小草湖洼陷西山窯組油氣成藏特征及主控因素

劉俊田，王勁松，任忠躍，張 宏，王興剛

(中油吐哈油田分公司，新疆 哈密 839009)

引 言

圖1 小草湖洼陷勘探成果

小草湖洼陷西山窯組的油氣勘探，早期僅在紅臺7井獲得低產氣流。研究認為，中下侏羅統水西溝群煤系源巖發育，烴源巖演化程度高，生烴潛力大，油氣資源豐富，天然氣相對富集，南北向斷層是主要的油氣運移通道，紅臺2號斷層下盤成藏條件較差(圖1中①號斷層為紅臺2號斷層)，是油氣運移聚集成藏的“隔離帶”[1-3]。隨著勘探程度和認識的不斷提高，認為紅臺—大步構造帶東段廣泛發育構造-巖性油氣藏，擴展勘探紅臺2號斷層下盤構造，紅臺19井在西山窯組見到良好的油氣顯示，2011年部署的紅臺21井于西山窯組壓裂獲得日產油11.79 m3/d，隨后鉆探紅臺23井、紅臺2301井相繼取得成功。筆者利用近幾年小草湖洼陷油氣藏勘探實踐成果，提出了紅臺—大步構造帶油氣勘探新思路，認為中侏羅統西山窯組四段沉積期，以辮狀河三角洲前緣為主，河道砂體發育，平面分布穩定，南北向左旋走滑斷裂(圖1中②號斷層為左旋走滑斷層)，有效溝通了水西溝群煤系烴源巖，源儲配置好，鉆井常規試油產能低，通過大規模壓裂技術能夠形成工業產能。通過應用三維地震數據體，結合鉆測井、錄井及分析測試資料，在高分辨率層序地層分析的基礎上，系統開展地層、沉積、儲集層特征研究，輔以JASON的井約束稀疏脈沖反演，預測西山窯組有效砂體的平面展布，探索該區油氣成藏條件及主控因素，以期指導小草湖洼陷油氣藏勘探[4-7]。

1 油氣成藏特征

小草湖洼陷位于吐哈盆地吐魯番坳陷臺北凹陷東部，勘探面積為2 200 km2，洼陷內包括疙瘩臺構造帶和紅臺—大步構造帶2個二級構造帶，開展油氣勘探以來，取得了一系列的勘探成果，在侏羅系七克臺組、三間房組、西山窯組及三工河組取得油氣勘探突破，其中七克臺組、三間房組是該區侏羅系的主要產層和勘探目的層，早期的油氣勘探主要集中在疙瘩臺構造帶和紅臺—大步構造帶西段，發現了紅臺2號、疙瘩臺氣田以及草南、紅臺1號等多個含油氣構造，油氣藏類型多種多樣，以構造油氣藏、巖性油氣藏以及構造-巖性油氣藏為主，屬于典型的復式油氣聚集帶[1]。

1.1 斷裂特征

紅臺—大步構造帶斷層的展布受北部山前帶大型擠壓斷裂的影響，表現為分期性、分段性和平面上分組性的特點，主要發育中晚燕山期和喜山期2期，喜山期斷層切割中晚燕山期斷層，呈北東東向和南北向展布，以北東向為主，具有“成排成帶”分布的特征。

(1)北東東向斷層。該組斷層為研究區主要斷層，主要分布在洼陷的南部和北部，垂直斷距大、平面延伸距離長，多為基底卷入型和蓋層滑脫型逆斷層，控制著構造帶的展布，如紅臺2號斷層、紅臺1號斷層，形成于燕山期，喜山期進一步活動，以北傾為主，上陡下緩，對該區圈閉的形成演化起重要的控制作用，同時也成為油氣的遮擋斷層。

(2)南北向斷層。該組斷層以平移斷層為主，斷層兩盤垂直位移小，水平位移明顯，斷層傾角陡是其主要的特點，延伸長、切割(層位)深，有效地溝通了水西溝群煤系烴源巖，形成了油氣縱向、橫向運移的通道，是該區主要的氣源斷層，控制著氣藏的分布范圍，如紅臺1號西斷層。

