準噶爾盆地達巴松凸起沉積模式及油氣成藏條件

張軍生 ，胡晨林 ，田繼軍 ，王小彩 ，苗蒙 ，張喜淳

（1.新疆大學地質(zhì)與礦業(yè)工程學院，新疆 烏魯木齊 830046；2.中國石化中原油田分公司天然氣產(chǎn)銷廠，河南 濮陽 457001；3.中國石油吉林油田分公司地球物理勘探研究院，吉林 松原 138000）

準噶爾盆地為大型油氣疊合盆地，是中國西部重要的油氣接替區(qū)之一，油氣資源豐富［1-6］。達巴松凸起位于準噶爾盆地瑪湖凹陷和盆1井西凹陷之間，是油氣運移的有利指向區(qū)。前人針對達巴松凸起三疊系百口泉組構造、沉積、儲層、斷裂及成藏特征進行了研究，認為百口泉組發(fā)育斷裂、寬緩平臺和鼻凸構造［7］，斷裂不僅控制了主要凸起和鼻凸構造的形成與發(fā)育，而且具有高部位油氣封堵作用［8］。百口泉組發(fā)育扇三角洲相和湖泊相沉積［9］，扇三角洲前緣亞相為有利相帶［10］，扇三角洲內(nèi)部及扇體間沉積相帶的相互配置關系為油氣成藏提供了條件［11］，但是對沉積模式及油氣成藏條件尚未研究。本文利用鉆測井、巖心、化驗分析等資料，對百口泉組的沉積背景和沉積特征進行了研究，建立了百口泉組的沉積模式，分析了研究區(qū)油氣成藏條件。研究成果可為達巴松凸起的后續(xù)勘探開發(fā)提供依據(jù)。

1 地質(zhì)概況

準噶爾盆地位于西伯利亞板塊、哈薩克斯坦板塊與塔里木盆地交界處，自晚石炭世以來，受多期構造運動的改造，成藏條件復雜［12］。研究區(qū)位于中央凹陷和陸梁隆起2個一級構造單元內(nèi)，構造主體主要分布于達巴松凸起和夏鹽凸起2個二級構造單元（見圖1），構造較為簡單，整體為北東向西南傾的單斜構造，發(fā)育斷裂、寬緩平臺及鼻凸構造。

圖1 研究區(qū)構造位置

研究區(qū)自下而上發(fā)育石炭系、二疊系、三疊系、侏羅系、白堊系、古近系、新近系及第四系地層。二疊系與三疊系、三疊系與侏羅系、侏羅系與白堊系之間為區(qū)域性不整合接觸［13］。晚二疊世—早三疊世時期，陸梁隆起相對抬升，使得二疊系地層向隆起方向超覆，上烏爾禾組削蝕尖滅，導致三疊系百口泉組（T1b）與下伏二疊系下烏爾禾組（P2w）地層不整合接觸。

根據(jù)測井及巖性特征，基于層序地層學，達巴松凸起三疊系百口泉組地層自下而上分為百一段（T1b1）、百二段（T1b2）、百三段（T1b3）。 百一段下部主要為泥石流沉積，中上部主要為灰色、綠灰色砂礫巖、含礫中細砂巖；百二段中下部主要為灰色、綠灰色砂礫巖、灰色含礫中細砂巖、含礫中砂巖，上部為灰色、褐色泥巖、泥質(zhì)粉砂巖；百三段下部主要為灰色含礫中細砂巖、砂礫巖，中上部主要為灰色、綠灰色粉砂質(zhì)泥巖、粉砂巖及泥巖。

2 沉積特征

2.1 巖性及沉積構造特征

不同儲集體形成于不同的沉積環(huán)境，砂體規(guī)模也不相同［14］。結(jié)合達巴松凸起三疊系百口泉組巖心樣品及化驗分析資料可以發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)離物源較近，巖性主要為砂礫巖、含礫泥質(zhì)細砂巖、含礫泥質(zhì)砂巖、粉砂巖和泥巖。巖石中微觀構造發(fā)育，多見槽狀、塊狀層理，底部發(fā)育泥礫巖及沖刷面，少見炭化植物根莖碎片（見圖2），表明該時期為水動力強、水體動蕩的沉積環(huán)境?；趲r性及沉積構造特征，認為達巴松凸起百口泉組發(fā)育扇三角洲相和湖泊相沉積。

