準(zhǔn)噶爾盆地東部吉南凹陷二疊系油藏形成條件、成藏特征與勘探方向

康積倫, 楊潤(rùn)澤, 馬強(qiáng), 林潼, 楊帆,, 衛(wèi)延召, 茍紅光, 李新寧, 林霖

(1.中國(guó)石油吐哈油田公司, 哈密 839009; 2.中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院, 北京 100083)

吉南凹陷是位于準(zhǔn)噶爾盆地東部的富烴凹陷,位于阜康斷裂帶東段下盤(pán)。阜康斷裂帶為典型前陸褶皺沖斷帶,其巨大的資源潛力使其成為勘探家們關(guān)注的熱點(diǎn)地區(qū)。

自20世紀(jì)50年代起,阜康斷裂帶經(jīng)歷了60余年的勘探,僅發(fā)現(xiàn)三臺(tái)、甘河等小型油氣田。近年來(lái)勘探領(lǐng)域持續(xù)擴(kuò)大,準(zhǔn)噶爾盆地東部(以下簡(jiǎn)稱準(zhǔn)東)南緣阜康斷裂帶東段下盤(pán)吉南凹陷二疊系油氣勘探取得突破,首次在井井子溝組中獲得日產(chǎn)26.3 m3高產(chǎn)油流[1],還分別在梧桐溝組和蘆草溝組獲得工業(yè)油流和良好的油氣顯示。吉南凹陷西部石炭系火山巖風(fēng)化殼潛山油藏中獲得工業(yè)油流。以上勘探成果不僅揭示了二疊系油氣多層系富集的特征,還首次在烴源巖之下(簡(jiǎn)稱源下)的井井子溝組獲得高產(chǎn)油流,說(shuō)明阜康斷裂帶源下也可形成規(guī)模性油氣聚集,勘探意義重大。然而,吉南凹陷是近年新發(fā)現(xiàn)的含油氣區(qū),其勘探程度和研究程度均低。當(dāng)前多數(shù)研究集中于與其相鄰的阜康凹陷和吉木薩爾凹陷,其中吉木薩爾凹陷源下井井子溝組發(fā)育“新生古儲(chǔ)”型油藏,生烴超壓驅(qū)動(dòng)油氣沿垂向斷裂向下運(yùn)聚成藏,主要形成構(gòu)造-巖性油藏。博格達(dá)山前沖斷帶蘆草溝組以致密油和頁(yè)巖油藏為主,油藏通常呈現(xiàn)連續(xù)大面積分布的特征[2-3]。但由于海西、燕山、喜馬拉雅等多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的疊加改造使得地層破碎[4],不僅使吉南凹陷油藏形成條件苛刻,也使油藏特征變復(fù)雜。吉南凹陷不同區(qū)域的源-儲(chǔ)對(duì)接方式、油藏形成特征、油藏類型等存在較大差異?，F(xiàn)立足團(tuán)隊(duì)最新研究成果,在分析吉南凹陷二疊系油藏形成條件的基礎(chǔ)上,以吉阜1區(qū)塊、薩2區(qū)塊、薩探1區(qū)塊和薩4 區(qū)塊典型油藏為實(shí)例進(jìn)行解剖,闡述吉南凹陷二疊系油藏形成特征,探討未來(lái)石油勘探的有利方向,以期推動(dòng)準(zhǔn)東二疊系油氣勘探。

1 地質(zhì)概況與勘探發(fā)現(xiàn)

阜康斷裂帶位于準(zhǔn)噶爾盆地東部的南緣,由一系列近東西走向的斷裂組成,斷裂沿博格達(dá)山北緣呈北凸弧形展布。阜康斷裂帶分為3段,博格達(dá)山北緣弧頂部位為中段,兩翼分別為西段和東段[4]。燕山-喜山期構(gòu)造活動(dòng)使阜康斷裂帶東段在南北方向上形成上盤(pán)沖斷帶和下盤(pán)逆掩帶[1],吉南凹陷是位于下盤(pán)逆掩帶的小型凹陷,其東接古西凸起,西部和北部為吉南凸起,南臨阜康斷裂帶東段上盤(pán),勘探面積約600 km2(圖1)。

圖1 阜康斷裂帶東段及吉木薩爾凹陷構(gòu)造單元Fig.2 Structure units of the Eastern Fukang Fault Zone and Jimsar Sag

