小草湖洼陷西山窑组油气成藏特征及主控因素

2014-02-17刘俊田王劲松任忠跃王兴刚

特种油气藏 2014年6期

刘俊田，王劲松，任忠跃，张宏，王兴刚

(中油吐哈油田分公司，新疆哈密 839009)

引言

图1 小草湖洼陷勘探成果

小草湖洼陷西山窑组的油气勘探，早期仅在红台7井获得低产气流。研究认为，中下侏罗统水西沟群煤系源岩发育，烃源岩演化程度高，生烃潜力大，油气资源丰富，天然气相对富集，南北向断层是主要的油气运移通道，红台2号断层下盘成藏条件较差(图1中①号断层为红台2号断层)，是油气运移聚集成藏的“隔离带”[1-3]。随着勘探程度和认识的不断提高，认为红台—大步构造带东段广泛发育构造-岩性油气藏，扩展勘探红台2号断层下盘构造，红台19井在西山窑组见到良好的油气显示，2011年部署的红台21井于西山窑组压裂获得日产油11.79 m3/d，随后钻探红台23井、红台2301井相继取得成功。笔者利用近几年小草湖洼陷油气藏勘探实践成果，提出了红台—大步构造带油气勘探新思路，认为中侏罗统西山窑组四段沉积期，以辫状河三角洲前缘为主，河道砂体发育，平面分布稳定，南北向左旋走滑断裂(图1中②号断层为左旋走滑断层)，有效沟通了水西沟群煤系烃源岩，源储配置好，钻井常规试油产能低，通过大规模压裂技术能够形成工业产能。通过应用三维地震数据体，结合钻测井、录井及分析测试资料，在高分辨率层序地层分析的基础上，系统开展地层、沉积、储集层特征研究，辅以JASON的井约束稀疏脉冲反演，预测西山窑组有效砂体的平面展布，探索该区油气成藏条件及主控因素，以期指导小草湖洼陷油气藏勘探[4-7]。

1 油气成藏特征

小草湖洼陷位于吐哈盆地吐鲁番坳陷台北凹陷东部，勘探面积为2 200 km2，洼陷内包括疙瘩台构造带和红台—大步构造带2个二级构造带，开展油气勘探以来，取得了一系列的勘探成果，在侏罗系七克台组、三间房组、西山窑组及三工河组取得油气勘探突破，其中七克台组、三间房组是该区侏罗系的主要产层和勘探目的层，早期的油气勘探主要集中在疙瘩台构造带和红台—大步构造带西段，发现了红台2号、疙瘩台气田以及草南、红台1号等多个含油气构造，油气藏类型多种多样，以构造油气藏、岩性油气藏以及构造-岩性油气藏为主，属于典型的复式油气聚集带[1]。

1.1 断裂特征

红台—大步构造带断层的展布受北部山前带大型挤压断裂的影响，表现为分期性、分段性和平面上分组性的特点，主要发育中晚燕山期和喜山期2期，喜山期断层切割中晚燕山期断层，呈北东东向和南北向展布，以北东向为主，具有“成排成带”分布的特征。

(1)北东东向断层。该组断层为研究区主要断层，主要分布在洼陷的南部和北部，垂直断距大、平面延伸距离长，多为基底卷入型和盖层滑脱型逆断层，控制着构造带的展布，如红台2号断层、红台1号断层，形成于燕山期，喜山期进一步活动，以北倾为主，上陡下缓，对该区圈闭的形成演化起重要的控制作用，同时也成为油气的遮挡断层。

(2)南北向断层。该组断层以平移断层为主，断层两盘垂直位移小，水平位移明显，断层倾角陡是其主要的特点，延伸长、切割(层位)深，有效地沟通了水西沟群煤系烃源岩，形成了油气纵向、横向运移的通道，是该区主要的气源断层，控制着气藏的分布范围，如红台1号西断层。

1.2 层序地层特征

红台—大步构造带地层发育齐全，侏罗系为该区主要的含油气层系，岩性表现为“泥包砂”的特点。选取该区34口探井，依据三维地震数据体、钻测井、录井资料，开展高分辨层序地层学研究划分，认为西山窑组可划分为4段，目的层西山窑组四段岩性以中细砂岩为主，测井曲线上具有高自然伽马、高电阻率的特征(图2)，表现为辫状河三角洲前缘的沉积特点[8]，地震剖面显示为下伏地层削截现象明显，由北向南依次上超。

1.3 沉积地质特征

西山窑组沉积期，小草湖洼陷主体以辫状河三角洲及湖相沉积为主，其中一、二段为辫状河三角洲平原沉积及滨湖相沉积，以分流河道砂体为主，煤系地层发育，是该区主要的烃源岩;三、四段为辫状河三角洲前缘及滨浅湖相沉积，以水下分流河道、河口坝、远砂坝砂体为主。沉积体系受控于南、北2套物源，洼陷主体表现为以南物源为主的辫状河三角洲沉积体系，地震剖面上表现为较连续反射结构，由南向北，内部反射同向轴增加，反映了沉积速度的侧向变化以及地层逐渐加厚的特点;而红台1号—大步地区以北物源为主的冲积扇、扇三角洲沉积体系，地震剖面上表现为杂乱前积结构，反射连续性低，反映了一种以砂、砾为主的高能环境沉积物快速沉积的特征(图3)。

