准噶尔盆地玛湖凹陷东斜坡夏子街组油气成藏条件及下步勘探方向

2022-08-09张永波王东学马红妮谭建华

大庆石油地质与开发 2022年4期

张永波佟莹王东学马红妮谭建华

（1. 新疆油田分公司陆梁油田作业区，新疆克拉玛依 834000；2. 新疆皓登科技有限公司，新疆乌鲁木齐 830000）

0 引言

玛湖凹陷构造上属于准噶尔盆地西北缘，是重要的富烃凹陷，其最优质的烃源岩为下二叠统的风城组［1-4］。随着玛湖凹陷中心区的砾岩大油区的发现，带动了该区及其周缘的石油地质研究不断深入［5-10］。以往勘探评价及开发层位以下侏罗统的八道湾组和三工河组、上三叠统的白碱滩组、下三叠统的百口泉组、上二叠统的上乌尔禾组为主。近几年，新疆油田为了扩大玛湖凹陷勘探成果，达到“平面扩区、纵向拓层”的目的，于玛湖凹陷西斜坡夏子街背斜二叠统夏子街组进行油气勘探，获得了高产工业油气流，东斜坡的三个泉凸起、夏盐凸起的夏子街组也见到不同程度的油气显示，展示了环玛湖凹陷深层夏子街组良好的油气成藏条件和勘探前景。

与西斜坡相比，东斜坡整体勘探程度较低，前人研究成果［11-13］主要针对中二叠统下乌尔禾组、下三叠统百口泉组的油源、储层和油气运移条件探讨，关于夏子街组成藏条件的研究成果甚少。鉴于玛湖凹陷东斜坡夏子街组整体勘探程度低，构造精细解释、圈闭精细描述、沉积相带、储层及成藏等方面认识尚不清楚。本文充分利用玛湖凹陷东斜坡的三维地震、钻井、测井资料，分析夏子街组成藏条件，研究下步勘探方向，为玛湖凹陷东斜坡深层领域的下步勘探部署提供依据。

1 区域地质概况

玛湖凹陷位于准噶尔盆地西北部，西与西部隆起的山前断裂带相邻，东与陆梁隆起相接，整体呈北东—南西向展布［11］，为一个叠合埋藏型凹陷，发育于早—中二叠世，沉积中心位于凹陷西北山前凹陷，晚二叠世—新生代为斜坡区［4-6，11］。研究区自下而上发育石炭系，二叠系的佳木河组、夏子街组、风城组（局部缺失）、乌尔禾组，三叠系，侏罗系，白垩系。构造上位于夏盐凸起、三个泉凸起、英西凹陷和玛湖凹陷交界处（图1），区域上处于凹陷与凸起的斜坡地带。

图1 研究区构造位置Fig.1 Structural in locations studied area

新疆油田为进一步拓展该区纵向勘探潜力，针对地震资料品质较好的YB1 三维地震工区内钻遇夏子街组的MD2等7口井进行老井复查，发现MD2 井、M224 井2口井油气显示较好，采用常规抽汲方式试油，MD2 井获日产油0.37 t、日产水5.4 m3，M224 井获日产油0.29t、日产水4.05 m3，说明玛湖凹陷东斜坡夏子街组具备了油气成藏条件。

2 成藏条件

通过构造特征、烃源岩条件、沉积和储层、油气输导体系和油气遮挡、成藏模式等综合分析，系统阐述研究区夏子街组油气成藏条件。

2.1 构造特征

2.1.1 构造形态和发育地层

利用研究区及周边地区高品质三维地震资料及钻井合成记录精确标定，开展井震联合精细构造解释，了解构造形态和地层发育特征。

研究区构造整体表现为二叠系、三叠系呈向西倾没的大型斜坡构造特征，区域上直接伸入到玛湖凹陷，且局部发育低凸起。

下二叠统佳木河组沉积于基底石炭系之上，向东逐渐减薄，于MD4 井区尖灭。风城组向东逐渐减薄，于夏盐凸起与玛湖凹陷边界部位尖灭；中二叠统夏子街组向东部三个泉凸起方向逐渐减薄，于M201 井东侧低凸起尖灭，下乌尔禾组向东逐渐减薄，逐层尖灭，在构造高部位MD4 井区二叠系完全缺失；三叠系百口泉组向东整体超覆（图2）。

图2 玛湖凹陷东斜坡地震解释剖面（剖面位置见图1）Fig.2 Seismic section interpretation of east slope of Mahu Sag(location shown in Fig.1)

风城组于玛东斜坡高部位缺失，形成了夏子街组与佳木河组之间的不整合面，从而构成玛湖凹陷烃源岩区边部→不整合面→斜坡区局部低凸起的油气运聚路径，鼻状构造状背景下的低凸起为油气运聚指向区。