準(zhǔn)東地區(qū)在二疊紀(jì)整體處于伸展構(gòu)造體制,博格達(dá)山前構(gòu)造沉降幅度大,向北沉降幅度減小,此時(shí)期吉南凹陷所在區(qū)域處于構(gòu)造高部位[5]。在此背景下,除了早二疊世末期的天山隆升運(yùn)動(dòng)使二疊系金溝組被剝蝕殆盡,其余二疊系保存較完整[6]。印支末期-燕山期準(zhǔn)東構(gòu)造擠壓活動(dòng)頻繁,上三疊統(tǒng)、上侏羅統(tǒng)及上白堊統(tǒng)均被強(qiáng)烈剝蝕[7-8],如圖2所示。喜山期,在強(qiáng)大的南北向擠壓應(yīng)力下,博格達(dá)山強(qiáng)烈隆升。阜康斷裂帶上盤(pán)發(fā)育逆沖推覆構(gòu)造,并伴隨一系列南傾的逆沖斷層,將中、新生界卷入且變形,而下盤(pán)逆掩帶的吉南凸起未發(fā)生明顯變化[9]。吉南凹陷二疊系自下而上分別為井井子溝組、蘆草溝組、紅雁池組和梧桐溝組,井井子溝組主要為三角洲相砂巖,為良好儲(chǔ)集層;蘆草溝組主要為連續(xù)厚層烴源巖;梧桐溝組下部發(fā)育扇三角洲相砂巖儲(chǔ)集體,梧桐溝組上部發(fā)育致密平原相泥巖,為良好蓋層[1]。

圖2 阜康斷裂帶東段及吉木薩爾凹陷地層概況(改自文獻(xiàn)[1])Fig.2 Stratigraphic profiles of the Eastern Fukang Fault Zone and Jimsar Sag (modified from ref.[1])

阜康斷裂帶東段勘探程度低,中國(guó)地調(diào)局從2017年開(kāi)始在上盤(pán)部署的新吉參1井獲得油氣顯示[10]。2019年吐哈油田公司在下盤(pán)吉南凹陷鉆探薩探1風(fēng)險(xiǎn)井,在二疊系井井子溝組獲日產(chǎn)26.3 m3高產(chǎn)工業(yè)油流,開(kāi)辟了吉南凹陷二疊系油氣勘探新領(lǐng)域。同時(shí)在二疊系蘆草溝組和梧桐溝組取得良好的油氣顯示,使垂向勘探層系得到拓展。

2 油氣地質(zhì)條件

2.1 二疊系原油來(lái)源

吉南凹陷與吉木薩爾凹陷二疊系原油生標(biāo)特征相似,其Pr/Ph值略大于1,β-胡蘿卜烷含量較低(表1),反映母質(zhì)形成于弱氧化湖盆環(huán)境。原油中γ-蠟烷含量高,且?guī)缀醪缓?-甲基甾烷[圖3(a)、圖3(b)],而4-甲基甾烷主要源于淡水中繁生的溝鞭藻中4-甲基甾醇,指示生烴母質(zhì)沉積于咸水環(huán)境[11]。研究區(qū)二疊系原油和烴源巖中C21和C22正構(gòu)烷烴對(duì)C28和C29正構(gòu)烷烴具有明顯優(yōu)勢(shì),且含有一定量的三環(huán)萜烷(圖3),認(rèn)為生烴母質(zhì)中富含脂類,同時(shí)與藻類生源關(guān)系密切。原油和烴源巖的C30藿烷含量高,C34和C35藿烷含量低,C27-C28-C29規(guī)則甾烷呈“上升型”分布(圖3),表明研究區(qū)二疊系生油巖與中國(guó)西部大型湖泊相頁(yè)巖的一般特征一致[12]。吉南凹陷西部吉阜1區(qū)塊雖然缺失蘆草溝組烴源巖,但吉阜1和吉阜101H井二疊系梧桐溝組和石炭系巴山組儲(chǔ)層原油的Pr/Ph值也略大于1(表1),與準(zhǔn)東地區(qū)煤系烴源巖高Pr/Ph值的特征不符[13],并且該區(qū)塊側(cè)向上與相鄰區(qū)塊的蘆草溝組烴源巖具有斷裂連接關(guān)系,因此認(rèn)為該區(qū)塊原油來(lái)自蘆草溝組烴源巖。

表1 吉南-吉木薩爾凹陷原油及烴源巖地化參數(shù)Table 1 Geochemical parameters of crude oil and source rocks in Jinan-Jimsar Sag

Pr為姥鮫烷,Ph為植烷;nC17等表示正構(gòu)烷烴,其中“17”為正構(gòu)烷烴的碳數(shù),以此類推;m/z為質(zhì)譜分析中質(zhì)子數(shù)與電子數(shù)的比值,其中某一類型的化合物具有相同的質(zhì)荷比;Tm為17α(H)-22、29、30三降霍烷;Ts為18α(H)-22、29、30三降霍烷;C27 、C28、C29分別為碳數(shù)為27、28和29的規(guī)則甾烷

