吐哈盆地十三间房地区有利成藏条件分析

方泽昕，时保宏

(1.西安石油大学 地球科学与工程学院；2.陕西省油气成藏地质学重点实验室，陕西 西安 710065)

20世纪90年代对吐哈盆地十三间房地区进行大规模勘探之前，仅有局部的地质地层考察。工区西北角和中部分布有大步1和房1两口探井，除了有少量油气显示，井内并未找到工业产流。研究区西部的红台油田，区内侏罗系及其以上地层较为发育，含有多套烃源岩，部分钻井录井见油气显示，证明该地区具有一定的油气勘探潜力。本文通过侏罗系烃源岩发育特征及评价，明确侏罗系烃源岩供给范围以及生烃时间，结合十三间房地区地震、钻井、测井资料，明确油气有利运移路径、方向和预测有利聚集区。对于认识该区侏罗系油气成藏潜力，指导勘探部署具有重要的现实意义。

1 区域地质概况

吐哈盆地处于我国西北地区，盆地整体呈带状东西分布趋势，总面积超过5.3×104km2。吐哈盆地由盆地内北部坳陷和南部隆起构成，北部的坳陷又由布尔加凸起、台北凹陷、哈密凹陷和黄田凸起组成。盆地经历了二叠新源运动、三叠克拉玛依运动、晚印支、中燕山、晚燕山和晚喜山六次较大的构造运动，形成了六套构造层序和多套含油气系统。十三间房地区地处吐哈坳陷东部，是台北凹陷小草湖洼陷的东部疙瘩台-红台油气聚集带的延伸区域，工区面积3 050 km2。研究区目前有房1号、大步1、2号、胜房1、2号共5口钻井。整体上，前人主要针对小草湖地区的油气成藏类型、成藏因素进行了大量研究[1-9]，但对十三间房地区烃源岩综合评价、油气成藏条件的研究较少。

2 构造演化及圈闭特征

从十三间房地区过井构造演化剖面可以看出(见图1)，该地区构造演化与台北凹陷演化过程类似，不同之处在于东侧发育了墩凸起，该古隆起长期存在，即越往西地层不断减薄，尤其是中侏罗世三间房组及其以上侏罗纪地层。受断层控制的背斜构造主要发育在晚燕山期和喜山期，如图1B，其中十三间房构造带主要形成于中燕山晚期，如图1A，而斜坡区部分背斜构造带受中晚燕山和喜山期的共同作用。

研究区目前发现的侏罗系构造带主要有十三间房和胜房1构造圈闭，圈闭构造样式以背斜、断鼻、断背斜为主[10]。从过台北凹陷北部山前的南北向地震剖面，可将构造带由北至南划分为造山及山前掩伏带、中部抬升褶皱变形带和南部褶皱滑脱变形带，目前已发现的含油气构造圈闭(燕山期圈闭)主要位于中部抬升褶皱变形带上(见图2)。

图1 十三间房地区构造演化剖面图

图2 台北凹陷北部山前带中东段南北向过井地震剖面

综上所述，研究区构造圈闭的形成时间主要有两期：一是始于中侏罗世晚期到晚侏罗世(白垩世)的晚燕山期；二是喜山期，而含油气圈闭主要为喜山期圈闭。

3 烃源岩特征

3.1 烃源岩评价

下侏罗统烃源岩在小草湖及十三间房地区广泛发育[11-12]，从目前统计的单井数据以及地震资料解释数据统计，该层内深色泥岩在草1井、草南1井以北，红台1-红台9井以西和胜房1井以北最发育。最厚处可达400 m；煤岩厚度在10～60 m，厚度小草湖次洼和胜房1井山前次洼最厚。

本次研究主要以该地区侏罗系西山窑组烃源岩为研究目标，西山窑组在研究区内均有分布，整体厚度大于下侏罗统烃源岩。深色泥岩厚度最厚处可达590 m，地震属性解释揭示胜房1井以北深色泥岩厚度可达311 m。研究区煤层厚度介于20～80 m之间，胜房1井煤层厚度19 m，胜房2井煤层厚度为33.41 m。而研究区东部小草湖次洼煤层厚度普遍超过65 m，其中疙1井测得煤层最厚，为94 m，红台2井测得煤层厚度为74 m。

