340 高校地质学报 1 6 卷 3 期 faults and reservoirs; In the western segment (i.e., the Sikeshu sag area), the Jurassic-sourced (including Paleogene-sourced) hy

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1 2010 年 9 月, 第 16 卷, 第 3 期, 页 September 2010,Vol. 16, No.3, p 高校地质学报 Geological Journal of China Universities 准噶尔盆地南缘前陆冲断带油气成藏差异性分析 1, 魏东涛 2, 赵应成 2, 阿不力米提 3, 陈涛 2, 杨海波 3, 吴梁宇 2 3, 李世宏 (1. 南京大学地球科学系, 南京 ; 2. 中国石油勘探开发研究院西北分院, 兰州 ; 3. 新疆油田公司勘探开发研究院, 克拉玛依 ) 摘要 : 准噶尔盆地南缘前陆冲断带构造演化与成藏过程复杂为深化对这种复杂性的认识, 以给区域油气勘探和基础石油地质研究提供参考信息, 针对区域构造上存在东西分段南北分带的特点, 从不同角度详细分析了不同区段油气成藏的特征及其差异, 包括烃源储层圈闭输导保存成藏模式和主控因素结果表明, 不同区段的油气藏分布层位和成藏特征均不同, 展示出油气成藏的差异性其中, 东段阜康断裂带主要是二叠系 ( 包括侏罗系 ) 的油气聚集于侏罗系储层中, 成藏主控因素是圈闭保存条件和储层 ; 中段山前冲断带主要是侏罗系和二叠系 ( 包括白垩系 ) 的油气聚集于古近系和白垩系储层中, 成藏主控因素是烃源岩油源断裂和储层 ; 西段四棵树凹陷地区主要是侏罗系 ( 包括古近系 ) 的油气聚集于古近系新近系和白垩系储层中, 油气成藏主控因素是运移通道和储层条件关键词 : 油气成藏 ; 差异性 ; 前陆冲断带 ; 准噶尔盆地南缘中图分类号 :P 文献标识码 :A 文章编号 : (2010) Difference of Hydrocarbon Accumulation in the Foreland Thrust-fold Belt of the Southern Junggar Basin WEI Dong-tao 1, 2, ZHAO Ying-cheng 2, ABULIMITI 3, CHEN Tao 2, YANG Hai-bo 3, WU Liang-yu 2, LI Shi-hong 3 1. Department of Earth Sciences, Nanjing University, Nanjing , China; 2. Northwest Brach of PetroChina Research Institute of Petroleum Exploration and Development, Lanzhou , China; 3. Research Institute of Petroleum Exploration and Development, PetroChina Xinjiang Oilfield Company, Karamay , China Abstract: The tectonic evolution and hydrocarbon accumulation in the foreland fold-and-thrust belt of the southern Junggar Basin is complex. In order to reveal this complexity and in turn provide basic information for regional petroleum exploration and fundamental geological studies, this paper analyzes petroleum accumulation features. The study area is characterized by structurally different segments along the east-west direction, and by structurally different belts along the north-south direction. The hydrocarbon accumulation in these different areas was discussed from a variety of aspects, including