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1、中国西部典型叠合盆地油气成藏机制与分布规律研 究 进 展第1期国家重点基础研究发展规划项目973(2006CB202300)项目办公室编 2007年10月15日准噶尔盆地腹部油气输导体系研究（2006CB202305课题）罗晓容 史基安 康永尚 周路 曾溅辉准噶尔盆地是在准噶尔地体上发育起来的，具有前寒武结晶基底、海西褶皱基底双层结构，盆地自晚古生代至第四纪经历了海西、印支、燕山、喜马拉雅等造山运动。由于构造运动的多次叠加，逐步形成了挤压性质的构造环境。从基底属性和构造岩史分析，为典型的中央地块叠合盆地。准噶尔盆地腹部地区总体处于盆地负向构造单元,构造特征为南倾的单斜带和洼陷带，形成了高压、断
2、裂、沉积相与古隆起四元联合控藏的特征。腹部地区处于富油气系统之中,具备形成各种有利隐蔽圈闭的地质条件,是准噶尔盆地寻找大、中型油气田的重要区域。自上世纪八十年代初大规模投入油气勘探以来,已取得了丰硕的勘探成果,发现了三个中-大型的油气田以及多个含油气构造。在勘探过程中积累了大量的基础地质资料，形成了有效地勘探技术系统，为进一步的油气地质研究提供了基础。按照课题的研究思想和任务要求，本课题在第一年的工作中，根据课题组成员与新疆油田公司协作的情况，选择准噶尔盆地腹部为主要研究区，借助前人在盆地演化、层序地层格架及沉积相带分析、成藏年代学等方面的研究基础，剖析研究区的流体流动的物理场特征及其演化，在
3、运聚成藏期的油气成藏系统、典型的油气运聚输导体特征范围其随盆地演化的过程的变化及石炭系火山岩储层等方面取得一定进展。1. 陆梁隆起流体动力特征及成藏动力系统划分陆梁隆起为准噶尔盆地中央坳陷与北部乌伦古坳陷之间的大型隆起带，走向为北西-南东向，是准噶尔盆地一级构造单元，面积19393km2。陆梁隆起是准噶尔盆地主要油气聚集区之一，目前已发现有石西油田、石南油气田、陆梁油田、滴西油气田。近年来陆梁隆起不断有新的油气发现（如石南21 井、石南31 井、滴西10、滴西14 井等重大油气发现）。按照项目开题设计的要求和计划安排，收集和总结了前人层序地层格架和构造特征及演化方面的研究成果，按照油气成藏流体
4、动力系统分析概念，充分利用水化学资料、地层压力资料、储层物性资料等资料，编制压力-深度剖面、声波时差-深度剖面和水化学分析图件，把准噶尔盆地陆梁地区（以陆东地区为主）在纵向上划分为深部异常高压成藏流体动力系统和中上部低压-常压油气成藏流体动力系统。盆地的水文地质格架是关于盆地内流体运移的地质模型，盆地的水文地质格架包括高孔渗水文地质单元和低孔渗水文地质单元，其分布、连通性、厚度、倾角以及对地下流体运动有重要影响的地质构造如断层、不整合的位置等基本特征。由于地层岩性与其渗透性密切相关，流体流动受地层渗透性的控制，利用地层岩性资料建立了起盆地的水文地质格架。陆东地区共实测地层压力数据199个，分布
5、在不同地区的不同层位。压力-深度剖面表明（图1），埋藏深度3500m以下（对应三叠系及其以下地层）的数据点基本都在正常趋势线的上方，均具超压特征；埋藏深度3500m以上的数据点基本都位于正常-低压范围内。正常低压力异常高压图1 准噶尔盆地陆东地区压力-深度剖面在正常压实情况下，声波时差呈随深度增加逐渐减小的趋势变化，如果出现异常高压段，数据点会明显偏离正常趋势线，这一特征即可用来定性判断异常压力地层段的位置。从陆东地区多口井的声波时差曲线存在声波时差异常所对应的层位来看，三叠系以下地层中存在异常高压是一个普遍的现象。纵向上看，滴西凸起和陆南凸起除滴西1井前侏罗系矿化度异常高外，其余井则表现为侏
