准噶尔盆地南缘霍玛吐构造带油气水分布主控因素及其勘探启示

2013-05-13方世虎赵孟军中国石油勘探开发研究院北京100083

石油天然气学报 2013年4期

方世虎，赵孟军（中国石油勘探开发研究院，北京100083）

我国中西部前陆盆地经过近20年油气勘探，已经从理论上充分认识到我国前陆盆地与世界典型前陆盆地的差异性，并针对前陆盆地勘探难点研发了相应的勘探技术［1］。“十一五”期间，在准噶尔盆地南缘（以下简称准南）勘探也取得了很好的效果。其中准南中段霍玛吐构造带的玛纳斯背斜油气勘探获得重大突破，发现了玛河气田，探明天然气地质储量308×108m3。而同属霍玛吐构造带的霍尔果斯背斜和吐谷鲁背斜虽也曾经发现过高产油气流，但随后的评价勘探都没有获得成功。油气勘探与评价结果表明，前陆冲断带构造变形与储层分布的复杂性决定了其油气成藏机制与成藏过程的复杂性，也决定了油气分布与富集的复杂性。笔者将系统阐述准南霍玛吐构造带油气水分布的特征，并深入探讨其油气水分布的主控因素，并为该地区下一步的油气勘探工作提供借鉴和启发。

1 石油地质概况

霍玛吐构造带是准南冲断带中段第2排构造带的主体，是准南前陆盆地的重点油气勘探区带。自西向东，分布有霍尔果斯、玛纳斯和吐谷鲁等3个地表背斜，东西向分布呈 “品”字形排列（图1）。根据野外露头观察、地层倾角以及地震构造建模的分析结果［2］，霍玛吐构造带呈现浅层断层传播褶皱和中深层背斜内部的楔形叠片式构造样式，有多个楔形体在垂向上互相叠置，而楔形体内的构造变形表现为断层转折褶皱。

准南发育二叠系、三叠系、侏罗系、白垩系和第三系等5套烃源岩［3］。陈建平①陈建平．准噶尔盆地南缘第三系与白垩系生成原油区分及侏罗系原油混合比例判识．中石油新疆油田分公司勘探开发研究院科研报告，2007．根据南缘的油气地球化学特征认为霍玛吐构造带的原油主要来自下白垩统湖相烃源岩，天然气主要来自中下侏罗统煤系烃源岩。油气成藏主要以紫泥泉子组（E1－2z）和东沟组（K2d）砂岩为储层，以安集海河组（E2－3a）高压泥岩层为区域性盖层，油气通过断裂作垂向运移聚集成藏。

图1 准南前陆盆地构造单元划分

2 油气水差异性分布特征

霍玛吐构造带目前3个背斜均已发现油气藏。勘探成果表明3个构造在成藏地质要素方面存在诸多相似之处：①3个油气藏构造样式具有相似性，同为霍玛吐滑脱断裂下的近东西走向的长轴背斜；②主力储层沉积类型均为发育于北天山物源体系控制下的辫状河三角洲前缘相带的水下分流河道和河口坝砂体；③3个油气藏主力产层E1－2z圈闭类型均为岩性物性控制的断背斜或断块。

尽管霍玛吐构造带不同构造在地质条件方面存在诸多共性，但是霍尔果斯（图2（a））、玛纳斯（图2（b））、吐谷鲁（图2（c））3个油气藏之间却呈现出明显的差异性和复杂性，不同构造、单个构造的不同部位油气水分布差异明显。①在油气相态分布方面：霍玛吐构造带西段的霍尔果斯背斜油气相态较多，气油比偏大，除了正常原油之外还在霍002井发现了稠油；中段玛纳斯背斜主要为凝析气藏为主，仅见极少量凝析油油环；东段的吐谷鲁背斜则主要为正常原油油藏，几乎不含凝析气。②在油气分布方面：霍尔果斯和玛纳斯背斜垂向上油气水分异较明显，均为下水上油气；侧向上不同断块的流体性质或油气水界面差异明显；对比吐谷鲁背斜，其油藏完整性则相对较好，此外试油结果显示吐谷鲁油藏自下而上为水层－油水同层－油层－水层－油层，表明其存在多套油水系统。

3 油气水分布主控因素探讨

前人已对霍玛吐构造带油气来源、成藏特征以及成藏过程做了大量研究，普遍认为霍玛吐构造带的原油来源于下白垩统吐谷鲁群（K1tg）烃源岩，天然气则来源于侏罗系煤系烃源岩，油气成藏不同源、不同期，并经历了 “早油晚气、晚期改造、局部气侵”的油气成藏演化过程［4，5］。结合3个油气藏现今油气水差异性分布的面貌，必然是霍玛吐构造带各油气藏自身成藏静态要素与其经历的油气运移－聚集－调整－改造的动态成藏过程的差异性造成的。

