准噶尔盆地沙湾凹陷滩坝砂的发现及油气勘探潜力

2021-01-28潘树新曲永强许多年马永平王国栋陈雪珍

岩性油气藏 2021年1期

关新，潘树新，曲永强，许多年，张寒，马永平，王国栋，陈雪珍

（中国石油勘探开发研究院西北分院，兰州 730020）

0 引言

近年来，准噶尔盆地玛湖地区勘探成果喜人，发现了十亿吨级大油田，其中上乌尔禾组是主要贡献产油层之一［1-3］。玛南地区上乌尔禾组已经上交储量超亿吨，下一步勘探方向及接替领域是准噶尔盆地面临的最大问题。近期，ST1 井上乌尔禾组获得重大突破［4］，沙湾凹陷已成为油气勘探的热点地区。上乌尔禾组作为主要产油层，势必会加大对该层的勘探力度，探索其储量分布规律，以求沙湾凹陷的全面突破。

前人已对准噶尔盆地沙湾凹陷上乌尔禾组开展了大量的研究工作，在沉积体系、储层特征、构造特征等方面取得了一系列的成果和认识［5-7］。施小荣、余海涛等学者普遍认为上乌尔禾组为扇三角洲沉积，主要发育扇三角洲平原、前缘和前扇三角洲［6-7］。因此，研究区上乌尔禾组储层以扇三角洲沉积为主是目前的主流观点，然而，近期ST1 井钻探表明，准噶尔盆地沙湾凹陷上乌尔禾组具有典型的滩坝砂沉积特征，进而在沙湾凹陷下斜坡发现了一个新的油气勘探领域。

滩坝砂的形成主要受波浪及沿岸流的影响，通常发育在滨岸地区（滨浅海、湖）。由于滩、坝砂体通常相互叠置，难以区分，因此合称滩坝砂或滩坝复合体［8］。目前，滩坝砂储层在我国多个盆地均有发现［9-15］。尤其是在东营凹陷，已发现大面积的滩坝砂岩油藏［16-17］。滩坝砂在东部盆地的研究已经非常成熟，并且成为重要的油气勘探新领域［9-11］，然而在我国西部盆地，仍然将关注点放在浅层勘探以及寻找规模储层发育区［18-20］，对于滩坝砂领域很少涉及。准噶尔盆地近年来的勘探以河流—三角洲体系为主［5，21-22］，对于滨浅湖亚相的滩坝砂领域几乎没有关注，进而缺乏对该领域的研究。滩坝砂作为一种重要的储层类型，勘探技术仅在东部盆地比较成熟，西部盆地虽有涉及，但还不够全面，也没有形成体系。因此，滩坝砂领域在西部盆地的研究值得重视。

针对该区滩坝相油气勘探新领域，其储层分布规律以及勘探潜力急须深入研究。本文以高分辨率三维地震资料为基础，结合钻井、试油、测井、岩心等数据，利用属性提取、沿层切片等地震技术，精细刻画上乌尔禾组滩坝砂储层平面展布特征，并评价该区滩坝相储层的油气成藏潜力。

1 区域地质概况

沙湾凹陷位于准噶尔盆地的西北缘，属于准噶尔盆地中央坳陷的一个二级构造单元［23］，西面紧邻红车断裂带和中拐凸起，北面与盆1 井西凹陷相邻［24］（图1）。自下而上发育石炭系、二叠系、三叠系、侏罗系、白垩系、古近系、新近系、第四系。近年来，二叠系上乌尔禾组成为准噶尔盆地西北缘油气勘探的主力层系之一，自下而上可细分为乌一段、乌二段、乌三段［7］。沙湾凹陷的形成受到多期构造运动控制导致基底被抬升，从而产生一系列不整合面和断裂，构成了油气运移的通道［25］。构造运动后期，停止活动的断裂对已成藏的油气起到了封闭作用，使得沙湾凹陷西斜坡处于油气成藏的有利构造位置。沙湾凹陷西斜坡紧邻沙湾凹陷生烃区，是油气长期汇聚成藏的有利指向区，成藏条件十分有利［26］，然而向凹陷部位，尤其是在沙湾凹陷西北环带，即中拐凸起坡下地区勘探程度极低（图1），其中上乌尔禾组广泛发育扇三角洲前缘亚相以及滨浅湖亚相［25］，面积广，勘探程度低，勘探潜力较大。

2 沙湾凹陷滩坝砂的发现

2.1 滩坝砂石油地质特征

2.1.1 滩坝砂发育的地质背景及沉积特征

滩坝砂通常发育在湖岸拐弯处、水下古隆起处、三角洲侧缘处和开阔滨浅湖处，主要受到波浪作用和沿岸流作用的影响，波浪作用主要控制滩坝砂体的粒度以及垂直湖岸线方向的分布特征，而沿岸流则控制滩坝砂体平行湖岸线方向的分布特征。东濮凹陷在沙四段沉积期发生断陷形成兰聊断层，兰聊断裂带大规模发育扇三角洲平原及前缘［27］。由于前端地形较陡，发生断陷之后，河流相快速衰退，滩坝砂体在扇三角洲两翼的缓坡区内发育，在湖浪的改造作用下滩坝砂体平行于湖岸线分布。滩坝砂单层厚度薄，横向变化快，连续性差，常由多个旋回叠置而成，垂向上多呈细-粗-细复合粒序或向上变粗的反粒序［25］。