圖2 達巴松凸起三疊系百口泉組巖心照片

2.2 粒度特征

百口泉組分選系數(shù)一般小于2，平均值為1.74，分選性較差，磨圓度為次棱—次圓狀。粒度概率累積曲線表現(xiàn)為低斜兩跳一懸三段式、低斜兩段式、一跳一懸式（見圖3）。跳躍次總體和懸浮次總體粒度φ值交切點一般在0～ 2。跳躍次總體體積分數(shù)較高，可達70%以上，懸浮次總體體積分數(shù)較低，一般小于20%，滾動次總體發(fā)育較少，反映了扇三角洲前緣水下分流河道微相以牽引流為主，濱淺湖泥微相水動力條件較弱。

圖3 達巴松凸起三疊系百口泉組砂體粒度概率累積曲線

3 沉積微相及展布特征

3.1 沉積背景

研究區(qū)現(xiàn)今構造格局形成于白堊紀早期，整體為北東向西南傾斜的單斜構造，巖心中發(fā)現(xiàn)炭化植物根莖碎片（見圖2b），反映了百口泉組扇三角洲水體較淺的沉積背景。地層坡度從構造高部位向低部位逐漸變緩，根據(jù)巖性組合分析，百二段砂體發(fā)育，砂地比高，橫向連續(xù)性好，砂體厚度在30～ 60 m，說明百口泉組時期物源充足。因此，達巴松凸起三疊系百口泉組具有物源充足、緩坡、水淺的沉積背景。

3.2 沉積微相

研究區(qū)百口泉組主要發(fā)育有水下分流河道、水下分流間灣、河口壩、辮狀河道和辮狀河道間等沉積微相。河口壩微相局部發(fā)育，扇三角洲平原亞相向湖盆方向延伸距離短，只在構造高部位小范圍分布。辮狀河道、辮狀河道間微相分布范圍較小，故不作討論。

3.2.1 水下分流河道

水下分流河道微相是研究區(qū)主要的沉積微相，受物源及構造影響，河道由構造高部位向低部位延伸，呈條帶狀分布。河流入湖以后，受湖水影響水動力減弱，河道分叉、改道，縱向上大多呈正旋回沉積序列。水下分流河道巖性主要為砂礫巖、含礫砂巖，巖性下粗上細，呈典型的正韻律，沖刷面發(fā)育，可見平行層理和槽狀層理。自然伽馬和電阻率曲線呈鐘形以及箱形與鐘形相結(jié)合的特征。

3.2.2 水下分流間灣

水下分流間灣微相位于水下分流河道兩側(cè)，巖性以灰色、棕灰色、褐色泥巖為主，含有少量粉砂巖和細砂巖，多形成于洪水季節(jié)河床漫溢時期，一般為黏土夾層或薄透鏡狀，發(fā)育水平層理和波狀層理。自然伽馬曲線為低平齒狀。

3.2.3 河口壩

河口壩微相一般位于水下分流河道前緣［15］。巖心觀察認為研究區(qū)百口泉組水動力較強，位于河道前緣的沉積物受湖水波浪作用改造較弱，不易形成典型的河口壩沉積。河流水動力間歇性減弱形成河口壩沉積，但依然會遭受后期河道侵蝕改造，而不能很好地保存下來，或者僅保留河口壩下部沉積序列，形成下部殘留河口壩、上部河流的沉積組合樣式。河口壩微相巖性以粉砂巖和細砂巖為主，自然伽馬曲線為齒化漏斗形。

3.3 展布特征

研究區(qū)的物源主要來自達巴松扇和北部的夏鹽扇，受物源供給及湖平面升降影響，百口泉組百二段扇三角洲前緣亞相最為發(fā)育。扇三角洲前緣亞相最遠推進到DT1井區(qū)，構成達巴松凸起三疊系百二段扇三角洲主體（見圖4）。

