准噶尔盆地红车断裂带石炭系火山岩储层裂缝特征

红车断裂带是准噶尔盆地西北缘勘探程度相对较低的地区,随着油气勘探进程的加快,近几年在石炭系火山岩中不断有油气发现。本文从储层岩石学及储集性能等方面对该区石炭系火山岩储层特征进行了阐述和分析,认为研究区储层岩石主要为火山碎屑岩;储集空间主要为次生孔隙和次生裂缝;孔隙性最好的是火山角砾岩和砂砾岩,渗透性最好的是凝灰岩;储层岩石的含油气级别较低,绝大部分为不含油,储层绝大部分为干层或水层,只有约四分之一的储层有油气生产能力。

在准噶尔盆地红车断裂带对侏罗系采用层序地层学的研究方法建立层序地层格架,对确定层序内部沉积体系类型及展布、预测有利地层岩性圈闭分布具有重要意义,然而对其进行层序地层的划分和对比是一个长期存在争议的问题。本次通过对地震、钻井、测井和露头资料的分析,进行井间对比及井-震对比,着力识别层序界面并深入解剖层序内部构成,继而划分体系域,在准噶尔盆地红车断裂带侏罗系识别出6个三级层序和9个体系域,较好地解决了该区地层划分和对比问题。

随着勘探程度的提高,火山岩油气藏已经成为准噶尔盆地西北缘油气勘探开发挖潜的一种重要类型,而红车地区古生界火山岩是下步勘探的重要战场。为了更好地指导该区火山岩油气勘探,从影响油气成藏的关键要素——储层入手,研究了火山岩储层的岩石学特征、储集类型和储集物性。研究认为,火山岩储层类型多样,储集空间类型繁多,储集性能有很大的差异性和突变性,表现出严重的非均质性。在此基础之上,深入剖析了影响火山岩储层的主控因素,认为岩相、构造运动、风化淋滤作用是影响储集性能的重要因素。

将准噶尔盆地西北缘红车断裂带分成4个断裂亚带:红山嘴逆冲断裂亚带、中拐反冲断裂亚带、车排子近ns向逆冲断裂亚带和车75井—车77井nw向逆冲断裂亚带,并分析各断裂亚带的平面分布特征及形成机制,再运用断裂生长指数和断距分析方法对典型构造剖面进行研究,认为同生逆冲断裂多数是前缘主干断裂,为高角度基底卷入型叠瓦冲断构造,对二叠系、三叠系和侏罗系底部的沉积有明显控制作用。二叠纪逆冲推覆剧烈,逆冲断裂普遍发育,三叠纪断裂发育强度由北向南呈减弱趋势;侏罗纪断裂发育表现为北部地区较弱,中部地区较强,南部地区几乎停止的特点。二叠纪到三叠纪断裂发育为前展式,三叠纪到侏罗纪断裂发育为后展式。

根据岩心裂缝观察和测井资料研究,发现红车断裂带裂缝类型主要包括4种非构造缝(层间缝、缝合线、溶蚀缝和成岩缝)以及4种构造缝(水平缝、低角度缝、斜交缝和高角度缝)。统计发现,红车断裂带约50%裂缝全充填,37%半充填,13%未充填。充填物有方解石、硬石膏、沸石、硅质、绿泥石以及其他自生矿物。裂缝宽度0.1～20mm,以1～4mm为主;90%以上的裂缝倾角分布在10～50°,裂缝走向以北东向为主,次为近南北向和北西向。裂缝发育的有利构造部位主要是构造高点、构造交汇点和断层发育区,裂缝发育程度随储集层岩石的脆性增加而增加,裂缝发育程度与开度均随储集层埋深增加而减小。

火山岩油气藏已经成为准噶尔盆地西北缘油气勘探及开发挖潜的一种重要类型,而红车断裂带古生界火山岩是下步勘探的重要领域。在该区深入剖析了火山岩油气藏的类型、储层及盖层特征基础上,指出构造条件、岩相特征、裂缝发育程度和保存条件是其油气成藏的4个关键因素,从而为该盆地的整体评价和勘探部署奠定了基础。

通过对地震、钻井、测井和露头资料的综合分析,结合井间对比及井-震对比,在红车断裂带白垩系识别出4个三级层序和8个体系域,首次建立了研究区内白垩系层序地层对比格架。为在红车断裂带地区,寻找以岩性圈闭为主的非构造油气藏将起到重要的作用。

对准噶尔盆地西北缘地质条件的三维地震资料进行分析,探讨其构造样式、断裂特征、区域构造演化、区域构造格局。结果表明,从三叠纪开始至今,断裂发育总体呈逐渐变弱趋势,三叠纪发育断裂活动强烈的同生逆断裂;侏罗纪发育断裂活动逐渐减弱的同生逆断裂;白垩纪基本上不发育断裂,仅发育极少数层内正断裂;古近纪末期发育一期较弱后生正断裂;新近纪末期发育一期较强后生正断裂。

