白曉佳,康永尚,2,李培俊,曾 軍,王 建,齊雪峰,鐘權(quán)鋒
(1.中國石油大學(xué)(北京)地球科學(xué)學(xué)院,北京 102249;2.中國石油大學(xué)(北京)油氣資源與探測國家重點實驗室,北京 102249;3.中國石油天然氣股份有限公司新疆油田分公司準(zhǔn)東采油廠,新疆阜康 831511;4.中國石油天然氣股份有限公司新疆油田分公司,新疆克拉瑪依 834000)
位于準(zhǔn)噶爾盆地東部的北三臺地區(qū)是一個重要的油氣聚集帶,在白堊系有28口井見到油氣顯示,并在2口井獲得了低產(chǎn)油流[1],但是并未發(fā)現(xiàn)大油藏。該斜坡帶白堊系構(gòu)造平緩,構(gòu)造圈閉不發(fā)育,以巖性地層油藏為主,且在垂向上需要斷裂作為油氣運(yùn)移的通道才具備油氣成藏條件[2-4]。北三臺凸起西斜坡白堊系成藏條件比較復(fù)雜,按照傳統(tǒng)的構(gòu)造油藏勘探思路遇到了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。前人曾將北三臺地區(qū)白堊系劃分為2個三級層序和3個體系域,并分析了沉積相類型及其特征[1],但對于白堊系儲層較薄、橫向相變迅速的地區(qū),以三級層序體系域單位編圖并不能對實際勘探進(jìn)行有效指導(dǎo)[5-11]。因此,筆者通過建立高頻層序地層格架,以主要含油氣高頻層序地層單元為重點,對北三臺凸起西斜坡三維區(qū)開展構(gòu)造特征研究,劃分構(gòu)造單元,分析典型出油氣點的成藏模式,總結(jié)白堊系成藏特點,以期為北三臺凸起西斜坡隱蔽油氣藏的勘探提供新的理論支持。
北三臺凸起西斜坡是一個自西南向東北方向抬升的大斜坡,三維地震覆蓋面積1 093km2。該凸起東鄰吉木薩爾凹陷,南與阜康斷裂帶相接,西與阜康凹陷以斜坡形態(tài)過渡,北至沙丘隆起,三面臨凹,有充足的油源和優(yōu)越的油氣運(yùn)移條件[12-15](圖1)。
圖1 北三臺凸起西斜坡白堊系研究區(qū)位置Fig.1 Location Map of the Study Area of Cretaceous in Western Slope of Beisantai Uplift
北三臺凸起的發(fā)育始于石炭紀(jì)晚海西期,形成于白堊系沉積前,遭受多期剝蝕[16]。在古近系及其下地層沉積期間,西斜坡地區(qū)持續(xù)沉降,地層厚度穩(wěn)定增加,在白堊系自下而上沉積了清水河組、呼圖壁河組、勝金口組、連木沁組和東溝組。新近紀(jì)以及第四紀(jì)以來,北三臺凸起西斜坡受南部造山運(yùn)動的擠壓,南部下沉,并在山前發(fā)生褶皺,北部發(fā)生翹傾,西斜坡區(qū)向西強(qiáng)烈傾斜,帳北斷褶帶及其以東區(qū)域成為剝蝕區(qū)。這種下超上剝作用導(dǎo)致白堊系底部清水河組以超覆尖滅為主,上覆地層以剝蝕尖滅為主,以東溝組剝蝕最為嚴(yán)重,僅在三維區(qū)北部發(fā)育。
基于前人對北三臺地區(qū)層序地層的劃分[1],根據(jù)Vail經(jīng)典層序地層學(xué)理論,利用地震和鉆測井資料,首先對準(zhǔn)噶爾盆地白堊系開展層序地層研究,識別三級層序界面,從區(qū)域上控制研究區(qū)三級層序劃分,將盆地三級層序劃分方案引入到研究區(qū),建立研究區(qū)三級層序地層格架[17-21];其次,為了更好地體現(xiàn)層序格架對油氣的控制作用,針對主要含油氣體系域開展準(zhǔn)層序組及準(zhǔn)層序的劃分,通過油氣顯示的逐級歸位最終確定含油氣高頻層序地層單元,對其開展構(gòu)造與成藏研究。高頻層序的研究是以Vail層序的識別為基礎(chǔ),依據(jù)測井信息將基準(zhǔn)面旋回的識別及劃分納入三級層序地層格架中[22-23]。
通過對準(zhǔn)噶爾盆地區(qū)域二維地震剖面的解釋,共識別出4個三級層序界面,據(jù)此將盆地白堊系劃分為4個三級層序(SQ1~SQ4),其中SQ1相當(dāng)于清水河組一段,SQ2相當(dāng)于清水河組二段和呼圖壁河組中下段,SQ3與呼圖壁河組上段、勝金口組和連木沁組相對應(yīng),SQ4相當(dāng)于東溝組。由于北三臺凸起西斜坡位于準(zhǔn)噶爾盆地的邊緣凸起部位,缺失盆地腹部清水河組一段,與盆地層序劃分對比認(rèn)為研究區(qū)白堊系只發(fā)育SQ2~SQ4。