準(zhǔn)東地區(qū)上古生界發(fā)育兩種不同類型的烴源巖,分別為石炭系煤系烴源巖和中二疊統(tǒng)蘆草溝組咸化湖盆相烴源巖。原油碳同位素測(cè)試結(jié)果表明,吉南凹陷井井子溝組、蘆草溝組和梧桐溝組原油碳同位素偏輕,主要分布于-30.8‰～-32.6‰(表1)。而阜康斷裂帶及其周緣石炭系原油的碳同位素值多重于-28.1‰[14],二者具有明顯差異。以上參數(shù)均指示吉南凹陷二疊系原油來(lái)源于中二疊統(tǒng)蘆草溝組咸化湖相烴源巖。

2.2 烴源巖條件

中二疊世,博格達(dá)山未隆起,準(zhǔn)東地區(qū)為統(tǒng)一的沉積凹陷,發(fā)育廣泛分布的蘆草溝組烴源巖[10]。地球化學(xué)測(cè)試結(jié)果顯示,吉南凹陷蘆草溝組烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度(TOC)主要介于1.93%～6.8%,生烴潛力指數(shù)(S1+S2)為37.6～45.7 mg/g,氯仿瀝青A質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.06%～0.6%,氫指數(shù)為341～379 mg/g,有機(jī)質(zhì)類型以II1型為主,綜合評(píng)價(jià)烴源巖為優(yōu)質(zhì)烴源巖。與吉木薩爾凹陷相比,吉南凹陷烴源巖厚度、TOC、生烴潛力指數(shù)(S1+S2)等相對(duì)較高(表2),認(rèn)為吉南凹陷蘆草溝組烴源巖規(guī)模和品質(zhì)優(yōu)于吉木薩爾凹陷,后者是公認(rèn)資源潛力巨大的優(yōu)質(zhì)烴源巖[15]。然而,吉南凹陷烴源巖整體處于低熟-成熟階段,凹陷西部和南部埋藏深度相對(duì)較大,因而成熟度高于東部和北部。吉南凹陷南部準(zhǔn)頁(yè)2井實(shí)測(cè)烴源巖鏡質(zhì)體反射率(Ro)為0.65%～0.9%,二工河剖面暗色泥巖巖石熱解峰溫(Tmax)值為447～449 ℃,整體處于成熟階段。而北部薩探1區(qū)塊的Tmax為436～445 ℃,Ro為0.45%～0.75%,整體處于低熟-成熟階段(表2)。吉南凹陷蘆草溝組烴源巖厚度大于200 m的面積達(dá)370 km2[1],雖然整體成熟度低于吉木薩爾凹陷,但大部分已達(dá)到生油門限,資源基礎(chǔ)雄厚。

表2 準(zhǔn)東南緣蘆草溝組烴源巖地球化學(xué)參數(shù)Table 2 Geochemical parameters of source rocks of Lucaogou Formation in southern margin of eastern Junggar Basin

2.3 生儲(chǔ)蓋組合及儲(chǔ)層特征

按照源-儲(chǔ)空間配置將二疊系劃分為源下、源內(nèi)和源上三套生儲(chǔ)蓋組合,三套組合內(nèi)均獲得良好油氣顯示。源上組合主要以梧桐溝組辮狀河道相或扇三角洲前緣相層狀砂體為儲(chǔ)集層,以梧桐溝組上部分布廣泛且?guī)r性致密的湖相及平原相泥巖為蓋層;源內(nèi)油藏與吉木薩爾凹陷類似,為典型“自生自儲(chǔ)”型頁(yè)巖油藏;源下組合主要以井井子溝組三角洲前緣相砂體為儲(chǔ)層,上覆蘆草溝組暗色泥巖既為良好供烴層,也是優(yōu)質(zhì)的區(qū)域蓋層。此外,吉南凹陷東北部紅雁池組普遍發(fā)育火山巖,其厚度為64～222 m,平均厚度可達(dá)134 m,也可作為源下油藏的良好區(qū)域蓋層(圖4)。

博格達(dá)山未大幅隆升前,博格達(dá)山至吉木薩爾地區(qū)具有相似沉積背景[16]。與阜康坳陷梧桐溝組下部連續(xù)大面積分布的砂礫巖儲(chǔ)層類似[17],吉南凹陷梧桐溝組下部也發(fā)育單層厚度9～36 m的砂層,以中-細(xì)粒巖屑砂巖為主。儲(chǔ)層孔隙空間主要為粒間孔和粒內(nèi)溶孔,孔隙分布不均,孔隙連通性較差[圖5(a)]。鏡下常見(jiàn)構(gòu)造縫[圖5(b)],微裂縫的發(fā)育能明顯改善儲(chǔ)層物性。儲(chǔ)層孔隙度為4%～22.3%,平均為15.8%[1],滲透率為0.25～17 mD,平均為3.02 mD,屬中孔低滲儲(chǔ)層。中二疊世,博格達(dá)山至吉木薩爾凹陷所在區(qū)域?yàn)榻y(tǒng)一湖盆,吉南凹陷源內(nèi)蘆草溝組油藏與吉木薩爾凹陷類似,為典型“自生自儲(chǔ)”型頁(yè)巖油藏。蘆草溝組儲(chǔ)層以紋層狀含灰粉砂巖、云質(zhì)粉砂巖為主(圖4),鏡下常見(jiàn)微裂縫[圖5(c)]。儲(chǔ)層可動(dòng)孔隙度為3.1%～5.7%,滲透率為0.003 1～6.14 mD,為低孔低滲儲(chǔ)層。

