准噶尔盆地西北缘五、八区二叠系佳木河组油气勘探潜力分析

准噶尔盆地西北缘五、八区二叠系佳木河组油气勘探潜力分析

准噶尔盆地北缘前陆冲断带的二叠纪逆冲断具有明显的相同生长性质和多期重叠瓦冲断活动。在冲断隆升、风化剥蚀、搬运与沉降充填的地球动力学过程中,断裂活动是主动的,其产物是各类扇体。本文应用Vail的层序地层学理论,将准噶尔盆地西北缘五、八区佳木河组(P1j)划分出4个三级层序,并从冲断活动的产物——主要成因扇体(扇三角洲)和火山岩组成的混积地层发育特征出发,研究准噶尔盆地西北缘早二叠纪逆冲推覆作用的地层沉积响应,并进一步探讨准噶尔盆地西北缘的油气成藏规律,以促进火山岩有利相带及储集体预测研究。1层序界面类型准噶尔盆地西北缘二叠系佳木河组为火山岩与碎屑岩混积地层,岩性复杂,且岩相变化大,无标志层可以对比,火山喷发旋回与基准面旋回、沉积旋回缺乏必然联系。但是,该套地层中火山岩与沉积岩均是层状产出,都属于史密斯地层,其层面都受构造剥蚀的控制,可以进行区域性的追踪对比。因此,可以根据不整合面和岩层层面对该火山岩系进行层序地层划分和对比。首先在地震剖面上识别出主要的层序界面,为4种类型的不整合面:削截不整合、削蚀不整合、削蚀上超不整合和不整合—整合。在不整合识别的基础上,应用合成地震记录将钻井岩性剖面标定到三维地震剖面上,并识别出与三级层序界面有关的不整合类型;同时,在钻井剖面上,通过火山旋回的识别和沉积旋回的判定,明确层序界面处的各种沉积特征,进而划分出层序界面的不同类型。依照上述方法,将准噶尔盆地西北缘五、八区(见图1)佳木河组下亚组分为2个三级层序,分别命名为PSQ1、PSQ2,而中亚组和上亚组分别为三级层序PSQ3和PSQ4。其中PSQ1、PSQ2以火山岩为主,PSQ3和PSQ4以沉积岩为主。在此基础上,应用常规的研究方法进行沉积相研究。2沉积体系及沉积特征在三级层序等时地层格架内,对研究区内200多口探井进行了三级层序的划分,并观察了21口井的岩心,从岩心相标志和测井旋回性分析,准噶尔盆地西北缘五、八区佳木河组主要发育扇三角洲相、火山口及近火山口相、远火山口相。在此基础上总结出盆地的垂向沉积充填序列:下亚组主要充填火山岩和火山碎屑岩,中亚组及上亚组主要充填扇三角洲相为主的粗碎屑沉积物。佳木河组中亚组顶部发育构造不整合面,使佳木河组沉积以火山作用为主,同时伴随有扇三角洲沉积体系的存在,构成了一个由火山—火山碎屑岩和正常碎屑岩体系组成的复合系统。其垂向充填序列是火山作用总体向上逐渐变弱,正常碎屑岩(主要是扇三角洲沉积体系)的沉积作用总体向上增强,反映了两者呈负相关的互为消长的关系。同时,由于火山口沿西北缘红山嘴断裂、五区南侧断裂、克拉玛依断裂和白碱滩断裂分布,使火山岩分布呈条带状和块状;随着火山作用的减弱,后期陆源碎屑岩沿着火山岩形成的沟谷体系向盆地内部推进。佳木河组主要以火山岩和扇三角洲为沉积主体,在不同时期具有不同的规模和分布范围。PSQ1—PSQ3沉积时期发育的火山岩和扇三角洲沉积体系占主导地位,沉积规模大、范围广,但有逐渐缩小的趋势;PSQ4沉积时期湖岸线向湖盆的东北部迁移,沉积范围最小(见图2)。PSQ1沉积时期,由于断裂带活动剧烈,火山作用强烈,火山岩沉积面积大,远火山口相大部分沿断裂带分布,五区和八区衔接处亦发育,火山口及近火山口相主要分布在五区东部和东南部以及八区的南部;这一时期物源供应充足,五区主体和八区西南部发育扇三角洲平原亚相,河道纵横交错,沉积面积大,在五区东南部和八区中南部有扇三角洲前缘亚相沉积,向东南部的盆地中心主要发育湖相沉积(见图2a)。PSQ2沉积时期,断裂活动依然频繁,火山作用仍然较强,但弱于PSQ1沉积时期,远火山口相依然沿断裂带分布,八区西部和五区中西部、南部亦有沉积,火山口及近火山口相主要在五区西部和八区西南部发育,规模较小;在充足的物源供应条件下,沉积体系逐渐向东北部迁移,扇三角洲平原亚相在五区主体和八区西部发育,扇三角洲前缘亚相形成多个大规模叠置的朵体,向东北部和东南部推进,且东南部的物源供给强度大于东北部(见图2b)。PSQ3沉积时期,火山作用再次增强,发育面积和发育强度扩大,且向东北方向延伸,断裂带发育区仍然沉积远火山口相,在五区中部形成大规模条带状火山口及近火山口相沉积,五区西南部和五、八区衔接处也有沉积(见图2c);此时物源供应依然很充足,但扇三角洲平原亚相沉积范围变小,发育于五区西部、北部和八区的西南部,扇三角洲前缘亚相范围扩大,主要在五区东南部,五、八区的衔接处和八区中南部沉积,形成多期三角洲朵体叠置的沉积格局(见图3)。