地球科学与环境学报
JournalofEarthSciencesandEnvironment
No.1Vol.29Mar.2007
准噶尔盆地南缘东段油气成藏条件及成藏模式
旷理雄1,郭建华1,童小兰2,3,李广才3
(1.中南大学地学与环境工程学院,湖南长沙410083;2.中国地质大学能源学院,北京100083;
3.中国石化江汉油田分公司研究院,湖北潜江433124)
摘要:准噶尔盆地南缘东段是准噶尔盆地油气勘探的重点地区。以成盆、成烃和成藏理论为指导,应用盆地分析、有效烃源岩评价、储层(裂缝)预测、盆地模拟及流体包裹体分析等技术和方法,综合研究分析了准噶尔盆地南缘东段油气成藏条件,预测了油气资源潜力,建立了油气成藏模式。研究结果表明,该区发育上二叠统、中上三叠统和中下侏罗统三套烃源岩。最主要的烃源岩层为上二叠统,是油气资源分布的主要层位;主要储集层为柴窝堡区块的上二叠统和米泉区块的中下三叠统及中下侏罗统,其物性较差,总体为较好含气储层,是主要的勘探目的层。存在自源(侧向排烃)、它源(垂向排烃)两类油气成藏模式。柴窝堡区块北部和米泉区块仍然是有利的油气勘探地区。
关键词:晚二叠世;烃源岩;储集层;油气藏形成;流体包裹体;成藏模式;准噶尔盆地中图分类号:P618.130.2;TE122.3文献标志码:A文章编号:16726561(2007)01003407
FormingConditionsandPatternsofHydrocarbonReservoirs
inEastofSouthernFringeofJunggarBasin
KUANGLixiong1,GUOJianhua1,TONGXiaolan2,3,LIGuangcai3
(1.SchoolofGeoscienceandEnvironmentalEngineering,CentralSouthUniversity,Changsha410083,Hunan,China;2.SchoolofEnergyResource,ChinaUniversityofGeosciences,Beijing100083,China;3.InstituteofPetroleum
ExplorationandDevelopmentSINOPECJianghanOilfieldCompany,Qianjiang433124,Hubei,China)
Abstract:TheeastofthesouthernfringeofJunggarbasinUygurAutonomousRegionofXinjiangisanimportantoilandgasexplorationregioninJunggarbasin.Theformingconditionsofthereservoirsarestudied,thepatternsofthereservoirsareestablishedandthepotentialofhydrocarbonresourcesispredictedwiththetechniquesofbasinanalysis,effectivesourcerockevaluation,reservoirprediction,basinmodelingandfluidinclusionwiththetheoriesofbasinevolution,hydrocarbongeneration,andreservoirformation.ItisdemonstratedthatthethreesourcerocksofUpperPermian,UpperMiddleTriassic,andMiddleLowerJurassicaredevelopedinthisareawithUpperPermianasthemainsourcerockandthemainzoneofhydrocarbonresources.ThemainreservoirsaretheUpperPermianofChaiwopuBlock,andMiddleLowerTriassicandMiddleLowerJurassicofMiquanBlockwithratherpoorpetrophysicalproperties,beingagoodgasbearingreservoirasawhole,andthemainexplorationtargetforhydrocarbon.Therearetwotypesofpatternsofreservoirs,i.e.,selfsourcelateralexpulsionofhydrocarbon,andexternalsourceverticalexpulsionofhydrocarbon;thenorthernpartofChaiwopusagandMiquanBlockisstillafavorableoilandgasexplorationregionintheeastofthesouthernfringeofJunggarbasin.
