车排子凸起沙湾组油气成藏条件研究

刘 焕

（中国石化河南油田分公司勘探开发研究院，河南南阳473132）

车排子凸起位于准噶尔盆地西北缘，为准噶尔盆地西部隆起的次一级构造单元。 复杂的构造运动、多样的生排烃方式吸引众多学者对沉积、构造以及油气成藏等多个领域开展了细致详尽的研究工作［1-4］。 自21世纪初P2井突破以来，对车排子凸起各油区（春光油田、春风油田等）沙湾组沉积体系、油源条件及输导体系进行了大量的研究，结果表明车排子凸起上沙湾组沉积体系主要为冲积扇-辫状河、辫状河-辫状河三角洲［5-6］和冲积-河流沉积体系［7］；油气来源主要为昌吉凹陷和四棵树凹陷；油藏类型丰富，主要以岩性油藏为主；油质好、埋深浅，具备较高的勘探开发价值［8-9］。但目前钻探发现车排子凸起原油性质复杂， 轻质油外还发现中质油、稠油，不同性质油气来源、分布规律研究还不够深入。从勘探实践出发，结合区域构造演化，对沙湾组岩性油气藏成藏主控因素进一步分析，以对今后勘探开发起到借鉴作用。

1 区域地质概况

车排子凸起位于准噶尔盆地西北缘，东以红车断裂带为界，与昌吉凹陷、中拐凸起相接，西面及西北面邻近扎伊尔山，南面为四棵树凹陷及伊林黑比尔根山［1-6］（图1），是海西运动晚期形成的三角形继承性凸起，轴向北西-南东。 晚石炭世-侏罗纪为强烈隆升阶段，晚海西、印支和燕山构造运动作用下，车排子凸起以垂向隆升剥蚀为主， 未沉积二叠系、三叠系，侏罗系大部分被剥蚀，只在沟谷中存在残余地层。 白垩纪时开始缓慢沉降，东南部先沉降并接受沉积，整体表现为西高东低。 新生代在喜马拉雅运动作用下，北天山向北逆冲并强烈隆升，车排子凸起向南掀斜，构造高点逐渐北移，沉积了较厚的沙湾组、塔西河组地层，整体表现为北高南低的构造特征。 车排子凸起地层由老至新分别为石炭系、侏罗系、白垩系、古近系、新近系和第四系，其中新近系沙湾组为主力生产层系，自下而上分为沙一段、沙二段和沙三段，细分为7个砂层组，在沙一段、沙二段均发现油气藏。 车排子凸起构造较为简单，总体表现为东南倾的单斜，构造圈闭相对不发育［1-2］，岩性油气藏是主要的勘探方向。

2 油气分布特征

车排子凸起沙湾组有轻质油、 中质油和稠油。轻质油主要分布在西南部沙一段Ⅰ砂组 （N1s1Ⅰ）、Ⅱ砂组（N1s1Ⅱ），东部沙二段Ⅴ砂组（N1s2Ⅴ）、Ⅶ砂组（N1s2Ⅶ）P2-P8-CH89井区，主要为岩性油气藏；中质油主要分布在中部及西北部沙一段，主要为岩性、构造油气藏；稠油主要分布在东北部沙一段，主要为构造-岩性、地层油气藏（图2）。

图2 车排子凸起沙湾组主要砂组油藏平面分布

3 油气成藏条件

3.1 油源及古地貌演变

油源对比表明车排子凸起不发育烃源岩，油气来源于临近的昌吉凹陷和四棵树凹陷［8-10］。 烃源岩研究表明，昌吉凹陷和四棵树凹陷主要发育有二叠系风城组、下乌尔禾组，中、下侏罗统、白垩系吐谷鲁群和古近系安集海河组5套烃源岩层系。 昌吉凹陷二叠系烃源岩生成的原油在白垩纪末期聚集成藏，形成白垩系稠油油藏，再通过断层（喜山期形成）运移（或者通过断层调整至厚砂体运移）至沙湾组一段形成稠油油藏，由于侏罗系烃源岩生成的轻质油充注形成混源，使油藏中降解组分较少。 轻质油主要来自昌吉凹陷和四棵树凹陷侏罗系烃源岩［13］，其特征表现为三环萜丰度低且C19-21分布呈明显的下降型，规则甾烷都呈“V”型或反“L”型分布，由于混有少量白垩系烃源岩生成的原油，造成伽马蜡烷、C27规则甾烷丰度相对较高。 中质油为侏罗系和二叠系源岩混源所致［14］。

