马朗凹陷三叠系砂砾岩油藏特征及主控因素

冯亚琴，刘俊田，李 楠，刘文辉，程 甜，刘海洋

（1.中国石油吐哈油田分公司勘探开发研究院，新疆哈密 839009；2.中国石油集团西部钻探工程有限公司吐哈钻井公司，新疆鄯善 838200；3.中国石油吐哈油田分公司勘探公司，新疆鄯善 838200）

三塘湖盆地是新疆东北部富含油气盆地，马朗凹陷是三塘湖盆地一个重要的含油气凹陷，目前已在侏罗系、三叠系、二叠系和石炭系等多个层系均发现多类型油气藏，其中砂岩油藏主要赋存在中侏罗统西山窑组，属于低压砂岩油藏[1-2]。地质人员始终坚持以“满凹含油”理论、大油气区勘探理论为指导，不断深化地质研究、创新地质认识，以期取得勘探新突破并实现效益。早期的勘探表明，马朗凹陷三叠系油气显示丰富，且马19井、马21井、芦105井在该层系获得油流，勘探潜力较大，但由于直井产量低、递减快、动用难度大，勘探一直处于初期阶段。近年来，借鉴准噶尔盆地玛湖凹陷砂砾岩油藏突破的启示[3]，分析认为，深入研究成藏主控因素是实现该层系勘探突破的关键，通过对马朗凹陷三叠系已知砂砾岩油藏的解剖，分析其成藏特征及主控因素，将对三塘湖盆地油气勘探带来新的启示。

1 区域地质概况

马朗凹陷位于三塘湖盆地中央坳陷带中东部（图1），整体表现为东高西低的构造特征，断层较为发育，且形成时间较早，为海西期运动形成的逆断层，同时也发育走滑断层。马朗凹陷作为三塘湖盆地富含油凹陷，经过近30年勘探开发，已在多个区块多个层系获得工业油流，截至2019年，已探明石油地质储量1.7×108t。马朗凹陷纵向上发育石炭系、二叠系、三叠系、侏罗系、白垩系等地层，其中三叠系地层厚度一般约为200 m，与下伏地层呈不整合接触，分为上下两段，上段为河湖相含煤沉积，下段为扇三角洲-滨浅湖沉积，底部为厚层状灰色砂砾岩、灰色、棕色泥岩夹薄层砂岩。针对三叠系砂砾岩油藏的勘探，目前已有试油井11口，分别为牛圈湖-马中构造带湖46-5井、芦1井、芦1-12井，马中构造带芦105井、马805H井，牛东构造带马19块的马19井、马21井、马1901H井等井。芦1井下砂层上部低自然伽马井段试油，仅见油花，其他10口井下砂层下部高自然伽马井段试油，均获得工业油流，这表明三叠系下砂层高自然伽马井段具有良好的勘探潜力。

2 油藏基本特征

三叠系是三塘湖盆地中生界油气显示最丰富的层系之一，10口井获工业油流，其中湖46-5井在三叠系底部井段1 869～1 872 m处压裂试油，获29.99 m3/d高产工业油流，表明牛圈湖区块三叠系底部砂砾岩具备成藏条件，但直井产量较低、稳产时间短，应用长水平井+体积压裂技术实现了该油藏的效益动用[4-7]。

2.1 储层岩石学特征

三叠系储层砂岩成分成熟度低，以长石岩屑砂岩和岩屑砂岩为主，岩屑含量平均75.8%，石英含量平均10.8%，长石含量平均13.4%。岩屑成分主要为凝灰岩、花岗岩、流纹岩、千枚岩、安山岩等，隐-微晶高岭石、方解石、菱铁矿充填孔隙，颗粒中等风化蚀变，分选中等，次棱状磨圆，孔隙型胶结，线和点-线接触，颗粒型支撑。储集空间孔隙类型以剩余粒间孔、溶蚀粒间孔及溶蚀粒内孔为主，微孔发育。杂基为泥和泥质转化的高岭石，以散乱状充填于孔隙中，对储层渗透性影响较大，降低了砂岩的渗透性。

