準(zhǔn)噶爾盆地紅車斷裂帶石炭系火山巖儲(chǔ)層裂縫特征

紅車斷裂帶是準(zhǔn)噶爾盆地西北緣勘探程度相對(duì)較低的地區(qū),隨著油氣勘探進(jìn)程的加快,近幾年在石炭系火山巖中不斷有油氣發(fā)現(xiàn)。本文從儲(chǔ)層巖石學(xué)及儲(chǔ)集性能等方面對(duì)該區(qū)石炭系火山巖儲(chǔ)層特征進(jìn)行了闡述和分析,認(rèn)為研究區(qū)儲(chǔ)層巖石主要為火山碎屑巖;儲(chǔ)集空間主要為次生孔隙和次生裂縫;孔隙性最好的是火山角礫巖和砂礫巖,滲透性最好的是凝灰?guī)r;儲(chǔ)層巖石的含油氣級(jí)別較低,絕大部分為不含油,儲(chǔ)層絕大部分為干層或水層,只有約四分之一的儲(chǔ)層有油氣生產(chǎn)能力。

在準(zhǔn)噶爾盆地紅車斷裂帶對(duì)侏羅系采用層序地層學(xué)的研究方法建立層序地層格架,對(duì)確定層序內(nèi)部沉積體系類型及展布、預(yù)測(cè)有利地層巖性圈閉分布具有重要意義,然而對(duì)其進(jìn)行層序地層的劃分和對(duì)比是一個(gè)長(zhǎng)期存在爭(zhēng)議的問題。本次通過對(duì)地震、鉆井、測(cè)井和露頭資料的分析,進(jìn)行井間對(duì)比及井-震對(duì)比,著力識(shí)別層序界面并深入解剖層序內(nèi)部構(gòu)成,繼而劃分體系域,在準(zhǔn)噶爾盆地紅車斷裂帶侏羅系識(shí)別出6個(gè)三級(jí)層序和9個(gè)體系域,較好地解決了該區(qū)地層劃分和對(duì)比問題。

隨著勘探程度的提高,火山巖油氣藏已經(jīng)成為準(zhǔn)噶爾盆地西北緣油氣勘探開發(fā)挖潛的一種重要類型,而紅車地區(qū)古生界火山巖是下步勘探的重要戰(zhàn)場(chǎng)。為了更好地指導(dǎo)該區(qū)火山巖油氣勘探,從影響油氣成藏的關(guān)鍵要素——儲(chǔ)層入手,研究了火山巖儲(chǔ)層的巖石學(xué)特征、儲(chǔ)集類型和儲(chǔ)集物性。研究認(rèn)為,火山巖儲(chǔ)層類型多樣,儲(chǔ)集空間類型繁多,儲(chǔ)集性能有很大的差異性和突變性,表現(xiàn)出嚴(yán)重的非均質(zhì)性。在此基礎(chǔ)之上,深入剖析了影響火山巖儲(chǔ)層的主控因素,認(rèn)為巖相、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、風(fēng)化淋濾作用是影響儲(chǔ)集性能的重要因素。

將準(zhǔn)噶爾盆地西北緣紅車斷裂帶分成4個(gè)斷裂亞帶:紅山嘴逆沖斷裂亞帶、中拐反沖斷裂亞帶、車排子近ns向逆沖斷裂亞帶和車75井—車77井nw向逆沖斷裂亞帶,并分析各斷裂亞帶的平面分布特征及形成機(jī)制,再運(yùn)用斷裂生長(zhǎng)指數(shù)和斷距分析方法對(duì)典型構(gòu)造剖面進(jìn)行研究,認(rèn)為同生逆沖斷裂多數(shù)是前緣主干斷裂,為高角度基底卷入型疊瓦沖斷構(gòu)造,對(duì)二疊系、三疊系和侏羅系底部的沉積有明顯控制作用。二疊紀(jì)逆沖推覆劇烈,逆沖斷裂普遍發(fā)育,三疊紀(jì)斷裂發(fā)育強(qiáng)度由北向南呈減弱趨勢(shì);侏羅紀(jì)斷裂發(fā)育表現(xiàn)為北部地區(qū)較弱,中部地區(qū)較強(qiáng),南部地區(qū)幾乎停止的特點(diǎn)。二疊紀(jì)到三疊紀(jì)斷裂發(fā)育為前展式,三疊紀(jì)到侏羅紀(jì)斷裂發(fā)育為后展式。

