准西车排子凸起下石炭统地层划分及潜力分析

2023-07-15卞保力胡修权王学勇刘海磊程锦翔

西南石油大学学报(自然科学版) 2023年3期

关键词：排子古拉石炭系

卞保力，胡修权，王学勇，刘海磊，程锦翔

1.中国石油新疆油田分公司勘探开发研究院，新疆克拉玛依834000

2.成都理工大学能源学院，四川成都610059

3.油气藏地质及开发工程全国重点实验室·成都理工大学，四川成都610059

4.中国地质调查局成都地质调查中心，四川成都610081

引言

车排子凸起构造上位于准噶尔盆地西部隆起，地理上处于克拉玛依市沙湾县内。早期对车排子凸起的研究主要集中于中浅层，石炭系一直被当作准噶尔盆地的褶皱基底，油气勘探程度较低。近年来，车排子凸起石炭系见到良好油气显示，在油气勘探领域取得了重大突破[1-3]，勘探焦点逐渐转移至石炭系。尤其是2018 年底，准噶尔盆地研究中心在车排子凸起部署了CT1 井，次年在石炭系获高产油气流。CT1 井石炭系内幕获高产突破，表明早期对研究区石炭系油气勘探潜力和地质条件认识尚浅，导致准噶尔盆地西部隆起石炭系的油气勘探进程缓慢，需要加强对石炭系的勘探潜力分析。

前人对石炭系的研究主要集中在火山岩岩性识别、储层特征、主控因素以及火山岩风化壳成藏等方面。如胡雪冰[4]建立了适用于其研究区的火山岩岩性测井综合识别方法及模式；许多学者对石炭系火山岩岩性、岩相、储集空间类型、物性特征以及优势储层控制因素等进行了详细研究[1，5-9]；赵乐强等[10]对车排子凸起火山岩风化壳油藏的油气运聚特征进行了总结，恢复了油气运移聚集过程，建立了风化壳油气运聚模式。但这些研究都将石炭系作为一个整体，并未细分地层进行储层差异性分析。本次研究利用野外露头、地震及最新钻测井资料，对车排子凸起下石炭统进行地层划分，并开展勘探潜力分析。该项研究对于准噶尔盆地石炭系火山岩下一步精细勘探有着重要的指导意义。

1 地质背景

车排子凸起位于准噶尔盆地西部隆起带，呈三角形，主体为NW--SE 向走向，西北部隆起高，向东南幅度逐渐降低至隐伏消失，该凸起东侧以红车断裂带为界，与中拐凸起及沙湾凹陷相接，西侧为扎依尔山，南侧紧靠四棵树凹陷[2，9，11-18]（图1）。

图1 车排子凸起区域位置图Fig.1 Location of Chepaizi Uplift

车排子凸起作为继承性凸起，是在石炭系火山岩基底之上发育起来的，晚海西期隆升定型后，长期保持正向构造的形态，其构造演化划分为3 个阶段：1）晚石炭纪—侏罗纪，准噶尔盆地处于挤压环境，西部不断抬升向东南向推覆，为强烈隆升阶段，在北天山的阻挡下，形成了车排子凸起及前方的红车断裂带，该时期凸起上的地层受到严重剥蚀，其剥蚀程度向凹陷方向逐渐变大，出露石炭系；2）早白垩世—古近纪，盆地构造活动趋于平缓，由挤压环境转为拉张环境，为缓慢沉降阶段，但车排子凸起的沉降幅度和沉降地区不均衡；3）新近纪以后，接受沉积的范围和幅度均有所扩大，为快速沉降阶段，沙湾组沉积后，车排子凸起继续沉降直至整体淹没于水下，该区内塔西河组、独山子组和第四系沉积厚度较大[15-18]。车排子凸起地层发育不全，缺失前石炭系、二叠系和三叠系，自下而上依次发育石炭系、侏罗系、白垩系、古近系及新近系，钻井和地震揭示最老地层为石炭系，分布在整个车排子凸起[13]。

