北三臺(tái)西斜坡白堊系層序地層劃分及其對(duì)油氣控制作用分析

王玉珍，康永尚，2，李培俊，王 建，齊雪峰*

(1.中國(guó)石油大學(xué)，北京 102249;2.油氣資源與探測(cè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 中國(guó)石油大學(xué)，北京 102249; 3.中油新疆油田分公司，新疆 阜康 831511;4.中油新疆油田分公司，新疆 克拉瑪依 834000)

北三臺(tái)西斜坡白堊系層序地層劃分及其對(duì)油氣控制作用分析

王玉珍1，康永尚1，2，李培俊3，王 建4，齊雪峰4*

(1.中國(guó)石油大學(xué)，北京 102249;2.油氣資源與探測(cè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 中國(guó)石油大學(xué)，北京 102249; 3.中油新疆油田分公司，新疆 阜康 831511;4.中油新疆油田分公司，新疆 克拉瑪依 834000)

以vail層序地層學(xué)理論為指導(dǎo)，按照層次分析、逐級(jí)深入、聚焦含油氣高分辨層序地層單元的思路，建立了準(zhǔn)噶爾盆地白堊系的三級(jí)層序地層格架。同時(shí)，結(jié)合北三臺(tái)西斜坡的三維地震數(shù)據(jù)、鉆井、測(cè)井和分析化驗(yàn)等資料，通過建立9條層序地層地震解釋剖面和聯(lián)井對(duì)比剖面，刻畫了北三臺(tái)西斜坡白堊系的層序地層特征。在上述研究的基礎(chǔ)上，針對(duì)白堊系下部層序單元進(jìn)行高頻層序地層的劃分，并確定主要含油氣高分辨率層序地層單元，有助于在后續(xù)構(gòu)造、沉積相研究和勘探工作中抓住重點(diǎn)，對(duì)北三臺(tái)西斜坡白堊系下一步的勘探部署有重要的指導(dǎo)意義。

層序地層;控油氣作用;白堊系;北三臺(tái)西斜坡;準(zhǔn)噶爾盆地

引言

層序地層學(xué)自20世紀(jì)80年代末誕生以來，不僅提供了1套完整統(tǒng)一的地層學(xué)概念，而且已發(fā)展成為1種有助于尋找隱蔽圈閉的較好的地質(zhì)方法，其中心思想在于通過對(duì)層序界面、首次洪泛面、最大洪泛面和準(zhǔn)層序(組)的識(shí)別和對(duì)比，建立沉積盆地的等時(shí)地層格架，并將沉積相和沉積體系置于等時(shí)地層格架中加以研究。對(duì)油氣勘探來說，層序地層學(xué)提供了良好的預(yù)測(cè)模型，通過層序地層格架中體系域、高分辨層序地層和沉積巖相分布規(guī)律的研究，可以預(yù)測(cè)隱蔽圈閉的類型和有利分布區(qū)域［1－5］。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

準(zhǔn)噶爾盆地東部北三臺(tái)凸起形成于晚石炭世，先后經(jīng)歷了海西、印支、燕山和喜山等多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)。海西期造成準(zhǔn)噶爾盆地隆坳相兼的構(gòu)造格局，北三臺(tái)凸起初具雛形;印支運(yùn)動(dòng)使北三臺(tái)形成一系列的區(qū)域性不整合和斷裂;燕山和喜山運(yùn)動(dòng)使北三臺(tái)發(fā)生抬升，造成南高北低、東高西低的構(gòu)造格局。

北三臺(tái)西斜坡是準(zhǔn)噶爾盆地1個(gè)重要的有利含油氣聚集帶之一，在過去幾十年的勘探中，主要是針對(duì)北三臺(tái)的石炭系、二疊系、三疊系和侏羅系展開研究工作，而對(duì)白堊系的研究程度一直比較低。根據(jù)鉆探資料來看，白堊系油氣顯示普遍，且西泉011井和北38井在白堊系試油分別為油層和稠油層，勘探潛力較好，但工區(qū)白堊系具有砂層薄、構(gòu)造圈閉不發(fā)育等特點(diǎn)，按常規(guī)尋找構(gòu)造油氣藏的勘探方法遇到了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

