微生物地球化学勘探在准噶尔盆地车排子凸起石炭系中的应用

凌勋 姚茂敏 杨万祥 宋志华

摘  要：准噶尔盆地车排子凸起石炭系内幕地层结构及构造特征复杂，且储层岩性变化多样。主要以中基性火山岩为主，夹火山碎屑岩及酸性岩类，油气预测较为困难。利用微生物地球化学勘探技术，检测地表土壤中烃氧化菌的丰度差异，研究土壤吸附气的组成特征，来圈定油气分布范围，判别油气藏流体性质。通过此项技术对已完钻的CP13井等进行了验证，吻合较好。另外，还预测了车排子凸起石炭系新部署论证的CP17井含油气情况。研究表明，微生物地球化学勘探技术在车排子凸起石炭系油气勘探方面具较好适用性，符合率达到了90%，降低了勘探风险。

关键词：微生物异常;地球化学;勘探技术;应用;车排子凸起

近两年，车排子凸起石炭系勘探评价在CH21井区、CH541井区大段分级压裂增产措施的实施成果显著，展示了石炭系高效藏的良好前景。另外，凸起西翼的中石化su13井区提交的首块石炭系预测储量大于4 000 ×104   t，展示了研究区良好的勘探前景[1-3]。但车排子凸起石炭系内幕地层结构及构造特征复杂，且油气储层岩性的多样性导致了含油气性预测较为困难。针对车排子凸起石炭系地震资料品质差的问题，历经多次处理，石炭系顶面、内幕及断面成像精度明显提高，为内幕勘探奠定资料基础。前人的研究成果主要针对区域上火山岩分布范围及整体相带，对于单个火山机构的详细解剖工作较少，重点区块火山岩储层反演预测不够。而微生物地球化学勘探法可为勘探部署提供科学依据（图1）[4-6]。

微生物地球化学勘探是根据轻烃内组成特征可靠地预测运移烃的性质。如：油、气或凝析油，定性地鉴别由微生物值异常所指示的地下潜在油气藏性质，这对于勘探而言至关重要[7-8]。采用微生物方法和地球化学方法分别检测研究区的微生物异常和吸附烃异常，就可准确预测下伏地层是否存在油气藏及油气性质。以油气藏的轻烃微渗漏理论为基础，提供烃类物质存在的直接证据，将其与地质、地震方法相结合，可对圈闭含油气性进行评价，识别油气富集区[9]。此项技术具低成本、周期短、见效快等特点，是对地震勘探法的有效补充，它将与地质、地球物理方法等相结合，进行“4G”综合研究，正在成为提高勘探成功率、降低勘探成本的有效途径[10-11]。

1  采样设计的试验分析

1.1  采样设计

关于采样点的选择、采样深度及样品的预处理都有严格规定，以确保土壤样品中微生物及烃类组分始终处于稳定状态。采集深度为20～25 cm的地表土壤样品不少于150 g。在预实验过程中，20 cm深度样品在反应时间上要快于40 cm深度的样品，反应强度上要强于后者，故在选择该区采集深度上选用了20 cm。

1.2  试验分析

此次实验工作中，微生物值技术关键是选择性测定土壤样品中某种专性烃氧化菌的丰度。由于在自然界中，石油和天然气是这种烃组分的唯一来源，且烃氧化菌的生长需要持续不断的烃供给，在供给量上有一定要求，而持续足量的供给一般只有下伏的油气藏烃类渗漏才能达到。因此，地表土壤中专属烃氧化菌的存在和富集指示着下伏油气系统的存在[12-13]。

2  微生物值（MV）检测成果

2.1  微生物值异常等级划分

微生物烃类检测成果解释的可靠性与微生物及地球化學数据的准确性密切相关。结合数理统计、频率直方图、数据分形对比分析，将准噶尔盆地车排子凸起异常级别划分为5个等级：红色表示在243～403范围内的微生物异常丰度值为超高异常值;橙色表示在186～242范围内的微生物异常丰度值为高异常值;黄色表示在149～185范围内的微生物异常丰度值为中值异常;灰色表示在120～148范围内的微生物异常丰度值为过渡区;绿色表示在76～119范围内的微生物异常丰度值为低异常值;蓝色表示在0～75范围内的微生物异常丰度值属背景值（表1）。

2.2  微生物值平面分布特征

微生物单测线与微生物网格的区别主要是将330 m×330 m网格分别抽稀成1 km×1 km稀网格及1 km×330 m的平行测线。1 km×1 km稀网格及1 km×330 m平行测线无法识别工区东南部的微生物异常，而330 m×330 m网格可识别完成的块状异常（图2）。

2.3  土壤吸附烃三组分图版的解释

参数和指标C1-C4分别代表下伏地层含油气构造轻烃微渗漏至表层土壤或沉积物中的土壤吸附烃中甲烷-丁烷（nC4+iC4）含量。将本地区采集并分析的SSG土壤样品分析结果中的C1-C4组分，处理后投到的C1/（C2+C3）-C2/（C3+C4）交汇图版显示（图3），车排子凸起-四棵树凹陷大量土壤样品落到油藏区间，少数样品落在油气并存及天然气区间内，表明研究区油气性质是以油为主，少量见气的特征，这与目前钻探成果相吻合。

从图版坐标可看出，纵坐标C1/C2+C3从某种意义上代表了生烃有机质演化程度，随着成熟度增大，该值呈指数增加，所指示的下伏地层油气性质从源岩、原油、凝析油气等逐渐过渡到干气。横坐标（C2/C3+C4）反映了酸解吸附轻烃中重组分之间的相互关系，从代表油、凝析油气及干气在图版中所处区域的横坐标数值变化来看，指标C2/C3+C4在一定程度上也可反映生烃母质的演化程度。

3  应用效果

随着构造演化和气候变化，主要圈闭类型是断层相关褶皱，生成的油气沿着逆冲断裂进入这些构造，有利储层中聚集成藏。本次微生物检测，车排子凸起CP17井区以石炭系为主。已查明CP17 井圈闭北部发育一条大的NW向断层，受该断层控制形成断背斜圈闭，形态特征较为完整（图4）。

微生物网格详查结果表明（图4），CP17井圈闭发育显著的块状异常，且微生物异常带范围与石炭系圈闭有较好的对应关系。通过统计微生物异常带内微生物特征可知，其面积为32 km2，微生物中异常比例为91.5%，微生物平均值201.75，远高于微生物门槛值149。因此，CP17井可能具油气丰度和规模，预示该圈闭具较好的含油气性及更为有利的含油气远景[14-16]。2020年10月，该井在石炭系3 022～3 028 m试油，累产油22.26 t，水53.9 m3，为含油水层。

4  几点认识

本次研究将微生物成果与现有地质、地球物理、地球化学等资料相结合，对勘探目标的含油气性进行分析评价，最终取得如下2点认识：

（1） CP17井微生物异常明显，且异常范围与圈闭有较好的对应关系，预测了CP17井有油气发现特征。

（2） 由于研究区地质研究工作相对薄弱，仅靠单条微生物测线，不能确定微生物异常具体规模。因此，为更加明确研究区油气富集潜力及分布范围，建议针对两个异常区加大勘探投入及研究工作，在地质研究的基础上增加微生物网格化详查，进一步寻找有利于圈闭的目标，并确定含油性及规模。

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