2.1.2 断裂

研究区处于玛湖凹陷东斜坡高部位，受多期区域构造改造，断裂比较活跃。采用区域剖面大断裂与平面相干体微小断裂解释相结合的方法，开展断裂系统精细解释。

根据断裂性质及纵向特征，本区发育小型高角度的近东西向压扭性断裂，均为逆断层，断距下大上小，二叠系垂直断距一般为100~500 m。前人［14］研究得知，本区发育的近东西向压扭走滑断裂形成于二叠纪末盆地西北缘的冲断变形及三叠纪末以来的左行压扭作用时期，由于形成时间早、活动持续时间长，断开层位多（自基底至三叠系）（图3），这些断裂有效地沟通了夏子街组与佳木河组之间的不整合面，构成了油气垂向运移通道。同时，受近东西向的陆南、基南2条逆断裂带控制，研究区发育MD3、MD2、MD2 北3个长期继承性的鼻隆构造带。

图3 玛湖凹陷东斜坡研究区断裂分布Fig.3 Faults distribution in studied area of east slope of Mahu Sag

例如MD2、M224、M202 这3 口重点井位于MD2 鼻隆带上，从构造形态上看于MD2 鼻隆带向玛湖生烃凹陷方向延伸数千到几十千米远，构造条件较优越。因此，研究发现近东西走向的断裂不仅是油气运移通道，而且还是油气富集的主要控制因素。

2.2 烃源岩

最新研究成果认为玛湖凹陷主力烃源岩为下二叠统风城组咸水湖相泥质岩、泥质白云岩、凝灰岩和混积岩［5-7］，有机质丰度达到中等—优质烃源岩标准（表1）、有机质类型以Ⅰ型—Ⅱ1型为主，Ro为1.15%～1.56%，达到了成熟—高成熟演化阶段，生烃高峰值可达到800 mg/g，具备良好的生烃潜力［3-4］。油气地球化学分析表明，研究区油气主要来自玛湖凹陷下二叠统风城组［13］。研究区的夏子街组与玛湖凹陷中心的夏子街组均具有很好的油气显示，说明玛湖凹陷下二叠统风城组烃源岩可为凹陷中心上覆及其周缘源外斜坡区的储层提供充足油气资源。

表1 玛湖凹陷风城组烃源岩有机地球化学特征（据参考文献[4]）Table 1 Organic geochemical characteristics of source rock of Fengcheng Formation in Mahu Sag(Modified from Ref.[4])

2.3 沉积和储层

2.3.1 沉积相

基于研究区2口探井的岩心观察，识别出夏子街组主要发育扇三角洲相。扇三角洲平原亚相，岩性以杂色粗砂岩、细砾岩为主，夹薄层绿色、褐红色泥岩。扇三角洲前缘亚相岩性为灰色、灰绿色粉砂岩和细砂岩，含灰绿色泥质粉砂岩（图4）。综合单井相、连井相特征，东部以扇三角洲平原亚相沉积为主，西部以扇三角洲前缘亚相沉积为主（图5）。结合区域沉积特征分析［7-8］，玛东斜坡夏子街组扇三角洲物源以东部和东北部为主，整体为湖侵退积式沉积，斜坡向凹陷中心呈扇三角洲—湖泊沉积相带展布，扇三角洲平原亚相向湖区方向延伸，与扇三角洲前缘亚相交互式叠置，且前缘亚相分布较广。在玛东斜坡区表现为扇三角洲砂砾岩体大面积连续分布，形成了扇体岩性圈闭的叠置连片分布，为研究区岩性圈闭形成提供了必要条件。

图4 玛湖凹陷东斜坡夏子街组岩心照片Fig.4 Core photos of Xiazijie Formation in east slope of Mahu Sag

图5 玛湖凹陷东斜坡夏子街组沉积相Fig.5 Sedimentary faces of Xiazijie Formation in east slope of Mahu Sag

2.3.2 储层

岩心观察表明，夏子街组发育含砾粗砂岩、砂质砾岩，粒度分布较广，以细砾为主，粒级从细砾、粗砂到泥质，各种粒级并存于储层中，磨圆较差，反映了近物源的沉积特点。

镜下微观分析，研究区砂砾岩储集空间发育剩余粒间孔、粒间和粒内溶蚀孔（图6），孔隙度为3%～15%，平均为8.97%，渗透率为0.01×10−3～2 530×10−3μm2，平均为1.56×10−3μm2，属于低孔、低渗致密储层。

图6 玛湖凹陷东斜坡夏子街组储层微观照片Fig.6 Reservoir micro-photos of Xiazijie Formation in east slope of Mahu Sag

