准噶尔盆地环玛湖凹陷中—上二叠统有利储盖组合优选

杨帆，卫延召，阿布力米提·依明，陈刚强，卞保力

（1.中国石油勘探开发研究院，北京100083；2.中国石油新疆油田公司勘探开发研究院，新疆克拉玛依834000）



准噶尔盆地环玛湖凹陷中—上二叠统有利储盖组合优选

杨帆1，卫延召1，阿布力米提·依明2，陈刚强2，卞保力2

（1.中国石油勘探开发研究院，北京100083；2.中国石油新疆油田公司勘探开发研究院，新疆克拉玛依834000）

摘要：通过环玛湖凹陷斜坡区中—上二叠统单井层序地层划分和井震层序地层对比，将夏子街组、下乌尔禾组和上乌尔禾组划分为2个二级层序和6个三级层序，识别出夏子街组中—下部、下乌尔禾组下部和上部、上乌尔禾组厚层砂砾岩储集层发育段，以及夏子街组上部、下乌尔禾组中部、上乌尔禾组顶部3套区域性盖层发育段，并优选出3套有利储盖组合：中、下部储盖组合受低位域坡折控制，以岩性、构造岩性油气藏为主；上部储盖组合受二叠系与三叠系、下乌尔禾组与上乌尔禾组之间的大型不整合控制，以地层油气藏为主，埋藏相对较浅，与油源断裂匹配好，具有高效的油气输导体系，是近期油气勘探的重要领域。

关键词：准噶尔盆地；玛湖凹陷；二叠系；层序地层；储盖组合

玛湖凹陷是准噶尔盆地主力烃源岩的发育区，20世纪50年代在玛湖凹陷的西北斜坡区发现克拉玛依大油田，当时油气勘探主要集中在西北缘冲断带上盘，围绕断裂寻找构造、构造岩性油气藏。2013年在玛湖凹陷西斜坡玛湖1井下三叠统百口泉组获得日产油48.3 m3的高产油流，油气勘探由断裂带向斜坡区转移，此后斜坡区百口泉组油气勘探不断获得发现，形成了多个亿吨级的储量规模区[1-2]。

玛湖凹陷中—上二叠统亦发育在盆地拗陷演化阶段，以大型角度不整合与三叠系接触。中—上二叠统中发育多条平行于西部山界的地层尖灭线，在不同地层尖灭带钻遇的岩性组合有较大差别。由于在岩性地层对比中，对厚层储集层和区域性盖层的分布不明确，对玛湖凹陷主力勘探层段和有利区带缺乏有效的认识。本文在层序地层研究基础上，综合识别储集层和区域性盖层发育段，优选有利储盖组合，为油气勘探提供依据。

1　地质概况

准噶尔盆地西北缘地区为古生代晚期—中生代早期形成的前陆冲断带，玛湖凹陷位于哈拉阿拉特山山前，处于西北缘断阶带下盘，是准噶尔盆地六大生烃凹陷之一，其北斜坡带也是准噶尔盆地油气最富集的区域之一。玛湖凹陷西北接乌夏断裂带和克百断裂带，东南部与夏盐凸起、达巴松凸起相接（图1）。地层从石炭系到第四系发育齐全，中—上二叠统包括夏子街组（P2x）、下乌尔禾组（P2w）和上乌尔禾组（P3w）[3-5]。

图1　准噶尔盆地玛湖凹陷构造位置

中二叠统夏子街组下部为厚层砂砾岩夹灰绿色泥岩，中上部为灰色、灰绿色泥岩夹砂砾岩；中二叠统下乌尔禾组整体为灰色泥岩夹薄层砂岩、砂砾岩。上二叠统上乌尔禾组下部为厚层砂砾岩，上部为棕红色泥岩。按照岩性组合，夏子街组从下到上分为夏一段、夏二段、夏三段和夏四段，下乌尔禾组亦从下到上分为乌一段、乌二段、乌三段和乌四段，均表现为下粗上细的正韵律。

玛湖凹陷发育二叠系佳木河组、风城组、下乌尔禾组3套有效烃源岩[6-7]。其中，风城组是玛湖凹陷最重要的烃源岩，分布面积广且厚度大，总有机碳含量为0.14%～32.35%，平均为2.91%，干酪根为Ⅱ型[8-9]。从有机质热演化程度来看，烃源岩在斜坡区埋深较大，处于生烃中心，整体处于高成熟演化阶段。