PSQ4沉积时期处于湖平面下降期,火山作用变弱,只在五区中东部有远火山口相沉积,沉积范围小,五区东南部,五、八区衔接处和八区西部有小规模火山口及近火山口相沉积;物源供应少,扇三角洲体系不发育,沉积面积小,只在五区南部及五、八区衔接处和八区西部发育扇三角洲平原亚相,五区东南部、东北部和八区西部发育扇三角洲前缘亚相(见图2d)。研究区发育的扇三角洲内前缘和外前缘在岩性和厚度上有一定的区别。内前缘以细粉砂岩、沉凝灰岩和灰黑色泥岩互层为特征,层数多,单层薄;外前缘以泥质粉砂岩、粉砂质泥岩和灰黑色、黑色泥岩为主,且泥岩厚度大,分布广,粉砂岩主要以薄层发育,层数少,分布面积小。PSQ1到PSQ4沉积时期,火山岩呈带状分布,火山口呈块状分布,扇三角洲平原沿火山岩形成多个独立的沟谷体系,并在西部和西北部两大物源的供应下向东部和东南部推进。在物源供应充足、火山活动较弱的时期,扇三角洲发育面积广阔,靠近断裂带部位沉积厚度大;而火山活动活跃期,扇三角洲通常被分割成若干个小型的扇体;湖平面下降期,由于构造活动的强弱变化,形成古地貌的高低变化,沉积体系尖灭线位置有差异。同时,事件性的丘状火山口喷发通常使正常发育的扇三角洲前缘发生变化,并在前缘有部分朵体的叠置。3油气藏封闭控制因素的探讨准噶尔盆地西北缘是油气资源非常丰富的油气聚集带,勘探至今,五、八区主要发现五区南P3w油气藏、克82井区P3w油气藏、五区P3w油藏和八区P2x-P1f油藏等,探明储量达到2×108t,勘探潜力巨大。然而,区域内并非到处都富集油气,油气的分布受聚集场所及盖层封闭性的限制,而油气聚集场所与沉积环境的关系较为密切,盖层封闭性与断裂发育和岩性、物性有关。二叠系佳木河组储集岩有砾岩、砂岩、火山岩等,但以砂砾岩和火山岩为主;砾岩和砂岩主要发育于扇三角洲环境。因此,在火山岩限制的条带状扇三角洲分布范围内,应该沿垂直于断裂带和构造剥蚀线的方向寻找有利的储集相带。本区成藏期断裂活动不频繁,规模小,且未断穿顶部湖相泥岩,泥岩盖层对下部和侧向的油气藏起到有效封堵作用;储集岩物性的垂向和侧向变化是另一种油气藏封闭控制因素。将已知的油藏层位与发育的沉积相类型进行对比发现,PSQ3、PSQ4中主要油气藏多分布在扇三角洲平原亚相和前缘亚相中,如PSQ3平原亚相中的检乌105井区和574井、前缘亚相中的克82井和561井以及PSQ4平原亚相中的克85井、前缘亚相中的克82井。因为该两种沉积亚相沉积物粒度粗,砂质纯净,孔隙度和渗透率大,同时靠近断裂带发育区和构造剥蚀线,为油气垂向和横向运移的有利指向区;同时,其上部的厚层泥岩和风化黏土层对油气起到了有效的封堵作用,此外,沉积微相变化导致的岩性变化及处于静止期的断层均形成了有效侧向封堵。在火山岩、火山碎屑岩和正常碎屑岩混合岩性沉积的PSQ3和PSQ4层序内,所占比例较少的火山岩中亦见到油气显示,特别是沉积厚度很小的火山口及近火山口相,成为零星井位的主要产层。如:PSQ4的809井、256井,虽然其平面的主要沉积体系为扇三角洲,但是产油层位却是流纹岩、安山岩和凝灰岩,故其成藏时期应晚于火山喷发期,且火山岩裂缝发育,储集物性好于碎屑岩,顶部不整合面形成的风化壳对油气藏形成有效封堵,断层形成侧向封堵;PSQ3的573井处于断裂带附近,且发育火山口及近火山口相,储集岩岩性主要为流纹岩,裂缝发育,能够聚集成藏;而直接与断裂带接触的扇三角洲平原亚相、前缘亚相能够就近捕捉沿断裂带垂向运移上来的油气(见图4),并在其内聚集成藏。但是从整个油气藏显示来看,并非所有的扇三角洲平原亚相、火山口和近火山口相都是很好的储集层,关键在于构造(裂缝)、成岩、油源、圈闭等与储集层的空间匹配关系[13,14,15,16,17,18],PSQ1和PSQ2地层中未发现可开采的油气田亦有此原因。4扇三角洲沉积体系准噶尔盆地西北缘五、八区佳木河组火山岩系火山岩与沉积岩均是层状产出,其层面都具有等时性,都受构造剥蚀的控制,其不整合面完全可以对比,可以作为层序发育界面。佳木河组下亚组主要充填火山岩和火山碎屑岩,中亚组和上亚组主要充填扇三角洲为主的粗碎屑沉积物。火山作用总体上逐渐变弱,正常碎屑岩(主要是扇三角洲沉积体系)的沉积作用总体向上增强,反映了两者呈负相关的互为消长的关系。PSQ1—PSQ4沉积时期为湖平面下降期,在西部和西北物源的供应下,