3．1 构造转换带控制油气充注的差异性

图2 霍玛吐典型构造的油气藏剖面特征

构造转换部位往往是油气富集的有利场所，这已为大量的油气勘探实践所证明［6］。笔者依据霍玛吐构造带断距－距离曲线和断裂走向变化规律并结合前人对准南转换带的认识［7］，发现霍尔果斯背斜、玛纳斯背斜和吐谷鲁背斜之间各发育一条转换斜坡型转换带。由于玛河气田所在玛纳斯背斜两侧均发育一条转换斜坡式构造转换带，密集的断裂－裂缝系统可以为烃类运移提供通道，来自深层的油气向上运移至构造转换斜坡部位时，由于该处油气势相对偏低，烃类流体将优先向玛纳斯背斜汇聚，故而玛纳斯背斜是油气指向的有利部位，油气充注强度增强。对比两侧的霍尔果斯背斜和吐谷鲁背斜，由于部分油气将向玛纳斯背斜汇聚，油气充注强度减弱。因此，3个背斜油气丰度的差异主要是由于构造转换带控制的油气充注差异性造成的。结合霍玛吐构造带具有 “早油晚气、晚期成藏”的特征［8］，玛纳斯背斜后期持续煤成气供给充足，原有的正常油藏在蒸发分馏作用的充分改造下逐渐演变为凝析油气田［5］；而对比吐谷鲁油田，由于充注强度较弱，充注的天然气不足以改变油气相态，现今保存主要为正常油藏的面貌，且油藏整体充满程度偏低（图3）。

3．2 楔形叠片式断圈组合样式控制单一油藏的分割性

3个构造存在的油气充注强度的差异导致了现今油气相态的差异，那么控制单个构造油气水分布的关键要素又是如何的呢？根据最新的构造建模结果［2］，霍玛吐构造带深层背斜多个层间滑脱层的反冲断层相交构成的多个垂向叠置楔形体复杂多变。原有的完整背斜圈闭被楔形构造切割，目的层破碎、重复，导致不同的楔形叠片中的油气水性质与分布差异明显，形成多油水界面和复杂的油气水分布关系。钻探结果表明：霍尔果斯背斜的霍10井刚好钻至目的层岩片高点的部位，而后来的霍001井、霍002井等评价井都钻至南北两个不同的岩片上（图2（a））导致钻探失利。

3．3 有利储层发育控制砂体的含油性

霍玛吐构造带中组合储集岩主要为细砂岩和粉砂岩，岩石粒度偏细，以中孔中渗－中孔中低渗储层为主。根据岩心含油级别和岩心物性统计，发现有利储层发育是控制砂体含油性的重要因素，以吐谷鲁背斜为例，其含油性较好的岩心样品主要集中分布于孔隙度大于13%，渗透率大于0．55mD的储层中（图4）。这是由于充注的油气在进入圈闭过程中将优先选择砂体相对发育，储层物性相对优越的部位聚集成藏，而储层物性较差的部位含油性则较差。此外，储层横向的连续性和连通性还是影响油藏连续性的主要因素，E1－2z砂体的横向尖灭和物性变差常常成为油气边界。

图3 构造转换带控制油气充注差异性模式图

图4 吐谷鲁油田含油性与储层孔渗关系

3．4 新构造运动控制下的保存条件控制了油气调整改造

前人研究认为霍玛吐地区E2－3a泥岩盖层岩性纯、厚度大，且普遍存在异常高压，可对下伏地层提供较好的封盖能力［9］。但是进一步的分析认为新构造运动控制了霍玛吐构造带油藏的后期保存条件。以吐谷鲁油田为例，由于霍玛吐断裂的向北滑脱受到不均衡的地应力，产生了近南北向弧形剪切断裂。该断裂剪切虽然没有断开E2－3a地层，但是由成像测井资料与岩心资料可知，该断裂在E2－3a泥岩中产生大量高角度裂缝（图5），使盖层封闭性变差，这表明该地区的后期保存条件欠佳，且由于该区 “早油晚气”的充注次序，后期的天然气必然保存不利，加之该地区油气充注本来就相对较弱，势必造成后期天然气对原有油藏的改造不足。这是吐谷鲁油田现今主要以油藏为主，含气很少的原因，另外吐谷油藏大圈闭，小油藏，油气藏充满程度低的特征可能是油气供应不足，后期保存欠佳双重控制的结果。