準(zhǔn)噶爾盆地南緣霍爾果斯背斜勘探潛力分析

王心強(qiáng)，袁波，楊迪生，肖立新

（新疆油田公司勘探開發(fā)研究院地球物理研究所，新疆 烏魯木齊 830013）

前陸褶皺沖斷帶是油氣勘探的重點領(lǐng)域，中國中西部前陸盆地具豐富的油氣資源，近年來油氣勘探取得很大成果，總體上地質(zhì)情況復(fù)雜，研究程度較低[1]。位于準(zhǔn)噶爾盆地南緣山前沖斷帶中段的霍爾果斯背斜，是南緣前陸沖斷帶的主力勘探地區(qū)之一，勘探潛力大，由于中深層構(gòu)造復(fù)雜，地震資料品質(zhì)差，構(gòu)造建模及圈閉落實難度加大，直接影響了該區(qū)地質(zhì)研究及油氣勘探進(jìn)程。2011—2013年針對霍瑪吐背斜帶開展的寬線大組合地震攻關(guān)，中深層地震資料成像品質(zhì)明顯改善，霍爾果斯背斜地層層序與總體構(gòu)造樣式得到進(jìn)一步落實，但中深層圈閉細(xì)節(jié)的刻畫仍存在較大難度[2]。本文在前人研究基礎(chǔ)上，借助最新鉆井及霍爾果斯高密度三維地震資料，進(jìn)一步落實了霍爾果斯背斜主體中深層構(gòu)造細(xì)節(jié)，并對構(gòu)造演化及油氣勘探潛力進(jìn)行分析，以期為該區(qū)構(gòu)造研究和油氣勘探提供借鑒。

1 構(gòu)造分析

1.1 構(gòu)造特征

準(zhǔn)噶爾盆地南緣從晚石炭世開始發(fā)育，隨著天山的不斷隆升，北側(cè)坳陷持續(xù)沉降，接受了上石炭統(tǒng)至全新統(tǒng)的沉積。新近紀(jì)北天山強(qiáng)烈逆沖隆升，基本形成現(xiàn)今的構(gòu)造格局。據(jù)喜馬拉雅運(yùn)動期構(gòu)造變形的差異性，將準(zhǔn)噶爾盆地南緣劃分為4個二級構(gòu)造單元和若干次級構(gòu)造單元[3-4]?；魻柟贡承睂贉?zhǔn)南坳陷-山前沖斷褶皺帶-伊連哈比爾尕山山前滑脫帶的4級構(gòu)造單元，由于多個滑脫斷層的存在及多種構(gòu)造樣式不同期次的疊加，造成構(gòu)造樣式的復(fù)雜性[5]。據(jù)霍爾果斯高密度三維地震新資料及斷層相關(guān)褶皺理論[6]，結(jié)合構(gòu)造成因機(jī)理等分析認(rèn)為，霍爾果斯背斜縱向上為深部斷層轉(zhuǎn)折褶皺與淺部斷層傳播褶皺組成的復(fù)合型背斜。

1.1.1深部斷層轉(zhuǎn)折褶皺

霍爾果斯背斜構(gòu)造深層發(fā)育斷層轉(zhuǎn)折褶皺（圖1），深部霍安斷裂由下斷坪、斷坡及上斷坪3部分組成：沿中下侏羅統(tǒng)煤系地層從山前向前滑脫形成下斷坪；構(gòu)造主體向上突破至白堊系形成斷坡；白堊系吐谷魯群泥巖地層向前滑脫形成上斷坪。由圖1可知，霍爾果斯背斜構(gòu)造深部為經(jīng)典的斷層轉(zhuǎn)折褶皺，是背斜型與向斜型斷層轉(zhuǎn)折褶皺組成的復(fù)合型斷層轉(zhuǎn)折褶皺。

1.1.2淺部斷層傳播褶皺

霍爾果斯背斜構(gòu)造中淺層具斷層傳播褶皺特征（圖1），霍瑪吐斷裂沿古近系安集海河組泥巖層向上滑脫，突破地表，控制了霍爾果斯背斜中淺層斷層傳播褶皺的發(fā)育，為典型的斷層傳播褶皺，背斜前翼陡，地層近直立、甚至倒轉(zhuǎn)，后翼緩，形成向斷層運(yùn)動方向傾倒的不對稱背斜。