圖5 吉南凹陷二疊系儲(chǔ)層鏡下特征Fig.5 Microscopic characteristics of Permian reservoirs in Jinan Sag

井井子溝組是二疊系的主要產(chǎn)油層,鄰近上覆烴源巖的儲(chǔ)層頂部含油飽和度最高,向下逐漸變低。儲(chǔ)層以長(zhǎng)石巖屑砂巖、巖屑砂巖為主,巖屑成分主要為火山碎屑[圖5(d)]。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明,儲(chǔ)層孔隙度大于8%的占66.5%,滲透率大于1 mD的樣品僅占7%,為低孔低滲儲(chǔ)層。儲(chǔ)集空間以次生溶孔為主,溶孔多見(jiàn)于長(zhǎng)石、巖屑和沸石膠結(jié)物等,含少量殘余粒間孔[圖5(e)],但孔隙多被綠泥石等黏土礦物充填[圖5(e)、圖5(f)]。核磁共振測(cè)試結(jié)果表明,井井子溝組儲(chǔ)層T2譜常表現(xiàn)為雙峰式分布,粒度粗、分選好的儲(chǔ)層往往具有孔喉分布范圍廣、幅度差小等特征,揭示儲(chǔ)層中具有明顯大孔,連通性較好[1]。

3 成藏特征與成藏模式

2019—2021年,吐哈油田和中國(guó)地調(diào)局在吉南凹陷實(shí)施了3口風(fēng)險(xiǎn)井,并于石炭系、二疊系、三疊系等多個(gè)層系獲得油氣發(fā)現(xiàn),其中二疊系預(yù)測(cè)石油儲(chǔ)量10 338萬(wàn)t。受多期構(gòu)造活動(dòng)影響,二疊系油藏破碎且類型多樣,不同區(qū)塊石油運(yùn)聚成藏特征也存在較大差異。據(jù)此,分別對(duì)吉南凹陷的吉阜1區(qū)塊、薩2區(qū)塊、薩探1區(qū)塊和薩4 區(qū)塊進(jìn)行論述。

3.1 成藏特征

3.1.1 吉阜1區(qū)塊

吉阜1區(qū)塊在二疊系梧桐溝組和石炭系巴山組分別獲得日產(chǎn)油量1.56 m3和4.16 m3的工業(yè)油流,油藏深度為3 160～3 350 m,20 ℃原油密度為0.9 g/cm3。石炭系油藏為典型的火山巖風(fēng)化殼潛山油藏,圈閉形態(tài)完整,主要為背斜或斷背斜圈閉(圖6)。該區(qū)塊蘆草溝組被剝蝕殆盡,但斷裂可將其與相鄰區(qū)塊蘆草溝組烴源巖連接,供烴窗口較大,是油藏形成的必要條件。另外,吉阜1區(qū)塊原油CPI值和OEP值分別為1.19和1.10,處于成熟階段。與此對(duì)應(yīng)的是,該區(qū)塊附近野外露頭二工河剖面所揭示的烴源巖已達(dá)成熟階段(表2),鄰區(qū)臺(tái)701井實(shí)測(cè)烴源巖Ro為0.82%,表明該區(qū)塊周緣烴源巖可對(duì)其側(cè)向供烴。該區(qū)塊缺失中-下二疊統(tǒng),下部石炭系火山巖經(jīng)歷較長(zhǎng)時(shí)間風(fēng)化而發(fā)育火山巖風(fēng)化殼,極大地提升了火山巖儲(chǔ)層的儲(chǔ)集性,是石油在此富集的重要因素。