2 下石炭统地层划分

前人对西准噶尔地区石炭系地层系统的划分存在一定的争议，1966 年，新疆地质局区测队进行了1：200 000 克拉玛依地区地质填图，将石炭系自下而上划分为希贝库拉斯组（C1x）、包古图组（C1b）及太勒古拉组（C1t）[19-20]，一些学者通过分析实测剖面的构造及沉积特征，对岩浆岩锆石同位素年龄进行了深入研究，确定西准噶尔地区出露为下石炭统地层，自下而上分别为太勒古拉组、包古图组及希贝库拉斯组[19-21]；李永军等对西准噶尔地区进行了多个1：50 000 区域地质矿产调查，通过岩性组合的对比可以看出，下石炭统自下而上为包古图组和希贝库拉斯组[22-26]。

本研究利用野外露头、钻井及地震多位一体，建立车排子凸起石炭系地层格架，认为该区下石炭统地层具有明显三分特征，从下自上依次发育太勒古拉组、包古图组和希贝库拉斯组，各地层之间的岩性特征、测井响应及地震反射等方面存在明显差异（图2）。

图2 车排子凸起下石炭统地层综合柱状图Fig.2 Comprehensive histogram of Lower Carboniferous strata in Chepaizi Uplift

2.1 岩性特征

太勒古拉组岩性总体为火山岩，底部为玄武岩、硅质岩夹少量火山角砾岩，其上是厚层的灰绿色火山角砾岩、安山岩夹凝灰岩及凝灰质粉砂岩沉积。包古图组主要是火山岩与沉积岩互层，底部为凝灰质砂砾岩夹安山岩，中部见薄层凝灰岩夹凝灰质砂岩，顶部见安山岩与火山角砾岩。希贝库拉斯组总体为沉积岩，主要为灰褐色、黄绿色砾岩、中砂岩、含砾中砂岩及凝灰质砂砾岩等沉积岩，下部夹煤层，上部夹泥灰岩及泥质粉砂岩、透镜状安山玢岩（图3）。通过连井钻井对比（图4，图5），下石炭统钻揭岩性与露头区一致，也具有明显的三分性。

图3 车排子凸起下石炭统野外露头Fig.3 Field outcrop of Lower Carboniferous in Chepaizi Uplift

图4 过C88—C54—C541—C94—CF1—C91—CF3—C23 井连井对比图Fig.4 Cross-well comparison of wells C88–C54–C541–C94–CF1–C91–CF3–C23

图5 过SQ2--SM4--CT1--C54--CP13 井连井对比图Fig.5 Cross-well comparison of wells SQ2–SM4–CT1–C54–CP13

2.2 测井响应

分析测井资料可知，太勒古拉组测井响应表现为低自然伽马、低自然电位、中—高电阻率、中—高密度和低声波时差；包古图组为中—低自然伽马、中—高自然电位、中—高电阻率、中—高密度和中—低声波时差；希贝库拉斯组表现为中—高自然伽马、中等自然电位、中—低电阻率、中—低密度和中等声波时差。石炭系从下往上测井响应特征与3 套地层相对应（图2）。

2.3 地震反射

大量地震资料分析发现，太勒古拉组火山岩在地震剖面上表现为杂乱反射，同相轴连续性差；包古图组沉积岩与火山岩互层在地震剖面上具有杂乱反射与平行、亚平行层状反射间互出现，连续性一般；希贝库拉斯组沉积岩地震反射结构为层状反射，同相轴连续性较好（图6）。

图6 车排子凸起连井地震地质解释剖面Fig.6 Seismic geological interpretation profile of Chepaizi Uplift

3 下石炭统地层构造形态及分布特征

通过对车排子凸起精细地震解释及构造解剖，明确了研究区下石炭统3 套地层构造形态及分布特征。车排子凸起石炭系整体为北西向鼻隆构造，向东南倾没于沙湾凹陷和四棵树凹陷之间。

东西向剖面显示，研究区东侧靠近沙湾凹陷，发育太勒古拉组、包古图组和希贝库拉斯组3 套地层，研究区西侧仅发育太勒古拉组（图6a）；南北向剖面显示，自南向北，太勒古拉组全区分布，包古图组、希贝库拉斯组断续分布，在南部和中部较厚，北部较薄（图6b）。平面上，太勒古拉组全区分布，呈凹隆相间展布格局，从北向南被断裂分为北部次凹、中部次凹及南部次凹，其中，车前断裂与沙门子断裂之间的地区为北部次凹，沙门子断裂与车排子断裂之间为中部次凹，车排子断裂以南为南部次凹（图7）；包古图组主要呈南北向条带状展布，向东向西削蚀尖灭，分布于太勒古拉组的残洼中，3 个次凹均有分布，且向南，规模逐渐变大（图8a）；希贝库拉斯组主要呈南北向展布，向东向西削蚀尖灭，分布于包古图组的残洼中，仅在中部、南部次凹分布（图8b）。

