準(zhǔn)噶爾盆地西北緣五、八區(qū)二疊系佳木河組油氣勘探潛力分析

準(zhǔn)噶爾盆地西北緣五、八區(qū)二疊系佳木河組油氣勘探潛力分析

準(zhǔn)噶爾盆地北緣前陸沖斷帶的二疊紀(jì)逆沖斷具有明顯的相同生長(zhǎng)性質(zhì)和多期重疊瓦沖斷活動(dòng)。在沖斷隆升、風(fēng)化剝蝕、搬運(yùn)與沉降充填的地球動(dòng)力學(xué)過(guò)程中,斷裂活動(dòng)是主動(dòng)的,其產(chǎn)物是各類扇體。本文應(yīng)用Vail的層序地層學(xué)理論,將準(zhǔn)噶爾盆地西北緣五、八區(qū)佳木河組(P1j)劃分出4個(gè)三級(jí)層序,并從沖斷活動(dòng)的產(chǎn)物——主要成因扇體(扇三角洲)和火山巖組成的混積地層發(fā)育特征出發(fā),研究準(zhǔn)噶爾盆地西北緣早二疊紀(jì)逆沖推覆作用的地層沉積響應(yīng),并進(jìn)一步探討準(zhǔn)噶爾盆地西北緣的油氣成藏規(guī)律,以促進(jìn)火山巖有利相帶及儲(chǔ)集體預(yù)測(cè)研究。1層序界面類型準(zhǔn)噶爾盆地西北緣二疊系佳木河組為火山巖與碎屑巖混積地層,巖性復(fù)雜,且?guī)r相變化大,無(wú)標(biāo)志層可以對(duì)比,火山噴發(fā)旋回與基準(zhǔn)面旋回、沉積旋回缺乏必然聯(lián)系。但是,該套地層中火山巖與沉積巖均是層狀產(chǎn)出,都屬于史密斯地層,其層面都受構(gòu)造剝蝕的控制,可以進(jìn)行區(qū)域性的追蹤對(duì)比。因此,可以根據(jù)不整合面和巖層層面對(duì)該火山巖系進(jìn)行層序地層劃分和對(duì)比。首先在地震剖面上識(shí)別出主要的層序界面,為4種類型的不整合面:削截不整合、削蝕不整合、削蝕上超不整合和不整合—整合。在不整合識(shí)別的基礎(chǔ)上,應(yīng)用合成地震記錄將鉆井巖性剖面標(biāo)定到三維地震剖面上,并識(shí)別出與三級(jí)層序界面有關(guān)的不整合類型;同時(shí),在鉆井剖面上,通過(guò)火山旋回的識(shí)別和沉積旋回的判定,明確層序界面處的各種沉積特征,進(jìn)而劃分出層序界面的不同類型。依照上述方法,將準(zhǔn)噶爾盆地西北緣五、八區(qū)(見圖1)佳木河組下亞組分為2個(gè)三級(jí)層序,分別命名為PSQ1、PSQ2,而中亞組和上亞組分別為三級(jí)層序PSQ3和PSQ4。其中PSQ1、PSQ2以火山巖為主,PSQ3和PSQ4以沉積巖為主。在此基礎(chǔ)上,應(yīng)用常規(guī)的研究方法進(jìn)行沉積相研究。2沉積體系及沉積特征在三級(jí)層序等時(shí)地層格架內(nèi),對(duì)研究區(qū)內(nèi)200多口探井進(jìn)行了三級(jí)層序的劃分,并觀察了21口井的巖心,從巖心相標(biāo)志和測(cè)井旋回性分析,準(zhǔn)噶爾盆地西北緣五、八區(qū)佳木河組主要發(fā)育扇三角洲相、火山口及近火山口相、遠(yuǎn)火山口相。在此基礎(chǔ)上總結(jié)出盆地的垂向沉積充填序列:下亞組主要充填火山巖和火山碎屑巖,中亞組及上亞組主要充填扇三角洲相為主的粗碎屑沉積物。佳木河組中亞組頂部發(fā)育構(gòu)造不整合面,使佳木河組沉積以火山作用為主,同時(shí)伴隨有扇三角洲沉積體系的存在,構(gòu)成了一個(gè)由火山—火山碎屑巖和正常碎屑巖體系組成的復(fù)合系統(tǒng)。其垂向充填序列是火山作用總體向上逐漸變?nèi)?正常碎屑巖(主要是扇三角洲沉積體系)的沉積作用總體向上增強(qiáng),反映了兩者呈負(fù)相關(guān)的互為消長(zhǎng)的關(guān)系。同時(shí),由于火山口沿西北緣紅山嘴斷裂、五區(qū)南側(cè)斷裂、克拉瑪依斷裂和白堿灘斷裂分布,使火山巖分布呈條帶狀和塊狀;隨著火山作用的減弱,后期陸源碎屑巖沿著火山巖形成的溝谷體系向盆地內(nèi)部推進(jìn)。佳木河組主要以火山巖和扇三角洲為沉積主體,在不同時(shí)期具有不同的規(guī)模和分布范圍。