。

2 油藏基本特征

三疊系是三塘湖盆地中生界油氣顯示最豐富的層系之一，10口井獲工業(yè)油流，其中湖46-5井在三疊系底部井段1 869～1 872 m處壓裂試油，獲29.99 m3/d高產工業(yè)油流，表明牛圈湖區(qū)塊三疊系底部砂礫巖具備成藏條件，但直井產量較低、穩(wěn)產時間短，應用長水平井+體積壓裂技術實現(xiàn)了該油藏的效益動用[4-7]。

2.1 儲層巖石學特征

三疊系儲層砂巖成分成熟度低，以長石巖屑砂巖和巖屑砂巖為主，巖屑含量平均75.8%，石英含量平均10.8%，長石含量平均13.4%。巖屑成分主要為凝灰?guī)r、花崗巖、流紋巖、千枚巖、安山巖等，隱-微晶高嶺石、方解石、菱鐵礦充填孔隙，顆粒中等風化蝕變，分選中等，次棱狀磨圓，孔隙型膠結，線和點-線接觸，顆粒型支撐。儲集空間孔隙類型以剩余粒間孔、溶蝕粒間孔及溶蝕粒內孔為主，微孔發(fā)育。雜基為泥和泥質轉化的高嶺石，以散亂狀充填于孔隙中，對儲層滲透性影響較大，降低了砂巖的滲透性。

2.2 儲層物性特征

三疊系儲層分為上、下兩段地層，兩段地層底部均發(fā)育一套以砂礫巖儲層為主的油藏，上段油藏以牛東89-3井為代表，油藏埋深800～1 400 m，下段油藏以蘆1塊的湖46-5井為代表，油藏埋深為1 860～2 360 m，本次研究以下段油藏為主。鉆井揭示下段油藏呈層狀分布，平面上具有較好的連續(xù)性，儲層含油性主要受巖性和物性控制，油層有效厚度為6.4～12.4 m（表1）。巖心分析表明，儲層物性較差，孔隙度為7%～13%，平均為9.7%；滲透率為0.2×10-3～5.0×10-3μm2，平均為2.5×10-3μm2（圖2），為低孔特低滲儲層[8]。

圖2 三塘湖油田三疊系孔隙度、滲透率分布

表1 三塘湖油田三疊系油藏平均有效厚度取值依據(jù)

2.3 流體性質及分布

據(jù)取樣分析，三疊系下段油藏地面原油密度0.892 g/cm3，凝固點14.0 ℃，初餾點24.6 ℃，原油黏度68.93 mPa·s（50℃），汽油含量97.0%，含蠟量6.5%，屬中質常規(guī)原油；地層水水型為NaHCO3型，地層水總礦化度13 500 mg/L。

2.4 油藏特征

馬朗凹陷儲層含油性平面上受巖性和物性控制，根據(jù)構造解釋、儲層研究以及試油成果，三疊系下段油藏主要發(fā)育于蘆1區(qū)塊，為馬朗凹陷中央向斜部位的下生上儲巖性油藏（圖3），三疊系上段油藏主要發(fā)育于牛東89-3區(qū)塊，為巖性油藏，局部受構造控制。

圖3 馬朗凹陷三疊系油藏模式

3 油氣成藏主控因素

油氣成藏不僅需要烴源巖，還必須具備持續(xù)供烴的能力和與儲層直接接觸[9-10]。三疊系砂礫巖油藏的油源主要來自中二疊統(tǒng)蘆草溝組烴源巖，該套烴源巖油源充足、生烴能力較好，上部發(fā)育多套分布穩(wěn)定的蓋層。研究認為，豐富的烴源巖、不整合面、斷裂和沉積儲層是控制該油藏成藏的關鍵。

3.1 良好的烴源巖對油氣成藏的控制作用

研究表明，三塘湖盆地已發(fā)現(xiàn)的中侏羅統(tǒng)、中二疊統(tǒng)及三疊系油氣均來自中二疊統(tǒng)蘆草溝組烴源巖。蘆草溝組烴源巖主要分布于蘆草溝組二段，厚度大（50～250 m）、分布穩(wěn)定、生烴潛力大，巖性為灰質、白云質和凝灰質泥巖。烴源巖有機碳含量為2.0%～14.0%，熱解生烴潛量為20～140 mg/g，類型為Ⅱ1-Ⅰ型，以生油為主，且伽馬蠟烷含量高，為咸化還原水介質環(huán)境沉積，有利于有機質保存。烴源巖生烴中心靠近西南逆沖推覆帶一側，平面上分布于馬朗凹陷、條湖凹陷的中南部，馬朗凹陷最為發(fā)育，最大厚度達120 m，條湖凹陷一般為60 m。烴源巖熱演化程度處于低熟-成熟階段，鏡質組反射率值為0.7%～1.3%。該套良好的烴源巖生成的油層通過不整合面、斷裂，與上覆儲集體形成了良好的配置關系[11]，為油氣成藏奠定了豐富的物質基礎。

3.2 不整合面、斷裂對油氣成藏的控制作用

3.2.1 不整合面對油氣運移具有關鍵性作用

二疊紀晚期，地層經過風化剝蝕和構造變動，三疊系與下伏地層呈不整合接觸，不整合面之下的地層時代及巖性變化較大，有碎屑巖、凝灰?guī)r和玄武巖。這些地層遭遇風化剝蝕，物性較好，可以作為儲層，更可以作為油氣運移的良好通道。大型角度的不整合面作為溝通儲層和烴源巖的輸導通道，下伏中二疊統(tǒng)條湖組油藏的油氣以及蘆草溝組的成熟油氣在后續(xù)成藏過程中，通過不整合面運移至三疊系砂礫巖儲層并聚集成藏[12-13]。