Keywords:UpperPermian;sourcerock;reservoirbed;hydrocarbonreservoirsformingconditions;fluidinclusion;reservoirformingpattern;Junggarbasin
收稿日期:20060327
基金项目:中国石化股份有限公司科技项目(0321)
作者简介:旷理雄(1965),男,湖南武岗人,副教授,博士研究生,从事石油地质教学和研究。Email:kuanglixiong@163.com第1期旷理雄,等:准噶尔盆地南缘东段油气成藏条件及成藏模式35
0引言
准噶尔盆地南缘东段由北天山山前逆冲带阿什里区块、博格达山山前推覆带米泉区块和柴窝堡凹陷柴窝堡区块3个勘探区块组成,勘探面积约6800km2(图1),其勘探区块都为改造型盆地的一部分[12]。柴窝堡区块由达坂城次凹、三葛庄次凸和永丰次凹组成,勘探程度较高,米泉、阿什里区块相对较低。受资料精度及认识程度的限制,以往研究工作只局限于区域构造及基本石油地质条件分析,对3个区块油气成藏条件综合分析研究较少
[317]
缝)预测与评价、盆地模拟及流体包裹体分析等技术和方法,综合研究分析了3区块油气成藏条件,预测了油气资源潜力。
[1825]
1油源条件
1.1有利烃源岩分布1.1.1上二叠统
上二叠统有利烃源岩分布于米泉区块和柴窝堡区块北部,其中米泉区块烃源岩十分发育,连续性好(图2、图3)。据本区井井子沟剖面资料,其岩性主要为深灰、灰黑色泥岩夹中薄层状碳酸盐岩,累计厚达10695m。w(TOC)av435%,w(A)av146210,w(HC)av54410。干酪根显微组分以腐泥组+壳质组为主,母质类型主要为 1型,具
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-6
。近来,在柴窝堡区块钻井2口,发现油气显
示良好,证实为良好含油气区块。
笔者应用盆地分析、有效烃源岩评价、储层(裂
图1准噶尔盆地南缘东段构造位置
Fig.1StructuralPositionMapintheEastoftheSouthernFringeofJunggarBasin
图2准噶尔盆地南缘东段上二叠统烃源岩等厚图Fig.2IsopachMapoftheSourceRockofUpperPermianintheEastoftheSouthernFringeofJunggarBasin
图3准噶尔盆地南缘东段上二叠统烃源岩有机碳等值线
Fig.3OrganicCarbonIsolineMapoftheSourceRockofUpper
PermianintheEastoftheSouthernFringeofJunggarBasin
36地球科学与环境学报第29卷
有很强的生烃能力,热解生烃潜量平均值达到194910。Roav为081%,反映有机质热演化程度的甾萜参数已达热平衡,说明有机质热演化程度较高,处在成熟!高成熟阶段。综合评价,总体达到好烃源岩级别(表1)。
柴窝堡区块北部上二叠统烃源岩发育程度也比较好,主要为深灰、灰黑色泥岩夹薄层状碳酸盐岩,据妖魔山、小平槽沟剖面和坂参1井烃源岩厚度统计,累计厚450~900m。w(TOC)av324%,w(A)av122210,w(HC)av86810。干酪根显微组分以镜质组+惰质组为主,母质类型主要为∀型,具有较强的生烃能力,热解生烃潜量平均值为40210。Roav为139%,有机质处高成熟阶段。综合评价,总体达到好!中等烃源岩级别(表2)。1.1.2中上三叠统
米泉、阿什里区块内中上三叠统(T2+3)烃源条件较差,但邻近北部#~ 类烃源岩分布区,如米泉区块以北的甘河子小泉沟剖面T3烃源岩发育较好,沉积特征主要为灰、深灰色泥岩,累计厚度1893m,w(TOC)av439%,w(A)av224510-6,w(HC)av132710-6;干酪根显微组分以腐泥组+壳质组为主,母质类型主要为#、 型,具有很强的
