准噶尔盆地西北缘五八区二叠纪地层整体含油综合分析

2014-02-10龚福华刘明军梅华平陈开研胡志鹏甯濛纪璇

长江大学学报(自科版) 2014年26期

龚福华，刘明军，梅华平，陈开研胡志鹏，甯濛，纪璇

（油气资源与勘探技术教育部重点实验室（长江大学）湖北武汉，430100）

准噶尔盆地西北缘五八区二叠系共有5组地层：上乌尔禾组（P3w），下乌尔禾组（P2w），夏子街组（P2x），风城组（P1f）和佳木河组（P1j）。通过近年来的研究，对五八区的构造和地层的认识不断深入。五八区地层剥蚀严重，上乌尔禾组在八区缺失；下乌尔禾组在五区剥蚀严重；夏子街组和风城组剥蚀较为严重，仅存在于靠近湖盆区域；佳木河组地层由西部隆起向盆地方向遭受剥蚀。近些年，在五八区储层特征分析、五八区成藏特征研究方面也取得了新的认识。五八区二叠系储层整体属于低孔低渗储层，储层的非均质性强。笔者参考前人的研究成果和详实的资料对五八区二叠纪地层含油特征进行深入探讨，旨在为五八区勘探与开发提供借鉴。

1 区域地质概况

以二叠系的构造格局为基础，可将准噶尔盆地划分为3个隆起2个拗陷，5个一级构造单元和44个二级构造单元。五八区处于准噶尔盆地西北缘西部隆起克百断裂带下盘和中拐凸起东北翼，西部隆起形成于海西运动时期，受印支运动、燕山运动和喜山运动的影响，整体表现为向盆地内倾伏的大型单斜［1］。五八区北部靠近南白碱滩断裂带，西南部紧邻红山嘴断块区，东南部为玛湖凹陷，东北部与百口泉探区南部相邻，勘探面积约为460k m2。

五八区地层为南偏东倾向的单斜构造，乌尔禾组地层倾角约为5～10°，佳木河组地层倾角相对较大，地层倾角约为18°［2］。地层受海西运动和印支运动的影响，形成了向盆地边缘逐渐抬升的多级断阶，发育大量的断裂，多为逆掩断裂，以一、二级断裂为主［3］。五八区主要断裂有克－百断裂带、五区南断裂、西百白断裂、拐114井东断裂、K82西断裂、检101西断裂、检11井断裂、K302南断裂等，多数断裂具有明显的同生断层性质与多期叠瓦冲断活动的特点［4］。五八区的构造即控制着沉积的展布特征，又影响了油气的运移方式。单斜构造为玛湖凹陷中的油气运移指明了方向，是五八区二叠系储层含油气的前提条件；同时，大量的断层一方面为油气运移提供了快速通道，另一方面成为油气储集的侧向遮挡。

2 储集体特征

研究区发育有碎屑岩和火山岩，碎屑岩存在于二叠系各阶中，火山岩主要发育在佳木河组和风城组地层中。碎屑岩岩石类型包括：砂质砾岩、小砾岩、砂砾岩、粗粒砂岩、中粒砂岩、细粒砂岩、粉砂岩、泥岩等，五八区以砾岩、砂砾岩为主，除泥岩外均可作为良好的油气储集体。火山岩主要包括安山岩、玄武岩、流纹岩、凝灰岩、沉火山角砾岩等，火山岩各类岩石都可以形成油气的储集空间。

2.1 碎屑岩储集体

五八区的碎屑岩主要发育冲积扇相和扇三角洲相，冲积扇相主要发育在P3w和P2w，扇三角洲相发育在各地层中。沉积控制着油气储集体的岩石类型，也控制着储集的厚度和范围。

五八区冲积扇多为叠覆扇，具有垂向叠置，扇上有扇；侧向迁移，扇外有扇的特点。经过精细的微相分析及横向对比，可以识别出23个冲积扇体，每个扇可进一步分为扇根、扇中和扇缘3个亚相。扇根亚相分为主槽、槽滩和漫洪带微相；扇中亚相分为辫流线、辫流砂岛和漫流带；扇缘亚相分为扇缘河道和泛滥平原。主槽、槽滩、辫流线、辫流砂岛、扇缘河道等微相发育有砂岩、砂砾岩及砾岩，物性较好，且所占面积大，作为油气储集相带［5－6］。

