楊迪生，任軍民，陳中紅，徐春麗，劉 雯

(1.中油新疆油田分公司，新疆 克拉瑪依 834000;2.中國石油大學(xué)，山東 青島 266580)

引 言

新疆北部石炭系火山巖是經(jīng)構(gòu)造運(yùn)動改造過的油氣成藏，從勘探歷程、進(jìn)展和已發(fā)現(xiàn)的油氣藏類型及成藏條件都證明了其復(fù)雜性［1－3］。從目前的研究來看，火山巖按圈閉類型分為風(fēng)化殼地層型和內(nèi)幕巖性型2類，其成藏特征因區(qū)域的不同而有差異性。已有學(xué)者研究表明，原生型火山巖油氣藏的儲集空間類型以原生孔隙和微裂縫為主［4］，但地層型油氣藏的特征尚不明確。近年來，在準(zhǔn)噶爾盆地克拉美麗氣田和三塘湖盆地都發(fā)現(xiàn)了具有一定規(guī)模的火山巖風(fēng)化殼型油氣藏，并通過勘探逐步落實(shí)了準(zhǔn)噶爾盆地克拉美麗千億方大氣田和三塘湖盆地牛東億噸級大油田［5－6］。從現(xiàn)有的資料看，一方面火山巖地層型油氣藏展現(xiàn)了巨大的勘探潛力，另一方面又顯示了對這一類型油氣藏研究的薄弱程度［6］。新疆北部發(fā)育不同類型的風(fēng)化殼型地層油氣藏，其油氣藏特征和成藏主控因素等差別較大。

本文通過分析該區(qū)不同類型風(fēng)化殼型地層油氣藏特征，揭示其成藏特征和主控因素的差異，為該區(qū)下一步油氣勘探提供依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

新疆北部地區(qū)是指天山以北、阿爾泰以南的廣大區(qū)域，主體屬于哈薩克斯坦板塊［7］。石炭紀(jì)是新疆北部地區(qū)構(gòu)造活動及火山活動頻繁發(fā)生的時期，總體可分成2個階段:早石炭世為陸—陸碰撞階段，火山巖沿縫合帶發(fā)育;晚石炭世為碰撞后階段，火山巖沿?cái)嗔褞Оl(fā)育。由于構(gòu)造環(huán)境的轉(zhuǎn)化，使得上石炭統(tǒng)與下石炭統(tǒng)之間形成了角度不整合。石炭紀(jì)末期區(qū)域整體抬升，上石炭統(tǒng)地層遭受風(fēng)化淋濾作用，在石炭系頂部形成了風(fēng)化殼，與上覆地層之間形成區(qū)域不整合［6－8］。石炭系火山巖主要由中—基性、酸性熔巖和火山碎屑巖類組成 (圖1)，經(jīng)過構(gòu)造演化和不同級次沉積間斷的風(fēng)化淋濾改造，石炭系頂面火山巖形成了以風(fēng)化淋濾為主的次生孔隙—裂縫型火山巖儲層，在其中具備成藏條件的圈閉中聚集油氣，形成了地層型油氣藏。

新疆北部石炭系火山巖地層型油氣藏，按形態(tài)可分為層狀、塊狀、梳狀3類，按油氣來源可分為自生自儲和新生古儲2類。基于對已發(fā)現(xiàn)的7個石炭系典型風(fēng)化殼地層油氣藏綜合分析，可歸為4種類型，即克拉美麗氣田中的滴西10、滴西14、滴西17、滴西18井區(qū)4個氣藏為石炭系自生自儲火山巖風(fēng)化殼地層塊狀油氣藏;牛東油田石炭系卡拉崗組油藏為石炭系自生自儲火山巖風(fēng)化殼地層層狀油氣藏;準(zhǔn)噶爾盆地西北緣克—百斷裂帶上盤石炭系油藏為新生古儲火山巖風(fēng)化殼地層梳狀油氣藏;石西油田石炭系油藏為新生古儲火山巖風(fēng)化殼地層塊狀油氣藏。

2 自生自儲火山巖風(fēng)化殼地層型油氣藏

新疆北部石炭系碎屑巖與火山巖互層，由于劇烈構(gòu)造運(yùn)動的改造，部分地區(qū)地層發(fā)生傾斜，選擇性風(fēng)化淋濾，可形成風(fēng)化殼地層塊狀油氣藏，如克拉美麗氣田［9－11］;部分地區(qū)地層近水平分布，風(fēng)化淋濾沿火山巖層狀風(fēng)化，可形成風(fēng)化殼地層層狀油氣藏，如牛東油田［12］。

2.1 克拉美麗氣田火山巖風(fēng)化殼地層型塊狀油氣藏

克拉美麗氣田位于準(zhǔn)噶爾盆地腹部陸梁隆起東段滴南凸起上，由滴西10、滴西14、滴西17、滴西18井區(qū)4個氣藏組成，屬風(fēng)化殼地層型氣藏。滴南凸起帶石炭系自西向東地層由新到老分布，頂部與二疊系呈角度不整合接觸(圖2)。石炭系頂面構(gòu)造形態(tài)為南北兩側(cè)為邊界斷裂所切割、向西傾伏的大型鼻狀構(gòu)造。