以vail層序地層學(xué)方法為指導(dǎo)，按照層次分析、逐級(jí)深入、聚焦含油氣高分辨層序地層單元的思路。首先，從盆地腹部出發(fā)，引區(qū)域剖面到研究區(qū)，確定了準(zhǔn)噶爾盆地白堊系三級(jí)層序地層的劃分方案，以工區(qū)1 093 km2三維地震數(shù)據(jù)為研究載體，建立多條聯(lián)井剖面和相應(yīng)的地震解釋剖面，進(jìn)而確立了研究區(qū)白堊系三級(jí)層序格架，將油氣顯示歸位到三級(jí)層序格架中，確定主要含油氣層序單元。針對(duì)該單元，進(jìn)一步開展高分辨層序地層劃分，確定主要的含油氣高分辨層序地層單元(該單元即為主要的勘探目的層位，成為后續(xù)開展構(gòu)造、沉積相研究、隱蔽圈閉發(fā)育帶預(yù)測(cè)和隱蔽圈閉評(píng)價(jià)的對(duì)象)，對(duì)白堊系下一步勘探工作部署有重要指導(dǎo)意義。

2 三級(jí)層序地層格架

2.1 區(qū)域三級(jí)層序地層格架

層序是以不整合面或與之對(duì)應(yīng)的整合面為界的、內(nèi)部相對(duì)整合的地層系列。因此，識(shí)別層序地層單元關(guān)鍵是識(shí)別不整合面和分析海(湖)平面升降變化。為了盡可能合理、可靠地劃分層序，必須將三維地震資料、鉆井資料和測(cè)井資料等結(jié)合起來，綜合分析對(duì)比，確定最終的層序地層格架［6－9］。

研究區(qū)位于準(zhǔn)噶爾盆地東部凸起部位，為更好地研究該區(qū)的層序格架，首先在盆地范圍內(nèi)選擇區(qū)域地震測(cè)線和有代表性的探井，建立盆地級(jí)別的層序地層格架，從而控制和指導(dǎo)研究區(qū)層序地層的劃分。

通過研究區(qū)4條區(qū)域大剖面和12口有代表性的鉆井開展層序地層研究，以99EW7、99SN4、99SN8和99SN10區(qū)域地震測(cè)線為基礎(chǔ)，通過鉆井標(biāo)定和地震剖面的解釋，開展準(zhǔn)噶爾盆地白堊系區(qū)域?qū)有虻貙訉?duì)比研究，建立區(qū)域三級(jí)層序地層劃分方案(圖1)。

根據(jù)區(qū)域?qū)有蜓芯拷Y(jié)果表明，在盆地范圍內(nèi)白堊系可劃分為4個(gè)層序，其中層序1對(duì)應(yīng)清水河組二段，主要位于盆地腹部;層序2對(duì)應(yīng)清水河組一段、呼圖壁組下段、中段，又可劃分為低位體系域、水進(jìn)體系域和高位體系域;層序3對(duì)應(yīng)呼圖壁組上段—?jiǎng)俳鹂诮M—連木沁組，進(jìn)而劃分為水進(jìn)體系域、凝縮段和高位體系域，無(wú)低位體系域發(fā)育，為II型層序;層序4對(duì)應(yīng)上白堊統(tǒng)東溝組。

