准噶尔盆地作为中国典型的多旋回叠合含油气大盆地^[1]，成藏组合复杂，油气资源丰富，纵向多层系立体含油，油气藏类型多样^[2]，既有常规碎屑岩油气藏，又有非常规致密油气藏、火山岩油气藏、煤层气藏等多种类型的油气藏。近年来的持续勘探表明准噶尔盆地已经展现出常非并举、油气并重的新局面。石炭系作为盆地内的重点目的层，预测石油资源量22×10⁸ t，天然气资源量1.2×10¹² m^3[3]。石炭系作为天然气勘探的重点层系^[4]，近年来勘探屡获重大成果，盆地西部CT1井、SX16井等井取得突破后，后续部署的多口井均获成功，目前该区勘探已经有序展开；东部早期勘探集中在北部的滴南凸起，已经发现了克拉美丽气田，探明天然气储量超过1 000×10⁸ m^3[5-7]；南部阜东地区前期勘探主要围绕北三台凸起，发现了几个规模较小的油藏。近年来，在阜东斜坡针对石炭系部署的FU26井获天然气重大突破^[8]，且二叠系下凹勘探部署的多口井在兼探层石炭系获低产气流，展现了阜东斜坡石炭系良好的天然气勘探前景，因此，准确落实阜东斜坡石炭系有利储层的分布对拓展该区的天然气勘探具有重要意义。石炭系勘探的关键是有利储层的预测^[9-10]，而明确有利岩相的分布是储层预测的基础。石炭系火山岩岩相复杂、横向变化快、空间变化剧烈^[11]，预测难度较大，如何降低岩相预测的多解性是国内外研究的重点^[12]。目前针对石炭系岩相预测的方法较多，勘探程度的差异导致了预测方法的差别。针对处于勘探初期地震资料缺乏的地区主要利用重力、磁力等非地震资料进行预测，精度相对较低，多解性强^[13-14]；针对勘探程度非常高的区域主要利用钻井资料进行预测^[15-16]；针对井控程度适中、地震资料丰富的区域，比较主流的预测方法为井震联合约束实现岩相的空间预测^[17-19]。

准噶尔盆地阜东斜坡“两宽一高”三维地震资料基本全区覆盖，以地震资料条件好、井控程度适中的西泉鼻隆部位的FU26井区为例，基于岩心分析明确岩石类型，综合岩性、电性特征进行岩相识别，通过精细的合成记录标定明确不同类型岩相的地震响应特征；以火山岩岩相模式为指导，在内幕层段的约束下利用地震相属性分析技术对不同层段的有利岩相进行系统刻画，预测其空间分布规律；综合裂缝预测结果及烃源岩分布特征优选有利勘探区，以期能够指导该区下一步勘探。

阜东斜坡位于新疆准噶尔盆地东部，为白家海凸起以南、阜康断裂带以北、北三台凸起西侧的西倾斜坡带，是阜康凹陷的东侧上倾部位，构造位置非常有利，面积约为2 000 km^2[20-21]（图 1a—1b），纵向上发育石炭系、二叠系、三叠系和侏罗系等多套含油气层系，为多层系立体勘探的有利区。该区石炭系勘探早期主要围绕北三台凸起风化壳目标开展，已发现6个规模相对较小的油藏，累计提交三级储量近7 000×10⁴ t^[22]。2016年依托FD5井区高密度三维地震资料在阜东斜坡区部署的FU26井在石炭系内幕火山岩中获得重大突破，日产气达119 520 m³，该井的突破拉开了准东地区石炭系天然气勘探的序幕^[23]。

图 1

Fig. 1

下载原图 图 1 准噶尔盆地东部阜东斜坡构造位置（a, b）及石炭系岩性地层综合柱状图（c） Fig. 1 Structural location (a, b) and stratigraphic column of Carboniferous (c) in Fudong slope, eastern Junggar Basin

随着FU26井的重大突破，对阜东斜坡石炭系内幕地层有了全新的认识。准噶尔盆地东部的区域地层划分结果显示，阜东斜坡石炭系内幕地层结构与滴南地区相同，自下而上均可划分为4个内幕层段：滴水泉组（C₁d）、松喀尔苏组a段（C₁s^a）、松喀尔苏组b段（C₁s^b）、巴山组（C₂b）。巴山组以大套火山岩为主；松喀尔苏组b段则是炭质泥岩、凝灰质泥岩、凝灰岩与火山岩的互层沉积；松喀尔苏组a段岩性与巴山组类似，多为安山岩、玄武岩、角砾岩、流纹岩等中基性熔岩。滴水泉组目前尚无钻井揭示，但从区域沉积背景看，岩性应与滴南地区类似，主要为海相细碎屑岩、泥岩、白云质泥岩，夹炭质泥岩和煤线沉积^[24]（图 1c）。

