准噶尔盆地页岩油“甜点区”评价与关键技术应用——以吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组为例

非常规油气资源已成为准噶尔盆地油气勘探的新领域之一。以吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组为着手点,开展页岩油形成与富集的地质条件、“甜点”评价及预测技术方法等研究。通过总结近年来吉木萨尔凹陷芦草沟组页岩油的勘探成果,梳理出页岩油“甜点”形成的关键地质条件：①广泛分布的优质烃源岩;②致密的储层中发育物性较好的“甜点”段;③源岩层系内频繁的源储薄互层构成源内高效的成藏组合。明确芦草沟组页岩油“甜点”受控于烃源岩、岩性、物性、含油性、敏感性、脆性、地应力各向异性等参数,并基于现场实验参数建立了其评价标准。以“甜点”分布的地质需求为导向,形成了一套多参数“甜点”分布预测技术,涵盖地质、测井、物探以及工程等方面。形成的地质认识丰富了我国陆相页岩油地质理论认识,相关技术方法为准噶尔盆地其他地区页岩油领域以及国内陆相盆地页岩油的评价提供借鉴。     

陆相页岩油储层微观孔喉结构表征与含油性分级评价

针对准噶尔盆地吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组页岩油储层类型多样和油层甜点预测难度大的问题,开展页岩油孔隙发育影响机制及含油性分级评价研究。在岩心观察的基础上,应用扫描电镜、压汞和核磁共振等手段,研究吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组页岩油储层的微观孔隙结构,揭示孔隙发育及含油性影响机制,建立油层分类评价标准。结果表明：①芦草沟组发育粒间孔型、粒间-溶蚀-晶间孔型、溶蚀孔型、溶蚀-晶间孔型和晶间孔型5类储层,其中粒间孔型和溶蚀孔型物性及可动性最好,晶间孔型最差。②较高的偏粗组分数量、适中的白云石含量和低胶结物含量共同决定优质储层形成,优质储层分布受近物源、高能环境及古凹的控制。③源-储互层或一体型配置模式含油性好于邻源厚层型,15 nm和70 nm为芦草沟组能否含油及含油性变好的孔喉半径界限。④以孔喉结构与含油性关系为指导,划分出Ⅰ类油层、Ⅱ类油层和Ⅲ类油层。芦草沟组一段二亚段优质储层发育,源-储配置佳,油层甜点分布规模大。研究成果为芦草沟组页岩油油层分类评价及甜点预测提供了地质依据。     

准噶尔盆地白垩系储集层特征

准噶尔盆地白垩系储集层总体具有“低成分成熟度、低胶结物含量、高结构成熟度和粘土膜发育”的岩石学特征。岩石类型以长石岩屑砂岩和岩屑砂岩为主;颗粒之间多为点接触关系,薄膜-孔隙式胶结;长石相对含量高,普遍含方沸石胶结物是区别于侏罗系储集层的另一特点。成岩作用总体较弱,主要处于早成岩A-B阶段;剩余原生粒间孔是白垩系最主要的孔隙类型;次生溶蚀孔隙主要发育于吐谷鲁群底部砂砾岩中;岩性愈粗,孔隙结构愈好。除卡因迪克地区外,白垩系储集层普遍较优。塑性岩屑和填隙物含量低是形成优质储集层的内因;低古地温梯度、弱成岩强度和晚期深埋方式有利于孔隙的保存。砂岩成岩压实作用是储集层孔隙损失的主要因素;砂岩粒径是影响储集层性质的重要因素;沉积环境造成了岩石类型的差异;溶蚀是白垩系砾岩和砂砾岩的主要增孔因素;粘土膜发育是形成白垩系油层低电阻率的主要原因。     

玛南斜坡区风城组致密油藏储集层特征及控制因素

通过岩石薄片鉴定、X射线衍射分析、高压压汞测试等手段,研究了准噶尔盆地玛湖凹陷玛南斜坡区二叠系风城组二段致密油藏储集层的沉积环境、岩相类型、孔隙类型以及孔隙结构。结果表明,研究区风城组为封闭咸化湖盆沉积,由陆源碎屑、火山碎屑和自生矿物按不同比例混积形成的储集层,按照沉积构造、岩石组分和粒度,将储集层岩相划分为块状石灰质中—细砂岩相、块状白云质细砂岩相、纹层状白云质粉砂岩相和纹层状白云质泥岩相4类优势储集岩相;储集层孔隙类型有残余粒间孔、火山碎屑溶孔、矿物晶间孔、裂缝等,不同类型储集层孔隙直径和喉道半径差异较大。优势储集岩相是优质储集层形成的基础,溶蚀作用决定次生孔隙的形成,火山灰脱玻化形成长英质胶结物加剧储集层致密化,裂缝发育是油气高产的必要条件。研究区块状石灰质中—细砂岩相和块状白云质细砂岩相压实作用相对较弱,细粒火山灰含量相对较低,物性和孔隙结构较好,是较优质储集层。     

准噶尔盆地不整合结构的地球物理响应及油气成藏意义

准噶尔盆地自成盆期以来经历了多期次构造运动,形成数个不整合。这些不整合在剖面上可分为5种类型,它们在地震上具有明显的反射特征。在纵向上,不整合分为3层结构,每层结构发育着多种岩石类型,它们在测井曲线组合上具各自不同的响应。不整合纵向的分层结构构成油气运移的双重通道,同时为油气聚集提供良好的储集空间和圈闭条件。尽管不整合的成藏条件有共同之处,但由于形成各类不整合时的应力强度、应力作用方式及地层变形程度等存在差异,导致不同类型的不整合还具有各自不同的油气成藏模式。     

