準(zhǔn)噶爾盆地東北部侏羅系中期基準(zhǔn)面旋回的測(cè)井解釋

準(zhǔn)噶爾盆地東北部侏羅系中期基準(zhǔn)面旋回的測(cè)井解釋

準(zhǔn)噶爾盆地是中國西部最具潛力的含油氣盆地之一。盆地腹部豐富，油氣資源豐富，勘探空間廣闊。按照“穩(wěn)定東部,發(fā)展西部”的油氣資源發(fā)展戰(zhàn)略,中國石油化工集團(tuán)公司2001年在盆地腹部中部I區(qū)塊鉆探的莊1井率先在侏羅系取得突破,永1井、征1井、董1井、莊3井等又相繼鉆探成功,揭示了該區(qū)具有良好的勘探前景。但由于盆地腹部鉆井少、地震資料品質(zhì)相對(duì)較差,制約了對(duì)地下地質(zhì)的深入認(rèn)識(shí),如何應(yīng)用新的技術(shù)手段來進(jìn)一步擴(kuò)大勘探成果和發(fā)現(xiàn)新的含油氣區(qū)塊,已成為該區(qū)勘探中亟待解決的問題。1中、下侏羅統(tǒng)層序石炭紀(jì)末—二疊紀(jì)早期的造山作用使準(zhǔn)噶爾盆地由開放的海相盆地轉(zhuǎn)化為山—盆體制下的封閉性內(nèi)陸盆地,自石炭紀(jì)末到第四紀(jì)經(jīng)歷了多旋回構(gòu)造運(yùn)動(dòng)。侏羅系是準(zhǔn)噶爾盆地內(nèi)陸坳陷演化階段的產(chǎn)物,下侏羅統(tǒng)分為八道灣組和三工河組,地層厚度穩(wěn)定。八道灣組厚度一般為450～700m,三工河組厚度一般為300～500m。中侏羅統(tǒng)分為西山窯組和頭屯河組,上侏羅統(tǒng)分為齊古組和喀拉扎組。盆地腹部上侏羅統(tǒng)遭受剝蝕,西山窯組和頭屯河組地層厚度變化較大。在侏羅系沉積時(shí)期,研究區(qū)位于盆地的沉降中心,構(gòu)造變形較弱,構(gòu)造圈閉類型與數(shù)量較少,而且幅度也較低。因此有必要以高分辨率層序地層學(xué)理論和分析方法為指導(dǎo),對(duì)層序地層學(xué)特征進(jìn)行分析,研究其對(duì)沉積體系及油氣成藏的控制作用,以尋找各類非構(gòu)造成因的隱蔽圈閉或構(gòu)造—巖性復(fù)合圈閉,進(jìn)一步擴(kuò)大該區(qū)的勘探場(chǎng)面。2基準(zhǔn)面旋回面旋回在侏羅系沉積時(shí)期,準(zhǔn)噶爾盆地腹部屬于內(nèi)陸坳陷淺水湖盆,湖盆水體始終不深,沉積了一套河湖相、湖沼相交替的陸相建造。構(gòu)造運(yùn)動(dòng)以振蕩作用為主,早、中侏羅世基底升降幅度較小,層序的形成與發(fā)育主要受基準(zhǔn)面升降和氣候因素控制。綜合該區(qū)巖心、測(cè)井、地震資料分析和井-震標(biāo)定結(jié)果,以不整合面和沉積作用轉(zhuǎn)換面為界(沉積作用轉(zhuǎn)換面是指基準(zhǔn)面由下降到上升的轉(zhuǎn)換位置,即可容納空間減小到最小值的極限位置,雖沒有明顯的不整合特征,但沉積物的相序發(fā)生了明顯的變化,故可將其作為基準(zhǔn)面旋回二分時(shí)間單元的劃分界線),可將盆地腹部八道灣組—西山窯組劃分為4個(gè)長(zhǎng)期基準(zhǔn)面旋回SQ1、SQ2、SQ3和SQ4(相當(dāng)于Vail的三級(jí)層序)。