準(zhǔn)噶爾盆地車排子起動(dòng)新近系沙河組油藏特征及成藏要素分析

2005年，中國(guó)石化在砂山群附近取得了高產(chǎn)工業(yè)油流，標(biāo)志著該地區(qū)淺層油氣的勘探取得了顯著進(jìn)展。截至2010年,中國(guó)石油和中國(guó)石化兩大公司相繼在該區(qū)沙灣組共發(fā)現(xiàn)約18個(gè)油藏,顯示本區(qū)淺層油氣成藏條件好,資源豐富,有一定勘探潛力。本文對(duì)該區(qū)油源、儲(chǔ)集層、構(gòu)造等成藏要素作了深入分析,以期為該區(qū)沙灣組勘探有所裨益。1構(gòu)造-沉積體系車排子凸起區(qū)位于準(zhǔn)噶爾盆地西部隆起南段,其北面與加依爾山相鄰,南部為四棵樹(shù)凹陷,向東與昌吉凹陷相連,主體走向呈北西向(圖1)。該凸起為海西運(yùn)動(dòng)期形成的石炭系繼承性凸起,先后經(jīng)歷了強(qiáng)烈隆升、緩慢沉降和快速沉降等幾個(gè)發(fā)育階段。基底為石炭系,自下而上發(fā)育侏羅系、白堊系、古近系、新近系和第四系,缺失二疊系和三疊系,沉積厚度150~2300m.古近紀(jì),受喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)影響,車排子凸起開(kāi)始發(fā)生區(qū)域性掀斜,中南部逐漸向南東傾斜,接受沉積。古近紀(jì)末,凸起掀斜幅度進(jìn)一步加大,古近系與新近系呈不整合接觸。第四紀(jì),構(gòu)造運(yùn)動(dòng)再次加強(qiáng),發(fā)育了一期近東西向的數(shù)十條規(guī)模較大的正斷裂,向上斷到第四系,向下延伸至石炭系?，F(xiàn)今凸起構(gòu)造形態(tài)為一向南東傾的斜坡,古近系以上地層向北西逐層超覆尖滅,并與一組正斷裂相伴。喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)對(duì)古近系、新近系沉積體系、圈閉類型與分布、油氣運(yùn)移和成藏都有重要影響。新近系發(fā)育沙灣組(N1s)和塔西河組(N2t)2套地層,上覆地層為第四系砂礫巖,下伏古近系安集海河組為大范圍湖相泥巖。沙灣組物源區(qū)為北西方向的加依爾山,屬于辮狀河三角洲-湖泊沉積體系。根據(jù)巖性發(fā)育特點(diǎn),自下而上劃分為3段:沙一段主要為辮狀河三角洲平原、前緣厚層砂巖與含礫砂巖;沙二段為三角洲前緣亞相的砂泥巖互層,砂巖所占比例較高;沙三段為大套濱淺湖相泥巖。2中-下-游盆地油氣藏地質(zhì)及油藏規(guī)模截至2010年,車排子凸起已探明新近系沙灣組稀油油藏16個(gè),累計(jì)地質(zhì)儲(chǔ)量1448×104t,單個(gè)油藏規(guī)模小,平均單個(gè)油藏儲(chǔ)量不足100×104t.另外,中國(guó)石化在凸起西部發(fā)現(xiàn)排6井區(qū)稠油油藏,預(yù)測(cè)含油面積43.5km2,地質(zhì)儲(chǔ)量1322×104t,油藏規(guī)模相對(duì)較大。該區(qū)斜坡構(gòu)造及三角洲前緣沉積特征決定了沙灣組油藏與斷裂和砂體密切相關(guān),中東部的油藏主要為斷塊、斷塊-巖性型(圖2),數(shù)量多,規(guī)模小。斷裂走向近東西,性質(zhì)為正斷裂,長(zhǎng)度一般為2~10km,斷距一般為5~15m,規(guī)模大的為15~40m.在沙灣組已發(fā)現(xiàn)8個(gè)油藏,探明含油面積4.43km2,最大為1.59km2,最小只有0.22km2,總的原油地質(zhì)儲(chǔ)量515×104t,儲(chǔ)集層巖性為灰色中細(xì)粒石英砂巖和不等粒長(zhǎng)石砂巖,平均孔隙度32.5%,平均滲透率2.79D,孔隙類型以原生粒間孔為主,屬特高孔、特高滲的好儲(chǔ)集層。油層厚度一般為4~6m,最厚為10.3m,屬中淺層、中豐度、高產(chǎn)的小型油藏。3沙灣的組成、生產(chǎn)要素和富集規(guī)律3.1侏羅系-原油運(yùn)聚關(guān)系有人認(rèn)為沙灣組原油為二疊系與侏羅系的混源,也有人認(rèn)為是侏羅系油源。