准噶尔盆地南缘山前冲断带芦草沟组储层含气性及主控因素分析——以米参2井为例

在野外地质考察、重磁电勘探成果基础上,在准噶尔盆地南缘山前冲断带乌鲁木齐一带进行了页岩气参数井——米参2井施工。综合钻探、地质综合录井、测井和分析测试数据,进行该区芦草沟组泥页岩储层含气性评价,并对储层有机碳含量、孔隙度、矿物组分和页岩裂缝发育特征等方面进行研究。分析储层含气性主控因素,旨在对识别准噶尔盆地南缘山前复杂构造带页岩气“甜点”及勘探开发提供地质依据。结果表明,该区芦草沟组泥页岩含气层累计有效厚度206.9 m(34层),其中气层有效厚29 m(3层),最大总含气量1.64 m^(3)/t;储层总含气量与有机碳含量、核磁有效孔隙度和矿物成分之间相关性较弱,与核磁自由流体孔隙度和裂缝密度呈较好的正相关,认为在准噶尔盆地南缘山前冲断带,应以在远离断裂的构造相对稳定区域寻找裂缝型“甜点”为主。

准噶尔盆地南缘西部山前褶皱—冲断带构造分带特征及形成演化

准噶尔盆地南缘西部构造呈新的构造叠置特征和复杂的复合叠加构造样式,叠加构造在空间分布上具有明显的分带特征。根据野外地质调查和地震解释资料,采用平衡剖面恢复、楔型构造理论和构造地质学分析方法,研究复杂叠加构造变形差异及分带特征。结果表明:准噶尔盆地南缘西部发育受基底卷入与顺层滑脱联合与差异控制下的空间断褶体系,褶皱发育受断层控制,褶皱与断层相互叠加形成构造楔、双重构造、突发构造等复合构造样式,表现为多期活动特征。研究区按构造变形性质及变形差异可划分为山前逆冲推覆构造带、基底卷入型褶皱—冲断带、盖层滑脱型褶皱—冲断带3个构造带;其中,基底卷入型褶皱—冲断带与第一排断褶带重合,受控于基底卷入型断裂体系,发育基底卷入式大型构造楔、背形堆垛式双重构造与前倾双重构造,背斜轴线与断层线平面重合度高;盖层滑脱型褶皱—冲断带包括第二和第三排断褶带,受控于顺层滑脱型断裂体系,发育断展褶皱,背斜轴线与断层线平面重合度低,构造垂向上具有分层差异,构造变形程度自南向北表现为由强至弱。挤压应力作用的时期和强度、滑脱断层的向北滑脱、构造楔的楔入长度及推挤距离、滑脱层的厚度和上覆地层厚度,以及沉积时代、沉积速率和岩性差异等因素是引起研究区构造垂向分层、南北分带的原因。该结果对明确研究区构造发育及下一步油气地质勘探具有指导意义。

龙门山前冲断带的油气勘探对准噶尔盆地南缘油气勘探的启示

通过对准南冲断带及其前陆盆地系统与四川盆地西部龙门山冲断带及其前陆盆地系统在构造与石油地质 特征等方面的广泛类比分析,在借鉴龙门山前冲断带在石油地质研究与油气勘探等方面的成功经验的基础上,对准南 构造带的油气勘探提出了五点有益的启示。

准噶尔盆地南缘褶皱-逆冲断层带分析

讨论了与准噶尔盆地南缘褶皱-逆冲断层带有关的4个问题。(1)准噶尔盆地南缘褶皱-逆冲断层带具有纵向分带、横向分段和垂向构造分层的特征:纵向上由南至北可分为逆冲推覆构造带、基底卷入褶皱-冲断带和滑脱型褶皱-冲断带三个带;横向上,基底卷入褶皱-冲断带从西至东按横向调节带分为5个段,构造特征表现为反冲断层从不发育到向南反冲的位移逐渐增大、反冲断层所滑脱的层位亦逐渐加深;滑脱型褶皱-冲断带以红车断裂为界划分为西段和东段,西段构造运动弱,构造变形具双层结构;东段构造运动较强,发育大型冲向后陆的反向逆冲断层,构造变形多具有3层结构。(2)逆冲断层-褶皱类型按其形成机制分为基底卷入型冲断-褶皱、滑脱型冲断-褶皱以及基底卷入-滑脱混合型冲断-褶皱3大类,其中,基底卷入型冲断-褶皱的特征是褶皱作用发生在逆冲断裂之前,而滑脱型冲断-褶皱以冲断和褶皱同时或冲断层先于褶皱形成为特征。(3)本区存在横向和纵向传递带。横向调节带一般分布于基底卷入型褶皱-冲断带,主要为左旋走滑断层;纵向传递带分布于滑脱型褶皱-冲断带,以逆冲断层系斜列分布和位移纵向斜列传递为特征。(4)褶皱-冲断带形成的主控因素主要有:近南北向的水平挤压作用,上新世末—早更新世末和晚侏罗世末发生的构造变形以及古近系、下白垩统和下—中侏罗统发育的三套异常高压泥岩层相关的滑脱作用。