1.4 储集层特征

10口井436个样品统计结果表明，该区西山窑组四段储集层砂岩类型以岩屑砂岩及长石岩屑砂岩为主，孔隙度为6.21% ～10.80%，渗透率普遍小于1×10-3μm2，属于低孔、特低渗储集层。根据岩心铸体薄片及扫描电镜图像观察，储集空间类型以粒间孔和粒内溶蚀孔为主，其次可见构造缝等(表1，图4)，总之，随着埋藏深度的增加，储集层非均质性增强，物性呈下降的趋势，平面上南部优于北部，西部优于东部。

图2 红台—大步构造带西山窑组四段南北向砂层对比

图3 红台—大步构造带南北向地震剖面

1.5 储集层预测及砂体平面展布特征

近十几年来，以地震反演为核心的储集层预测技术有了长足的发展，已被广泛应用于石油勘探和开发的各个阶段，特别在近几年的岩性地层油气藏勘探中，储集层预测技术逐渐成为核心技术之一[9-11]。本次地震储集层反演应用以地震为主、测井约束为辅的思路，使用JASON的井约束稀疏脉冲反演(CSSI)方法，通过测井资料丰富的高频信息和完整的低频成分补充地震带宽有限的不足，用已知地质信息和测井资料作为约束条件，推算出高分辨率的地层波阻抗资料，从而为精细描述储集层砂体的平面展布提供依据[12-14]。

表1 红台—大步构造带西山窑组四段储层物性统计

图4 红台—大步构造带西山窑组四段岩性镜下照片

图5 小草湖洼陷西山窑组四段均方根振幅属性

选取红台7井西山窑四段2 934～2 990 m气层段开展储集层反演，利用对该区含油气层段储集层特征敏感的均方根振幅属性对解释模型进行平面控制，通过井点、剖面、平面联合控制，保证反演效果的真实可靠。结果表明(图5)，西山窑组四段沉积时期发育辫状河三角洲，物源来自东南部，主河道在红台13—红台12—红台7一线，南厚北薄，砂体厚度为14～36 m，空间上变化明显;东北部红台9井地区明显发育北物源的沉积，属性特征与南物源属性特征明显不同，属于冲积扇和扇三角洲沉积，在预测有利储集层范围内，钻探的红台21井，西山窑组四段压裂获得日产11.79 m3/d的工业油流，红台23井通过压裂获得日产5 448 m3/d的低产气流，反演效果与实钻吻合，再一次证明了西山窑组油气藏具有良好的勘探前景。

2 油气成藏主控因素

勘探表明，红台—大步构造带紧邻生油洼陷，处于油气运移的有利指向区。切割至深部烃源岩的断裂为油气运移提供了良好的通道，晚燕山期成熟烃源岩生成的油气，向上运移，在侏罗系形成了具有一定规模的油气藏。综合分析认为，红台—大步构造带油气藏类型属于构造背景上的岩性油气藏，构造、岩性、断层三重因素相互制约，共同决定了气藏的范围。

(1)良好的构造条件是油气成藏的重要因素，鼻隆区脊部油气富集程度高，含油层系多，产量高。

圈闭是油气藏得以存在的物质基础，红台—大步构造带经历了多期构造运动，形成多类型圈闭，不同类型的圈闭对油气的捕获能力存在相当大的差异。鼻隆区脊部油气富集程度高，而侧翼相对较低，鼻隆高部位含气层系多，储集层物性好，单井产量高。如红台1号背斜、红台2号断背斜分别受控于红台1、2号断裂，红台1号圈闭形态好，但由于燕山期沉积时期，构造抬升致上覆地层剥蚀严重，虽然红台1井见到了良好的油气显示，但由于油藏遭受后期破坏而未能成藏，红台2号构造位于红台鼻隆带，处于油气运移路径上，保存条件好，后期构造运动波及小，从而使油气聚集成藏。

(2)东南物源辫状河三角洲水下分流河道控制着储集层砂体的平面分布，南北两大物源体系决定了不同区块的勘探潜力。

研究表明，疙瘩台和红台—大步构造带中侏罗统主要受南北两大物源体系控制，北部主要发育北物源冲积扇、扇三角洲沉积体系，储集层岩性以砂砾岩为主，纵向上与泥岩互层，表现为泥包砂的沉积特征，地震波组特征表现为杂乱反射，储集层渗透性差，油气显示较差，如大步2井，仅在西山窑组见到了1 m的油气显示，而以南物源控制的红台7—红台21—红台23—红台10一线，广泛发育辨状河水下分流河道沉积，有效储集层纵向上互相叠置。钻探结果表明，中下侏罗统油气显示丰富，试油压裂后基本能够达到工业油气流。

(3)晚燕山及早喜山期古构造控制油气的运移、聚集，南北向走滑断层是主要的油源断裂。

红台—大步构造带经历了多期构造运动的影响，晚燕山—喜山运动对侏罗系的影响明显，形成了2种类型的断裂:盖层滑脱型(红台1号断层、红台2号断层)和走滑断层型(红台1号西断层)，它们共同构成了小草湖洼陷独特的断裂系统。在储集层物性较差的条件下，断裂是油气运移的主要通道，垂向运移的贡献远大于油气发生侧向运移，不同类型和成因的断裂对油气的疏导能力差异较大。

西山窑组沉积晚期和三间房组沉积时期，小草湖洼陷古构造开始发育，形成东南高、西北低整体呈北东走向的古构造格局，古构造走向以北东、北东东走向为主。喜山期，受博格达山向南的逆冲推覆，以及南部七克台断裂带的挤压，洼陷内形成了一系列的左旋走滑断层，有效沟通了西山窑组煤系源岩，导致油气沿着垂向及侧向运移并聚集成藏，目前已发现的油气田及含油气构造大都与这些古构造及走滑断层相关，古构造、走滑断层控制着构造及岩性油气藏的分布。