新疆克拉玛依乌尔禾张扭性走滑断裂特征及其控藏作用研究

乌尔禾沥青矿断裂带位于准噶尔盆地西北缘乌夏断裂带乌尔禾鼻隆之上,是一个小型左旋走滑断裂带。断裂带形成后未发生强烈改造,断裂带内发育沥青矿脉,露头地质条件好,且有三维地震覆盖,是研究走滑断裂特征和控藏作用的天然实验室。本文采用无人机三维立体建模技术,结合野外剖面实测,对乌尔禾沥青矿走滑断裂带野外剖面露头进行定量分析和解剖。结果表明,沥青矿断裂带共发育17条断层,主断层西北侧断层呈雁列状分布,东南侧断层呈马尾状,断裂带纵向呈负花状。研究表明,断层形成于燕山期左旋剪切应力场,受拉张应力影响,整体处于张扭环境,形成张扭性走滑断裂带。断层发育空腔和诱导裂缝,尤其主动盘裂缝更为发育,空腔的开度与油气侵染宽度呈正相关。结合塔里木盆地张扭性走滑断裂与油气藏关系分析,本文认为张扭性走滑断裂是良好的垂向油气运移通道,主动盘具有侧向输导作用,被动盘具有封堵作用,走滑断裂主动盘一侧圈闭是良好的油气聚集区域。

准噶尔盆地乌尔禾—夏子街地区不整合发育特征及其在油气成藏中的作用

准噶尔盆地乌尔禾—夏子街地区二叠系至侏罗系发育多期不整合,包括削截及多期削截不整合、超覆不整合、褶曲不整合、断褶不整合和平行不整合。风化剥蚀程度的不均一性使不整合有3种典型岩石组合:底砾岩-风化壳-淋滤带型,主要分布在断裂带北部,呈条带状分布,底砾岩滞留原地,风化壳保存较好,淋滤带发育;水进砂体-风化壳(风化黏土)-淋滤带型,因湖侵导致的远物源搬运,砂层分选、磨圆度都很好;砂泥层-风化泥岩型或砂泥岩叠合型,是多次水进水退形成的。构造部位不同、构造变形强度不同、沉积物源不同是造成不整合结构差异的主要因素。在此基础上,分析了不整合成因模式。乌尔禾—夏子街地区与不整合有关的油藏众多,主要有削截不整合、断褶不整合形成的不整合面遮挡油气藏和超覆不整合形成的地层超覆油气藏。

准噶尔盆地乌尔禾地区二叠系夏子街组储层特征及评价

通过岩心观察和铸体薄片鉴定,结合压汞物性等资料,对准噶尔盆地乌尔禾地区二叠系夏子街组储层特征进行了系统研究。结果表明:研究区储层岩性以砾岩和砂岩为主,砾岩主要为砂砾岩,砂岩主要为岩屑砂岩,偶见岩屑长石砂岩;孔隙类型以次生孔隙为主,存在部分原生孔隙和少量的微裂缝;储层孔隙结构较差,孔隙度和渗透率均较低;储层物性主要受沉积作用和成岩作用的控制,沉积作用决定着砂体的原始孔隙度及储层后期成岩作用的类型和强度,成岩作用是决定砂体最终能否成为有效储集体的关键,较强的压实和胶结作用以及相对较弱的溶蚀作用是造成研究区储层物性较差的主要原因。根据储层物性和孔喉参数等将研究区储层划分为5类,大部分集中于Ⅳ类和Ⅴ类储层,属于低孔、低渗储层。夏二段储层物性比夏一段略好,为低孔、低渗背景下的相对优质储层。

乌尔禾地区夏子街组异常高阻储层展布及成因

为明确夏子街组异常高阻储层展布及成因，通过岩性、物性及成岩作用特征综合分析，得出如下认识：异常高阻致密层以云化凝灰质砂砾岩为主，内部相对低阻储层以凝灰质粉细砂岩为主，为孔隙一裂缝双重介质储层。储集空间主要为剩余粒间孔、粒内溶孔、粒间溶孔、裂缝，整体属低孔、特低渗储层。平面上主要分布在乌南断裂一风10井断裂夹持的构造高部位应力集中带，垂向上主要集中于异常高阻段内部的相对低阻凝灰质粉细砂岩内。异常高阻体成因与云化作用有关，深部富含Ca^2＋、Mg^2＋的火山热液沿断裂上移，在靠近断裂的构造高部位、高凝灰质＋砂砾岩组成的刚一粗岩性组合带内，火山热液循环充分，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，后期风城组烃源岩有机质生烃排出的有机酸性溶蚀流体沿断裂系统对该段的易溶安山质、流纹质、长石及部分云质组分选择性溶蚀，形成相对低阻储层。