2.1.2 滩坝砂油气赋存特征

滩坝砂岩通常易形成岩性圈闭和构造-岩性圈闭，滩坝储层物性好、靠近油源、具备完善的生储盖组合，有利于油气的富集成藏，属于典型的岩性油气藏［28］。通过对滩坝砂有利储集体分布进行分析，并对其油气成藏条件及富集规律进行研究，认为油气富集成藏的关键在于构造和有利储层的匹配关系；指出了油气主要来源于临近层的烃源岩，储集空间主要为厚度较大、较为发育的滩坝砂体，构造作用产生的断裂沟通了烃源岩和储集层，成为油气运移的主要通道［29-31］。总之，滩坝砂油气的赋存不仅要有临近层烃源岩作为油气来源，还要发育有利储集空间来赋存油气，更为重要的是构造运动产生的断裂对二者的有效沟通。

2.2 玛湖—沙湾凹陷上乌尔禾组沉积特征

2.2.1 玛湖地区为缓坡带，发育扇三角洲前缘亚相

选择玛湖—沙湾地区5 块高密度三维地震资料（总面积达5 700 km2），通过精细层位标定，确定目的层的地震响应特征，遵循层序对比的原则加密解释到小层，利用获得的地震层位数据，进行古地貌精细成图［图2（a）］。古地貌恢复表明，目的层在玛湖地区坡度较缓，平台区发育。

结合前人的研究成果［23-24，32-34］以及该区钻井、测井、岩心等资料分析，获得玛湖-沙湾地区上乌尔禾组沉积相图［图2（b）］。结果表明，玛湖地区扇三角洲前缘亚相发育，面积大，向前延伸得较远。

从连井剖面上可以看出（图3），上乌尔禾组普遍发育有大套较厚层块状砂砾岩，为典型的扇三角洲前缘亚相特征，进一步证实玛湖地区宽缓的平台区是扇三角洲前缘亚相发育区。

2.2.2 沙湾地区为陡坡带，发育滨浅湖亚相滩坝砂

与玛湖地区不同的是，沙湾地区为陡坡带［图2（a）］，目的层很快入湖，结合滩坝砂发育特征，在滨浅湖内很可能发育滩坝砂。此外，沙湾凹陷主扇体两翼的滨湖面积大、离岸近，是滩坝砂发育十分有利的地区。

近期重大发现井ST1 井的钻探结果表明，沙湾地区发育滩坝砂（参见图1）。从ST1 井单井图上可看出，目的层岩性以褐灰色砂砾岩、灰色粉砂岩及灰色泥岩互层为特征，局部夹杂较厚层泥岩段，逆粒序特征明显。自然伽马曲线呈漏斗状、指状，漏斗状对应层段反映出下细上粗的逆粒序特征，表明向上水流能量加强，分选逐渐变好；指状对应层段反映出岩性粗细的交替变化，表明沉积过程中水动力快速变化，代表浅水环境，故解释为滩坝砂沉积。

将ST1 井目的层的典型岩性剖面及测井曲线进行了局部放大（图4），可以看出，上乌尔禾组从测井相上分析属于滨浅湖亚相，储层为滩坝砂体，该相带受到水流反复淘洗，一般泥质含量较低，测井显示泥岩声波时差非常大，具有明显的欠压实特征，使得储层保留了较大的孔隙空间，储层品质好。此外，通过对测井曲线的分析，岩性剖面与测井曲线的匹配性较好，可以划分出3 套滩坝砂体，砂坝主体岩性主要为砂砾岩、中粗砂岩，测井曲线表现为中高电阻率，中低密度，中低声波时差。

岩心观察是沉积相确定的重要依据之一。位于扇三角洲前缘亚相的上乌尔禾组发育有厚层块状砂砾岩、河道冲刷面、正粒序［图5（a）—（b）］，具有典型的河道特征，而位于滨浅湖亚相的上乌尔禾组层序界面为渐变，无河道冲刷面［图5（c）—（d）］，逆粒序特征明显，进一步证实了本文的观点。另外，S12 井钻遇部分目的层，从单井来看也具有明显滩坝砂特征。

2.3 滩坝砂储层地球物理特征

2.3.1 振幅属性特征

通过精细标定及敏感性分析表明，目的层对振幅较为敏感，能够较好地区分储层与非储层。对研究区进行振幅属性提取（图6）。

结果表明，沿NW—SE 方向振幅能量由强变弱，中间存在过渡区域，能量呈条带状分布在强振幅周缘。西北地区振幅能量较强（红色、黄色），分布较为集中，为三角洲平原沉积；东南地区呈现中弱振幅特征（蓝色、绿色），代表滨浅湖沉积；中间过渡区域（黄色、绿色）表现为中等振幅，代表了三角洲前缘沉积；钻井证实平面分布具有一致性。另外，在滨浅湖区域发育有数量不等，大小不一的中强振幅（红色、黄色）带，这些振幅带平行于湖岸线成带状分布，具有滩坝砂体的沉积特征［24］。

