劉俊田 陳 旋 李永林 王瑞英 任忠躍 曹 芮

（1.中國(guó)石油吐哈油田公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，新疆 哈密 839009；2.中國(guó)石油吐哈油田公司工程監(jiān)督中心，新疆 鄯善 838202）

0 引言

三塘湖盆地位于新疆的東北部，北與蒙古接壤，南隔巴里坤盆地與吐魯番—哈密盆地相望，盆地整體呈北西—南東向延伸，面積約2.2×104km2。自1992年對(duì)三塘湖盆地開(kāi)展大規(guī)模的油氣勘探以來(lái)，經(jīng)過(guò)二十多年的勘探開(kāi)發(fā)，取得了一系列的成果，相繼發(fā)現(xiàn)了北小湖、石板墩、西峽溝、牛圈湖、牛東、馬北和馬中等多個(gè)含油氣構(gòu)造及油氣田，縱向上已發(fā)現(xiàn)的含油氣層位包括中生界侏羅系碎屑巖油藏以及古生界石炭—二疊系火山巖巖性油藏［1-3］。2012年，部署在三塘湖盆地馬朗凹陷牛圈湖構(gòu)造帶東南部的X55井，首次在上二疊統(tǒng)條湖組火山碎屑巖地層中獲得工業(yè)油流，隨后X56井和L1井也相繼在同一層位獲得突破。系統(tǒng)解剖已知油藏［4-6］后認(rèn)為：該油藏類型屬于致密油藏。通過(guò)分析烴源巖、儲(chǔ)集層、蓋層等油氣藏形成的基本要素，搞清條湖組致密油藏主控因素已成為該區(qū)油氣勘探的主要任務(wù)，也成為尋找、探索三塘湖盆地新型油藏的一道難題。

1 油氣成藏地質(zhì)條件

1.1 區(qū)帶構(gòu)造演化特征

三塘湖盆地位于西伯利亞板塊南部邊緣，南以克拉美麗—麥欽烏拉縫合帶與哈薩克斯坦板塊及準(zhǔn)噶爾盆地東北部緊鄰。盆地在地史時(shí)期整體屬于大陸邊緣活動(dòng)帶，構(gòu)造活動(dòng)相當(dāng)復(fù)雜。泥盆紀(jì)—石炭紀(jì)是該區(qū)火山活動(dòng)最活躍的時(shí)期，盆地填充了巨厚的火山巖。二疊紀(jì)屬于板內(nèi)斷陷盆地，蘆草溝組沉積時(shí)期，盆地火山活動(dòng)較弱，區(qū)內(nèi)演化為半深湖相的沉積環(huán)境，沉積一套湖相泥巖、泥灰?guī)r、砂巖夾火山巖；條湖組沉積期，為濱淺湖相，主要沉積一套巨厚火山巖（玄武巖、安山巖）、基性侵入巖夾灰綠色、深灰色泥巖、粉砂巖、凝灰?guī)r，該時(shí)期火山活動(dòng)活躍，發(fā)育厚層的火山巖及火山碎屑巖建造。三疊紀(jì)以來(lái)，受南北山系持續(xù)擠壓，發(fā)育坳陷型沉積［7-8］?？傊?，三塘湖盆地處于西伯利亞板塊增生大陸邊緣，屬疊合改造型盆地，石炭紀(jì)盆地整體處于弧后拉張盆地邊緣，上覆沉積充填包括二疊紀(jì)陸內(nèi)斷陷盆地及中新生界山間盆地。本次條湖組致密油研究區(qū)馬朗凹陷屬于三塘湖盆地的二級(jí)構(gòu)造單元。

1.2 地層特征

區(qū)域地層對(duì)比并結(jié)合馬朗凹陷三維地震反射特征分析認(rèn)為：馬朗凹陷二疊系條湖組自下而上分為一、二、三段，一段巖性主要為火山熔巖；二段巖性主要為含凝灰質(zhì)的火山碎屑巖及灰色泥巖，鉆井揭示，該套地層分布較廣，厚度介于40～390 m間，平均厚度約150 m，區(qū)域上具可比性；三段在馬朗凹陷基本已被剝蝕完。目前發(fā)現(xiàn)的沉凝灰?guī)r致密油藏主要分布在二段地層，位于一段火山巖頂部的火山碎屑巖段，厚度介于20～30 m。