准噶尔盆地南缘褶皱-冲断带变形特征及成因机制模拟

准噶尔盆地南缘褶皱-冲断带发育于北天山和博格达山北侧的准噶尔盆地南部的山前地区,构造变形具有明显的横向分带、纵向分段、垂向分层特征,其主控因素在于挤压应力的作用方式和滑脱层的空间分布规律。西段受北天山斜向挤压应力作用影响,发育北西西向四排雁列式褶皱-冲断带,构造变形样式为基底卷入式厚皮构造和盖层滑脱式薄皮构造,变形过程受侏罗系煤层和白垩系、古近系高塑性泥岩层等多滑脱层控制。滑脱层及其上覆岩层厚度决定变形的强度和应力向前传递的远近程度,厚度越大,褶皱变形强度越大。东段受博格达山正向楔冲挤压应力作用影响,发育近东西向向北凸出的弧形基底卷入式褶皱-冲断带,滑脱构造不发育。根据构造变形特征和相似理论,利用沙箱模拟实验分别对正向挤压和15°、30°、45°等斜向挤压平面变形进行了模拟,结果表明正向挤压和15°斜向挤压是形成东段和西段变形特征的主控应力条件,并设计了斜向和正向挤压组合边界平面模拟实验进行了验证,合理地解释了东、西段构造变形的差异。利用双滑脱层剖面模型实验对西段四排褶皱-冲断带的演化过程进行了模拟再现。

准噶尔盆地南缘前陆冲断带油气成藏差异性分析

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。

楔形构造在山前冲断构造位移量消减中的作用——以准噶尔盆地南缘为例

介于复活的天山造山带与稳定的准噶尔克拉通之间的准噶尔盆地南缘前陆冲断带,是印度板块与欧亚大陆碰撞的远距离效应产物,也是新近纪以来青藏高原隆升并向北推挤的直接结果。前陆冲断带吸收了来自造山带的水平缩短构造位移量后,克拉通一侧构造趋于稳定。准噶尔盆地南缘与世界上多数前陆冲断带构造地质特征相似,通过区域地震剖面的精细构造几何学和运动学解析,发现其中的楔形构造非常典型,是前陆冲断带内部冲断构造位移量消减的主要方式之一,控制着前陆冲断带分布范围和变形方式。准噶尔盆地南缘构造变形主要由南侧的天山造山带向北逆掩冲断,但是大部分冲断构造位移量是通过楔形构造反向传递后消减。紧邻天山北麓的齐古-喀拉扎-昌吉等构造带,山前深部的楔形体沿侏罗系西山窑组煤层向北扩展过程中,部分位移量沿构造楔顶部的反冲断层向南消减,并切割上覆地层形成第一排背斜带,另一部分位移量则继续向北传递,在断坡位置引发褶皱变形,形成霍-玛-吐第二排构造带和安集海-呼图壁第三排背斜带。准噶尔盆地南缘第二、三排构造带中-新生界内部发育多个小型的构造楔型体,这些互相叠置的楔型构造横向延伸不大,加大了构造变形的复杂性和构造圈闭识别的难度。

