蘆草溝組常規(guī)-非常規(guī)油氣成藏特征及模式
——以準噶爾盆地山前沖斷帶為例

李正強，田繼軍，琚宜文，韓長城，曾治平

（1.新疆大學(xué)地質(zhì)與礦業(yè)工程學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830017；2.中國科學(xué)院大學(xué)地球與行星科學(xué)學(xué)院，北京 100049；3.中國石化勝利油田分公司勘探開發(fā)研究院，山東 東營 257200）

0 引言

隨著石油工業(yè)的不斷發(fā)展，我國在常規(guī)油氣藏勘探開發(fā)的同時，也將目光轉(zhuǎn)向了致密油、頁巖油等非常規(guī)油氣藏，這2種油氣藏在地質(zhì)特征及成藏規(guī)律上有著明顯的區(qū)別［1-2］。越來越多的研究和勘探實踐表明，在同一個含油氣系統(tǒng)內(nèi)，常常會出現(xiàn)常規(guī)油藏與非常規(guī)油藏有序分布的現(xiàn)象［2-4］。常規(guī)油藏的發(fā)現(xiàn)，往往指示著靠近烴源巖方向有非常規(guī)油藏的伴生；非常規(guī)油藏的發(fā)現(xiàn)，同樣也預(yù)示著外圍空間可能有常規(guī)油藏伴生。因此，對常規(guī)-非常規(guī)油氣系統(tǒng)有序分布的成藏模式進行研究，具有重要的理論和勘探意義。

準噶爾盆地山前沖斷帶二疊系蘆草溝組是中國最為古老的陸相液態(tài)烴源巖發(fā)育層系之一，具有豐富的常規(guī)油氣、致密油氣、頁巖油氣資源。近年來，隨著勘探程度的不斷深入，在山前沖斷帶發(fā)現(xiàn)越來越多的油氣顯示，XJC1，BC1，ZY4，Q1等井具有烴源巖發(fā)育、油氣顯示良好的特點，有一定的油氣資源潛力。但受博格達山隆起影響，相對于其周緣的吉木薩爾凹陷，該地區(qū)構(gòu)造條件復(fù)雜，蘆草溝組油氣成藏模式尚不明確。

本文基于測井資料分析、野外露頭觀察以及巖心測試，結(jié)合研究區(qū)二維地震資料，針對山前沖斷帶已發(fā)現(xiàn)的常規(guī)及非常規(guī)油藏進行控制因素、成藏規(guī)律方面的研究，總結(jié)了山前沖斷帶蘆草溝組常規(guī)-非常規(guī)油氣有序共生的成藏特征，以期為該地區(qū)油氣資源預(yù)測與規(guī)?；碧教峁├碚撘罁?jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

準噶爾盆地二疊紀整體屬于拉伸背景，石炭紀末—早二疊世，盆地處于后碰撞調(diào)整時期，發(fā)育后碰撞伸展作用，導(dǎo)致準噶爾盆地廣泛地發(fā)育斷陷和裂谷巖漿事件；中二疊世，準噶爾盆地南緣位于盆地沉降中心，蘆草溝組沉積時期,在外源物源供給與內(nèi)源化學(xué)作用的共同影響下，形成了咸化湖盆沉積模式［5-6］。

山前沖斷帶位于準噶爾盆地東南地區(qū)博格達山北麓山前帶，北鄰阜康凹陷和吉南凸起，東接古西凸起，是由一系列近南東東走向的多條斷裂組成的復(fù)雜構(gòu)造帶（見圖1。圖中P2l為蘆草溝組）。在晚二疊世開始的造山作用下，石炭紀—二疊紀地層受印支運動下深大斷裂逆沖擠壓，地層向北發(fā)育超覆沉積［7-8］。相對于北部地區(qū)的吉木薩爾凹陷，山前沖斷帶整體勘探程度低，前人根據(jù)其構(gòu)造特征將山前沖斷帶分為上盤沖斷帶和下盤逆掩帶2個構(gòu)造單元（見圖2。圖中：P1為下二疊統(tǒng)，C為石炭系，P2h為紅雁池組，P3為上二疊統(tǒng)，T1為下三疊統(tǒng)，T2+3為中—上三疊統(tǒng)，Q為第四系）。

圖1 準噶爾盆地山前沖斷帶構(gòu)造位置

二疊紀紅雁池時期，受博格達山隆起向北逆沖的影響，山前沖斷帶上盤發(fā)育與高角度沖斷、擠壓斷層相關(guān)的復(fù)式褶皺構(gòu)造樣式，下盤主要發(fā)育逆沖褶皺變形構(gòu)造樣式。同時，下盤逆掩帶在北部吉南凸起的影響下，局部形成背斜構(gòu)造［9］。蘆草溝組在吉南凸起帶未發(fā)生沉積（見圖2，剖面線見圖1）。