3.1.1 有机质丰度

从区内房1井和胜房1井下侏罗统取样145块，样品试验分析可得，房1井西山窑组深色泥岩总有机碳含量(TOC)平均值为2.22%，生烃潜力为4.47 mg/g，综合评价为中等-好烃源岩。八道湾组深色泥岩TOC平均值为2.11%，生烃潜力为3.57 mg/g，综合评价为好烃源岩。胜房1井八道湾组深色泥岩TOC平均值为3.5%，生烃潜力为7.73 mg/g，高碳泥岩TOC平均值为16%，生烃潜力为39.48 mg/g，综合评价为好烃源岩。西山窑组一段烃源岩发育最好，深色泥岩TOC平均值为2.44%，生烃潜力为5.5 mg/g，综合评价为中等烃源岩。高碳泥岩TOC平均在20.31%，生烃潜力平均值为46.7 mg/g，综合评价为好烃源岩。胜房1井八道湾组煤岩生烃潜力为104.9 mg/g，氯仿沥青“A”为1.05%，西山窑组一段煤岩生烃潜力为118.6 mg/g，氯仿沥青“A”为0.69%，综合评价为较差烃源岩。

3.2.2 烃源岩类型及成熟度

区内西山窑组烃源岩有机质类型以Ⅱ2～Ⅲ型为主，其中煤岩多为Ⅲ型，泥岩以Ⅱ2为主。干酪根显微组分具有镜质组含量变化大，惰质组含量较高的特征，几乎不含壳质组，泥岩腐泥组分含量较多。整体属于油气兼生，以油为主的生烃母质类型。

根据研究区内10口井的48个侏罗系泥岩样品测试资料，实测侏罗系烃源岩Ro分布在0.47%～0.92%之间，平均值为0.65%，整体处于成熟阶段。

3.2 单井生烃历史模拟

通过单井EASY%Ro模拟，侏罗系西山窑组烃源岩于早白垩世开始生烃，在白垩世晚期达到生烃高峰，喜山晚期没有明显的生烃过程；生烃高峰期生油量远大与生气量。小草湖洼陷的草南1井，烃源岩在中晚白垩世达到最大热演化程度，白垩世末期地层抬升，生烃过程停止，喜山期地层再次沉降深埋，但热演化程度没有补偿燕山晚期最大热成熟度。因此烃源岩生烃期为1期，即晚燕山期(见图3)。

图3 单井侏罗系烃源岩生烃演化历史模拟

3.3 成藏关键期原始生烃范围

从十三间房地区南北向地层热演化程度剖面图(见图4)可知，房1、胜房2构造带以北地区，侏罗系三间房组地层及以下地层实测Ro指标在0.71%～0.82%之间，均超过排烃门限(Ro为0.7%)，反映该地区多层系烃源岩均具有良好的生排烃能力。从平面上看，小草湖地区向西延伸至十三间房地区原始生排烃范围较大，现今可探明仅有小草湖地区，西山窑组生排烃范围较大，生排烃情况良好。而十三间房地区西山窑组烃源岩有效生排烃范围可达1 020 km2。(见图5)。

图4 十三间房地区南北向地层热演化剖面图

图5 小草湖-十三间房地区J2x暗色泥岩厚度及原始生烃范围图

4 有利成藏条件分析及有利区预测

4.1 有利成藏条件

十三间房地区侏罗系地层主要发育滨浅湖-三角洲沉积环境，南部物源展布范围大，延伸至房1井构造带以北地区，北部物源延伸范围有限，发育至胜房1井南侧，油气荧光显示主要出现在水下分流河道优势微相砂体中[13]。

三工河组沉积期，由图6A可以看出，十三间房地区三工河组地层南部物源区延伸范围广，砂砾岩厚度在南北两侧厚度均增大，呈现南北双向物源特点。从图6B可以看出，西山窑组3段砂砾岩百分含量统计等值线图显示，砂砾岩厚度向南部逐渐增大，由此可证明南部物源展布范围进一步向南增大，呈现单物源特征。