油氣運移存在兩種模式：一是油氣早期在條湖組二段聚集成藏后，繼續(xù)沿條湖組頂部的角度不整合面向高部位三疊系運移成藏，主要分布在蘆105區(qū)塊-馬50區(qū)塊，這類藏-藏對接的角度不整合面調整型油氣成藏受控于條湖組頂部不整合面，主要分布在條湖組二段和條湖組三段尖滅線之間，呈條帶狀分布，并且與條湖組二段凝灰?guī)r油藏有關；二是油氣在蘆草溝組烴源巖中成熟后，沿著卡拉崗組頂界的不整合面向高部位三疊系運移成藏，主要分布在馬19區(qū)塊，這類源-藏對接的角度不整合面調整型油氣成藏受控于上石炭統(tǒng)卡拉崗組頂部不整合面，主要分布在蘆草溝組尖滅線的外緣。

3.2.2 深大斷裂提供了良好的油氣運移通道

一方面斷裂可有效地溝通烴源巖與儲層，另一方面由于斷裂連通性好、輸導能力強，能夠長距離促使油氣運移，成為油氣運移的優(yōu)勢通道。斷裂的輸導有橫向和垂向兩種類型，其中溝通烴源巖和儲層的斷裂一般是垂向存在的[14-16]。

馬朗凹陷經過多期構造運動的復合作用，斷層較為發(fā)育，且形成時間較早，在海西運動時斷層大多已經形成，晚期受多期構造運動影響，斷層又再一次發(fā)生變化，最終形成現(xiàn)今斷層格局，斷層性質以逆斷層為主，同時發(fā)育走滑斷層。該區(qū)斷層總體上表現(xiàn)為“延伸距離長、斷面陡”的特點，最大垂直斷距為20 m，平面延伸長度為14.2 km，與基底深大斷裂有密切關系。蘆草溝組烴源巖所生成的油氣以及條湖組油藏再調整的油氣通過深大斷裂運移至三疊系下砂層聚集成藏，這類油藏主要分布在湖46-5區(qū)塊、蘆1區(qū)塊，受控于北東走向、北西傾向的大型走滑斷層。

3.3 沉積相對油氣成藏的控制作用

沉積相是指沉積環(huán)境及其在該環(huán)境中所形成的沉積物（巖）特征的總和，既是沉積環(huán)境的特定產物，也是沉積物的表現(xiàn)。沉積相的研究主要體現(xiàn)在對沉積砂體上，而有利的砂體往往是存在于特定的沉積微相中。因此，微觀上是對有利砂體的研究，宏觀上體現(xiàn)在有利沉積相帶的研究。三疊系上下兩段均在不同區(qū)域發(fā)育有利的儲集相帶[17-22]。

三疊系下段分別發(fā)育牛圈湖和牛東兩個扇三角洲-濱淺湖沉積體系，儲層以扇三角洲平原、扇三角前緣沉積砂體為主，物源以南部物源為主?？v向上，三疊系下段底部主要扇三角前緣水下分流河道砂體，其次為河口壩砂體，作為三疊系下段油藏的主要油層段，砂體厚度分布穩(wěn)定，屬于坡度較大、水流能量較強、分支河道發(fā)育背景下的沉積產物，巖性以砂礫巖、含礫砂巖、細砂-粗砂巖為主，垂向上具有明顯的正韻律層組合。另外，三疊系下段油層組砂體分布還具有明顯的區(qū)域分布特征，主要分布在牛圈湖南斜坡和牛東主體區(qū)，平面上油層厚度受控于分流河道發(fā)育的范圍，整體上呈現(xiàn)出西厚東薄的特點（圖4）。三疊系上段沉積具有南北物源的特點，其中南部主要為扇三角洲平原分流河道沉積，其次為扇三角前緣水下分流河道沉積；北部發(fā)育來自北部物源為主的扇三角洲平原、扇三角洲前緣河道砂體。與下段相比，上段湖泊范圍逐漸變小，具有明顯的水退特點，屬于三疊系砂礫巖油藏的次要油層段，砂體厚度比較穩(wěn)定，巖性以砂礫巖、含礫砂巖為主。上段油層組砂體主要分布在牛圈湖區(qū)塊、馬北區(qū)塊、蘆1區(qū)塊及牛東區(qū)塊，平面上油層厚度受控于分流河道展布及發(fā)育范圍，整體上呈現(xiàn)出北厚南薄的特點（圖5）。

圖4 馬朗凹陷三疊系下段沉積相平面分布

圖5 馬朗凹陷三疊系上段沉積相平面分布

4 結論

（1）三疊系油藏以長石巖屑砂巖和巖屑砂巖為主，成分和結構成熟度低，屬于低孔特低滲型巖性油藏，原油屬于中質常規(guī)原油，地層水水型為NaHCO3型。

（2）豐富的烴源條件、不整合面和斷裂對油氣的運移和調整聚集以及有利沉積相對優(yōu)質儲層的影響是控制三疊系砂礫巖成藏的關鍵。不整合既可作為儲層，又是溝通源儲的輸導通道；斷裂是油氣運移的優(yōu)勢通道。下段有利儲層均以來自南部物源的扇三角洲前緣的水下分流河道、河口壩沉積砂體為主，上段儲層則以南北兩方向物源的扇三角洲平原分流河道及前緣水下分流河道沉積砂體為主。