2.2 储层物性特征

三叠系储层分为上、下两段地层，两段地层底部均发育一套以砂砾岩储层为主的油藏，上段油藏以牛东89-3井为代表，油藏埋深800～1 400 m，下段油藏以芦1块的湖46-5井为代表，油藏埋深为1 860～2 360 m，本次研究以下段油藏为主。钻井揭示下段油藏呈层状分布，平面上具有较好的连续性，储层含油性主要受岩性和物性控制，油层有效厚度为6.4～12.4 m（表1）。岩心分析表明，储层物性较差，孔隙度为7%～13%，平均为9.7%；渗透率为0.2×10-3～5.0×10-3μm2，平均为2.5×10-3μm2（图2），为低孔特低渗储层[8]。

图2 三塘湖油田三叠系孔隙度、渗透率分布

表1 三塘湖油田三叠系油藏平均有效厚度取值依据

2.3 流体性质及分布

据取样分析，三叠系下段油藏地面原油密度0.892 g/cm3，凝固点14.0 ℃，初馏点24.6 ℃，原油黏度68.93 mPa·s（50℃），汽油含量97.0%，含蜡量6.5%，属中质常规原油；地层水水型为NaHCO3型，地层水总矿化度13 500 mg/L。

2.4 油藏特征

马朗凹陷储层含油性平面上受岩性和物性控制，根据构造解释、储层研究以及试油成果，三叠系下段油藏主要发育于芦1区块，为马朗凹陷中央向斜部位的下生上储岩性油藏（图3），三叠系上段油藏主要发育于牛东89-3区块，为岩性油藏，局部受构造控制。

图3 马朗凹陷三叠系油藏模式

3 油气成藏主控因素

油气成藏不仅需要烃源岩，还必须具备持续供烃的能力和与储层直接接触[9-10]。三叠系砂砾岩油藏的油源主要来自中二叠统芦草沟组烃源岩，该套烃源岩油源充足、生烃能力较好，上部发育多套分布稳定的盖层。研究认为，丰富的烃源岩、不整合面、断裂和沉积储层是控制该油藏成藏的关键。

3.1 良好的烃源岩对油气成藏的控制作用

研究表明，三塘湖盆地已发现的中侏罗统、中二叠统及三叠系油气均来自中二叠统芦草沟组烃源岩。芦草沟组烃源岩主要分布于芦草沟组二段，厚度大（50～250 m）、分布稳定、生烃潜力大，岩性为灰质、白云质和凝灰质泥岩。烃源岩有机碳含量为2.0%～14.0%，热解生烃潜量为20～140 mg/g，类型为Ⅱ1-Ⅰ型，以生油为主，且伽马蜡烷含量高，为咸化还原水介质环境沉积，有利于有机质保存。烃源岩生烃中心靠近西南逆冲推覆带一侧，平面上分布于马朗凹陷、条湖凹陷的中南部，马朗凹陷最为发育，最大厚度达120 m，条湖凹陷一般为60 m。烃源岩热演化程度处于低熟-成熟阶段，镜质组反射率值为0.7%～1.3%。该套良好的烃源岩生成的油层通过不整合面、断裂，与上覆储集体形成了良好的配置关系[11]，为油气成藏奠定了丰富的物质基础。

3.2 不整合面、断裂对油气成藏的控制作用

3.2.1 不整合面对油气运移具有关键性作用

二叠纪晚期，地层经过风化剥蚀和构造变动，三叠系与下伏地层呈不整合接触，不整合面之下的地层时代及岩性变化较大，有碎屑岩、凝灰岩和玄武岩。这些地层遭遇风化剥蚀，物性较好，可以作为储层，更可以作为油气运移的良好通道。大型角度的不整合面作为沟通储层和烃源岩的输导通道，下伏中二叠统条湖组油藏的油气以及芦草沟组的成熟油气在后续成藏过程中，通过不整合面运移至三叠系砂砾岩储层并聚集成藏[12-13]。

油气运移存在两种模式：一是油气早期在条湖组二段聚集成藏后，继续沿条湖组顶部的角度不整合面向高部位三叠系运移成藏，主要分布在芦105区块-马50区块，这类藏-藏对接的角度不整合面调整型油气成藏受控于条湖组顶部不整合面，主要分布在条湖组二段和条湖组三段尖灭线之间，呈条带状分布，并且与条湖组二段凝灰岩油藏有关；二是油气在芦草沟组烃源岩中成熟后，沿着卡拉岗组顶界的不整合面向高部位三叠系运移成藏，主要分布在马19区块，这类源-藏对接的角度不整合面调整型油气成藏受控于上石炭统卡拉岗组顶部不整合面，主要分布在芦草沟组尖灭线的外缘。

