瑪東地區二疊系火山巖成藏特征及勘探潛力

連志剛，常智勇，李路路，賴繼鋒，彭 龍，劉 銳

(中國石油新疆油田分公司，新疆 克拉瑪依 834000)

0 引 言

瑪湖地區二疊系整體呈現“兩凹隔三凸”地質格局，勘探程度較低，地質條件十分復雜，前期未系統開展二疊系各個目的層解釋工作，加之鉆遇井少且零星分布。錢海濤等[1]對瑪東地區百口泉組地層油氣勘探開展了研究，認為西北翼有多塊連片探明油藏，瑪東地區與其呈鏡像勘探特征，緊鄰瑪湖凹陷，烴源供給充分，成藏條件十分有利。宋永等[2-4]對準噶爾盆地瑪東地區百口泉組多物源砂體分布進行預測，但并未對瑪湖地區二疊系地質特征開展精細研究。瑪東地區二疊系佳木河組—夏子街組有利油氣成藏地質條件復雜，縱觀瑪湖凹陷周緣勘探情況，研究潛力較大。為了取得勘探新領域的突破，有必要對瑪湖地區二疊系開展地質綜合研究，成藏特征及儲層預測對于瑪東地區深淺含油氣領域突破至關重要[5-7]，建議加強瑪東地區斷裂體系研究。因此，利用已有的三維地震資料，自下而上開展斷裂刻畫及重點成藏期地質特征綜合分析，以期能有效指導瑪東地區有利區的評價優選，實現瑪湖地區新層系新領域的重大突破。

1 區域地質概況

瑪湖凹陷東斜坡(簡稱瑪東斜坡帶)位于準噶爾盆地陸梁隆起的夏鹽凸起北部與三個泉凸起西部的結合部(圖1)。主要目的層為二疊系佳木河組、風城組和夏子街組，以中下二疊統地層為主，研究區地表主要為干旱、半干旱的戈壁和沙漠，有稀疏植被覆蓋，地勢較平坦，地面平均海拔為300 m。年溫差較為懸殊，夏季高溫可達40 ℃，冬季低溫可達-35 ℃。研究工區南北以DA10、MD1井為界，東西以XY11、MA19井為界，勘探面積為3 680 km2。

圖1 瑪湖凹陷東斜坡位置Fig.1 The location of east slope of Mahu Sag

2 構造特征

瑪東地區經歷了多期構造運動。始于石炭紀末，石炭紀古隆起的持續隆升造成隆起上部二疊系地層侵蝕中斷，下部二疊系地層逐層沉積，疊加在石炭系地層上，在三疊系沉積前填埋。二疊紀末，整個隆起和斜坡區域基本上被湖水淹沒。在海西構造活動結束時，沉積、地層分布較為穩定，在隆起上部形成了一系列小距離的正斷層，直至白堊紀。由構造演化特征可知，在二疊紀和三疊紀時期，瑪東地區在斜坡底部疊加沉積，具有形成地層和巖性圈閉的良好條件。由佳木河組底界構造可知(圖2)，瑪東地區二疊系構造上主要表現為向南西傾的單斜構造，區域上主要發育2個方向斷裂體系：北東—南西向和北西—南東向逆斷裂，2組主干斷裂形成時期較早，直接控制了區域構造格局及地層厚薄沉積，瑪東地區二疊系整體形成了“兩凹隔三凸”構造格局。瑪東地區位于井區的東部，受2條近東西向大斷裂夾持存在地層尖滅，考慮到二疊系P2x、P1f地層超覆在P1j之上，二疊系地層由淺至深尖滅線逐步東移，對比夏子街組與風城組頂界構造可知，風城組地層先于夏子街組地層尖滅，符合該區地質背景。瑪東地區西南部，井區周圍發育多條南西—北東向大斷裂，與一系列小段斷裂夾持構成斷鼻、斷塊構造，為有利的油氣聚集圈閉[8-10]。而位于北部的MD1井區低凸帶，其北部夏紅南斷裂及枯樹林斷裂作為北翼上傾封擋斷裂，南部低凸區可作為有利的油氣運移區。

圖2 瑪東地區二疊系佳木河組底界構造Fig.2 The bottom boundary structure of Permian Jiamuhe Formation, Madong Area

