井区高阻段形成原因与油气成藏因素

引言

FN5井区构造位置为主准噶尔盆地西部隆起乌夏断裂带西段的乌尔禾鼻隆带．该区块勘探始于20世纪50年代中期，历经50a的勘探开发，目前在三叠系、二叠系发现油藏．三叠系勘探程度最高，油藏基本连片，且已经投入开发．二叠系风城组、夏子街组、乌尔禾组3套含油层系中，上部的乌尔禾组、下部的风城组勘探程度较高，已提交控制储量和探明储量．中部的夏子街组整体为扇三角洲前缘砂—砾岩、泥岩互层沉积［1－2］，因储层泥质含量较高，层内及层间非均质性［2］较强，整体储集性能较差．2010年，FN5、FN052井在夏子街组二段异常高阻储层显示良好并获高产油流，油层纵向厚度大，储层物性较好，产量高，尤其是2011年FN055井在该套异常高阻段内的低阻油层段试油，6mm油嘴日产油79．730t，创该区单井日产油最高纪录，为乌尔禾地区二叠系寻找高效油藏提供了新思路．对于泥质含量极低、异常高阻背景下的低阻油藏，前人研究主要涉及该类油藏的岩性特征及储集空间特征讨论［3－5］，对其展布及成藏的主控因素分析罕见．笔者分析该套异常高阻段成因及分布特征，总结油气分布与异常高阻段之间的关系，建立异常高阻段油气成藏模式，明确油气成藏主控因素，指出有利成藏区带，为该区滚动评价部署提供建议．

1　区域地质概况及地层特征

FN5井区所处的乌尔禾地区位于新疆维吾尔自治区克拉玛依市境内，西邻黄羊泉地区，东接夏子街地区，北依哈拉阿拉特山，南与艾里克湖相望，地面海拔260～430m．地面白垩系风蚀雅丹地貌发育，有“魔鬼城”之称．区域构造位于准噶尔盆地西部隆起乌夏断裂带上［1］．乌夏断裂带发育地层自下而上有石炭系C、二叠系佳木河组P1j、风城组P1f、夏子街组P2x、乌尔禾组P2w、三叠系百口泉组T1b、克拉玛依组T2k、白碱滩组T3b、侏罗系八道湾组J1b、三工河组J1s、西山窑组J2x、齐古组J3q及白垩系吐谷鲁群K1tg．其中二叠系与三叠系、三叠系与侏罗系、侏罗系与白垩系之间二叠系夏子街组P2x自下而上分为P2x1、P2x2二段及P2x21、P2x11、P2x22、P2x12砂层组，整体表现为砂泥岩互层特征．文中研究的异常高阻段主要分布在FN5井区夏子街组P2x22段，以自然伽马曲线大幅跳跃、电阻率曲线异常高值、低频—弱振幅不连续地震反射为典型特征区别于上下正常碎屑岩段（见图1）．异常高阻段内部发育2种岩性：高阻致密隔层岩性主要为云化凝灰质砂砾岩；低阻储层段岩性主要为凝灰质细砂岩、凝灰质中细砂岩．异常高阻段储集空间具裂缝—孔隙双重介质特征．孔隙类型以粒间溶孔（34．16％）为主，其次是粒内溶孔（28．12％）、剩余粒间孔（24．26％）．孔隙发育程度中等，整体属中—低孔、低渗储层．根据FN5井壁岩心资料及FN052井FMI成像测井资料分析，裂缝为异常高阻段储层重要的渗流通道和储集空间．

