岩性油气藏  2025, Vol. 37 Issue (3): 33-46       PDF    
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准噶尔盆地莫南斜坡侏罗系西山窑组油气成藏条件及富集主控因素
尹照普, 朱峰, 周志尧, 王丽丽, 刘晓晔, 娜孜伊曼, 汪钰婷, 黄大瑞    
中国石油东方地球物理公司研究院 乌鲁木齐分院, 乌鲁木齐 830000
摘要: 以钻井、测井及二维、三维地震资料等为基础,通过岩心分析、连井对比、地震反演,开展了准噶尔盆地莫南斜坡永进油田侏罗系西山窑组油气藏的解剖工作,从层序地层、沉积体系、圈闭条件和输导体系等多角度分析了莫南斜坡的油气成藏条件及富集主控因素,并预测了有利区带。研究结果表明:①准噶尔盆地莫南斜坡侏罗系西山窑组整体为一个三级层序,经历了先进积-后退积的过程,顶界穿时发育的红色泥岩在全区广泛分布,为区域盖层。②研究区西山窑组西三段优质砂体呈规模性发育,浪控三角洲内前缘滩砂及外前缘临滨砂坝为有效储集体,内部泥岩段做顶底板,湖湾相泥岩侧向封堵,岩性圈闭发育的条件优越。③研究区印支—燕山期走滑断裂沟通深部源岩,可作为油源断裂,喜山期低角度大型逆冲推覆断裂横向聚集发育,并向上倾部位输导油气,为烃类运移的优势通道。④莫南斜坡北翼西山窑组西三段浪控三角洲外前缘临滨砂坝圈闭带与喜山期大东沟断裂带相交处是下步勘探有利区。
关键词: 浪控三角洲    滩砂    临滨砂坝    油源断裂    岩性圈闭    西山窑组    侏罗系    莫南斜坡    准噶尔盆地    
Main controlling factors of hydrocarbon accumulation and enrichment of Jurissic Xishanyao Formation in Monan Slope, Junggar Basin
YIN Zhaopu, ZHU Feng, ZHOU Zhiyao, WANG Lili, LIU Xiaoye, Nazyman, WANG Yuting, HUANG Darui    
Urumqi Branch, Geophysical Research Institute, BGP, CNPC, Urumqi 830000, China
Abstract: Based on drilling, logging, 2D and 3D seismic, core analysis, well tie comparison and seismic inversion, the research of hydrocarbon reservoirs in Yongjin Oilfield of Jurissic Xishanyao Formation in Monan Slope of Junggar Basin was carried out. The main controlling factors of hydrocarbon accumulation and enrichment of Monan Slope were analyzed from perspectives of sequence stratigraphy, sedimentary system, trap conditions and transportation system, and favorable zones were predicted. The results show that: (1) Jurassic Xishanyao Formation in Monan Slope of Junggar Basin is a third-order sequence, which has undergone a process of progradation-retrogradation.The red mudstone developed across time at the top boundary of Jurassic in Monan Slope is widely distributed throughout the area, and can be used as a regional cap rock. (2) The high-quality sand bodies are developed on large scale in the third member of Jurassic Xishanyao Formation.The beach sand in the inner leading edge and the shore-face sand bar in the outer leading edge of the wave-dominated delta are effective reserviors. The internal mudstone serves as the top and bottom plates, lake-bay mudstone laterally seals, providing a superior conditions for the development of lithologic traps. (3) The Indosinian-Yanshanian strike-slip faults connect deep oil sources and can serve as oil source faults. During the Himalayan, low-angle large-scale thrusting nappe faults horizontally developed and transported oil and gas upward, serving as favorable channels for hydrocarbon migration. (4) The intersection of the shore-face sand dam trap zones in the outer leading edge of the wave-dominated delta in the third member of Xishanyao Formation in the north of Monan Slope and the Dadonggou fault zones of Himalayan is favorable zone for further exploration.
Key words: wave-dominated delta    beach sand    shore-face sand dam    oil source fault    lithologic trap    Xishanyao Formation    Jurissic    Monan Slope    Junggar Basin    
0 引言

