準(zhǔn)噶爾盆地腹部隱蔽油氣藏類型與成藏主控因素

牟 琨，云金表

(1.西北大學(xué) 地質(zhì)學(xué)系，西安 710069；2.中國石油化工股份有限公司 石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083)

準(zhǔn)噶爾盆地是我國西部油氣富集且勘探程度相對(duì)較高的盆地。據(jù)全國三次資源評(píng)價(jià)，盆地石油總資源量85.87×108t，天然氣總資源量20 927×108m3。目前已發(fā)現(xiàn)油氣田23個(gè)，探明石油17.05×108t，探明率19.86%；探明天然氣0.21×1012m3，探明率10.05%。長期以來，油氣勘探主要集中于盆地邊緣與陸梁隆起。自2001年起，特別是中部(圖1)莊1井在深層侏羅系三工河組獲工業(yè)油氣流后，打破了盆地腹部深層油氣勘探的禁區(qū)，開創(chuàng)了盆地腹部隱蔽油氣藏勘探的新局面。通過3年多的勘探實(shí)踐，不僅莊1井油氣勘探成果得到了鞏固與擴(kuò)大，在盆地腹部其它探區(qū)也相繼獲得突破。實(shí)踐證明，準(zhǔn)噶爾盆地腹部油氣資源豐富，油氣藏類型多，勘探潛力大[1-2]。然而，由于盆地同沉積階段沉降的振蕩性發(fā)育與沉積體系較為復(fù)雜，后期構(gòu)造格局改變巨大，因此油氣藏類型極其復(fù)雜[3-4]。如何認(rèn)識(shí)腹部地區(qū)油氣藏類型，探討油氣富集規(guī)律及其主控因素，是關(guān)系到腹部地區(qū)進(jìn)一步勘探的關(guān)鍵。本文以近年來勘探成果為基礎(chǔ)，分析了油氣藏形成條件，進(jìn)而提出了有利勘探方向。

1 油氣藏形成地質(zhì)背景

1.1 構(gòu)造背景

準(zhǔn)噶爾腹部現(xiàn)今處于前陸盆地坳陷中，總體為由北向南的逐漸加深的斜坡[5-6]。侏羅系—新近系沉積過程中，腹部地區(qū)構(gòu)造格局在不斷地演化。

圖1 研究區(qū)位置及井位示意Fig.1 The sketch map showing position of wells and the study area

侏羅紀(jì)早期繼承了早期構(gòu)造格局，沉降格局為東西分異。自西山窯組沉積逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槟媳狈之?，而且從車排子—陸梁發(fā)育了一個(gè)古隆起。之后隨著沉積地層的發(fā)育增厚，隆起逐漸消失，特別是新近紀(jì)以來形成了南傾斜坡，進(jìn)入前陸坳陷發(fā)育階段。

1.2 主要目的層地層-沉積背景

準(zhǔn)噶爾盆地腹部油氣主要富集于侏羅系三工河組—白堊系底部。其中西山窯組與白堊系之間為角度不整合面。沉積地層主要由一套陸相河湖三角洲體系砂泥巖互層組成。沉積物源具有繼承性發(fā)育特征，主要來自西北與東北方向[7]。其次，發(fā)育短時(shí)期的南部物源與博格達(dá)物源。研究區(qū)為三角洲沉積前緣相帶與前三角洲沉積的交替沉積區(qū)。

1.3 烴源巖與成藏期

準(zhǔn)噶爾腹部是二疊系、侏羅系成熟烴源巖發(fā)育區(qū)。莫西莊地區(qū)侏羅系三工河組砂巖儲(chǔ)層中包裹體均一化溫度從80 ℃到140 ℃連續(xù)分布，90～100 ℃最為集中。根據(jù)莊1井、沙1井和征1井侏羅系儲(chǔ)層流體包裹體均一化溫度與侏羅系烴源巖埋藏史所對(duì)應(yīng)的古埋深及其對(duì)應(yīng)的地質(zhì)年代，說明腹部油氣從早白堊世中期開始充注，主要成藏期持續(xù)到古近紀(jì)末期。沙1井侏羅系三工河組砂巖儲(chǔ)層中流體包裹體均一化溫度分布從60～140 ℃連續(xù)分布，大體可以分為2期，一個(gè)是80～100 ℃，另一個(gè)為130～140 ℃，大部分分布范圍在80～100 ℃之間(圖2)；推測(cè)油氣是從早白堊世末開始充注，主要成藏期為晚白堊世末到漸新世；征1井侏羅系三工河組砂巖儲(chǔ)層中流體包裹體均一化溫度分布為70～140 ℃，也可以分為2期，一個(gè)溫度段為100～110 ℃，另一個(gè)為120～140 ℃，集中的溫度段分布在120～140 ℃；油氣的充注也是從早白堊世末開始的，主要成藏期為新近紀(jì)中期以來。