克拉美麗氣田的烴源巖發(fā)育層位為下石炭統(tǒng)滴水泉組與上石炭統(tǒng)巴塔瑪依內(nèi)山組湖相沼澤煤巖與暗色泥巖層段。儲集體為上石炭統(tǒng)巴塔瑪依內(nèi)山組火山巖，巖性主要為玄武巖、安山巖、流紋質(zhì)熔結(jié)凝灰?guī)r、晶屑凝灰?guī)r、火山角礫巖及淺成侵入巖花崗巖，巖相主要為爆發(fā)相、溢流相［10－11］。氣藏蓋層為上石炭統(tǒng)巴塔瑪依內(nèi)山組頂部風(fēng)化黏土層與上二疊統(tǒng)上烏爾禾組深灰色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖。

滴南凸起自西向東分布多個氣藏，整體是天然氣富集區(qū)。最西端的滴西17井區(qū)的主力產(chǎn)層巖性為玄武巖，向東部削蝕尖滅，上傾方向是上、下火山序列之間的暗色泥巖，與上覆的二疊系泥巖形成遮擋，為不整合遮擋氣藏。中部的滴西14井區(qū)儲層巖性復(fù)雜，溢流相基性玄武巖、酸性流紋巖、爆發(fā)相凝灰質(zhì)角礫巖，上傾方向泥巖段形成遮擋，為復(fù)合火山巖錐體巖性氣藏。滴西18井為淺成侵入花崗巖體，南側(cè)受斷裂遮擋。最東端滴西10井區(qū)塊空落相凝灰?guī)r發(fā)生相變，南側(cè)受斷裂遮擋。滴西17、滴西14、滴西18、滴西10井區(qū)各氣藏均有各自獨(dú)立氣水界面。

2.2 牛東油田火山巖風(fēng)化殼地層層狀油藏

牛東油田位于三塘湖盆地馬朗凹陷中北部牛東鼻狀構(gòu)造帶牛東2號構(gòu)造上(圖3)。烴源巖為姜巴斯套組(C1j)、巴塔瑪依內(nèi)山組(C2b)、哈爾加烏組(C2h)3套湖相沼澤煤系泥質(zhì)烴源巖。儲集體為上石炭統(tǒng)卡拉崗組火山巖風(fēng)化體?？ɡ瓖徑M發(fā)育四期火山巖，巖性主要為玄武巖、安山巖、流紋質(zhì)熔結(jié)凝灰?guī)r、凝灰?guī)r、火山角礫巖，巖相主要為爆發(fā)相、溢流相。噴發(fā)間歇期發(fā)育薄層火山碎屑巖，一般為凝灰?guī)r或凝灰質(zhì)粉細(xì)砂巖。油藏蓋層為儲層頂部風(fēng)化黏土層與中二疊統(tǒng)蘆草溝組深灰色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖。

三塘湖盆地牛東油田上石炭統(tǒng)卡拉崗組火山巖油氣成藏主要受不整合面有關(guān)的風(fēng)化淋濾作用、巖性及構(gòu)造背景控制。牛東鼻隆帶長期處于較高的構(gòu)造位置，不僅控制油氣運(yùn)聚方向，而且在牛東2號構(gòu)造上構(gòu)造位置的高低對油氣分布也起到了控制作用，如鉆探在較低位置的馬801井和馬23井試油以產(chǎn)水為主，含少量油花。在溶蝕過程中，成巖早期熔巖杏仁體、粒間孔隙和粒邊縫中充填的方解石極易在溶蝕作用下產(chǎn)生溶解，在其他地區(qū)不易產(chǎn)生溶蝕的沸石在本區(qū)也獨(dú)具特色，表現(xiàn)為高鈣低硅的特點(diǎn)，也會產(chǎn)生溶蝕作用。在風(fēng)化淋濾作用下形成杏仁體被完全溶蝕或部分被溶蝕的杏仁狀熔巖、沿著角礫邊縫溶蝕的自碎角礫狀熔巖和火山角礫巖。自碎角礫狀熔巖儲集性能和含油性最好，其次為杏仁狀玄武巖和安山巖，再次為火山角礫巖。

圖2 克拉美麗氣田滴西14井區(qū)氣藏綜合圖

圖3 三塘湖盆地牛東—馬北區(qū)塊石炭系卡拉崗組油藏剖面

3 新生古儲火山巖風(fēng)化殼地層型油氣藏

3.1 準(zhǔn)噶爾西北緣上盤石炭系大型地層梳狀油藏

石炭系沉積時形成的火山巖遭受抬升，經(jīng)過長期風(fēng)化淋濾作用，沿頂面形成有利儲層。受逆沖作用的影響，斷層分布易呈階梯狀，在斷裂改造下，儲層更發(fā)育并沿?cái)嗔褞纬墒釥顑?。石炭系頂面風(fēng)化黏土層和后期沉積泥巖形成上覆蓋層遮擋，側(cè)向上受稠油遮擋，形成有利的地層圈閉，油氣在其中聚集成藏，形成大型地層梳狀油藏，如準(zhǔn)噶爾盆地西北緣克—百斷裂帶上盤石炭系火山巖油藏(圖4)。

