准噶尔盆地玛南斜坡区上二叠统上乌尔禾组连续型砂砾岩油藏群成藏特征

黄立良，王 然，邹 阳，万 敏，常秋生，钱永新

中国石油 新疆油田公司 勘探开发研究院，新疆 克拉玛依 834000

准噶尔盆地玛湖凹陷是中国石油近年来的勘探明星地区，突破不断[1]，如在玛北、玛西和玛东斜坡区三叠系百口泉组发现10亿吨油气规模储量，为玛湖凹陷的勘探从断裂带走向斜坡区奠定了坚实基础。据此思路，勘探家们开始对玛南斜坡区进行探索，这是因为玛南斜坡区上二叠统上乌尔禾组与玛北、玛西、玛东斜坡区三叠系百口泉组具有相似的成藏背景[2]。具体而言，玛南斜坡区处于迎烃面，且发育组合型深大断裂，为油气的运移和聚集提供了输导基础；上二叠统上乌尔禾组发育近2 000 km2扇三角洲前缘水下河道砂体，为油气成藏提供了储层条件。

随着对玛南凹陷勘探的不断深入，前人开展了大量相关研究。如在构造特征方面：隋风贵[3]研究认为玛湖凹陷二叠纪以来经历了造山伸展、挤压逆冲、逆冲叠加、振荡升降和陆内前陆五大构造阶段，玛南斜坡区受构造挤压、逆冲推覆和振荡升降的影响较大；李攀等[4]揭示了二叠纪晚期到三叠纪早期是准噶尔盆地演化的重要转化期，在下乌尔禾组与上乌尔禾组之间形成了主要不整合，上乌尔禾组与白碱滩组之间形成了次要不整合，玛南斜坡区上乌尔禾组与上下地层也均为不整合接触关系。沉积体系方面：支东明等[5]总结了玛南斜坡区上乌尔禾组沉积期为大型斜坡构造背景，在不整合面之上分布了规模叠置连片的砾岩体；唐勇等[6]进一步研究认为，沉积体系为平缓斜坡背景下的大型浅水退覆式扇三角洲沉积；张昌民等[7]发现玛南斜坡区沉积具有继承性，从浅到深发育粗粒沉积扇、扇三角洲和辫状河三角洲等沉积体系；谭开俊等[8]、孟祥超等[9]认为，断裂带对沉积具有控制作用，但该认识在后期勘探中并未证实，尚存争议；谭开俊等[10]发现上乌尔禾组存在古沟槽沉积，该发现很好地诠释了储层质量的影响因素，为后期储层评价研究提供了依据。输导体系方面：陈建平等[11]认为，玛湖凹陷在上乌尔禾组上下不整合面之下的剥蚀带为油气运移提供通道。盖层保存方面：杨帆等[12]认为，上乌尔禾组顶部泥岩广泛发育，为下部油藏提供了区域性盖层条件。前人对玛南上乌尔禾组成藏特征研究提供了重要指导，但大多集中在构造、沉积、输导体系和盖层保存等单一要素上，没有系统综合的分析总结。

根据前人研究成果和进一步深入勘探研究发现，目前玛南斜坡区上乌尔禾组油气富集，油藏类型较多，仍存在成藏要素复杂、富集规律不清等问题。本文在这此基础上，通过岩石薄片、压汞及物性展开精细的储层特征分析，从构造、沉积及古地貌特征等方面，解剖玛南斜坡上乌尔禾组油藏特征，总结油藏类型的发育特征及成藏要素，以期为玛湖凹陷油气多层系立体勘探提供指导。

1 地质背景

准噶尔盆地玛南斜坡区位于盆地西部隆起和中央坳陷结合部，横跨中拐凸起、克百断裂带和玛湖凹陷3个二级构造单元，有利勘探面积约2 600 km2[13](图1a，b)。玛南斜坡区在二叠纪早期受造山运动的影响，为隆升前陆盆地阶段，在中—晚二叠世受持续推覆挤压的作用，处于前陆盆地—坳陷盆地转化阶段，之后盆地整体抬升遭受剥蚀，形成了二叠系上乌尔禾组和下乌尔禾组之间的大型不整合面[14]。三叠纪盆地持续下沉，从三叠纪至白垩纪广泛超覆沉积，古近系沉积前全盆地开始进入挤压收缩阶段，盆地基底整体向南掀斜。现今玛南斜坡区构造表现为东南倾的单斜形态，局部发育低幅度鼻凸构造。

玛南斜坡区自上而下地层发育比较齐全，局部缺失下乌尔禾组、夏子街组和风城组[15]。白垩系与侏罗系、侏罗系与三叠系、三叠系与二叠系、上二叠统与中下二叠统间均为角度不整合接触。根据研究成果发现，上乌尔禾组为盆地“前陆—坳陷”转换期填平补齐式的沉积，代表统一坳陷型湖盆沉积的开始，具备形成大规模地层、岩性圈闭的构造和沉积背景[16]。