sources, reservoirs, traps, conduits, preservation, hydrocarbon accumulation and controlling factors. A strong difference in hydrocarbon formation is shown by reservoir age and source-reservoir-cap type in different geotectonic units. In the eastern segment (i.e., the Fukang fault belt), the Permian-sourced (including Jurassic-sourced) hydrocarbons were mainly accumulated in Jurassic reservoirs, and the hydrocarbon accumulation was predominantly controlled by traps, preservation and reservoirs; In the middle segment (i.e., the foreland foldand-thrust belt), the Jurassic- and Permian-sourced (including Cretaceous-sourced) hydrocarbons were mainly accumulated in Paleogene and Cretaceous reservoirs, and the hydrocarbon accumulation was predominantly controlled by source rocks, oil-source 收稿日期 : ; 修回日期 : 基金项目 : 国家十五重大科技攻关项目 (2004BA616A-04-09) 资助作者简介 : 魏东涛, 男,1966 年 11 月生, 高级工程师, 南京大学地球科学与工程学院在职博士研究生, 现在中国石油勘探开发研究院西北分院主要从事石油构造地质研究工作 ; weidt6611@sina.com

2 340 高校地质学报 1 6 卷 3 期 faults and reservoirs; In the western segment (i.e., the Sikeshu sag area), the Jurassic-sourced (including Paleogene-sourced) hydrocarbons were mainly accumulated in Paleogene-Neogene and Cretaceous reservoirs, and the hydrocarbon accumulation was predominantly controlled by migration pathway and reservoirs. Key words: hydrocarbon accumulation; difference; foreland thrust-fold belt; southern Junggar Basin 1 引言准噶尔盆地南缘前陆冲断带 ( 也称北天山山前冲断带 ) 是受天山陆内造山作用控制的叠加型再生前陆冲断带 ( 贾承造等,2005; 宋岩等,2005, 2007), 区内油气资源丰富, 现已发现独山子齐古甘河子三台呼图壁卡因迪克玛河等多个油气田和含油气构造, 是盆地油气勘探的重要战略目标 ( 康竹林和翟光明,1995; 李耀华,2001; 康玉柱,2003; 阿布力米提等,2004; 况军和贾希玉,2005; 况军和齐雪峰,2006; 达江等,2006, 2007)( 图 1) 构造演化的复杂性使得该区油气成藏过程复杂, 油气分布规律较难掌握 ( 况军和齐雪峰,2006; 宋岩等,2007), 故在勘探中尽管时有油气发现, 但却不易形成可动用的规模可采储量, 有不少油气藏至今未能有效开发因此, 开展油气成藏研究对于该地区油气增产上储具有重要意义, 并可提供基础资料, 以与具相似地质背景的地区对比分析研究表明, 与我国中西部地区其他前陆冲断带类似, 本区油气具有晚期成藏的特征 ( 况军和贾希玉,2005; 魏东涛等,2008) 油气近源近断裂分布 ( 阿布力米提等,2004; 况军和齐雪峰,2006), 主要存在源上 - 背斜 - 断裂和相控及近源 - 断背斜 - 断控两种油气成藏模式 ( 阿布力米提等,2004) 而旷理雄等(2007) 则认为存在自源 ( 侧向排烃 ) 和它源 ( 垂向排烃 ) 两类油气成藏模式李斌等 (2007) 