1.3 烴源巖特征

條湖組二段有機(jī)質(zhì)十分豐富，火山灰中豐富的微量元素提供豐富的營(yíng)養(yǎng)成分，促使生物的大量繁盛，而火山噴發(fā)造成生物大量死亡和富集，局部甚至形成了“生物藻席”。試驗(yàn)分析數(shù)據(jù)表明，條湖組二段凝灰質(zhì)泥巖、泥巖有機(jī)質(zhì)豐度較高，具有很好的生烴能力（圖1）。有機(jī)碳含量為1.37%～5.03%，平均為3.85%，生烴潛量為1.16～32.8 mg／g，平均為18.6 mg／g，干酪根類型以Ⅱ2-Ⅲ型為主，熱演化程度處于低熟—成熟階段，綜合評(píng)價(jià)為較好烴源巖，為二疊系條湖組二段致密油藏的形成奠定了堅(jiān)實(shí)的物質(zhì)基礎(chǔ)。而底部的沉凝灰?guī)r儲(chǔ)集層段黏土礦物含量小于10%，以玻屑、晶屑火山塵凝灰?guī)r為主，微細(xì)孔隙發(fā)育，具備了上生下儲(chǔ)、近源聚集的成藏條件，從而形成了該層系特殊的沉凝灰?guī)r致密油藏。

圖1 馬朗凹陷條湖組二段生物屑顯微鏡下特征圖

1.4 儲(chǔ)集層特征

通過(guò)薄片鑒定、掃描電鏡及電子探針觀察與能譜分析，條湖組二段含油層巖性以沉凝灰?guī)r為主。儲(chǔ)集層碎屑類型以英安質(zhì)火山玻屑為主，占85%左右，少量長(zhǎng)石晶屑，占5%左右，儲(chǔ)集層顆粒極細(xì)，大小主要分布在15 μm以下，少量可達(dá)50 μm左右，英安質(zhì)玻屑普遍脫?；纬砷L(zhǎng)英質(zhì)細(xì)小隱晶、微晶微粒，如鈉長(zhǎng)石、石英等，發(fā)育少量綠泥石等黏土礦物；能譜分析巖石化學(xué)元素絕大部分為O、Si，其次是Al、Na、K，微量Mg、Fe、Ga；單偏光顯微鏡下無(wú)色透明，正交顯微鏡下呈麻點(diǎn)狀一級(jí)灰、白或黃白色干涉色。巖性富含生物屑、有機(jī)質(zhì)泥紋或泥屑，泥屑內(nèi)常分布星點(diǎn)狀黃鐵礦，發(fā)育同生泥屑，巖石具水平層理，生物屑、晶屑等長(zhǎng)軸順層水平排列，發(fā)育泄水縫等。

該套儲(chǔ)集層儲(chǔ)集空間以“微孔、微洞、微縫”為主，極其發(fā)育。按成因可分為原生和次生孔隙，以次生孔隙為主，原生微孔主要為火山塵質(zhì)點(diǎn)間微孔，次生孔隙包括火山玻璃脫玻化微孔、收縮微縫和長(zhǎng)石晶屑等溶蝕微孔、微洞，極少量的方解石溶孔（圖2）。CT掃描分析孔隙半徑最大為14.59 μm，最小為0.366 4 μm，平均為3.192 μm。根據(jù)L1井壓汞資料，最大進(jìn)汞飽和度普遍高于90%，孔喉半徑中值平均為0.05 μm，證明該套儲(chǔ)集層具有孔隙小、喉道細(xì)小的特征。

圖2 馬朗凹陷條湖組二段儲(chǔ)集空間顯微鏡下特征圖

5口井60個(gè)孔隙度樣品和69個(gè)滲透率樣品統(tǒng)計(jì)分析表明，孔隙度為5.5%～24.4%，普遍高于10%，平均為16.0%；滲透率小于0.5 mD的樣品占90%以上，平均為0.24 mD，儲(chǔ)集層具中高孔、特低滲特征。

1.5 流體特征

4口井52個(gè)樣品的含油飽和度統(tǒng)計(jì)分析表明，條二段沉凝灰?guī)r儲(chǔ)集層含油飽和度較高，主要集中在50%～90%之間，平均為67.0%，含油性極好。原油樣品分析結(jié)果顯示，條湖組地面原油密度為0.89～0.91 g／cm3，50℃黏度為97～351 mPa·s，含蠟量為19.7%～28.9%，凝固點(diǎn)為19.7～28.9℃，屬中質(zhì)、高黏、高蠟、中凝油藏，壓力系數(shù)為0.9～1.16，油藏的壓力系統(tǒng)屬于正常偏高。