研究区中—上二叠统主要为冲积扇、扇三角洲和滨浅湖沉积环境[10-12]。玛湖凹陷周缘发育夏子街扇、黄羊泉扇、克拉玛依扇、中拐扇、盐北扇和夏盐扇6大沉积体系。冲积扇多分布在盆缘断裂带附近，扇三角洲在玛湖凹陷周缘的斜坡区分布。冲积扇、扇三角洲都属于近源快速堆积，沉积物粒度大、分选差、相变快，沉积物的厚度及分布范围受物源和湖平面升降的影响较大。已钻揭的玛湖凹陷中—上二叠统储集层较薄，单层厚度一般为4～10 m，以砂（砾）泥岩互层为主。

2　层序地层划分

对夏子街组、下乌尔禾组各4个段按岩性对比划分，在地层横向对比中常存在穿时现象，难以有效地从盆地构造、沉积演化上识别具有相同成因单元的储集层和区域性盖层，优选有利储盖组合和勘探层段。通过对环玛湖凹陷斜坡区钻遇中—上二叠统的47口井进行层序地层划分，以及7条横、纵剖面的对比，在玛湖凹陷夏子街组、下乌尔禾组、上乌尔禾组中识别出了3个二级层序界面（SB）、3个三级层序界面和4个最大湖泛面，将玛湖凹陷中—上二叠统划分为2个二级层序和6个三级层序，建立了相应的等时地层格架。

2.1层序界面及最大湖泛面

3个二级层序界面是指二叠系与三叠系之间、下乌尔禾组与上乌尔禾组之间以及风城组与夏子街组之间的大型角度不整合面；3个三级层序界面是指夏子街组夏二段与夏三段之间不整合面、下乌尔禾组与夏子街组间不整合面、下乌尔禾组乌三段与乌二段之间不整合面；4个最大湖泛面分布在夏子街组中部、下乌尔禾组下部和中部。

二级层序界面在地震上表现为明显的上超下削特征。风城组沉积处于准噶尔盆地前陆盆地发育末期，进入夏子街组沉积期，盆地开始向拗陷盆地演化，湖盆不断向外扩张，地层分布范围也不断扩大，形成了风城组与夏子街组之间的超覆不整合。中二叠世末期的构造运动导致西北缘地区向南东东方向掀斜，在玛湖凹陷西部和北部表现为轻微的褶皱变化[13]，玛湖凹陷南部上乌尔禾组与下乌尔禾组之间发育一套区域性角度不整合（图2a）。上乌尔禾组沉积期，玛湖凹陷的沉积中心主要分布在玛湖凹陷南部，受二叠纪末期构造运动的影响，玛湖凹陷西北部地区地层大幅度抬升剥蚀，在玛湖凹陷西部和北部形成了百口泉组与下乌尔禾组之间的大型角度不整合。录井资料表明，二级层序界面为明显的岩性突变面，上覆近百米厚的砂砾岩与下伏泥质岩接触；各类测井曲线在二级层序界面处也存在明显的突变（图2a）。

三级层序界面主要受局部构造升降和湖平面变化的影响，与之对应的不整合面分布比较局限，仅在玛湖凹陷周缘斜坡区分布；地震剖面上可识别出上超、下削等现象；录井上表现为厚度相对较大的砂砾岩与下伏泥质岩的接触；自然伽马、声波时差曲线为比较明显的突变接触（图2b）。

最大湖泛面在地震上为比较连续的同相轴，上覆地层逐层超覆；由于钻井大部分集中在斜坡部位，因此录井上多为大段灰绿色、暗色粉砂质泥岩；自然伽马、声波时差曲线呈低幅齿状（图2c）。

2.2层序地层格架

玛湖凹陷夏子街组、下乌尔禾组构成一个完整的二级层序，夏子街组可分为2个三级层序，下乌尔禾组分为3个三级层序；上乌尔禾组为另一个发育在水进阶段的二级层序，分为1个三级层序（图3）。

图2　玛湖凹陷中—上二叠统层序界面及最大湖泛面识别特征

夏子街组沉积于湖盆由前陆转为拗陷盆地发育的早期，湖平面较低，构造起伏强烈，主要为一套陆源粗碎屑物质，砂砾岩分选差，泥岩多为棕红色，整体以填平补齐作用为主。由于早期地形高差大，湖平面上升缓慢，随着湖盆缓慢地扩大，沉积物向物源区退覆，在夏四段沉积期有一次相对较大的湖泛，沉积了一套20～50 m的暗色泥岩、粉砂质泥岩（图3）。

