準(zhǔn)西車排子凸起下石炭統(tǒng)地層劃分及潛力分析

卞保力，胡修權(quán) ，王學(xué)勇，劉海磊，程錦翔

1.中國石油新疆油田分公司勘探開發(fā)研究院，新疆 克拉瑪依834000

2.成都理工大學(xué)能源學(xué)院，四川 成都610059

3.油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程全國重點實驗室·成都理工大學(xué)，四川 成都610059

4.中國地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心，四川 成都610081

引言

車排子凸起構(gòu)造上位于準(zhǔn)噶爾盆地西部隆起，地理上處于克拉瑪依市沙灣縣內(nèi)。早期對車排子凸起的研究主要集中于中淺層，石炭系一直被當(dāng)作準(zhǔn)噶爾盆地的褶皺基底，油氣勘探程度較低。近年來，車排子凸起石炭系見到良好油氣顯示，在油氣勘探領(lǐng)域取得了重大突破[1-3]，勘探焦點逐漸轉(zhuǎn)移至石炭系。尤其是2018 年底，準(zhǔn)噶爾盆地研究中心在車排子凸起部署了CT1 井，次年在石炭系獲高產(chǎn)油氣流。CT1 井石炭系內(nèi)幕獲高產(chǎn)突破，表明早期對研究區(qū)石炭系油氣勘探潛力和地質(zhì)條件認(rèn)識尚淺，導(dǎo)致準(zhǔn)噶爾盆地西部隆起石炭系的油氣勘探進(jìn)程緩慢，需要加強(qiáng)對石炭系的勘探潛力分析。

前人對石炭系的研究主要集中在火山巖巖性識別、儲層特征、主控因素以及火山巖風(fēng)化殼成藏等方面。如胡雪冰[4]建立了適用于其研究區(qū)的火山巖巖性測井綜合識別方法及模式；許多學(xué)者對石炭系火山巖巖性、巖相、儲集空間類型、物性特征以及優(yōu)勢儲層控制因素等進(jìn)行了詳細(xì)研究[1，5-9]；趙樂強(qiáng)等[10]對車排子凸起火山巖風(fēng)化殼油藏的油氣運聚特征進(jìn)行了總結(jié)，恢復(fù)了油氣運移聚集過程，建立了風(fēng)化殼油氣運聚模式。但這些研究都將石炭系作為一個整體，并未細(xì)分地層進(jìn)行儲層差異性分析。本次研究利用野外露頭、地震及最新鉆測井資料，對車排子凸起下石炭統(tǒng)進(jìn)行地層劃分，并開展勘探潛力分析。該項研究對于準(zhǔn)噶爾盆地石炭系火山巖下一步精細(xì)勘探有著重要的指導(dǎo)意義。

1 地質(zhì)背景

車排子凸起位于準(zhǔn)噶爾盆地西部隆起帶，呈三角形，主體為NW--SE 向走向，西北部隆起高，向東南幅度逐漸降低至隱伏消失，該凸起東側(cè)以紅車斷裂帶為界，與中拐凸起及沙灣凹陷相接，西側(cè)為扎依爾山，南側(cè)緊靠四棵樹凹陷[2，9，11-18]（圖1）。

圖1 車排子凸起區(qū)域位置圖Fig.1 Location of Chepaizi Uplift

車排子凸起作為繼承性凸起，是在石炭系火山巖基底之上發(fā)育起來的，晚海西期隆升定型后，長期保持正向構(gòu)造的形態(tài)，其構(gòu)造演化劃分為3 個階段：1）晚石炭紀(jì)—侏羅紀(jì)，準(zhǔn)噶爾盆地處于擠壓環(huán)境，西部不斷抬升向東南向推覆，為強(qiáng)烈隆升階段，在北天山的阻擋下，形成了車排子凸起及前方的紅車斷裂帶，該時期凸起上的地層受到嚴(yán)重剝蝕，其剝蝕程度向凹陷方向逐漸變大，出露石炭系；2）早白堊世—古近紀(jì)，盆地構(gòu)造活動趨于平緩，由擠壓環(huán)境轉(zhuǎn)為拉張環(huán)境，為緩慢沉降階段，但車排子凸起的沉降幅度和沉降地區(qū)不均衡；3）新近紀(jì)以后，接受沉積的范圍和幅度均有所擴(kuò)大，為快速沉降階段，沙灣組沉積后，車排子凸起繼續(xù)沉降直至整體淹沒于水下，該區(qū)內(nèi)塔西河組、獨山子組和第四系沉積厚度較大[15-18]。車排子凸起地層發(fā)育不全，缺失前石炭系、二疊系和三疊系，自下而上依次發(fā)育石炭系、侏羅系、白堊系、古近系及新近系，鉆井和地震揭示最老地層為石炭系，分布在整個車排子凸起[13]。

