准噶尔盆地南缘霍尔果斯背斜勘探潜力分析

王心强，袁波，杨迪生，肖立新

（新疆油田公司勘探开发研究院地球物理研究所，新疆 乌鲁木齐 830013）

前陆褶皱冲断带是油气勘探的重点领域，中国中西部前陆盆地具丰富的油气资源，近年来油气勘探取得很大成果，总体上地质情况复杂，研究程度较低[1]。位于准噶尔盆地南缘山前冲断带中段的霍尔果斯背斜，是南缘前陆冲断带的主力勘探地区之一，勘探潜力大，由于中深层构造复杂，地震资料品质差，构造建模及圈闭落实难度加大，直接影响了该区地质研究及油气勘探进程。2011—2013年针对霍玛吐背斜带开展的宽线大组合地震攻关，中深层地震资料成像品质明显改善，霍尔果斯背斜地层层序与总体构造样式得到进一步落实，但中深层圈闭细节的刻画仍存在较大难度[2]。本文在前人研究基础上，借助最新钻井及霍尔果斯高密度三维地震资料，进一步落实了霍尔果斯背斜主体中深层构造细节，并对构造演化及油气勘探潜力进行分析，以期为该区构造研究和油气勘探提供借鉴。

1 构造分析

1.1 构造特征

准噶尔盆地南缘从晚石炭世开始发育，随着天山的不断隆升，北侧坳陷持续沉降，接受了上石炭统至全新统的沉积。新近纪北天山强烈逆冲隆升，基本形成现今的构造格局。据喜马拉雅运动期构造变形的差异性，将准噶尔盆地南缘划分为4个二级构造单元和若干次级构造单元[3-4]。霍尔果斯背斜属准南坳陷-山前冲断褶皱带-伊连哈比尔尕山山前滑脱带的4级构造单元，由于多个滑脱断层的存在及多种构造样式不同期次的叠加，造成构造样式的复杂性[5]。据霍尔果斯高密度三维地震新资料及断层相关褶皱理论[6]，结合构造成因机理等分析认为，霍尔果斯背斜纵向上为深部断层转折褶皱与浅部断层传播褶皱组成的复合型背斜。

1.1.1深部断层转折褶皱

霍尔果斯背斜构造深层发育断层转折褶皱（图1），深部霍安断裂由下断坪、断坡及上断坪3部分组成：沿中下侏罗统煤系地层从山前向前滑脱形成下断坪；构造主体向上突破至白垩系形成断坡；白垩系吐谷鲁群泥岩地层向前滑脱形成上断坪。由图1可知，霍尔果斯背斜构造深部为经典的断层转折褶皱，是背斜型与向斜型断层转折褶皱组成的复合型断层转折褶皱。

1.1.2浅部断层传播褶皱

霍尔果斯背斜构造中浅层具断层传播褶皱特征（图1），霍玛吐断裂沿古近系安集海河组泥岩层向上滑脱，突破地表，控制了霍尔果斯背斜中浅层断层传播褶皱的发育，为典型的断层传播褶皱，背斜前翼陡，地层近直立、甚至倒转，后翼缓，形成向断层运动方向倾倒的不对称背斜。

1.2 构造演化序列

生长地层可能记录褶皱生长的全过程，识别分析生长地层，可认识褶皱生长过程，为分析构造形成时间提供证据[7-8]。地震资料新生界生长地层分析表明，南北两翼上新统独山子组和第四系向构造主体地层明显变薄，呈收敛状。霍尔果斯背斜由深至浅明显具喜马拉雅运动三期构造活动特点。

图1 霍尔果斯背斜南北向地震地质解释剖面图Fig.1 North-south trending seismetic geological interpretation profile of anticline in khorgos

1.2.1深部断层转折褶皱发育期

该期对应喜马拉雅运动早期独山子组沉积时期（5.32×106～3.00×106a），受北天山向北推覆作用，深部为早期沿中下侏罗统煤系地层向前滑脱的霍安断裂，在构造主体处向上突破至白垩系，并沿白垩系吐谷鲁群泥岩地层向前滑脱，形成断层转折褶皱，此时构造主体具背斜雏形，随构造隆升，独山子组沉积形成主体薄两翼厚的生长地层形态（图2-b）。

1.2.2中部反向断裂发育期

该时期对应于独山子组沉积末期和西域组沉积时期（3.00×106～0.78×106a）。霍安断裂向前进一步滑脱，断层前端受阻，诱发反向逆冲断裂。反向断裂向上切割，消失于巨厚的古近系安集海河组泥岩地层，致使构造主体白垩系纵向叠置加厚，褶皱形变加剧，反向断裂与霍安断裂组成类似，构成三角楔叠加构造。此时在独山子组沉积基础上，第四系西域组继承下伏地层沉积特征，也呈主体薄两翼厚的生长地层沉积形态（图2-c）。