1.2 層序地層特征

紅臺—大步構造帶地層發育齊全，侏羅系為該區主要的含油氣層系，巖性表現為“泥包砂”的特點。選取該區34口探井，依據三維地震數據體、鉆測井、錄井資料，開展高分辨層序地層學研究劃分，認為西山窯組可劃分為4段，目的層西山窯組四段巖性以中細砂巖為主，測井曲線上具有高自然伽馬、高電阻率的特征(圖2)，表現為辮狀河三角洲前緣的沉積特點[8]，地震剖面顯示為下伏地層削截現象明顯，由北向南依次上超。

1.3 沉積地質特征

西山窯組沉積期，小草湖洼陷主體以辮狀河三角洲及湖相沉積為主，其中一、二段為辮狀河三角洲平原沉積及濱湖相沉積，以分流河道砂體為主，煤系地層發育，是該區主要的烴源巖;三、四段為辮狀河三角洲前緣及濱淺湖相沉積，以水下分流河道、河口壩、遠砂壩砂體為主。沉積體系受控于南、北2套物源，洼陷主體表現為以南物源為主的辮狀河三角洲沉積體系，地震剖面上表現為較連續反射結構，由南向北，內部反射同向軸增加，反映了沉積速度的側向變化以及地層逐漸加厚的特點;而紅臺1號—大步地區以北物源為主的沖積扇、扇三角洲沉積體系，地震剖面上表現為雜亂前積結構，反射連續性低，反映了一種以砂、礫為主的高能環境沉積物快速沉積的特征(圖3)。

1.4 儲集層特征

10口井436個樣品統計結果表明，該區西山窯組四段儲集層砂巖類型以巖屑砂巖及長石巖屑砂巖為主，孔隙度為6.21% ～10.80%，滲透率普遍小于1×10-3μm2，屬于低孔、特低滲儲集層。根據巖心鑄體薄片及掃描電鏡圖像觀察，儲集空間類型以粒間孔和粒內溶蝕孔為主，其次可見構造縫等(表1，圖4)，總之，隨著埋藏深度的增加，儲集層非均質性增強，物性呈下降的趨勢，平面上南部優于北部，西部優于東部。

圖2 紅臺—大步構造帶西山窯組四段南北向砂層對比

圖3 紅臺—大步構造帶南北向地震剖面

1.5 儲集層預測及砂體平面展布特征

近十幾年來，以地震反演為核心的儲集層預測技術有了長足的發展，已被廣泛應用于石油勘探和開發的各個階段，特別在近幾年的巖性地層油氣藏勘探中，儲集層預測技術逐漸成為核心技術之一[9-11]。本次地震儲集層反演應用以地震為主、測井約束為輔的思路，使用JASON的井約束稀疏脈沖反演(CSSI)方法，通過測井資料豐富的高頻信息和完整的低頻成分補充地震帶寬有限的不足，用已知地質信息和測井資料作為約束條件，推算出高分辨率的地層波阻抗資料，從而為精細描述儲集層砂體的平面展布提供依據[12-14]。

表1 紅臺—大步構造帶西山窯組四段儲層物性統計

圖4 紅臺—大步構造帶西山窯組四段巖性鏡下照片

圖5 小草湖洼陷西山窯組四段均方根振幅屬性

選取紅臺7井西山窯四段2 934～2 990 m氣層段開展儲集層反演，利用對該區含油氣層段儲集層特征敏感的均方根振幅屬性對解釋模型進行平面控制，通過井點、剖面、平面聯合控制，保證反演效果的真實可靠。結果表明(圖5)，西山窯組四段沉積時期發育辮狀河三角洲，物源來自東南部，主河道在紅臺13—紅臺12—紅臺7一線，南厚北薄，砂體厚度為14～36 m，空間上變化明顯;東北部紅臺9井地區明顯發育北物源的沉積，屬性特征與南物源屬性特征明顯不同，屬于沖積扇和扇三角洲沉積，在預測有利儲集層范圍內，鉆探的紅臺21井，西山窯組四段壓裂獲得日產11.79 m3/d的工業油流，紅臺23井通過壓裂獲得日產5 448 m3/d的低產氣流，反演效果與實鉆吻合，再一次證明了西山窯組油氣藏具有良好的勘探前景。