-3
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-3
生烃能力,热解生烃潜量平均值达到176010-3;Roav为074%,有机质处于成熟阶段。综合评价,
总体达到好烃源岩级别(见表1)。
1.1.3中下侏罗统
中下侏罗统烃源条件在米泉、阿什里区块内,总体较差,但邻近北部#~ 类烃源岩分布区,据米泉区块以北水西沟、三工河剖面资料,其烃源条件较好。三工河剖面西山窑组泥岩厚3160m,其中有200m达到中等烃源岩级别,八道湾西山窑组高碳泥岩累计厚1595m,w(TOC)av1106%,w(A)av383010-6,w(HC)av131610-6;干酪根显微组分以镜质组+惰质组为主,母质类型主要为∀型;热解生烃潜量平均值达到91310;该剖面烃源岩演化程度较低,Roav为055%,有机质处于低成熟阶段(推测阜康凹陷内有机质已进入成熟阶段)。综合评价,总体达到好!中等烃源岩级别(见表1)。
1.2油气资源潜力
对柴窝堡区块采用盆地模拟法计算生、排烃量,米泉、阿什里区块主要参考准噶尔盆地∃三评%生排油平面图[26],根据各区块成油气地质条件及距离盆地南缘主要生、排烃中心的距离计算生、排烃
-3
表1米泉区块烃源岩评价
Tab.1SourceRockEvaluationinMiquanBlock
类别有机质丰度
项目w(TOC)/%w(A)/10-6w(HC)/10-6
3
P2l-P2h(芦草沟!红雁池组)
4.35(19)1462(10)544(9)1949(19)34482(19)1546(4)4329(4)H/C098(10)2589(7)681(14)319(14) 1(11), 2(1)∀(2)
081(9)441(19)4675(3)5951(3)
好
T2+3(中上三叠统)
439(7)2245(4)1327(4)1760(7)27629(7)23635835H/C091(4)2727(3)688(4)312(4)#(2) 2(1)∀(1)
074(4)446(6)5268(3)5631(3)
好
J1+2(中下侏罗统)
1106(21)3830(6)1316(5)913(21)7868(7)9307090H/C074(5)237(4)218(7)782(7)∀(14)055(15)440(21)2606(2)4437(2)中!好
w(S1+S2)/10-w(HI)/10-3
甾烷
5-C27C27+C28+C295-C29C27+C28+C29w(C)、w(H)/%(13C)/10-3
有
机质类型
干酪根
(腐泥组+壳质组)/%(镜质组+惰质组)/%镜下鉴定
有机质成熟度
镜质体反射率/%热解Tmax/&
甾烷萜烷
C2920S/(20S+20R)C3122S/(22S+22R)综合评价
注:数据后括号内数字为样品数第1期旷理雄,等:准噶尔盆地南缘东段油气成藏条件及成藏模式
表2柴窝堡区块烃源岩评价
Tab.2SourceRockEvaluationinChaiwopuBlock
类别有机质丰度
项目w(TOC)/%w(A)/10-6
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P2l-P2h(芦草沟!红雁池组)
3.24(101)1222(62)868(31)4.02(80)175.26(67)26.13(6)42.64(6)H/C1.25(10)23.20(10)34.1(40)65.9(40)
#(2) 1(4) 2(2)
1.39(41)463(67)51.98(6)57.33(6)好!中等
1
T2+3(中上三叠统)
1.12(34)262(18)246(8)1.90(22)84.63(4)24.49(4)57.57(4)H/C1.14(2)26.12(2)51.38(4)48.62(4)