认为由于不同区段的地质背景和构造组合样式均有所差异, 进而导致成藏过程存在差异性, 西段为逆冲断裂带 - 不整合单向充注型, 中段为断层封闭 - 多向充注型, 东段为逆冲背斜带单向充注型和断层遮挡单向充注型由此可见, 研究区油气成藏特征复杂, 前人认识存在一定差异在准噶尔盆地南缘前陆冲断带, 构造具有东西分段南北分带的特征 ( 孙自明等, 2004; 汪新伟等,2005; 陈涛等,2006; 陈书平等,2007; 李华东等,2008) 所谓东西分段, 是指该区由东向西可分为阜康断裂带 ( 东段 ) 山前冲断带 ( 中段 ) 和四棵树凹陷 ( 西段 )3 个构造单元而南北分带主要指山前冲断带 ( 中段 ) 自南向北可进一步划分出齐古断褶带和霍 - 玛 - 吐背斜带两个次级构造单元 ( 杨海波等,2004) 本文在前人工作的基础上, 对区内的近 200 口钻井 Ⅰ: 北天山山前冲断带 (Ⅰ 1 : 阜康断裂带, Ⅰ 2-1 : 齐古断褶带, Ⅰ 2-2 : 霍 - 玛 - 吐背斜带, Ⅰ 3 : 四棵树凹陷 ); Ⅱ: 沙湾阜康前渊凹陷带 ;Ⅲ: 莫索湾北三台西缘斜坡带 ;Ⅳ: 莫索湾前隆带 ;Ⅴ 1 : 北三台凸起 ;Ⅴ 2 : 车排子凸起图 1 准噶尔盆地南缘前陆冲断带主要构造单元及油气藏分布示意图 Fig. 1 Sketch map showing main tectonic units and oil/gas pools in the fold-and-thrust belt, southern Junggar Basin

3 3 期魏东涛等 : 准噶尔盆地南缘前陆冲断带油气成藏差异性分析 341 地质资料进行了详细分析, 结合最新的 10 余口新井的勘探资料和测试结果, 阐述研究区不同构造区段的油气成藏差异性, 以给区域油气基础地质和勘探研究提供新的信息, 也为其它地区的对比提供新的参考资料 2 油气藏分布与成藏基本特征从准噶尔盆地南缘前陆冲断带现已发现的油气藏分布特征看 ( 图 1,2), 冲断带东段 ( 阜康断裂带 ) 发现的是三台油田及甘河油田, 其含油气层位为侏罗系三叠系和二叠系 ; 中段 ( 山前冲断带 ) 第一排构造带 ( 齐古断褶带 ) 发现的是齐古油田, 含油气层位为侏罗系和三叠系 ; 第二三排构造带 ( 霍 - 玛 - 吐背斜带 ) 发现的是呼图壁气田玛河气田霍尔果斯油藏吐谷鲁油藏及安集海油藏, 含油气层位为新近系古近系及上白垩统 ; 西段 ( 四棵树凹陷 ) 发现的是独山子油田和卡因迪克油田, 含油气层位为新近系古近系和侏罗系由此可见, 由东到西, 由南至北, 油气藏分布层位逐渐变新, 分段性明显, 这受控于不同区段的构造变形特征 ( 阿布力米提等,2004) 总体而言, 研究区目前发现的油气藏类型较为单一, 主要为挤压背斜油气藏 ( 如独山子油气藏西湖背斜油气藏) 背斜- 岩性 ( 泥岩刺穿 ) 油气藏 ( 如独山子沙湾组塔西河组油藏 ) 砂岩透镜体油气藏 ( 如独 410 井区沙湾组油气藏 ), 其次为断层遮挡的背斜油气藏 ( 如齐古油田三叠系和侏罗系油气藏呼图壁气藏独山子断裂下盘油气藏 ) 研究表明, 深断裂 - 挤压背斜垂向运聚成藏组合模式是研究区的主要成藏模式 ( 阿布力米提等,2004) 在这种模式中, 油气藏的主要类型为挤压背斜油气藏和断层油气藏, 深大断裂是油气运移的主要通道, 下伏地层生成的油气主要通过这些断裂发生垂向运移, 在浅层挤压背斜圈 Fig. 2 图 2 准噶尔盆地南缘前陆冲断带不同区段油气藏分布与成藏基本特征示意图 Schematic diagram showing distribution of oil/gas pools in different geotectonic units and basic hydrocarbon accumulation features in the fold-and-thrust belt, southern Junggar Basin

4 342 高校地质学报 1 6 卷 3 期闭中运聚成藏 ( 图 2,3) 二叠系侏罗系白垩系和古近系烃源岩生成的油气通过断裂垂向运移, 在三叠系侏罗系白垩系古近系和新近系挤压背斜中形成油气藏垂向上, 依据不同的 Fig. 3 图 3 准噶尔盆地南缘前陆冲断带成藏组合模式示意图 Schematic diagram showing combination model of hydrocarbon accumulation in the fold-and-thrust belt, southern Junggar Basin

