准噶尔盆地克百断裂带石炭系内幕型火山岩储层特征及成藏规律

基于测井、实验、试油等资料,根据生油岩、储盖组合、输导体系、圈闭等油藏关键要素的配置,分析准噶尔盆地克百断裂带石炭系内幕型火山岩储层特征及油气成藏规律。结果表明:研究区石炭系内幕型火山岩储层发育于石炭系顶界800 m以下,内幕储层有利岩性主要为凝灰岩和安山岩,储集空间主要为裂缝型和裂缝—孔隙型;火山爆发间歇期沉降的粉砂质凝灰岩为良好的盖层,输导体系为克百断裂及次生断裂,在逆冲推覆构造作用下,形成的构造—岩性圈闭为油气提供良好的富集条件。克百断裂带石炭系内幕型火山岩于玛湖凹陷二叠系烃源岩生成油气,沿油源断裂运移,在火山岩内幕构造—岩性圈闭聚集成藏,形成新生古储的近源成藏模式。该结果为准噶尔盆地克百断裂带石炭系深层内幕型油藏勘探提供指导。

克百断裂带内幕火山岩岩石学及岩相学特征

克-百断裂带上盘石炭系火山岩油藏为全国最早发现的火山岩油藏,自20世纪50年代发现以来,一直表现出蓬勃的生命力。2016年5月19日,白861井在距石炭系不整合面1500m之下试油获得日产13.92t的工业油流,表明内幕较大的油气勘探潜力。

准噶尔盆地克百断裂带油源分析

克百断裂带是准噶尔盆地油气聚集最为丰富的地区,其油源一直是悬而未决的问题。百克断裂带原油凝固点相对较低,饱和烃含量和含蜡量相对较低;原油根据生物标志化合物特征划分为A类和B类,不同类型原油的分布具有明显的分带性。结合原油地化指标对原油运移方向的指示作用,经分析认为本区的主要油源是克百断裂逆掩的风成组烃源岩,断裂带地层的展布也证实了此观点。综合克百断裂的分段封闭性和油源分析成果,总结出了本区"山下供油,断裂控油"的油气成藏模式,并预测了新的勘探领域,以指导新一轮的油气勘探。

准噶尔盆地西北缘克-百断裂带石炭系油气成藏控制因素新认识

针对准噶尔盆地西北缘克-百断裂带上盘石炭系老油区勘探的有利储层分布规律、成藏模式和油气藏类型等关键技术难题展开研究,对其控制因素进行了重建。克-百断裂带上盘石炭系的有利储层受断裂、裂缝和长时间风化淋滤控制,储层渗流能力主要决定于微裂缝,而微裂缝主要分布于断裂附近2-3km范围内,断裂间距2-5km,提出了有利储层不受岩性控制、整带分布、沿断裂更发育等新认识,改变了有利储层受安山岩控制、局部分布的原认识。通过重建成藏模式和油藏类型,提出油气沿断裂带富集,改变了断裂起封堵作用的原认识;油藏类型由断块—岩性油藏变为断裂富集的大型地层油藏,由局部含油变为整带含油。在新认识指导下重新勘探,扩大了勘探范围,2005—2007年新增石油探明储量超过以往50年探明石油地质储量之和。

火山岩岩性地层油藏成藏条件与富集规律——以准噶尔盆地克—百断裂带上盘石炭系为例

为了进一步扩展准噶尔盆地西北缘克(克拉玛依)—百(百口泉)断裂带上盘石炭系火山岩油气勘探开发工作,经过仔细研究和实际勘探,揭示了石炭系火山岩油气成藏机理、主控因素和油气富集高产规律。克—百断裂带上盘石炭系油气源于断裂带下盘二叠系烃源岩,生成的原油由主断裂下盘沿断裂、不整合面、石炭系储集层逐级向上盘运移,形成上盘石炭系油藏,受断裂、老山边缘稠油封堵、上覆三叠系油藏及白碱滩组盖层遮挡,形成平面上满带含油、纵向多段含油的大规模岩性地层油藏。克—百断裂带上盘石炭系油藏为裂缝-孔隙双重介质,非均质性强,断裂发育的爆发相、溢流相火山岩分布区是油气富集高产的主要区域。该区2005年探明石油地质储量超过5000万t,三级石油地质储量超过1.8亿t,展现了上盘石炭系火山岩良好的油气勘探前景。

准噶尔盆地克—百断裂带火山岩储层特征研究

为深入剖析准噶尔盆地克—百断裂带石炭系火山岩风化壳储层特殊性,寻找优质储层,对该区火山岩岩芯样品、普通薄片、铸体薄片、荧光薄片、成像测井等资料进行分析,探索火山岩风化壳孔缝基本特征和成因。研究结果认为:该火山岩储层孔缝类型和特征多样化,以次生溶孔、裂缝为主,为低孔特低渗储层;熔岩脆性大,构造裂缝较发育,熔岩层旋回顶部原生气孔发育;近断裂和风化壳顶面更易形成次生孔缝带。储集空间组合方式复杂,主要划分为裂缝—气孔、裂缝—颗粒间孔、裂缝—斑晶溶孔、裂缝—基质溶孔4种类型。后期的风化淋滤作用、构造破裂作用和溶蚀作用使风化壳的储集性能得到改善,而热液蚀变充填作用和胶结充填作用则对储层产生了破坏。油气聚集受断裂和不整合面的控制,可形成断裂控制的断阶式断块油气藏和不整合面控制的大型地层油气藏。