前期该区凸起区已发现的油气藏均为巴山组风化壳油气藏，FU26井气藏则属于松喀尔苏组b段内幕型，针对松喀尔苏组a段目前仅QT1井钻揭油气显示，但未获突破。整体来看，松喀尔苏组a段、b段及巴山组均已成藏，均为有利的勘探目的层段。由于巴山组地层分布较为局限，且勘探程度较高，学者们已针对该段的储层特征^[25-26]、岩相^[23]、成藏条件、地球物理响应进行过系统地研究，因此本文重点针对FU26井区勘探程度较低的松喀尔苏组a段和b段进行岩相的预测。

通过录井、岩心综合分析，阜东斜坡石炭系主要发育13种类型的岩石：褐色—绿灰色—深灰色角砾岩、褐色—绿色—灰色—深灰色安山岩、红褐色—灰色英安岩、红褐色—灰色玄武岩、红灰色正长斑岩、褐灰色闪长玢岩、褐色—灰色凝灰岩、黑色炭质泥岩、凝灰质泥岩、灰色—深灰色泥岩、灰色凝灰质粉砂岩、灰色凝灰质细砂岩、灰绿色—灰色凝灰质砂砾岩（图 2）。其中角砾岩和安山岩占比较高，2种岩性合计体积分数为70%，绝大多数井揭示的岩性基本以这2种为主，目前钻井已揭示的3个内幕层段均可见到，前期已发现油气也集中分布在这2种岩性的储层中。炭质泥岩、凝灰质泥岩和泥岩主要分布在松喀尔苏组b段地层中，约占23%，钻揭松喀尔苏组b段的井基本上均可见到该类岩性，为该区唯一被证实的有效烃源岩。英安岩、玄武岩、正长斑岩、闪长玢岩约占5%，仅个别井中可见。砂岩占比最少，目前仅XQ6等5口井钻遇该类岩性。

图 2

Fig. 2

下载原图 图 2 准噶尔盆地阜东斜坡石炭系岩心照片 （a）绿灰色角砾岩，XQ5井，2 920.50 m, C1sb；（b）绿灰色安山岩，XQ2井，2 611.50 m, C2b；（c）红褐色英安岩，XQ012井，1 790.00 m, C2b；（d）红褐色玄武岩，XQ1井，1 967.00 m, C2b；（e）褐灰色闪长玢岩，XQ10井，2 413.50 m, C2b；（f）褐灰色正长斑岩，XQ10井，2 413.20 m, C2b；（g）灰色凝灰岩，XQ3井，2 380.40 m, C2b；（h）黑色炭质泥岩，FU27井，3 586.00 m, C1sb；（i）灰色凝灰质泥岩，FU39井，4 127.10 m, C1sb；（j）灰色泥岩，SQ12井，3 348.35 m, C1sb；（k）灰色凝灰质细砂岩，XQ015井，1 910.20 m, C2b；（l）灰绿色凝灰质砂砾岩，XQ015井，1 910.30 m, C2b。 Fig. 2 Core photos of Carboniferous in Fudong slope, Junggar Basin