5 3 期魏东涛等 : 准噶尔盆地南缘前陆冲断带油气成藏差异性分析 343 储盖组合特征可分出上中下 3 个成藏组合模式 ( 阿布力米提等,2004)( 图 3) 3 东段阜康断裂带油气成藏该区段勘探面积约 km 2, 油资源量 1.50 亿吨, 气资源量 600 亿 m 3, 主要勘探目的层系为二叠系三叠系侏罗系白垩系及古近系, 目前已发现三台甘河两个油气田 3.1 烃源条件本区主要发育有中下侏罗统上三叠统小泉沟群中二叠统和上石炭统 4 套烃源岩其中, 中下侏罗统烃源岩目前还处于低熟成熟演化阶段, 故以生油为主, 生烃强度为 (5~40) 10 8 m 3 / km 2 ; 上三叠统烃源岩目前虽然同样也处于低熟成熟演化阶段, 但因有机质丰度较低, 母质类型较差, 所以总体生油潜力不高, 迄今还没有发现与该套烃源岩明确有关的油气 ; 中二叠统烃源岩属于成熟的好生油岩, 生烃强度为 (5~100) 10 8 m 3 /km 2 ; 上石炭统烃源岩目前为高成熟的生凝析油烃源岩, 实测 Ro 值 0.94%~1.54%, 生烃强度为 m 3 /km 2 对于 3 套质量相对较好的烃源岩, 中下侏罗统烃源岩早白垩世开始生油, 中白垩世进入生油高峰, 第三纪进入生气高峰 ; 中二叠统烃源岩早侏罗世开始生油, 中侏罗世进入生油高峰期, 早白垩世开始生气 ; 上石炭统烃源岩中晚二叠世开始生油, 早三叠中侏罗世为生油高峰期, 晚白垩世为生气高峰期 3.2 储层条件主要储集层有侏罗系三叠系和二叠系比较好的包括侏罗系上统齐古组中统头屯河组三叠系中统克拉玛依组下统韭菜园子组 ( 相当于上苍房沟群, 图 3) 和上二叠统梧桐沟组 ( 相当于下苍房沟群, 图 3) 储层物性条件总体较好, 孔隙度多为 15%~22%, 渗透率在 20~200 md 之间多数储集层 ( 尤其是侏罗系 ) 砂体规模不大 ( 单层厚度多为 3~12 m) 横向变化快(1 km 范围内砂层厚度由 30 m 变为 5 m) 彼此之间相对孤立超压现象明显 ( 如牧 7 井头屯河组地层压力梯度 1.54~1.76 MPa/100m) 3.3 圈闭条件博格达山自印支燕山期开始向盆地内强烈地推覆挤压, 形成众多的断层相关褶皱, 最终被喜山运动改造和定型在此背景下, 形成了以断块断鼻断背斜等为主要类型, 与断层有关的圈闭如典型的阜康断裂为一条断到地表的大型逆掩推覆断裂, 其活动时间长 ( 燕山中晚期喜马拉雅晚期 ), 对不同地质时期形成的圈闭具有较强的破坏作用, 使得圈闭有效容积明显减小, 捕获油气能力相对较差, 仅形成以断块为主的小型油气藏 3.4 保存条件主要发育有上二叠统梧桐沟组下三叠统韭菜园子组下侏罗统三工河组及中上侏罗统四套区域性泥岩盖层其中, 中上侏罗统盖层发育最好, 泥岩横向分布稳定, 厚度均大于 50 m 但是, 尽管有稳定有效的区域盖层发育, 形成了多套储盖组合 ( 图 3), 由于构造活动强烈, 断裂发育活动时间长, 主断层断至地表, 导致油气藏保存条件差虽然多层系含油气, 但大部分产量低, 而且油水同层, 并兼有稠油油藏的特征如台 62 井, 从上侏罗统齐古组底部至上二叠统梧桐沟组 8 个层系见到油气显示 ; 台 5 井中侏罗统头屯河组和上侏罗统齐古组油藏均为稠油, 密度 0.90 g/cm 3, 粘度 mpa s, 日产原油 0.22~1.94 m 3 因此, 保存条件基本决定了以形成中小型油气藏为主 3.5 成藏模式与主控因素阜康断裂带油气来源以二叠系烃源岩为主山前褶皱带接近二叠系生气中心, 供气距离最近五梁山甘河子甘河子北断裂的形成又为油气由深部向浅部运移提供了通道, 而山前褶皱带中发育的许多断鼻断背斜及复合圈闭正好给油气聚集提供场所 ( 图 4), 台 10 井区齐古组气藏即是在此背景下形成的阜康断裂带油气成藏的主控因素为圈闭条件储层规模和保存条件, 而烃源运移等因素对大部分地区则不是问题在断裂带附近和断裂带上盘保存条件差, 尽管有油气显示, 但形成大中型油气田的可能性不大, 而断裂下盘油气保存条件相对较好, 二叠系三叠系和侏罗系均发育构造圈闭或构造 - 岩性圈闭, 但多数圈闭面积不大 ( 一般小于 10 km 2 ), 且储层总体表现为中孔低