2 油氣藏類型

準(zhǔn)噶爾盆地復(fù)雜的構(gòu)造演化，導(dǎo)致腹部具有復(fù)雜的構(gòu)造、地層與沉積結(jié)構(gòu)，從而形成多樣化的油藏類型。從現(xiàn)今勘探實(shí)際情況分析，可分為巖性、地層—巖性、地層—斷層、斷層—巖性4種類型[8-9]。

2.1 地層型、地層—斷層復(fù)合圈閉油氣藏

準(zhǔn)中3區(qū)塊永1井揭示多層油層，它們形成了多種圈閉類型。如永1井西山窯組出油層段，井上顯示為地層剝蝕面，似乎為不整合油氣藏。但該剝蝕線基本沿北東向展布，地層剝蝕線與構(gòu)造線無法形成地層型圈閉。根據(jù)高分辨二維地震資料，在永1井精細(xì)層位標(biāo)定的基礎(chǔ)上，追蹤解釋發(fā)現(xiàn)在永1井北東方向上存在一條近東西向展布的斷層，該斷層和地層剝蝕線組合可以形成聯(lián)合封擋，形成地層—斷層型圈閉。

圖2 準(zhǔn)中中1區(qū)塊與有機(jī)流體共生的鹽水包裹體均一化溫度分布直方圖Fig.2 The distribution histogram of the homogeneous temperature in the saline inclusions accompanied with organic fluid in the block Zhong1 of the central Junggar Basin

西山窯組頂部和白堊系形成剝蝕型不整合遮擋，但在西山窯組內(nèi)部發(fā)育多套超覆地層。永1井另一出油層段的地層展布范圍，顯示出西山窯組內(nèi)部的地層超覆發(fā)育特征。

2.2 地層—巖性復(fù)合圈閉油氣藏

準(zhǔn)中3區(qū)塊永1井區(qū)是地層、巖性油氣藏發(fā)育區(qū)。永1井區(qū)位于車莫古隆起的南翼，目前為向北抬升的單斜。在腹部鉆探的永1、6井分別于白堊系底部及其不整合下部侏羅系西山窯組、三工河組鉆遇油氣層。油層對(duì)比分析可以發(fā)現(xiàn)：1)腹部地區(qū)構(gòu)造不發(fā)育，白堊系地層直接覆蓋在侏羅系西山窯組地層之上，為巖性尖滅與地層削蝕區(qū)；2)油氣主要富集在白堊系與侏羅系不整合附近的三工河組二段，尤其是西山窯組最為富集。地層不整合對(duì)油氣聚集具有明顯的遮擋作用，西山窯組形成多層油層。根據(jù)圈閉描述結(jié)果，永1井區(qū)西山窯組油層圈閉的西北部為不整合遮擋，東北部為巖性上傾尖滅，永6井鉆探進(jìn)一步證實(shí)不整合之下為油氣主要富集層位，表明永1井區(qū)西山窯組油氣藏為地層—巖性復(fù)合油氣藏(圖3)；3)白堊系底部和三工河組油氣聚集層主要受巖性圈閉的控制，三工河二段現(xiàn)今構(gòu)造呈南傾的單斜，區(qū)內(nèi)中部偏北發(fā)育了近東西走向的兩組斷裂，無構(gòu)造圈閉，主要受發(fā)育的三角洲砂體的影響，即油氣富集主要受巖性尖滅控制。

2.3 巖性油氣藏

巖性油氣藏是準(zhǔn)噶爾盆地腹部最為常見的油藏類型。在盆地腹部地區(qū)，不同部位巖性油氣藏類型具有不同的分布層位與油氣分布的特點(diǎn)。中1區(qū)塊莫西莊、沙窩地自三疊系百口泉組到白堊系吐谷魯群底塊砂中都有油氣分布；中4區(qū)塊油氣主要分布于侏羅系西山窯組—三工河組；中2區(qū)塊油氣分布在侏羅系八道灣組。