J1+2(中下侏罗统)
3.01(35)143(17)174(9)0.39(14)25.48(14)27.57(2)47.88(2)H/C1.26(2)23.56(3)39.78(14)60.22(14)
#(1) 1(1) 2(3)∀(10)
0.47(12)456(14)34.62(2)33.06(2)差!非
w(HC)/10-6w(S1+S2)/10-3w(HI)10-3
甾烷
5-C27/C27+C28+C295-C29/C27+C28+C29w(C)、w(H)/%(13C)/10-3
干酪根
腐泥组+壳质组/%镜质组+惰质组/%镜下鉴定
有
机质类型
∀(34) 1(1) 2(2)∀(1)
0.47(21)429(4)22.60(4)26.63(4)差!非
有机质成熟度
镜质体反射率/%热解Tmax/&
甾烷萜烷
C2920S/(20S+20R)C3122S/(22S+22R)综合评价
注:数据后括号内数字为样品数
量。在上述基础上,利用排聚系数法预测各区块油气资源量。模拟结果表明:
(1)油气资源平面上主要分布于米泉、柴窝堡区块。米泉、柴窝堡、阿什里区块资源量分别占准南东段资源总量的45%、40%和15%,说明米泉、柴窝堡区块可作为下一步油气勘探的重点和突破区。
(2)油气资源纵向上主要分布于上二叠统,其资源量占米泉、柴窝堡、阿什里区块上二叠统、中上三叠统、中下侏罗统资源总量的95%,说明可将上二叠统作为下一步油气勘探的主要目的层系。
岩、细砂岩、粉砂岩。三工河、吉木萨尔、水西沟剖面上三叠统苍房沟群和中三叠统克拉玛依组砂、砾岩总厚度达4825m,占地层厚度的644%;中下侏罗统储集岩主要为砂岩和粉砂岩,少量砂砾岩;三工河、吉木萨尔、水西沟剖面三工河组、头屯河组砂、砾岩总厚度达12355m,占地层厚度的464%(表3)。
阿什里区块中下侏罗统储集岩主要为砂岩和粉砂岩,少量砂砾岩,玛纳斯剖面砂、砾岩厚度达1671m,占地层厚度的474%。2.2储层物性
柴窝堡区块上二叠统芦草沟组、红雁池组储层总体属特低孔特低渗储层,孔隙结构总体为∀类。据达1井、柴参1、柴参1侧1井资料,上二叠统芦草沟组!红雁池组砂、砾岩储层储集空间有粒间孔、粒间溶孔、粒内溶孔、填隙物内溶蚀微孔隙及裂缝;孔隙度05%~119%,平均23%~53%,渗透率(0002~233)10-3 m2,平均(013~171)10-3 m;排驱压力为001~14245MPa,平均孔喉半径为00211~7726m,最大孔喉半径为00526~75m,为细孔微细喉型(见表3)。米泉区块中下三叠统、中下侏罗统储集层分别为特低孔、低特低渗和低特低孔特低渗储层。据2储集条件
2.1储集岩石类型
柴窝堡区块上二叠统芦草沟!红雁池组储集岩主要为扇三角洲前缘沉积的砂砾岩、细砂岩及中粗砂岩,其厚度为650~850m。据构造钻井资料,柴参1、柴参1侧1井上二叠统芦草沟!红雁池组砂、砾岩厚度758m,占地层厚度的59%;达1井砂、砾岩厚度808m。这说明柴窝堡构造主要目的层砂、砾岩厚度大,横向展布稳定。
米泉区块中下三叠统储集岩为砾岩、中!粗砂38地球科学与环境学报第29卷
表3准噶尔盆地南缘东段储层综合评价
Tab.3ReservoirsEvaluationintheEastoftheSouthernFringeofJunggarBasin
区块柴窝堡
层位P2hP2lJ2tJ2x
厚度/m650~850322.0236.5266.0411.0336.5146.0269.0455.0462.0485.0
孔隙度/%2.3~5.3
渗透率/10-3 m20.130~1.710
主要沉积环境扇三角洲前缘扇三角洲
储层类型 ~∀
综合评价
较差储油层、较好储气层
剖面已钻井
10.27.0
0.4000.049
滨浅湖、辫状河三角洲辫状河三角洲辫状河三角洲、滨浅湖