从井上岩性及测井曲线组合特征来看，该区石炭系主要发育5种不同类型的岩相：火山通道相、爆发相、溢流相、泥质沉凝灰岩相和沉火山碎屑岩相。火山通道相岩性复杂，以火山熔岩为主，研究区内仅XQ5井钻揭该岩相，纵向岩性组合为大套角砾岩与凝灰岩的互层，自然伽马曲线呈箱形和钟形的复合样式，角砾岩电阻率高、密度大，凝灰岩电阻率低、密度小（图 3a）。爆发相岩性以角砾岩、安山岩为主，XQ9井、XQ2井和XQ103井等7口井钻遇该岩相，纵向岩性组合一般为大套角砾岩与安山岩的互层，自然伽马曲线纵向差异较小、幅度低，角砾岩密度低于安山岩，是研究区储层物性最好的岩性，爆发相储层溶孔、气孔普遍发育，物性较好，前期已钻井揭示其平均孔隙度为19.9%，平均渗透率为1.1 mD，为阜东地区最为优质的储集相（图 3b）。溢流相在松喀尔苏组b段分布最广，岩性以大套安山岩为主，单层厚度普遍大于50 m, FU26井、FU39井等5口井钻遇该岩相，安山岩密度大、声波时差小，与炭质泥岩、凝灰质泥岩、泥岩等围岩往往能够形成较强的阻抗界面（图 3c中粉色虚框内），溢流相物性相对较差，已钻井平均孔隙度为2.2%，平均渗透率为0.136 mD，但往往裂缝较为发育，同样为有利的储集相。泥质沉凝灰岩相岩性以炭质泥岩、凝灰质泥岩为主，斜坡区FU26井、FU39井等5口井均在松喀尔苏组b段钻遇该类岩相，纵向岩性组合为炭质泥岩与凝灰质泥岩的互层，厚度大，普遍超过50 m，泥质沉凝灰岩相纵向与溢流相互层发育，电阻率和密度明显小于溢流相，声波时差大于溢流相，2种岩相能够形成明显的阻抗界面（图 3c中黑色虚框内）。沉火山碎屑岩相岩性以凝灰质碎屑岩为主，XQ6井钻遇该岩相，纵向岩性组合为不等厚凝灰质砂砾岩与凝灰质泥岩的互层沉积，单层厚度普遍为10~40 m，凝灰质砂砾岩密度明显高于凝灰质泥岩，2种岩性间能够形成明显的阻抗界面（图 3d）。

图 3

Fig. 3

下载原图 图 3 准噶尔盆地阜东斜坡石炭系不同类型岩相的单井相 Fig. 3 Single well facies of different lithofacies of Carboniferous in Fudong slope, Junggar Basin

在井上岩相分析的基础上，结合地震资料进行精细的合成记录标定，明确了阜东地区石炭系5种岩相的地震相特征：火山通道相为中低频、中强振幅、杂乱漏斗状或柱状反射特征；爆发相为中低频、中弱振幅、杂乱丘状反射特征；溢流相为低频、强振幅、连续波组反射特征；泥质沉凝灰岩相为低频、中强振幅、连续反射特征；沉火山碎屑岩相为中频、中强振幅、连续反射的特征。具体情况如下：①火山通道相。该岩相虽然仅XQ5井钻揭，但从地震剖面上看是广泛发育的。从过XQ5井的地震剖面可以看出，火山通道相结构特征清楚，表现为下窄上宽的漏斗状外形，规模较大，最大直径达1 300 m，内部表现较为破碎、变形强烈、具有一定的向下塌陷的特征，边缘轮廓清晰，与围岩间形成明显的“假断裂”现象（图 4a）。除XQ5井这种漏斗形火山通道外，在地震剖面上还可看到直径纵向变化不大的柱状火山通道，往往规模较小，直径仅为100~500 m，但空间分布较为广泛，火山通道个数较多（图 4b）。②爆发相。该岩相在研究区内有多口井钻遇，地震剖面上显示较发育，从过XQ9井、XQ2井的地震剖面上（图 4c—4d）看，爆发相总体表现为底平顶凸、中间厚两边薄的丘状外形特征，内部为中低频、中弱振幅、杂乱反射特征，中心反射较为破碎，向两侧连续性逐渐变好，且有时会出现前积反射结构，横向延伸距离较远，研究区内最大横向延伸距离达5 km，规模较大，纵向往往与溢流相多期叠置交互沉积。该类岩相在巴山组和松喀尔苏组a段最为发育，其中巴山组爆发相已经发现XQ3井、XQ9井等井区油气藏，松喀尔苏组a段勘探程度低，是下一步探索的重点层段。③溢流相。该类岩相基本以大套安山岩为主，在3个内幕层段均发育，尤其在松喀尔苏组b段最为发育，是研究区内分布最广的岩相。在巴山组主要作为爆发相的遮挡层封堵油气，在松喀尔苏组b段则是良好的储集层。从过FU26井的地震剖面看，溢流相在地震上表现为低频、强振幅、波谷连续的反射特征，剖面上呈层状展布，单个岩体横向延伸距离不等，与研究区内的主力烃源岩炭质泥岩、凝灰岩互层沉积，具有典型的“泥包火”结构，源储一体、成藏条件优越，是非常有利的火山岩储集相（图 4e中填充黄色区），前期FU26井在该类岩相的安山岩中已获重大突破，证实了溢流相具备广阔的勘探前景。④泥质沉凝灰岩相。该类岩相为炭质泥岩、凝灰质泥岩、泥岩的互层，主要分布在松喀尔苏组b段。从过FU26井的地震剖面看，在地震上主要表现为低频、中强振幅、波峰连续的反射特征（图 4e中充填紫色区）。⑤沉火山碎屑岩相。该岩相为大套凝灰质砂砾岩与炭质泥岩或凝灰岩的互层沉积，主要分布在研究区东北部巴山组地层中，分布较为局限，推测为西泉古凸的内物源短暂性沉积。从过XQ6井的地震剖面看，该类沉积相主要表现为中频、中强振幅、连续的反射特征（图 4f充填绿色区），目前该类岩相尚未见到油气显示。

