Question

油气成藏模式与聚集规律

Answer 1

（一）油气成藏模式

车排子凸起带由于地层埋藏浅，侏罗系与白垩系不甚发育，直接披覆在石炭系的基底之上，侏罗纪末期的构造运动，也就是车莫古隆起的形成，导致车排子进一步的隆升，侏罗系充填沟谷的地层被剥蚀，后期逐步沉积白垩系。白垩系之后再次隆升剥蚀，残留部分白垩系。再上沉积较厚的新近系，其中新近系沙湾组是主要的油气勘探目的层。新近纪末又发生一次新的构造运动，也就是喜马拉雅山运动，此强烈的构造运动，对先期形成的古油气藏进行调整改造，构造运动、地层发育、储集条件对现今油气藏的形成与分布具有明显的控制作用。准噶尔盆地西北缘原油一般从深层、浅层至地表呈现常规轻质油、稠油、油砂的分布规律 （吴元燕，2002）。而车排子地区原油从上到下，依次为天然气、轻质油、略降解油、一类普通稠油、二类普通稠油，呈现为油气的反序分布。分析车排子地区出现这种分布的原因，应是该区油气多期成藏与多次改造调整所造成的，早期成藏后由于埋藏浅，保存条件不好，剧烈的生物降解成为稠油，而后期成藏由于上覆地层快速沉积，具有一定保存条件，成藏后没有遭到破坏。

车排子地区，不同时期、不同区域的油气保存条件是不同的。从时期上看，成藏期越晚油气保存条件越好，这是形成前述的油气反序分布的重要原因，研究认为西北缘燕山期对油气藏破坏最严重，其次是印支期，喜马拉雅期对油气藏的破坏程度相对较小 （吴元燕，2002）；从区域上看，不受地表水下渗影响、地层压力大于1的地区可以提供一定的保存条件，反之则相反。车排子凸起北部的稠油油藏保存条件差，而车排子凸起带的南侧轻质油油藏保存条件好，并且砂体的发育程度高，形成岩性圈闭的可能性大。因此，据前述，排1井侏罗系和白垩系稠油主要来源于昌吉凹陷二叠系烃源岩，部分有后期侏罗系烃源岩生成原油的充注。排6井区沙湾组一段稠油于新近纪晚期至第四纪由第一期 （白垩纪之后古近纪时期）稠油古油藏再调整而第二期充注成藏。而排2井区轻质原油主要是来源于四棵树生烃凹陷侏罗系八道湾组湖相烃源岩，混有白垩系烃源岩生成的原油。

从建立油气成藏模式的角度看，稠油与稀油的成藏条件与成藏过程是有差别的，必须结合地质历史的背景恢复油气成藏过程，以探讨油气的聚集规律。

1.昌吉凹陷至车排子凸起带油气成藏模式

油源对比结果表明，侏罗系、白垩系与新近系稠油主要来源于昌吉凹陷二叠系烃源岩。昌吉凹陷中下二叠统的烃源岩在三叠纪末生油已经结束，侏罗纪以后主要以生气为主，因此，车排子凸起北部稠油油藏为早期二叠系生成原油形成的古油藏调整的结果，为次生油藏。稠油有两期成藏：第一期为白垩系以后至古近纪时期，主要分布在侏罗系与下白垩系储层中；第二期为新近纪以来，分布在新近系沙湾组储层中，结合地质演化历史即可恢复油气的成藏过程 （图8－44）。

图8－44 昌吉凹陷—车排子凸起带油气成藏模式图

三叠纪末，中下二叠统烃源岩均逐步进入生油高峰 （图8－45），且生油过程可能一直持续到早白垩世。红车断裂以东的车拐断裂带地区发育扇三角洲前缘沉积相带砂体，储层的孔渗较高，靠近断裂的下盘可聚集成藏，此期，车拐断裂活动性弱，油气主要分布在下二叠统的佳木河组与中二叠统夏子街组，其上部的乌尔禾组与三叠系为局部盖层，保存条件有利。