受整個(gè)盆地侏羅紀(jì)盆大、水淺、坡緩及振蕩性構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的沉積背景所控制,構(gòu)成長(zhǎng)期基準(zhǔn)面旋回的短期基準(zhǔn)面旋回以基準(zhǔn)面上升半旋回為主(圖1),與中國東部斷陷盆地相同或類似沉積體系的短期基準(zhǔn)面旋回特征及其疊加樣式之間存在比較大的差異。2.1巖心特征及沉積相根據(jù)取心井段巖相類型、相序變化分析,侏羅系主要發(fā)育以下3種短期旋回類型:(1)基準(zhǔn)面上升,可容納空間增大時(shí)的辮狀河三角洲水下分支河道沉積。該短期旋回類型是研究區(qū)內(nèi)最主要的旋回類型,控制了主要儲(chǔ)層的沉積類型及其疊加樣式,廣泛分布于八道灣組和三工河組。在旋回內(nèi)部,自下而上巖石粒度由粗變細(xì),由礫巖、含礫砂巖、中—粗砂巖、細(xì)砂巖過渡為粉砂巖和泥質(zhì)砂巖,砂巖單層厚度由厚變薄,泥巖夾層厚度由薄變厚,反映可容納空間與沉積物供給量比值(A/S)逐漸增大的特征。垂向韻律是以向上變細(xì)的正韻律為主,底部發(fā)育沖刷面和滯留沉積(圖2)。(2)基準(zhǔn)面上升,可容納空間增大時(shí)的濱淺湖席狀砂沉積。發(fā)育于長(zhǎng)期基準(zhǔn)面上升半旋回的晚期,巖性以薄層粉砂巖和泥質(zhì)砂巖、泥質(zhì)粉砂巖為主,單個(gè)層韻律不明顯。在垂向上,自下而上砂巖厚度變小,巖性變細(xì),濱淺湖泥巖由薄變厚,巖性組合反映出A/S值逐漸增大的特征。(3)基準(zhǔn)面下降,可容納空間減小時(shí)的辮狀河三角洲前緣河口壩沉積。雖然研究區(qū)侏羅系各組段河流—三角洲廣泛發(fā)育,但典型的河口壩沉積并不多見。巖心觀察發(fā)現(xiàn)其特點(diǎn)是巖性較細(xì),以粉砂巖和細(xì)砂巖為主,反韻律特征明顯。發(fā)育樣式主要有兩種:①由短期基準(zhǔn)面下降半旋回早期的濱淺湖演化為晚期的河口壩[圖3(a)];②由短期基準(zhǔn)面上升半旋回的辮狀河三角洲前緣水下分支河道演化為下降半旋回的河口壩[圖3(b)]。2.2測(cè)井曲線特征中期基準(zhǔn)面旋回的識(shí)別是通過對(duì)短期基準(zhǔn)面旋回的界面特征、疊加樣式及其與測(cè)井曲線的相互標(biāo)定來進(jìn)行的。研究區(qū)侏羅系各組段的短期基準(zhǔn)面旋回是以基準(zhǔn)面上升半旋回為主的非對(duì)稱旋回,因此,僅依靠巖心剖面上識(shí)別出的短期基準(zhǔn)面旋回來組合中期基準(zhǔn)面旋回的難度較大,且容易造成錯(cuò)誤的劃分結(jié)果。因而在中期基準(zhǔn)面旋回的識(shí)別中,除正確識(shí)別短期基準(zhǔn)面旋回的相序變化外,還注重分析短期旋回界面特征的差異,并以短期基準(zhǔn)面旋回的疊加樣式及關(guān)鍵界面對(duì)自然電位(SP)、自然伽馬(GR)等測(cè)井曲線進(jìn)行標(biāo)定,通過建立測(cè)井旋回解釋模型,對(duì)全井進(jìn)行高分辨率層序地層劃分。