PSQ1—PSQ3沉積時(shí)期發(fā)育的火山巖和扇三角洲沉積體系占主導(dǎo)地位,沉積規(guī)模大、范圍廣,但有逐漸縮小的趨勢(shì);PSQ4沉積時(shí)期湖岸線向湖盆的東北部遷移,沉積范圍最小(見圖2)。PSQ1沉積時(shí)期,由于斷裂帶活動(dòng)劇烈,火山作用強(qiáng)烈,火山巖沉積面積大,遠(yuǎn)火山口相大部分沿?cái)嗔褞Х植?五區(qū)和八區(qū)銜接處亦發(fā)育,火山口及近火山口相主要分布在五區(qū)東部和東南部以及八區(qū)的南部;這一時(shí)期物源供應(yīng)充足,五區(qū)主體和八區(qū)西南部發(fā)育扇三角洲平原亞相,河道縱橫交錯(cuò),沉積面積大,在五區(qū)東南部和八區(qū)中南部有扇三角洲前緣亞相沉積,向東南部的盆地中心主要發(fā)育湖相沉積(見圖2a)。PSQ2沉積時(shí)期,斷裂活動(dòng)依然頻繁,火山作用仍然較強(qiáng),但弱于PSQ1沉積時(shí)期,遠(yuǎn)火山口相依然沿?cái)嗔褞Х植?八區(qū)西部和五區(qū)中西部、南部亦有沉積,火山口及近火山口相主要在五區(qū)西部和八區(qū)西南部發(fā)育,規(guī)模較小;在充足的物源供應(yīng)條件下,沉積體系逐漸向東北部遷移,扇三角洲平原亞相在五區(qū)主體和八區(qū)西部發(fā)育,扇三角洲前緣亞相形成多個(gè)大規(guī)模疊置的朵體,向東北部和東南部推進(jìn),且東南部的物源供給強(qiáng)度大于東北部(見圖2b)。PSQ3沉積時(shí)期,火山作用再次增強(qiáng),發(fā)育面積和發(fā)育強(qiáng)度擴(kuò)大,且向東北方向延伸,斷裂帶發(fā)育區(qū)仍然沉積遠(yuǎn)火山口相,在五區(qū)中部形成大規(guī)模條帶狀火山口及近火山口相沉積,五區(qū)西南部和五、八區(qū)銜接處也有沉積(見圖2c);此時(shí)物源供應(yīng)依然很充足,但扇三角洲平原亞相沉積范圍變小,發(fā)育于五區(qū)西部、北部和八區(qū)的西南部,扇三角洲前緣亞相范圍擴(kuò)大,主要在五區(qū)東南部,五、八區(qū)的銜接處和八區(qū)中南部沉積,形成多期三角洲朵體疊置的沉積格局(見圖3)。PSQ4沉積時(shí)期處于湖平面下降期,火山作用變?nèi)?只在五區(qū)中東部有遠(yuǎn)火山口相沉積,沉積范圍小,五區(qū)東南部,五、八區(qū)銜接處和八區(qū)西部有小規(guī)?；鹕娇诩敖鹕娇谙喑练e;物源供應(yīng)少,扇三角洲體系不發(fā)育,沉積面積小,只在五區(qū)南部及五、八區(qū)銜接處和八區(qū)西部發(fā)育扇三角洲平原亞相,五區(qū)東南部、東北部和八區(qū)西部發(fā)育扇三角洲前緣亞相(見圖2d)。研究區(qū)發(fā)育的扇三角洲內(nèi)前緣和外前緣在巖性和厚度上有一定的區(qū)別。內(nèi)前緣以細(xì)粉砂巖、沉凝灰?guī)r和灰黑色泥巖互層為特征,層數(shù)多,單層薄;外前緣以泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖和灰黑色、黑色泥巖為主,且泥巖厚度大,分布廣,粉砂巖主要以薄層發(fā)育,層數(shù)少,分布面積小。PSQ1到PSQ4沉積時(shí)期,火山巖呈帶狀分布,火山口呈塊狀分布,扇三角洲平原沿火山巖形成多個(gè)獨(dú)立的溝谷體系,并在西部和西北部?jī)纱笪镌吹墓?yīng)下向東部和東南部推進(jìn)。在物源供應(yīng)充足、火山活動(dòng)較弱的時(shí)期,扇三角洲發(fā)育面積廣闊,靠近斷裂帶部位沉積厚度大;而火山活動(dòng)活躍期,扇三角洲通常被分割成若干個(gè)小型的扇體;湖平面下降期,由于構(gòu)造活動(dòng)的強(qiáng)弱變化,形成古地貌的高低變化,沉積體系尖滅線位置有差異。同時(shí),事件性的丘狀火山口噴發(fā)通常使正常發(fā)育的扇三角洲前緣發(fā)生變化,并在前緣有部分朵體的疊置。