圖4 達巴松凸起三疊系百二段扇三角洲沉積展布

百口泉組百三段時期的物源供給逐漸減弱，湖侵作用使扇三角洲前緣亞相規(guī)模縮小，濱淺湖亞相規(guī)模擴大。

3.4 扇三角洲沉積模式

通過對研究區(qū)百口泉組扇三角洲沉積背景、沉積微相特征及展布進行研究，建立了達巴松凸起三疊系百口泉組扇三角洲沉積模式。扇三角洲發(fā)育于較大湖盆、水淺、緩坡、物源供給充足的沉積背景，沉積環(huán)境穩(wěn)定，在持續(xù)湖侵作用下，砂體疊置連片，形成多套儲蓋組合。百一段至百三段為湖平面不斷上升的湖侵過程：湖平面上升早期，以扇三角洲平原亞相沉積為主，隨著湖水界面上升，向著湖盆方向逐漸由扇三角洲平原亞相過渡到扇三角洲前緣亞相；湖平面上升晚期，由扇三角洲前緣亞相過渡到濱淺湖亞相，形成了一個完整的沉積序列（見圖5）。

圖5 達巴松凸起百口泉組扇三角洲沉積模式

4 勘探潛力

4.1 優(yōu)質(zhì)烴源巖

研究表明，百口泉組油氣主要來源于瑪湖凹陷二疊系風城組湖相泥質(zhì)烴源巖［16-17］。根據(jù)有機質(zhì)熱解實驗數(shù)據(jù)顯示，瑪湖凹陷二疊系風城組烴源巖有機質(zhì)類型以Ⅰ型和Ⅱ1型為主，總有機碳質(zhì)量分數(shù)介于0.51%～ 14.64%，平均1.54%，生烴潛量介于0.50～ 25.64 mg/g，平均5.11 mg/g，鏡質(zhì)組反射率為0.8%～ 1.6%，現(xiàn)今正處于成熟—高成熟階段，總體評價為中等—好烴源巖。烴源巖自然演化及熱模擬實驗表明：瑪湖凹陷風城組烴源巖具有雙峰式生油模式，當鏡質(zhì)組反射率為0.8%時，處于第1次生油高峰期；當鏡質(zhì)組反射率為1.3%時，仍處于生油高峰期，顯示出多期烴類充注的特征。因此，瑪湖凹陷風城組為成熟—高成熟烴源巖，有機質(zhì)豐度高，生烴潛量大，為研究區(qū)三疊系百口泉組提供了優(yōu)質(zhì)烴源巖。

4.2 良好的儲蓋組合

基于巖心觀察、單井測井相及平面相等資料分析，結(jié)合地震相預測認為，研究區(qū)百口泉組發(fā)育扇三角洲相和湖泊相沉積，東部和東北部物源在古構造的控制和引導下，形成了達巴松扇和夏鹽扇2個不同前進方向和規(guī)模的扇群，且物源豐富。位于扇三角洲平原亞相和濱淺湖亞相之間的寬緩平臺為沉積物提供了巨大的儲集空間，扇三角洲前緣亞相為有利相帶。百口泉組整體為一個持續(xù)水進的沉積序列，發(fā)育多個扇群，平面上疊置連片，縱向上穩(wěn)定發(fā)育。

儲層物性參數(shù)是儲集性能優(yōu)劣最直接的體現(xiàn)［18］。研究區(qū)儲層主要為灰色砂礫巖、含礫中砂巖、含礫泥質(zhì)細砂巖，分選性較差。研究區(qū)602件樣品的孔隙度和滲透率資料顯示：孔隙度5%～ 10%的樣品占比56.04%，孔隙度10%～ 15%的樣品占比39.62%，平均孔隙度9.32%；滲透率小于5.00×10-3μm2的樣品占比94.13%，平均滲透率2.06×10-3μm2，為典型的特低孔低滲儲層。這也反映了達巴松凸起百口泉組儲層的孔隙類型多且復雜，孔隙類型以原生粒間孔及粒內(nèi)溶孔為主。百口泉組分選系數(shù)大多集中在1～ 3，表明儲層孔喉分布極不均勻；中值壓力小于20.46 MPa，分布范圍較廣，表明巖石致密度分布不均勻；排驅(qū)壓力小于5.17 MPa，表明孔喉半徑偏細態(tài)；滲透率變異系數(shù)為0.06～ 0.31，表明儲層為弱非均質(zhì)性。研究區(qū)儲層整體表現(xiàn)為微孔微細喉特征，滲流條件偏差。