由三工河組取心井段的巖心描述及其與測(cè)井曲線的標(biāo)定結(jié)果發(fā)現(xiàn),侏羅系各層序內(nèi)中期基準(zhǔn)面旋回的構(gòu)成樣式及測(cè)井曲線特征如下:(1)旋回界面特征明顯,即由基準(zhǔn)面下降半旋回到上升半旋回的轉(zhuǎn)換位置,均存在不同程度的沖刷或充填現(xiàn)象,反映了A/S值開始增大、可容納空間由無到有或由低到高變化的沉積過程。如莊1井三工河組二段二砂組(J1s2222)上部4376m附近的旋回界面,由于受侵蝕沖刷作用的影響,界面凹凸不平,界面之上為辮狀河道底部的砂礫巖滯留沉積。(2)基準(zhǔn)面上升半旋回主要有兩種疊加樣式:①以莊1井J1s2222上部—三工河組二段一砂組(J1s1221)為代表,由多個(gè)短期基準(zhǔn)面上升半旋回疊加而成。各短期旋回厚度變化不大,但沉積物粒度總體自下而上由粗變細(xì),反映了可容納空間逐漸增加的沉積動(dòng)力學(xué)過程。在自然電位曲線上,旋回的界面位置對(duì)應(yīng)由漏斗形向鐘形轉(zhuǎn)變的位置,界面之上曲線呈明顯的鐘形特征,自然伽馬曲線上有幅度不等的高自然伽馬異常[圖4(a)],這主要與界面附近泥質(zhì)含量較高和砂礫巖物性差有關(guān)。②以莊101井J1s2222上部為代表,由辮狀河三角洲水下分支河道過渡為濱淺湖相沉積,滯留沉積物之上的河道沉積類似于正常河道的二元結(jié)構(gòu),比較容易識(shí)別,其旋回界面位置及整個(gè)基準(zhǔn)面上升半旋回所對(duì)應(yīng)的測(cè)井曲線特征與前一種相同[圖4(b)]。(3)由于準(zhǔn)噶爾盆地腹部整個(gè)侏羅系沉積時(shí)期始終為水下沉積環(huán)境,因此,中期基準(zhǔn)面上升半旋回到基準(zhǔn)面下降半旋回的轉(zhuǎn)換位置,即次級(jí)湖泛面,在巖性剖面上均對(duì)應(yīng)厚度不等的濱淺湖相泥巖沉積,比較容易識(shí)別。該位置所對(duì)應(yīng)的自然電位曲線表現(xiàn)為低平或微齒化特征,自然伽馬曲線表現(xiàn)為高的自然伽馬異常。(4)大部分中期基準(zhǔn)面下降半旋回也是由短期基準(zhǔn)面上升為主的非對(duì)稱旋回疊加而成?？傮w上,自下而上短期基準(zhǔn)面旋回的厚度逐漸增大,沉積物粒度由細(xì)變粗,反映A/S值逐漸降低、可容納空間由大變小的沉積過程。所對(duì)應(yīng)的自然電位曲線呈漏斗形或箱形,在靠近湖泛面的位置收斂至泥巖基線,自然伽馬曲線幅度總體上自下而上逐漸降低,在短期基準(zhǔn)面旋回界面附近,由于泥質(zhì)含量通常較高,會(huì)出現(xiàn)局部的高尖。根據(jù)由巖心剖面標(biāo)定的測(cè)井響應(yīng),應(yīng)用測(cè)井資料與巖性剖面相結(jié)合的方法,對(duì)研究區(qū)侏羅系進(jìn)行了中期基準(zhǔn)面旋回的識(shí)別與劃分,將侏羅系八道灣組至西山窯組的SQ1至SQ4層序劃分為14個(gè)中期基準(zhǔn)面旋回。3層序?qū)訉?duì)油藏的控制3.1沉積微相類型的影響巖心觀察結(jié)果表明,基準(zhǔn)面上升、A/S值增大時(shí)期發(fā)育的沉積相類型與下降期沉積相類型有較大區(qū)別。侏羅系沉積時(shí)期短期基準(zhǔn)面以基準(zhǔn)面上升半旋回為主,伴隨著震蕩性構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的頻繁發(fā)生,使A/S值呈現(xiàn)非對(duì)稱的動(dòng)態(tài)變化,由此控制了沉積微相類型及其疊加樣式?