曹全斌，司學(xué)強(qiáng)，王 鑫，閆 春，智鳳琴，章偉艷

（1．中國(guó)石油杭州地質(zhì)研究院，浙江杭州 310023； 2．國(guó)家海洋局第二海洋研究所國(guó)家海洋局海底科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江杭州 310012）

吐哈盆地臺(tái)北凹陷水西溝群有利勘探區(qū)帶預(yù)測(cè)

曹全斌1，司學(xué)強(qiáng)1，王 鑫1，閆 春1，智鳳琴1，章偉艷2

（1．中國(guó)石油杭州地質(zhì)研究院，浙江杭州 310023； 2．國(guó)家海洋局第二海洋研究所國(guó)家海洋局海底科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江杭州 310012）

以臺(tái)北凹陷水西溝群2套主力層段三工河組上段（J1s上）和西山窯組一段（J2x1）為研究對(duì)象，研究沉積體系、儲(chǔ)層特征和關(guān)鍵成藏時(shí)期的古構(gòu)造，明確有利儲(chǔ)集相帶，分析主要儲(chǔ)集空間類型與儲(chǔ)層分布規(guī)律．結(jié)果表明：淺水辮狀河三角洲前緣的水下分流河道砂體是有利儲(chǔ)集體；粒內(nèi)溶蝕孔、基質(zhì)晶間微孔和微縫是主要儲(chǔ)集空間；關(guān)鍵成藏期以來(lái)的持續(xù)古構(gòu)造高部位和斷裂發(fā)育部位更利于發(fā)生溶蝕作用，是有利儲(chǔ)層分布區(qū)，預(yù)測(cè)臺(tái)北凹陷4個(gè)有利勘探區(qū)帶，是下一步勘探方向．

沉積體系；儲(chǔ)層；古構(gòu)造；有利勘探區(qū)帶；水西溝群；吐哈盆地；臺(tái)北凹陷

0 引言

臺(tái)北凹陷是吐哈盆地的一個(gè)二級(jí)構(gòu)造單元，盆地中已發(fā)現(xiàn)的油氣儲(chǔ)量主要分布在臺(tái)北凹陷侏羅系［1—2］．二疊系—侏羅系發(fā)育多套烴源巖，累計(jì)厚度大、分布廣，有機(jī)碳含量高，生烴能力強(qiáng)，具有油氣富集的基礎(chǔ)條件［3—4］．2007年，吐哈油田在臺(tái)北凹陷北部山前帶照壁山、柯柯亞地區(qū)水西溝群（J1—2sh）相繼獲得工業(yè)氣流，揭開吐哈油田北部山前帶水西溝群油氣勘探的序幕；2010年底，在臺(tái)北凹陷南部斜坡帶吉深1井水西溝群獲得工業(yè)油氣流，進(jìn)一步印證該區(qū)具有良好的油氣勘探前景．

人們?cè)诔练e儲(chǔ)層特征及有利儲(chǔ)層主控因素方面做過(guò)相關(guān)研究．崔立偉等通過(guò)巖心觀察、薄片鑒定、掃描電鏡、壓汞及核磁共振分析等，研究臺(tái)北凹陷北部山前帶巴喀地區(qū)八道灣組儲(chǔ)層孔隙特征，認(rèn)為巴喀地區(qū)主要發(fā)育剩余粒間孔和溶蝕粒內(nèi)孔2種孔隙類型［5］．梅梓等利用巖石微觀分析，研究臺(tái)北凹陷北部山前帶巴喀地區(qū)西山窯組巖石學(xué)特征、孔滲特征、成巖作用類型、孔隙結(jié)構(gòu)及孔隙類型，認(rèn)為該區(qū)儲(chǔ)層主要以中砂巖為主，粗砂巖和細(xì)砂巖次之；儲(chǔ)集空間主要是粒內(nèi)溶蝕孔、粒間溶孔、殘余粒間孔隙、微孔隙和微裂縫；屬于典型的低孔低滲致密砂巖儲(chǔ)層［6］．楊升宇等通過(guò)物性統(tǒng)計(jì)、巖心觀察、薄片分析、裂縫統(tǒng)計(jì)、測(cè)井解釋和產(chǎn)量對(duì)比等研究，認(rèn)為吐哈盆地巴喀地區(qū)水西溝群致密砂巖氣發(fā)育孔隙型和裂縫型2種“甜點(diǎn)”類型，是沉積、成巖和構(gòu)造運(yùn)動(dòng)等多種因素共同作用的結(jié)果［7］．張超等通過(guò)薄片鑒定、掃描電鏡及X線衍射黏土礦物分析，認(rèn)為北部山前帶巴喀地區(qū)儲(chǔ)層具有顆粒較粗、膠結(jié)物含量低、成分成熟度和結(jié)構(gòu)成熟度高的特點(diǎn)，儲(chǔ)集空間主要為粒間孔和粒內(nèi)溶蝕孔［8］．