2.2 研究區(qū)三級(jí)層序地層格架

在區(qū)域?qū)有虻貙痈窦艿闹笇?dǎo)下，利用白堊系90口井資料和1 093 km2三維地震數(shù)據(jù)，通過井震標(biāo)定作為橋梁，建立南北向5條和東西向4條層序地層地震解釋剖面和聯(lián)井對(duì)比剖面(圖2)，詳盡地追蹤了地層的發(fā)育情況，刻畫了研究區(qū)的層序關(guān)系。通過三維地震對(duì)層序的追蹤對(duì)比表明，白堊系的頂、底和清水河組的頂面是中強(qiáng)振幅反射，是追蹤對(duì)比的標(biāo)志層;層序2的低位域?qū)?yīng)清水河組的厚層砂礫巖、砂巖，在地震上表現(xiàn)為中強(qiáng)振幅較連續(xù)—斷續(xù)反射，局部可見蝶形水道反射特征;層序2的水進(jìn)域?qū)?yīng)呼圖壁河組的富泥巖段，強(qiáng)振幅，連續(xù)性好;層序2的高位域?qū)?yīng)呼圖壁河組的砂泥巖互層段;層序3的水進(jìn)域底面為不整合面，是層序邊界，該體系域在地震上表現(xiàn)為中振幅、較連續(xù)和中弱振幅斷續(xù)反射特征;層序3的凝縮段對(duì)應(yīng)勝金口組的灰色泥巖，表現(xiàn)為中頻、強(qiáng)振幅、較連續(xù)和亞平行反射特征，可以作為區(qū)域?qū)Ρ鹊臉?biāo)志層;上部高位域低頻、中振幅、較連續(xù)—斷續(xù)和亞平行—雜亂反射特征;層序4對(duì)應(yīng)東溝組，僅在該區(qū)的西北部有小面積的沉積，白堊系呈現(xiàn)底超頂剝的地層樣式。

圖1 準(zhǔn)噶爾盆地白堊系區(qū)域三級(jí)層序地層劃分方案

3 層序地層單元對(duì)油氣的控制作用

由于盆地內(nèi)不同構(gòu)造位置發(fā)育的層序地層單元和沉積充填模式不同，因此其對(duì)油氣藏的形成與影響也不同［10－11］。通過對(duì)研究區(qū)白堊系17口井的試油成果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，白堊系油氣主要分布于清水河組和呼圖壁河組中下段，即層序2(圖3)。

圖2 工區(qū)三維地震對(duì)層序地層的解釋

圖3 研究區(qū)油氣顯示在白堊系三級(jí)層序地層格架中的分布

北三臺(tái)西斜坡白堊系斷層發(fā)育少，不具備形成背斜、斷塊等構(gòu)造圈閉的良好條件，因此白堊系以尋找地層、巖性圈閉為主，砂巖儲(chǔ)層和泥巖蓋層的發(fā)育規(guī)律與層序的發(fā)展演化密切相關(guān)，層序地層的形成和演化是控制該區(qū)油氣分布和特征的關(guān)鍵因素。該區(qū)白堊系埋藏淺，本身不具備生油條件，其油氣主要來源于下部地層，而層序2是研究區(qū)最底部的層位，是油氣聚集成藏的最有利場(chǎng)所。同時(shí)，層序2本身的地層特征也是油氣聚集的條件。

(1)層序2中砂泥巖的展布規(guī)律控制了油氣的分布。通過對(duì)研究區(qū)層序2的地層特征進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，層序2的低位域和水進(jìn)域儲(chǔ)層砂體較為發(fā)育，而高位域砂體不發(fā)育，將油氣顯示歸位于層序2的各體系域中，可以看出油氣主要集中于低位域和水進(jìn)域之中。

(2)從儲(chǔ)蓋組合規(guī)律上來看，層序單元控制油氣的聚集和油水界面。低位域砂巖和泥巖橫向上聯(lián)系性較差，其油氣藏面積較小，油水關(guān)系也較為復(fù)雜，如西泉011井附近的油氣藏;而水進(jìn)域中砂巖和泥巖橫向上大面積延伸、垂向上互層狀疊置，油氣藏面積相對(duì)較大，油水界面也比較統(tǒng)一，如北38井附近的油氣顯示情況。