车排子凸起为一长期隆起型构造，自海西期经历了多期构造运动。 白垩纪时缓慢沉降，东南部先沉降，沉降速率0～25 m/Ma，西北部沉降速率低，构成西高东低的古地貌格局；后南部和东部沉降速率逐渐加快［15］，凸起东南部形成三角形古隆起。 此时凸起东部因海西-燕山期强烈隆升形成红车断裂带，为昌吉凹陷二叠系烃源岩生成的油气向凸起长距离运移提供通道形成白垩系油藏。 古近系沉积时，沉降中心位于南部。 新生代时在喜山运动作用下，凸起进一步向南掀斜呈北高南低，侏罗系烃源岩开始向凸起供烃形成白垩系-新近系油藏。

3.2 高效输导体系

高效的输导体系是车排子凸起沙湾组油气成藏的必要条件［8-10］，毯状厚砂、多期不整合面及断裂系统构成了油气长距离输导格架。

3.2.1 毯砂输导层

沙湾组一段沉积了一套“厚层毯砂”，岩性以含砾细砂岩、细砂岩为主，砂体厚度大，约10～100 m，在研究区至临近凹陷分布稳定，由于地层埋深相对较浅，成岩压实较弱。 据沙湾组63块样品储层物性资料统计，平均孔隙度34.8%，渗透率3 567×10-3μm2，属特高孔、高渗储层。 其中沙一段Ⅰ砂组砂厚5～60 m（图3），东与红车断裂相接，西南与四棵树凹陷相接，是一套“高效”的油气横向输导层，为沙湾组的油气聚集提供良好的输导条件。 “厚层毯砂”的高效横向输导作用是沙湾组油气富集的关键因素。

图3 车排子凸起N1s1Ⅰ砂组砂岩厚度等值线图分布

3.2.2 不整合面输导层

车排子凸起上具有输导作用的4个不整合面为沙湾组底部不整合、古近系底部不整合、白垩系底部不整合和石炭系顶部不整合（图4）。 不整合三层结构较为明显，不整合面之上岩石与半风化岩石渗透性好，常作为输导层。 沙湾组底部不整合起输导作用的主要是不整合面之上的底砾岩，集中在厚砂层尖灭以外的西北区域。 古近系底部不整合起输导作用的是不整合面之上的砂岩， 厚度为0～20 m，输导能力有限。 白垩系分布范围较局限，不整合面之上的砂岩不发育，输导能力不强。 石炭系顶不整合起输导作用的是半风化岩石， 石炭系岩性为凝灰岩，由于长期遭受剥蚀风化，在大气淡水的淋滤作用下物性有较好的改善， 露头和钻井取心观察发现，各层系与石炭系顶部不整合接触区域都发现了油气藏，并且在石炭系顶部不整合上下油气显示丰富。 利于沙湾组油气成藏的不整合面主要有沙湾组底和石炭系顶不整合面。

图4 车排子凸起上主要地层接触关系

3.2.3 断裂

车排子凸起经历了海西、印支、燕山以及喜山多次构造运动，形成多条断裂，这些断裂对油气成藏起重要作用， 但具有重大贡献的断裂主要有红车、艾卡断裂带以及喜山期断裂体系（图1、图6）。

红车断裂带位于车排子凸起东，是分割凸起与昌吉凹陷的二级断裂，走向近南北向转东南向。 红车断裂活动期开始于晚海西末， 断裂分为东西两条，东断裂在海西晚期及印支期活动最强烈，至燕山中期活动停止， 西断裂活动期可至新近纪以后。长期活动的红车断裂带为昌吉凹陷烃源岩向车排子地区输送油气创造了有利垂向运移通道。

艾卡断裂带位于车排子凸起南，形成于燕山运动末期。 受运动影响，车排子凸起向南推覆，在卡因迪克地区形成了一系列从侏罗系断至古近系的断层。 这些深部断层断距较小，大多数无法直接沟通烃源岩和圈闭，但可以使油气经断层高效垂向运移至上部输导层聚集形成油气藏。

区内发育的喜山期断裂主要有两期：喜山早期快速沉降，凸起受拉张力作用形成正断层；喜山晚期地层发生扭动变形，形成一系列基底至地面断开的张扭性正断层。 喜山期形成的断裂贯穿了沙湾组一段和二段砂层， 此时四棵树-昌吉凹陷侏罗系烃源岩开始大量生排烃，断层活动与烃源岩热演化形成较好的时空配置，油气垂向运移至浅层圈闭中聚集成藏；该断裂还断穿了侏罗系、白垩系，使得早期聚集的油气沿着断裂垂向运移至新近系，在沙湾组圈闭中聚集成藏。

3.3 多物源沉积体系

通过岩心观察和大量测井、分析化验及地震资料研究， 车排子凸起沙湾组主要发育冲积扇-曲流河-辫状河沉积体系。 沉积物源方向为西北和东北。西北物源发育冲积扇沉积，沉积范围有限；东北物源带来的碎屑沉积物经过较长距离的搬运，在中部及东南部形成大面积分布的曲流河-辫状河沉积。