圖6 吉阜1區(qū)塊油藏剖面圖Fig.6 Reservoir profile of Jifu 1 block

3.1.2 薩探1區(qū)塊

薩探1區(qū)塊是目前吉南凹陷二疊系原油最富集的區(qū)域,在梧桐溝組、蘆草溝組和井井子溝組均見(jiàn)油氣顯示,油藏類型以構(gòu)造-巖性油藏為主。源下井井子溝組獲得穩(wěn)定高產(chǎn)油流,薩101井20 ℃原油密度為0.87 g/cm3。該區(qū)塊源-儲(chǔ)間存在小型供烴窗口,且蘆草溝組烴源巖一般具有高壓[18],在高壓驅(qū)動(dòng)下,蘆草溝組原油得以通過(guò)小型供烴窗口向下充注于井井子溝組儲(chǔ)層(圖7)。井井子溝組儲(chǔ)層包裹體測(cè)試結(jié)果表明(表3),儲(chǔ)層中鹽水包裹體捕獲溫度大致分為50.1～71.9、76.0～86.8、89.9～98.7 ℃區(qū)間,與3個(gè)溫度區(qū)間鹽水包裹體伴生的油包裹體平均捕獲壓力分別為12.4、29.2、32.6 MPa,所對(duì)應(yīng)的鹽度也具有明顯差別,指示了油藏三期充注的現(xiàn)象。值得注意的是,儲(chǔ)層中存在大量藍(lán)綠色-藍(lán)色熒光油包裹體[圖8(a)～圖8(c)],代表成熟-高熟原油充注。也常見(jiàn)大量黃色熒光油包裹體[圖8(d)～圖8(f)],代表低熟-成熟原油充注[19]。然而,地層埋藏-熱演化史(圖9)和蘆草溝組儲(chǔ)層油包裹體測(cè)試結(jié)果顯示,吉南凹陷蘆草溝組烴源巖未演化至高熟階段且儲(chǔ)層中未捕獲到高熟油包裹體,表明高熟原油并非來(lái)自吉南凹陷本地?zé)N源巖。另外,研究區(qū)儲(chǔ)層中成熟-高熟油包裹體伴生的鹽水包裹體均一溫度[圖8(b)]一般低于低熟-成熟油包裹體伴生鹽水包裹體[圖8(e)]綜合分析認(rèn)為,薩探1區(qū)塊在早期成藏過(guò)程中經(jīng)歷了非本地來(lái)源的高熟原油充注,晚期充注以低熟-成熟原油為主。吉南凹陷蘆草溝組烴源巖成熟度低于吉木薩爾凹陷(表2),但吉南凹陷井井子溝組產(chǎn)出原油的密度(0.87 g/cm3)小于吉木薩爾凹陷蘆草溝組原油(0.89～0.91 g/cm3),認(rèn)為高熟原油的混入使得原油更輕質(zhì)。

表3 吉南凹陷井井子溝組油包裹體捕獲壓力及伴生鹽水包裹體均一溫度、鹽度Table 3 Capture pressure of oil inclusions and homogenization temperature and salinity of associated aqueous inclusions in Jingjingzigou Formation, Jinan Sag

圖7 薩探1區(qū)塊油藏剖面圖Fig.7 Reservoir profile of Satan 1 block

Th(oil)為油包裹體的均一溫度;λmax為主峰波長(zhǎng)

圖9 薩探1區(qū)塊油藏形成期次綜合判別圖Fig.9 Comprehensive discriminant map of hydrocarbon accumulation periods in Satan 1 block

薩探1區(qū)塊原油和烴源巖生標(biāo)特征表明,蘆草溝組烴源巖成熟度較低,其成熟度指標(biāo)Ts/(Ts+Tm)為0.07,而下部井井子溝組原油的成熟度稍高,Ts/(Ts+Tm)為0.22(圖7)。吉南凹陷西部和南部蘆草溝組埋深更大,烴源巖成熟度更高(表2),且薩2區(qū)塊二疊系原油的Ts/(Ts+Tm)為0.18～0.25,據(jù)此推測(cè)吉南凹陷西部和南部烴源巖生成的原油對(duì)薩探1塊油藏形成具有一定貢獻(xiàn)。

3.1.3 薩2區(qū)塊

薩2區(qū)塊在二疊系井井子溝組、蘆草溝組和梧桐溝組均獲得油氣顯示,20 ℃原油密度為0.89～0.91 g/cm3。受構(gòu)造活動(dòng)影響較大,薩2區(qū)塊油藏沿?cái)嗔逊植嫉奶卣髅黠@,主要為構(gòu)造油藏或構(gòu)造-巖性油藏。該區(qū)塊蘆草溝組烴源巖實(shí)測(cè)Ro為0.82%,成熟度指標(biāo)Ts/(Ts+Tm)為0.20(圖10),為成熟烴源巖。與薩探1區(qū)塊成藏特征不同的是,薩2區(qū)塊二疊系梧桐溝組原油的Ts/(Ts+Tm)為0.18～0.25,與本區(qū)塊蘆草溝組烴源巖成熟度較為匹配。值得注意的是,該區(qū)塊吉南1井梧桐溝組產(chǎn)出的原油為稠油,密度為0.91 g/cm3,梧桐溝組儲(chǔ)層中未見(jiàn)到高熟油包裹體。與薩探1井井子溝組油藏特征相比[圖8(a)],該區(qū)塊梧桐溝組油藏缺少早期高熟原油的充注,原油相對(duì)較稠。研究認(rèn)為,井井子溝組早期成藏過(guò)程中受到非本地高熟原油充注,但厚層致密蘆草溝組泥巖阻隔了高熟原油向梧桐溝組運(yùn)移,使得梧桐溝組儲(chǔ)層僅充注了中-晚期的本地成熟原油。