圖4 準(zhǔn)噶爾盆地西北緣克—百斷裂帶上盤六七九區(qū)石炭系油藏綜合圖

準(zhǔn)噶爾盆地西北緣主要存在石炭系、下二疊統(tǒng)佳木河組、風(fēng)城組和中二疊統(tǒng)下烏爾禾組4套烴源巖，以佳木河組、風(fēng)城組和烏爾禾組為主。油氣源對比分析和相關(guān)勘探成果顯示，西北緣克—百斷裂帶上盤石炭系原油來源于風(fēng)城組烴源巖。儲層的儲集空間類型受控于巖性，以次生孔隙和微裂縫為主(圖5)。裂縫沿西北緣石炭系上盤斷裂帶附近集中交錯發(fā)育，由此形成的優(yōu)勢儲層與主斷裂形成整帶分布的格局。然而，克—百斷裂帶上盤石炭系油氣的分布受石炭系頂面斜坡控制，斷層面并未對油氣起到封隔作用。石炭系油藏受斷層控制呈臺階狀分布，兩級臺階頂面的高程差為前一階油藏的高度［13］。綜合分析，西北緣石炭系上盤油藏是以裂縫—孔隙雙重介質(zhì)為主，受侵蝕面、巖性、裂縫和稠油阻擋控制的梳狀油藏。

圖5 石炭系不同巖性微裂縫及溶蝕孔隙微觀照片

3.2 石西油田火山巖風(fēng)化殼地層型塊狀油藏

石西石炭系火山巖塊狀油藏(圖6)，形似三角形，西、南、北東方向分別被石002井西斷裂、石西1井南斷裂、石西2井北斷裂切割包圍［14］。石西地區(qū)長期繼承性隆起，二面臨凹，凹陷內(nèi)發(fā)育二疊系烴源巖，油氣主要來源于二疊系佳木河組(P1j)和風(fēng)城組(P1f)。儲集巖性為中性安山巖、安山質(zhì)火山角礫巖以及中酸性英安巖、英安質(zhì)角礫熔巖，巖相為火山爆發(fā)相和溢流相。儲集巖基質(zhì)物性以較高孔隙度、低滲透率為主體。儲集空間主要為與裂縫連通的溶蝕孔隙，古潛山主體部位是儲集物性最好的區(qū)域。

石炭系沉積之后，處于背斜構(gòu)造高部位的火山巖受構(gòu)造運(yùn)動整體抬升，遭受長時間風(fēng)化剝蝕，酸性火山巖形成有利儲層，被后期三疊系白堿灘組泥巖遮擋形成古潛山地層圈閉，背斜形態(tài)至今仍保存。二疊系烴源巖生成的油氣受斷裂和不整合輸導(dǎo)從側(cè)翼運(yùn)移聚集在圈閉中聚集成藏。油藏具有統(tǒng)一的油水界面，整體呈塊狀。由于巖性和孔隙結(jié)構(gòu)特征的變化，引起油層有效厚度分布的非均質(zhì)性和油水過渡帶的不均一特征。油藏宏觀上受構(gòu)造控制，內(nèi)部受溶蝕孔隙和裂縫發(fā)育狀況影響，油層主要分布在油藏的中、上部。油水過渡帶的長短受儲層孔隙結(jié)構(gòu)影響，孔喉半徑大的儲層油水過渡帶短，孔喉半徑小的儲層油水過渡帶長。本區(qū)不同巖性儲層的油水過渡帶存在明顯差異，其最大差異可為50～90 m，其中角礫熔巖較短，集塊巖次之，其次是致密凝灰?guī)r和條帶狀熔巖。

圖6 石西油田石炭系油藏綜合評價

4 結(jié)論

(1)新疆北部石炭系火山巖風(fēng)化殼地層型油氣藏，按油氣藏形態(tài)可分為層狀、塊狀、梳狀3種油氣藏，按油氣來源可分為自生自儲和新生古儲2類，可歸為4種類型:自生自儲火山巖風(fēng)化殼地層塊狀油氣藏、自生自儲火山巖風(fēng)化殼地層層狀油氣藏;新生古儲火山巖風(fēng)化殼地層梳狀油氣藏和新生古儲火山巖風(fēng)化殼地層塊狀油氣藏。

(2)火山巖風(fēng)化殼地層型油氣藏的主控因素有4個方面:風(fēng)化淋濾作用、后期成巖作用、良好的遮擋條件和構(gòu)造控制作用，不同地區(qū)、不同類型風(fēng)化殼型地層油氣藏形成特征和主控因素有差異。

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