1.2.3浅层霍玛吐断裂冲断改造期

该时期对应于更新世中晚期和全新世（0.78×106a），此时沉积层基本呈水平状，与下伏地层呈角度不整合接触。喜马拉雅运动晚期，构造运动加剧，山前发育基底卷入式的深部大断裂——霍玛吐断裂，在山前和霍尔果斯背斜构造之间突破至古近系安集海河组，并沿安集海河组泥岩地层滑脱，在霍尔果斯背斜构造浅层形成断层，传播褶皱。随北天山向北的推覆作用，使断裂最终突破地表，部分地层削蚀，构造被进一步改造，最终定型，形成现今构造形态（图2-d）。

与霍尔果斯背斜构造演化特征相对应，深部断层转折褶皱发育期，霍尔果斯背斜构造具背斜雏形，油气主要聚集于中上侏罗统及下白垩统有利部位，该期油气聚集可能以低成熟原油为主[9]；中部反向断裂发育期，除深部构造有利部位继续成藏外，深部油气开始沿反向断裂向上运移，并在安集海河组泥岩盖层下断层两侧渗透性好、构造有利部位的紫泥泉子组和东沟组聚集，此时，侏罗系烃源岩生成的天然气沿开启断层与白垩系的成熟原油共同进入圈闭聚集成藏；浅层霍玛吐断裂冲断改造期，反冲断裂上盘构造局部受改造或破坏。油气藏被改造调整，局部发生气侵分馏的油气成藏演化过程。由此可见，霍尔果斯背斜构造的构造演化特征对油气成藏起重要控制作用，喜马拉雅运动期形成的构造与晚期油气充注匹配。

图2 霍尔果斯背斜构造演化示意图Fig.2 Tectonic evolution map of anticline in khorgos

图3 霍尔果斯背斜古近系紫泥泉子组顶界构造图Fig.3 The top boundary structural map of Palaeogene Ziniquanzi formation of anticline in khorgos

1.3 构造圈闭特征

霍尔果斯背斜构造复杂，中深层断裂发育、控藏作用明显，可靠落实圈闭及控藏断裂特征是油气勘探的关键。

2001年部署的霍尔果斯背斜三维受地震资料品质限制，难以可靠落实目的层圈闭。为此，2013年部署实施了霍尔果斯背斜高密度三维，进一步控制了霍尔果斯背斜构造主体部位圈闭特征。2017年对高密度三维开展重新处理，重点落实了反向断裂上、下盘东沟组圈闭形态及断点位置。

地震地质解释表明，霍尔果斯背斜古近系紫泥泉子组圈闭为近EW向展布、中部向北微凸的长轴背斜，构造主体部位发育近EW向的霍10井北断裂、霍10井南断裂，受其切割形成霍10井南断鼻、霍10井北断鼻及霍10井断块3个次级圈闭（图3）。

霍尔果斯背斜白垩系东沟组圈闭为近EW向展布、中部向北微凸的长轴背斜，构造主体部位发育近EW向的霍10井北断裂、霍尔果斯南断裂，受其切割形成霍10井北断鼻及霍10井断背斜两个次级圈闭（图4）。

2 勘探潜力分析

南缘前陆冲断带具东西分段、南北分带特征，构造定型晚，与主生烃灶高峰排烃期共生匹配[10]；南缘前陆冲断带纵向可划分为上、中、下3大成藏组合，上部成藏组合以新近系沙湾组为主要储层，塔西河组泥岩为区域盖层构成的组合；中部成藏组合以上白垩统东沟组、古近系紫泥泉子组为储层、古近系安集海河组巨厚泥岩为盖层构成的组合；下部成藏组合指白垩系吐谷鲁群及以下地层构成的多个储盖组合[11]。霍尔果斯背斜构造在90年代以前对上组合已钻探井11口，油气显示丰富，已落实构造及油藏特征。受埋深及地震资料品质限制，目前霍尔果斯背斜构造的油气勘探主要针对中组合。

2.1 中组合发育规模优质储层，具有效的储盖组合条件

霍尔果斯背斜区紫泥泉子组主要为辫状河三角洲前缘亚相，储层主要为褐、紫褐色含砾砂岩、细砂岩及粉砂岩，是中组合的主力储集层[12]。顶部安集海河组发育大套泥岩，厚800 m,是南缘区域性盖层，组成了南缘最有利的一套油气勘探储盖组合。霍尔果斯背斜东沟组纵向上由下到上划分为东一段、东二段和东三段。东三段为砂泥岩薄互层，东二段砂体不发育；东一段底部砂层发育，单砂层厚度大（15～25 m），为辫状河河道沉积有利相带，中上部泥岩发育，质纯且厚度大，明显优于二、三段，储盖组合有利。