准噶尔盆地莫南斜坡地质条件复杂,勘探目的层埋深大于5 000 m,构造圈闭不发育,受多期构造运动影响[1-3],油气藏具有叠合盆地典型的“多源、多期、多机制、多类型”的成藏特征,成藏过程及成藏机制异常复杂[4]。莫南斜坡的油气勘探始于20世纪50年代,已经有70多年的历史。2004年,勘探家们在永1井的侏罗系西山窑组西三段获高产油气流[5],南翼实现了永进油田亿吨级的突破,此后在北翼相继部署了多口探井,芳12井在目的层西山窑组获低产油流,但一直未能获得具有较大工业价值的油气发现。以往对莫南斜坡侏罗系西山窑组构造、沉积、成藏等基本地质问题的研究已经较为深入,且资料详实。范婕等[6]使用激光拉曼光谱研究后指出,目前研究区井下广泛发育的沥青为侏罗纪古油藏生物降解的产物;郭春清[7]运用生物标志物和碳同位素指标证实了侏罗系西山窑组油气具有二叠系与侏罗系混源特征;任新成[8]通过流体包裹体分析确定了莫南斜坡发生过晚侏罗纪、晚白垩世—古近纪和新近纪—第四纪3期油气充注事件;刘明[9]对莫南斜坡南翼永进地区西山窑组层序地层及沉积相带进行了系统研究,认为三角洲前缘相带为优势相带,西山窑组水下分流河道、河口坝沉积微相为有利储层发育相带;丁咸宝等[10]利用黏土矿物微量元素分析和化学蚀变指数研究提出,侏罗系和白垩系之间红色泥岩段(区域盖层)属于西山窑组,沉积作用及风化作用对其形成均具有重要影响。

莫南斜坡侏罗系西山窑组物源整体上具有富泥特征,优质砂体的平面展布尚未做精细刻画,且深部烃类向上运移的优势通道、成藏规律等研究不足。笔者利用地震、钻井、测井、录井、岩心分析化验、生产试气等资料,从烃源岩、层序格架、沉积体系、储集体、输导体系、圈闭等角度开展莫南斜坡构造分析、成藏条件分析和油气富集主控因素分析,探索莫南斜坡南翼与北翼油气地质条件的差异性,以期为该区下一步油气勘探提供地质依据。

1 地质概况

莫南斜坡位于昌吉回族自治州境内永进地区北部,区域构造上处于准噶尔盆地车莫古凸起与阜康凹陷相接处,北邻莫索湾凸起,南接阜康凹陷(图 1a),现今构造侏罗系顶界为单一西南倾斜坡,自下而上发育下侏罗统八道湾组(J1b)、三工河组(J1s)和中侏罗统西山窑组(J2x)、头屯河组(J2t)、齐古组(J3q),高部位西山窑组及以上层位于侏罗纪末遭受一定程度剥蚀,西山窑组是油气勘探的主要目的层(图 1b)。

下载原图 图 1 准噶尔盆地莫南斜坡构造位置(a)及侏罗系西山窑组岩性地层综合柱状图(b) Fig. 1 Structural location of Monan Slope(a)and comprehensive stratigraphic column of Jurassic Xishanyao Formation(b)in Junggar Basin

2003年,莫南斜坡南部永进地区中石化股份有限公司永1井在侏罗系西山窑组5 873.4~5 888.0 m处试获高产油气流,日产油72.0 m3,日产气10 562 m3,累产油3 779 t,发现永进油田西山窑组油气藏。

永进油田是中石化在准噶尔盆地腹部发现的第一个亿吨级油田,位于莫南斜坡南翼上倾部位,平面分为永3井区、永1井区、永2井区3个单元。2005年,永进油田合计上报石油预测地质储量为7 241.41×104 t,其中,永1井区石油控制地质储量为4 208.24×104 t;永3井区石油预测地质储量为3 633.78×104 t,含油面积为134.04 km2。西山窑组多层段含油,砂体横向变化快,油气丰度较低,沥青质稠油普遍发育,油气分布规律复杂,评价及开发建产工作遭遇较大困难。

2 层序格架及沉积体系 2.1 西山窑组层序地层格架

莫南斜坡西山窑组整体为一个三级层序(图 1b),与三工河组底界不整合面为底界,与白垩系的不整合面为顶界,经历了一个先进积-后退积的过程,西二段顶界基准面由下降转为上升,界面之下,湖盆收缩,界面之上为三角洲前缘相砂体,测井曲线表现为底部突变的齿化箱形特征,为原始水下分流河道冲刷面及三角洲前缘相内部超覆充填,代表湖盆收缩期物源向湖盆进积作用转为湖盆扩张期向湖盆退积作用,以其为分界面,自上而下划分为2个四级层序[11]:SQ1,SQ2。SQ1在后期的抬升中遭受不同程度的剥蚀,SQ2保存完整。四级层序中的基准面上升半旋回,物源供给相对充分,沉积相以三角洲沉积为主,砂体较为发育,基准面下降期,沉积环境能量较低,沉积物以湖相泥岩为主。