6 344 高校地质学报 1 6 卷 3 期 Fig. 4 图 4 准噶尔盆地南缘前陆冲断带东段油气成藏模式示意图 Schematic diagram showing petroleum accumulation model in the eastern segment of the fold-and-thrust belt, southern Junggar Basin 渗非均质性较强, 如中三叠统克拉玛依组储层孔隙度平均为 20.85%, 平均渗透率 3.88 md; 中侏罗统头屯河组储层中泥质含量较高, 且以蒙脱石为主, 致使储层水敏很强, 使得储层发生污染因此, 阜康断裂带形成了多个中小型油气藏群 4 中段山前冲断带油气成藏该区段勘探面积约 km 2, 油资源量为 5.77 亿吨, 气资源量为亿 m 3, 主要勘探目的层系包括三叠系侏罗系 ( 齐古断褶带 ) 白垩系及古近系 ( 霍 - 玛 - 吐背斜带 ), 目前已发现了齐古油田呼图壁气田玛河气田, 以及霍尔果斯等油藏 4.1 烃源条件主要发育有下白垩统吐谷鲁群 ( 古近纪安集海河组 ) 中下侏罗统和中二叠统 3 套烃源岩其中, 中二叠统烃源岩目前为过成熟的好烃源岩, 生气强度为 (5~40) 10 8 m 3 /km 2 ; 中下侏罗统烃源岩目前为成熟的好烃源岩, 生气强度最高可达 m 3 /km 2 ; 吐谷鲁群和安集海河组烃源岩目前尚处于低成熟阶段, 为低熟的生油岩中二叠统烃源岩早侏罗世开始生油, 中侏罗世进入生油高峰期, 早白垩世开始生气中下侏罗统烃源岩早白垩世开始生油, 中白垩世进入生油高峰期, 古近纪新近纪开始大量生气白垩系和古近纪烃源岩在古近纪新近纪开始生油, 目前仍处于生油阶段 4.2 储层条件主要储集层有古近系白垩系侏罗系和三叠系其中, 侏罗系和三叠系储层主要分布于齐古断褶带, 储层以次生孔隙为主, 物性很差, 如齐古背斜中下侏罗统孔隙度一般在 5.86%~9.45%, 渗透率一般在 0.2~4.06 md 之间, 属 IV 类储层 ; 古近系和白垩系储层主要分布于霍 - 玛 - 吐背斜带相比而言, 古近系安集海河组及上覆储层物性条件较好, 属于 II III 类储层, 但砂体厚度小 ( 单砂层厚度一般小于 5 m), 以薄砂层居多从已发现的油气藏看, 绝大部分具有一砂一藏的特点, 横向上很难连片古近系紫泥泉子组储层横向物性变化较大, 在呼图壁气田至吐谷鲁背斜一带为一套好储层, 孔隙度一般在 10.23%~13.07%, 渗透率一般在 18.75~71.65 md, 但由于砂层厚度变化大, 横向分布不稳定, 很难追踪对比 ; 而在玛纳斯安集海背斜区又变得很差, 属于 Ⅲ 类储层白垩系储层物性总体上表现为低孔低渗 - 特低孔特低渗的特征, 孔隙度一般在 3.05%~10.52%, 渗透率一般在 0.1~7.6 md, 属 IV 类储层 4.3 圈闭条件主要发育与断层相关褶皱有关的构造圈闭, 从平面分布及排列特点, 可分为齐古断褶带霍 - 玛 - 吐背斜带等 ( 杨海波等,2004) 这些构造圈闭的共同特征表现为 :1 大多数背斜为长轴或线性背斜, 成排成带分布 ;2 背斜都呈南缓北

7 3 期魏东涛等 : 准噶尔盆地南缘前陆冲断带油气成藏差异性分析 345 陡的不对称型 ;3 大多数背料为高陡背斜, 圈闭面积大, 闭合度高 ( 如玛纳斯背斜圈闭面积 135 km 2, 闭合度 m);4 背斜构造的一翼或两翼伴随有逆断层 ;5 构造定型期晚, 一般都在喜山末期定型此外, 前陆冲断带紧临山前, 短源型沉积体系发育, 岩性岩相横向变化较大, 具备岩性地层圈闭发育的地质条件, 但因受地震资料品质及勘探程度较低的限制, 该类型圈闭目前尚发现不多 4.4 输导条件输导体系由砂体和断裂构成, 油气成藏明显受断裂控制, 尤其是沟通烃源岩的张性断裂, 否则油气难以逾越吐谷鲁群或安集海河组泥岩盖层大量进入上部圈闭, 这是霍 - 玛 - 吐背斜带古生新储式油气藏形成的必要条件例如, 呼图壁气田古近纪紫泥泉子组之所以能成藏, 就是因为沟通侏罗系烃源的张性断裂明显发育, 而其它构造油源断裂不是特别明显, 只发育喜山期形成的逆掩推覆断裂, 滑脱面在白垩系以上地层中, 侏罗系发育的断裂又没有断到浅层圈闭, 所以难以起沟通油气大规模成藏的作用, 这也是呼图壁西背斜安集海背斜等构造圈闭没有取得油气勘探突破重要原因之一 4.5 保存条件齐古断褶带主要发育有侏罗系下统三工河组八道湾组和三叠系中上统小群沟群三套区域性盖层 ; 霍 - 玛 - 吐背斜带主要发育有新近系塔西河组古近系安集海河组和白垩系吐谷鲁群三套区域性盖层比较而言, 齐古断褶带构造运动强烈, 断裂发育, 保存条件差 ; 而霍 - 玛 - 吐背斜带区域盖层发育齐全, 存在异常高压区, 保存条件较好 4.6 成藏模式与主控因素如图 5 所示, 齐古断褶带为近源运移聚集的自生自储和古生新储的成藏模式断裂是油气运 Fig. 5 图 5 准噶尔盆地南前陆冲断带缘中段齐古断褶带油气成藏模式图 Schematic diagram showing petroleum accumulation model in the Qigu fault fold area of the middle segment of the fold-and-thrust belt, southern Junggar Basin