通过在地震、钻(测)井等资料上寻找识别层序界面标志,综合运用井-震联合、联井格架层序分析等方法,建立了准噶尔盆地西北缘红车地区侏罗系地层的层序划分方案。研究表明,该区侏罗系共划分为2个超层序,7个层序。研究区侏罗系各层序的沉积体系早期由西、北西方向提供物源形成的冲积扇-辫状河沉积逐渐转为河流-三角洲-滨浅湖沉积,晚期则由西、北西及西南方向提供物源变回为冲积扇-辫状河(辫状河三角洲)沉积体系。

红车断裂带位于准噶尔盆地西北缘,受多期构造运动影响,石炭系发育多条南北向大型逆冲断裂和自东向西抬起的断阶带,不同的构造运动阶段形成了与区域构造相匹配的裂缝系统。利用构造解析方法,对红车断裂带石炭系构造演化历史及构造特征进行分析,并以此为基础,探讨了不同构造运动阶段裂缝的发育模式。对构造及断裂发育模式的研究将有助于该区油气勘探开发工作的进一步开展。

从沉积层序与油气成藏的关系出发,在河流-三角洲沉积体系中,提出了"富砂之外找贫砂,贫砂之内找富砂"的岩性地层油气藏勘探新思路。运用该思路并结合层序地层理论和相关目标评价技术,在准噶尔盆地红车断裂带三叠系克拉玛依下亚组河流相中,认为中期旋回msc2为有利的"贫砂"层系,在该层系中高弯曲指数的河道砂体为有利的"富砂"目标,针对目标提交了红山4井并获得工业油流;同样在新近系沙湾组三角洲沉积相中,认为三级层序nsq2中的湖侵体系域为有利的"贫砂"层系,层系中的三角洲前缘水下分流河道砂体为有利"富砂"目标,针对目标提交车89井并获得油气突破。这一思路指出了"贫砂"地层也是岩性地层油气藏发育的重要场所,对我国陆相岩性地层油气藏勘探具有一定的实践意义。

运用气相色谱、质谱和碳同位素等分析技术对s1井的油气地球化学特征进行分析,油气源对比表明s1井原油和天然气均来源于沙湾凹陷二叠系下乌尔禾组烃源岩。白垩系清水河组与侏罗系八道湾组原油存在两期成藏,该区二叠系乌尔禾组的自生自储是深层有利的勘探方向。

红车地区三叠系是准噶尔盆地西北缘重要的油气富集带之一。沉积相的研究是有利区带评价的基础,通过岩心描述和分析,并结合测井、地震等资料,在红车地区识别出多种沉积相类型,主要包括冲积扇、辫状河、三角洲、湖泊等。红山嘴地区下克拉玛依亚组沉积时期发育的辫状河沉积为岩性油气藏有利相带。

红车地区侏罗系是准噶尔盆地西北缘重要的油气富集带之一,其沉积相的研究是有利区带评价的基础。首先结合测井、地震等资料,通过岩心描述和分析,在红车地区识别出冲积扇、辫状河、三角洲、湖泊等多种沉积相类型,其中八道湾组晚期及三工河组时期,振荡背景下形成辨状河三角洲前缘砂岩与滨浅湖泥岩交互沉积,生、储、盖配置关系良好,为岩性圈闭的有利相带。之后针对红车地区侏罗系主要地震相特征加以探讨,并在中期基准面旋回分析的基础上,明确侏罗系各砂组的沉积相平面展布特征,重塑红车地区侏罗纪沉积演化历史。最后探讨了沉积相与岩性圈闭发育的关系,并指出八道湾组及三工河组沉积时期岩性圈闭发育的有利位置。

准噶尔盆地南缘构造特征

准噶尔盆地东部井下地层划分表 地层层序 构造运动 界系统 南缘东部 群、组代号群、组 代 号 新 生 界 第四 系qq喜山运动ⅱ 喜山运动ⅰ 燕山运动ⅲ 燕山运动ⅱ ~~~~~~ 燕山运动ⅰ ~~~~~~ 晚印支运动 ~~~~~~ 晚海西运动 早海西运动 ~~~~~~~~~~ 上第 三系nn 下第 三系ee 中 生 界 mz 白垩 系 下 统 吐谷鲁群k1tg吐谷鲁群k1tg 侏 罗 系 上 统 石树沟 群 j2-3sh 齐古组j3q石树沟 群j2-3sh 齐古组j3q 中 统 头屯河组j2t头屯河组j2t 西山窑组j2x西山窑组j2x 下 统 三工河组j1s三工河组j1s 上八道湾组j1b b 上八道湾组j1b b 下八道湾组j1b a 下八道湾组j1b a 三 叠 系 上 统 郝家沟组t3