2　异常高阻段分布特征及成因

钻井和地震资料揭示，夏子街组异常高阻段垂向上主要发育在夏子街组中部的P2x22砂层组，平面上，异常高阻段主要分布在扇三角洲前缘近湖岸线的FC1—F20—FN055—FN5—W27井一带，面积为6．2km2．平面形态呈孤立的土豆状（见图2）．2010年部署评价井FN054、FN055井之前，研究区内有W27、FN5、FN052、FC1、F20等井钻遇该套异常高阻段，其中，位于乌南断裂—风10井断裂夹持区域的W27、FN5、FN052井钻遇该套异常高阻段厚度较大，分别达185，269，280m，而位于断裂夹持区之外的FC1、F20井钻遇异常高阻段厚度较小，不足20m；因此，部署初期认为该套异常高阻段展布受断裂控制．随着FN054、FN055井的陆续完钻，2口井同样位于乌南断裂—风10井断裂夹持区域，但距主控断裂乌南断裂稍远的FN055井钻遇该套异常高阻段厚度达155m，距乌南断裂较近的FN054井未钻遇该套异常高阻段（见图2）．用断裂控制异常高阻段展布的观点很难解释．通过岩心观察、地震解释及古地貌分析，提出“坡折控展”观点，即FN5井区夏子街组异常高阻段的展布受扇三角洲前缘的近岸水下坡折控制．录井及岩心资料表明，异常高阻段整套埋于泥岩、粉砂质泥岩中，泥岩颜色以暗红—灰绿色为主，不具深水静水沉积韵律结构，指示近岸浅水环境．岩心观察见异常高阻段内发育典型河道沉积槽状交错层理和进积序列（见图3），平行物源方向的夏子街组顶拉平地震剖面显示，P2x22砂层组沉积时，在F9井一带存在明显的地形坡折及沿物源方向的沉积物前积［5］特征．坡折特征在该时期沉积古地貌三维图上显示明显（见图4），沿分流河道主流线的F9—W27—FN5—FN052井一线，在近湖岸线的F9井附近发育明显的古地形坡折带，该坡折带直接限制该套异常高阻段主要沉积在W27—FN5—FN052—FN055井—线的局部古地貌低洼地带，即F9井一带的近岸水下坡折控制该套异常高阻段的土豆状展布．上游稳定扇三角洲河道提供的充足物源、湖岸线附近较强的河流冲刷作用及湖浪淘洗作用决定该套异常高阻段厚度较大，泥质含量极低，物性较好．

3　油气分布及与异常高阻段之间的关系

从区域上看，乌尔禾地区夏子街组正常碎屑岩储层整体产能较差，单井日产油多小于5t（见表1），FN5井区夏子街组异常高阻段虽然平面展布面积不大，但位于乌尔禾鼻隆带构造高部位，紧靠沟通风城组油源的乌南断裂，粒间溶孔、粒内溶孔、剩余粒间孔等孔隙与裂缝配置条件极佳，异常高阻段内部以致密隔层（云化凝灰质砂砾岩）—储层（凝灰质细砂岩、凝灰质中细砂岩）交互沉积为主，泥质含量极低．这种优越的构造、储层条件决定该套异常高阻段储层具有油层垂向厚度大、单井产量高、储量丰度高特征．油藏含油面积内W27、FN5、FN052、FN055井中，W27井的油层厚度最小，为24．63m，FN5井的油层厚度最大，为98m，平均油层厚度为50m．目前该区块W27、FN052、FN055井试油并获工业油流，FN5井虽未在异常高阻段试油，但在该段测井解释出油层为98m／14层．2011年FN055井在异常高阻储层2　314～2　316m井段试油，6mm油嘴求产，获79．73t／d的高产油流．FN5井区夏子街组异常高阻段油藏新增探明石油地质储量627×104　t．

4　异常高阻段油气成藏模式及主控因素

4．1　成藏模式

研究区二叠系为继海西运动形成的海相—残余海相向陆相演化的前陆盆地时期，构造岩浆活动强烈，形成较厚的中酸性火山岩、火山碎屑岩和正常陆相碎屑岩沉积．构造演化史分析（见图5）表明，夏子街组沉积时，异常高阻段主控断裂乌南断裂开始活动，在此构造背景下，深部富含Ca2＋、Mg2＋离子的火山热液［6－7］沿乌南断裂向上运移，在靠近断裂的构造高部位应力集中带，由高凝灰质＋砂砾岩组成的刚—粗岩性组合带内（微）裂缝［8－9］比较发育，深部富含Ca2＋、Mg2＋离子的火山热液沿断裂上移，在该部位充分循环，云化程度较高，形成异常高阻致密层；内部较细粒级的粉细砂岩段云化程度较低［10］．晚二叠世，风城组烃源岩初次排烃产生的有机酸性溶蚀流体沿乌南断裂上移，对异常高阻段内长石及中酸性火山岩屑等不稳定骨架颗粒组分进行选择性溶蚀［11－13］，形成内部的粒间溶孔、粒内溶孔等储集空间；晚三叠世—早、中侏罗世，风城组烃源岩主排烃期生成的油气沿乌南断裂充注在储集空间内成藏．油藏类型为东南方向受乌南断裂控制，其余方向受岩性控制的构造—岩性油藏（见图6）．6　过FN052－FN5－W27井油藏剖面