西山窑组自下而上分为4段(图 1b),向西北车莫古凸起方向后期遭遇风化剥蚀,逐层尖灭,斜坡下倾部位地层基本完整。西山窑组西一段沉积对应于低位体系域,深灰色泥岩、泥质粉砂岩为主,薄层煤层、炭质泥岩、细砂岩间夹发育,以西山窑组西二段煤层之下暗色泥岩段GR最高值为初始湖泛面,该时期研究区处于湖盆缓慢扩张期,周期性收缩,可容纳空间有限,沉积物向湖盆方向进积,湖侵初期砂体有所发育。西山窑组西二段短暂水退,三角洲平原沼泽微相较为发育,上部为深灰色泥岩、泥质粉砂岩为主、煤层发育,下部为炭质泥岩、煤层与砂岩互层,底部较厚煤层发育。西山窑组西三段开始,湖平面快速上升,对应水进体系域,沉积物表现为退积的特征,伴随湖盆扩大,物源供给充足,砂体较为发育,形成分选和磨圆均较好的砂岩储集体。西山窑组西三段顶部凝缩段灰色泥岩发育,以GR值最高点为最大湖泛面,其上为高位体系域,以西山窑组西四段为主体,沉积了一套以暗色泥岩为主的前三角洲湖相泥质细粒。

红色砂泥岩段,被认为是西山窑组沉积后遭受风化淋滤形成的风化壳[12-15];砂组对比分析(图 2图 3)表明,侏罗系顶部红色泥岩段穿层系特征明显,自阜康凹陷至车莫古隆起,红色泥岩层位变老,永305井西山窑组西二段为红层,永303井、永3井西山窑组西三段为红层,永302井顶部的西山窑组西四段为红层,该套红层以泥岩为主,作为区域盖层,对西山窑组油气成藏具有重要的意义。

下载原图 图 2 准噶尔盆地莫南斜坡侏罗系西山窑组永305—永303—永3—永302连井对比剖面 Fig. 2 Well -tie correlation profile of Yong305-Yong303-Yong3- Yong302 of Jurassic Xishanyao Formation in Monan Slope, Junggar Basin
下载原图 图 3 准噶尔盆地莫南斜坡侏罗系西山窑组永305—永303—永3—永302连井地震地质解释剖面(剖面位置见图 1a Fig. 3 Seismic geological profile of well-tie Yong305-Yong303-Yong3-Yong302 of Jurassic Xishanyao Formation in Monan Slope, Junggar Basin
2.2 西山窑组富泥三角洲沉积体系

莫南斜坡侏罗系西山窑组沉积是一个水体不断加深的过程,三角洲沉积体系发育[16-17],沉积期物源主要来自西北部的车莫古隆起,物源供给有限,沉积物以泥质碎屑岩为主。自下而上西山窑组沉积相由三角洲平原相过渡三角洲前缘、前三角洲—滨浅湖相(图 4)。西山窑组西一段沉积时期,三角洲前缘相水下分流河道沉积局限发育,水下分流间湾泥质沉积为主。西山窑组西二段煤系地层属于三角洲平原相带的沼泽微相沉积。

下载原图 图 4 准噶尔盆地莫南斜坡侏罗系西山窑组连井沉积相图 Fig. 4 Well-tie sedimentary facies profile of Jurassic Xishanyao Formation in Monan Slope, Junggar Basin

西山窑组西三段沉积时期,水体较深,下部发育规模较大的砂砾岩(图 5),上半部主要为深灰色泥岩,夹有少量灰色泥质粉砂岩,为半深湖相沉积环境。西四段沉积于水体最深时期,沉积环境由深湖、半深湖向上过渡为滨浅湖。

下载原图 图 5 准噶尔盆地莫南斜坡侏罗系西山窑组西三段连井沉积相图 Fig. 5 Well-tie sedimentary facies profile of the third member of Jurassic Xishanyao Formation in Monan Slope, Junggar Basin

西山窑组西三段沉积时,来自西北部车莫古隆起的河流携带粗碎屑在永1—永6—永3—芳12井区卸载,入湖后沿湖岸带快速分散,永7—永302—芳10井小规模南西—北东向水下低凸发育(图 6a),以西部分形成半封闭湖湾区,阻止水下分流河道向湖中心方向的分叉延伸,水下低凸的向北收敛,对湖浪起到强烈的增益作用,致使三角洲内前缘水下分流河道和河口砂坝微相被破坏,湖湾区滩砂广泛发育,部分粗碎屑在沿岸流作用下,越过水下低凸,与低凸背面形成一定规模砂坝,构建浪控三角洲沉积体系(图 6b)。

下载原图 图 6 准噶尔盆地莫南斜坡侏罗系西山窑组沉积期古地貌图(a)与西三段沉积相图(b) Fig. 6 Paleogeomorphology of sedimentary period(a)and sedimentary facies of the third member of Xishanyao Formation(b)of Jurassic in Monan Slope, Junggar Basin