2 下石炭統(tǒng)地層劃分

前人對西準(zhǔn)噶爾地區(qū)石炭系地層系統(tǒng)的劃分存在一定的爭議，1966 年，新疆地質(zhì)局區(qū)測隊進(jìn)行了1：200 000 克拉瑪依地區(qū)地質(zhì)填圖，將石炭系自下而上劃分為希貝庫拉斯組（C1x）、包古圖組（C1b）及太勒古拉組（C1t）[19-20]，一些學(xué)者通過分析實測剖面的構(gòu)造及沉積特征，對巖漿巖鋯石同位素年齡進(jìn)行了深入研究，確定西準(zhǔn)噶爾地區(qū)出露為下石炭統(tǒng)地層，自下而上分別為太勒古拉組、包古圖組及希貝庫拉斯組[19-21]；李永軍等對西準(zhǔn)噶爾地區(qū)進(jìn)行了多個1：50 000 區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查，通過巖性組合的對比可以看出，下石炭統(tǒng)自下而上為包古圖組和希貝庫拉斯組[22-26]。

本研究利用野外露頭、鉆井及地震多位一體，建立車排子凸起石炭系地層格架，認(rèn)為該區(qū)下石炭統(tǒng)地層具有明顯三分特征，從下自上依次發(fā)育太勒古拉組、包古圖組和希貝庫拉斯組，各地層之間的巖性特征、測井響應(yīng)及地震反射等方面存在明顯差異（圖2）。

圖2 車排子凸起下石炭統(tǒng)地層綜合柱狀圖Fig.2 Comprehensive histogram of Lower Carboniferous strata in Chepaizi Uplift

2.1 巖性特征

太勒古拉組巖性總體為火山巖，底部為玄武巖、硅質(zhì)巖夾少量火山角礫巖，其上是厚層的灰綠色火山角礫巖、安山巖夾凝灰?guī)r及凝灰質(zhì)粉砂巖沉積。包古圖組主要是火山巖與沉積巖互層，底部為凝灰質(zhì)砂礫巖夾安山巖，中部見薄層凝灰?guī)r夾凝灰質(zhì)砂巖，頂部見安山巖與火山角礫巖。希貝庫拉斯組總體為沉積巖，主要為灰褐色、黃綠色礫巖、中砂巖、含礫中砂巖及凝灰質(zhì)砂礫巖等沉積巖，下部夾煤層，上部夾泥灰?guī)r及泥質(zhì)粉砂巖、透鏡狀安山玢巖（圖3）。通過連井鉆井對比（圖4，圖5），下石炭統(tǒng)鉆揭?guī)r性與露頭區(qū)一致，也具有明顯的三分性。

圖3 車排子凸起下石炭統(tǒng)野外露頭Fig.3 Field outcrop of Lower Carboniferous in Chepaizi Uplift

圖4 過C88—C54—C541—C94—CF1—C91—CF3—C23 井連井對比圖Fig.4 Cross-well comparison of wells C88–C54–C541–C94–CF1–C91–CF3–C23

圖5 過SQ2--SM4--CT1--C54--CP13 井連井對比圖Fig.5 Cross-well comparison of wells SQ2–SM4–CT1–C54–CP13

2.2 測井響應(yīng)

分析測井資料可知，太勒古拉組測井響應(yīng)表現(xiàn)為低自然伽馬、低自然電位、中—高電阻率、中—高密度和低聲波時差；包古圖組為中—低自然伽馬、中—高自然電位、中—高電阻率、中—高密度和中—低聲波時差；希貝庫拉斯組表現(xiàn)為中—高自然伽馬、中等自然電位、中—低電阻率、中—低密度和中等聲波時差。石炭系從下往上測井響應(yīng)特征與3 套地層相對應(yīng)（圖2）。