8 346 高校地质学报 1 6 卷 3 期移的主要通道印支 - 燕山运动期, 二叠系烃源岩开始排烃, 由于块断隆升作用, 使二叠系生成的油气沿断裂运移至三叠系, 在上三叠统大套泥岩的封盖作用下, 形成了小泉沟群底部油藏燕山运动末期喜马拉雅运动期间, 由于天山急剧隆升, 产生强烈的侧向挤压作用, 从而使原来的正断层反转成为逆断层, 断层上盘三叠系地层逆冲在断层下盘侏罗系煤系地层之上, 使得断层下盘侏罗系煤系生成的天然气沿断层运移至三叠系及侏罗系八道湾组, 与断层上盘生成的油汇聚成八道湾组三工河组西山窑组和头屯河组油气藏, 而断层下盘侏罗系生成的气和二叠系的油藏汇聚在一起形成了三叠系小泉沟群油气藏喜马拉雅运动晚期在背斜轴部发育的张性小断裂对油气藏起到破坏作用, 背斜轴部分布的油气苗就是这一破坏的产物与山区第一排齐古断褶带的成藏 ( 图 5) 有些不同的是, 霍 - 玛 - 吐背斜带为近源运移聚集的古生新储成藏模式 ( 图 6) 中下侏罗统烃源岩在早白垩世进入生油门限, 开始生油, 至晚白垩世达到生油高峰, 古近纪开始生气, 新近纪末达到生气高峰 ; 下白垩统烃源岩在新近纪进入生油门限开始生油, 新近纪末至第四纪达到生油高峰, 目前还在生油侏罗纪以来的异常高压使得该区形成了自下侏罗统至安集海河组的超压封存箱, 箱内具备油气生成运移聚集的条件 ( 李忠权等,2000) 霍- 玛 - 吐背斜带诸多构造主要形成于喜玛拉雅运动 II 幕 ( 方世虎等,2005), 此时正是中下侏罗统烃源岩生气高峰期和下白垩统烃源岩生油高峰期, 滑脱断裂处于活动状态, 中下侏罗统生成的气沿断裂通过下白垩统烃源隔层运移至白垩系东沟组和古近系紫泥泉子组成藏, 但油很难向上运移 ; 同时, 下白垩统烃源生成的油向上运移, 与中下侏罗统烃源岩生成的气一起形成霍尔果斯紫泥泉子组油气藏从以上分析可见, 山前冲断带的油气成藏的主控因素包括烃源断裂储层规模异常高压, 以及烃源岩丰度比较而言, 保存条件对齐古断褶带的油气成藏更为重要, 而每个成藏要素之间的合理匹配是霍 - 玛 - 吐背斜带有利勘探目标的关键 5 西段四棵树凹陷油气成藏该区段勘探面积约 km 2, 油资源量 1.36 亿吨, 气资源量 300 亿 m 3, 主要勘探目的层系包括侏 m Fig. 6 图 6 准噶尔盆地南缘前陆冲断带缘中段霍尔果斯背斜油气成藏模式图 Schematic diagram showing petroleum accumulation model in the Huorgos anticline area of the middle segment of the fold-and-thrust belt, southern Junggar Basin

9 3 期魏东涛等 : 准噶尔盆地南缘前陆冲断带油气成藏差异性分析 347 罗系古近系及新近系, 目前主要发现了独山子和卡因迪克两个油田 5.1 烃源条件四棵树凹陷主要发育有中下侏罗统和古近系安集海河组两套烃源岩中下侏罗统烃源岩为差中等质量的生油岩 ; 安集海河组烃源岩属于未熟低成熟的差生油岩, 局部质量中等中下侏罗统烃源岩生排烃期始于白垩纪, 排油期从早白垩世一直持续到现今, 目前仍处于生油高峰期 ; 安集海河组烃源岩在上新世 ( 独山子组沉积期 ) 进入生烃门限,R o 值大部分在 0.6%~0.8% 之间, 仅在独山子南到高泉以南较小的范围超过 1.0% 因此, 生排烃量非常有限 ( t) 综合上述, 区内烃源岩总体成熟度较低, 因而缺乏充足的气源供给, 目前所发现的都是伴生气, 还没有气层气, 伴生气的干燥系数也不大, 以湿气为主 5.2 储层条件该区主要储集层是古近系新近系和白垩系吐谷鲁群, 其次为侏罗系总体上, 在北部隆起区储集物性较凹陷区好 ( 如卡因迪克地区油层孔隙度平均 17.5%, 渗透率平均 md) 新近系储层孔渗条件较好 ( 如独山子西湖地区孔隙度为 15.2%~19.2%, 渗透率为 1~233 md), 但单层厚度小 (2~4 m), 横向展布范围小 (2~30 m), 砂体连通性差, 孔隙以原生粒间孔及剩余粒间孔为主, 属 I II 类集层, 在凹陷北部比较发育白垩系储层孔渗条件较差 ( 卡因迪克地区孔隙度平均为 9.71%, 渗透率平均为 md), 孔隙以原生粒间孔为主, 颗粒溶蚀孔较发育, 属 II III 类储集层相比而言, 侏罗系储层孔隙以低孔低渗特低孔特低渗为主 ( 卡因迪克地区中下侏罗统孔隙度为 6.63%~8.17%, 渗透率为 0.65~4.35 md), 包含少量原生粒间孔, 另有颗粒溶蚀孔, 属 III IV 类储层, 只有艾卡断裂带侏罗系齐古组储层物性较好 ( 卡因迪克地区孔隙度平均为 10.56%, 渗透率平均为 md), 属 II 类储集层 5.3 圈闭条件白垩系以上层位主要发育低幅度背斜构造, 