图 4

Fig. 4

下载原图 图 4 准噶尔盆地阜东斜坡石炭系不同岩相的地震相特征 Fig. 4 Seismic facies characteristics of different lithofacies of Carboniferous in Fudong slope, Junggar Basin

从过QT1，FU26和XQ3等井的典型剖面（图 5）可知，准噶尔盆地阜东斜坡石炭系内幕地层具有自东向西逐渐遭受剥蚀的特征，西部地层老，东部地层相对较新。晚石炭系巴山组地层主要分布在凸起区高部位，巴山组以中低频杂乱反射的爆发相火山岩为主，前期在XQ3井、XQ9井、XQ1井等井区已经发现油气藏，勘探程度较高。巴山组下伏的松喀尔苏组b段地层全区广泛分布，爆发相主要沿断裂带分布，发育较为局限，该层段主要为强振幅连续反射的溢流相安山岩和炭质泥岩、凝灰质泥岩和泥岩的互层，溢流相呈层状展布，纵向叠置、横向连片发育，与溢流相紧贴的炭质泥岩、凝灰质泥岩、泥岩已经被证实是该区的主力优质烃源岩，因此溢流相成藏条件非常优越，是重点预测的岩相。松喀尔苏组a段埋深较大，从地震剖面上看，主要发育中低频杂乱反射的爆发相岩体，该类岩相顶部与松喀尔苏组b段烃源岩直接对接，成藏条件同样优越，虽然埋深较大，但基质孔发育、储层物性好，勘探潜力大。

图 5

Fig. 5

下载原图 图 5 准噶尔盆地阜东斜坡石炭系典型地震相剖面（剖面位置见图 1） Fig. 5 Typical seismic facies section of Carboniferous in Fudong slope, Junggar Basin

最大波谷数属性是计算分析时窗内最负振幅的个数，对于强振幅异常体（亮点河道、层状火山岩）具有较好的刻画效果，因此优选了该属性进行松喀尔苏组b段溢流相的预测。由于该区火山喷发模式以裂隙式为主，因此溢流相主要沿断层两侧分布，工区中北部及东南部最为发育，初步落实溢流相面积为302 km²，东南部、XQ11井北部及XQ17—XQ11井一线西侧为下一步溢流相勘探的有利区（图 6）。

图 6

Fig. 6

下载原图 图 6 准噶尔盆地阜东斜坡FU26井区石炭系松喀尔苏组b段最大波谷数属性 Fig. 6 Attribute of maximum trough number of section b of Carboniferous Songkaersu Formation in well block FU26 of Fudong slope, Junggar Basin

在地震沉积学研究中，层切片技术则是用于地震相带研究的有力技术手段。层切片更接近于等时界面，可形象地反映地层产状，通过层切片提取的地层地震属性能一定程度上反映真实的地层属性。因此，层切片技术可以应用于研究相带的平面展布与演化规律，而松喀尔苏组a段爆发相丘状火山岩体在平面上往往具有同心圆或放射状的圆形特征，与其他岩相的反射特征明显不同，因此层切片属性能够较好地预测其岩相。从松喀尔苏组a段顶界向下100 ms层切片的振幅属性平面图看，爆发相外形基本表现为圆形或椭圆形特征，内部呈现环带状或放射状、弱连续反射结构（图 7）。受西泉鼻隆南北2条控凸断裂控制，爆发相主要在西泉鼻隆主体部位分布，处于油气运聚的有利指向区，成藏条件较为优越，因此鼻隆主体部位是松喀尔苏组a段爆发相岩体下一步勘探的重点区。FU26井区初步落实爆发相岩体11个，总面积为117 km²，前期仅QT1井钻揭松喀尔苏组a段爆发相岩体，因此该区勘探潜力较大。

图 7

Fig. 7

下载原图 图 7 准噶尔盆地阜东斜坡FU26井区石炭系松喀尔苏组a段向下100 ms沿层切片振幅属性 Fig. 7 Amplitude attribute of slice along the layer 100 ms downward of section a of Carboniferous Songkaersu Formation in well block FU26 of Fudong slope, Junggar Basin