下乌尔禾组和夏子街组之间为1个三级不整合面，不整合分布较为局限，仅在玛湖凹陷周缘的斜坡区可见。下乌尔禾组沉积初期，沉积物相对较粗，尤其是在坡折之下砂砾岩较为发育，但粒度、厚度及整体规模都不如夏子街组。在前期填平补齐的基础上，玛湖凹陷周缘地势平缓，斜坡逐渐变缓，湖平面的小幅上升就能形成斜坡区大面积的水侵。因此在下乌尔禾组沉积初期发生1次快速的水进，形成厚度较大、相对较纯的区域性湖泛泥岩。随后，湖平面开始缓慢下降，沉积物开始向湖盆中心推进，下乌尔禾组沉积中期高位体系域开始发育。在下乌尔禾组沉积中—晚期又有2次水进和水退，由于后期地形坡折不明显，因此仅能识别出低位域和高位域。下乌尔禾组沉积末期，玛湖凹陷整体向北抬升，北部地层大部分被剥蚀，对应的下乌尔禾组沉积晚期高位域在斜坡部位剥蚀严重，形成了下乌尔禾组与上乌尔禾组之间的大型角度不整合。

图3　准噶尔盆地环玛湖凹陷中—上二叠统层序地层划分

上乌尔禾组是第2个二级层序，但后期剥蚀严重，仅在玛湖凹陷南部发育，厚度远比中二叠统小。

3　有利储盖组合优选

玛湖凹陷中—上二叠统整体为砂（砾）岩与泥岩薄互层，纵向上发育多套储盖组合；从层序地层角度看，最主要的区域性盖层和单层厚度较大的储集层发育段组成的有利储盖组合可分为3套。下部储盖组合位于夏子街组中上部，由夏子街组晚期的湖泛泥岩和夏子街组早—中期的厚层砂砾岩组成；中部储盖组合位于下乌尔禾组底部，由下乌尔禾组中部的湖泛泥岩和下乌尔禾组底部的储集层组成；上部储盖组合位于二叠系与三叠系、下乌尔禾组与上乌尔禾组2个不整合面之间，由二叠系与三叠系不整合面控制的风化黏土岩和下伏的储集层组成（图4）。

玛湖凹陷中—上二叠统发育3套区域性盖层，分别受不整合面和最大湖泛面控制。受不整合控制的区域性盖层是指受二叠系与三叠系不整合控制的风化黏土岩，由于风化剥蚀时间长，在环玛湖凹陷构造高部位及斜坡区，该不整合面之下形成了稳定分布的风化黏土岩，厚度一般为1～30 m，斜坡区的钻井基本上都钻揭了这套风化黏土岩（图4）。

受湖泛面控制的区域性盖层是指夏子街组和下乌尔禾组的两套最大湖泛面控制下的区域性盖层，夏子街组沉积晚期存在一次较大规模的湖侵，但由于物源供给充足，斜坡区仍然存在一定厚度的砂体，在下乌尔禾组沉积中期，湖平面快速上升，形成了区域性分布的厚层泥岩，夏三段、夏四段的湖泛泥岩和乌二段的湖泛泥岩形成了稳定的盖层（图5）。

厚度较大的砂砾岩储集层集中发育在二级层序界面的附近。中—上二叠统整体以扇三角洲沉积为主，继承性发育中拐—克拉玛依扇、百口泉扇、乌尔禾—夏子街扇和玛东扇（图6），但由于盆缘物源区的活动期次和基准面的变化，纵向上主要分为3个大型扇体发育阶段。第一期为夏子街组沉积早—中期，此时湖盆刚刚开始向坳陷盆地演化，玛湖凹陷周缘山高谷深，物源供给充足，形成了厚度大、粒度粗的夏子街组扇体，尤其是在坡折处，往往能够沉积厚度较大的砂岩、砂砾岩。第二期为下乌尔禾组沉积早期，此时仍然处于二级层序发育中期，基准面相对比较低，物源供给充足，扇体规模仍较大（图5）。下乌尔禾组沉积晚期是湖泛后高位体系域的发育阶段，沉积物粒度、分选、磨圆各方面都较好，但由于下乌尔禾组沉积后期地层剥蚀严重，下乌尔禾组粗粒沉积物在盆缘斜坡区被剥蚀殆尽，只剩下细粒沉积物。而上乌尔禾组沉积时期，是另一个二级层序发育的开始，同样发育厚层的砂岩和砂砾岩扇体。