1.2 構(gòu)造演化序列

生長地層可能記錄褶皺生長的全過程，識別分析生長地層，可認(rèn)識褶皺生長過程，為分析構(gòu)造形成時間提供證據(jù)[7-8]。地震資料新生界生長地層分析表明，南北兩翼上新統(tǒng)獨山子組和第四系向構(gòu)造主體地層明顯變薄，呈收斂狀。霍爾果斯背斜由深至淺明顯具喜馬拉雅運(yùn)動三期構(gòu)造活動特點。

圖1 霍爾果斯背斜南北向地震地質(zhì)解釋剖面圖Fig.1 North-south trending seismetic geological interpretation profile of anticline in khorgos

1.2.1深部斷層轉(zhuǎn)折褶皺發(fā)育期

該期對應(yīng)喜馬拉雅運(yùn)動早期獨山子組沉積時期（5.32×106～3.00×106a），受北天山向北推覆作用，深部為早期沿中下侏羅統(tǒng)煤系地層向前滑脫的霍安斷裂，在構(gòu)造主體處向上突破至白堊系，并沿白堊系吐谷魯群泥巖地層向前滑脫，形成斷層轉(zhuǎn)折褶皺，此時構(gòu)造主體具背斜雛形，隨構(gòu)造隆升，獨山子組沉積形成主體薄兩翼厚的生長地層形態(tài)（圖2-b）。

1.2.2中部反向斷裂發(fā)育期

該時期對應(yīng)于獨山子組沉積末期和西域組沉積時期（3.00×106～0.78×106a）。霍安斷裂向前進(jìn)一步滑脫，斷層前端受阻，誘發(fā)反向逆沖斷裂。反向斷裂向上切割，消失于巨厚的古近系安集海河組泥巖地層，致使構(gòu)造主體白堊系縱向疊置加厚，褶皺形變加劇，反向斷裂與霍安斷裂組成類似，構(gòu)成三角楔疊加構(gòu)造。此時在獨山子組沉積基礎(chǔ)上，第四系西域組繼承下伏地層沉積特征，也呈主體薄兩翼厚的生長地層沉積形態(tài)（圖2-c）。

1.2.3淺層霍瑪吐斷裂沖斷改造期

該時期對應(yīng)于更新世中晚期和全新世（0.78×106a），此時沉積層基本呈水平狀，與下伏地層呈角度不整合接觸。喜馬拉雅運(yùn)動晚期，構(gòu)造運(yùn)動加劇，山前發(fā)育基底卷入式的深部大斷裂——霍瑪吐斷裂，在山前和霍爾果斯背斜構(gòu)造之間突破至古近系安集海河組，并沿安集海河組泥巖地層滑脫，在霍爾果斯背斜構(gòu)造淺層形成斷層，傳播褶皺。隨北天山向北的推覆作用，使斷裂最終突破地表，部分地層削蝕，構(gòu)造被進(jìn)一步改造，最終定型，形成現(xiàn)今構(gòu)造形態(tài)（圖2-d）。

與霍爾果斯背斜構(gòu)造演化特征相對應(yīng)，深部斷層轉(zhuǎn)折褶皺發(fā)育期，霍爾果斯背斜構(gòu)造具背斜雛形，油氣主要聚集于中上侏羅統(tǒng)及下白堊統(tǒng)有利部位，該期油氣聚集可能以低成熟原油為主[9]；中部反向斷裂發(fā)育期，除深部構(gòu)造有利部位繼續(xù)成藏外，深部油氣開始沿反向斷裂向上運(yùn)移，并在安集海河組泥巖蓋層下斷層兩側(cè)滲透性好、構(gòu)造有利部位的紫泥泉子組和東溝組聚集，此時，侏羅系烴源巖生成的天然氣沿開啟斷層與白堊系的成熟原油共同進(jìn)入圈閉聚集成藏；淺層霍瑪吐斷裂沖斷改造期，反沖斷裂上盤構(gòu)造局部受改造或破壞。油氣藏被改造調(diào)整，局部發(fā)生氣侵分餾的油氣成藏演化過程。由此可見，霍爾果斯背斜構(gòu)造的構(gòu)造演化特征對油氣成藏起重要控制作用，喜馬拉雅運(yùn)動期形成的構(gòu)造與晚期油氣充注匹配。

圖2 霍爾果斯背斜構(gòu)造演化示意圖Fig.2 Tectonic evolution map of anticline in khorgos

圖3 霍爾果斯背斜古近系紫泥泉子組頂界構(gòu)造圖Fig.3 The top boundary structural map of Palaeogene Ziniquanzi formation of anticline in khorgos