圖2 過XJC1—ST1—T7—JN1—J5井南北向地震剖面

測井、巖心資料顯示，蘆草溝組巖石類型多樣，在陸源碎屑巖、火山活動以及后期成巖作用的影響下，形成了多物源的混合沉積模式，砂巖、白云質(zhì)巖、泥巖、凝灰?guī)r、火山角礫巖等多種類型巖石及各種過渡巖性頻繁互層［10-11］。整體上，從吉南凸起到斷裂帶中心區(qū)域，巖性由砂礫巖過渡為泥巖、碳酸鹽巖類，粒度逐漸變細。

同時，鉆井資料表明，在各井的不同巖性中，均可見一定程度的油氣顯示。因此，山前沖斷帶蘆草溝組不同巖性均已成藏，油氣類型多樣，需開展系統(tǒng)的研究。

2 蘆草溝組油氣成藏特征

蘆草溝組常規(guī)-非常規(guī)油氣有序共生，既有油氣運移至常規(guī)砂礫巖儲層中聚集成藏，也有源儲一體的自生自儲油氣藏，整體特征為“源儲耦合，有序富集”［12-13］。

2.1 烴源巖特征

對研究區(qū)巖心及野外剖面采樣分析表明，山前沖斷帶不同構(gòu)造帶均發(fā)育優(yōu)質(zhì)烴源巖，具有有機質(zhì)豐度高、類型好、成熟—高成熟的特點。對DLK剖面取樣進行微量元素檢測可知，白云石質(zhì)量分數(shù)最高可達61%，方解石質(zhì)量分數(shù)普遍小于16%。由此可見，蘆草溝組是一套混積巖型烴源巖［5］，有機質(zhì)豐度整體達到中等—優(yōu)質(zhì)烴源巖標準。蘆草溝組烴源巖有機質(zhì)豐度整體表現(xiàn)為泥巖段高于碳酸鹽巖段，碳酸鹽巖段高于砂巖段，除泥巖類、碳酸鹽巖類有機質(zhì)豐度較高外，粉砂巖樣品中也有55.10%的樣品總有機碳質(zhì)量分數(shù)（TOC）超過了 0.60%，73.33%的樣品生烴潛量（S1+S2）大于2 mg/g（見表1。表中：S1為游離烴質(zhì)量分數(shù)，HI為氫指數(shù)），表明在山前沖斷帶蘆草溝組，粉砂巖也具有一定的生烴潛力。此外，巖心樣品的最高熱解峰溫（Tmax）主要在440～455℃，烴源巖達到成熟演化階段。

表1 準噶爾盆地山前沖斷帶蘆草溝組不同巖性烴源巖地球化學(xué)指標

本文以目前國外常用的巖石中的游離烴峰值、氯仿瀝青“A”含量來表征烴源巖中的可動烴量［14-15］，蘆草溝組烴源巖熱解的游離烴質(zhì)量分數(shù)在0.01～3.82 mg/g，平均值約為0.53 mg/g，游離烴質(zhì)量分數(shù)大于1.00 mg/g的樣品占比19.52%，證實烴源巖內(nèi)同時也存在著一定量的滯留烴。位于山前沖斷帶上盤的BC1井蘆草溝組頁巖全井段均可見油氣顯示，是典型的頁巖油藏。

雖然在蘆草溝組中也存在著一些TOC低、S1峰值比較低的泥頁巖段，但受后期構(gòu)造作用的影響，微裂隙發(fā)育，有游離烴充注的層位中，也可形成一定規(guī)模的頁巖油。

除了烴源巖品質(zhì)以外，一定的烴源巖厚度也是形成規(guī)模油藏的必要條件之一［10］。山前沖斷帶烴源巖具有分布廣、厚度大、成熟度高的特征。烴源巖厚度大于400 m，鏡質(zhì)組反射率Ro大于0.8%的地區(qū)可占山前沖斷帶總面積的 61%（見圖 3a）；TOC大于 3%，Ro大于 0.8%的烴源巖可占山前沖斷帶總面積的75%（見圖3b）。

圖3 山前沖斷帶蘆草溝組烴源巖評價

2.2 儲集特征

儲層的孔隙類型、孔隙結(jié)構(gòu)以及油氣在孔隙之中的賦存形式是儲層特征研究的重要內(nèi)容［16-17］。本文對研究區(qū)蘆草溝組不同巖性（泥頁巖、碳酸鹽巖、砂巖）采用鑄體薄片、場發(fā)射掃描電鏡等技術(shù)手段，在不同尺度下對其儲集空間類型、孔隙結(jié)構(gòu)、孔徑特征等進行了觀察［18-20］（見圖 4、圖 5）。