图4　环玛湖凹陷中—上二叠统有利储盖组合优选

图5　玛湖凹陷中—上二叠统沉积相对比剖面

图6　玛湖凹陷夏子街组（a）、下乌尔禾组沉积相（b）

上部储盖组合受二叠系与三叠系大型角度不整合控制，以地层油气藏为主要勘探目标，而且斜坡区的埋深一般在3 200～4 500 m，深部的油源断裂与不整合面沟通，可以有效输导油气，上部储盖组合是优先勘探的主要层段。中、下部储盖组合主要储集层发育在拗陷湖盆形成初期，一般集中在坡折带之下，以岩性油气藏勘探为主；另外，坡折带之下埋深大，物性相对致密，针对中、下储盖组合应首先立足于准噶尔盆地西北缘断裂带，围绕与断裂带配合的扇体进行构造岩性油气藏的勘探，突破后再向玛湖凹陷斜坡区扩展。

4　结论

（1）玛湖凹陷中—上二叠统发育在前陆盆地向拗陷盆地转换阶段，纵向上可分为2个二级层序和6个三级层序。夏子街组沉积于慢速水进阶段，发育2个三级层序；下乌尔禾组沉积在快速水进阶段，发育3个三级层序；上乌尔禾组只发育1个三级层序。

（2）玛湖凹陷中—上二叠统发育3套有利储盖组合，下部储盖组合由夏子街组上部的湖泛泥岩和中—下部的厚层砂砾岩组成，中部储盖组合由下乌尔禾组中部的湖泛泥岩和底部的砂砾岩组成，上部储盖组合由二叠系与三叠系不整合面下的风化黏土岩和厚层砂砾岩组成。上部储盖组合以地层油气藏为主，中、下部储盖组合以岩性、构造岩性油气藏为主。

（3）上部储盖组合埋藏浅，玛湖凹陷斜坡区也有多口井发现油气流和油气显示，是下一步勘探的主要层段，应加强厚层砂砾岩储集层发育区及成藏条件的分析，中、下储盖组合埋深相对较大，虽然是主要储集层发育段，但储集层物性相对较差，应首先立足于准噶尔盆地西北缘断裂带，然后向玛湖凹陷斜坡区扩展。

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（编辑顾新元）

Optimization of Favorable Reservoir⁃Caprock Assemblages of Middle⁃Upper Permian in Mahu Sag,Junggar Basin

YANG Fan1,WEI Yanzhao1,Abulimiti2,CHEN Gangqiang2,BIAN Baoli2
(1.Research Institute of Petroluem Exploration and Development,PetroChina,Beijing 100083,China; 2.Research Institute of Exploration and Development,XinjiangOilfield Company,PetroChina,Karamay,Xinjiang 834000,China)

Abstract:This paper presents the sequence stratigraphic classification of single well of the Middle⁃Upper Permian in slope area surround⁃ing Mahu sag of Junggar basin,and the sequence stratigraphic correlation of well logging and seismic profile,dividing the Xizijie formation, the Lower Wuerhe formation and the Upper Wuerhe formation into two second⁃order sequences and six third⁃order sequences,and recogniz⁃es the thick glutenite reservoirs of the middle⁃lower part of Xizijie formation,the lower and upper parts of Lower Wuerhe formation,and Up⁃per Wuerhe formation,as well as three regional caprocks in the upper part of Xizijie formation,the middle part of Lower Wuerhe formation and the top of Upper Wuerhe formation,by which three favorable reservoir⁃caprock assemblages are given.The middle and lower assem⁃blages are controlled by low stand system tract’s slope break belt,and dominated by lithologic and structural⁃lithologic reservoirs;the up⁃per one is controlled by large⁃scale unconformities of the Permian-Triassic and the Lower Wuerhe formation-Upper Wuerhe formation, dominated by stratigraphic reservoir,and characterized by relatively shallow burial,matching well with oil source faults and high efficient petroleum transport system,it could be an important areafor the recent hydrocarbon exploration.

Keywords:Junggar basin;Mahu sag;Permian;sequence stratigraphy;reservoir⁃caprock assemblage

作者简介：杨帆（1984-），男，湖北荆州人，工程师，博士，石油地质，（Tel）010-83598480（E-mail）yf2010@petrochina.com.cn

基金项目：国家科技重大专项（2011ZX05001-003)

收稿日期：2015-09-18

修订日期：2016-02-14

文章编号：1001-3873（2016）02-0131-07

DOI：10.7657/XJPG20160202

中图分类号：TE122

文献标识码：A