准噶尔盆地东缘将军庙北部花岗岩岩石地球化学特征、稀土元素、微量元素及sr-nd-pb同位素特征显示,该花岗岩形成于碰撞后期板内裂谷环境,其源区主要为软流圈地幔,同时有上地壳物质的混染。初步判定准噶尔盆地东部将军庙地区晚古生代构造环境为成熟岛弧环境,略高于准噶尔盆地平均水平。该地区不同构造单元的古生代大地构造背景及其地壳成熟度存在较大的差异,地壳成熟度整体较低,在一定程度上制约了该区砂岩型铀成矿作用的发育规模。

李德江，杨俊生，朱筱敏.《准噶尔盆地层序地层学研究》，西安石油大学 大学学报（自然科学版），2005,20（3）

鄂尔多斯盆地的火山岩主要有两种:一种是盆地相火山岩;一种是(盆地)边缘相火山岩,边缘相火山岩除了盆地边缘的火山岩外,还包括盆地北部的阴山造山带地区的火山岩.根据新的重力和航磁资料解释了鄂尔多斯盆地及其周缘的基底断裂,在盆地东部比对了航磁解释的断裂与地震解释断裂的一致性,确立了断裂发育的地质年代.航磁异常显示了盆地南部的北东向断裂有两个异常带,认为是古生代前形成的火山岩岩性基底,这些北东向断裂是早期(太古宙-新元古代)火山物质上涌的通道,也是陆核两侧的火成岩和沉积岩逐次拼贴的位置.寒武纪后,盆地内部较为稳定,但是盆地周缘在晚古生代、中生代经历多次火山活动,并伴随形成盆地周缘的近南北向、近东西向基底断裂,产生大量火山物质,并在盆地中部发现来自周缘的火山凝灰岩,盆地边缘也发现多处火山物质出露,通过生储盖配置,提出盆地边缘形成于印支期-燕山早期及海西晚期的火成岩圈闭是有利勘探目标,盆地内部的火山岩是今后勘探探索的方向。

准噶尔盆地高闭合应力致密储层是指井深大于3500m,闭合应力梯度大于0.02mpa/m,且由于储层物性差、杨氏模量高、泊松比高,导致地层破裂压力高而难以压开的储层,主要包括西北缘二叠系、车排子凸起侏罗系和白垩系及部分高温超深风险探井钻遇的储层。目前对此类储层改造的重点与难点主要体现在5个方面:①施工风险大、技术选择余地小;②施工易砂堵;③对压裂材料的性能要求高;④微裂缝发育,压裂液滤失严重;⑤设备故障率较高。通过现场实践与研究,形成了以降低井口施工压力技术为核心,支撑剂组合优化技术与施工参数优化技术相结合的高闭合应力致密储层改造技术体系,加重压裂液密度最高达1.365g/m3,突破了技术瓶颈,使高闭合应力致密储层探井压裂成功率由常规方法的50%提高至100%。

在柴达木盆地南缘野外地质调查过程中,在祁曼塔格山前石拐子剖面的下石炭统石拐子组和乌图美仁庆华铁矿剖面的上石炭统缔敖苏组中发现了大量chondrites遗迹化石。经鉴定,研究区的chondrites遗迹化石主要包括chondritesfenxiangensisyang,1984(分乡丛藻迹);chondritesfilifalxvolk,1964(细枝丛藻迹)和chondritesmaqianensisyang,1988(玛沁丛藻迹)3个遗迹种。根据研究区的chondrites遗迹化石特征,结合岩性特征和其他实体化石资料,认为石拐子地区早石炭世为台洼沉积环境,乌图美仁庆华铁矿地区晚石炭世为局限碳酸盐岩台地沉积环境。另外,探讨了生物扰动对研究区储集层的改造作用。该研究对恢复柴达木盆地南缘石炭系的沉积环境和古生态以及评价研究区的储集层物性具有重要的借鉴意义。

石油地质综合研究表明，五八区538井区三叠系白碱滩组处于有利的构造位置上，具有较好的构造一岩性圈闭形成条件，发育有水下分流河道及河口坝等有利沉积相带，存在着t3b1^3、t3b2^1、t3b2^2主要储层发育带，见到良好的油气显示并在邻区发现有油气藏，具备形成油藏的良好条件。针对白碱滩组进行预探井钻探或老井恢复试油，是该研究区有可能实现油气勘探突破的方向。