图6 十三间房地区砂砾岩百分含量图

胜房1井油气荧光显示主要分布在八道湾组、三工河组砂岩中，水下分流河道微相单层砂岩厚度在6～26 m之间，岩性主要为中砂岩、细砂岩、含砾细砂岩，孔隙度平均值为5.1%，渗透率平均值为0.76×10-3μm2，是有利沉积微相；滩坝沉积微相砂岩厚度在7～14 m之间，孔隙度平均值为3.7%，渗透率平均值0.169×10-3μm2，储层致密。

从柯柯亚地区八道湾组微相类型与物性关系可以得出，辫状河主河道、扇-水下分流河道、辫状水下分流河道物性相对较好，孔隙度在5.6%～6%之间，渗透率在(0.34～1.1)×10-3μm2之间，决口扇、河口坝次之，分流间湾物性最差，孔隙度在2.18%～4.1%之间，渗透率在(0.01～0.1)×10-3μm2之间。

小草湖地区红台油田西山窑组低饱和油藏物性下限为孔隙度大于7%，渗透率大于0.1×10-3μm2，电性下限为AC大于207 μs/m，DEN大于2.53 g/cm3，RILD大于30 Ω·m，含油饱和度大于42%。按以上标准统计，胜房1井原测井解释为含油水层的电性、物性特征与红台地区相似，依据“红台油田低饱和度油藏”解释标准，胜房1井原含油水层(42.6 m/4层)为“低饱和度油层”，含油饱和度45%左右，出油可能性较大。

房1井J2x-J1与红台油田低饱和度油藏特征相似，岩性裂缝间明显棕褐色油迹，岩心分析含油饱和度7.6%～20.1%，可在4个砂岩段重新解释为低饱和度油层。J2x(2 061～2 103 m)电性特征均高于红台油田下限值，含油饱和度约55%。

从物性条件看，十三间房地区储层在中侏罗统西山窑组(J2x)下侏罗统(J1b～J1s)处于三角洲前缘水下分流河道发育带，物性最好，发育低孔-特低孔、特低渗储层，横向变化快，非均质性强，具备了形成低饱和度油藏的条件。

十三间地区燕山中晚期圈闭条件发育良好，在八道湾组(J1b)、西山窑组(J2x)、三工河组(J2s)地层中新落实构造叠合圈闭19个、层圈闭56个，面积约506 km2，圈闭资源量1.16×108t。

4.2 有利区预测

按照十三间地区寻找有效生烃范围，寻找邻近次洼中心的岩性油气藏的预测思路，预测J2x地层有利勘探区2处，位于十三间房地区中北部区域(图7A)，其中Ⅰ类有利区生烃强度大于25×108kg/km2，Ro在0.8～1之间；Ⅱ类有利区生烃强度在(15～25)×108kg/km2之间，Ro在0.6～0.8之间。预测J1地层有利区1处，位于十三间房地区北部山前洼陷区域，Ⅰ类有利区生烃强度大于25×108kg/km2，Ro主要大于1.4，Ⅱ类有利区生烃强度在(15～25)×108kg/km2之间，Ro在1.2～1.3之间(图7B)，以胜房1井北部山前次洼带内的构造和构造-岩性圈闭为主要勘探区域。

图7 十三间房有利勘探区预测图

5 结论

十三间地区有利成藏条件为：①区内烃源岩发育良好，整体处于成熟阶段，且生烃时间长，范围大，有良好生烃潜力；②区内储层整体在三角洲前缘水下分流河道发育，储层类型为低孔-特低孔、特低渗，横向变化快，非均质性强，具备形成低饱和度油藏的条件；③研究区燕山中晚期圈闭条件发育良好，形成时间与生烃时间匹配良好，易形成油气聚集区。

根据烃源岩生烃强度、Ro排烃门限及储层发育情况，预测十三间房中北部及山前洼陷带可作为今后勘探的有利目标区。