图7 车排子凸起包古图组顶面构造图Fig.7 Top surface structure of Baogutu Formation,Chepaizi Uplift

图8 车排子凸起残余厚度图Fig.8 Figure of residual thickness of Chepaizi Uplift

4 勘探潜力分析

4.1 储层类型分析

车排子凸起石炭系发育火山岩及砂砾岩储层，火山岩储层岩性以火山角砾岩、安山岩为主，主要发育在太勒古拉组。本次研究对两类储层分别取样，测试孔隙度大小（图9），分析各产油层段不同储层类型与产能的关系（图10），结果表明，火山角砾岩物性最好，孔隙度主要分布在0.70%∼23.20%，平均孔隙度为13.54%，产能最高，日产油在10∼70 m3；安山岩物性次之，平均孔隙度为8.76%，孔隙度主要在0.80%∼21.50%，产能从几方至近乎30 m3；而砂砾岩物性最差，孔隙度主要分布在2.20%∼16.12%，平均孔隙度为6.16%，产能最差。研究表明，火山岩储层物性好于砂砾岩储层，储层类型与产能之间存在相关关系。

图9 车排子凸起石炭系不同岩性孔隙度直方图Fig.9 Porosity histograms of different Carboniferous lithologies in Chepaizi Uplift

图10 车排子凸起石炭系不同岩性与产能关系图Fig.10 Relationship between different lithologies and productivity of the Carboniferous in Chepaizi Uplift

岩性是影响火山岩储集性能的关键，针对太勒古拉组两种类型火山岩储层（火山角砾岩储层与安山岩储层）差异性进行了详细分析。陈元勇等认为火山角砾岩一般属于火山爆发相，常发育在火山口附近，古地理位置较高，易遭受风化淋滤，溶蚀孔隙发育（图11a，图11b，图11c，图11d），火山角砾岩在构造运动作用下，容易产生多方位、多角度裂缝，角砾间孔缝充填不完全[1，9，27]；安山岩一般属于火山溢流相，形成时期地势相对较低，受构造作用影响弱，溶孔与微裂缝很少发育（图11e，图11f）。

车排子凸起太勒古拉组火山岩不同岩性渗透率分布如图12 所示，可以看出，火山角砾岩储层渗透率主要为0.020∼22.400 mD，平均渗透率为0.340 mD。安山岩储层渗透率主要为0.008∼6.870 mD，平均渗透率为0.110 mD，总体上，火山角砾岩储层质量优于安山岩储层。

4.2 优势岩相分析

本次研究结合重力勘探、磁法勘探、电法勘探、地震勘探等方法以及200 余口钻井资料，针对车排子凸起太勒古拉组火山岩开展优势岩相分析，认为火山岩相可划分为爆发相、中基性溢流相、中酸性溢流相、火山沉积相、侵出相以及火山通道相6 种岩相（图13）。

图13 车排子凸起太勒古拉组岩相分布图Fig.13 Lithofacies distribution of Tailegula Formation,Chepaizi Uplift

爆发相岩性以火山角砾岩和英安岩为主，岩芯可见爆发崩裂形成的裂纹，在研究区零星分布；中基性溢流相以玄武岩、安山岩为主，玄武岩主要分布于研究区北东部，安山岩主要分布于中部、南部；中酸性溢流相以英安岩为主，分布于研究区中部、北部；火山沉积相主要岩性为凝灰质砂砾岩，反映了火山间歇期的碎屑沉积，主要分布于西部；侵出相以辉绿岩为主，局限于北部部分地区；火山通道相以花岗岩为主，研究区仅中部地区零星发育。

综合分析认为，爆发相和中基性溢流相是储层发育的优势岩相，尤其研究区东南部爆发相发育区，正好位于中等磁力异常范围，分布广，勘探潜力大，可以优先勘探。