1.6 圈閉特征

馬朗凹陷條湖組遭受多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)改造以及火山活動(dòng)，圈閉類型多樣［9］，前期發(fā)現(xiàn)的油氣藏類型均以火山巖風(fēng)化淋濾型為主的構(gòu)造—巖性油氣藏為主（條17區(qū)塊，牛東—馬中區(qū)塊等），勘探層系位于條湖組二段頂部。隨著X55井在條湖組二段底部沉凝灰?guī)r致密儲(chǔ)層中獲得油氣，其后相繼鉆探X56井、L1井，在相同層段獲得成功，表明條湖組二段沉凝灰?guī)r致密油藏與構(gòu)造無(wú)關(guān)，如斜坡區(qū)低部位鉆探的L1井試油日產(chǎn)獲得18.24 m3的工業(yè)油氣流，而斜坡區(qū)高部位鉆探的X56井試油獲得12.89 m3的工業(yè)油氣流，斜坡區(qū)低部位油氣產(chǎn)量更高，X58H井鉆探結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)了這套致密油藏主要發(fā)育于馬朗凹陷的南部斜坡區(qū)，平面上具有連片含油的特征。

2 油氣成藏主控因素分析及有利勘探方向

2.1 油氣成藏的主控因素

綜合研究認(rèn)為，二疊系條湖組致密油成藏主控因素主要包括以下3個(gè)方面：

1）寬緩的構(gòu)造背景及缺少陸源碎屑物質(zhì)供應(yīng)的相對(duì)穩(wěn)定的濱淺湖相環(huán)境是斜坡區(qū)沉凝灰?guī)r致密儲(chǔ)集層形成的關(guān)鍵，湖盆大小決定了有效儲(chǔ)集層分布范圍

研究發(fā)現(xiàn)，條湖組沉凝灰?guī)r儲(chǔ)集層孔隙發(fā)育受粒度大小控制不明顯，主要受控于其形成的沉積條件、物質(zhì)成分、陸源雜基混入強(qiáng)度（主要指泥質(zhì)）、脫?；瘡?qiáng)度、溶蝕改造等。儲(chǔ)集層物性受沉積環(huán)境影響較大，火山噴發(fā)期形成的極細(xì)粒級(jí)火山灰、火山塵，經(jīng)緩慢空降順風(fēng)搬運(yùn)至距火山口較遠(yuǎn)的湖泊中沉積并覆蓋于湖底微生物上，形成沉凝灰?guī)r，這些火山灰、火山塵異于普通泥質(zhì)：① 成分穩(wěn)定單一的火山灰顆粒間形成大量有機(jī)質(zhì)微孔；② 火山玻璃脫玻化礦物體積縮小后形成較多微孔、微縫；③ 沉凝灰?guī)r中其他礦物在演化過(guò)程中脫水體積縮小或被小體積穩(wěn)定礦物取代形成收縮微孔縫；④ 賦存的死亡微生物在演化過(guò)程中隨溫度升高形成優(yōu)質(zhì)有機(jī)質(zhì)，其副產(chǎn)物（有機(jī)酸等）溶蝕沉凝灰?guī)r中的部分火山塵、細(xì)小長(zhǎng)石晶屑、生物碎屑產(chǎn)生大量溶蝕微孔。這些孔隙、裂縫雖然微小但數(shù)量多且連通性好，能形成好的儲(chǔ)集層。同時(shí)儲(chǔ)集層物性好壞與黏土含量關(guān)系較大，該套儲(chǔ)集層沉積后期，伴隨陸源碎屑，特別是泥質(zhì)含量的增加，儲(chǔ)集層物性變差，巖心分析基本不含油。由此可見(jiàn)火山噴發(fā)后形成的火山灰、火山塵的沉積區(qū)域、陸源碎屑多少及湖泊范圍共同控制著該類油藏有效儲(chǔ)集層的平面分布。

2）分布穩(wěn)定、廣泛的優(yōu)質(zhì)烴源巖為致密油藏的形成奠定了堅(jiān)實(shí)的物質(zhì)基礎(chǔ)，烴源巖的展布范圍控制著油藏的分布