根據(jù)巖心裂縫觀察和測(cè)井資料研究,發(fā)現(xiàn)紅車斷裂帶裂縫類型主要包括4種非構(gòu)造縫(層間縫、縫合線、溶蝕縫和成巖縫)以及4種構(gòu)造縫(水平縫、低角度縫、斜交縫和高角度縫)。統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn),紅車斷裂帶約50%裂縫全充填,37%半充填,13%未充填。充填物有方解石、硬石膏、沸石、硅質(zhì)、綠泥石以及其他自生礦物。裂縫寬度0.1～20mm,以1～4mm為主;90%以上的裂縫傾角分布在10～50°,裂縫走向以北東向?yàn)橹?次為近南北向和北西向。裂縫發(fā)育的有利構(gòu)造部位主要是構(gòu)造高點(diǎn)、構(gòu)造交匯點(diǎn)和斷層發(fā)育區(qū),裂縫發(fā)育程度隨儲(chǔ)集層巖石的脆性增加而增加,裂縫發(fā)育程度與開度均隨儲(chǔ)集層埋深增加而減小。

火山巖油氣藏已經(jīng)成為準(zhǔn)噶爾盆地西北緣油氣勘探及開發(fā)挖潛的一種重要類型,而紅車斷裂帶古生界火山巖是下步勘探的重要領(lǐng)域。在該區(qū)深入剖析了火山巖油氣藏的類型、儲(chǔ)層及蓋層特征基礎(chǔ)上,指出構(gòu)造條件、巖相特征、裂縫發(fā)育程度和保存條件是其油氣成藏的4個(gè)關(guān)鍵因素,從而為該盆地的整體評(píng)價(jià)和勘探部署奠定了基礎(chǔ)。

通過對(duì)地震、鉆井、測(cè)井和露頭資料的綜合分析,結(jié)合井間對(duì)比及井-震對(duì)比,在紅車斷裂帶白堊系識(shí)別出4個(gè)三級(jí)層序和8個(gè)體系域,首次建立了研究區(qū)內(nèi)白堊系層序地層對(duì)比格架。為在紅車斷裂帶地區(qū),尋找以巖性圈閉為主的非構(gòu)造油氣藏將起到重要的作用。

對(duì)準(zhǔn)噶爾盆地西北緣地質(zhì)條件的三維地震資料進(jìn)行分析,探討其構(gòu)造樣式、斷裂特征、區(qū)域構(gòu)造演化、區(qū)域構(gòu)造格局。結(jié)果表明,從三疊紀(jì)開始至今,斷裂發(fā)育總體呈逐漸變?nèi)踮厔?shì),三疊紀(jì)發(fā)育斷裂活動(dòng)強(qiáng)烈的同生逆斷裂;侏羅紀(jì)發(fā)育斷裂活動(dòng)逐漸減弱的同生逆斷裂;白堊紀(jì)基本上不發(fā)育斷裂,僅發(fā)育極少數(shù)層內(nèi)正斷裂;古近紀(jì)末期發(fā)育一期較弱后生正斷裂;新近紀(jì)末期發(fā)育一期較強(qiáng)后生正斷裂。

通過在地震、鉆(測(cè))井等資料上尋找識(shí)別層序界面標(biāo)志,綜合運(yùn)用井-震聯(lián)合、聯(lián)井格架層序分析等方法,建立了準(zhǔn)噶爾盆地西北緣紅車地區(qū)侏羅系地層的層序劃分方案。研究表明,該區(qū)侏羅系共劃分為2個(gè)超層序,7個(gè)層序。研究區(qū)侏羅系各層序的沉積體系早期由西、北西方向提供物源形成的沖積扇-辮狀河沉積逐漸轉(zhuǎn)為河流-三角洲-濱淺湖沉積,晚期則由西、北西及西南方向提供物源變回為沖積扇-辮狀河(辮狀河三角洲)沉積體系。

