方澤昕，時(shí)保宏

(1.西安石油大學(xué) 地球科學(xué)與工程學(xué)院；2.陜西省油氣成藏地質(zhì)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710065)

20世紀(jì)90年代對(duì)吐哈盆地十三間房地區(qū)進(jìn)行大規(guī)?？碧街埃瑑H有局部的地質(zhì)地層考察。工區(qū)西北角和中部分布有大步1和房1兩口探井，除了有少量油氣顯示，井內(nèi)并未找到工業(yè)產(chǎn)流。研究區(qū)西部的紅臺(tái)油田，區(qū)內(nèi)侏羅系及其以上地層較為發(fā)育，含有多套烴源巖，部分鉆井錄井見(jiàn)油氣顯示，證明該地區(qū)具有一定的油氣勘探潛力。本文通過(guò)侏羅系烴源巖發(fā)育特征及評(píng)價(jià)，明確侏羅系烴源巖供給范圍以及生烴時(shí)間，結(jié)合十三間房地區(qū)地震、鉆井、測(cè)井資料，明確油氣有利運(yùn)移路徑、方向和預(yù)測(cè)有利聚集區(qū)。對(duì)于認(rèn)識(shí)該區(qū)侏羅系油氣成藏潛力，指導(dǎo)勘探部署具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

吐哈盆地處于我國(guó)西北地區(qū)，盆地整體呈帶狀東西分布趨勢(shì)，總面積超過(guò)5.3×104km2。吐哈盆地由盆地內(nèi)北部坳陷和南部隆起構(gòu)成，北部的坳陷又由布爾加凸起、臺(tái)北凹陷、哈密凹陷和黃田凸起組成。盆地經(jīng)歷了二疊新源運(yùn)動(dòng)、三疊克拉瑪依運(yùn)動(dòng)、晚印支、中燕山、晚燕山和晚喜山六次較大的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，形成了六套構(gòu)造層序和多套含油氣系統(tǒng)。十三間房地區(qū)地處吐哈坳陷東部，是臺(tái)北凹陷小草湖洼陷的東部疙瘩臺(tái)-紅臺(tái)油氣聚集帶的延伸區(qū)域，工區(qū)面積3 050 km2。研究區(qū)目前有房1號(hào)、大步1、2號(hào)、勝房1、2號(hào)共5口鉆井。整體上，前人主要針對(duì)小草湖地區(qū)的油氣成藏類型、成藏因素進(jìn)行了大量研究[1-9]，但對(duì)十三間房地區(qū)烴源巖綜合評(píng)價(jià)、油氣成藏條件的研究較少。

2 構(gòu)造演化及圈閉特征

從十三間房地區(qū)過(guò)井構(gòu)造演化剖面可以看出(見(jiàn)圖1)，該地區(qū)構(gòu)造演化與臺(tái)北凹陷演化過(guò)程類似，不同之處在于東側(cè)發(fā)育了墩凸起，該古隆起長(zhǎng)期存在，即越往西地層不斷減薄，尤其是中侏羅世三間房組及其以上侏羅紀(jì)地層。受斷層控制的背斜構(gòu)造主要發(fā)育在晚燕山期和喜山期，如圖1B，其中十三間房構(gòu)造帶主要形成于中燕山晚期，如圖1A，而斜坡區(qū)部分背斜構(gòu)造帶受中晚燕山和喜山期的共同作用。

研究區(qū)目前發(fā)現(xiàn)的侏羅系構(gòu)造帶主要有十三間房和勝房1構(gòu)造圈閉，圈閉構(gòu)造樣式以背斜、斷鼻、斷背斜為主[10]。從過(guò)臺(tái)北凹陷北部山前的南北向地震剖面，可將構(gòu)造帶由北至南劃分為造山及山前掩伏帶、中部抬升褶皺變形帶和南部褶皺滑脫變形帶，目前已發(fā)現(xiàn)的含油氣構(gòu)造圈閉(燕山期圈閉)主要位于中部抬升褶皺變形帶上(見(jiàn)圖2)。