根据五八区扇三角洲的沉积环境特征，可将其划分成扇三角洲平原、扇三角洲前缘和前扇三角洲3个亚相。扇三角洲平原亚相可进一步划分为辫状河道、天然堤、漫流沉积3个微相；扇三角洲前缘亚相主要发育水下分流河道、水下分流河道间2个沉积微相。扇三角洲前缘进入湖泊中，以泥岩为主，不作为储层，但扇三角洲平原的辫状河道和扇三角洲前缘的水下分流河道砂砾岩发育，为良好的储集体，并占据了扇三角洲相的大部分面积。

在五八区存在一种特殊的沉积微相——主河道微相，该微相出现在冲积扇的扇根、扇中和扇三角洲平原、扇三角洲前缘亚相中。主河道水流冲刷、搬运能力强，有滞留的碎屑支撑砾岩和砂砾岩，扇根和扇中的主河道中通常出现泥质含量较高的砾缘缝，扇三角洲平原与扇三角洲前缘的主河道的砾缘缝泥质含量有所减少［7］。主河道微相是五八区储集性能较好的储集微相，物性和含油性好，单层厚度不大，厚度较大的主河道一般是由多期河道叠置形成的。

2.2 火山岩储集体

火山岩相主要有喷溢相、爆发相和再搬运火山碎屑岩相。喷溢相的岩性有安山岩、流纹岩、玄武岩等熔岩，可分为上部亚相和下部亚相。上部亚相发育气孔，气孔为熔岩冷凝而在内部形成的孔隙，不具连通性，储集性能较差；上部亚相多发育裂缝，渗透性能强，储集物性好。爆发相主要为凝灰岩，包括热基浪亚相和热碎屑流亚相。热基浪亚相以晶屑、玻屑凝灰岩为主，相对致密；而热碎屑流亚相多为岩屑、晶屑凝灰岩，溶蚀作用形成的孔隙发育，作为良好的油气储集体。再搬运火山碎屑岩相以沉火山角砾岩和沉凝灰岩为主，颗粒较粗，凝灰质含量高，溶蚀作用形成的孔隙发育，储集性能较好。

3 储层非均质性

3.1 沉积非均质性

由沃尔索相律可知，相在平面上相邻，在垂向上叠覆［8］，沉积非均质性主要表现在垂向上非均质性和平面上非均质性。冲积扇相对扇三角洲更靠近物源位置，冲积扇沉积物相对扇三角洲的沉积物粒度粗。而在同一沉积相中不同的亚相或微相，沉积物的颗粒大小、沉积厚度也存在差异。如冲积扇的扇根→扇中→扇端，垂向上颗粒由粗变细，在平面上储层厚度逐渐变薄、颗粒也由砾岩向砂砾岩向砂岩变化，同时储集体的物性也由好逐渐变差［9－10］。在火山岩、再搬运火山碎屑岩相中同样如此。

3.2 成岩非均质性

研究区压实作用强烈，随着压实程度的增强，颗粒由初始沉积时的点接触变化为线接触、凹凸接触（见图1）。压实作用使塑性颗粒及杂基条带弯曲变形，个别颗粒破碎。压实作用使碎屑颗粒之间的接触由点接触到线接触，再到凹凸接触，而且由此损失的孔隙度不可逆转。因此，压实作用是导致五八区低孔低渗的主要原因之一。

研究区的胶结作用较严重，且胶结物成分种类较多，如碳酸盐、硅质、黏土矿物、沸石类、钠长石、石膏、黄铁矿和磷灰石等。如研究区砂岩中绿泥石多以孔隙充填式呈叶片状生长并进入孔喉空间（见图2），封闭微孔隙或喉道，使得储集空间减少，造成渗透率下降。砂砾岩孔隙中普遍分布硅质胶结物，其中石英颗粒产生次生加大（见图3），进而充填储层的粒间孔隙，降低储层的孔隙度，增强了储层的非均质性［11］。

溶蚀作用是改善研究区储层物性的重要作用之一，研究区的被溶蚀矿物主要有方沸石（见图4）、长石、浊沸石、方解石和片沸石等。溶蚀作用使储集体增加了孔缝数量，改善了原始孔缝形态，为油气聚集提供了空间，为形成大油气田提供条件。