圖10 薩2區(qū)塊油藏剖面圖Fig.10 Reservoir profile of Satan 2 block

3.1.4 薩4區(qū)塊

薩4井在二疊系井井子溝組和蘆草溝組獲得油氣顯示,但試油結(jié)果表明油氣顯示層均為含水層。然而,二疊系儲(chǔ)層油包裹體豐富,部分樣品的GOI值大于5%,認(rèn)為薩4區(qū)塊曾形成古油藏,其二疊系包裹體巖相學(xué)特征和均一溫度與薩探1塊相似(表3),同樣揭示了多期原油充注的特征。值得注意的是,薩4井的井井子溝組下部巖心可見(jiàn)明顯裂縫,裂縫面上分布瀝青[圖11(a)、圖11(b)]。該層段原油的飽-芳比為1.03,明顯低于二疊系正常原油(一般大于3)。同時(shí),含油砂巖抽提原油的色譜圖顯示,原油正構(gòu)烷烴明顯被消耗[圖11(c)],而類異戊二烯烷烴(姥鮫烷和植烷)得以較好保留,因?yàn)轭惍愇於┩闊N是以C—C共價(jià)鍵連接,不易解體且在環(huán)境中相對(duì)穩(wěn)定[20]。 以上證據(jù)揭示油藏遭受了一定程度的生物降解。受晚燕山期的構(gòu)造活動(dòng)影響[16],薩4區(qū)塊侏羅系和白堊系被剝蝕殆盡,三疊系也遭受強(qiáng)烈剝蝕。該區(qū)塊處于構(gòu)造上傾部位,且斷裂發(fā)育(圖12),遭受斷層破壞的古油藏原油沿?cái)嗔焉⑹Щ蛘{(diào)整至高部位,古油藏在被抬升至較淺部位后,原油會(huì)遭受一定程度的生物降解。

圖11 薩4區(qū)塊井井子溝組巖心照片及原油色譜圖Fig.11 Photos of core and chromatographic diagram of crude oil in Jingzigou Formation, Sa 4 block

圖12 薩4區(qū)塊油藏剖面圖Fig.12 Reservoir profile of Sa 4 block

3.2 油藏形成模式與富集主控因素

構(gòu)造活動(dòng)的差異性導(dǎo)致吉南凹陷二疊系油藏自西向東具有明顯不同的成藏特征,源-儲(chǔ)匹配關(guān)系及輸導(dǎo)方式的不同導(dǎo)致了源下、源內(nèi)和源上油藏形成模式的差異。如圖13所示,吉南凹陷西部缺失中-下二疊統(tǒng),側(cè)向的蘆草溝組原油在浮力驅(qū)動(dòng)下通過(guò)斷裂向石炭系風(fēng)化殼儲(chǔ)層和二疊系梧桐溝組層狀砂體中運(yùn)移,最終聚集于構(gòu)造高部位;吉南凹陷中部油藏的原油主要來(lái)源于本地成熟蘆草溝組烴源巖。該區(qū)域源下成藏組合中,蘆草溝組原油可通過(guò)“源-儲(chǔ)側(cè)接”和“上生下儲(chǔ)”式運(yùn)聚方式向下進(jìn)入井井子溝組儲(chǔ)層中。油藏形成具有“側(cè)向運(yùn)移為主,高點(diǎn)富集”的特征,即低部位更成熟原油側(cè)向運(yùn)移,最終在浮力的作用下富集于薩探1區(qū)塊構(gòu)造高部位。源內(nèi)為典型“自生自儲(chǔ)”型頁(yè)巖油藏。源上成藏組合中,蘆草溝組原油主要在浮力的作用下通過(guò)斷裂向上進(jìn)入梧桐溝組儲(chǔ)層;吉南凹陷東部油藏的原油來(lái)源于中部成熟烴源巖及東部低熟-成熟烴源巖,油藏形成模式與中部類似。值得注意的是,燕山-喜山期劇烈的構(gòu)造活動(dòng)使吉南凹陷油藏被破壞或調(diào)整,特別是構(gòu)造改造強(qiáng)烈、抬升幅度大的區(qū)域的油藏被破壞尤為嚴(yán)重(如薩4區(qū)塊)。

TWT為雙程旅行,表示地震波在發(fā)射之后到達(dá)反射界面再返回地面接收器的總時(shí)長(zhǎng),即一來(lái)一回的雙程旅行時(shí)長(zhǎng)