图8－45 昌吉凹陷烃源灶的埋藏史、热史以及生烃强度

侏罗纪时期，来自二叠系的油气向西运移，首先充注至红车断裂下盘构造圈闭中，同时部分油气沿红车断裂带继续向上运移，由于盆地大规模的构造运动 （主要为燕山Ⅱ幕），油气在向上运移的过程中部分可能已经散失，但由于在这一阶段该套烃源岩基本为连续生烃，油气可以不断地得到供给，因此仍有一部分油气通过红车断裂带运移至车排子地区的石炭系潜山内幕 （断块）圈闭、侏罗系沟谷充填圈闭中聚集，但遭受到了严重的生物降解而形成 A₂稠油油藏。由于燕山运动期间正值车排子地区的强烈隆升期，形成的车莫古隆起规模较大，直接影响车拐断裂带早期形成的油气，对二叠系形成的油气进一步的调整改造至侏罗系储层，上覆的西山窑组为局部盖层，保存条件有利，形成侏罗系的次生油气藏，但是此类油气藏的规模较小，局部发育。

白垩纪末期至古近纪时期，燕山运动过渡至喜山运动的早期，此时车排子沉积厚度较薄，车拐断裂带下盘的油气藏进一步的调整运移，沿侏罗系顶部的不整合面，运移至车排子凸起带侏罗系与白垩系储层，然而车排子凸起带此时上覆沉积较薄，盖层不发育，油气在车拐断裂带的上盘一边运移，一边降解，一边稠化，在侏罗系与白垩系储层中发现了少量的稠油包裹体，稠油在车排子凸起带聚集成藏，运移至排1、排6、排7以及车浅1井聚集成藏，但是此次油气藏的调整规模比较小。

新近纪以来，车排子凸起带沉积了厚度较大的沙湾组，沙湾组成岩作用弱，原生孔隙发育，孔渗较高，储层物性较好。八道湾组和三工河组烃源岩相继进入大量生烃期及生烃高峰，西山窑组目前也处于大量生烃期。由于这一时期中下侏罗统烃源岩处于连续大量生烃阶段，因此油气可以持续充注并形成较大规模的聚集。来自昌吉凹陷西部及山前断褶带（可能还有少量南部四棵树凹陷）的中下侏罗统油气在车排子地区新近系圈闭中充注成藏。由于上覆泥岩段的快速埋藏，提供了一定的封油条件，油气充注时间晚，速度快，天然气多向上逸散，而原油多尚未开始降解，以油轻气少的形式聚集成藏，而封盖能力差的浅层地区以稠油的形式存在。在新近纪的末期，也就是晚期构造运动发生，车拐断裂带的油气藏又进一步的调整改造而形成新近系沙湾组稠油油藏，首先通过新近纪以来形成的层间断层，垂向运移，再沿新近系上部的不整合面运移至车排子凸起带，油气也在运移的过程之中进一步的发生降解，此次生物降解更加严重，破坏性强，在新近系沙湾组储层稠油包裹体中发育，比如排203、排204井沙湾组均有发现，经过油源精细分析，认为是昌吉凹陷二叠系烃源岩的贡献。

从而经过两次车拐断裂带的幕式调整，导致车排子凸起带形成两期稠油油藏，第一期是侏罗系与白垩系稠油油藏 （主要分布在车排子凸起带北部排1井区），第二期是新近系沙湾组稠油油藏 （主要分布在车排子凸起带北部排6井区）。但是由于油气运移路径较长，油气散失量大，破坏严重，因此在车排子凸起带不易形成较大规模的稠油油藏。

2.四棵树凹陷至车排子凸起带油气成藏模式

油源对比结果表明，车排子凸起带南部排2井区沙湾组的轻质油以及排22井区沙湾组少量稠油主要来源于侏罗系烃源岩。四棵树凹陷与昌吉凹陷均有侏罗系烃源岩，前已述及，轻质油主要来源于南部四棵树凹陷。从油气运移示踪分析可知，轻质油主要由四棵树凹陷从南往北运移至车排子凸起带新近系沙湾组聚集成藏。四棵树凹陷侏罗系烃源岩至今仍然处于生烃高峰期，轻质油为晚期成藏，可能至今仍然处于成藏高峰时刻。结合地质演化历史恢复了四棵树凹陷至车排子凸起带油气成藏过程 （图8－46）。

新近纪后期，四棵树凹陷侏罗系烃源岩开始生烃，此时沙湾组的岩性圈闭已经形成，油气开始充注。昌吉凹陷侏罗系烃源岩早已达到生烃高峰，在古近纪以来一直处于生烃时期，因此也有可能对车排子凸起带有油气源贡献，但贡献量不大。车排子凸起带南部的排2井区、排8井区、排2－88、排2－92、排2－86、排2－87 井 均 开始 接 受 来 自 南 部四 棵树 凹陷侏罗系烃源岩的油气，并聚集成藏。