三角洲内前缘处于平均高潮线和低潮线之间,水动力作用强劲,且为主要的陆源粗碎屑卸载区。永1—永6—永3—芳12井区,该相带形成平行于湖岸线方连片、厚层、延伸长的规模砂体发育区,以往将其归属为水下分流河道欠妥,应为高能波浪环境下的三角洲内前缘滩砂。滩砂微相单砂层厚度普遍大于6 m,累积厚度可达80 m。岩心观测(图 7a)可知,岩性以灰色、灰褐色中—粗砂岩为主,细砂岩次之,底部河道拼接砂体砂砾岩及小砾岩较为发育,永301井在深度5541.6~5552.0 m段岩心孔隙度平均为12%,最高可达15%,渗透率为8 mD,为中孔低渗的较好储层。

下载原图 图 7 准噶尔盆地莫南斜坡侏罗系西山窑组西三段滩砂(a)及砂坝(b)砂体岩心特征分析图 Fig. 7 Sand body core characteristics of beach sand(a) and dam sand(b)of the third member of Jurassic Xishanyao Formation in Monan Slope, Junggar Basin

滩砂微相岩心粒度曲线为二段式,斜率较高,跳跃总体大于85%,悬浮总体小于15%,滚动总体极少或不发育,总体粒度较粗。跳跃总体的高占比反映出湖岸地带波浪作用对河流携带碎屑物的初始沉积的改造作用明显[18]。滩砂微相交错层理构造广泛发育(图 7a),古湖岸区高流态、水动力强,冲洗交错层理和波状交错层理发育,纹层呈波状交错分布,主要是波浪传播过程反复冲洗[19]。地震相特征明显(图 8),频率较低,同相轴呈平行—亚平行席状展布,连续性好,振幅较强,多期砂体垂向加积、侧向迁移特征明显。测井相为高幅块状、箱形或钟形,曲线为齿状不光滑形态,反映滩砂主体砂岩为主,厚层泥岩夹层广泛发育。

下载原图 图 8 准噶尔盆地莫南斜坡侏罗系西山窑组永进304—永3—永进3-斜2—永进302井地震地质剖面(白垩系底拉平)(剖面位置见图 6 Fig. 8 Seismic geological profile of well-tie Yongjin 304-Yongjin 3-Yongjin3-x2-Yongjin 302 of Jurassic Xishanyao Formation in Monan Slope, Junggar Basin(flatten the bottom of Cretaceous)

三角洲外前缘相带介于平均低潮线和浪基面之间,波浪冲洗和扰动作用比较明显,形成高频砂泥互层。沿岸流作用下,薄层砂岩席状展布于三角洲前缘末端,与沿岸流方向改变处规模聚集。根据水体动力变化和岩相组合分为上临滨、下临滨2个微相类型。上临滨微相位于平均低潮线之下上倾部位,水动力作用较强。入湖粗碎屑在沿岸环流作用下,越过永7—芳10井水下低凸,将不同支流的前缘末端砂体顺时针运移至低凸北翼区域,芳3—芳10井之间形成了较大规模的临滨砂坝[20-21],单砂体厚度为2~6 m,岩心观测(图 7b)主要为均质性强、分选良好的灰色细砂岩,水平层理发育,夹少量粉砂岩和泥质粉砂岩,永12井在深度5 765~5 767 m段岩心孔隙度为9%,渗透率为2 mD,低孔低渗储层,为该区另一套规模砂体。下临滨微相位于浪基面附近的较低能带,波浪作用微弱,砂体不发育(芳3井下部),岩性为灰绿色粉砂岩、灰色砂质泥岩。

3 油气成藏条件

莫南斜坡永进油田西山窑组各段均有油气产出,主要赋存于西山窑组西三段(图 9)。西山窑组油藏埋深为5842.5~6 004.0 m,厚度为160 m,原始气油比为143 m3/ t,压力系数高达1. 69,油气产层岩性为浅灰色荧光细砂岩,含油气圈闭为岩性圈闭。岩性圈闭顶板为侏罗系顶界红色风化泥岩段,厚度为5~40 m,穿层系连续发育,覆盖于侏罗系顶界不整合面,渗透率小于0.1 mD,底板为西山窑组内部泥岩段。

下载原图 图 9 准噶尔盆地莫南斜坡永进油田侏罗系西山窑组西三段含油气滩砂圈闭顶界构造图 Fig. 9 Top boundary structure of oil and gas bearing beach sand trap in the third member of Jurassic Xishanyao Fortion in Yongjin Oilfield of Monan Slope, Junggar Basin