紅車斷裂帶位于準(zhǔn)噶爾盆地西北緣,受多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響,石炭系發(fā)育多條南北向大型逆沖斷裂和自東向西抬起的斷階帶,不同的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)階段形成了與區(qū)域構(gòu)造相匹配的裂縫系統(tǒng)。利用構(gòu)造解析方法,對(duì)紅車斷裂帶石炭系構(gòu)造演化歷史及構(gòu)造特征進(jìn)行分析,并以此為基礎(chǔ),探討了不同構(gòu)造運(yùn)動(dòng)階段裂縫的發(fā)育模式。對(duì)構(gòu)造及斷裂發(fā)育模式的研究將有助于該區(qū)油氣勘探開發(fā)工作的進(jìn)一步開展。

從沉積層序與油氣成藏的關(guān)系出發(fā),在河流-三角洲沉積體系中,提出了"富砂之外找貧砂,貧砂之內(nèi)找富砂"的巖性地層油氣藏勘探新思路。運(yùn)用該思路并結(jié)合層序地層理論和相關(guān)目標(biāo)評(píng)價(jià)技術(shù),在準(zhǔn)噶爾盆地紅車斷裂帶三疊系克拉瑪依下亞組河流相中,認(rèn)為中期旋回msc2為有利的"貧砂"層系,在該層系中高彎曲指數(shù)的河道砂體為有利的"富砂"目標(biāo),針對(duì)目標(biāo)提交了紅山4井并獲得工業(yè)油流;同樣在新近系沙灣組三角洲沉積相中,認(rèn)為三級(jí)層序nsq2中的湖侵體系域?yàn)橛欣?quot;貧砂"層系,層系中的三角洲前緣水下分流河道砂體為有利"富砂"目標(biāo),針對(duì)目標(biāo)提交車89井并獲得油氣突破。這一思路指出了"貧砂"地層也是巖性地層油氣藏發(fā)育的重要場(chǎng)所,對(duì)我國(guó)陸相巖性地層油氣藏勘探具有一定的實(shí)踐意義。

運(yùn)用氣相色譜、質(zhì)譜和碳同位素等分析技術(shù)對(duì)s1井的油氣地球化學(xué)特征進(jìn)行分析,油氣源對(duì)比表明s1井原油和天然氣均來源于沙灣凹陷二疊系下烏爾禾組烴源巖。白堊系清水河組與侏羅系八道灣組原油存在兩期成藏,該區(qū)二疊系烏爾禾組的自生自儲(chǔ)是深層有利的勘探方向。

紅車地區(qū)三疊系是準(zhǔn)噶爾盆地西北緣重要的油氣富集帶之一。沉積相的研究是有利區(qū)帶評(píng)價(jià)的基礎(chǔ),通過巖心描述和分析,并結(jié)合測(cè)井、地震等資料,在紅車地區(qū)識(shí)別出多種沉積相類型,主要包括沖積扇、辮狀河、三角洲、湖泊等。紅山嘴地區(qū)下克拉瑪依亞組沉積時(shí)期發(fā)育的辮狀河沉積為巖性油氣藏有利相帶。

紅車地區(qū)侏羅系是準(zhǔn)噶爾盆地西北緣重要的油氣富集帶之一,其沉積相的研究是有利區(qū)帶評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)。首先結(jié)合測(cè)井、地震等資料,通過巖心描述和分析,在紅車地區(qū)識(shí)別出沖積扇、辮狀河、三角洲、湖泊等多種沉積相類型,其中八道灣組晚期及三工河組時(shí)期,振蕩背景下形成辨狀河三角洲前緣砂巖與濱淺湖泥巖交互沉積,生、儲(chǔ)、蓋配置關(guān)系良好,為巖性圈閉的有利相帶。之后針對(duì)紅車地區(qū)侏羅系主要地震相特征加以探討,并在中期基準(zhǔn)面旋回分析的基礎(chǔ)上,明確侏羅系各砂組的沉積相平面展布特征,重塑紅車地區(qū)侏羅紀(jì)沉積演化歷史。最后探討了沉積相與巖性圈閉發(fā)育的關(guān)系,并指出八道灣組及三工河組沉積時(shí)期巖性圈閉發(fā)育的有利位置。