目前，對(duì)于臺(tái)北凹陷油氣勘探的研究主要局限于臺(tái)北凹陷北部山前帶，范圍有限；內(nèi)容集中在沉積儲(chǔ)層特征分析上，不夠系統(tǒng)；特別是對(duì)有利儲(chǔ)層發(fā)育規(guī)律的關(guān)鍵問(wèn)題研究較薄弱，不能有效指導(dǎo)油氣勘探．筆者以臺(tái)北凹陷水西溝群已發(fā)現(xiàn)的兩套主力層段三工河組上段（J1s上）和西山窯組一段（J2x1）為對(duì)象，研究沉積體系，明確有利儲(chǔ)集相帶，以及有效儲(chǔ)層孔隙發(fā)育特征與分布規(guī)律，分析主要儲(chǔ)集空間類型與儲(chǔ)層分布規(guī)律；結(jié)合目的層在關(guān)鍵成藏時(shí)期的古構(gòu)造研究，進(jìn)行有利區(qū)帶預(yù)測(cè)，指出下一步勘探方向，提高勘探部署成功率．

1 沉積體系

1．1 物源方向

確定物源方向是沉積體系研究的基礎(chǔ)［9—10］．通過(guò)對(duì)研究區(qū)目的層重礦物資料、鉆井巖性平面變化特征和野外露頭礫巖分布特征、野外露頭沉積構(gòu)造特征和地震剖面反射特征的分析，認(rèn)為臺(tái)北凹陷水西溝群存在南北雙向物源．

重礦物分析是確定物源方向的有效手段之一［11—13］．臺(tái)北凹陷水西溝群存在多種重礦物組合，主要組分為白鈦礦—鋯石—磁鐵礦；次要重礦物種類和含量有所不同．盆地南部少綠簾石，多含有石榴石；北部一般少石榴石，多含有綠簾石．南部和北部不同的重礦物組合特征證明存在南北雙向物源．

對(duì)目的層所有探井礫巖分布、巖性變化統(tǒng)計(jì)分析及野外露頭礫巖分布的觀察表明，南部和北部均存在分選、磨圓相對(duì)較差的近源沉積，且向盆地中央結(jié)構(gòu)成熟度有變好趨勢(shì)，判斷存在南北雙向物源．

此外，在北部山前帶煤窯溝野外露頭剖面下侏羅統(tǒng)發(fā)現(xiàn)多處近東西向波痕構(gòu)造（見(jiàn)圖1），由于水流方向和波痕方向垂直，與波痕傾斜方向一致［14］，判斷北部山前帶沉積源自北部物源；對(duì)南北向地震剖面反射特征分析認(rèn)為，從南部向盆地中央具有由河流相向湖相過(guò)渡的地震相特點(diǎn)，進(jìn)一步證明研究區(qū)具有南北雙向物源特征．

圖1 北部山前帶煤窯溝剖面近東西向波痕特征Fig．1 EW ripple features of Meiyaogou outcrop in northern piedmont zone