由于白垩系烃源岩处于低熟阶段，未进入生烃高峰，侏罗系生成的原油一部分沿侏罗系顶部的不整合面运移，并在白垩系底部聚集成藏，如卡6井白垩系底部原油；或通过断层运移进入沙湾组储层中聚集成藏，如排2－88、排2－92井区沙湾组的原油。在这两种情况下，油气运移过程未经过白垩系地层，未遭受浸染作用，或受到浸染作用的影响较小，原油主要来源于侏罗系烃源岩，表现为典型的侏罗系烃源岩生成原油的地球化学特征。另一部分原油首先沿艾卡断裂带垂向运移至白垩系顶部不整合面，如卡6井新近系原油，然后向上沿古近系顶部的不整合面快速运移聚集成藏，如排2井、排8井、排206井沙湾组原油，上覆盖层发育，成藏条件有利，主要分布在沙湾组2段形成岩性上倾尖灭油气藏，然而运移至排22井之后由于埋藏过浅，发生生物降解 （图8－47）。另外排2－86井、排2－87井新近系的原油混源作用要强一些，可能是充注的时间早，排2－86井、排2－87井受烃源岩成熟度低的白垩系浸染作用明显，故原油是混源的且成熟度偏低。

从流体包裹体证据可知，轻质油主要以气液包裹体为主，具有强蓝色荧光特征，但是由于成岩作用弱，次生加大边不发育，包裹体主要分布在石英颗粒的微裂隙中。由此表明，包裹体中气态烃类的保存记录了油气的快速充注，矿物颗粒由此快速捕获，也就导致了含烃盐水包裹体的均一化温度过高，明显与储层温度不匹配。四棵树凹陷埋藏史也可表明 （图8－47），新近系沉积速率较快，地层压实作用弱，侏罗系烃源岩快速埋藏，新近纪之后处于生烃高峰，油气快速充注至沙湾组储层聚集成藏，供烃效率高，在运移过程中，烃的散失量较小，这也是车排子凸起带距离生烃灶较远的情况下能够聚集成藏的重要原因。

图8－46 四棵树凹陷—车排子凸起带油气成藏模式图

图8－47 四棵树凹陷烃源灶埋藏史、热史以及生烃强度图

3.油气成藏模式

受盆地构造演化、烃源灶位置、烃源岩生排烃史、储集砂体展布及流体输导体系形成的控制，准噶尔盆地车排子凸起油气成藏可归纳为前后2个含油气系统 （图8－48）：①北部排1井区－排6井区侏罗系、白垩系、新近系沙湾组一段稠油油藏，源于昌吉凹陷二叠系油气，以红车断裂带－不整合－块状砂体为输导通道，以连续缓慢的流动样式聚集于石炭系、侏罗系、白垩系及新近系沙湾组一段地层及岩性圈闭中，先后受多期构造抬升影响，部分原油遭受破坏或降解，形成稠油油藏。②南部排2井区新近系轻质油藏，源于四棵树凹陷侏罗系油气，以基底不整合－断裂或断裂－连通砂体为输导通道，以快速幕式流动机制充注、聚集于上倾遮挡的岩性圈闭中。一部分沿断层运移的油气在较低部遇到稳定砂层后，岩性遮挡形成轻质油藏 （如排2、排206井）；另一部分可以继续向上运移，遇到砂体后侧向运移，形成较高部位岩性遮挡轻质油藏 （如排206－x15井、排8井）。

图8－48 车排子凸起油气系统平面展布图（据史建南，2009，已作修改）

车排子凸起区呈现 “流体跨层充注，远源复式输导，油气上倾遮挡式成藏”的成藏模式 （图8－49）。“流体跨层充注”，是指下伏二叠系烃源岩生成的油气跨层充注于石炭系、侏罗系、白垩系和新近系储层，下伏侏罗系烃源岩生成的油气跨层充注于新近系储层，纵向流体跨层运移达两三千米，甚至高达四五千米；“远源”是指四棵树生烃凹陷和昌吉生烃凹陷距车排子凸起油气藏发现区相当远，达几十至一百多千米，属长距离供烃； “复式输导”是指油气输导格架由不整合面、断裂和砂体组合形成复式输导体系，由远处深层烃源灶生成的油气经复合输导体系不断爬升运移至浅部储集层； “油气 ‘上倾遮挡’式成藏”，是指无论是石炭系火山岩岩性圈闭、侏罗系沟谷充填地层圈闭，还是白垩系、新近系沙湾组砂体尖灭或地层超覆圈闭，均是圈闭上倾方向形成岩性遮挡或不整合面遮挡，为此，车排子凸起区表现为 “上倾遮挡”式成藏。