3.2.2 深大断裂提供了良好的油气运移通道

一方面断裂可有效地沟通烃源岩与储层，另一方面由于断裂连通性好、输导能力强，能够长距离促使油气运移，成为油气运移的优势通道。断裂的输导有横向和垂向两种类型，其中沟通烃源岩和储层的断裂一般是垂向存在的[14-16]。

马朗凹陷经过多期构造运动的复合作用，断层较为发育，且形成时间较早，在海西运动时断层大多已经形成，晚期受多期构造运动影响，断层又再一次发生变化，最终形成现今断层格局，断层性质以逆断层为主，同时发育走滑断层。该区断层总体上表现为“延伸距离长、断面陡”的特点，最大垂直断距为20 m，平面延伸长度为14.2 km，与基底深大断裂有密切关系。芦草沟组烃源岩所生成的油气以及条湖组油藏再调整的油气通过深大断裂运移至三叠系下砂层聚集成藏，这类油藏主要分布在湖46-5区块、芦1区块，受控于北东走向、北西倾向的大型走滑断层。

3.3 沉积相对油气成藏的控制作用

沉积相是指沉积环境及其在该环境中所形成的沉积物（岩）特征的总和，既是沉积环境的特定产物，也是沉积物的表现。沉积相的研究主要体现在对沉积砂体上，而有利的砂体往往是存在于特定的沉积微相中。因此，微观上是对有利砂体的研究，宏观上体现在有利沉积相带的研究。三叠系上下两段均在不同区域发育有利的储集相带[17-22]。

三叠系下段分别发育牛圈湖和牛东两个扇三角洲-滨浅湖沉积体系，储层以扇三角洲平原、扇三角前缘沉积砂体为主，物源以南部物源为主。纵向上，三叠系下段底部主要扇三角前缘水下分流河道砂体，其次为河口坝砂体，作为三叠系下段油藏的主要油层段，砂体厚度分布稳定，属于坡度较大、水流能量较强、分支河道发育背景下的沉积产物，岩性以砂砾岩、含砾砂岩、细砂-粗砂岩为主，垂向上具有明显的正韵律层组合。另外，三叠系下段油层组砂体分布还具有明显的区域分布特征，主要分布在牛圈湖南斜坡和牛东主体区，平面上油层厚度受控于分流河道发育的范围，整体上呈现出西厚东薄的特点（图4）。三叠系上段沉积具有南北物源的特点，其中南部主要为扇三角洲平原分流河道沉积，其次为扇三角前缘水下分流河道沉积；北部发育来自北部物源为主的扇三角洲平原、扇三角洲前缘河道砂体。与下段相比，上段湖泊范围逐渐变小，具有明显的水退特点，属于三叠系砂砾岩油藏的次要油层段，砂体厚度比较稳定，岩性以砂砾岩、含砾砂岩为主。上段油层组砂体主要分布在牛圈湖区块、马北区块、芦1区块及牛东区块，平面上油层厚度受控于分流河道展布及发育范围，整体上呈现出北厚南薄的特点（图5）。

图4 马朗凹陷三叠系下段沉积相平面分布

图5 马朗凹陷三叠系上段沉积相平面分布

4 结论

（1）三叠系油藏以长石岩屑砂岩和岩屑砂岩为主，成分和结构成熟度低，属于低孔特低渗型岩性油藏，原油属于中质常规原油，地层水水型为NaHCO3型。

（2）丰富的烃源条件、不整合面和断裂对油气的运移和调整聚集以及有利沉积相对优质储层的影响是控制三叠系砂砾岩成藏的关键。不整合既可作为储层，又是沟通源储的输导通道；断裂是油气运移的优势通道。下段有利储层均以来自南部物源的扇三角洲前缘的水下分流河道、河口坝沉积砂体为主，上段储层则以南北两方向物源的扇三角洲平原分流河道及前缘水下分流河道沉积砂体为主。