阜东地区前期已发现的油气藏集中在西泉鼻隆高部位，为石炭系巴山组“新生古储”型风化壳油气藏，二叠系芦草沟组生成的油气沿石炭系顶部不整合面运移至巴山组有利储层中聚集成藏。斜坡区FU26井松喀尔苏组b段的突破，证实了石炭系规模有效烃源岩的存在。目前钻井仅揭示石炭系松喀尔苏组b段发育有效烃源岩，且凸起区已达到成熟阶段^[27]，推测斜坡—凹陷区已经达到高熟生气阶段，溢流相岩体直接被烃源岩包裹，易于形成“自生自储”型岩性油气藏。前期FU26井已获突破，内幕溢流相岩体广泛发育，该区勘探潜力大。松喀尔苏组a段广泛发育爆发相岩体，储集体岩性以安山岩、角砾岩为主，裂缝发育、储层物性好，且与松喀尔苏组b段优质烃源岩纵向大跨度对接，油气能够直接侧向运移至爆发相有利储层中成藏，易于形成“新生古储”型古潜山油气藏。前期QT1井已经见到良好的油气显示，证实已经成藏，失利原因为钻遇岩体低部位（图 8），因此松喀尔苏组a段爆发相岩体非常值得进一步探索。整体来看，松喀尔苏组b段溢流相岩体和松喀尔苏组a段爆发相岩体是下一步天然气勘探的有利目标。

图 8

Fig. 8

下载原图 图 8 准噶尔盆地阜东斜坡石炭系成藏模式 Fig. 8 Accumulation model of Carboniferous in Fudong slope, Junggar Basin

前期已钻井证实石炭系松喀尔苏组b段储层物性整体偏差，裂缝是改善储层品质的关键要素，为了明确下一步勘探方向，需要结合裂缝预测结果进行综合评价。从裂缝预测平面图看（图 9），裂缝主要沿着西泉鼻隆带发育，尤其在靠近断裂部位裂缝最为发育。FU26井处于裂缝发育区，且已成藏，钻井也显示裂缝发育，与预测结果吻合。通过对前期已钻井统计发现，预测吻合度达到92%，吻合度较高。

图 9

Fig. 9

下载原图 图 9 准噶尔盆地阜东斜坡FU26井区石炭系裂缝预测 Fig. 9 Fracture prediction of Carboniferous in well block FU26 of Fudong slope, Junggar Basin

基于溢流相和爆发相2类目标的成藏模式。通过研究区松喀尔苏组a段爆发相及松喀尔苏组b段溢流相与构造、烃源岩厚度和裂缝预测结果的叠合图可以看出（图 10），松喀尔苏组a段爆发相岩体主要分布在西泉鼻隆区。长期处于油气运移的有利指向区，紧贴松喀尔苏组b段主力烃源岩生烃中心，且裂缝规模发育，推测储层物性较好，成藏条件非常优越，因此该区下一步勘探应以鼻隆部位的松喀尔苏组a段爆发相岩体为主，同时纵向兼顾裂缝较为发育的松喀尔苏组b段溢流相岩体。研究区东南部处于鼻隆侧翼，是溢流相大面积分布区，裂缝发育，可以有效改善储层品质，是“自生自储”型目标的有利分布区，可放在第2个层次进行探索。

图 10

Fig. 10

下载原图 图 10 准噶尔盆地阜东斜坡FU26井区石炭系综合评价 Fig. 10 Comprehensive evaluation of Carboniferous in well block FU26 of Fudong slope, Junggar Basin

（1）准噶尔盆地阜东斜坡石炭系在岩性、岩相精确划分的基础上，开展基于内幕层段约束下的敏感属性分析，能够较好地进行不同有利岩相的预测。该方法可推广到其他条件类似的区块。

（2）准噶尔盆地阜东斜坡区西泉鼻隆带构造背景优越，松喀尔苏组b段溢流相岩体和松喀尔苏组a段爆发相岩体规模发育、可纵向立体勘探，且裂缝规模发育，同时紧贴已经证实的松喀尔苏组b段主力烃源岩生烃中心，成藏条件最为优越，是下一步勘探的有利方向。据此，阜东斜坡区其他鼻隆带同样是下一步内幕型储层勘探的有利区。

（3）准噶尔盆地阜东斜坡石炭系内幕储层较风化壳储层物性差，尤其是松喀尔苏组b段溢流相岩体，物性差、非均质性强，不能依靠单一的岩相预测结果进行有利区的选择，要在成藏模式构建的基础上结合裂缝预测结果进行综合评价优选。