准噶尔盆地南缘褶皱冲断带断裂输导石油效率评价

为了评价准噶尔盆地南缘褶皱冲断带断裂输导原油效率,通过定义断裂输导系数和分析原油成藏过程有效性,建立了断裂输导石油效率评价方法。评价结果表明,断裂输导系数沿着褶皱冲断带呈带状分布,高效断裂输导区主要位于托斯台背斜、独山子背斜、安集海背斜、霍尔果斯背斜及其以南、吐谷鲁背斜、清水河断鼻和齐古背斜等地区。高效断裂输导区内,第一排构造带断裂输导效率最高,第二排构造带次之,第三排构造带相对最低。研究区独山子油田、霍尔果斯油田、吐谷鲁油田、齐古油田等均分布在高效断裂输导范围内,表明高效断裂输导是准南褶皱冲断带原油成藏的重要条件之一。

断层相关褶皱理论在准噶尔盆地南缘山前带构造研究的应用

利用断层相关褶皱的构造几何分析方法,对准噶尔盆地南缘山前复杂构造带内基干地震剖面进行了构造解析,搭建了中、东段的构造轮廓和构造组合样式,认为东段阜康断裂带主要表现为至地表的推覆逆掩。由于位移量大部分转移至地表,阜康断裂带的前陆部分无喜山期构造带;西段造山带内的挤压往前陆方向传递过程中以前列式不断释放其位移量,造成在纵向上呈现三排主要的断层相关褶皱带。根据正演平衡地质剖面制作技术对山前复杂构造区地震剖面反射波的构造识别进行了模拟与探讨。

准噶尔盆地南缘褶皱-冲断带的构造变换带特征

研究区的横向构造变换带根据其对区域构造分段作用的规模分为3个级别,分别控制了相邻区块的构造-沉积演化和构造线展布、构造样式与变形程度的差异;纵向变换带的特征主要表现为主逆冲断层和背斜系斜列分布、逆冲位移纵向斜列传递;构造变换带形成的主控因素主要与基底构造、先存构造、滑脱断层在走向和倾向上沿多层次滑脱的转变、沉积相和岩性差异以及挤压力的作用方式等有关;它的纵向分带、横向分段作用,控制了褶皱-冲断带不同区带、区段的变形样式,从而控制了油气勘探的有利构造分布。

准噶尔盆地南缘前陆冲断带油气成藏的主控因素

准噶尔盆地南缘前陆冲断带经历多期构造运动,油气成藏条件十分复杂,对影响油气成藏的有效烃源岩、古隆起、有效盖层、断裂等因素进行系统分析,发现有效烃源岩的分布范围控制着油气的分布范围,优质的盖层对油气流保存有直接影响,油源断裂与油气的分布密切相关,断层的封闭性不同导致油气多层分布,古隆起影响着早期油气运移的方向和分布,在有充足油气来源的情况下,断裂和有效盖层是准噶尔盆地南缘前陆冲断带油气成藏的最主要因素.

准噶尔盆地南缘山前带激发因素分析

改善野外单炮资料品质就是要提高单炮的能量,保护高频能量,提高信噪比。激发药量、井深及激发层速度是改善野外单炮资料品质的3个关键因素。通过对准噶尔盆地南缘灰岩及黄土夹砾石区的激发因素的分析研究,确定了较为合理的激发药量及井深与激发层速度的匹配关系。

基于离散元数值模拟的构造变形机制分析方法——以准噶尔盆地南缘为例

受多期构造运动影响,准噶尔盆地南缘前陆冲断褶皱带具横向东西分段、南北分带,纵向构造叠置的变形特征。但该区构造变形机制及样式的不同认识在一定程度上制约了油气勘探的深入。为探究准南缘新生代以来构造变形机制及其变形过程,本文利用高精度地震、钻井和岩石力学等资料,根据实际地质条件,重点考虑滑脱层的数量、强度及厚度变化,结合滑脱层纵向组合、横向分布范围及同沉积作用、先存构造等因素,共设计了10组模型,并采用离散元数值模拟方法开展了对比实验。实验结果表明,滑脱层强度、厚度及其组合主要控制冲断褶皱带构造纵向叠置关系及构造样式,滑脱层分布及同沉积作用主要控制其横向变形范围,先存构造主要影响后期构造的继承性发育。在此基础上,分段开展了多因素组合模拟实验并与实际地震剖面进行对比,重构了准南缘构造变形过程,揭示了新生代以来其构造变形机制,即先存断裂、古凸起、三套不同性质滑脱层纵向叠置关系和同沉积作用共同控制了西段构造的形成与演化,“下强上弱”“下薄上厚”两套纵向叠置滑脱层控制了中段构造的形成与演化,先存断裂及单套较弱滑脱层控制了东段构造的形成与演化。该方法可为类似的复杂构造变形区提供参考。