吉南凹陷西部石炭系、二疊系梧桐溝組和中-東部井井子溝組獲得工業(yè)油流,油藏形成與富集受多重因素控制:①普遍達(dá)到生烴門限、累計(jì)厚度大、分布連續(xù)的優(yōu)質(zhì)蘆草溝組烴源巖為油藏形成提供了雄厚的資源基礎(chǔ);②井井子溝組儲(chǔ)層綠泥石膜抑制礦物的次生加大、易溶礦物的強(qiáng)烈溶蝕增加了孔隙空間,石炭系火山巖頂部風(fēng)化作用有效提高了儲(chǔ)集性;③井井子溝組原油充注時(shí)間早于儲(chǔ)層晚期鐵方解石膠結(jié)作用使儲(chǔ)層變致密的時(shí)間,提高了油藏形成的有效性;④吉南凹陷西部二疊系梧桐溝組、石炭系儲(chǔ)層與側(cè)向蘆草溝組儲(chǔ)層良好的對(duì)接窗口使原油能沿?cái)鄬酉蛏线\(yùn)聚。吉南凹陷中-東部源-儲(chǔ)壓差大且源-儲(chǔ)間存在小型地層錯(cuò)斷,提高了蘆草溝組原油向下部井井子溝組儲(chǔ)層運(yùn)聚的效率;⑤梧桐溝組和蘆草溝組泥巖分布連續(xù)、累計(jì)厚度大、巖性致密(圖4),可作為良好的區(qū)域蓋層,是多期構(gòu)造活動(dòng)改造后油藏仍能保存的重要保障。

4 勘探潛力與方向

吉南凹陷二疊系含油氣系統(tǒng)的油氣勘探才剛剛起步,但3口大獲成功的風(fēng)險(xiǎn)井揭示了其雄厚的資源潛力的勘探前景,其中吉阜1井在石炭系和二疊系梧桐溝組均獲得工業(yè)油流(圖6),博達(dá)1井在二疊系梧桐溝組獲得工業(yè)油流,薩探1井在二疊系井井子溝組獲得工業(yè)油流(圖7)。綜合油藏形成條件、特征及主控因素,對(duì)吉南凹陷二疊系含油氣系統(tǒng)中不同層系、不同類型油藏的勘探潛力和方向進(jìn)行分析。

4.1 源上油藏

吉南凹陷梧桐溝組儲(chǔ)層與下部蘆草溝組烴源巖可形成良好的源-儲(chǔ)匹配,石油易在浮力作用下沿?cái)嗔堰M(jìn)入梧桐溝組儲(chǔ)層,因此梧桐溝組普遍可見(jiàn)油氣顯示。然而,燕山-喜山期構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)度大的區(qū)域梧桐溝組油藏往往被調(diào)整或破壞。其中,薩2區(qū)塊構(gòu)造強(qiáng)度相對(duì)較大、斷裂眾多(圖10),使得原油富集程度較低。薩4區(qū)塊,覆蓋于梧桐溝組之上的三疊系被強(qiáng)烈剝蝕減薄(圖12、圖13),導(dǎo)致該區(qū)域油藏的破壞,而三疊系被認(rèn)為是梧桐溝組油氣藏的直接蓋層[17]。綜上可知,吉南凹陷中具備斷裂輸導(dǎo)條件、構(gòu)造相對(duì)穩(wěn)定、三疊系保存更完整的區(qū)域是梧桐溝組油藏的有利勘探方向。

4.2 源內(nèi)油藏

吉南凹陷源內(nèi)蘆草溝組油藏與吉木薩爾凹陷類似,為典型“自生自儲(chǔ)”型頁(yè)巖油藏[1],且獲得良好油氣顯示。前人研究已經(jīng)證實(shí),吉木薩爾凹陷具備頁(yè)巖油高產(chǎn)地質(zhì)條件,為準(zhǔn)噶爾盆地陸相湖盆頁(yè)巖油勘探的新領(lǐng)域[21]。吉南凹陷與吉木薩爾凹陷在中二疊世為統(tǒng)一湖盆[10],二者蘆草溝組具有類似沉積特征和儲(chǔ)層條件。前文已論證吉南凹陷蘆草溝組烴源巖厚度更大、品質(zhì)更優(yōu)(表2),且所處區(qū)域較吉木薩爾凹陷更靠近構(gòu)造活動(dòng)帶,儲(chǔ)層裂縫普遍發(fā)育[圖5(c)],使儲(chǔ)層物性和含油性變好。實(shí)測(cè)薩3井蘆草溝組裂縫型粉砂巖平均孔隙度可達(dá)13.6%,其含油飽和度平均為50.2%。前人研究認(rèn)為,陸相頁(yè)巖油有利層段的烴源巖Ro為0.8%～1.3%,相對(duì)穩(wěn)定的構(gòu)造條件更利于頁(yè)巖油藏的保存[22]。雖然吉南凹陷蘆草溝組烴源巖普遍成熟度不高,但凹陷西部和南部烴源巖埋深更大,實(shí)測(cè)Tmax一般高于440 ℃(表2),Ro高于0.8%(圖10)。綜上,認(rèn)為吉南凹陷具有較大的頁(yè)巖油勘探潛力,凹陷西部和南部構(gòu)造相對(duì)穩(wěn)定區(qū)是未來(lái)頁(yè)巖油勘探的有利方向。