6、罗系地层水矿化度高于前侏罗系的地层水矿化度，滴水泉凸起大部分井侏罗系地层水的矿化度低于前侏罗系地层水矿化度。另外，从地层水的水型来看，前侏罗系地层水水型以CaCl2水型为主，侏罗系-白垩系地层水水型以NaHCO3水型为主。陆梁隆起断裂系统在纵向上具有明显的分层性，以侏罗系底为界，可明显划分为深层和中浅层断裂系统，三叠系以上的中浅构造层主要发育正断层，三叠系以下的深部构造层主要发育逆冲断裂体系。根据中浅层断裂平面展布，可将浅层断裂大致分为北东向断裂体系和北西向断裂体系。深层断裂主要为东西、北东北、西西走向，平面上延伸距离比较长，剖面上断距较大，主要形成于海西晚期，部分断裂具有继承性发育的特征，印
7、支期仍有活动。断裂在陆梁隆起凸起部位主要沿近东西向、北东向、北西西向三个方向展布。中浅层断裂较深层断裂在平面上具有断裂数量减少、断裂延伸长度明显减少的变化趋势。综合陆东地区水文地质格架、实测地层压力、测井响应特征和地层水水型特征，陆东地区从纵向划分出深部异常高压流体动力系统和中上部正常-低压流体动力系统两个流体动力系统(表1)。表1 陆东地区流体动力系统划分表流体动力系统压力系数声波测井响应特征断裂特征地层水特征对应层系中上部正常-低压系统1.2声波时差数据点偏离正常趋势线并位于正常趋势线之上以逆断层为主以CaCl2水型为主，矿化度250019000mg/l前侏罗系中、上部正常-低压流体动力系
8、统主要包括侏罗系和白垩系，与下部异常高压流体动力系统主要分在在三叠系白碱滩组。东部滴水泉凸起侏罗系，三个泉凸起东段的泉1井区西山窑组及其以上地层，滴西凸起白垩系连木沁组处于异常低压带内，压力系数分布范围为0.70.9之间。在此二界面之间为正常压力带，主要分布在侏罗系地层中，压力系数分布在0.91.1之间。断裂以正断层为主。水型以NaHCO3水型为主，矿化度390023000mg/l。根据上述水文地质单元的认识，可初步把陆东地区在纵向上划分为深部（三叠系及以下地层）油气成藏流体动力系统和中上部（侏罗系和白垩系）油气成藏流体动力系统。2. 莫索湾凸起输导体系研究莫索湾凸起及其相邻地区在构造演化过程
9、中经历了多期构造运动，形成了多期大规模的地层不整合与沉积间断现象。在地震剖面上不整合所对应的地震反射特征清楚，不整合类型丰富多样，主要有削截、超覆与平行不整合，不整合分布范围大。通过对莫索湾地区主要二维地震测线和三维地震资料不整合面的地震识别与对比解释，共识别出11个较大规模的不整合与沉积间断界面（表2），并通过地震地质层位综合标定方法确定了各不整合面所对应的地质时代。主要不整合面类型有：石炭系顶界面、二叠系风城组顶界面、侏罗系顶界面、上白垩统顶界面、古近系顶界面、新近系顶界面等为区域削蚀和上超不整合面；二叠系夏子街组顶界面、上乌尔禾组顶界面、三叠系白碱滩组顶界面；二叠系佳木河组顶界面、下白垩
10、统顶界面为局部不整合面。表2 莫索湾凸起及邻区地震不整合面及其地质时代关系表由于莫索湾凸起在地质演化过程中长期处于隆起部位，因此造成了地层不同程度的缺失（图2），其中，整个莫索湾地区缺失上侏罗统，中侏罗统头屯河组在莫索湾凸起大部分地区遭受剥蚀而缺失，中侏罗统西山窑组在莫索湾凸起高部位也被完全剥蚀，出现沿莫3莫10芳2井连线以西分布的西山窑组地层剥蚀缺失区。在芳2井东南方向二叠系夏子街组遭受剥蚀而缺失，形成一呈东南向长条状分布的地层剥蚀缺失区。二叠系佳木河组向石炭纪古隆起高部位上超尖灭，在莫1井以东、芳2井以北地区形成呈东南向长条状分布的二叠系佳木河组缺失区。图2 莫索湾凸起二叠系佳木河组、夏子
11、街组和侏罗系西山窑组缺失区分布图莫索湾凸起纵向上也可分为深、浅两个断裂系统。两套断裂系统的形成与演化特点具有明显差异。在地震剖面上莫索湾凸起深层断裂比较发育，特别是莫索湾背斜顶部小断裂非常发育，而断距较大、平面延伸距离较长的断裂主要有8条。根据地震剖面断裂特征表现认为：莫索湾凸起深层断裂主要形成于海西期、晚海西期，主要断开层位为二叠系及其以下地层，以逆冲断层为主，断面倾角较陡，呈多期活动特点，表明莫索湾地区在海西期、晚海西构造活动期基本处于挤压应力环境。深层断裂在平面上主要分为北东向和北西向断裂，断面彼此平行，呈雁列式分布。纵向上，由下向上断距和延伸长度变小，断裂规模逐渐减小直至消失。浅层断裂