准噶尔盆地南缘前陆冲断带深层地质结构及对油气藏的控制作用:以霍尔果斯—玛纳斯—吐谷鲁褶皱冲断带为例

准噶尔盆地南缘前陆冲断带位于天山北麓,在晚新生代强烈的挤压作用下,地表发育数排背斜带。由于构造变形复杂、地震反射成像质量较差,对深层地质结构争议较大,另外前新生代盆地原型对晚新生代以来的褶皱冲断带构造格局的影响也尚未探讨。霍尔果斯—玛纳斯—吐谷鲁(简称霍-玛-吐)褶皱冲断带位于准噶尔盆地南缘前陆冲断带地表第二排背斜带,利用最新采集和处理的地震反射资料,并结合地表地质露头建立深层构造模型;利用平衡地质剖面复原和构造物理模拟实验的方法探索早侏罗世盆地原型结构对现今褶皱冲断带构造格局的影响;在此基础上分析霍-玛-吐褶皱冲断带深层天然气富集规律。霍-玛-吐褶皱冲断带垂向上发育古近系—第四系逆冲推覆构造、中上侏罗统—白垩系构造楔和下侏罗统半地堑断陷结构。控制早侏罗世半地堑系统的高角度正断层在晚期挤压构造变形体系中充当逆断坡,并控制上覆构造楔和浅层逆冲推覆构造的发育。早侏罗世半地堑系统具有分段性,并通过侧向断坡进行连接,侧向断坡上覆地层发育南北向走滑调节断层。油气勘探现状表明,霍-玛-吐褶皱冲断带内部南北向走滑调节断层具有高效沟通下侏罗统烃源岩的特点,是控制天然气的富集的重要因素。以上研究表明,中西部陆内前陆冲断带前新生代古构造对于晚新生代挤压冲断构造格局和深层天然气富集规律具有重要意义。

准噶尔盆地南缘山前带阿什里背斜精细构造建模

准噶尔盆地南缘山前冲断带经历了多期叠加构造活动,构造变形特征复杂,对研究陆内造山变形机制具有重要意义。阿什里背斜处于北天山后方前陆部位,构造样式为分层滑脱变形体系控制的复式叠加背斜,垂向上包括浅层薄皮推覆构造系统和中深层复合构造楔系统。钻井和地震反射信息揭示,阿什里地区主要滑脱层为基底滑脱层,石炭系、二叠系泥岩层,中下侏罗统八道湾组、西山窑组煤层。阿什里背斜侏罗系底部不整合面受基底发育的叠加构造楔(由2~3个冲断席构成)控制,反冲断层之上石炭系-三叠系构成不对称背斜。阿什里西南大型石炭系推覆体之下发育泥盆系-石炭系组成的冲断席,构成(楔端点向上方突破的)构造楔。阿什里背斜北侧以一向斜与喀拉扎背斜过渡,指示冲断位移沿浅部滑脱层向北继续传播。阿什里及邻区发育的石炭系与三叠系-中下侏罗统不整合、二叠系内部不整合、二叠系与三叠系削截不整合、三叠系与侏罗系不整合、新近系与第四系不整合揭示了中-晚二叠世以来多期构造活动。其中,阿1井核部二叠系梧桐沟组之下钻遇的凝灰岩锆石SHRIMP U-Pb同位素分析结果显示其年龄为289.1±7Ma(95%置信度),指示了晚海西期的构造活动。根据阿什里地区地震剖面的精细构造几何学、运动学解析,结合关键不整合面,划分了5个关键构造演化期次:中二叠世阿什里西南逆冲推覆形成古隆起;晚二叠世-晚三叠世阿什里地区存在两期小规模冲断活动;侏罗纪整体稳定沉降或弱坳陷;白垩纪-古近纪多幕隆升构造活动使阿什里地区沿基底发育叠加构造楔;中新世北天山剧烈造山活动中阿什里基底构造楔向北突破形成阿克屯-喀拉扎背斜。