西山窑组西三段含油气滩砂圈闭呈北东—南西走向,大体平行于西山窑组尖灭线平行展布,顶面形态为单一东南倾斜坡。研究区多口井获工业油流,永6井日产油10.2 t,压力系数为1.87,永1井压力系数为1.86,永3井日产油24 t,日产气1.06×104 m3,压力系数为1.69,各井均具有不同的压力系数和流体性质。平面发育多组近东西向逆断裂,砂体受断裂分割,表现为多个独立的断层岩性油藏(图 10),不同断块之间发育独立的油水界面,油气井产出和产能差异较大。

下载原图 图 10 准噶尔盆地莫南斜坡永进油田侏罗系西山窑组油藏剖面图 Fig. 10 Oil reservoir profile of Jurassic Xishanyao Formation in Yongjin Oilfield in Monan Slope, Junggar Basin

永进油田的评价开发中,储量升级艰难,建产遇阻,永302、芳12等钻井流体产出中均发现西山窑组储层沥青质稠油普遍发育,揭示了西山窑组曾存在古油藏且在地质历史时期遭受过破坏。目前的油气藏经历了早期形成—古油藏破坏—晚期充注3个阶段,油气分布规律复杂,以下对影响油气运聚的地质条件展开系统性分析。

3.1 多套源岩供烃

莫南斜坡及相邻的阜康凹陷,发育二叠系风城组、下乌尔禾组及中下侏罗统煤系地层4套烃源岩(图 11),埋深大,热演化程度高,具备良好的供烃能力。

下载原图 图 11 准噶尔盆地过莫南斜坡南北向烃源岩发育区域地震解释剖面(剖面位置见图 1a Fig. 11 Seismic section of south-north source rock development area across Monan Slope, Junggar Basin

风城组黑色泥岩有机碳质量分数为0.42%~4.01%,平均为1.18%,H/C原子比为1.0~1.4,干酪根以Ⅰ型和Ⅱ1型为主,是一套较好的烃源岩[22]。中二叠统下乌尔禾组分布范围较风城组大,阜康凹陷最大厚度可达250 m,博格达山前出露该套地层岩性为油页岩,有机碳质量分数为1.08%~26.66%,平均为7.60%,95% 的样品有机碳质量分分数大于2.0%,H/C原子比绝大多数样品为0.9~1.4,整体上为Ⅰ型和Ⅱ型有机质。二叠系源岩生烃高峰期出现在白垩系沉积之前,短暂隆升之后持续深埋进入二次生烃阶段。

中下侏罗统煤系烃源岩八道湾组、西山窑组均有发育,全区分布,最大累计厚度大于500 m,炭质泥岩与煤有机碳质量分数平均分别为16.66% 与70.74%,H/C原子比为0.6~1.15,有机质以Ⅲ型为主,也具有良好的生烃能力[23]。研究区大部分区域埋深大于6 000 m,镜质体反射率(Ro)为1.0%~1.3%,基本成熟,白垩纪以来进入大规模生排烃阶段。

3.2 水进域优质砂体发育

莫南斜坡区西山窑组砂体发育具有较强规律性,三级层序体系域下,水进域(西三段)砂体最为发育,低位域砂体(西一段)具有一定规模,高位域(西四段)浊积砂体规模较小。四级层序内主要赋存于基准面上升半旋回,SQ2层序砂体规模较小,SQ1层序基准面上升期,湖侵速度快,物源粗碎屑含量较多,规模砂体发育。

低位域(西山窑组西一段)沉积初期,基准面上升速度较慢,物源供给不充足,三角洲前缘水下分流河道微相砂体发育(图 12a),但范围局限,永2井钻遇该套煤下砂体(深度为6 050~6 062 m),岩性为细砂岩,厚度为12 m,日产油16.64 t,天然气为1.34×104 m3

下载原图 图 12 准噶尔盆地莫南斜坡侏罗系西山窑组西一段(a)、西三段(b)最小GR反演属性平面图 Fig. 12 Minimum GR inversion attribute plan of the first member(a)and the third member(b)of Jurassic Xishanyao Formation in Monan Slope, Junggar Basin

水进域沉积中期(西山窑组三段),湖侵速度快,物源充足,浪控三角洲沉积体系下,三角洲内前缘发育沿湖岸向湖泊延伸的环岸滩砂带(图 12b),永1—永3—芳10井南区域形成滩砂复合沉积,呈南西—北东向展布,厚层砂岩平面上大体平行于湖岸线,大面积连片分布,尾端延伸至芳10井南。滩砂岩性为厚层块状含砾粗—中砂岩,自南向北规模逐渐减小,末端为湖湾相泥岩分隔,主要分布在莫南斜坡南翼,莫南斜坡北翼零星发育。三角洲外前缘芳10井南、芳3井以西区域形成较大规模的临滨砂坝带,岩性为分选性较好的细砂岩。