筆者認(rèn)為,侏羅系生油巖對(duì)沙灣組油藏貢獻(xiàn)大,但混有紅車斷裂帶石炭系、二疊系以及侏羅系油藏在喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)期經(jīng)過(guò)斷裂向上調(diào)整的原油。主要地球化學(xué)證據(jù)有,沙灣組原油碳同位素值為-27.70‰~-26.64‰,絕大部分樣品姥植比大于2.0,β-胡蘿卜烷含量極低,這些特征與侏羅系原油接近。而源于二疊系的原油碳同位素值低于-29.50‰,其姥植比在1.0左右,且β-胡蘿卜烷含量高。沙灣凹陷發(fā)育二疊系和侏羅系烴源巖,處于成熟-高成熟階段,現(xiàn)今構(gòu)造形態(tài)和侏羅系流體勢(shì)表明油氣運(yùn)移主體方向是從東南向西北。四棵樹(shù)凹陷侏羅系烴源巖較差,大部分地區(qū)熱演化程度不高,生成的油氣量較少,向遠(yuǎn)處長(zhǎng)距離運(yùn)移的量會(huì)更有限。因此,沙灣組原油應(yīng)主要來(lái)自沙灣凹陷侏羅系生油巖。白堊紀(jì)后的快速下沉沉積了巨厚的古近系和新近系,使得沙灣凹陷侏羅系在新近紀(jì)—第四紀(jì)進(jìn)入大量生油階段。車排子凸起—沙灣凹陷發(fā)育有數(shù)十條近東西向正斷裂,恰好溝通了凹陷區(qū)侏羅系油源,原油沿著斷層、砂層向凸起區(qū)運(yùn)聚成藏(圖3)。同時(shí),這組正斷裂也溝通了紅車斷裂帶以二疊系油源為主的深層油藏,使其向上調(diào)整再分配,有一部分原油運(yùn)移到沙灣組。侏羅系生油巖成熟時(shí)間晚,油源斷裂形成時(shí)間為第四紀(jì),可見(jiàn),沙灣組油藏為典型晚期成藏。3.2拉伸性相關(guān)系車排子凸起—紅車斷裂帶經(jīng)歷了多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng),可劃分為2個(gè)大的構(gòu)造演化階段:第一階段,海西—燕山運(yùn)動(dòng)期間,盆地西北部造山運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致車西南地區(qū)強(qiáng)烈隆升,形成車排子凸起和北東—南西向的紅車斷裂帶,也是紅車逆沖斷裂帶最主要的形成和發(fā)育期,斷裂切穿石炭系直至白堊系底部;第二階段,古近紀(jì)—第四紀(jì),車排子凸起的快速沉降也使石炭系基底發(fā)生扭動(dòng)變形,形成了一組近東西向規(guī)模不一的張扭性正斷層,在凸起區(qū)這組斷層可從石炭系斷到第四系。近南北向紅車逆沖斷裂帶和喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)期近東西向的正斷裂橫向上相交,垂向上相連,構(gòu)成了良好的油氣運(yùn)移通道。正斷裂系統(tǒng)是沙灣組溝通凹陷區(qū)侏羅系油源和深層油藏的主要渠道。在凸起和凹陷區(qū)的多個(gè)層系中都發(fā)育著分布穩(wěn)定的大套砂巖,可作為良好的儲(chǔ)集層,例如沙一段、白堊系底部以及侏羅系西山窯組、三工河組等厚度30~90m的砂巖層,多層大套砂巖與兩組斷裂系統(tǒng)共同組成了暢通的油氣輸導(dǎo)體系(圖3),為油氣大規(guī)模運(yùn)移提供了條件。喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)期斷層不僅是油氣運(yùn)移的主要輸導(dǎo)層,而且對(duì)油藏還起著封堵作用。決定斷層封堵性的主要因素有:斷層兩側(cè)巖性的接觸關(guān)系、泥巖涂抹程度、斷面閉合程度和受力情況等。對(duì)沙二段頂部砂層而言,單砂層厚度小,大部分為3~8m,上下均與泥巖互層。砂層厚度一般小于或相當(dāng)于斷距,斷裂兩盤剛好形成砂泥巖對(duì)接,易形成斷層側(cè)向封堵,對(duì)油藏形成有效遮擋。斷距小于砂層厚度的斷層兩盤砂泥巖沒(méi)有形成完全對(duì)接,即有一部分為砂對(duì)砂,導(dǎo)致圈閉閉合度降低,面積變小。前人通過(guò)斷裂帶充填物泥質(zhì)含量和泥巖涂抹因子的計(jì)算,評(píng)價(jià)了該區(qū)部分?jǐn)嗔?認(rèn)為沙二段以上的斷層大部分封堵性較好。3.3高位體系域和沉積相如上所述,新近紀(jì)車排子凸起的快速沉降,使新近系沿斜坡逐層向上超覆沉積。如果把沙灣組湖相泥巖頂界拉平后,可在地震剖面上反映出該組沉積時(shí)自北向南呈現(xiàn)2個(gè)較明顯的地形坡折帶。喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)使基底石炭系再次發(fā)生了不均衡的隆升,整體向南傾斜,石炭系地形起伏直接決定了坡折帶發(fā)育程度和構(gòu)造位置,明顯地控制沙灣組層序、砂體沉積和巖性圈閉的發(fā)育。沙灣組對(duì)應(yīng)一個(gè)三級(jí)層序,其內(nèi)部可識(shí)別出一個(gè)初始湖泛面,進(jìn)而把該組劃分為低位體系域和水進(jìn)體系域,不發(fā)育高位體系域。低位體系域主要發(fā)育在坡折帶附近及其下部,對(duì)應(yīng)于沙一段和沙二段,巖性主要為灰綠色砂礫巖、粗砂巖,局部夾有泥巖或砂質(zhì)泥巖等,為三角洲平原和前緣亞相沉積。水進(jìn)體系域受坡折帶影響較小,對(duì)應(yīng)于沙三段和沙二段頂部,巖性為棕褐色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖夾薄層灰綠色砂巖,為一套穩(wěn)定的湖相泥巖和遠(yuǎn)砂壩沉積,是一套良好的區(qū)域蓋層。沿著坡折帶下傾方向地層顯著加厚,是低位體系域砂體最發(fā)育的場(chǎng)所,儲(chǔ)集性好,砂體向凸起上傾方向超覆、減薄,直至相變?yōu)槟鄮r,是發(fā)育巖性圈閉的有利構(gòu)造帶。沙灣組水進(jìn)體系域下部即沙二段頂部砂巖為三角洲前緣遠(yuǎn)砂壩沉積,砂體規(guī)模小,孤立分布不連片,坡折帶對(duì)其分布也有明顯控制作用(圖4)。巖性相對(duì)較細(xì),物性好,其上與巨厚泥巖互層,下與薄層泥巖接觸,表現(xiàn)為泥包砂結(jié)構(gòu),很容易形成巖性圈閉。再與斷層相結(jié)合,則形成了斷塊或斷塊-巖性圈閉。因此,沙二段頂部砂體成為研究區(qū)中東部主力砂層,明顯控制了油藏分布。凸起西北部含油層系主要為沙二段中下部砂體,其厚度減薄,向北西方向尖滅,其上覆地層仍為沙三段泥巖。該區(qū)域仍然發(fā)育了數(shù)量多、規(guī)模不大的正斷層,正好與北西向尖滅的砂體形成斷層-巖性圈閉,發(fā)現(xiàn)了規(guī)模較大的稠油油藏,含油面積遠(yuǎn)大于中東部的稀油區(qū)。沙一段砂體大面積疊置連片,砂體累計(jì)厚度一般大于50m,斷層斷距大部分小于15m,同時(shí)缺乏穩(wěn)定的泥巖蓋層。雖然砂體最為發(fā)育,但不具備遮擋條件,是油氣橫向運(yùn)移很好的輸導(dǎo)層,可起臨時(shí)儲(chǔ)集層的作用,對(duì)沙二段能夠遠(yuǎn)離油源區(qū)成藏起了關(guān)鍵作用。3.4巖遮巖裂油藏車排子單斜構(gòu)造上發(fā)育有數(shù)十條近東西向正斷層,形成多個(gè)低幅度的斷塊、巖性以及兩者復(fù)合型圈閉,以小型圈閉為主,所以油藏規(guī)模也就較小。控制圈閉邊界大部分為斷層,其余為泥巖遮擋,或?yàn)閿鄬雍蛶r性共同封閉。有斷裂的溝通圈閉成藏相對(duì)容易,目前,發(fā)現(xiàn)的油藏大部分屬于這種類型,即主要為斷塊、斷層巖性油藏(圖2)。已發(fā)現(xiàn)個(gè)別油藏為巖性類型,主要靠泥巖遮擋,例如西北部的沙二段稠油油藏,其規(guī)模明顯大于稀油油藏,除了與巖性圈閉規(guī)模較大關(guān)系密切之外,與稠油要求的封閉條件低也有很大關(guān)系。巖性圈閉數(shù)量可能超過(guò)斷塊型,但對(duì)巖性圈閉鉆探程度明顯偏低,主要原因是沒(méi)有斷層溝通,成藏可能性較小,不過(guò)有沙二段及沙一段厚層砂體可作為有效輸導(dǎo)層或儲(chǔ)集層,仍可滿足運(yùn)聚條件,成藏的可能性較大。4油氣運(yùn)移輸導(dǎo)體系(1)車排子凸起的中東部新近系沙灣組油藏類型主要為斷塊、斷塊-巖性型的稀油油藏,數(shù)量多、規(guī)模小,分布在沙二段;西北部主要為巖性稠油油藏,數(shù)量少、規(guī)模較大,主要分布于沙一段。(2)海西—燕山運(yùn)動(dòng)期紅車逆沖斷裂帶和喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)期近東西向正斷裂相交,溝通了多套層系的厚層砂體,組成良好的油氣運(yùn)移輸導(dǎo)體系。沙灣凹陷侏羅