1.3 構(gòu)造圈閉特征

霍爾果斯背斜構(gòu)造復(fù)雜，中深層斷裂發(fā)育、控藏作用明顯，可靠落實圈閉及控藏斷裂特征是油氣勘探的關(guān)鍵。

2001年部署的霍爾果斯背斜三維受地震資料品質(zhì)限制，難以可靠落實目的層圈閉。為此，2013年部署實施了霍爾果斯背斜高密度三維，進(jìn)一步控制了霍爾果斯背斜構(gòu)造主體部位圈閉特征。2017年對高密度三維開展重新處理，重點落實了反向斷裂上、下盤東溝組圈閉形態(tài)及斷點位置。

地震地質(zhì)解釋表明，霍爾果斯背斜古近系紫泥泉子組圈閉為近EW向展布、中部向北微凸的長軸背斜，構(gòu)造主體部位發(fā)育近EW向的霍10井北斷裂、霍10井南斷裂，受其切割形成霍10井南斷鼻、霍10井北斷鼻及霍10井?dāng)鄩K3個次級圈閉（圖3）。

霍爾果斯背斜白堊系東溝組圈閉為近EW向展布、中部向北微凸的長軸背斜，構(gòu)造主體部位發(fā)育近EW向的霍10井北斷裂、霍爾果斯南斷裂，受其切割形成霍10井北斷鼻及霍10井?dāng)啾承眱蓚€次級圈閉（圖4）。

2 勘探潛力分析

南緣前陸沖斷帶具東西分段、南北分帶特征，構(gòu)造定型晚，與主生烴灶高峰排烴期共生匹配[10]；南緣前陸沖斷帶縱向可劃分為上、中、下3大成藏組合，上部成藏組合以新近系沙灣組為主要儲層，塔西河組泥巖為區(qū)域蓋層構(gòu)成的組合；中部成藏組合以上白堊統(tǒng)東溝組、古近系紫泥泉子組為儲層、古近系安集海河組巨厚泥巖為蓋層構(gòu)成的組合；下部成藏組合指白堊系吐谷魯群及以下地層構(gòu)成的多個儲蓋組合[11]?；魻柟贡承睒?gòu)造在90年代以前對上組合已鉆探井11口，油氣顯示豐富，已落實構(gòu)造及油藏特征。受埋深及地震資料品質(zhì)限制，目前霍爾果斯背斜構(gòu)造的油氣勘探主要針對中組合。

2.1 中組合發(fā)育規(guī)模優(yōu)質(zhì)儲層，具有效的儲蓋組合條件

霍爾果斯背斜區(qū)紫泥泉子組主要為辮狀河三角洲前緣亞相，儲層主要為褐、紫褐色含礫砂巖、細(xì)砂巖及粉砂巖，是中組合的主力儲集層[12]。頂部安集海河組發(fā)育大套泥巖，厚800 m,是南緣區(qū)域性蓋層，組成了南緣最有利的一套油氣勘探儲蓋組合?；魻柟贡承睎|溝組縱向上由下到上劃分為東一段、東二段和東三段。東三段為砂泥巖薄互層，東二段砂體不發(fā)育；東一段底部砂層發(fā)育，單砂層厚度大（15～25 m），為辮狀河河道沉積有利相帶，中上部泥巖發(fā)育，質(zhì)純且厚度大，明顯優(yōu)于二、三段，儲蓋組合有利。

從已鉆井取心物性分析資料看，紫泥泉子組油層孔隙度為12.1%～21.1%，平均16.7%；油層滲透率為3.58×10-3～34.8×10-3μm2，平均8.56×10-3μm2，整體為中孔低滲儲層。據(jù)鑄體薄片和熒光薄片資料，紫泥泉子組儲集空間以原生粒間孔為主，次為剩余粒間孔，粒間溶孔少量。

結(jié)合沉積背景和巖心資料分析，東一段主要為辮狀河及辮狀河三角洲沉積相，東二、三段主要為曲流河沉積相，孔隙類型以原生粒間孔、剩余粒間孔為主，粒內(nèi)溶孔微量。東一段儲層厚度大，為365 m，單砂層厚6～20 m，儲層孔隙度10.8%～13.8%，平均12.9%；滲透率0.447×10-3～1.8×10-3μm2，平均1.323×10-3μm2，為中孔低滲儲層。

2.2 紫泥泉子組油氣藏特征

圖4 霍爾果斯背斜白堊系東溝組頂界構(gòu)造圖Fig.4 The top boundary structural map of Cretaceous Donggou formation of anticline in khorgos