大面積分布的優(yōu)質(zhì)烴源巖是致密油藏形成的物質(zhì)基礎(chǔ)，優(yōu)質(zhì)烴源巖主要發(fā)育在湖盆擴(kuò)張期的凹陷—斜坡區(qū)，以濱淺湖—半深湖環(huán)境為主，巖性主要為暗色泥巖和凝灰質(zhì)泥巖，局部見(jiàn)碳質(zhì)泥巖和煤巖。條湖組二段有機(jī)質(zhì)十分豐富，火山灰中豐富的微量元素提供豐富的營(yíng)養(yǎng)成分，促使生物的大量繁盛，而火山噴發(fā)造成生物大量死亡和富集，局部甚至形成了“生物藻席”。使條湖組烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度較高，具有很好的生烴能力，且分布范圍廣，除盆地邊緣由于地層抬升，遭受?chē)?yán)重剝蝕而缺失外，凹陷區(qū)大面積分布，烴源巖厚度均大于50 m，最大鉆遇厚度為814 m，有效烴源巖面積達(dá)3 000 km2，為緊密疊置下伏的高孔特低滲沉凝灰?guī)r致密儲(chǔ)集層中的石油充注提供了良好的條件，同時(shí)也作為下伏油藏的有效蓋層，為油藏的有效保存提供了保障。

3）沉積期巖相控制著油藏類型及其展布，火山噴發(fā)的階段性控制著沉凝灰?guī)r儲(chǔ)集體和優(yōu)質(zhì)烴源巖的形成

從巖石組合特征來(lái)看，馬朗凹陷條湖組二段經(jīng)歷了“火山噴發(fā)—火山塵、火山灰沉積期及陸源碎屑沉積期”二段式沉積過(guò)程：第一階段為火山噴發(fā)期，火山活動(dòng)強(qiáng)烈，以厚層中基性火山熔巖為主，主要分布在馬朗凹陷的北部，火山口附近；而遠(yuǎn)離火山口的中南部穩(wěn)定湖盆區(qū)則以火山塵、火山灰等火山碎屑巖沉積為主，形成了較純的沉凝灰?guī)r，脫?；?、長(zhǎng)石溶孔和粒間孔發(fā)育，形成了中高孔特低滲致密儲(chǔ)集層；第二階段為陸源碎屑沉積期，隨著風(fēng)化、剝蝕作用增強(qiáng)，該時(shí)期陸源碎屑沉積物增加，黏土含量增高，地層巖性以富含有機(jī)質(zhì)泥巖及凝灰質(zhì)泥巖為主，形成了良好的烴源巖，一段斜坡區(qū)形成的沉凝灰?guī)r高孔特低滲儲(chǔ)集層與二段形成的區(qū)域上分布穩(wěn)定的富含有機(jī)質(zhì)泥巖及凝灰質(zhì)泥巖共同控制著該套致密油藏的類型及其分布范圍［10］。

2.2 有利勘探方向

沉積背景及湖盆范圍控制著二疊系致密油藏的分布，根據(jù)鉆井、測(cè)井以及三維地震資料，預(yù)測(cè)出馬朗凹陷條湖組二段巖相平面分布，結(jié)合構(gòu)造解釋和地震追蹤預(yù)測(cè)出二段的厚度平面分布，該類儲(chǔ)集層的有利分布區(qū)與湖相烴源巖分布的疊合區(qū)為下一步有利致密油的勘探區(qū)域。綜合分析認(rèn)為：三塘湖盆地馬朗凹陷牛圈湖鼻隆構(gòu)造南部斜坡—馬中構(gòu)造西部斜坡區(qū)是條湖組致密油藏勘探的有利區(qū)帶（圖3）。

圖3 馬朗凹陷條湖組二段致密油綜合評(píng)價(jià)圖

3 結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)勘探經(jīng)驗(yàn)及目前勘探資料以非常規(guī)油氣勘探地質(zhì)理論為指導(dǎo)，系統(tǒng)分析該區(qū)致密油藏形成的基本地質(zhì)要素，認(rèn)為馬朗凹陷條湖組二段油藏類型屬于中高孔、特低滲特征、高含油飽和度的凝灰?guī)r致密油藏。寬緩的斜坡背景、沉積微相和大面積分布的優(yōu)質(zhì)烴源巖決定了該層系致密油藏廣闊的勘探潛力。研究分析認(rèn)為：馬朗凹陷牛圈湖鼻隆構(gòu)造南部斜坡—馬中構(gòu)造西部斜坡區(qū)成藏條件優(yōu)越，勘探前景廣闊，是下步致密油勘探的有利區(qū)帶。

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