白堊系三級層序在地震剖面、測井和巖相上特征明顯。從SQ1到SQ4,在地震剖面上都有非常明顯的上超及削截標(biāo)志。在三級層序內(nèi)部,可根據(jù)初始湖泛面和最大湖泛面將SQ2劃分為低位體系域、水進(jìn)體系域和高位體系域,將SQ3劃分為水進(jìn)體系域、凝縮段和高位體系域,其地震反射特征也各不相同(圖2)。
北三臺凸起西斜坡白堊系儲層較薄,橫向相變迅速,以三級層序體系域開展成藏研究過于粗放,更不能對實際勘探進(jìn)行有效指導(dǎo)。在三級層序格架內(nèi),運(yùn)用經(jīng)典高頻層序地層學(xué)原理對主要含油體系域開展準(zhǔn)層序組和準(zhǔn)層序的劃分,可以更客觀、更深入地揭示層序格架對油氣成藏的控制作用,為隱蔽油氣藏研究奠定堅實的基礎(chǔ)[24-26]。
通過巖芯含油統(tǒng)計,發(fā)現(xiàn)白堊系油氣主要富集在SQ2層序的低位體系域和水進(jìn)體系域中,根據(jù)準(zhǔn)層序組和準(zhǔn)層序的邊界劃分標(biāo)準(zhǔn),將其細(xì)分為4個準(zhǔn)層序組和14個準(zhǔn)層序。通過巖芯觀察和油氣顯示歸位,發(fā)現(xiàn)準(zhǔn)層序為白堊系主要含油氣高頻層序地層單元(表1)。
圖2 北三臺凸起西斜坡白堊系三級層序地層及體系域劃分Fig.2 Third-order Sequence Stratigraphy and System Tract Division of Cretaceous in Western Slope of Beisantai Uplift
表1 北三臺凸起西斜坡白堊系高頻層序地層劃分Tab.1 Division of High-frequency Sequence Stratigraphy of Cretaceous in Western Slope of Beisantai Uplift
圖3 北三臺凸起西斜坡西泉011井高頻層序地層分析Fig.3 Analysis of High-frequency Sequence Stratigraphy for Well Xiquan011in Western Slope of Beisantai Uplift
基于地震解釋及前人研究,以準(zhǔn)層序K1h2-31的深度構(gòu)造圖為例(圖4),可以看出其構(gòu)造整體上由西向東、由北向南抬升,地層在東南方向超覆尖滅。垂向上,白堊系底部3個含油氣高頻層序地層單元以超覆尖滅為主,上部地層以剝蝕尖滅為主。根據(jù)局部構(gòu)造形態(tài)的變化,將準(zhǔn)層序K1h2-31的構(gòu)造形態(tài)劃分為沙南鼻突、西泉鼻突和北38鼻突,其中西泉鼻突是相對較大的鼻狀隆起帶,與北三臺凸起屬于同一構(gòu)造線,平行于造山帶。這些鼻突的軸或邊側(cè),往往發(fā)育有與其軸向大致相同的中、小型斷裂,系同一擠壓作用形成的產(chǎn)物,是油氣運(yùn)移的重要通道。
建立油氣成藏模式需要對圈閉與油氣的接觸關(guān)系進(jìn)行深刻剖析,并在區(qū)帶上解釋和預(yù)測油氣的分布[27]。研究區(qū)內(nèi)白堊系所獲油流主要來自于西泉011井和北38井,根據(jù)出油井的構(gòu)造位置及油氣運(yùn)聚特征,將白堊系成藏模式主要劃分為西泉鼻突成藏模式和北38鼻突成藏模式。
西泉鼻突是研究區(qū)最大的鼻狀隆起帶,其成藏主要受K1q1-(2~4)2準(zhǔn)層序巖性尖滅控制。當(dāng)油氣沿斷裂自下而上運(yùn)移的同時也沿著白堊系底部的不整合面自西向東發(fā)生橫向運(yùn)移,當(dāng)運(yùn)移至西泉地區(qū)時,由于受河流相的控制,K1q1-(2~4)2準(zhǔn)層序在西泉011井上傾方向存在巖性變化,形成側(cè)向封堵,而使油氣聚集成藏,所以西泉鼻突是由不整合面和斷裂構(gòu)成油氣運(yùn)移網(wǎng)絡(luò)、斜坡背景下地層發(fā)生巖性尖滅形成巖性圈閉的典型成藏模式[28](圖5)。