1．2 沉積特征

觀察巖心和野外露頭剖面，結(jié)合測(cè)井資料和地震資料分析，認(rèn)為臺(tái)北凹陷水西溝群主要發(fā)育淺水辮狀河三角洲和湖泊相沉積，主要沉積特征為：淺水辮狀河三角洲以辮狀河的進(jìn)積作用為主，分流河道改道、沖刷頻繁，分流河道的底部常見(jiàn)沖刷面，下伏泥巖被沖刷形成泥礫，河道沖刷疊置現(xiàn)象普遍，剖面呈“疊瓦狀”分布，牽引流成因的沉積構(gòu)造較發(fā)育，包括板狀交錯(cuò)層理、槽狀交錯(cuò)層理、平行層理、沙紋交錯(cuò)層理、沖刷面等，含動(dòng)物、植物化石．這些沉積構(gòu)造特征除在鉆井巖心上觀察到以外，在野外露頭剖面也能夠得到體現(xiàn)．

1．3 平面展布特征

在水西溝群時(shí)期，吐哈盆地為一寬而淺的湖盆，盆地邊緣坡度緩且延伸距離短，盆地底部平坦，沉積充填過(guò)程中基底較穩(wěn)定，因此邊緣相帶與盆地內(nèi)部相帶之間無(wú)明顯界線．區(qū)域上大面積發(fā)育濱淺湖，缺少深湖，總體上發(fā)育一套河流—淺水辮狀河三角洲—湖泊沉積體系．

1．3．1 三工河組上段（J1s上）

統(tǒng)計(jì)鉆穿三工河組上段的探井資料表明：該砂組地層呈現(xiàn)北厚南薄的趨勢(shì)，北部山前帶沉積較厚，特別是柯柯亞地區(qū)和勒15井區(qū)，最厚可達(dá)120m；南部厚度比北部薄，溫吉桑地區(qū)砂巖最厚達(dá)80m．沉積相研究表明，三工河組上段時(shí)期在臺(tái)北凹陷南北兩側(cè)發(fā)育大面積的淺水辮狀河三角洲（見(jiàn)圖2），在三工河組末期出現(xiàn)一個(gè)湖侵期，持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，整個(gè)臺(tái)北凹陷沉積厚度為40～50m的泥巖，可以作為侏羅系下統(tǒng)有效的蓋層．在盆地的南斜坡區(qū)，這些淺水辮狀河三角洲的發(fā)育受古地貌、坡折帶的控制，一般在撓曲和斷裂坡折帶的前方，是碎屑物質(zhì)卸載的有利地區(qū)，砂巖分布面積廣、厚度大．

圖2 三工河組上段（J1s上）沉積體系平面Fig．2 Depositional system plan of the upper member of Sangonghe formation

1．3．2 西山窯組一段（J2x1）

西山窯組一段沉積是三工河末期湖侵背景下的繼承發(fā)育，碎屑物質(zhì)供給相對(duì)充分，盆地南北兩側(cè)發(fā)育淺水辮狀河三角洲沉積．鉆井資料統(tǒng)計(jì)表明：砂體最厚處位于柯柯亞地區(qū)，最厚達(dá)100m，其他地區(qū)砂巖厚度小于60m．盆地南斜坡的砂體發(fā)育與坡折帶的位置也有密切關(guān)系，前方砂體厚度加厚，面積擴(kuò)大．臺(tái)北凹陷南部溫吉桑地區(qū)、紅臺(tái)地區(qū)、連4井—連27井區(qū)和火8井區(qū)是主要的淺水辮狀河三角洲發(fā)育區(qū)；北部淺水辮狀河三角洲主要分布在恰勒坎地區(qū)和柯柯亞—鄯勒地區(qū)，東部紅旗坎地區(qū)主要以湖泊相為主（見(jiàn)圖3）．

圖3 西山窯組一段（J2x1）沉積體系平面Fig．3 Depositional system plan of the 1st member of Xishanyao formation

目前，探井主要分布于淺水辮狀河三角洲前緣區(qū)，砂體沉積較厚區(qū)域是水下分流河道沉積微相，是研究區(qū)最為有利的儲(chǔ)集相帶．

2 主要儲(chǔ)層類型及控制因素

2．1 儲(chǔ)層類型

分析研究區(qū)已知鉆井微觀儲(chǔ)層特征，臺(tái)北凹陷水西溝群砂巖儲(chǔ)層具有低成分成熟度、中—高泥質(zhì)充填、低膠結(jié)物含量、弱粒間溶蝕作用、顆粒內(nèi)溶蝕作用普遍的“兩低一高一弱一普遍”的特點(diǎn)．主要儲(chǔ)集空間類型有顆粒溶蝕微孔、基質(zhì)晶間微孔和微縫．