从已钻井取心物性分析资料看，紫泥泉子组油层孔隙度为12.1%～21.1%，平均16.7%；油层渗透率为3.58×10-3～34.8×10-3μm2，平均8.56×10-3μm2，整体为中孔低渗储层。据铸体薄片和荧光薄片资料，紫泥泉子组储集空间以原生粒间孔为主，次为剩余粒间孔，粒间溶孔少量。

结合沉积背景和岩心资料分析，东一段主要为辫状河及辫状河三角洲沉积相，东二、三段主要为曲流河沉积相，孔隙类型以原生粒间孔、剩余粒间孔为主，粒内溶孔微量。东一段储层厚度大，为365 m，单砂层厚6～20 m，储层孔隙度10.8%～13.8%，平均12.9%；渗透率0.447×10-3～1.8×10-3μm2，平均1.323×10-3μm2，为中孔低渗储层。

2.2 紫泥泉子组油气藏特征

图4 霍尔果斯背斜白垩系东沟组顶界构造图Fig.4 The top boundary structural map of Cretaceous Donggou formation of anticline in khorgos

霍尔果斯背斜油气主要分布在霍玛吐断裂下盘紫泥泉子组，霍10井紫一段为油藏，紫一段顶部发育50～60 m的稳定泥岩隔层；紫二与紫三段为凝析气藏，巨厚安集海河组为区域性盖层。油气层厚度相对较薄，一般2～7 m。储层沉积相为辫状河三角洲前缘的河口砂坝、河道微相，储层在圈闭内砂体可叠合连片，油气藏属构造油气藏。据地化分析，该区原油油源为以白垩系烃源为主，天然气烃源岩为中、下侏罗统煤系地层[13]。霍尔果斯南断裂及伴生的一系列反向断裂对油气运移起重要作用，可沟通深部油源作用，油气沿断裂向上运移至霍尔果斯背斜形成油气藏。霍10井紫泥泉子组油气层跨度280 m，油气层压力大、产量高。霍101井与霍10井位于霍10井断块圈闭内，霍101井紫泥泉子组油气显示与霍10井相当，油气显示跨度300 m，显示级别高，砂层发育规模好于霍10井。由此判断，紫泥泉子组油气藏为高压、高凝、高产、带油环的大跨度高效油气藏。

2.3 紫泥泉子组油气藏具断裂控藏特征

新老三维联合解释成果重新落实了霍尔果斯背斜紫泥泉子组及东沟组圈闭特征，圈闭轴部发育两条EW向断裂，分别为霍10井北断裂与霍10井南断裂。两者将霍尔果斯背斜紫泥泉子组圈闭切割为3个次级圈闭，分别为霍10井南、北断鼻及霍10井断块。其中霍10井与霍101井位于霍10井断块，霍11井钻探紫泥泉子组圈闭为霍10井南断鼻，该圈闭目前无井钻揭。紫泥泉子组霍10、霍101已落实含气面积6.21 km2,预计储量48.5×108m3，霍11井一旦成功，南部可拓展含气面积10.7 km2,预计油气储量83.5×108m3（图5）。

2.4 东沟组为深化勘探有利层系

反向断裂上盘钻遇东沟组的钻井均见油气显示，其中东一段储盖组合配置良好，上部发育90～120 m的稳定泥岩隔层。霍001井东一段在反向断裂上盘构造低部位获低产气流，高部位目前无井钻揭。反向断裂下盘发育东沟组隐伏构造圈闭，圈闭形成时期早，后期改造少，与成藏期匹配；反向断裂下盘构造变形弱、东一段圈闭在上倾方向受上盘吐谷鲁群巨厚泥岩侧向遮挡，隐伏背斜保存条件好。霍11井钻探反向断裂上盘东沟组圈闭为霍10井南断鼻，该圈闭目前无井钻揭,一旦成功南部可拓展含气面积11.3 km2，预计储量47.2×108m3(图5)。

3 结论及建议

图5 过霍11井油气藏模式图Fig.5 Oil and gas reservoir ideograph Cross huo well 11

霍尔果斯背斜为深部断层转折褶皱与浅部断层传播褶皱组成的复合型背斜，发育3期构造演化序列：深部断层转折褶皱发育期、中部反向断裂发育期及浅层霍玛吐断裂冲断改造期。霍尔果斯背斜构造的构造演化特征对油气成藏起重要控制作用，喜马拉雅运动期形成的构造与晚期油气充注匹配。

霍尔果斯背斜构造古近系紫泥泉子组发育优质储层，是油气发现的主力层系，油气藏为高压、高凝、高产、带油环的大跨度高效油气藏，已落实含气面积6.21 km2,霍11井一旦成功，南部可拓展含气面积10.7 km2,预计储量132×108m3；东一段发育规模储层，东一段储层厚度大，为365 m，储盖组合有效，是深化勘探的有利层系，霍11井一旦成功，有望获含气面积11.3 km2,预计储量47.2×108m3。