背斜长轴近东西向, 较宽缓 ; 侏罗系及以下层位为断鼻构造 ( 或单斜构造 ), 圈闭类型多样, 多数圈闭形成较晚, 主要为喜马拉雅期, 同时受石炭系古构造高点控制在高泉乌苏向斜区的西湖高泉独山子背斜等处, 因位于凹陷沉积中心, 故古近系新近系地层厚度明显增厚, 圈闭形成主要在喜马拉雅期, 大部分具有圈闭幅度和面积从侏罗系到上第三系增大的特点而托斯台构造是从燕山期即具雏形, 定型于喜马拉雅期, 具有明显的挤压构造特征, 断裂发育且规模大 5.4 输导条件本区油气的输导系由不整合砂体和断层构成不整合包括侏罗系与下伏地层之间白垩系底界与侏罗系之间古近系底部与白垩系之间, 以及侏罗系内部的不整合等, 这些不整合为油气侧向运移的重要通道, 其上下地层中广泛见到了油气显示侏罗系和白垩系底部砂砾岩层分布稳定, 厚度较大, 也是油气侧向运移的通道之一对于断裂, 以艾卡断裂为例, 其由基岩石炭系断至侏罗系顶部, 倾向北东, 向东南方向延伸, 直至四棵树凹陷, 艾卡断裂及其它次级断裂, 是本区中下侏罗统生成油气垂向运移到浅层的主要通道, 但相比而言, 白垩系以上断层相对不很发育, 且断距不大, 因此油气在垂向上运移通道不畅通 5.5 保存条件四棵树凹陷主要发育有古近系塔西河组新近系安集海河组白垩系吐谷鲁群和侏罗系三工河组四套区域性盖层, 除塔西河组发育石膏层和膏质泥岩层外, 其它均主要是灰绿色灰色和深灰色湖相泥岩沉积这些地层泥岩厚度占 70% 左右, 有的单层厚度在 100 m 以上, 为有效的区域性盖层托斯台断裂带地表出露了自三叠系至白垩系的地层, 岩性岩相变化很剧烈, 断裂褶皱构造十分发育, 且该区油气苗较多, 因此保存条件较差在高泉乌苏向斜区和艾卡断裂带区, 区域盖层发育齐全, 规模较大的断裂一般至断至白垩系底部, 除独山子断裂外, 白垩系与第三系断层数量少, 断距小, 对盖层的封闭性影响不大, 因此保存条件好 5.6 成藏模式与主控因素侏罗系生成的油气沿不整合面由凹陷区向艾卡断裂带方向侧向运移, 并沿艾卡断裂及其次级断裂再垂向运移, 在卡因迪克构造圈闭中聚集成藏,

10 348 高校地质学报 1 6 卷 3 期如卡 6 井侏罗系和古近系油藏 ( 图 7) 而对于凹陷区及其南部的圈闭, 则主要靠断裂沟通油气方可成藏, 如西湖高泉和独山子背斜 ( 图 8) 在四棵树凹陷地区, 大部分构造带的圈闭和保存等条件均较好, 油气成藏的主控因素是油气供给充足程度运移通道是否畅通, 以及储层规模及物性现有钻探资料表明, 古近系新近系圈闭面积虽大 (30.7~59.5 km 2 ), 但缺乏规模砂体, 而侏罗系和白垩系储层物性较差 ( 孔隙度为 6.63%~9.71%, 渗透率为 0.65~4.35 md), 且圈闭面积小 (8.3~14.9 km 2 ), 所以有含气的可能性, 但丰度不会高 6 不同构造带的成藏差异性准噶尔盆地南缘前陆冲断带经历了多期构造作用, 由于受喜马拉雅期构造运动的显著影响, 前陆冲断带构造变形强烈, 从而形成由北向南雁列式东西向排列的三排构造, 受构造运动影响, 前陆冲断带油气成藏不仅具有分区特点, 还具有分带特征, 其成藏主要差异特征归纳于表 1 中 7 结论 1) 准噶尔盆地南缘前陆冲断带的构造具有东西分段南北分带特征, 不同区段的油气藏分布层位和生储盖组合特征均不同, 展示出油气成藏的差异性 2) 不同地区成藏差异性显著东段阜康断裂带主要是二叠系 ( 包括侏罗系 ) 的油气聚集于侏罗系储层中, 成藏主控因素是圈闭保存条件和储层中段山前冲断带主要是侏罗系和二叠系 ( 包括白垩系 ) 的油气聚集于古近系和白垩系储层中, 成藏主控因素是烃源岩油源断裂和储层而西段四棵树凹陷地区则主要是侏罗系 ( 包括古近系 ) 的油气聚集于古近系新近系和白垩系储层中, 油气成藏主控因素是运移通道和储层条件 3) 区域不同构造段的成藏差异性研究结果表明, 今后油气勘探需分区展开精细分析, 在此基础上相互对比研究, 以期更准确的掌握油气形成 Fig. 7 图 7 准噶尔盆地南缘前陆冲断带缘西段四棵树凹陷卡因迪克油藏成藏模式示意图 Schematic diagram showing petroleum accumulation model in the Kayindike area of the Sikeshu sag, western segment of the fold-and-thrust belt, southern Junggar Basin