2.3 地震反射

大量地震資料分析發(fā)現(xiàn)，太勒古拉組火山巖在地震剖面上表現(xiàn)為雜亂反射，同相軸連續(xù)性差；包古圖組沉積巖與火山巖互層在地震剖面上具有雜亂反射與平行、亞平行層狀反射間互出現(xiàn)，連續(xù)性一般；希貝庫拉斯組沉積巖地震反射結(jié)構(gòu)為層狀反射，同相軸連續(xù)性較好（圖6）。

圖6 車排子凸起連井地震地質(zhì)解釋剖面Fig.6 Seismic geological interpretation profile of Chepaizi Uplift

3 下石炭統(tǒng)地層構(gòu)造形態(tài)及分布特征

通過對車排子凸起精細(xì)地震解釋及構(gòu)造解剖，明確了研究區(qū)下石炭統(tǒng)3 套地層構(gòu)造形態(tài)及分布特征。車排子凸起石炭系整體為北西向鼻隆構(gòu)造，向東南傾沒于沙灣凹陷和四棵樹凹陷之間。

東西向剖面顯示，研究區(qū)東側(cè)靠近沙灣凹陷，發(fā)育太勒古拉組、包古圖組和希貝庫拉斯組3 套地層，研究區(qū)西側(cè)僅發(fā)育太勒古拉組（圖6a）；南北向剖面顯示，自南向北，太勒古拉組全區(qū)分布，包古圖組、希貝庫拉斯組斷續(xù)分布，在南部和中部較厚，北部較薄（圖6b）。平面上，太勒古拉組全區(qū)分布，呈凹隆相間展布格局，從北向南被斷裂分為北部次凹、中部次凹及南部次凹，其中，車前斷裂與沙門子斷裂之間的地區(qū)為北部次凹，沙門子斷裂與車排子斷裂之間為中部次凹，車排子斷裂以南為南部次凹（圖7）；包古圖組主要呈南北向條帶狀展布，向東向西削蝕尖滅，分布于太勒古拉組的殘洼中，3 個次凹均有分布，且向南，規(guī)模逐漸變大（圖8a）；希貝庫拉斯組主要呈南北向展布，向東向西削蝕尖滅，分布于包古圖組的殘洼中，僅在中部、南部次凹分布（圖8b）。

圖7 車排子凸起包古圖組頂面構(gòu)造圖Fig.7 Top surface structure of Baogutu Formation,Chepaizi Uplift

圖8 車排子凸起殘余厚度圖Fig.8 Figure of residual thickness of Chepaizi Uplift

4 勘探潛力分析

4.1 儲層類型分析

車排子凸起石炭系發(fā)育火山巖及砂礫巖儲層，火山巖儲層巖性以火山角礫巖、安山巖為主，主要發(fā)育在太勒古拉組。本次研究對兩類儲層分別取樣，測試孔隙度大?。▓D9），分析各產(chǎn)油層段不同儲層類型與產(chǎn)能的關(guān)系（圖10），結(jié)果表明，火山角礫巖物性最好，孔隙度主要分布在0.70%～23.20%，平均孔隙度為13.54%，產(chǎn)能最高，日產(chǎn)油在10～70 m3；安山巖物性次之，平均孔隙度為8.76%，孔隙度主要在0.80%～21.50%，產(chǎn)能從幾方至近乎30 m3；而砂礫巖物性最差，孔隙度主要分布在2.20%～16.12%，平均孔隙度為6.16%，產(chǎn)能最差。研究表明，火山巖儲層物性好于砂礫巖儲層，儲層類型與產(chǎn)能之間存在相關(guān)關(guān)系。

圖9 車排子凸起石炭系不同巖性孔隙度直方圖Fig.9 Porosity histograms of different Carboniferous lithologies in Chepaizi Uplift

圖10 車排子凸起石炭系不同巖性與產(chǎn)能關(guān)系圖Fig.10 Relationship between different lithologies and productivity of the Carboniferous in Chepaizi Uplift