圖1 十三間房地區(qū)構(gòu)造演化剖面圖

圖2 臺(tái)北凹陷北部山前帶中東段南北向過(guò)井地震剖面

綜上所述，研究區(qū)構(gòu)造圈閉的形成時(shí)間主要有兩期：一是始于中侏羅世晚期到晚侏羅世(白堊世)的晚燕山期；二是喜山期，而含油氣圈閉主要為喜山期圈閉。

3 烴源巖特征

3.1 烴源巖評(píng)價(jià)

下侏羅統(tǒng)烴源巖在小草湖及十三間房地區(qū)廣泛發(fā)育[11-12]，從目前統(tǒng)計(jì)的單井?dāng)?shù)據(jù)以及地震資料解釋數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，該層內(nèi)深色泥巖在草1井、草南1井以北，紅臺(tái)1-紅臺(tái)9井以西和勝房1井以北最發(fā)育。最厚處可達(dá)400 m；煤巖厚度在10～60 m，厚度小草湖次洼和勝房1井山前次洼最厚。

本次研究主要以該地區(qū)侏羅系西山窯組烴源巖為研究目標(biāo)，西山窯組在研究區(qū)內(nèi)均有分布，整體厚度大于下侏羅統(tǒng)烴源巖。深色泥巖厚度最厚處可達(dá)590 m，地震屬性解釋揭示勝房1井以北深色泥巖厚度可達(dá)311 m。研究區(qū)煤層厚度介于20～80 m之間，勝房1井煤層厚度19 m，勝房2井煤層厚度為33.41 m。而研究區(qū)東部小草湖次洼煤層厚度普遍超過(guò)65 m，其中疙1井測(cè)得煤層最厚，為94 m，紅臺(tái)2井測(cè)得煤層厚度為74 m。

3.1.1 有機(jī)質(zhì)豐度

從區(qū)內(nèi)房1井和勝房1井下侏羅統(tǒng)取樣145塊，樣品試驗(yàn)分析可得，房1井西山窯組深色泥巖總有機(jī)碳含量(TOC)平均值為2.22%，生烴潛力為4.47 mg/g，綜合評(píng)價(jià)為中等-好烴源巖。八道灣組深色泥巖TOC平均值為2.11%，生烴潛力為3.57 mg/g，綜合評(píng)價(jià)為好烴源巖。勝房1井八道灣組深色泥巖TOC平均值為3.5%，生烴潛力為7.73 mg/g，高碳泥巖TOC平均值為16%，生烴潛力為39.48 mg/g，綜合評(píng)價(jià)為好烴源巖。西山窯組一段烴源巖發(fā)育最好，深色泥巖TOC平均值為2.44%，生烴潛力為5.5 mg/g，綜合評(píng)價(jià)為中等烴源巖。高碳泥巖TOC平均在20.31%，生烴潛力平均值為46.7 mg/g，綜合評(píng)價(jià)為好烴源巖。勝房1井八道灣組煤巖生烴潛力為104.9 mg/g，氯仿瀝青“A”為1.05%，西山窯組一段煤巖生烴潛力為118.6 mg/g，氯仿瀝青“A”為0.69%，綜合評(píng)價(jià)為較差烴源巖。

3.2.2 烴源巖類型及成熟度

區(qū)內(nèi)西山窯組烴源巖有機(jī)質(zhì)類型以Ⅱ2～Ⅲ型為主，其中煤巖多為Ⅲ型，泥巖以Ⅱ2為主。干酪根顯微組分具有鏡質(zhì)組含量變化大，惰質(zhì)組含量較高的特征，幾乎不含殼質(zhì)組，泥巖腐泥組分含量較多。整體屬于油氣兼生，以油為主的生烴母質(zhì)類型。

根據(jù)研究區(qū)內(nèi)10口井的48個(gè)侏羅系泥巖樣品測(cè)試資料，實(shí)測(cè)侏羅系烴源巖Ro分布在0.47%～0.92%之間，平均值為0.65%，整體處于成熟階段。