∀
较差储油层、较好储气层三工河
米泉
J1sJ1bT2kT1cJ2t
~∀∀ ~∀∀ ~∀
较差储油层、较好储气层较好储气层
较差储油层、较好储气层较差储油层
三工河!吉木萨尔!水西沟
7.97.810.57.16.710.0
0.0470.1601.7000.2372.6330.519
滨浅湖
辫状河三角洲、滨浅湖
阿什里
J2xJ1sJ1b
滨浅湖、辫状河三角洲玛纳斯
较差储油层、较好储气层
注:孔隙度、渗透率为平均值
三工河、吉木萨尔、水西沟剖面资料分析,中下三叠统砂、砾岩储层储集空间有粒间溶孔、粒内溶孔、铸模孔,其孔隙度为39%~120%,平均78%~79%,渗透率为(0006~0612)10-3 m2,平均(0047~016)10
-3
改善储层物性。
2.3.2米泉区块
米泉区块中下三叠统为辫状河三角洲和滨浅湖沉积,是有利的油气储集区。井井子沟地区以滨浅湖沉积为主,而吉木萨尔地区以辫状河三角洲沉积为主,平均孔隙度为78%~79%,平均渗透率为(0047~016)10-3 m2,综合评价为∀类储层,属较好的储气层段。
米泉区块中下侏罗统为辫状河三角洲和滨浅湖沉积,是有利的油气储集区。据台55井资料分析,该区块以北孔隙度平均值为70%~102%,渗透率平均为(0049~04)10-3 m2,储层毛管压力曲线形态以 ~∀类为主,见少量#类,表现为中孔低渗储层的特点。综合评价米泉区块西部为三角洲滨浅湖沉积区,砂岩储层发育,属 ~∀类储层,为较差的储油层和较好的储气层。2.3.3阿什里区块
阿什里区块南部中下侏罗统为辫状河三角洲沉积相发育带,低特低孔,低特低渗储层,毛管压力曲线形态为 类和∀类,属较差储油层。区块北部为滨浅湖沉积相发育带,其砂岩以及河道间沉积砂岩储层物性相对较好,为低孔低渗型,综合评价为较差的储油层、较好的储气层。
m;中下侏罗统砂、砾岩储
2
层储集空间有粒间溶孔、剩余粒间孔、粒内溶孔;孔隙度为45%~119%,平均70%~102%,渗透率为(0006~149)1010-3 m2。
阿什里区块中下侏罗统属低特低孔、低特低
渗储层。据玛纳斯剖面资料分析,其砂、砾岩储层储集空间有粒间溶孔、剩余粒间孔、粒内溶孔。孔隙度为24%~136%,平均67%~105%,渗透率为(0013~152)10-3 m2,平均(0237~2633)10 m。
-3
2
-3
m,平均(0049~04)
2
2.3储层综合评价
2.3.1柴窝堡区块
柴窝堡区块上二叠统芦草沟!红雁池组扇三角洲前缘水下分流河道沉积砂砾岩储层发育,砂、砾岩厚度650~850m,平均孔隙度为5%~10%;平均渗透率为(001~1)10-3 m2,综合评价以∀类储层为主(见表3)。但在柴窝堡区块局部构造部位,由于裂缝发育,一定程度上可改善储集性能。如柴窝堡构造3DMOVE裂缝预测结果反映,圈闭区构造裂缝在柴湖北断层与柴窝堡南断层之间发育最好,其他地区较发育,构造裂缝的发育有利于3盖层条件及储盖组合
3.1生储盖组合
根据烃源岩及储层、盖层发育状况,该区发育4第1期旷理雄,等:准噶尔盆地南缘东段油气成藏条件及成藏模式39
套生储盖组合:
(1)P2l,P2h(生)/P2(储)/T2+3-J1+2(盖)。(2)P2l,P2h(生)/T1+2(储)/T2+3-J1+2(盖)。(3)T3(生)/J1b(储)/J1+2(盖)。
(4)J1+2(生、储)/J1+2(盖)。
柴窝堡区块以第1套组合形式为主,生储油条件好,属最好的生储盖组合。米泉、阿什里区块由于受区域构造挤压作用,区块内构造推覆十分强烈,地层抬升剥蚀严重,基本缺乏白垩!第三系区域盖层,区内侏罗系广泛出露,局部地区三叠、二叠系甚至石炭系出露地表,主要依靠侏罗系、上三叠统泥质岩作盖层,因此,米泉、阿什里区块主要为第2、3套生储盖组合。第4套生储盖组合仅在米泉区块西北侧局部地区存在。3.2盖层封盖性能