3油氣藏封閉控制因素的探討準(zhǔn)噶爾盆地西北緣是油氣資源非常豐富的油氣聚集帶,勘探至今,五、八區(qū)主要發(fā)現(xiàn)五區(qū)南P3w油氣藏、克82井區(qū)P3w油氣藏、五區(qū)P3w油藏和八區(qū)P2x-P1f油藏等,探明儲(chǔ)量達(dá)到2×108t,勘探潛力巨大。然而,區(qū)域內(nèi)并非到處都富集油氣,油氣的分布受聚集場(chǎng)所及蓋層封閉性的限制,而油氣聚集場(chǎng)所與沉積環(huán)境的關(guān)系較為密切,蓋層封閉性與斷裂發(fā)育和巖性、物性有關(guān)。二疊系佳木河組儲(chǔ)集巖有礫巖、砂巖、火山巖等,但以砂礫巖和火山巖為主;礫巖和砂巖主要發(fā)育于扇三角洲環(huán)境。因此,在火山巖限制的條帶狀扇三角洲分布范圍內(nèi),應(yīng)該沿垂直于斷裂帶和構(gòu)造剝蝕線的方向?qū)ふ矣欣膬?chǔ)集相帶。本區(qū)成藏期斷裂活動(dòng)不頻繁,規(guī)模小,且未斷穿頂部湖相泥巖,泥巖蓋層對(duì)下部和側(cè)向的油氣藏起到有效封堵作用;儲(chǔ)集巖物性的垂向和側(cè)向變化是另一種油氣藏封閉控制因素。將已知的油藏層位與發(fā)育的沉積相類型進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn),PSQ3、PSQ4中主要油氣藏多分布在扇三角洲平原亞相和前緣亞相中,如PSQ3平原亞相中的檢烏105井區(qū)和574井、前緣亞相中的克82井和561井以及PSQ4平原亞相中的克85井、前緣亞相中的克82井。因?yàn)樵搩煞N沉積亞相沉積物粒度粗,砂質(zhì)純凈,孔隙度和滲透率大,同時(shí)靠近斷裂帶發(fā)育區(qū)和構(gòu)造剝蝕線,為油氣垂向和橫向運(yùn)移的有利指向區(qū);同時(shí),其上部的厚層泥巖和風(fēng)化黏土層對(duì)油氣起到了有效的封堵作用,此外,沉積微相變化導(dǎo)致的巖性變化及處于靜止期的斷層均形成了有效側(cè)向封堵。在火山巖、火山碎屑巖和正常碎屑巖混合巖性沉積的PSQ3和PSQ4層序內(nèi),所占比例較少的火山巖中亦見到油氣顯示,特別是沉積厚度很小的火山口及近火山口相,成為零星井位的主要產(chǎn)層。如:PSQ4的809井、256井,雖然其平面的主要沉積體系為扇三角洲,但是產(chǎn)油層位卻是流紋巖、安山巖和凝灰?guī)r,故其成藏時(shí)期應(yīng)晚于火山噴發(fā)期,且火山巖裂縫發(fā)育,儲(chǔ)集物性好于碎屑巖,頂部不整合面形成的風(fēng)化殼對(duì)油氣藏形成有效封堵,斷層形成側(cè)向封堵;PSQ3的573井處于斷裂帶附近,且發(fā)育火山口及近火山口相,儲(chǔ)集巖巖性主要為流紋巖,裂縫發(fā)育,能夠聚集成藏;而直接與斷裂帶接觸的扇三角洲平原亞相、前緣亞相能夠就近捕捉沿?cái)嗔褞Т瓜蜻\(yùn)移上來(lái)的油氣(見圖4),并在其內(nèi)聚集成藏。但是從整個(gè)油氣藏顯示來(lái)看,并非所有的扇三角洲平原亞相、火山口和近火山口相都是很好的儲(chǔ)集層,關(guān)鍵在于構(gòu)造(裂縫)、成巖、油源、圈閉等與儲(chǔ)集層的空間匹配關(guān)系[13,14,15,16,17,18],PSQ1和PSQ2地層中未發(fā)現(xiàn)可開采的油氣田亦有此原因。4扇三角洲沉積體系準(zhǔn)噶爾盆地西北緣五、八區(qū)佳木河組火山巖系火山巖與沉積巖均是層狀產(chǎn)出,其層面都具有等時(shí)性,都受構(gòu)造剝蝕的控制,其不整合面完全可以對(duì)比,可以作為層序發(fā)育界面。佳木河組下亞組主要充填火山巖和火山碎屑巖,中亞組和上亞組主要充填扇三角洲為主的粗碎屑沉積物?；鹕阶饔每傮w上逐漸變?nèi)?正常碎屑巖(主要是扇三角洲沉積體系)的沉積作用總體向上增強(qiáng),反映了兩者呈負(fù)相關(guān)的互為消長(zhǎng)的關(guān)系。PSQ1—PSQ4沉積時(shí)期為湖平面下降期,在西部和西北物源的供應(yīng)下,