4 白堊系下部高頻層序地層劃分

4.1 白堊系下部高頻層序地層劃分方案

上述研究表明，北三臺(tái)西斜坡白堊系主要的含油氣層位是層序2，因此，重點(diǎn)針對(duì)該層序開展高分辨層序地層劃分，利用經(jīng)典的高分辨層序地層學(xué)理論，結(jié)合巖心資料、測(cè)井、鉆井和地震數(shù)據(jù)，劃分出6個(gè)準(zhǔn)層序組和23個(gè)準(zhǔn)層序［12－14］(表1)。其中，準(zhǔn)層序組1的下部具有侵蝕碟狀底形的特征，在地震上可見前積反射結(jié)構(gòu);準(zhǔn)層序組2頂面以中低頻中強(qiáng)振幅反射為主;準(zhǔn)層序組3和4主要表現(xiàn)為中弱振幅較連續(xù)反射;準(zhǔn)層序組5和6呈現(xiàn)中振幅較連續(xù)－斷續(xù)的地震反射特征。

表1 研究區(qū)白堊系高分辨層序地層劃分方案

在上述劃分方案的指導(dǎo)下，以體系域邊界為約束，首先在單井上運(yùn)用測(cè)井和鉆井資料進(jìn)行準(zhǔn)層序組和準(zhǔn)層序的劃分，然后通過建立南北向5條和東西向4條高分辨層序地層聯(lián)井剖面，對(duì)研究區(qū)層序2進(jìn)一步刻畫，建立研究區(qū)高分辨層序地層格架。

4.2 主要含油氣高分辨層序地層單元

將試油成果歸位于各準(zhǔn)層序組、準(zhǔn)層序單元中，經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，油氣主要集中于準(zhǔn)層序組1、2、3中，但以3個(gè)單元中油氣顯示情況最好，而北38井稠油層段位于準(zhǔn)層序3中，西泉 0 11井油層段位于準(zhǔn)層序中。

5 結(jié)論

(1)準(zhǔn)噶爾盆地白堊系共發(fā)育4個(gè)層序，而北三臺(tái)凸起西斜坡發(fā)育3個(gè)層序，缺失層序1，針對(duì)主要的層序2、3劃分出6個(gè)體系域，從下向上依次為層序2的低位域、水進(jìn)域、高位域和層序3的水進(jìn)域、凝縮段、高位域。其中，層序2是主要含油氣層序。

(2)通過對(duì)層序2進(jìn)行研究表明，層序2作為白堊系最底部的層位，是油氣聚集的有利場(chǎng)所，其中的低位域和水進(jìn)域是較好的儲(chǔ)層單元，且低位域中形成的油藏面積往往比水進(jìn)域中的要小，這主要是受儲(chǔ)蓋組合在橫向上的連續(xù)性變化的影響。

(3)通過高頻層序地層劃分得出6個(gè)準(zhǔn)層序組和 2 3個(gè)準(zhǔn)層序，其中、是主要的含油氣高分辨層序地層單元，該單元是后期勘探和開發(fā)的重點(diǎn)層位。

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編輯 黃華彪

TE122.2

A

1006－6535(2012)05－0034－04

10.3969/j.issn.1006－6535.2012.05.008

20120229;改回日期:20120421

新疆油田公司科技項(xiàng)目“北三臺(tái)西斜坡白堊系高分辨層序地層劃分及有利目標(biāo)預(yù)測(cè)研究”(zdcyc－2010JZ282)

王玉珍(1986－)，女，2009年畢業(yè)于山東科技大學(xué)地質(zhì)工程專業(yè)，現(xiàn)為中國(guó)石油大學(xué)(北京)地質(zhì)工程專業(yè)在讀碩士研究生，主要從事油氣藏地質(zhì)研究工作

*參加該研究工作的還有向輝、譚文東、何賢英。