柴窝堡区块区域盖层主要为上三叠统黄山街组!郝家沟组,其中黄山街组泥岩厚度大,如坂参1井5155m,占地层厚度的80%,可形成一套区域盖层。
米泉区块区域盖层主要为上三叠统黄山街组!郝家沟组、下侏罗统八道湾组!头屯河组,其中甘河子剖面T3bs泥岩累计厚度达2531m,占地层厚度的80%,单层厚度一般为10~20m;阿什里区块因后期构造抬升,地层剥蚀严重,浅层上三叠统泥岩仅有零星分布,不能作为区域盖层,但在逆冲带断层下盘,仍存在三叠系、侏罗系盖层。
水银注入法试验表明,微小孔喉的孔隙在泥岩中高度集中,孔隙半径小于2510cm的微小孔占892%~957%,中下侏罗统!上三叠统泥岩是天然气的良好盖层。
-6
油气田和柴窝堡含气构造。根据油气来源及流体包裹体均一温度分析结果,研究区及周缘油气藏可划分为2种成藏模式:
(1)它源垂向排烃型。三台、甘河油田油气藏属该模式,其侏罗统原油来自深层二叠统烃源岩,通过沟通二叠统!侏罗统油气断裂运移通道运移成藏。
(2)柴窝堡含气构造属自源侧向排烃型。上二叠统油气来自北部上二叠统烃源岩,通过侧向排烃运移成藏(图4)。
图4柴窝堡构造油气成藏模式(侏罗统末期)Fig.4ReservoirFormingPatternofChaiwopu
StructureinChaiwopuBlock(LateJ3)
6结语
(1)准噶尔盆地南缘东段主要烃源层和储集层为上二叠统、中上三叠统和中下侏罗统。最主要烃源岩层为上二叠统,达到好!中等烃源岩级别,是油气资源分布的主要层位。油气资源平面上主要分布于柴窝堡区块北部和米泉区块南部。主要储集层为柴窝堡区块的上二叠统和米泉区块的中下三叠统及中下侏罗统,物性较差,总体为较好含气储层,是主要勘探目的层系。
(2)研究区主要发育自生自储和古生新储2套生储盖组合。柴窝堡区块为自生自储生储盖组合,生储油条件好,是区内最好的生储盖组合;米泉区块和阿什里区块为自生自储和古生新储2套生储盖组合。
(3)柴窝堡区块圈闭发育,存在构造和非构造两大类圈闭。圈闭发育一般受二三级断层控制,平面展布主要分布于区块南北两侧。
它(4)研究区及周缘存在自源侧向排烃型、
源垂向排烃型成藏模式。
(5)米泉区块是有利的油气勘探地区,柴窝堡4圈闭条件
区内圈闭较发育,通过对新、老地震资料的解释,柴窝堡区块达坂城次凹共发现并落实上二叠统红雁池组局部圈闭11个,圈闭面积共2491km。单个圈闭面积一般大于10km2,其中柴窝堡地层构造圈闭面积达875km2。根据其成因机制,可分为构造圈闭和非构造圈闭,其中构造圈闭包括背斜、断鼻、断块等,非构造圈闭包括地层构造圈闭。圈闭发育一般受二三级断层控制,平面展布主要分布于柴窝堡区块达坂城次凹南北两侧。
2
5成藏模式
区块及周缘目前已经发现齐古、三台、甘河等40地球科学与环境学报第29卷
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区块北部是较有利的油气勘探地区。
宋阳、冯永宏万盛辉、吴光宏、周新科、刘麟、吴妙娜,杨丽等参加了该项课题研究,特此致谢!
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(地球科学与环境学报)2007年征订启事
(地球科学与环境学报)(1979年创刊,刊名先后为(西安地质学院学报)、(西安工程学院学报)、(长安
大学学报(地球科学版)))是教育部主管、长安大学主办的地学综合类学术期刊,系中国科技核心期刊,其先后被美国(化学文摘)、美国(地质学题录与索引)、美国(石油文摘)、美国(剑桥科学文摘:自然科学)、俄罗斯(文摘杂志)、(中国核心期刊(遴选)数据库)、(中国科学引文数据库)、(中国地质文摘)、(中国石油文摘)等国内外十余家著名权威文摘或数据库固定收录。
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