图1 T85722井，2630.13 m，P2 w，线接触

图2 克301井，3852.98 m，P1j，叶片状绿泥石

图3 J W27井，3085.2 m，P2 w，石英次生加大

图4 481井，2639.4 m，P1j，方沸石粒内溶孔

3.3 孔缝非均质性

通过岩心观察、薄片观察、扫描电镜观察发现，研究区二叠系孔隙类型按成因可分为2大类，即原生孔隙和次生孔隙，同样裂缝也分为原生裂缝和次生裂缝［11－12］。

碎屑岩储层中，原生粒间孔隙、次生粒内溶孔以及微裂缝的含量较高（见图5），是其主要的储集空间。这些孔缝主要发育在主河道、主槽、辫流线、辫状河道、水下分流河道的砂砾岩和砂岩中；火山岩储层中，次生溶孔为凝灰岩及沉火山角砾岩的主要储集空间，主要发育在热碎屑流亚相和再搬运火山碎屑岩亚相中。而在安山岩、流纹岩等熔岩储层中，裂缝则是其最重要的储集类型，裂缝主要发育在喷溢相的下部亚相。孔隙和裂缝的发育导致储层在平面上和垂向上出现了非均质性，裂缝发育带和孔隙发育带的物性相对较好，为形成岩性圈闭油气藏提供了条件。

若储层的均质性强，导致油气运移畅通，则容易在构造高部位形成大的油气聚集区［15］。五八区储层的非均质性特征，一方面使得五八区储集空间广泛分布，且多为低孔低渗储层，为油气大范围分布提供条件；另一方面，储层非均质性使得五八区存在溶蚀发育区和裂缝发育带，为形成大的油气聚集区提供空间。

图5 五八区碎屑岩孔缝含量柱状图

4 五八区成藏条件

五八区二叠系共存在2套烃源岩，一套为P1j的烃源岩，另一套为P1f的烃源岩。

P1j的烃源岩发育在佳木河组三段（P1j3），从二叠纪晚期至白垩纪持续排烃，其排烃高峰在早白垩世［16］。该套烃源岩生烃条件好，作为五八区油气生成的重要来源。P1j烃源岩在准噶尔盆地西北缘有一个生烃中心，该套烃源岩的厚度从盆地中心向边缘的造山带不断加厚［2，19－20］。受印支运动的影响，P1j地层在二叠纪就已经开始倾斜。因此在二叠纪晚期，P1j烃源岩产生的油气开始广覆式生烃，并面状排烃。P1j的储层正处在油气运移的通道上，并储集了大量的油气，如585井（2834～2848 m）碎屑岩储层试油，日产油高达13.08t，累计产油418.31t；克007井（3069～3079 m，3103～3109 m）火山岩储层试油，日产油高达50.53t，累计产油1945.72t。印支运动也使得二叠系地层产生了很多大的断裂，断裂成为油气运移的主要通道。如五区南断裂，P1j生成的腐殖型原油沿五区南断裂侧向运移，在二叠纪储层中聚集成藏［17－18］。

P1f烃源岩发育在残留海相－潟湖相环境沉积中，该套烃源岩有机质含量高，有机碳含量多在1%以上，最高达2.75%［21］。晚二叠世至晚三叠世为P1f油气的主要成藏期，P1f烃源岩于三叠纪末期达到生油高峰［16－17］。该套烃源岩产生的油气同样沿断层和不整合面运移，油气进入二叠系地层中。

5 结论

五八区处在准噶尔盆地西北缘西部隆起带和南东倾向的大型单斜带上，且发育大量的断裂，该种地质特征为油气运移提供了良好的条件。研究区的岩性多样，既有良好的油气储集岩体，同样有泥岩、致密凝灰岩以及致密熔岩作为盖层。五八区的储层范围广，厚度大。五八区二叠系发育冲积扇相和扇三角洲相，扇体叠覆式出现，砂砾岩、砂岩储层厚度大，面积广泛。火山岩储层厚度较大，范围广，靠近断裂带，溶蚀孔隙和裂缝发育，为大油气聚集区的形成提供了空间。

从整体上看，五八区储层的物性中等，非均质性强。但是2套烃源岩为二叠系储层提供了足够的油气，正是因为储层的非均质性特征使得五八区储层中都储集有油气。同时，五八区的砂砾岩储集体富集区、溶蚀孔隙发育区、裂缝发育带都为油气的储集提供了充足的空间，易于形成大油气聚集区。五八区油层广泛发育，即有小的油气带又有大的油气聚集区，属于整体含油，具有较高的开发价值。

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