准噶尔盆地克—百断裂带上盘石炭系内幕火山岩储集层特征及展布

准噶尔盆地克—百断裂带上盘最新钻井发现,在石炭系顶面之下较深的内幕火山岩区域获得工业油流。通过岩心、薄片、扫描电镜、主量元素和岩石物性等资料,明确了研究区石炭系内幕火山岩储集层特征及展布。研究表明,克—百断裂带上盘石炭系内幕储集层顶面最大深度位于石炭系不整合面以下800 m,岩相(岩性)以爆发相空落亚相(凝灰岩)和溢流相下部亚相(安山岩)为主,储集空间以次生溶孔和构造缝为主。不同岩相具有不同类型和程度的成岩作用,经历了不同的孔隙演化过程。溢流相上部亚相和溢流相下部亚相孔隙演化程度最高。冷凝固结作用控制其原生孔隙的形成,构造破碎作用及溶蚀作用至关重要。受构造和溶蚀作用控制的Ⅰ类和Ⅱ类储集层为有效储集层,主要分布于克—百断裂附近。

正牵引构造形成过程的物理模拟及其油气勘探意义:以克-百断裂带为例

长期以来牵引构造被视为油气勘探的重点领域,随着构造沉积学的发展,同沉积逆牵引构造已经取得了大量的进展,但是对正牵引构造的研究还比较少,使其成为了研究热点。关于克-百断裂带的构造成因机制尚还存在争论,与正牵引构造相关的物理模拟在国内尚未见报道。本文通过地震解释资料描述了准噶尔盆地西北缘克-百断裂带正牵引构造的变形特征,结合应力场分析,讨论了正牵引构造的成因机制;并设计物理模型对正牵引构造的形成演化进行了模拟,给出了克-百断裂带为挤压成因的新论据。研究认为,克-百断裂带的正牵引构造是在印支期、燕山期挤压推覆过程中形成的,属于同生逆断层体系;塑性地层的发育是正牵引构造产生的前提;随着前冲断层倾角变大,断层活动性减弱,为断层上盘地层收缩形成正牵引构造创造了条件。此次研究提出正牵引构造的形成演化模式分为三个阶段:第一阶段为褶皱轴面紧贴断层面的雏形阶段;第二阶段为褶皱轴面旋转,规模扩展阶段;第三阶段为继承性同沉积阶段。结合前人研究成果,认为同生逆断层可作为油气运移通道,但是正牵引构造的高部位并不一定是有利的油气聚集区;正牵引构造第一阶段形成的底形控制了砂体的展布,在第二阶段,构造低部位能形成岩性油气藏;而正牵引构造发育的第三阶段,可在构造高部位形成构造或地层圈闭油气藏。

后撤式逆冲推覆断层成因机制及物理模拟——以准噶尔盆地西北缘克-百断裂带为例

位于准噶尔盆地西北缘中段的克-百断裂带,晚二叠世以来发育了一系列后撤式逆冲断层。长期以来,关于克-百断裂带高角度逆冲断层的成因机制一直处于争论当中,后撤式逆冲断层的物理模拟在国内尚未见文献报道。论文通过地震解释研究了克-百断裂带的构造变形特征及其演化阶段;应用断层"活动性系数"理论,半定量地描述了挤压条件下断层"活动性系数"、摩擦系数与断层倾角之间的关系,证明了挤压条件下也能形成高角度逆断层;结合"造山楔"理论解释了后撤式逆冲断层的成因机制。研究认为,克-百断裂带后撤式逆冲断层是印支期、燕山期持续挤压和扎伊尔山隆升效应综合作用的产物:挤压过程中发生"泊松效应",随着断层倾角增大,断层面上的正压力迅速增大、"活动性系数"降低,当倾角增大到一个临界值后断层停止活动,形成高角度的逆断层;同时扎伊尔山隆升造成挤压应力上移,为断层的后撤奠定了基础。最后利用砂箱物理实验模拟了克-百断裂带后撤式逆冲断层的形成过程。

准噶尔盆地克——百断裂带石炭系内幕储层测井岩性识别

准噶尔盆地西北缘克—百断裂带上盘石炭系内幕储层火山岩岩性复杂,常规测井解释难以满足岩性精细识别的要求。在岩石分类及命名的基础上,采用"先成分识别、后结构区分"层次分解思路,通过常规测井系列构建参数M[(Δtf-Δt)/(ρb-ρf)]与N[(φNf-φN)/(ρb-ρf)]及其和GR,Rt/Rxo相互之间的交会图版,并辅以成像测井(FMI),对该区石炭系内幕储层进行了测井岩性综合识别。结果发现,N-GR交会图可有效区分火山岩与沉积岩;N-M交会图可识别基性与中性火山岩;GR-Rt/Rxo交会图结合成像测井图版可进一步区分火山熔岩、火山碎屑岩与次火山岩。通过18口井的岩心薄片鉴定检验,符合率为89%。从而建立了克—百断裂带石炭系内幕储层火山岩岩性识别技术流程,这对加大火山岩油藏勘探具有重要的价值。