准噶尔盆地西北缘乌夏断裂带断裂活动与油气运聚

准噶尔盆地西北缘冲断带东段的乌夏断裂带是西北缘构造活动最为强烈的地区。由于多期的构造活动,断裂的平面和剖面形态呈现出复杂化和多样性。在垂向上,以侏罗系底界为界,将断裂划分为深层断裂体系和浅层断裂体系,由于深、浅层断裂体系活动时间和活动强度的差异,对油气成藏的控制作用也有明显的不同。从断裂的活动期与油气的运聚期配置关系来看,三叠纪至侏罗纪的断裂活动与烃源岩的主生排烃期相匹配,对油气的运聚产生了重要的影响。断裂与不整合构成"之"字型运移网络,使油气从凹陷中心向盆地边缘、从深层向浅层呈台阶式运聚成藏。

准噶尔盆地乌夏断裂带三叠系沉积相研究

通过岩心、测井、录井、地震等综合资料,系统研究了准噶尔盆地乌夏断裂带三叠系的沉积相特征及沉积体系。研究表明,研究区三叠系发育冲积扇、扇三角洲、湖底扇和湖泊相等4种沉积相类型,从百口泉组到白碱滩组经历了气候由干旱至潮湿的湖侵过程。百口泉组以冲积环境为特征,发育夏子街冲积扇群和百口泉冲积扇群;克拉玛依组上、下亚组以扇三角洲和滨浅湖相沉积为主;白碱滩组为最大湖侵期,以湖泊相沉积为主,发育小规模扇三角洲及湖底扇沉积。其中,克拉玛依组的扇三角洲前缘储集物性最好,是最有利的沉积相带;百口泉组的冲积扇扇中与断层和不整合面相配合也是较好的储油相带。

乌夏断裂带侏罗系油气成藏主控因素

乌尔禾-夏子街断裂带是一个晚石炭世至三叠纪发育起来的大型逆掩断裂带,断层主要发育在三叠系以下层位,侏罗系以上近于单斜形态。目前已在二叠系、三叠系和侏罗系发现油气藏,其中侏罗系含油层位主要集中在八道湾组,油藏类型以地层和岩性油气藏为主,原油遭受次生改造作用较强。通过对该区侏罗系典型油气藏的解剖证实,油气是沿断裂运移至侏罗系底部不整合后发生侧向运移,上倾方向遇稠油遮挡在底砾岩或水进砂体中成藏。这一认识已得到勘探实践证明。

准噶尔盆地乌夏断裂带构造迁移特征

准噶尔盆地乌夏断裂带内以发育众多生长逆断层为特征,通过对断层生长指数、断层组合关系等的分析认为:断层的平面组合样式主要有平行式、雁列式、斜交式、正交式和帚状等5种类型;二叠纪时期断层以北东向为主,三叠纪-侏罗纪时期断层以近东西向为主,断层相互切割叠加,整体上呈弧形展布。断层的构造活动具有早期西部强于东部,晚期东部强于西部,以及从二叠纪到侏罗纪断层由西向东迁移、活动强度逐渐减弱的分区性和分段性特点。

准噶尔盆地西北缘乌夏走滑构造及油气勘探意义

野外地质调查资料和二维-三维地震反射剖面显示,西准噶尔晚古生代-中生代发育达尔布特走滑断层和克拉玛依—夏子街断裂带,达尔布特走滑断层为正花状构造,克拉玛依—夏子街断裂带发育右行走滑构造,形成雁行排列的乌尔禾背斜、夏子街背斜和高角度倾斜剪切断层等。古生代晚期-中生代准噶尔盆地西北缘发生右行剪切为主兼有逆冲的走滑运动,形成走滑断层和剪切断层转折褶皱,并非过去较普遍认为的准噶尔盆地西北缘发育逆冲推覆构造。新生代印度板块—欧亚大陆碰撞引发达尔布特断层重新活动发生左行走滑,克拉玛依—夏子街断裂带新生代未活动。搞清走滑构造的特征及其相关的圈闭类型,对该区油气勘探很有帮助。