圖4 研究區(qū)蘆草溝組不同巖性儲集空間（據(jù)文獻［18］修改）

阜康斷裂帶泥頁巖儲集空間主要包含黏土礦物的有機質(zhì)孔、粒（晶）間溶孔和紋層理縫，同時受博格達山隆起的影響，蘆草溝組發(fā)育多期構(gòu)造裂隙，在野外露頭、巖心觀察、鏡下觀察中均可見不同尺度的構(gòu)造裂隙及層理縫。有機質(zhì)孔是富有機質(zhì)頁巖在生烴過程中產(chǎn)生的孔隙；泥頁巖中同樣也發(fā)育溶蝕縫，是由礦物中的方解石、白云石受溶蝕作用形成的，其開度在0.1～10.0 μm，屬于微米級裂縫；溶蝕孔隙是在成巖過程中，由地層中有機質(zhì)生烴產(chǎn)生的酸性物質(zhì)對脆性礦物溶蝕而形成，孔徑為5～20 μm，屬于微米級孔隙，連通性較差。此外，蘆草溝組泥頁巖發(fā)育于水體較深的還原環(huán)境，黃鐵礦較為發(fā)育（見圖5a—5h）。

砂巖儲層儲集空間主要為粒（晶）間溶孔和粒（晶）間孔。粒間溶孔為雜基、碎屑顆粒間的膠結(jié)物、碎屑顆粒邊緣溶蝕形成，孔徑多為10～50 μm，最大可達100 μm；粒間孔是巖石中不規(guī)則礦物組分之間以點點、點線接觸時形成的顆粒間孔隙（見圖5i，5j）。

晶間孔、粒間孔和裂隙是碳酸鹽巖重要的儲集空間。晶間孔為在巖石成巖過程中，巖石中的礦物晶體在一定的溫度和壓力下發(fā)生重結(jié)晶作用形成的晶體間孔隙。如方解石晶間孔，孔徑一般在0.1～10.0 μm，最大可達20.0 μm。碳酸鹽巖在成巖作用中所產(chǎn)生的溶蝕孔隙是儲層重要的組成部分（見圖5k，5l）。

圖5 蘆草溝組不同巖性儲集空間微觀特征

由此可見，山前沖斷帶蘆草溝組儲集空間類型多樣，不同巖性均可成藏。

3 源-儲空間分布與組合特征

儲層的位置決定油氣的成藏位置，要想明確常規(guī)-非常規(guī)油氣的共生關(guān)系，應(yīng)該著重研究不同儲集空間的宏觀分布［10］。

結(jié)合山前沖斷帶巖相展布與儲層特征，可以得出：山前沖斷帶北側(cè)吉南凸起提供物源，形成近緣扇三角洲沉積，扇三角洲砂體作為儲層，斷裂作為油氣運移通道溝通油源，形成常規(guī)構(gòu)造-巖性油藏；向凹陷方向，碎屑巖粒度逐漸變細，與內(nèi)源化學(xué)作用下的多物源混合沉積，加之古氣候?qū)е潞矫娴淖兓?，在靠近凹陷區(qū)形成大量細粒碎屑巖、白云質(zhì)巖、泥質(zhì)巖、泥頁巖頻繁互層的結(jié)構(gòu)，發(fā)育賦存于致密粉（細）砂巖中的非常規(guī)致密油藏；山前沖斷帶的濱淺湖—深湖區(qū)沉積了大量白云質(zhì)泥頁巖和泥頁巖，發(fā)育非常規(guī)頁巖油藏（見圖6）。

圖6 準噶爾盆地山前沖斷帶巖相平面展布

縱向上，受古湖平面上升—下降—上升變化的影響，陸源碎屑整體呈正旋回的特征。蘆草溝組油藏在巖相的控制下表現(xiàn)為：構(gòu)造-巖性油藏及致密砂巖油藏主要分布在蘆二段、蘆三段；頁巖油藏在蘆一段、蘆四段分布范圍最大；此外，ST1井在蘆三段及XJC1井在蘆三段、蘆四段均發(fā)育有火山沉積巖、火山巖，緊鄰烴源巖，油氣經(jīng)過短距離運移形成常規(guī)巖性油藏或者致密油藏（見圖7，剖面線見圖6）。