4．2　主控因素

4．2．1　异常高阻段厚度

该套异常高阻段是粗粒级的致密隔层—细粒级的储层交互沉积，储层的厚度规模取决于原始沉积的异常高阻段厚度，从储集空间的形成过程分析，该套异常高阻段储层以粒间溶孔、粒内溶孔为主，异常高阻段厚度越大，其细粒级储层组分厚度越大，越有利于后期沿乌南断裂运移来的酸性溶蚀流体在储层内充分循环，形成更有效的储集空间（见表2）．同理，异常高阻段厚度增加，内部的粗粒级致密隔层组分厚度相应增加，Ca2＋、Mg2＋离子的充分循坏有利于形成高质量的云化致密隔层．

4．2．2　距乌南断裂距离

从井点与断裂的平面位置分析（见图2（a）），靠近F10井断裂的FC1、F20井虽然也钻遇该套异常高阻段，但无油气显示；油藏范围内W27、FN5、FN052、FN055井，随井点距乌南断裂距离的增大，油层厚度和产量呈逐渐减小趋势（见图6和表2）．三维地震构造解释剖面显示，乌南断裂为本区二叠系主要的控藏断裂，切割至下伏风城组烃源岩，沟通风城组油源—夏子街组储层，为FN5井区异常高阻油藏的主要控藏断裂，而F10井断裂为夏子街组的层间断裂，仅在夏子街组内部发育，未断至风城组油源，控藏作用不明显．

5　油气成藏有利区预测

勘探开发实践表明，乌尔禾地区夏子街组储层物性普遍较差，裂缝不发育，产量较低．FN5井区夏子街组异常高阻油藏的发现为乌尔禾地区二叠系滚动评价和增储上产提供新思路和新领域．该类油藏成藏主控因素为异常高阻段厚度和距主控断裂乌南断裂的距离，而异常高阻段发育的厚度或沉积中心的位置取决于河道主流线和古地形坡折的有效配置［14］，因此，在沉积水系—古地貌—断裂叠合图上预测该类异常高阻油藏的潜在发育区（见图7黑色虚线圈W35井区及F7井区）．油藏潜在发育区与已成藏区FN5井区处于扇三角洲前缘近岸水下坡折带附近，构造位置处于乌南断裂带构造高部位，具备形成类似异常高阻油藏的沉积背景和构造条件。

6　结论

（1）FN5井区夏子街组异常高阻段内部发育2种岩性：高阻致密隔层主要为云化凝灰质砂砾岩；低阻储层主要为凝灰质细砂岩、凝灰质中细砂岩．（2）夏子街组异常高阻段储层储集空间具裂缝—孔隙双重介质特征，孔隙类型主要为粒间溶孔、粒内溶孔、剩余粒间孔，属中—低孔、低渗储层．（3）异常高阻段的展布受扇三角洲前缘的近岸水下坡折控制，后期成藏受控于异常高阻段的厚度和距乌南断裂的距离．垂向上主要分布在夏子街组中部的P2x22砂层组；平面上主要分布在扇三角洲前缘近岸坡折带以下FC1—F20—FN055—FN5—W27井一带，面积为6．2km2．（4）夏子街组异常高阻段储层具有油层垂向厚度大、单井产量高、储量丰度高特征，为乌尔禾地区二叠系2011年探明储量培植及2012年增储上产的主要层位．