12、主要形成于燕山期，主要断开层位为侏罗系，以正断层为主。断面倾角较陡，断距由上向下逐渐减小。平面上主要沿深层断裂带分布，断层延伸距离较短，发育部位多位于深部凸起构造的顶部或深层断裂上方，这反映了随着深部褶皱构造的挤压变形而产生强烈上拱作用，使上覆侏罗系地层发生张裂而产生了较多的正断层，其次早期断裂在燕山期又以正断裂形式继续活动，并与下部深层断裂形成“Y”字型组合。北东向断裂是在莫索湾背斜基本形成后才发生的断裂，该断裂对莫索湾背斜形成的作用较小，但构成了二叠系主要生油凹陷向莫索湾凸起发生油气运移的主要通道；而莫索湾背斜高部位发育的北西向断裂是深部油气运移的主要通道。白垩系底部不整合面代表了准噶尔盆
13、地最为重要的一期构造运动，其形成规模大，分布广，是油气从油源到聚油区发生大规模长距离运移的主要通道。不整合不仅记录着构造运动，而且还代表了后期地质作用对前期沉积岩（物）不同性质和程度的改造。不整合的形成就是出露岩石遭受风化剥蚀的过程，风化剥蚀程度的不均一性使得不整合在纵向上具有三段结构：不整合面之上岩石（A）、风化粘土层（B）及风化淋滤带（C）。它们各自在岩性、组分及形成环境的不同，导致了其测井响应的不同，所以根据测井响应就可精细描述不整合的结构，不整合结构及岩性组合特征的差别直接影响不整合面对油气的输导效率。3. 陆西地区石炭系火山岩储层控制因素及分布规律研究准噶尔盆地腹部陆西地区的石炭二叠
14、系火山岩的埋藏深度基本处于可勘探深度范围，陆西深层可勘探面积约4000多平方公里，总体勘探程度非常低。在陆西地区的玛东井区二叠系乌尔禾组和夏盐2井区、玛3井石炭系火山岩中多次发现工业油流或较好的油气显示，夏盐2井区上报石炭系等三个层系预测储量3992*104t，叠合含油面积50.6km2。该地区许多埋深达4000m以上的火山岩储层仍然存在较好的物性条件，这些现象表明该地区深部存在火山岩型油气藏，具有火山岩类优质储层。通过对陆西地区火山岩岩性、结构构造和成因特点的研究，分析了该区火山岩形成作用过程中火山物质的喷发、搬运方式。将研究区火山岩划分为火山通道相、爆发相、喷溢相、侵入相和火山沉积相5种相
15、和14种亚相。描述了各种火山岩亚相的产状和形态，并对各亚相火山岩的成因机制、成岩方式、主要岩石类型、结构构造特征以及相序相律和储层空间特点进行了分析和总结。在此基础上，通过对研究区各钻井剖面各火山岩岩相之间依存关系和组合规律的分析，建立了本区火山岩相模式（图3）。图3 准噶尔盆地腹部火山岩相模式图对陆西地区比较常见的玄武岩、安山岩、凝灰岩、英安岩、火山角砾岩、火山角砾熔岩、辉绿岩、粗面岩、碱玄质响岩和霏细岩等主要岩石类型及其特征进行了详细描述。将火山岩的原生孔隙分为气孔、晶间孔、收缩缝和砾间缝，次生孔隙分为溶蚀孔（缝）、构造缝和成岩收缩缝。并对各种孔缝的成因特点、对应岩石类型和发育状况及其含油
16、气性意义进行了分析。通过对研究区火山岩储集空间演化特征及其主要影响因素的进一步研究和陆西地区火山岩储层的孔缝组合类型特征的深入分析，将研究区火山岩储集空间的演化过程分为五个阶段：火山岩的形成阶段、风化剥蚀淋滤阶段、埋藏和构造作用阶段、溶蚀改造作用阶段和油气聚集成藏阶段。在此基础上，对研究区五种主要的火山岩储层玄武岩（安山岩）、英安岩、粗面岩（响岩）、火山角砾岩和凝灰岩的孔隙演化过程及其控制因素进行了深入分析，建立了孔隙演化模式，为研究区有利火山岩储层分布预测奠定了基础。陆西地区火山岩气孔、裂隙中充填的碳酸盐矿物常对其物性产生巨大影响，通过对碳酸盐充填物的氧碳稳定同位素分析表明，其13C和18O
17、值均较轻，反映其形成于淡水环境，且受成岩作用影响较大。氧同位素计算表明，火山岩孔缝中碳酸盐矿物主要形成于早成岩作用阶段早期（4070），部分形成于表生风化淋滤阶段（30），个别形成于热液作用阶段（100）。因此，在油气低成熟成熟阶段早期，研究区火山岩中仍然存在部分未被碳酸盐矿物充填的气孔，这类火山岩有可能成为优良的储集岩。通过对110个火山岩样品的全岩元素分析表明，研究区石炭二叠系火山岩38.7%属钙碱性系列，碱性系和强碱性系列占61.3%。研究区火山岩不仅在纵向上分异、演化特征明显，在平面上的分布也存在明显的分区分带性。火山岩的岩石地球化学类型以碱性玄武岩系列（碱性玄武岩、粗安岩、粗面岩、碱