沙一段沉积时期冲积扇体系发育在西北部，主要含油砂体为中扇辫状水道沉积；河流相沉积主要发育在东南部和中部。 沙一段Ⅰ砂组沉积时期发育冲积扇-辫状河沉积体系， 其沉积砂体中都发现岩性油气藏。 两种岩性油气藏受控因素不同，冲积扇砂体成藏受控于辫流水道［7］，辫状河砂体主要在沿北东南西向展布的砂体尖灭带上成藏。 冲积扇砂体油藏规模小，但叠置连片；辫状河砂体油藏含油高度低，呈条带状展布。 沙一段Ⅱ砂组发育冲积扇-曲流河-辫状河沉积体系， 西北部冲积扇砂体沉积范围减小， 东北来源的河流相砂体向凸起西南迁移，凸起西南部大部分地区发育厚层连续分布的辫状河砂体，中部发育曲流河沉积（图4），辫状河-曲流河沉积体系具备良好的油气成藏条件，油气通过河流主体的厚砂向北运移在砂体尖灭带成藏。 曲流河沉积的侧积砂坝与洪泛泥岩相配置形成条带状展布岩性油藏，是有利的成藏区带。

图5 车排子凸起N1s1Ⅱ砂组沉积相分布

沙二段沉积时期凸起上坡度变缓，主要发育冲积扇-曲流河沉积。 沙二段Ⅴ～Ⅶ砂组油气成藏条件与沙一段Ⅱ砂组相似。 随着北部扎伊尔山北段隆起供源，冲积扇范围变大，曲流河发育于凸起中南部，砂体厚度减小，泥岩厚度增大，两者之间发育颜色呈紫红色洪泛平原泥岩沉积。 沙三段沉积时期车排子凸起上主要为西北部冲积扇沉积以及广泛的洪泛平原泥岩沉积。

3.4 保存条件

盖层条件是岩性油气藏成藏的关键，对沙湾组岩性油气藏起遮挡作用的为多期发育泛滥平原泥岩。 车排子凸起沙湾组顶部发育的大段泥岩分布范围广，可作为区域盖层，沙湾组内部的泥岩单层厚度2～40 m，实际钻探中发现泥岩厚度大于1.7 m即可起到封堵油气作用，这些泥岩均可作为油气层的有效盖层。

4 油气成藏模式

车排子凸起为一长期继承性隆起区，油气来自东部和南部紧邻的昌吉凹陷和四棵树凹陷，为典型的源外成藏。

海西-燕山期盆地西北部造山运动导致车排子凸起强烈隆升形成红车断裂带，昌吉凹陷二叠系烃源岩生成的原油通过石炭系顶不整合面、断裂向凸起运移形成白垩系油藏。 古近系-第四纪凸起快速沉降，形成一系列张性正断层与红车断裂带构成良好的油气运移通道，不仅利于白垩系油藏通过断层调整在沙湾组一段形成断层-岩性、地层稠油油藏，同时利于昌吉凹陷侏罗系烃源岩生成的油气通过该断裂体系调整至厚砂体横向运移形成凸起东沙二段稀油岩性油藏，部分进入沙一段形成混源油藏（图6a）。 四棵树凹陷侏罗系烃源岩的油气主要通过厚砂体、石炭系顶不整合面横向输导至凸起南沙一段形成稀油岩性油藏（图6b）。

图6 车排子凸起沙湾组岩性油藏成藏模式

5 结论

（1）车排子凸起沙湾组有轻质油、中质油和稠油， 轻质油分布在西南部沙一段和东部沙二段，沙一段轻质油来自四棵树凹陷侏罗系烃源岩，沙二段轻质油来自昌吉凹陷侏罗系烃源岩；稠油主要分布在东北部沙一段， 来自昌吉凹陷二叠系烃源岩，中质油分布在中部及西北部沙一段，为两者混源的岩性、构造油气藏。

（2）车排子凸起不具备生烃能力，距供烃凹陷远，毯状厚砂、多期不整合面及断裂系统构成的油气长距离输导格架是形成油藏的必要条件，东北物源形成的曲流河侧积砂坝易形成岩性圈闭，广泛分布的泥岩有效地封堵了油气。

（3）昌吉凹陷二叠系烃源岩生成的油气通过石炭系顶不整合面、 断裂向凸起运移形成白垩系油藏， 后期在断层调整下进入沙湾组一段形成断层-岩性、地层油藏，侏罗系烃源岩通过断裂体系和厚砂体长距离运移至凸起东形成沙二段稀油岩性油藏；四棵树凹陷侏罗系烃源岩的油气主要通过厚砂体、石炭系顶不整合面输导至凸起西南沙一段形成稀油岩性油藏。