；鶞?zhǔn)面下降期具有進(jìn)積型辮狀河三角洲特征,沉積微相類型主要為由短期基準(zhǔn)面上升半旋回疊加而成的水下分支河道和河口壩。由于可容納空間總體的變化趨勢(shì)是持續(xù)減小,分支河道沉積物不斷向湖區(qū)進(jìn)積,多期三角洲疊置作用較強(qiáng),三角洲分布面積較大,砂體之間連通性較好。基準(zhǔn)面上升期具有退積型三角洲特征,沉積微相類型主要為由短期基準(zhǔn)面上升半旋回疊加而成的水下分支河道。但由于可容納空間總體的變化趨勢(shì)是持續(xù)增大,分支河道沉積物不斷向盆地邊緣遷移,三角洲更多地表現(xiàn)為向陸退積的丘狀疊加形態(tài)。前積疊置作用不明顯,縱向上砂巖層疊加樣式由多層疊置向上變?yōu)橥哥R狀孤立分布,三角洲分布面積較小(圖5)。3.2橫向疏導(dǎo)體系在盆地腹部已發(fā)現(xiàn)的油氣主要來源于深部的二疊系,屬于典型的古生新儲(chǔ)成藏組合。油氣沿油源斷層進(jìn)入侏羅系后,其橫向疏導(dǎo)體系與儲(chǔ)層的配置關(guān)系是油氣成藏的關(guān)鍵,位于三工河組二段的沉積作用轉(zhuǎn)換面(SQ3層序的底界面)可能在油氣成藏中起到了重要的作用。因?yàn)檗D(zhuǎn)換面是處在沉積物粒度由細(xì)變粗到由粗變細(xì)的位置,橫向上巖性比較穩(wěn)定,上、下砂巖的物性普遍較好,泥質(zhì)含量也較低,在高壓異常作用下層序界面是油氣進(jìn)行橫向運(yùn)移的有利通道。3.3基準(zhǔn)面旋回內(nèi)砂層結(jié)構(gòu)將該區(qū)鉆井的油層段歸到所對(duì)應(yīng)的層序地層位置可以發(fā)現(xiàn),三工河組油氣層的分布與所處的層序地層位置密切相關(guān)。油層主要發(fā)育在SQ3層序基準(zhǔn)面上升期(三工河組二段的上部和三工河組一段),油氣成藏受巖性控制明顯。在臨近轉(zhuǎn)換面的位置,往往油層分布面積及厚度較大,向上變?yōu)楸庸铝⒌耐哥R狀油藏。SQ2基準(zhǔn)面下降期形成的砂層,在差異壓實(shí)形成的低幅圈閉頂部可形成薄的“油帽子”,下部多為水層(圖6)。這主要是因?yàn)榛鶞?zhǔn)面上升期湖相蓋層或隔層比較發(fā)育,砂巖側(cè)向上易形成巖性尖滅,且砂巖分選較好,儲(chǔ)層物性也較好。而在基準(zhǔn)面下降期,砂巖垂向上相互疊置,側(cè)向連通性較好,易與區(qū)域含水層相通,不易形成巖性圈閉。因此,該區(qū)的油氣勘探應(yīng)以巖性油氣藏為研究對(duì)象,在不同級(jí)次基準(zhǔn)面上升期,特別是對(duì)臨近不整合面或沉積作用轉(zhuǎn)換面的位置進(jìn)行精細(xì)的儲(chǔ)層描述,選擇有利的儲(chǔ)集相帶進(jìn)行鉆探與評(píng)價(jià)。4層序地層格架中儲(chǔ)集相帶分布(1)受盆大、水淺、坡緩及震蕩性構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的沉積背景所控制,準(zhǔn)噶爾盆地腹部侏羅系短期基準(zhǔn)面旋回以