3.3 古湖岸带周缘有利岩性圈闭发育 3.3.1 基准面高频旋回形成多套储盖组合

沉积基准面高频旋回对沉积物岩性具有重要的控制作用。基准面上升旋回,沉积体系向隆起区迁移,物源充沛,粗碎屑沉积物在斜坡区堆积,砂岩储集体发育;基准面下降旋回,沉积体系向古湖区迁移,水退幅度和速度较低,沉积体系缺乏物源供给,湖相、平原相泥质沉积物覆盖在先前发育的砂岩储集体之上。其中红色泥岩段在高部位起到直接盖层的作用,形成研究区红色泥岩段+层序内部泥岩段接力封盖下部砂岩储集体的特殊匹配关系,形成完整的储盖组合。

侏罗纪西山窑组沉积期,莫南斜坡所处准噶尔古湖地形宽阔坡度小,古湖的持续低速扩张使西山窑组沉积呈持续水进的特征,五级层序内,上升半旋回的砂岩与下降半旋回泥岩叠置,自下而上形成4套储盖组合(图 13):①低位域西山窑组西一段水下分流河道砂岩+西二段下煤层泥岩(永2井);②水进域西山窑组西二段水上分流河道砂岩+上煤层泥岩(永2井);③水进域西山窑组西三段下部砂岩+上部泥岩(永1井);④高位域西山窑组西四段浊积砂岩+湖相泥岩(永302井)。其中第3套储盖组合最具规模,其他储盖组合也有油气发现,但规模有限。

下载原图 图 13 准噶尔盆地莫南斜坡侏罗系西山窑组连井储盖组合关系图 Fig. 13 Well-tie reservoir-cap rock assemblages of Jurassic Xishanyao Formation in Monan Slope, Junggar Basin
3.3.2 西山窑组西三段三角洲前缘相岩性圈闭规模发育

莫南斜坡西山窑组单一南倾斜坡背景下,构造圈闭不发育,沉积期总体上处于富泥环境,车莫古物源规模有限,砂岩分布相对局限,好砂岩往往能形成岩性圈闭[24]图 14),古湖岸带附近的水进域浪控三角洲前缘相是最有利的砂岩发育相带(西山窑组西三段),也是主要的圈闭发育层段,岩性圈闭分为2类。

下载原图 图 14 准噶尔盆地莫南斜坡侏罗系西山窑组西三段岩性圈闭分布图 Fig. 14 Lithologic traps distribution of the third member of Jurassic Xishanyao Formation in Monan Slope, Junggar Basin

(1)三角洲内前缘滩砂岩性圈闭带:滩砂圈闭带以西山窑组西三段滩砂为储层,顶板为侏罗系不整合面红色泥岩段+西山窑组西三段上部泥岩段,底板为西二段上部暗色泥岩段,滩砂岩性为厚层块状含砾中砂岩、细砂岩,储集性较好,顶底板封闭性能良好,湖湾泥岩侧向封堵,该类型圈闭是研究区最重要的圈闭类型,也是油气产出的主要领域。向构造高部位芳10井区,风化泥岩段厚度减小,出现天窗,顶板条件变差。

(2)三角洲外前缘临滨砂坝岩性圈闭带:三角洲外前缘的临滨砂坝带(芳3井以西),西山窑组西三段下部砂坝砂体为储层,顶板为侏罗系西三段上部灰色泥岩段,底板为西二段灰色泥岩段,浅湖相泥岩侧向封堵,顶底板封闭条件优越,砂坝砂体岩性为中—细砂岩,永7井钻遇该相带,砂体规模发育,横向叠置连片。

三角洲内前缘滩砂岩性圈闭带主要沿侏罗系古湖岸带环形展布,南东—北西,规模逐渐减小,永1—永3井区最为发育。三角洲外前缘临滨砂坝带岩性圈闭分布于滩砂岩性圈闭带构造下倾方向,局限在永7井—芳3井以西区域。

3.4 印支—燕山期、喜山期断裂搭接构建有效输导体系

研究区发育多套断裂系统,三叠纪北西南东压扭构造应力场下,发育印支—燕山走滑断裂系统[25]图 15),下断穿二叠系顶界,上断穿侏罗系底界,产状高陡,直接沟通二叠系烃源岩,数量多,平面延续短,是主要的垂向油气运移通道。

下载原图 图 15 准噶尔盆地莫南斜坡横向油气输导模式图(剖面位置见图 1a Fig. 15 Transverse transportation models of oil and gas in Monan Slope, Junggar Basin

喜山期,北天山向盆地大规模逆冲推覆,构造应力向盆地传递,在研究区形成芳草湖、大东沟、桑家渠三排构造带,发育一系列近东西向低角度逆冲推覆断裂,倾角小于10°~15°,断距小于10~30 m,上断穿白垩系底界,下部湮灭于三叠系白碱滩组较厚泥岩,延伸距离较长,自东向西横贯研究区。