研究區(qū)砂體發(fā)育，以水下分流河道砂體為主，厚度大，分布廣泛，連通性好，巨大的儲集空間為油氣運聚及成藏提供了有利條件。百一段地層厚度在30～ 120 m，百二段地層厚度在35～ 80 m，百三段頂部發(fā)育一套厚度大、穩(wěn)定發(fā)育的濱淺湖泥巖，可作為有效蓋層，與下部砂體形成下砂上泥式儲蓋組合。

4.3 立體網(wǎng)格式運移

研究區(qū)油氣運移過程復雜，烴源巖生成的油氣通過斷層、砂體、不整合面等進行次級運移［19］。達巴松凸起整體為北東向西南傾斜的單斜構造，北東向及近東西向斷裂發(fā)育，形成于海西期，在印支期持續(xù)發(fā)育，以高角度壓扭性斷裂為主［20］。研究區(qū)斷裂主要發(fā)育于前陸盆地，斷開層位為石炭系—三疊系的克拉瑪依組。前人認為，該區(qū)斷裂平面上控制著鼻凸構造的展布，縱向上具有溝通二疊系3套烴源巖的作用［7］。研究表明，百口泉組油氣主要來源于瑪湖凹陷二疊系風城組烴源巖，而非達巴松凸起二疊系3套烴源巖。因此，斷裂不是油氣運移的主要通道，而主要起控制油氣成藏及封堵的作用。研究區(qū)扇三角洲前緣亞相的砂體發(fā)育，順物源方向延伸較遠，橫向廣泛連通，物性較好，可作為油氣橫向運移層。此外，二疊系與三疊系地層不整合接觸，不整合面發(fā)育，有利于油氣橫向運移（見圖6，剖面位置見圖1）?，敽枷荻B系風城組烴源巖生成的油氣經(jīng)深大斷裂向上運移，通過夏子街組（P2x）和下烏爾禾組地層運移至三疊系百口泉組，再通過不整合面和砂體橫向運移，在有效圈閉中成藏。

圖6 DT1井—MD3井連井地震剖面

4.4 良好的保存條件

研究區(qū)現(xiàn)今構造格局形成于白堊紀早期，局部發(fā)育鼻凸構造、寬緩平臺及背斜構造。扇三角洲前緣亞相為有利相帶，位于構造高部位下傾方向的寬緩平臺，相對平緩的構造背景有利于油氣保存，形成大面積連續(xù)型油氣藏。百口泉組扇三角洲前緣亞相的砂體發(fā)育，扇三角洲平原亞相的致密砂礫巖和扇間泥巖形成致密的側(cè)翼遮擋，百三段頂部濱淺湖泥巖可作為良好的區(qū)域性蓋層，共同構成了復合式多面遮擋體系，為達巴松凸起扇三角洲前緣亞相大面積連續(xù)成藏提供了良好的保存條件。

5 結(jié)論

1）準噶爾盆地達巴松凸起三疊系百口泉組發(fā)育扇三角洲相和湖泊相沉積，具有物源充足、緩坡、水淺的沉積背景。研究區(qū)主要發(fā)育水下分流河道和水下分流間灣沉積微相，局部發(fā)育河口壩微相，百二段扇三角洲前緣亞相分布范圍最廣。

2）達巴松凸起扇三角洲平原亞相沿湖盆方向延伸距離短，僅在構造高部位小范圍分布。扇三角洲前緣亞相為有利相帶，在研究區(qū)廣泛分布。研究區(qū)主要發(fā)育水下分流河道微相和水下分流間灣微相，河口壩微相局部發(fā)育。

3）百口泉組具備優(yōu)質(zhì)烴源巖、良好的儲蓋組合、立體網(wǎng)格式運移及良好的保存條件，共同構成了研究區(qū)有利油氣成藏條件。