圖7 準噶爾盆地山前沖斷帶蘆草溝組油藏剖面

總體而言，受研究區(qū)烴源巖發(fā)育、構(gòu)造及巖相分布的控制，蘆草溝組常規(guī)-非常規(guī)油氣藏分布具有一定的規(guī)律性：1）受構(gòu)造作用與巖性控制的常規(guī)油氣成藏帶，主要分布于山前沖斷帶北側(cè)斜坡帶；2）受儲層分布控制的非常規(guī)致密油成藏帶，主要分布于XLK地區(qū)和XJC1井區(qū)；3）受白云質(zhì)巖控制的非常規(guī)頁巖油成藏帶，廣泛分布于山前沖斷帶下盤凹陷區(qū)及山前沖斷帶上盤構(gòu)造穩(wěn)定區(qū)。

因此，山前沖斷帶由北向南具有常規(guī)油藏—致密油藏—頁巖油藏共生的特征。

4 油氣成藏模式

山前沖斷帶蘆草溝組油藏類型多樣，為了更好地反映研究區(qū)蘆草溝組成藏條件，本研究從源儲空間位置關(guān)系及不同類型油藏的控制因素出發(fā)，根據(jù)源儲結(jié)構(gòu)關(guān)系、油藏類型、巖相類型及其空間分布，建立了山前沖斷帶地區(qū)“源儲一體、源儲緊鄰、源儲分離”3種成藏模式（見圖8）。

圖8 準噶爾盆地山前沖斷帶蘆草溝組油氣成藏模式

4.1 源儲一體頁巖油藏聚集模式

源儲一體頁巖油主要受巖性和烴源巖的控制，自生自儲是其最主要的特征，儲層主要為白云質(zhì)巖、泥質(zhì)巖、泥質(zhì)粉砂巖，烴源巖在生烴過程中產(chǎn)生的增壓效應(yīng)，使得原油在壓力的驅(qū)動下，賦存于泥頁巖、白云質(zhì)巖的儲層中（見圖8a）。

4.2 源儲緊鄰致密油藏聚集模式

儲層和烴源巖在側(cè)向或者縱向上的緊密接觸是這類油藏的主要特征，受到儲層與烴源巖的空間位置關(guān)系控制，具有近源油氣聚集的特征。烴源巖生烴以后，油氣以游離態(tài)的形式發(fā)生短距離的初次或二次運移，賦存于巖性粒度較粗的粉砂巖、致密砂巖之中。此類油藏一般發(fā)育于濁積扇、灘壩中的粉—細砂巖與泥質(zhì)巖互層的層段，同時儲層中的白云質(zhì)巖也可生烴。通常情況下，致密油的單層厚度一般大于1 m（見圖8b）。

4.3 源儲分離常規(guī)油藏聚集模式

這種油藏儲集空間多樣，烴源巖與儲層通過斷裂或孔滲較好的巖性溝通，烴源巖生烴之后，在地層壓力及油水驅(qū)替的作用下二次運移，在砂礫巖、火成巖中形成以圈閉為構(gòu)造單元的常規(guī)油藏，具有常規(guī)油藏的所有成藏要素（從烴源巖到有效圈閉），受烴源巖、運移通道及構(gòu)造圈閉等多種因素的影響（見圖8c）。

綜上所述，由于蘆草溝組涵蓋了多種常規(guī)-非常規(guī)油藏類型，在構(gòu)造作用及巖相展布的共同作用下形成了山前沖斷帶蘆草溝組不同類型油藏有序共生的特征，常規(guī)-非常規(guī)全類型油氣共生共存，不同油藏成藏的控制因素也不盡相同［10］（見圖 7）。

5 結(jié)論

1）山前沖斷帶蘆草溝組儲層空間類型多樣，在物源供給和火山活動的影響下，發(fā)育常規(guī)砂巖、火成巖儲層，在構(gòu)造作用及內(nèi)部溶蝕作用的影響下，發(fā)育微裂隙和致密背景下的有效儲層。

2）在構(gòu)造作用和巖相展布的共同作用下，山前沖斷帶油藏類型多樣，發(fā)育常規(guī)構(gòu)造-巖性油藏、致密砂巖油藏以及頁巖油藏。在烴源巖與儲層的雙重控制作用下，各油藏在空間上有序分布：平面上，從北部山前沖斷帶到南部山前沖斷帶上盤由常規(guī)油藏—非常規(guī)致密油藏—非常規(guī)頁巖油藏逐漸過渡；縱向上，自下而上為頁巖油藏到致密油藏和常規(guī)油藏，再到頁巖油藏。

3）根據(jù)源儲結(jié)構(gòu)關(guān)系、油藏類型、巖相類型及其空間分布，山前沖斷帶蘆草溝組可劃分為“源儲一體、源儲緊鄰、源儲分離”3種成藏模式。