圖4 北三臺凸起西斜坡白堊系準(zhǔn)層序K1h21-3 深度構(gòu)造Fig.4 Depth Structure of Parasequence K1h21-3of Cretaceous in Western Slope of Beisantai Uplift
圖5 北三臺凸起西斜坡白堊系西泉鼻突油氣成藏模式Fig.5 Hydrocarbon Accumulation Model of Xiquan Nasal Process of Cretaceous in Western Slope of Beisantai Uplift
北38鼻突成藏相對比較復(fù)雜,同時受到斷層和地層巖性變化的雙重控制。北38井位于小層的超覆尖滅線附近,缺失清水河組的沉積,其呼圖壁組下部沉積的砂礫巖也直接超覆在下伏地層之上,并受斷層側(cè)向遮擋,因上傾方向上的巖性巖相變化和地層超覆尖滅而形成了構(gòu)造-地層-巖性復(fù)合油氣藏。在此作為不整合面的底礫巖層,一方面是油氣橫向運(yùn)移的通道,另一方面在底礫巖內(nèi)及其相鄰層內(nèi)的局部構(gòu)造圈閉和巖性圈閉中形成油氣藏(圖6)。
圖6 北三臺凸起西斜坡白堊系北38鼻突油氣成藏模式Fig.6 Hydrocarbon Accumulation Model of Bei38Nasal Process of Cretaceous in Western Slope of Beisantai Uplift
(1)白堊系底部斷裂和不整合是成藏的關(guān)鍵因素。白堊系本身不具備生烴能力,油氣主要來自于阜康凹陷三疊系與侏羅系烴源巖[4],三疊系與侏羅系以及侏羅系與白堊系之間的不整合面是油氣橫向運(yùn)移的主要通道,而分布于研究區(qū)東部的區(qū)域性斷層和中、小型斷層溝通了深部烴源巖與淺部儲集層,使油氣進(jìn)入白堊系后沿構(gòu)造脊部橫向運(yùn)移而在構(gòu)造高點聚集成藏。
(2)鼻突構(gòu)造是有利成藏區(qū)。白堊系構(gòu)造形態(tài)較為簡單,只有研究區(qū)東部發(fā)育的兩大近東西向鼻突隆起幅度較高,斷層相對發(fā)育,是油氣聚集的良好場所,如與有利儲層發(fā)育區(qū)疊合則可形成構(gòu)造-地層復(fù)合圈閉。
(3)白堊系成藏主要受巖性突變帶和地層尖滅線的控制。白堊系下部清水河組和呼圖壁河組發(fā)育的單套儲層受沉積相控制,橫向變化較大,砂體薄,只有在縱、橫向上受局部蓋層或巖性變化的遮擋,才能形成較為有利的儲蓋組合;同時白堊系地層的形成也是一個底超頂剝的沉積過程,在超覆尖滅線附近油氣顯示活躍,若儲集體與尖滅線配合良好,則可形成地層超覆油氣藏[29]。
(1)以Vail經(jīng)典層序地層學(xué)理論為指導(dǎo),在噶爾盆地準(zhǔn)北三臺凸起西斜坡白堊系中識別出4個三級層序(SQ1~SQ4),SQ2發(fā)育完整的低位體系域、水進(jìn)體系域和高位體系域,SQ3發(fā)育低位體系域、凝縮段和高位體系域。SQ2低位體系域和水進(jìn)體系域是主要含油氣體系域,將其劃分為4個準(zhǔn)層序組和14個準(zhǔn)層序,并通過油氣顯示歸位,確定白堊系底部的3個準(zhǔn)層序為主要含油氣高頻層序地層單元。
(2)通過對含油氣地層單元的構(gòu)造研究,將白堊系構(gòu)造形態(tài)劃分為沙南鼻突、西泉鼻突和北38鼻突。研究區(qū)主要形成了西泉鼻突的巖性尖滅油氣藏成藏模式和北38鼻突的構(gòu)造-地層復(fù)合油氣藏成藏模式,總結(jié)出白堊系成藏具有受鼻突構(gòu)造、局部斷裂、地層超覆尖滅線以及巖性突變帶控藏的特點。
(3)西泉鼻突與北38鼻突是研究區(qū)良好的油氣顯示地區(qū)和有利的油氣運(yùn)移指向區(qū),建議對其展開詳細(xì)研究,落實含油面積,擴(kuò)大現(xiàn)有勘探成果。
(4)盡管在構(gòu)造和斷裂配合下,研究區(qū)部分河道帶也有可能形成有利的巖性圈閉,但其側(cè)向封堵的風(fēng)險較高,不利于油氣保存,故可確定北三臺西斜坡白堊系后續(xù)勘探應(yīng)以地層超覆尖滅線附近發(fā)育的地層圈閉為主。
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