图8－49 车排子凸起油气成藏模式示意图

（二）油气聚集规律

车排子地区油气储集层系埋深有南深北浅的趋势。稀油主要分布在车排子凸起南部排8－排2井区新近系沙湾组二段辫状河三角洲前缘水下分支河道砂体上倾尖灭岩性圈闭和侧翼滩坝砂体岩性圈闭中；排61井区在石炭系也产稀油。稠油主要分布在车排子凸起北部排6井区新近系沙湾组一段辫状河三角洲前缘水下分支河道砂体上倾尖灭油藏或地层超覆油藏中 （图8－50），其次分布于白垩系扇三角洲前缘砂体储层中，而更北部排1井区稠油主要分布在白垩系底部和侏罗系储层中。

其中，主力产层沙湾组油气分布特征与聚集规律如下：

基于车排子地区沙湾组油气成藏过程和油气分布特征的认识，对沙湾组二段的薄砂上倾岩性遮挡油气藏展开了精细的勘探，将多期辫状河三角洲前缘相变区列为首选的勘探区域。陆续发现了排206－x15、排2－15、排2－40、排8－30等岩 性 油藏，形成了数个向西北尖灭的含油气条带。

图8－50 车排子地区沙湾组油气聚集规律示意图

据砂体分布特征和沉积微相分析，沙湾组一段辫状河三角洲前缘厚层砂岩在排10—排203—排7井一线向西北超覆或相变尖灭，有利于形成大型地层、岩性圈闭。将沙湾组一段作为沙湾组二段之后的又一套勘探目的层系，重点攻关 “砂尖”区域，经过近3年的勘探，2008年发现了排22、排2－86、排2－88等多个油藏；2009年至2010年发现了排6井区上倾遮挡型岩性和地层超覆稠油油藏。车排子地区的勘探实践和新的油气发现进一步证实了对 “沙湾组油气成藏体系”的分析，表现出很好的预测性和指导作用。

总体而言，根据车排子地区成藏体系的输导机制和砂体的分布特征分析，主力产层沙湾组油气分布表现为 “鸟足”状足端聚集富油的规律。

车排子地区石炭系油气大都分布在物性较好的裂缝、孔隙型火山岩储层中。红车断裂对火山岩储层物性的发育影响很大 （支东明，2010）。

油气常沿红车断裂带呈带状、块状分布 （图8－51），断裂对石炭系火山岩油气成藏的控制作用表现在3个方面：①红车断裂带在活动期具有开启的特征，对油气运移起输导作用，主要表现为垂向及南北向运移。由于应力的释放，岩层产生大量的微裂缝，断裂带的渗透率远远大于沉积岩渗透率，是流体优先选择的运移通道。虽然断裂活动时间有限，但仍可以汇流大量的流体。断裂作用还可大大提高岩石孔渗性，火山岩由于断层剪切破碎，成为高渗透带；②当断裂带处于相对静止期时，断裂起到封闭作用，则聚集油气而成藏；③断裂作用下岩石破裂而形成的裂缝，是酸性水溶液和油气运移的通道，有利于产生溶蚀孔隙，从而使孔隙度增加。

图8－51 车排子地区石炭系油气聚集规律示意图

不同的岩相类型控制着不同的孔隙空间分布，火山岩岩相也在很大程度上影响着石炭系储层物性，主要表现在以下几个方面：①对孔、洞发育程度的影响。喷发相火山角砾岩主要发育粒间孔，砾间孔和少量气孔；溢流相安山岩也有气孔发育，溢流相玄武岩一般只发育少量无效的晶间孔；而火山沉积相凝灰岩则发育各种微孔，主要还是粒间孔，还有一些溶蚀孔等。②对裂缝发育的影响。爆发相火山角砾岩的原生砾间缝易被构造应力所改造形成具延伸方向的裂缝，从而沟通各种孔隙形成油气渗滤通道；溢流相安山岩的网状缝 （延伸方向不规则，常充填物较少）较发育；火山沉积相的凝灰岩内部结构疏松，强度较低，故易破碎形成裂缝 （细小、均匀的微细裂缝）。总之，爆发相和喷溢相的火山角砾岩、玄武岩之储集岩物性好于火山凝灰岩，其中爆发相火山碎屑岩最好。

总体来说，车排子地区石炭系火山岩油气分布表现为裂隙缝洞体聚集富油的规律。