巖性是影響火山巖儲集性能的關(guān)鍵，針對太勒古拉組兩種類型火山巖儲層（火山角礫巖儲層與安山巖儲層）差異性進(jìn)行了詳細(xì)分析。陳元勇等認(rèn)為火山角礫巖一般屬于火山爆發(fā)相，常發(fā)育在火山口附近，古地理位置較高，易遭受風(fēng)化淋濾，溶蝕孔隙發(fā)育（圖11a，圖11b，圖11c，圖11d），火山角礫巖在構(gòu)造運動作用下，容易產(chǎn)生多方位、多角度裂縫，角礫間孔縫充填不完全[1，9，27]；安山巖一般屬于火山溢流相，形成時期地勢相對較低，受構(gòu)造作用影響弱，溶孔與微裂縫很少發(fā)育（圖11e，圖11f）。

車排子凸起太勒古拉組火山巖不同巖性滲透率分布如圖12 所示，可以看出，火山角礫巖儲層滲透率主要為0.020～22.400 mD，平均滲透率為0.340 mD。安山巖儲層滲透率主要為0.008～6.870 mD，平均滲透率為0.110 mD，總體上，火山角礫巖儲層質(zhì)量優(yōu)于安山巖儲層。

4.2 優(yōu)勢巖相分析

本次研究結(jié)合重力勘探、磁法勘探、電法勘探、地震勘探等方法以及200 余口鉆井資料，針對車排子凸起太勒古拉組火山巖開展優(yōu)勢巖相分析，認(rèn)為火山巖相可劃分為爆發(fā)相、中基性溢流相、中酸性溢流相、火山沉積相、侵出相以及火山通道相6 種巖相（圖13）。

圖13 車排子凸起太勒古拉組巖相分布圖Fig.13 Lithofacies distribution of Tailegula Formation,Chepaizi Uplift

爆發(fā)相巖性以火山角礫巖和英安巖為主，巖芯可見爆發(fā)崩裂形成的裂紋，在研究區(qū)零星分布；中基性溢流相以玄武巖、安山巖為主，玄武巖主要分布于研究區(qū)北東部，安山巖主要分布于中部、南部；中酸性溢流相以英安巖為主，分布于研究區(qū)中部、北部；火山沉積相主要巖性為凝灰質(zhì)砂礫巖，反映了火山間歇期的碎屑沉積，主要分布于西部；侵出相以輝綠巖為主，局限于北部部分地區(qū)；火山通道相以花崗巖為主，研究區(qū)僅中部地區(qū)零星發(fā)育。

綜合分析認(rèn)為，爆發(fā)相和中基性溢流相是儲層發(fā)育的優(yōu)勢巖相，尤其研究區(qū)東南部爆發(fā)相發(fā)育區(qū)，正好位于中等磁力異常范圍，分布廣，勘探潛力大，可以優(yōu)先勘探。

5 結(jié)論

1）車排子凸起下石炭統(tǒng)地層具有明顯三分特征，自下而上依次發(fā)育太勒古拉組的火山巖、包古圖組火山巖與沉積巖互層及希貝庫拉斯組的沉積巖，3 套地層在巖性特征、測井響應(yīng)及地震反射等方面存在明顯差異。

2）太勒古拉組全區(qū)分布，南北向凹隆相間，由北向南被斷裂分為3 個次凹；包古圖組在太勒古拉組殘洼中呈南北向條帶展布，向東向西逐漸削蝕尖滅；希貝庫拉斯組分布于包古圖組殘洼中，呈南北向展布，向東向西削蝕尖滅。

3）車排子凸起下石炭統(tǒng)火山巖儲層總體優(yōu)于砂礫巖儲層，火山角礫巖溶孔、裂縫發(fā)育，物性好于安山巖。

4）車排子凸起石炭系太勒古拉組火山巖相可劃分為6 種巖相，爆發(fā)相和中基性溢流相是儲層發(fā)育的優(yōu)勢巖相，尤其東南部爆發(fā)相發(fā)育區(qū)，正好位于中等磁力異常范圍，分布廣，勘探潛力大，可以優(yōu)先勘探。

致 謝：本文研究受中國石油新疆油田分公司勘探研究院科技項目“新疆北部石炭系地層對比及沉積充填演化”資助，在此表示感謝！