（1）顆粒溶蝕微孔．該孔隙是巖屑顆粒內(nèi)部成分發(fā)生選擇性溶蝕形成的，在強(qiáng)壓實(shí)砂巖儲(chǔ)層中，由于粒間孔的逐漸消失成為顯孔的主要類型，包括顆粒邊緣溶蝕、孤島狀粒內(nèi)溶蝕孔隙、條紋條帶狀粒內(nèi)溶蝕孔隙和鑄模孔等（見(jiàn)圖4（a）～（c））．

（2）晶間微孔．該微孔包括高嶺石晶間微孔、黏土雜基微孔等（見(jiàn)圖4（c）、（d））．此類孔隙占據(jù)孔隙體積的絕大部分，雖然對(duì)滲透率的貢獻(xiàn)不大，但是對(duì)于氣具有一定的儲(chǔ)集能力．

圖4 臺(tái)北凹陷水西溝群主要儲(chǔ)集空間類型Fig．4 Main reservoir types of Shuixigou group in Taibei sag

（3）微縫．由于巖石致密，脆性增強(qiáng)，加之顆粒溶蝕作用使顆粒骨架不穩(wěn)定，在垂向靜巖壓力和縱向構(gòu)造應(yīng)力作用下，形成剪切縫或碎裂微縫（見(jiàn)圖4（e）、（f）．此類剪切縫對(duì)儲(chǔ)層的面孔率貢獻(xiàn)較小，但對(duì)儲(chǔ)層的滲透性貢獻(xiàn)較大，特別是含氣儲(chǔ)層，與粒間基質(zhì)微縫、顆粒溶蝕微孔溝通，形成油氣滲流通道網(wǎng)絡(luò)，可明顯改善儲(chǔ)層性質(zhì)［15］．同時(shí)，通過(guò)壓裂改造可加大此類滲流網(wǎng)絡(luò)的滲流能力．

2．2 控制因素

粗粒的水下分流河道砂體是顆粒溶蝕的物質(zhì)基礎(chǔ)．在相同沉積背景下，特別是強(qiáng)壓實(shí)背景下，粗粒級(jí)砂巖抗壓實(shí)能力相對(duì)較強(qiáng)，容易殘留少量的粒間孔，為孔隙水的流動(dòng)提供空間，從而促進(jìn)碎屑顆粒的溶蝕［16］．研究區(qū)淺水辮狀河三角洲前緣中，與其他微相相比，水下分流河道微相砂巖粒度粗，分選好，雜基含量低，更易于發(fā)生顆粒溶蝕，是最有利的儲(chǔ)集相帶．研究區(qū)已發(fā)現(xiàn)油氣井均處于此類相帶．

臨近烴源巖的持續(xù)古構(gòu)造高部位是顆粒溶蝕的有利區(qū)帶．在有機(jī)質(zhì)熱演化過(guò)程中，釋放出的有機(jī)酸使整個(gè)地層處于酸性成巖環(huán)境中，離烴源巖發(fā)育區(qū)越近，地層水中有機(jī)酸濃度越大，砂巖越容易發(fā)生溶蝕．并且洼陷中心部位壓實(shí)強(qiáng)烈，容易存在異常高壓，而環(huán)洼陷中心分布的古構(gòu)造高點(diǎn)是洼陷的泄壓區(qū)．因此，古構(gòu)造的高部位及斜坡區(qū)是地層流體運(yùn)移的指向區(qū)，地層水更新快，各種離子處于不飽和狀態(tài)，為礦物的溶蝕創(chuàng)造有利條件．

構(gòu)造裂縫的發(fā)育部位易發(fā)生顆粒溶蝕作用．在構(gòu)造應(yīng)力作用下，在形成斷裂同時(shí)可派生出大量微裂縫，裂縫本身可作為儲(chǔ)集空間，也可以作為地層水的流動(dòng)通道，促使碎屑顆粒發(fā)生溶蝕．

3 關(guān)鍵成藏期古構(gòu)造分析及有利區(qū)帶預(yù)測(cè)