2 油氣成藏主控因素

勘探表明，紅臺—大步構造帶緊鄰生油洼陷，處于油氣運移的有利指向區。切割至深部烴源巖的斷裂為油氣運移提供了良好的通道，晚燕山期成熟烴源巖生成的油氣，向上運移，在侏羅系形成了具有一定規模的油氣藏。綜合分析認為，紅臺—大步構造帶油氣藏類型屬于構造背景上的巖性油氣藏，構造、巖性、斷層三重因素相互制約，共同決定了氣藏的范圍。

(1)良好的構造條件是油氣成藏的重要因素，鼻隆區脊部油氣富集程度高，含油層系多，產量高。

圈閉是油氣藏得以存在的物質基礎，紅臺—大步構造帶經歷了多期構造運動，形成多類型圈閉，不同類型的圈閉對油氣的捕獲能力存在相當大的差異。鼻隆區脊部油氣富集程度高，而側翼相對較低，鼻隆高部位含氣層系多，儲集層物性好，單井產量高。如紅臺1號背斜、紅臺2號斷背斜分別受控于紅臺1、2號斷裂，紅臺1號圈閉形態好，但由于燕山期沉積時期，構造抬升致上覆地層剝蝕嚴重，雖然紅臺1井見到了良好的油氣顯示，但由于油藏遭受后期破壞而未能成藏，紅臺2號構造位于紅臺鼻隆帶，處于油氣運移路徑上，保存條件好，后期構造運動波及小，從而使油氣聚集成藏。

(2)東南物源辮狀河三角洲水下分流河道控制著儲集層砂體的平面分布，南北兩大物源體系決定了不同區塊的勘探潛力。

研究表明，疙瘩臺和紅臺—大步構造帶中侏羅統主要受南北兩大物源體系控制，北部主要發育北物源沖積扇、扇三角洲沉積體系，儲集層巖性以砂礫巖為主，縱向上與泥巖互層，表現為泥包砂的沉積特征，地震波組特征表現為雜亂反射，儲集層滲透性差，油氣顯示較差，如大步2井，僅在西山窯組見到了1 m的油氣顯示，而以南物源控制的紅臺7—紅臺21—紅臺23—紅臺10一線，廣泛發育辨狀河水下分流河道沉積，有效儲集層縱向上互相疊置。鉆探結果表明，中下侏羅統油氣顯示豐富，試油壓裂后基本能夠達到工業油氣流。

(3)晚燕山及早喜山期古構造控制油氣的運移、聚集，南北向走滑斷層是主要的油源斷裂。

紅臺—大步構造帶經歷了多期構造運動的影響，晚燕山—喜山運動對侏羅系的影響明顯，形成了2種類型的斷裂:蓋層滑脫型(紅臺1號斷層、紅臺2號斷層)和走滑斷層型(紅臺1號西斷層)，它們共同構成了小草湖洼陷獨特的斷裂系統。在儲集層物性較差的條件下，斷裂是油氣運移的主要通道，垂向運移的貢獻遠大于油氣發生側向運移，不同類型和成因的斷裂對油氣的疏導能力差異較大。

西山窯組沉積晚期和三間房組沉積時期，小草湖洼陷古構造開始發育，形成東南高、西北低整體呈北東走向的古構造格局，古構造走向以北東、北東東走向為主。喜山期，受博格達山向南的逆沖推覆，以及南部七克臺斷裂帶的擠壓，洼陷內形成了一系列的左旋走滑斷層，有效溝通了西山窯組煤系源巖，導致油氣沿著垂向及側向運移并聚集成藏，目前已發現的油氣田及含油氣構造大都與這些古構造及走滑斷層相關，古構造、走滑斷層控制著構造及巖性油氣藏的分布。

3 結論

(1)紅臺—大步構造帶緊鄰生油洼陷，處于油氣運移的有利指向區。南北向左旋走滑斷層為油氣運移提供了良好的通道，在侏羅系形成了具有一定規模的油氣藏，油氣藏類型以構造-巖性油氣藏為主。

(2)油氣成藏受控于構造、巖性、斷層三重因素，鼻隆區脊部油氣富集程度高，東南物源辮狀河三角洲水下分流河道控制著儲集層砂體的平面分布，晚燕山及早喜山期古構造控制油氣的運移、聚集、形成及規模。

(3)紅臺2號斷層下盤油氣成藏條件優越，紅臺—大步構造帶東段剩余圈閉多，油氣運聚系統良好，儲集層砂體發育，是下一步該區油氣勘探的主要方向。

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