准噶尔盆地南缘山前带构造变速成图

准噶尔盆地南缘山前带构造复杂,深部地层横向速度变化剧烈。为了提高构造成图的精度,采用变速成图技术对研究区进行了构造成图。首先将叠后时间偏移域(简称偏移域)的T_0层位数据反偏移(偏移的逆运算)到水平叠加时间域(叠加域);然后利用叠加速度反演方法求取叠加域T_0层位数据网格点所对应的层速度值;最后采用三维射线追踪图形偏移方法将T_0图转换成深度图。对研究区变速成图结果与简单的时-深关系转换结果进行了对比,可以看出变速成图方法有效提高了构造图的精度,在工区的正南边发现一个新的背斜圈闭。

前陆冲断带深层储集层非均质性及油气差异聚集模式——以准噶尔盆地南缘西段白垩系清水河组碎屑岩储集层为例

基于钻井、测井、岩心及实验数据和油气生产资料,对准噶尔盆地南缘前陆冲断带西段深层白垩系清水河组储集层非均质性及其油气差异聚集模式进行研究。结果表明:(1)储集层以叠置连片的砾岩、砂砾岩及砂岩为特征,塑性岩屑含量高,储集空间以粒间孔为主,整体致密,其中砂砾岩物性最优;(2)较短的深埋时限匹配较低的古地温梯度和地层超压使得储集层整体成岩强度较弱,而砂砾岩具有相对更低的早期碳酸盐胶结及压实率和更高的溶蚀增孔;(3)背斜特殊的应力-应变机制使得转折端顶部储集层可较两翼宏观裂缝改造程度更大,且超压使得裂缝处于开启状态;(4)砂砾岩相对含油饱和度最高,而冲断带深层发育典型背斜油气藏,但整体表现为“大圈闭,小油藏”的特点;(5)背斜转折端顶部砂砾岩相较于两翼具有更优越的储集性能、更低的地应力大小及较高的构造位置,使得内部油气最为富集而成为高产油气层,而裂缝指数级递减使得两翼储集层难以富集成藏,但背斜缓翼相对陡翼油气平面延伸范围更大。

准噶尔盆地南缘冲断带侏罗系喀拉扎组沉积特征

为明确准噶尔盆地南缘冲断带深层储集层特征,在露头剖面观测基础上,结合录井、微量元素及重矿物资料,对准噶尔盆地南缘侏罗系喀拉扎组沉积相标志、沉积相类型、物源方向、沉积相展布及沉积模式开展研究。研究区喀拉扎组主要发育冲积扇和辫状河三角洲2种沉积相,平面上发育3个大型沉积体系,自西至东分别是齐古断褶带中段的冲积扇—辫状河三角洲沉积体系、齐古断褶带东段头屯河地区的辫状河三角洲沉积体系和阜康断裂带的辫状河三角洲沉积体系;纵向上,喀拉扎组表现为进积沉积序列,自下而上发育4个沉积旋回。喀拉扎组沉积相类型及平面展布主要受侏罗纪晚期天山造山带活动的控制,3个大型沉积体系在盆地内部形成了厚度超过200m的砂岩储集层,特别是辫状河三角洲前缘砂体分选好,厚度大,分布面积广,可与深层大型背斜构造相匹配,成为有利的勘探目标区。

芦草沟组常规-非常规油气成藏特征及模式--以准噶尔盆地山前冲断带为例

基于地质、地震及钻井等相关资料,文中深入分析了准噶尔盆地沉降-沉积以及构造-岩浆作用下二叠系芦草沟组优质烃源岩的展布及不同岩相类型的储层特征,系统地研究了盆地山前冲断带芦草沟组油气成藏特征及模式。结果表明:1)山前冲断带芦草沟组具有常规油藏、致密油藏和页岩油藏有序共生及油藏大面积连续分布的特点。2)平面上,由北部缓坡带到凹陷区,表现出常规油藏—非常规致密油藏—非常规页岩油藏有序分布的特征;纵向上,由下至上整体表现为页岩油藏到致密油藏和常规油藏,再到页岩油藏的分布特征。3)根据源储结构关系、油藏类型、岩相类型及其空间分布,山前冲断带芦草沟组油藏可分为“源储一体、源储紧邻、源储分离”3种成藏模式。