准噶尔盆地西北缘北东段下二叠统风城组白云质岩岩石学和岩石地球化学特征

白云质岩类是准噶尔盆地西北缘北东段乌尔禾—夏子街地区二叠系风城组最为重要的油气储层类型,已提交石油三级储量近亿吨。在前人研究基础上,本文采用岩石学和岩石地球化学相结合的分析手段,探讨这套特殊白云质岩的成因机制,为准噶尔盆地西北缘白云质岩致密油勘探、评价提供科学的地质依据。通过X衍射、阴极发光、扫描电镜观察及岩石薄片镜下鉴定认为,发生白云石化作用的母质为火山凝灰物质以及陆源的、细粒的凝灰岩碎屑。白云石普遍发育"雾心亮边"和"环带"等交代残余结构,非传统的沉积成因;从岩层厚度以及矿物组成等判断,不是热水成因。元素分析表明,随着白云石化成岩作用强度的增加以及外部流体的参与,岩石化学组分(包括主量元素如Fe、Mn和微量元素)或富集、或流失亏损,呈规律性变化。白云质岩中的Yb/Ca与Yb/La比值分布在岩浆成因的范围内。综合分析表明,研究区的白云质岩的交代原始物质为凝灰物质,堆积之后发生蚀变、方解石化,在镁离子参与下进而发生不均匀白云石化。

准噶尔盆地乌夏地区侏罗系储集层成岩作用与孔隙演化

乌夏地区侏罗系储集层主要是冲积扇、扇三角洲及辫状河沉积环境下形成的岩屑砂岩及长石岩屑砂岩。对储集层成岩作用过程的研究结果表明,储集层的孔隙演化与成岩作用有密切关系。压实作用及早期胶结作用是促使原生孔隙遭受破坏的主要原因;碎屑颗粒、粘土矿物及碳酸盐的溶解是形成次生孔隙的主要因素;后期(含)铁方解石等胶结物使次生孔隙被充填。孔隙演化经历了原生孔隙破坏、次生孔隙形成、次生孔隙破坏3个阶段。

准噶尔盆地乌夏地区二叠系沉积特征及有利储集层

准噶尔盆地乌夏地区二叠纪处于前陆盆地的早、中期,受断层活动、火山作用和物源等不同因素影响,早二叠世发育了一套由火山岩向火山碎屑岩、正常碎屑岩过渡的岩性组合,火山作用总体向上逐渐减弱。中、晚二叠世前陆盆地逐渐向坳陷盆地过渡,其中风城组沉积期为二叠纪最大湖侵期,沉积中心向南迁移;夏子街组沉积期和下乌尔禾组沉积期广泛发育扇三角洲-湖泊相沉积组合,自下而上为基准面上升-下降-上升的旋回。岩性和构造控制了火山岩储集层的发育,沉积相则控制了碎屑岩储集层的发育。水下分流主河道砂体的粒内溶孔、构造活动带火山碎屑岩的裂缝、深层火山岩中的气孔是最为有利的储集空间。

准噶尔盆地乌夏地区构造岩相带与油气聚集

乌夏地区南北分3个带,东西分3个变形区,共划分为9个构造单元,发育9种构造岩相带,三大沉积体系。不同的构造带发育不同的沉积体系,生长断层造成断层两侧同期地层沉积厚度与沉积体系的明显差异,断层的走向控制沉积体系的展布方向,阶梯式逆冲断层可形成多级断崖扇。乌尔禾背斜扇三角洲前缘(冲积扇扇中)、乌夏—卡拉麦里冲断区扇三角洲平原(冲积扇扇根)及夏红断褶区扇三角洲平原(冲积扇扇根)构造岩相带是油气聚集的有利区。

准噶尔盆地乌夏地区构造调节带特征及成因

构造调节带的有关问题在我国东部伸展盆地中研究较多,而在西部挤压盆地中研究相对较少。通过研究,把准噶尔盆地乌夏地区调节带分为3种类型:同向接近型、同向叠覆型和同向共线型。同向接近型调节带主要分布在夏子街地区,同向叠覆型调节带分布在乌尔禾地区,同向共线型调节带分布在乌尔禾、乌夏及夏红3个区块的过渡带。由于调节带控制砂体展布,而紧邻的断层又可作为油气运移的通道,因此调节带是油气运聚的有利场所。研究指出,百乌断裂和乌南断裂之间、夏59井断裂和夏红南断裂之间以及乌尔禾断裂带和乌夏断裂带、乌夏断裂带和夏红断裂带之间的调节带,是该区形成油气藏的有利地区。