喜山期逆冲推覆断裂错断印支—燕山期走滑断裂,滑脱面及破碎带与印支—燕山期走滑断裂直接相接,形成了油气汇聚面(图 15),喜山期断裂带连接垂向油气运移通道与圈闭,成为油气横向运移的优势通道。

3.5 泥岩盖层封盖性能优越

白垩纪以来,莫南斜坡区构造稳定沉降,均衡接受白垩系、古近系广泛沉积,新生界沉积盖层总厚度大于5 000 m,其中白垩系清水河组与呼图壁河组泥地比高达83.6%,上覆胜金口组发育厚度为80~120 m的泥岩,吐谷鲁群泥岩盖层总厚度为400~500 m,较厚的区域泥岩盖层,对中古生界含油气系统起到良好的保存作用[22]

莫南斜坡地区侏罗系顶界红色风化泥岩跨层系发育,岩电特征为低速、低密度、高电阻、高伽马,分布连续,厚度整体上自南向北逐渐减小,永进地区钻井揭示最大厚度大于35 m,至芳10井区尖灭,分布范围大体局限于白垩系沉积前车莫古隆起南翼洼漕区。压实作用强烈,孔隙度为3%~5%,渗透率小于0.1 mD,甚至小于0.01 mD,具有较高的封闭能力,是优质的区域封盖层。

风化泥岩段封盖油气的向上运移,保证西山窑组油气聚集成藏。该泥岩段北部地区厚度较小,在一定的条件下油气能够突破、散失,芳10井的失利归因于该封盖层的缺失。

4 油气富集主控因素 4.1 车莫古隆起演化控制油气运聚

车莫古隆起开始形成于早侏罗世(图 16),三工河组沉积期,古隆起整体缓慢隆升,初具雏形,构造变形定型于中下侏罗统三工河组沉积期末,西山窑组、头屯河组、齐古组地层明显向古隆起高部位减薄,侏罗纪末古隆起强烈变形,大规模隆升,大面积接受剥蚀,头屯河组、齐古组大范围缺失,西山窑组在古隆起轴部被部分剥蚀,三工河组也有波及。白垩纪以来均衡沉降,较厚新生界沉积盖层之下,古隆起继承性发育。准噶尔盆地晚侏罗世—早白垩世车莫古隆起形成是该期最重大的地质事件,莫南斜坡位于古隆起高部位,形成持续性的油气运移低势区,沙湾凹陷、阜康凹陷均可向其供烃[26-28]

下载原图 图 16 准噶尔盆地莫南斜坡侏罗系地层厚度图 Fig. 16 Stratum thickness of Jurassic in Monan Slope, Junggar Basin
4.2 圈闭条件与断砂耦合关系为富集主控因素

莫南斜坡烃源基础雄厚,紧邻沙湾凹陷、阜康凹陷,中下二叠统暗色泥岩、中下侏罗统煤系烃源岩规模发育,均具有较强生烃潜力。车莫古物源卸载于莫南斜坡形成多期砂体,相关岩性圈闭发育,侏罗纪末中下二叠统烃源岩大规模排烃,圈闭形成早于烃源岩主排烃期,源储匹配关系良好。喜山期断裂横贯东西,印支—燕山期断裂搭接喜山期断裂体系及烃源岩,断裂活动与烃源岩主排烃期一致,莫南斜坡西山窑组位于继承性的构造高部位,油气运聚条件通畅。侏罗系顶界的红色泥岩段全区发育,岩性致密,横向分布稳定,封盖条件优越。

水进域浪控三角洲前缘相带滩砂及砂坝顶底板条件优越,岩性圈闭连片分布,规模发育。平面上,多排喜山期低角度推覆断裂(图 17a)与砂体相交,平面耦合关系良好,印支—燕山期走滑断裂系统平面蜂窝状展布(图 17b),数量多,平面延伸距离短,规律性差,与近东西向展布的喜山期断裂匹配关系良好。喜山期低角度推覆断裂形成的滑脱面平面上具有导向性、集中性,破碎带作为汇聚面基本覆盖研究区,收敛了下部油气沿印支期断裂的向上运移,集中向喜山期断裂带指向的构造上倾部位聚集。

下载原图 图 17 准噶尔盆地莫南斜坡侏罗系西山窑组煤层(a)及八道湾组底界曲率属性平面图(b) Fig. 17 Curvature attributes map of Jurassic Xishanyao Formation coal seam(a)and Badaowan Formation bottom boundary(b)of Monan Slope in Junggar Basin

综上所述,圈闭条件与断砂耦合关系是莫南斜坡西山窑组油气成藏的主控因素,圈闭条件是基础,油源断裂是桥梁,喜山期低角度推覆断裂汇聚深部中下二叠统暗色泥岩、中下侏罗统煤系烃源岩生成的油气,运移至浅层西山窑组岩性圈闭形成下生上储型油气藏。