圖3 準(zhǔn)噶爾盆地中3區(qū)塊永1井區(qū)油藏剖面簡(jiǎn)圖Fig.3 The profile showing reservoirs in Well Yong1 area of the Junggar Basin

其中，莫西莊油氣藏主要處于單斜背景的鼻狀構(gòu)造上，是馬橋凸起的向南延伸部位。莫西莊油藏縱向上油氣水復(fù)雜，在構(gòu)造之外的莊3井也發(fā)育油層，明顯受巖性控制。但從目前情況分析，油氣主要富集于三工河組二段上部，下部厚層砂巖不含油。其次，就上段而言，每一段油氣縱向上具有明顯的分異，與儲(chǔ)層物性無關(guān)，由此表現(xiàn)了構(gòu)造油氣藏的特點(diǎn)，應(yīng)該與后期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)改造有關(guān)。

中2區(qū)塊成1井油氣藏是發(fā)育于侏羅系八道灣組的高壓油氣藏。從構(gòu)造特征與發(fā)育史分析，本區(qū)自中生代以來始終分布在昌吉坳陷向北部隆起的斜坡部位，沒有形成構(gòu)造圈閉，是一個(gè)中生代地層超覆發(fā)育區(qū)，因此判斷為巖性油氣藏。其次，盡管油藏規(guī)模較小，從油氣藏壓力較高的特點(diǎn)，也表明為巖性圈閉控制的油藏。

中4區(qū)塊與中2區(qū)塊有類似的特點(diǎn)，油氣主要分布在侏羅系三工河組薄砂層中。該區(qū)最早鉆遇油層井為董1井，它在三工河組鉆遇一套砂層，只有上部1.8 m砂層含油，而且為高壓油氣層。隨后鉆探的董3井與董101井在相同層位未見油氣，在其它層位見油氣顯示。另外，中2、4區(qū)塊含油氣層系多，包括了白堊系清水河組、侏羅系頭屯河組、西山窯組、三工河組、八道灣組等多套層系，但厚砂體、孔滲較高的砂體不含油，含油層主要為薄砂體，具油層平面連續(xù)性較差、含油砂體規(guī)模小的特點(diǎn)。由此表明中2、4區(qū)塊北部油氣藏主要為巖性圈閉控制的小規(guī)模的油氣藏。

2.4 斷層—巖性油氣藏

中石油新疆油田分公司莫北勘探證實(shí)，莫北油田是一個(gè)發(fā)育于馬橋凸起之上，由多個(gè)斷鼻、斷塊油氣藏構(gòu)成的油氣田。中石化在準(zhǔn)中1、3區(qū)塊實(shí)施的高分辨三維地震發(fā)現(xiàn)，準(zhǔn)中腹部西山窯組—三工河組地層小型斷層較為發(fā)育，斷層走向主要為近東西向與北北東向，與砂體正交或斜交，因此可能形成斷層—巖性油氣藏。

2.5 油藏調(diào)整特征

根據(jù)GOI(含油包裹體豐度)值指標(biāo)判斷古油藏油水界面的埋深，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)今油水界面普遍較古油水界面高。準(zhǔn)噶爾盆地腹部中1區(qū)塊油氣藏普遍經(jīng)歷了調(diào)整過程。以莊101井為例，4 305～4 365 m井段的樣品GOI值的范圍為4.2%～23.5%，這正是油砂中GOI值的分布范圍。而4 378～4 385 m井段的樣品GOI值范圍僅為0.7%～0.8%。GOI值急劇下降，表明4 364.8～4 378.9 m之間存在著一個(gè)古油水界面，取中間值應(yīng)為4 371.8 m。推斷莊1井第一次油氣充注在4 385 m井段之上，古油水界面在4 386 m以下。同理分析莊1井、莊102井、莊103井等具有普遍性。莊102井古油水界面在4 323.5 m以下，莊103井古油水界面為4 398.3 m。