3 沉積特征

為深化目的層沉積特征研究，結合三維地震資料[11-12]，利用物探技術手段，對瑪東地區進行了殘余古地貌刻畫，繪制瑪東地區二疊系沉積模式圖(圖3)。色標中暖色調代表殘余古地貌較高區域，冷色調代表殘余古地貌較低區域，靠近尖滅線的黑色虛線為坡折線。結合沉積模式圖可知，瑪東地區夏子街組為扇三角洲沉積，受古地貌控制，坡折之上為平原相沉積，坡折之下為前緣相沉積、砂泥互層，坡下前緣相為該區有利儲層分布區，XY2井位于沉積古凸上，地層相對較薄，主要為水下天然堤，MD1井西南部沉積地層相對較厚，為有利砂體沉積區。

圖3 瑪東地區二疊系沉積模式Fig.3 The Permian sedimentary pattern in Madong Area

4 成藏特征與儲層預測

4.1 成藏分析

瑪湖地區二疊系構造復雜，不同區帶斷裂特征變化大，不同區域已鉆井沉積儲層特征變化快、成藏特征認識不清是導致研究區油水關系復雜的重要原因[13-15]。二疊系佳木河組圈閉的有利條件：①近源優勢成藏帶，距離油源更近的一臺階更容易俘獲油氣而成藏的；②圈閉區存在良好的油氣運移通道，是油氣早期有利聚集帶；③聚油背景較好，圈閉目標均位于早期有古隆起、現今有低凸背景區域，是油氣的有利指向區。圈閉類型為火山巖體圈閉，從沉積上看來自北西物源體系。泥巖與火山巖阻抗差明顯，為強震幅反射，由過MD1井剖面(圖4)可以看出巖性邊界清晰，圈閉頂部存在高伽馬泥巖作為頂板層，底部存在泥巖或凝灰巖作為底板層，圈閉落實可靠。該圈閉群位于MD1井低凸帶上，有利于油氣俘獲。二疊系夏子街組及佳木河組為重點目的層，夏子街組砂體連續性較好、頂部二疊系烏爾禾組泥巖穩定較發育，出油可能性有一定風險。針對二疊系佳木河組(圖5)，該區油氣主要為瑪湖凹陷沿梁分布，儲集層主要為二疊系佳木河組火山巖體，區域蓋層為二疊系風城組底界泥巖、泥灰巖，底板層為二疊系佳木河組中部泥巖或凝灰巖，因此MD1井區為部署的有利區。

圖4 過MD1井地震地質解釋剖面Fig.4 The geological interpretation of seismic profile throughout Well MD1

4.2 儲層預測

瑪東1井區主要層系為風城組及佳木河組規模火山巖體，分析二疊系佳木河組在不同區帶上油藏類型，目標區存在近源優勢成藏，且存在區域不整合和多條斷裂構建的良好油氣運移通道[16-20]，大斷裂將該區油藏分隔，構造上屬于凸起構造，為典型受斷裂切割形成的斷塊油藏，因此油氣分布主要受構造控制。圖6為油氣分布模式圖，由圖6可知：瑪東1井區位于凸起帶上，油氣通過斷裂和不整合面進行側向及垂向疏導;佳木河組儲層類似發育溢流相火山巖異常體，易形成典型的火山巖體圈閉。瑪東地區不同區域不同層系發育特定圈閉及油氣藏，與區域地質背景及儲層沉積特征密不可分。通過明確不同區域不同油氣藏類型，深化區帶地質認識，對后期區帶評價、優選及目標識別，均起到明確指引作用。

5 圈閉目標評價及井位部署

通過對二疊系佳木河組進行系統研究，明確了瑪東地區存在2個有利規模火山巖成藏領域：XY井區主要為鼻凸背景下的斷塊圈閉群;MD1井區為低凸背景下規模火山巖異常體反射結構。MD1井區圈閉目標落實，主要目的層二疊系佳木河組頂界面特征清晰，內幕火山巖體同相軸特征清晰，因此，選取了MD1井區低凸帶進行了井位部署。

圖5 MD1井單井綜合柱狀圖Fig.5 The single-well comprehensive histogram of Well MD1

圖6 過艾湖油田—瑪2油田—瑪東1井區油氣分布模式Fig.6 The hydrocarbon distribution model throughout Aihu Oilfield, Ma2 Oilfield and Well Block Madong 1