2.3.2 沿层切片特征

沿层切片具有较好的等时意义，其能够反映相对等时地史时期内的地质体展布特征，尤其是滩坝砂这种单层厚度较薄，砂泥岩互层现象明显，对地震的响应影响较大，在地震剖面上难以识别，在沿层切片上能较好地反映出来。因此，在地质模式指导下，沿层切片可以较为精确地刻画滩坝砂体。对重点三维地震资料进行沿层切片（图7）。

从该切片上可以清晰地看出中强振幅（红色、黄色）在滨浅湖区域呈明显的多排条带状展布，方向为北东—南西向，与湖岸线平行。在三角洲平原区域，振幅能量较强，但分布较为分散；在三角洲前缘区域，依旧呈现为中弱振幅特征（黄色、绿色）。总体上切片平面特征与该区沉积相分布具有很好的一致性，且滨浅湖内滩坝砂特征明显。

2.4 滩坝砂平面分布特征

在地质模式的指导下，结合地震属性分析和沿层切片技术，精细刻画了研究区的滩坝砂体（图8）。滩坝砂的平面分布受古地貌控制，其更易在陡坡带前端聚集，可能是由于缓坡带扇三角洲前缘亚相延伸较远，牵引流作用为主，大规模前缘亚相沉积占主导地位，而湖泊作用较弱，致使滩坝砂不发育。滩坝砂主要发育在沙湾凹陷西北环带，其平行于湖岸线呈条带状分布在扇三角洲主扇体两翼前端的滨浅湖内。滩坝砂个体小，但数量多，成排成带出现，最大者面积可达15 km2。两扇之间的滨浅湖亚相为滩坝砂集中发育区，成排成带的滩坝砂在平面上聚集形成了规模储层发育带。将本次刻画滩坝砂分为南带和北带（图8），其中南带为滩坝砂发育主体，储层面积合计160 km2。因此，准噶尔盆地沙湾凹陷上乌尔禾组滩坝砂有利储层分布广、面积大，是下一步规模勘探新领域。

3 沙湾凹陷滩坝砂油气成藏潜力

3.1 烃源岩

沙湾凹陷位于油气运移的主要指向区，属于油气成藏的有利构造位置。沙湾凹陷除了临近玛湖凹陷和盆1 井西凹陷两大生烃凹陷，其自身也是一富烃凹陷，油气来源极其丰富，纵向上石炭系、二叠系佳木河组和上乌尔禾组、三叠系、侏罗系等均有油气发现，展现出多层系含油、多源供烃、多期成藏的特征［20］（图9）。沙湾凹陷内烃源岩发育的主力层段涵盖二叠系佳木河组、风城组以及下乌尔禾组，烃源岩主体埋深超过6 000 m，厚度较大、分布广泛，具备大规模生烃条件［25］。此外，研究区距离沙湾凹陷14 km，距离盆一井西凹陷18 km，距离玛湖凹陷24 km，三源距离均较近，油气可有效运移到研究区，是典型的远源运移模式。油源对比分析表明，研究区原油性质差异极大，油源来自不同的生烃凹陷，具有明显的运移效应，说明该区具有多源供烃的特点，烃源岩条件十分优越。

3.2 输导体系

沙湾凹陷西斜坡主要经历了3 期构造运动，发育五大继承性古鼻凸，伸入生烃凹陷，鼻凸两侧发育3 期大型断穿基底的断裂，断裂活动持续时间长、断距大、延伸距离远，能有效沟通深层油气源或直接沟通烃源岩，输导条件良好［25-26］（图10）。海西期，大型逆断层发育，断距较大，在斜坡区断开层位为石炭系—二叠系，下乌尔禾组、风城组等地层在此时尖灭。印支期，主要发育大型走滑断层，断距较小，主要分布在构造转换带，在平面上形成走滑断裂发育带，断开的层位是下二叠统—中三叠统，有效沟通烃源岩，并控制油气垂向输导。早—中燕山期，形成一系列正断层，断距偏大，主要分布在斜坡区，断开的层位是三叠系—侏罗系，控制浅层圈闭的形成和油气调整。

3.3 圈闭体系

沙湾凹陷斜坡区在印支期与燕山期发育的2期断裂［25］，不仅对厚层砂体形成有效的封堵作用，而且将区内与之正交的砂体正好错断，从而形成断层岩性圈闭。此外，沙湾地区砂体展布与断裂的平面匹配也较好，易于形成断层-岩性圈闭群（参见图9）。其中，印支期北西—南东向走滑断裂以及燕山期北西—南东向正断裂与北东—南西向展布的滩坝砂体相交匹配形成了一系列的断层-岩性圈闭群。

综上所述，沙湾地区滩坝砂体展布与断裂的整体匹配性较好，发育断层岩性圈闭，且空间上呈现“纵向叠置、横向连片”的分布形式，岩性目标众多，具备形成集群式分布断层-岩性油气藏的圈闭条件。