4.3 喜山期油气聚集成藏

晚侏罗世,莫南斜坡位于车莫古隆起高点区域,为继承性油气运移指向区,二叠系烃源岩进入主生排烃期,油源与构造条件匹配性较好,深部烃类沿早期断裂向上运移至西山窑组,在车莫古隆起及周缘有利部位形成古油藏。后期古隆起快速隆升并遭受剥蚀,沉积盖层被破坏,早期古油藏逸散。

白垩纪后,车莫古隆起的再埋藏及上覆沉积,下部二叠系烃源岩深埋进入二次生烃期,同时中下侏罗统煤系烃源岩进入大规模生、排烃阶段,深部的油气通过印支—燕山期走滑断裂进入中浅层,并汇聚于喜山期滑脱面,沿喜山期推覆断裂,横向运移,在芳草湖、大东沟、桑家渠断裂带上倾部位的有利圈闭中聚集成藏(图 18)。

下载原图 图 18 准噶尔盆地莫南斜坡油气成藏模式图 Fig. 18 Models of hydrocarbon accumulation of Monan Slope in Junggar Basin
5 有利区带预测

以圈闭条件与断砂耦合关系为出发点,特别是油源断裂与圈闭的空间匹配关系,全面分析莫南斜坡侏罗系西山窑组勘探领域,北东向展布的西山窑组西三段三角洲内前缘滩砂岩性圈闭带与三角洲外前缘的临滨砂坝岩性圈闭带,与北西向分布的喜山期芳草湖、大东沟、桑家渠推覆断裂带平面上高角度相交处,形成3个有利的勘探领域(图 19)。

下载原图 图 19 准噶尔盆地莫南斜坡侏罗系西山窑组有利区带预测图 Fig. 19 Prediction map of favorable zones of Jurassic Xishanyao Formation in Monan Slope, Junggar Basin

(1)大东沟断裂带与临滨砂坝圈闭带平面相交部位,临滨砂坝圈闭带规模稍逊于滩砂岩性圈闭带,储集条件略差,保存条件优越,且早期油气聚集未遭遇破坏,晚期油气优先充注,该圈闭带的油气成藏条件最为有利。

(2)滩砂岩性圈闭带永进油田西北方向上倾部位,大东沟断裂带横穿该区域,芳12—芳10井区较大区域内红色泥岩段连续分布,未失去保存条件,滩砂规模发育且为湖湾相泥岩分隔,芳12井位于构造下倾部位,不在滩砂主体部位,钻遇厚层砂体且获低产油流,该区域的含油气性确定,具有一定规模,为次有利区域。

(3)桑家渠断裂带构造西倾末端,该区滩砂发育规模较小,高部位与白垩系底砂岩相接,封盖条件不利。芳3—芳2井之间的区域临滨砂坝较为发育,西山窑组西三段上部灰色泥岩封盖,西山窑组西二段泥岩作底板,保存条件较好,位于构造最高部位,油气运移条件最佳,不利之处临滨砂坝的岩性偏细,储集性欠佳,可作为后备勘探领域。

6 结论

(1)准噶尔盆地莫南斜坡侏罗系西山窑组沉积期整体处于富泥环境,水进域砂体较为发育,纵向上集中于四级层序SQ1基准面上升半旋回(西山窑组西三段),平面上赋存于浪控三角洲三角洲前缘相带,发育斜坡南翼浪控三角洲内前缘滩砂带和斜坡北翼浪控三角洲外前缘临滨砂坝带2套规模砂体。

(2)莫南斜坡侏罗系西山窑组烃源基础雄厚,发育多套储盖组合,位于继承性的古斜坡构造高部位,地质历史一直处于油气运移的指向区,喜山期低角度逆冲断裂横贯研究区,俘获深部烃类向构造上倾部位运移,形成实际的优势通道具备较好成藏条件,其中圈闭条件、断砂耦合关系为油气成藏主控因素。

(3)莫南斜坡西山窑组西三段三角洲内前缘滩砂岩性圈闭带与三角洲外前缘的临滨砂坝岩性圈闭带与北西向的芳草湖、大东沟、桑家渠推覆断裂带平面上高角度相交。南翼滩砂岩性圈闭带发现永进油田,提交亿吨级储量,向北滩砂发育程度降低,保存条件变差,芳12井区上倾部位尚存在一定的勘探潜力;北翼临滨砂坝带砂体规模发育,油源、保存条件优越,是下步勘探部署的最有利区域;桑家渠断裂带西倾末端的临滨砂坝具有一定规模,油气地质条件有待进一步分析论证。

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