準(zhǔn)噶爾盆地南緣構(gòu)造特征

準(zhǔn)噶爾盆地東部井下地層劃分表 地層層序 構(gòu)造運(yùn)動(dòng) 界系統(tǒng) 南緣東部 群、組代號(hào)群、組 代 號(hào) 新 生 界 第四 系qq喜山運(yùn)動(dòng)ⅱ 喜山運(yùn)動(dòng)ⅰ 燕山運(yùn)動(dòng)ⅲ 燕山運(yùn)動(dòng)ⅱ ~~~~~~ 燕山運(yùn)動(dòng)ⅰ ~~~~~~ 晚印支運(yùn)動(dòng) ~~~~~~ 晚海西運(yùn)動(dòng) 早海西運(yùn)動(dòng) ~~~~~~~~~~ 上第 三系nn 下第 三系ee 中 生 界 mz 白堊 系 下 統(tǒng) 吐谷魯群k1tg吐谷魯群k1tg 侏 羅 系 上 統(tǒng) 石樹溝 群 j2-3sh 齊古組j3q石樹溝 群j2-3sh 齊古組j3q 中 統(tǒng) 頭屯河組j2t頭屯河組j2t 西山窯組j2x西山窯組j2x 下 統(tǒng) 三工河組j1s三工河組j1s 上八道灣組j1b b 上八道灣組j1b b 下八道灣組j1b a 下八道灣組j1b a 三 疊 系 上 統(tǒng) 郝家溝組t3

準(zhǔn)噶爾盆地東緣將軍廟北部花崗巖巖石地球化學(xué)特征、稀土元素、微量元素及sr-nd-pb同位素特征顯示,該花崗巖形成于碰撞后期板內(nèi)裂谷環(huán)境,其源區(qū)主要為軟流圈地幔,同時(shí)有上地殼物質(zhì)的混染。初步判定準(zhǔn)噶爾盆地東部將軍廟地區(qū)晚古生代構(gòu)造環(huán)境為成熟島弧環(huán)境,略高于準(zhǔn)噶爾盆地平均水平。該地區(qū)不同構(gòu)造單元的古生代大地構(gòu)造背景及其地殼成熟度存在較大的差異,地殼成熟度整體較低,在一定程度上制約了該區(qū)砂巖型鈾成礦作用的發(fā)育規(guī)模。

李德江，楊俊生，朱筱敏.《準(zhǔn)噶爾盆地層序地層學(xué)研究》，西安石油大學(xué) 大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2005,20（3）

鄂爾多斯盆地的火山巖主要有兩種:一種是盆地相火山巖;一種是(盆地)邊緣相火山巖,邊緣相火山巖除了盆地邊緣的火山巖外,還包括盆地北部的陰山造山帶地區(qū)的火山巖.根據(jù)新的重力和航磁資料解釋了鄂爾多斯盆地及其周緣的基底斷裂,在盆地東部比對(duì)了航磁解釋的斷裂與地震解釋斷裂的一致性,確立了斷裂發(fā)育的地質(zhì)年代.航磁異常顯示了盆地南部的北東向斷裂有兩個(gè)異常帶,認(rèn)為是古生代前形成的火山巖巖性基底,這些北東向斷裂是早期(太古宙-新元古代)火山物質(zhì)上涌的通道,也是陸核兩側(cè)的火成巖和沉積巖逐次拼貼的位置.寒武紀(jì)后,盆地內(nèi)部較為穩(wěn)定,但是盆地周緣在晚古生代、中生代經(jīng)歷多次火山活動(dòng),并伴隨形成盆地周緣的近南北向、近東西向基底斷裂,產(chǎn)生大量火山物質(zhì),并在盆地中部發(fā)現(xiàn)來自周緣的火山凝灰?guī)r,盆地邊緣也發(fā)現(xiàn)多處火山物質(zhì)出露,通過生儲(chǔ)蓋配置,提出盆地邊緣形成于印支期-燕山早期及海西晚期的火成巖圈閉是有利勘探目標(biāo),盆地內(nèi)部的火山巖是今后勘探探索的方向。