4.3 源下油藏

吉南凹陷源下井井子溝組取得勘探突破,僅薩探1區(qū)塊的控制石油地質(zhì)儲(chǔ)量就達(dá)到4 135萬(wàn)t,其勘探潛力不言而喻。然而,此類“上生下儲(chǔ)”型油氣成藏條件相對(duì)苛刻[23],在已發(fā)現(xiàn)的油藏中也較為少見(jiàn),其成藏特征的研究對(duì)準(zhǔn)噶爾盆地乃至中國(guó)“上生下儲(chǔ)”型油氣藏研究和勘探具有重要的借鑒和指導(dǎo)意義。井井子溝組得以成藏的關(guān)鍵因素在于源-儲(chǔ)壓差足夠大,且存在小型源-儲(chǔ)對(duì)接窗口。同時(shí),前文已論證油藏具有側(cè)向運(yùn)移、高點(diǎn)聚集的特征。此外,包裹體特征分析結(jié)果表明,井井子溝組存在古油藏,后期遭到嚴(yán)重破壞,構(gòu)造穩(wěn)定區(qū)的古油藏可能會(huì)得到較好的保存。綜上,認(rèn)為吉南凹陷源下油藏有利勘探區(qū)為源儲(chǔ)壓差大、構(gòu)造相對(duì)穩(wěn)定的構(gòu)造高點(diǎn)。

4.4 潛山油藏

潛山油藏主要位于吉南凹陷西部,與國(guó)內(nèi)典型潛山成藏有利條件相似[24-25],該區(qū)域潛山油藏具有以下有利條件:火山巖儲(chǔ)層可通過(guò)斷裂與側(cè)向蘆草溝組烴源巖有效連接,供烴窗口大;較長(zhǎng)時(shí)間風(fēng)化使得火山巖風(fēng)化殼儲(chǔ)層物性得到極大提升;以背斜圈閉為主且圈閉形態(tài)較完整;上覆梧桐溝組和三疊系蓋層完整,保存條件好(圖6)?；鹕綆r油藏的發(fā)現(xiàn)證實(shí)了此類潛山油藏的勘探潛力,是未來(lái)重要的勘探領(lǐng)域。

5 結(jié)論

(1)吉南凹陷連續(xù)廣泛分布的厚層優(yōu)質(zhì)蘆草溝組咸化湖盆相烴源巖為油氣規(guī)模成藏提供了雄厚資源基礎(chǔ)。按照源-儲(chǔ)空間位置將二疊系劃分為源下、源內(nèi)和源上三套成藏組合,源下、源內(nèi)和源上均發(fā)育規(guī)模儲(chǔ)集體,縱向上存在多套良好的區(qū)域蓋層,生-儲(chǔ)-蓋配置良好。

(2)吉阜1區(qū)塊以潛山油藏為主,側(cè)向油源、斷裂輸導(dǎo)、較大的供烴窗口是油藏形成的關(guān)鍵;薩探1和薩4區(qū)塊主要為構(gòu)造-巖性油藏,原油多期充注特征明顯,早期古油藏以高熟原油為主,但多被破壞或調(diào)整?，F(xiàn)今油藏的主體由吉南凹陷西部、南部成熟原油和本區(qū)塊低熟-成熟原油構(gòu)成。薩4區(qū)塊斷裂發(fā)育且遭受過(guò)劇烈抬升,油藏被破壞殆盡;薩2區(qū)塊以構(gòu)造和構(gòu)造-巖性油藏為主,原油來(lái)源于本區(qū)塊成熟烴源巖。

(3)源上油藏的有利勘探方向?yàn)閿嗔演攲?dǎo)條件好、構(gòu)造相對(duì)穩(wěn)定、三疊系保存更完整的區(qū)域;源內(nèi)頁(yè)巖油藏具有較大勘探潛力,吉南凹陷西部和南部構(gòu)造相對(duì)穩(wěn)定區(qū)是未來(lái)頁(yè)巖油勘探的有利方向;源下油藏形成特征的研究對(duì)準(zhǔn)噶爾盆地乃至國(guó)內(nèi)“上生下儲(chǔ)”型油氣藏研究和勘探具有重要的借鑒和指導(dǎo)意義,其有利勘探方向?yàn)樵磧?chǔ)壓差大、構(gòu)造相對(duì)穩(wěn)定的構(gòu)造高點(diǎn);吉南凹陷西部火山巖風(fēng)化殼潛山油藏是勘探的重要領(lǐng)域。