乌夏地区二叠系火山岩储集层裂缝特征

乌夏地区二叠系火山岩储集层储集空间中裂缝发育,是油气渗流的重要通道,其构成了油气储集的重要空间,控制了储集层分布。针对该区火山岩储集层分布和结构构造特点,研究和分析了火山岩的裂缝特征,利用岩心观测和成像测井等方法对火山岩储集层的构造裂缝进行了识别,结果表明,这些方法能更准确地进行了裂缝参数的判定与裂缝孔隙度的计算及火山岩储集层评价。

准噶尔盆地乌夏地区侏罗系层序与地层发育特征

通过在地震、钻井、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乌夏地区侏罗系的层序划分方案。研究表明,该区侏罗系共划分为2个超层序,7个层序,第1个超层序包括JSQ1、JSQ2、JSQ3、JSQ4、JSQ5层序(相当于下侏罗统八道湾组、三工河组和中侏罗统西山窑组);第2个超层序包括JSQ6、JSQ7层序(相当于中侏罗统头屯河组、上侏罗统齐古组)。研究区侏罗系各层序的地层展布在平面上呈现一种早期退积、晚期进积的旋回,地层发育特征为沉积建造与改造共同作用的结果。

准噶尔盆地乌夏地区稠油生物降解特征

准噶尔盆地乌夏地区稠油主要分布在风城油田,由于受到较强烈的生物降解作用影响,密度和粘度很高,正构烷烃和无环类异戊二烯烷烃严重降解,胡萝卜烷缺失,藿烷含量部分降解或严重降解,甾烷和重排甾烷部分降解,而三环萜烷含量、孕甾烷和升孕甾烷含量很高,m(Ts)/m(Tm)平均值为3.55。根据稠油的正构、异构烷烃降解程度、生物标记化合物和25-降藿烷系列化合物的降解程度以及三环萜烷含量和孕甾烷含量,将乌夏地区稠油生物降解作用级别划分为6级,并以此为依据将乌夏地区稠油分为6种类型。

准噶尔盆地乌夏地区天然气地球化学特征

准噶尔盆地乌夏地区天然气主要含烃类气体,以甲烷为主,干燥系数平均为0.8801,多为湿气,V(iC4)/V(nC4)平均为0.88,V(iC5)/V(nC5)平均为0.99,热演化程度较高。非烃气体中氮气含量较高,其次为二氧化碳,氧气含量最少,不含硫化氢。随着深度增加,天然气相对密度、干燥系数、甲烷含量、重烃气含量和非烃气体含量可按规律分为7个变化带。天然气具有δ13C1<δ13C2<δ13C3<δ13C4的正碳同位素系列特征,烷烃气是原生型有机成因气。天然气源岩Ro为0.21%～1.66%,烃源岩主要在低成熟和成熟阶段生气,根据δ13C1与δ13C2-δ13C1关系以及有机成因气δ13C1与V(C1)/V(C2+3)关系,判断天然气的成因类型主要为石油伴生气,乌32井区可能存在凝析油伴生气。

利用Kohonen神经网络划分乌夏地区深层沉积相

在对准噶尔盆地乌夏地区二叠系夏子街组的研究过程中,利用连片三维数据体的高信噪比和波组特征明显的优点,选择了可信度较高的地震反射内部结构和外部形态,辅助地震属性(瞬时振幅、瞬时频率和相关长度),使用Kohonen神经网络方法对地震相进行了量化分析和命名,并且利用测井解释和岩心分析及古生物特征等分析成果,将地震相转换为沉积相,取得了良好的地质效果,并解决了深层井少情况下沉积相难于划分的问题。

准噶尔盆地玛湖凹陷北部—乌夏断裂带天然气成因与来源

针对准噶尔盆地目前勘探程度相对较高的玛湖凹陷北部—乌夏断裂带天然气特征变化较为复杂的实际,通过天然气赋存特征、天然气与相关烃源岩有机地球化学特征的详细分析,对天然气的成因与来源进行了系统的研究。研究发现,该区已有的天然气主要为原油溶解气,少量气层气主要分布在乌夏断裂带的中生界,为原油溶解气溢出而形成的浅层气。天然气以烃类化合物为主要组分,二氧化碳与氮气等非烃含量相对较低。天然气干燥系数介于0.66～0.99之间,主要为湿气,少数干气主要分布在较浅的部位,是运移分异作用较强、保存条件较好的结果。天然气成因类型主要为腐泥型和偏腐泥型的过渡型,未见腐殖型天然气。气源分析表明天然气主要来自风城组湖相腐泥型—混合型母质的烃源岩,乌尔禾组腐殖型母质烃源岩有少量贡献,佳木河组腐殖型母质烃源岩对玛湖凹陷北部斜坡区断裂发育部位的局部天然气有贡献。