準(zhǔn)噶爾盆地高閉合應(yīng)力致密儲(chǔ)層是指井深大于3500m,閉合應(yīng)力梯度大于0.02mpa/m,且由于儲(chǔ)層物性差、楊氏模量高、泊松比高,導(dǎo)致地層破裂壓力高而難以壓開的儲(chǔ)層,主要包括西北緣二疊系、車排子凸起侏羅系和白堊系及部分高溫超深風(fēng)險(xiǎn)探井鉆遇的儲(chǔ)層。目前對(duì)此類儲(chǔ)層改造的重點(diǎn)與難點(diǎn)主要體現(xiàn)在5個(gè)方面:①施工風(fēng)險(xiǎn)大、技術(shù)選擇余地小;②施工易砂堵;③對(duì)壓裂材料的性能要求高;④微裂縫發(fā)育,壓裂液濾失嚴(yán)重;⑤設(shè)備故障率較高。通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐與研究,形成了以降低井口施工壓力技術(shù)為核心,支撐劑組合優(yōu)化技術(shù)與施工參數(shù)優(yōu)化技術(shù)相結(jié)合的高閉合應(yīng)力致密儲(chǔ)層改造技術(shù)體系,加重壓裂液密度最高達(dá)1.365g/m3,突破了技術(shù)瓶頸,使高閉合應(yīng)力致密儲(chǔ)層探井壓裂成功率由常規(guī)方法的50%提高至100%。

在柴達(dá)木盆地南緣野外地質(zhì)調(diào)查過程中,在祁曼塔格山前石拐子剖面的下石炭統(tǒng)石拐子組和烏圖美仁慶華鐵礦剖面的上石炭統(tǒng)締敖蘇組中發(fā)現(xiàn)了大量chondrites遺跡化石。經(jīng)鑒定,研究區(qū)的chondrites遺跡化石主要包括chondritesfenxiangensisyang,1984(分鄉(xiāng)叢藻跡);chondritesfilifalxvolk,1964(細(xì)枝叢藻跡)和chondritesmaqianensisyang,1988(瑪沁叢藻跡)3個(gè)遺跡種。根據(jù)研究區(qū)的chondrites遺跡化石特征,結(jié)合巖性特征和其他實(shí)體化石資料,認(rèn)為石拐子地區(qū)早石炭世為臺(tái)洼沉積環(huán)境,烏圖美仁慶華鐵礦地區(qū)晚石炭世為局限碳酸鹽巖臺(tái)地沉積環(huán)境。另外,探討了生物擾動(dòng)對(duì)研究區(qū)儲(chǔ)集層的改造作用。該研究對(duì)恢復(fù)柴達(dá)木盆地南緣石炭系的沉積環(huán)境和古生態(tài)以及評(píng)價(jià)研究區(qū)的儲(chǔ)集層物性具有重要的借鑒意義。

石油地質(zhì)綜合研究表明，五八區(qū)538井區(qū)三疊系白堿灘組處于有利的構(gòu)造位置上，具有較好的構(gòu)造一巖性圈閉形成條件，發(fā)育有水下分流河道及河口壩等有利沉積相帶，存在著t3b1^3、t3b2^1、t3b2^2主要儲(chǔ)層發(fā)育帶，見到良好的油氣顯示并在鄰區(qū)發(fā)現(xiàn)有油氣藏，具備形成油藏的良好條件。針對(duì)白堿灘組進(jìn)行預(yù)探井鉆探或老井恢復(fù)試油，是該研究區(qū)有可能實(shí)現(xiàn)油氣勘探突破的方向。