11 3 期魏东涛等 : 准噶尔盆地南缘前陆冲断带油气成藏差异性分析 349 Fig. 8 图 8 准噶尔盆地南缘前陆冲断带缘西段四棵树凹陷独山子油藏成藏模式图 Schematic diagram showing petroleum formation model in the Dushanzi area of the Sikeshu sag, western segment of the fold-and-thrust belt, southern Junggar Basin Table 1 表 1 准噶尔盆地南缘前陆冲断带不同构造区段油气成藏特征对比 Comparison of petroleum accumulation for different segments in the fold-and-thrust belt, southern Junggar Basin 区域主要烃源岩主要储集层盖层东段中二叠统 (***) 中下侏罗统 (**) 侏罗系 (**) 三叠系 (*) 二叠系 (*) 发育韭菜园子组梧桐沟组三工河组及中上侏罗统四套区域性盖层圈闭类型形成期断块断鼻断背斜等印支燕山期至今成藏期侏罗纪晚期早白垩纪新近纪第四纪运聚通道断层不整合面和连通砂体成藏主控因素圈闭保存条件和储层中段中下侏罗统 (***) 中二叠统 (***) 下白垩统 (*) 古近系 (**) 白垩系 (**) 侏罗系 (*) 三叠系 (*) 齐古断褶带发育三工河组八道湾组和三叠系小群沟群区域性盖层, 霍 - 玛 - 吐背斜带发育塔西河组安集海河组和吐谷鲁群区域性盖层断背斜断鼻燕山期喜山期侏罗纪晚期古近纪第四纪断层连通砂体烃源岩油源断裂及储层西段中下侏罗统 (**) 古近系 (*) 古近系 - 新近系 (**) 白垩系 (**) 侏罗系 (*) 发育塔西河组安集海河组吐谷鲁群和三工河组四套区域性盖层背斜断鼻燕山期喜山期古近新近纪断层不整合面连通砂体运移通道储层条件注 :*** 优势 ;** 中等 ;* 一般与富集规律 References: Abul imiti, Tang Yong, Li Chen,et al New understandings of Cretaceous oil generation zone in foreland basin in southern margin of Junggar [J]. Xinjiang Petroleum Geology, 25(4): (in Chinese with English abstract) Chen Shuping, Qi Jiafu, Yu Fusheng, et al Deformation characteristics in the southern margin of the Junggar basin and their controlling factors [J]. Acta Geologica Sinica,81(2): (in Chinese with English abstract) Chen Tao, Wei Dongtao, Yang Haibo, et al The tectonic characteristics on the foreland thrust belt and its influence on reservoiring of oil and natural gas in southern Junggar Basin [J]. Natural Gas Geoscience, 17(5): (in Chinese with English abstract) Dajia ng, Song Yan, Hong Feng, et al Division of hydrocarbon accumulation system in the southern Junggar foreland basin [J]. Natural Gas Geoscience, 17(4): (in Chinese with English abstract) Da J iang, Song Yan, Liu Shaobo, et al Hydrocarbon play and controlling factors in fold-thrust belt of the southern Junggar foreland

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¹ º» ¼

¹ º» ¼ 何登发李德生童晓光赵文智隆起是沉积盆地中的大型正向构造单元对于沉积盆地的构造演化沉积体系及流体活动都有较大的制约作用隆起具有多种成因机制伸展聚敛与走滑环境都可以形成隆起随着地球动力学环境的变化各种动力机制的复合可以使不同初始成因的隆起发生叠加从而形成结构形态更加复杂的隆起隆起的演化可以划分为形成期或雏形期发展期高峰期继承期改造期和消亡期个基本阶段而现今所见的隆起可能仅停留在某些阶段上