3.2 單井生烴歷史模擬

通過(guò)單井EASY%Ro模擬，侏羅系西山窯組烴源巖于早白堊世開始生烴，在白堊世晚期達(dá)到生烴高峰，喜山晚期沒(méi)有明顯的生烴過(guò)程；生烴高峰期生油量遠(yuǎn)大與生氣量。小草湖洼陷的草南1井，烴源巖在中晚白堊世達(dá)到最大熱演化程度，白堊世末期地層抬升，生烴過(guò)程停止，喜山期地層再次沉降深埋，但熱演化程度沒(méi)有補(bǔ)償燕山晚期最大熱成熟度。因此烴源巖生烴期為1期，即晚燕山期(見(jiàn)圖3)。

圖3 單井侏羅系烴源巖生烴演化歷史模擬

3.3 成藏關(guān)鍵期原始生烴范圍

從十三間房地區(qū)南北向地層熱演化程度剖面圖(見(jiàn)圖4)可知，房1、勝房2構(gòu)造帶以北地區(qū)，侏羅系三間房組地層及以下地層實(shí)測(cè)Ro指標(biāo)在0.71%～0.82%之間，均超過(guò)排烴門限(Ro為0.7%)，反映該地區(qū)多層系烴源巖均具有良好的生排烴能力。從平面上看，小草湖地區(qū)向西延伸至十三間房地區(qū)原始生排烴范圍較大，現(xiàn)今可探明僅有小草湖地區(qū)，西山窯組生排烴范圍較大，生排烴情況良好。而十三間房地區(qū)西山窯組烴源巖有效生排烴范圍可達(dá)1 020 km2。(見(jiàn)圖5)。

圖4 十三間房地區(qū)南北向地層熱演化剖面圖

圖5 小草湖-十三間房地區(qū)J2x暗色泥巖厚度及原始生烴范圍圖

4 有利成藏條件分析及有利區(qū)預(yù)測(cè)

4.1 有利成藏條件

十三間房地區(qū)侏羅系地層主要發(fā)育濱淺湖-三角洲沉積環(huán)境，南部物源展布范圍大，延伸至房1井構(gòu)造帶以北地區(qū)，北部物源延伸范圍有限，發(fā)育至勝房1井南側(cè)，油氣熒光顯示主要出現(xiàn)在水下分流河道優(yōu)勢(shì)微相砂體中[13]。

三工河組沉積期，由圖6A可以看出，十三間房地區(qū)三工河組地層南部物源區(qū)延伸范圍廣，砂礫巖厚度在南北兩側(cè)厚度均增大，呈現(xiàn)南北雙向物源特點(diǎn)。從圖6B可以看出，西山窯組3段砂礫巖百分含量統(tǒng)計(jì)等值線圖顯示，砂礫巖厚度向南部逐漸增大，由此可證明南部物源展布范圍進(jìn)一步向南增大，呈現(xiàn)單物源特征。

圖6 十三間房地區(qū)砂礫巖百分含量圖

勝房1井油氣熒光顯示主要分布在八道灣組、三工河組砂巖中，水下分流河道微相單層砂巖厚度在6～26 m之間，巖性主要為中砂巖、細(xì)砂巖、含礫細(xì)砂巖，孔隙度平均值為5.1%，滲透率平均值為0.76×10-3μm2，是有利沉積微相；灘壩沉積微相砂巖厚度在7～14 m之間，孔隙度平均值為3.7%，滲透率平均值0.169×10-3μm2，儲(chǔ)層致密。

從柯柯亞地區(qū)八道灣組微相類型與物性關(guān)系可以得出，辮狀河主河道、扇-水下分流河道、辮狀水下分流河道物性相對(duì)較好，孔隙度在5.6%～6%之間，滲透率在(0.34～1.1)×10-3μm2之間，決口扇、河口壩次之，分流間灣物性最差，孔隙度在2.18%～4.1%之間，滲透率在(0.01～0.1)×10-3μm2之間。