分析沉積相和儲(chǔ)層控制因素，認(rèn)為粗粒相帶、持續(xù)古構(gòu)造高部位和裂縫發(fā)育區(qū)是有利儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)．為有利勘探區(qū)帶預(yù)測(cè)提供依據(jù)，尋找持續(xù)古構(gòu)造發(fā)育部位，選擇能夠控制研究區(qū)的區(qū)域二維地震測(cè)線90余條，進(jìn)行油氣關(guān)鍵成藏期的古構(gòu)造分析．由于吐哈盆地存在侏羅紀(jì)末—白堊紀(jì)早期和第三紀(jì)末—第四紀(jì)早期兩期油氣運(yùn)聚成藏［17—20］，對(duì)侏羅紀(jì)末期和第三紀(jì)末期2個(gè)關(guān)鍵成藏期進(jìn)行古構(gòu)造分析．

首先對(duì)二維地震測(cè)線進(jìn)行閉合差校正，將所用二維地震測(cè)線調(diào)整到統(tǒng)一基準(zhǔn)面，對(duì)西山窯組底界、白堊系底界、第三系底界等地震反射層位進(jìn)行井—震標(biāo)定并進(jìn)行構(gòu)造解釋；然后將解釋的時(shí)間層位轉(zhuǎn)換成深度層位，計(jì)算水西溝群三工河組在侏羅紀(jì)末期和白堊紀(jì)末期關(guān)鍵成藏時(shí)期的埋藏深度，作出三工河組在侏羅紀(jì)末期和第三紀(jì)末期的古構(gòu)造圖．對(duì)比2個(gè)關(guān)鍵成藏期的古構(gòu)造圖和現(xiàn)今構(gòu)造圖，找出關(guān)鍵成藏期以來(lái)的持續(xù)古構(gòu)造高部位，結(jié)合沉積儲(chǔ)層特征分析和構(gòu)造解釋成果，對(duì)研究區(qū)進(jìn)行有利勘探區(qū)帶預(yù)測(cè)．

預(yù)測(cè)有利勘探區(qū)帶見(jiàn)圖5：（1）山前帶的油氣勘探除柯柯亞地區(qū)外，可以考慮向鄯勒和照壁山區(qū)域拓展；（2）陵深2—吉3—吉深1井一線及其以南相關(guān)區(qū)域；（3）勝北洼陷東南斜坡的連23—連27井區(qū)及其以北相關(guān)區(qū)域；（4）疙14—紅臺(tái)13井一線及其以南相關(guān)區(qū)域．

圖5 臺(tái)北凹陷侏羅紀(jì)末三工河組頂界構(gòu)造Fig．5 Late Jurassic Sangonghe top boundary structure diagram in Taibei sag

4 結(jié)論

（1）淺水辮狀河三角洲前緣的水下分流河道砂體是吐哈盆地臺(tái)北凹陷水西溝群主要儲(chǔ)集相帶；粒內(nèi)溶蝕孔、基質(zhì)晶間微孔和微縫是研究區(qū)主要儲(chǔ)集空間；關(guān)鍵成藏期以來(lái)的持續(xù)古構(gòu)造高部位和斷裂發(fā)育部位更利于發(fā)生溶蝕作用，是有利儲(chǔ)層分布區(qū)．

（2）預(yù)測(cè)柯柯亞及其以東的鄯勒和照壁山區(qū)域、陵深2—吉3—吉深1井一線及其以南相關(guān)區(qū)域、勝北洼陷東南斜坡的連23—連27井區(qū)及其以北相關(guān)區(qū)域和疙14—紅臺(tái)13井一線及其以南相關(guān)區(qū)域?yàn)橛欣碧絽^(qū)帶，是下一步勘探方向．

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TE121．2

A

2095—4107（2013）05—0056—07

DOI 10．3969／j．issn．2095—4107．2013．05．008

2013—07—15；編輯：陸雅玲

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（41106050）；中國(guó)石油勘探與生產(chǎn)分公司科技攻關(guān)項(xiàng)目（2011D—0708—01）

曹全斌（1975—），男，碩士研究生，主要從事地球物理勘探及沉積方面的研究．