霍爾果斯背斜油氣主要分布在霍瑪吐斷裂下盤紫泥泉子組，霍10井紫一段為油藏，紫一段頂部發(fā)育50～60 m的穩(wěn)定泥巖隔層；紫二與紫三段為凝析氣藏，巨厚安集海河組為區(qū)域性蓋層。油氣層厚度相對較薄，一般2～7 m。儲層沉積相為辮狀河三角洲前緣的河口砂壩、河道微相，儲層在圈閉內(nèi)砂體可疊合連片，油氣藏屬構(gòu)造油氣藏。據(jù)地化分析，該區(qū)原油油源為以白堊系烴源為主，天然氣烴源巖為中、下侏羅統(tǒng)煤系地層[13]。霍爾果斯南斷裂及伴生的一系列反向斷裂對油氣運(yùn)移起重要作用，可溝通深部油源作用，油氣沿斷裂向上運(yùn)移至霍爾果斯背斜形成油氣藏?；?0井紫泥泉子組油氣層跨度280 m，油氣層壓力大、產(chǎn)量高。霍101井與霍10井位于霍10井?dāng)鄩K圈閉內(nèi)，霍101井紫泥泉子組油氣顯示與霍10井相當(dāng)，油氣顯示跨度300 m，顯示級別高，砂層發(fā)育規(guī)模好于霍10井。由此判斷，紫泥泉子組油氣藏為高壓、高凝、高產(chǎn)、帶油環(huán)的大跨度高效油氣藏。

2.3 紫泥泉子組油氣藏具斷裂控藏特征

新老三維聯(lián)合解釋成果重新落實了霍爾果斯背斜紫泥泉子組及東溝組圈閉特征，圈閉軸部發(fā)育兩條EW向斷裂，分別為霍10井北斷裂與霍10井南斷裂。兩者將霍爾果斯背斜紫泥泉子組圈閉切割為3個次級圈閉，分別為霍10井南、北斷鼻及霍10井?dāng)鄩K。其中霍10井與霍101井位于霍10井?dāng)鄩K，霍11井鉆探紫泥泉子組圈閉為霍10井南斷鼻，該圈閉目前無井鉆揭。紫泥泉子組霍10、霍101已落實含氣面積6.21 km2,預(yù)計儲量48.5×108m3，霍11井一旦成功，南部可拓展含氣面積10.7 km2,預(yù)計油氣儲量83.5×108m3（圖5）。

2.4 東溝組為深化勘探有利層系

反向斷裂上盤鉆遇東溝組的鉆井均見油氣顯示，其中東一段儲蓋組合配置良好，上部發(fā)育90～120 m的穩(wěn)定泥巖隔層。霍001井東一段在反向斷裂上盤構(gòu)造低部位獲低產(chǎn)氣流，高部位目前無井鉆揭。反向斷裂下盤發(fā)育東溝組隱伏構(gòu)造圈閉，圈閉形成時期早，后期改造少，與成藏期匹配；反向斷裂下盤構(gòu)造變形弱、東一段圈閉在上傾方向受上盤吐谷魯群巨厚泥巖側(cè)向遮擋，隱伏背斜保存條件好?；?1井鉆探反向斷裂上盤東溝組圈閉為霍10井南斷鼻，該圈閉目前無井鉆揭,一旦成功南部可拓展含氣面積11.3 km2，預(yù)計儲量47.2×108m3(圖5)。

3 結(jié)論及建議

圖5 過霍11井油氣藏模式圖Fig.5 Oil and gas reservoir ideograph Cross huo well 11

霍爾果斯背斜為深部斷層轉(zhuǎn)折褶皺與淺部斷層傳播褶皺組成的復(fù)合型背斜，發(fā)育3期構(gòu)造演化序列：深部斷層轉(zhuǎn)折褶皺發(fā)育期、中部反向斷裂發(fā)育期及淺層霍瑪吐斷裂沖斷改造期?；魻柟贡承睒?gòu)造的構(gòu)造演化特征對油氣成藏起重要控制作用，喜馬拉雅運(yùn)動期形成的構(gòu)造與晚期油氣充注匹配。

霍爾果斯背斜構(gòu)造古近系紫泥泉子組發(fā)育優(yōu)質(zhì)儲層，是油氣發(fā)現(xiàn)的主力層系，油氣藏為高壓、高凝、高產(chǎn)、帶油環(huán)的大跨度高效油氣藏，已落實含氣面積6.21 km2,霍11井一旦成功，南部可拓展含氣面積10.7 km2,預(yù)計儲量132×108m3；東一段發(fā)育規(guī)模儲層，東一段儲層厚度大，為365 m，儲蓋組合有效，是深化勘探的有利層系，霍11井一旦成功，有望獲含氣面積11.3 km2,預(yù)計儲量47.2×108m3。