小草湖地區(qū)紅臺(tái)油田西山窯組低飽和油藏物性下限為孔隙度大于7%，滲透率大于0.1×10-3μm2，電性下限為AC大于207 μs/m，DEN大于2.53 g/cm3，RILD大于30 Ω·m，含油飽和度大于42%。按以上標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)計(jì)，勝房1井原測(cè)井解釋為含油水層的電性、物性特征與紅臺(tái)地區(qū)相似，依據(jù)“紅臺(tái)油田低飽和度油藏”解釋標(biāo)準(zhǔn)，勝房1井原含油水層(42.6 m/4層)為“低飽和度油層”，含油飽和度45%左右，出油可能性較大。

房1井J2x-J1與紅臺(tái)油田低飽和度油藏特征相似，巖性裂縫間明顯棕褐色油跡，巖心分析含油飽和度7.6%～20.1%，可在4個(gè)砂巖段重新解釋為低飽和度油層。J2x(2 061～2 103 m)電性特征均高于紅臺(tái)油田下限值，含油飽和度約55%。

從物性條件看，十三間房地區(qū)儲(chǔ)層在中侏羅統(tǒng)西山窯組(J2x)下侏羅統(tǒng)(J1b～J1s)處于三角洲前緣水下分流河道發(fā)育帶，物性最好，發(fā)育低孔-特低孔、特低滲儲(chǔ)層，橫向變化快，非均質(zhì)性強(qiáng)，具備了形成低飽和度油藏的條件。

十三間地區(qū)燕山中晚期圈閉條件發(fā)育良好，在八道灣組(J1b)、西山窯組(J2x)、三工河組(J2s)地層中新落實(shí)構(gòu)造疊合圈閉19個(gè)、層圈閉56個(gè)，面積約506 km2，圈閉資源量1.16×108t。

4.2 有利區(qū)預(yù)測(cè)

按照十三間地區(qū)尋找有效生烴范圍，尋找鄰近次洼中心的巖性油氣藏的預(yù)測(cè)思路，預(yù)測(cè)J2x地層有利勘探區(qū)2處，位于十三間房地區(qū)中北部區(qū)域(圖7A)，其中Ⅰ類有利區(qū)生烴強(qiáng)度大于25×108kg/km2，Ro在0.8～1之間；Ⅱ類有利區(qū)生烴強(qiáng)度在(15～25)×108kg/km2之間，Ro在0.6～0.8之間。預(yù)測(cè)J1地層有利區(qū)1處，位于十三間房地區(qū)北部山前洼陷區(qū)域，Ⅰ類有利區(qū)生烴強(qiáng)度大于25×108kg/km2，Ro主要大于1.4，Ⅱ類有利區(qū)生烴強(qiáng)度在(15～25)×108kg/km2之間，Ro在1.2～1.3之間(圖7B)，以勝房1井北部山前次洼帶內(nèi)的構(gòu)造和構(gòu)造-巖性圈閉為主要勘探區(qū)域。

圖7 十三間房有利勘探區(qū)預(yù)測(cè)圖

5 結(jié)論

十三間地區(qū)有利成藏條件為：①區(qū)內(nèi)烴源巖發(fā)育良好，整體處于成熟階段，且生烴時(shí)間長(zhǎng)，范圍大，有良好生烴潛力；②區(qū)內(nèi)儲(chǔ)層整體在三角洲前緣水下分流河道發(fā)育，儲(chǔ)層類型為低孔-特低孔、特低滲，橫向變化快，非均質(zhì)性強(qiáng)，具備形成低飽和度油藏的條件；③研究區(qū)燕山中晚期圈閉條件發(fā)育良好，形成時(shí)間與生烴時(shí)間匹配良好，易形成油氣聚集區(qū)。

根據(jù)烴源巖生烴強(qiáng)度、Ro排烴門限及儲(chǔ)層發(fā)育情況，預(yù)測(cè)十三間房中北部及山前洼陷帶可作為今后勘探的有利目標(biāo)區(qū)。