5.1 圈閉描述

二疊系佳木河組目標類型主要為規模火山巖體分布下的斷塊圈閉或斷鼻圈閉，MD1井區目標類型主要為低凸背景下的火山異常體。MD1井低凸帶共計落實火山巖體目標6個(表1)，總面積為218.4 km2(圖7)，圈閉面積為11.8～60.2 km2，閉合度為375.0～1 550.0 m。由于該區儲層類似井區P1j溢流相火山巖，屬于“泥包火”組合，導致火山巖體在地震上為強波谷反射，火山巖體在地震上存在側向尖滅，疊置特征明顯。

表1 瑪11井區二疊系佳木河組圈閉要素Table 1 The trap elements of Permian Jiamuhe Formation in Well Block Ma11

5.2 井位部署

瑪東地區二疊系佳木河組發育2個優勢成藏領域——達巴松凸起和MD1井低凸帶，相較達巴松凸起，MD1井低凸帶佳木河組地層沉積厚度明顯增加、發育多套儲層組合，火山巖體在原始三維地震資料同相軸特征十分清晰，為瑪湖凹陷油氣向東部運移的東部高點，從而優選了MD1井低凸帶開展MD103井井位部署設計。MD103井部署主要有以下地質依據。

(1) 沉積背景有利。部署區主要位于MD1井區低凸帶。圖8為低凸帶剖面，該剖面是沿二疊系佳木河組頂界層拉平的地震地質解釋剖面，可基本反映二疊系佳木河組沉積前古地形特征。由剖面可知，MD1井區地層較達巴松凸起與瑪東2鼻凸更厚，火山巖體及泥巖蓋層穩定發育，儲層厚度及規模大，為有利儲層發育區。

(2) 成藏條件有利、油藏類型明確。部署區整體位于受夏紅南、枯樹林以及陸南三大斷裂夾持的“三角帶”中，二疊系佳木河組整體現今構造為低凸，有利于油氣聚集。由圖8可知，部署區發育斷裂帶，有利于溝通油氣疏導，且部署區MD1井已有油氣顯示，證明油氣已運移至此，成藏條件優越。

(3) 圈閉落實可靠。前文已詳細描述了MD1井區火山巖體圈閉特征，部署區二疊系佳木河組頂部發育較穩定的高伽馬泥巖，為區域性蓋層；部署區發育規模火山巖，火山通道控制火山巖體分布，火山巖體強反射界面特征清晰，圈閉條件優越。

(4) 評價風險小，目標立體式兼探，突破意義大。部署井MD103井主探二疊系佳木河組，兼探三疊系百口泉組及二疊系風城組。目前MD103井已經完成井位部署，圖9為過MD1井—MD103井剖面，MD1井已在二疊系風城組及佳木河組出現油氣顯示，部署井MD103井位于佳木河組火山巖體中部，兼探層二疊系風城組，MD103井位于儲層更高部位，也位于MD1井T1b斷層-巖性圈閉內部，呈現立體式可兼探特點，評價風險相對較小，預計該井有望打開勘探新領域。

圖7 瑪11井區二疊系P1j圈閉平面分布Fig.7 The plane distribution of Permian P1j traps in Well Block Ma11

圖8 過XY2井區—MD1井區沿P1j頂界層拉平地震地質解釋剖面Fig.8 The geological interpretation of the seismic profile leveled along the P1j top boundary layer throughout Well Block XY2 and Well Block MD1

圖9 過MD1—MD103井地震地質解釋剖面Fig.9 The geological interpretation of the seismic profile throughout Well MD1 and Well MD103

6 結 論

(1) 瑪東地區二疊系構造上主要表現為向南西傾的單斜構造，區域上主要發育北東—南西向和北西—南東向2個方向斷裂體系，2組主干斷裂形成時期較早，直接控制了區域構造格局及地層厚薄沉積，瑪東地區二疊系整體形成了“兩凹隔三凸”構造格局。

(2) 瑪東地區二疊系佳木河組MD1井區為低凸背景下規模火山巖異常體反射結構，該圈閉群位于MD1井低凸帶上，位于油氣運移通道上，有利于油氣俘獲，是部署的有利區域。

(3) 結合構造、斷裂體系、沉積、成藏綜合認識，優選了MD1井區二疊系佳木河組火山巖體進行了評價井MD103井井位部署，該井火山體特征清晰、成藏條件有利，該井有望實現瑪湖地區新層系新領域的重大突破。