因夏子街组岩性以砂砾岩互层为主，夹杂砂质泥岩和泥岩，呈异常高电阻率值的岩石电性特征。由于已有钻井只分布于扇三角洲平原亚相沉积区，借鉴邻区、邻储的高阻储层预测经验［14］，即波阻抗可以较好地区分储层与非储层，分析预测研究区储层平面分布。经反复调试阻抗参数，最终确定波阻抗门槛值为13.4 Gg/（m2·s），反演预测研究区有效储层。结果表明，扇三角洲平原相河道有效砂砾岩体呈连片叠置分布，扇三角洲前缘亚相河道有效砂岩体呈条带状分布，且砂砾体边界清晰（图7），研究区南部和西南部靠近湖相区，有效砂砾岩体呈片状和条带状分布。

图7 玛湖凹陷东斜坡研究区夏子街组储层反演特征Fig.7 Inversion characteristics of reservoir in Xiazijie Formation in studied area of east slope of Mahu Sag

2.4 油气输导体系

研究区位于乌—夏断裂带的东南部处于玛湖凹陷东斜坡，通过研究区地震精细解释，发现内斜坡近玛湖凹陷低部位及斜坡部位均缺失风城组沉积，夏子街组直接超覆沉积于佳木河组之上，说明研究区发育佳木河组与夏子街组之间的不整合面（图2）。

由于海西—印支期受盆地周缘多期逆冲推覆作用的影响，发育了具有调节性质、近东西向的逆冲走滑断裂，这些断裂纵向上断开石炭系、二叠系及三叠系，同时通过岩心观察可知储层砂砾岩微裂缝发育，因三叠纪末下二叠统风城组烃源岩开始成熟，并大量排烃，此时，近东西向断裂正处于活动状态，沟通了来自于夏子街组与佳木河组之间不整合面横向运移的油气，后经断裂垂向调整，油气运移聚集到二叠系—三叠系的各套储层中。因此，不整合面、断裂、微裂缝构成油气成藏纵向运移通道，为油气成藏奠定了良好的输导条件。

2.5 油气遮挡条件

准噶尔盆地玛湖凹陷及环玛湖地区在湖盆扩张期（湖侵）形成了下乌尔禾组区域盖层。晚侏罗世准噶尔盆地整体发生构造反转，盆地处于挤压状态［15］，近东西向走滑断裂活动结束，处于封闭状态，为夏子街组扇三角洲分流河道上倾尖灭的岩性圈闭提供了良好的遮挡条件。通过钻井岩心观察及录井描述发现，夏子街组上部发育5～50 m厚河道间沉积的砂质泥岩和泥岩，区域上分布较稳定，可作为夏子街组油气藏的局部盖层。同时，晚侏罗世以来准噶尔盆地整体处于挤压状态，近东西向走滑断裂活动结束，处于封闭状态，为夏子街组的断层—岩性圈闭和岩性圈闭起到良好的保护作用。因此，玛东斜坡区夏子街组油气藏具有较好的油气遮挡条件。

2.6 成藏模式

参考埋藏浅、构造平缓的西斜坡夏子街组乌27、乌35 等井区，玛湖凹陷风城组烃源岩提供充足油源，多物源供给的夏子街扇体发育以次生孔隙为主的砂砾岩储集体，以二叠系／三叠系不整合面和区内东西向纵向断裂为油气运移通道，形成岩性、地层、低幅度构造及复合油气藏的成藏特征［16-17］。通过位于MD2 鼻隆带上的MD2、M224、M202 井油藏解剖，结合研究成藏条件综合分析，建立了玛湖凹陷东斜坡夏子街组油气成藏模式。认为玛湖凹陷东斜坡油气从源（玛湖凹陷）到藏（东斜坡）运移时，玛湖凹陷风城组烃源岩在三叠纪末开始大量排烃，首先沿着佳木河组与夏子街组之间的不整合面横向运移，到达斜坡部位，在断裂活动的三叠纪—早侏罗纪时期，经区内近东西向断裂和微裂缝短距离垂向运移至夏子街组储层的圈闭中，形成构造、构造—岩性、地层油藏（图8），构成玛湖凹陷东斜坡夏子街组油气成藏区。

图8 玛湖凹陷东斜坡夏子街组油气成藏模式Fig.8 Hydrocarbon accumulation patterns of Xiazijie Formation in east slope of Mahu Sag

3 下一步勘探方向

综合构造、油源、沉积相、储层、输导体系等成藏条件与成藏模式，认为研究区西南部邻近玛湖凹陷生烃凹陷的斜坡低部位、靠近烃源岩的扇三角洲前缘砂体油气充注更好；研究区南部的扇三角洲平原砂砾岩体油气充满度相对较低。研究区西南部位于YB2 鼻隆带上，YB2 井北油源断裂附近的条带状分布的扇三角洲前缘砂体具备有利成藏条件，是玛湖凹陷东斜坡的下步甩开勘探最有利地区（图7）；研究区南部位于MD3 鼻隆带上，基南油源断裂附近的片状分布的扇三角洲平原砂砾岩体是玛湖凹陷东斜坡的下一步勘探较有利地区。