准噶尔盆地天然气勘探潜力与勘探领域

准噶尔盆地是西部大型复合叠加含油气盆地之一,油气资源丰富;而天然气探明率仅为3.96%,明显不均衡,勘探潜力巨大。准噶尔盆地天然气藏多表现为高成熟烃源岩油气系统内近源成藏、继承性构造隆起成藏、沿沟通深部气源断裂成藏、区域盖层之下成藏。依据盆地天然气气藏成藏特点,结合盆地构造演化特点与近期勘探成果,基本明确了准噶尔盆地天然气勘探领域:①陆梁隆起东部—五彩湾凹陷—白家海凸起石炭系;②中央坳陷莫索湾凸起—莫北凸起—陆梁隆起西部侏罗系;③山前冲断带上白垩统与古近系;④中央坳陷莫索湾背斜深层石炭系与二叠系。     

原油轻烃反吹色谱分析

利用程序升温进样(PTV)和切割反吹色谱分析技术对原油C₁₅及以前的轻烃组分分析方法进行了研究。通过对压力(P₁,P₂)、变压时间和变压速率等进行优化选择,在切除中—重质烃类物质、保护分析柱的同时实现了轻烃组分的快速分离分析,几个难分离物质对的分离度都优于GB/T18430.1—2001和美国1998ASTM:D5134—98的要求,分析结果稳定可靠,轻烃指纹参数和正常色谱分析结果有很好的可比性。应用此方法对准噶尔盆地部分原油样品进行了分析,轻烃地球化学参数特征清晰地反映了油样的同源性和运移方向。     

准噶尔盆地哈拉阿拉特山地区风城组烃源岩的发现及石油地质意义

准噶尔盆地北缘油气地质条件复杂,勘探难度大。通过哈拉阿拉特山地区开展了盆地构造属性、地层分布和勘探潜力等方面的研究,认为在裂陷-拉张构造背景下,早二叠世为半封闭残留海相沉积环境,并伴有火山活动,为优质烃源岩的发育提供了条件。受海西晚期—印支期构造运动影响,哈山向盆地方向强烈逆掩,造成了下二叠统的多期推覆叠加和上二叠统的大规模抬升剥蚀,现今盆地边界较沉积期大大萎缩。运用断层-褶皱构造解析技术,建立了哈山逆冲推覆+后期走滑的构造解释模式,发现了哈山推覆构造带之下发育风城组烃源岩,并且其分布向北至少可以延伸至达尔布特断裂附近,有利分布面积较前期扩大了1 000 km²;烃源岩有机质丰度高,热演化程度适中。油源对比结果显示,研究区白垩系、侏罗系、二叠系以及石炭系不同层系的原油主要来自该套烃源岩。推覆体下部下二叠统生油层系的发现,扩大了找油范围,乃至对整个北疆地区油气勘探具有重要影响。     

玛湖凹陷百口泉组扇三角洲砾岩岩相及成因模式

玛湖凹陷斜坡带下三叠统百口泉组复杂砾岩为近源粗粒扇三角洲成因,根据砾岩的沉积特征,可细分为扇三角洲平原、扇三角洲前缘及前扇三角洲,其中扇三角洲前缘又细分为前缘外带和前缘内带。根据沉积构造、颗粒形状、排列方式、支撑形式、胶结类型等特点精细划分了9种砾岩岩相,并总结了6种岩相组合序列,它们分别反映碎屑水道、辫状水道、辫状分支水道、辫流坝、水下分流河道和水下碎屑朵体等不同沉积微相环境。对比了夏子街、黄羊泉、克拉玛依扇三角洲的砾岩颜色、粒度、颗粒接触关系、结构与成分成熟度以及主要发育的砾岩岩相,进而理清了该区扇三角洲发育的控制因素、扇三角洲发育部位、物源供给强度、地形坡度与坡降规律;最终建立了西环带扇三角洲成因模式：夏子街扇三角洲为长轴持续供给型碎屑流主控的帚状扇三角洲,黄羊泉扇三角洲为山间供给充足型碎屑流与牵引流共同作用的朵状扇三角洲,克拉玛依扇三角洲为山前供给略少型牵引流作用控制的扇状扇三角洲。     

准噶尔盆地南缘古近系—新近系储层测井解释模型及规模储层分布

准噶尔盆地南缘古近系—新近系沉积储层缺少系统性研究,其有利储层及规模分布不甚清楚。为此,应用测井资料、岩心资料分别进行标准化和岩心归位,分析岩心孔隙度与各种测井响应的关系及岩心孔隙度与渗透率的关系,通过回归分析建立孔隙度及渗透率测井解释模型。最后,根据试油资料,给出有效储层的物性下限为孔隙度大于8%、渗透率大于1mD,并结合沉积相带、岩性等控制因素,指出准噶尔盆地南缘古近系—新近系有效储层纵向上发育较好的层位主要是沙湾组二段、一段和紫泥泉子组三段,平面上则主要分布在车排子—卡因迪克地区、西湖—独山子—安集海背斜区及霍尔果斯—玛纳斯—吐谷鲁—呼图壁背斜区,为下步勘探部署提供了重要的参考依据。