18、流岩组合）为主，分布于玛东和陆梁地区；部分为钙碱性玄武岩系列（玄武岩、安山岩和英安岩组合），分布于石南地区；少量为强碱性系列（白榴岩、响岩组合），分布于夏盐地区。研究表明，陆西地区火山岩喷发的构造环境具有岛弧体系特征，同时由于火山岩的主量元素和微量元素均具有明显的大陆稳定构造区派生的碱性火山岩特征，说明其岩浆源深度较大，可能为上地幔或洋壳物质在高等选择性熔融条件下形成。因此盆地腹部陆西地区火山岩的喷发环境应该是在岛弧发展后期，属于岛弧近大陆一侧、在地壳增厚的环境下喷发。通过对陆西地区22口钻井的二叠系佳木河组石炭系火山岩的物性实测数据分析表明，总的来说研究区火山岩储集岩的物性相对较差，以低孔低
19、渗为主。熔渣状玄武岩、杏仁状安山岩（玄武岩）、火山角砾岩和流纹质英安岩是研究区物性较好的火山岩储层。并且研究区火山岩孔隙度与渗透率及深度的相关性很低，储层物性的非均质性极强（图4）。 图4 陆西地区石炭系主要火山岩压汞特征通过对研究区火山岩地震相的研究认识到，火山岩体在地震剖面上虽然表现为与沉积地层的整合性较好，但仍可看出沿地层倾向呈楔状、舌状、火焰状、板状及丘状反射的形态特征，而且顺层追索不远即行尖灭，与沉积地层界面大致平行，但稍有分界；内部反射不明显且反射频率一般较低或呈杂乱的丘状、叠瓦状或蠕虫状断续反射特征；不同的火山岩相的地震反射外形特征和内部反射特征均存在一定差异。通过10余口钻井的
20、地震测井响应特征分析和标定，对研究区10条地震剖面的火山岩岩相和岩性特征进行了解释，绘制了研究区石炭系顶部火山岩岩性和岩相分布平面图（图5）。图5 陆西地区石炭系火山岩岩性分布图火山岩的岩相和岩性不仅控制了火山岩的原始物性条件，而且是其次生孔缝发育的基础。在火山口附近发育的火山角砾岩、熔结角砾岩、熔渣状玄武岩（安山岩）和杏仁状玄武岩、安山岩和英安岩等火山岩的原生孔缝均较发育，而且火山口附近断裂发育、地势较高，使该区火山岩常经受较强的风化淋滤作用和断裂作用改造，为次生孔缝的发育创造了有利条件。因此火山口位置的确定对有利火山岩储层的预测具有重要意义。本项目通过运用地质、地球物理和古地理分析方法，在
21、陆西地区确定出四个火山口，结合火山岩储层孔隙演化和物性控制因素的研究成果，在研究区提出了三级七个有利火山岩储层分布预测区，这对盆地腹部陆西地区火山岩型油气藏的勘探具有积极意义。4. 下一步的工作安排根据以上工作的进展，下一步的研究将集中到对不同类型输导体的空间分布及输导特征的定量描述方面。（1）不同输导岩体的输导特征分析分析主要输导岩体的空间分布及其沉积、形成环境，重点研究输导岩体成岩特征和成岩序列的空间分布及与油气充注的关系，认识主要运移成藏期这些输导层系的连通性和物性特征，分析输导层系的非均匀性及其与油气显示间的关系。（2）与不整合有关的输导体的输导特征分析结合野外工作，观察不整合体系的形
22、成与地质历史时期地层所受的风化、剥蚀和大气水淋滤作用及后期的水进沉积作用关系。确定主要不整合面的规模、与上下输导层间的截切和超覆关系，研究不同区块不整合面上下地层内的输导体及其组合方式，确定相关输导体在油气运聚过程中所起的作用。（3）断层面（带）的输导特征分析在已进行相当工作的莫索湾凸起，在主要断层的产状、相互切割关系及两侧地层间的组合关系认识的基础上，确定各断裂活动的时间、期次和强度；研究断层与不同输导层系间的截切关系，从流体动力学角度研究断裂活动过程中断裂的启闭性特征，确定主要影响因素及表征参数。（4）已知油气成藏系统内复合输导体系结构分析对于一进行油气成藏系统分析的陆梁地区，在主要成藏系统内进行输导体的几何构成及其连通性分析，研究油气在不同类型输导体内运移、聚集的动力学表达方式，确定可以较好地描述不同类型输导体并表述其间关系的参数体系，建立复合输导体系的数字模型。9