位于構(gòu)造撓褶帶部位的征沙村、沙窩地通過GOI值分析，也發(fā)現(xiàn)古油水界面要低于現(xiàn)今油水界面。經(jīng)計(jì)算征1井古油水界面在4 816 m以下，沙1井古油水界面在4 381 m以下，說明油藏經(jīng)歷過后期的調(diào)整。從構(gòu)造發(fā)育史分析，準(zhǔn)中1區(qū)塊主要位于車莫古隆起北部，后期構(gòu)造相對(duì)強(qiáng)烈，早期很可能為古構(gòu)造背景上形成的構(gòu)造、構(gòu)造—巖性油氣藏，經(jīng)后期改造調(diào)整形成殘余油藏[10-11]。

與中1區(qū)塊相比，準(zhǔn)中3區(qū)塊永1井區(qū)油氣藏含油氣層段大，連片發(fā)育，油水分布相對(duì)簡(jiǎn)單，說明車莫古隆起南翼構(gòu)造未發(fā)生變化或變化不大，古構(gòu)造的基本形態(tài)未發(fā)生變化，有利于原生油氣藏的保存。

準(zhǔn)中2、4區(qū)塊位于準(zhǔn)噶爾盆地昌吉凹陷東部北斜坡，中生代同沉積時(shí)期也處于凹陷北坡，古今構(gòu)造繼承性明顯，因此巖性油氣藏發(fā)育與同沉積時(shí)期構(gòu)造、沉積背景及其后期構(gòu)造調(diào)整方向一致。

3 油氣藏形成主控因素

準(zhǔn)噶爾盆地腹部的油氣勘探目前仍然處在早期階段，加上巖性油氣藏復(fù)雜的地質(zhì)背景與后期調(diào)整，準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)準(zhǔn)中地區(qū)油氣成藏規(guī)律還有較大難度。但可以明確的是，腹部地區(qū)油氣藏的形成與分布應(yīng)主要與車莫古隆起的演化、后期構(gòu)造調(diào)整、不整合分布、沉積相帶的展布、斷層的發(fā)育具有密切關(guān)系。

3.1 古今雙構(gòu)造體制控制了油氣的分布與油藏類型

從目前勘探來看，腹部地區(qū)的車莫古隆起相關(guān)區(qū)域是一個(gè)油氣相對(duì)富集區(qū)。一方面古隆起為早期成藏提供了構(gòu)造背景；另一方面古隆起周圍是河流三角洲砂體發(fā)育區(qū)，也是不整合、地層超覆、尖滅發(fā)育區(qū)，提供了儲(chǔ)集空間。然而后期北部大量的抬升，形成了自北向南的斜坡，從而導(dǎo)致古隆起北部構(gòu)造、地層圈閉發(fā)生了性質(zhì)的改變，轉(zhuǎn)變?yōu)閹r性圈閉。古隆起南側(cè)同向變化，盡管也有改造，但相對(duì)量較小。因此，北側(cè)油氣藏發(fā)生過重大調(diào)整，大部分地區(qū)圈閉類型發(fā)生了性質(zhì)的改變，由構(gòu)造圈閉油氣藏轉(zhuǎn)變成巖性圈閉、斷層-巖性圈閉為主的油氣藏，具有殘余油藏和調(diào)整再聚集油藏的特征。南部油氣藏改變較小，基本上保持了早期油氣藏的面貌(圖4)。

3.2 不整合與有利巖相帶是油氣聚集的有利部位

腹部地區(qū)勘探實(shí)踐表明，侏羅系三工河組油氣聚集與沉積相帶關(guān)系更為密切，油氣主要富集于分流河道微相、河口壩砂體中。永1井區(qū)西山窯組、白堊系底塊砂的油氣聚集則主要與不整合相關(guān)。在不整合面下部淋濾帶，上部填平補(bǔ)齊的砂體中普遍含有油氣。

3.3 油氣運(yùn)移的網(wǎng)狀輸導(dǎo)體系

腹部地區(qū)油氣藏油源對(duì)比研究表明，西部中1、3區(qū)塊油氣主要來源于二疊系烴源巖，有少量侏羅系烴源巖油氣的混入。高分辨地震揭示，白堊系地層以下切穿地層的小型斷層發(fā)育，其次，侏羅系、白堊系之間存在不整合面。因此，油氣通過斷層自油源向上運(yùn)移，進(jìn)入主要儲(chǔ)集層、不整合，從而形成斷層、不整合與砂體空間網(wǎng)狀運(yùn)聚輸導(dǎo)體系。

4 勘探方向

準(zhǔn)噶爾盆地腹部發(fā)育二疊系、侏羅系2套成熟烴源巖，油氣資源豐富。中生代沉積時(shí)期腹部地區(qū)為沉積物源匯聚區(qū)，砂體廣泛發(fā)育，特別是三工河組砂體廣布，厚度較大。其次，廣泛發(fā)育的斷層為油氣自下向上運(yùn)移提供了通道。從國內(nèi)外坳陷型盆地分析，隱蔽油藏約占60%～70%。由此推測(cè)，準(zhǔn)噶爾盆地隱蔽圈閉勘探潛力十分巨大。從構(gòu)造演化史分析，準(zhǔn)噶爾腹部西部為車莫古隆起控制區(qū)，東部為單斜發(fā)育區(qū)，因此勘探重點(diǎn)應(yīng)放在西部。從油層發(fā)育、圈閉潛力分析，今后勘探重點(diǎn)層位應(yīng)為與車莫古隆起相關(guān)的白堊系與侏羅系大型地層不整合—巖性復(fù)合圈閉、侏羅系巖性圈閉。車莫古隆起外圍是尋找殘留構(gòu)造油氣藏與巖性油藏的有利部位。

圖4 準(zhǔn)噶爾盆地腹部車—莫古隆起及演化Fig.4 The Chepaizi-Mosuowan paleo-uplift and it′s evolution in the Central Junggar Basin

東部地區(qū)是小型巖性圈閉發(fā)育區(qū)，一方面加強(qiáng)在薄層砂體中找厚砂層，低滲透儲(chǔ)層中找相對(duì)高滲透儲(chǔ)層的工作，另一方面尋找砂體與斷層復(fù)合圈閉，或來自南部的砂體形成的上傾尖滅圈閉。

參考文獻(xiàn):

[1] 徐常勝,楊夢(mèng)云,江祖強(qiáng),等. 準(zhǔn)噶爾盆地石南油氣田頭屯河組成藏模式[J]. 新疆石油地質(zhì),2004,25(6)：639-640.

[2] 方世虎,郭召杰,張志誠,等. 準(zhǔn)噶爾盆地中生代演化的地層學(xué)和沉積學(xué)證據(jù)[J]. 高校地質(zhì)學(xué)報(bào),2004,10(4): 554-560.

[3] 陳業(yè)全,王偉鋒. 準(zhǔn)噶爾盆地構(gòu)造動(dòng)力學(xué)過程[J]. 地質(zhì)力學(xué)學(xué)報(bào),2004,10(2):155-164.

[4] 趙白. 燕山、喜馬拉雅構(gòu)造運(yùn)動(dòng)在準(zhǔn)噶爾盆地油氣運(yùn)聚中的作用[J].新疆石油地質(zhì),2004,25(5):468-470.

[5] 邵雨,陳偉,張伯友. 斷層相關(guān)褶皺理論在準(zhǔn)噶爾盆地南緣山前帶構(gòu)造研究的應(yīng)用[J]. 地球科學(xué)與環(huán)境學(xué)報(bào),2005,27(1)：26-29.

[6] 李丕龍. 準(zhǔn)噶爾盆地石油地質(zhì)特征與大油氣田勘探方向[J]. 石油學(xué)報(bào),2005,26(6)：7-9.

[7] 王居峰,鄧宏文,蔡希源. 準(zhǔn)噶爾盆地中部侏羅系層序地層格架[J]. 石油勘探與開發(fā),2005,32(1)：23-26.

[8] 何登發(fā),翟光明,況軍,等. 準(zhǔn)噶爾盆地古隆起的分布與基本特征[J]. 地質(zhì)科學(xué),2005,40(2)：248-261.

[9] 賈進(jìn)斗. 準(zhǔn)噶爾盆地天然氣藏地質(zhì)特征及分布規(guī)律[J]. 天然氣地球科學(xué),2005,16(4)：449-455.

[10] 秦都. 準(zhǔn)噶爾盆地腹部隱蔽油氣藏類型劃分與形成機(jī)理[J]. 石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì),2009,31(4)：356-361.

[11] 史建南,郝芳,鄒華耀,等. 調(diào)整改造型隱蔽油氣藏形成與分布模擬實(shí)驗(yàn)研究[J]. 石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì),2006,28(6)：590-594.