上乌尔禾组根据沉积特征自下而上划分3段：上乌尔禾组一段、上乌尔禾组二段和上乌尔禾组三段。纵向上沉积由下往上逐渐变细，由上乌尔禾组一段和二段的扇三角洲前缘水下分流河道沉积过渡为乌三段滨浅湖泥岩沉积；岩性由砂砾岩和砾岩逐渐过渡为含砾砂岩、粉细砂岩、粉砂岩和泥岩；砂体厚度也逐渐减薄(图1c)。

图1 准噶尔盆地玛南斜坡区位置(a，b)及地层综合柱状图(c)

2 油气成藏要素

2.1 油藏基本参数特征

统计玛南斜坡区上乌尔禾组50多口工业油流探井数据，结果如表1所示。上乌尔禾组油藏主要分布在克拉玛依扇、中拐扇和白碱滩扇地区，埋藏不深，平均在3 800～4 400 m之间，有效厚度较大；在中拐扇和克拉玛依扇有效厚度在18～35 m，平均为24m；白碱滩扇略薄，厚度在12～25m，平均为16.2 m。原油主要为常规原油，原油的密度和黏度在三个扇差异稍大，呈现南北分区特征：北部的克拉玛依扇和白碱滩扇油质较轻，密度平均分别为0.85 g/cm3和0.82 g/cm3，黏度平均分别为12.2 mPa·s和 7.1mPa·s；南部中拐扇油质较重，密度平均为0.88 g/cm3，黏度平均为71.7 mPa·s。中拐扇发育的深大控圈断裂对油气有局部调整是油质偏重的主要原因。白碱滩扇和克拉玛依扇均为无底水油藏，中拐扇深部油藏部分存在底水，各油藏之间无统一油水界面，以CaCl2型水为主，矿化度分布在10 765～15 070 mg/L之间。

表1 准噶尔盆地玛南斜坡区二叠系上乌尔禾组油藏参数统计

2.2 规模展布的优质烃源岩

风城组烃源岩是整个西北缘断裂带和玛湖凹陷最重要的烃源岩[17]。风城组烃源岩形成于还原—强还原咸化湖相的沉积环境，主要为一套暗色泥岩与云质岩互层沉积，分布在整个玛湖凹陷，面积大，约8 000 km2，平均厚度在500 m以上；有机质丰度高，总有机碳含量分布在0.41%～4.10%，均值1.38%，S1+S2分布在0.28～25.64 mg/g，均值4.96 mg/g，氯仿沥青“A”含量分布在0.759‰～16.185‰，均值3.804‰；类型好，以混合型Ⅱ型有机质为主，部分为腐殖型Ⅲ型；目前处于“油窗”阶段，从凹陷边缘向沉积中心，热演化程度逐步增加，成熟度(Ro)分布在1.15%～1.56%，处于成熟—过成熟阶段，是盆地最优良的烃源岩之一。根据宋涛等[18]2019年的研究，准噶尔盆地从石炭纪到二叠纪逐渐由“热盆”演变为后期的“冷盆”，早期的“热”为烃源岩早期生烃提供了良好条件，后期的“冷”又延长了烃源岩寿命，生油窗拉长。二叠系烃源岩目前仍处于高成熟演化阶段，持续生烃、排烃，为百口泉组、上乌尔禾组和下乌尔禾组以及浅层规模油气藏提供了充足的油源[17]。

2.3 叠置连片的砂砾岩储层

玛南斜坡区二叠系上乌尔禾组在西、西北、北和东北方向上发育四大物源体系，西部和西北部的物源体系是玛南斜坡区最主要的母质来源，主要来自西北缘老山，东部物源的影响稍小(图2a)。在物源体系的控制下依次形成了中拐、克拉玛依、白碱滩和达巴松四大扇体，并以中拐扇规模最大。中拐扇、克拉玛依扇和白碱滩扇由东西向南东延伸至凹陷中心，达巴松扇由北东向西南延伸至凹陷中心。四大扇体在古地貌和沉积的控制下覆盖了玛南斜坡区，形成了上乌尔禾组约1 800 km2的浅水退覆式扇三角洲沉积，具有坳陷背景下近物源粗碎屑沉积特征。具体而言，乌一段和乌二段砂砾岩储层发育，储层岩性以灰色、绿灰色、灰褐色砂砾岩为主(图2b，c，d)。乌一段储层呈厚层状，单砂体厚度较大，在10～100 m之间；乌二段储层呈互层状，单层厚度4～50 m，两段向玛湖凹陷中心都有逐渐增厚趋势。

砂砾岩储层具有泥、砂和砾石混杂堆积特征，胶结疏松，结构成熟度和成分成熟度较低，物性较差；实测孔隙度范围在3.1%～14.3%，平均6.77%；渗透率范围在(0.02～959)×10-3μm2，平均2.66×10-3μm2，与上覆百口泉组砂砾岩储层[19]和下伏下乌尔禾组砂砾岩储层[20]特征相似，都属于特低孔、低渗储层(图2e，f)。储层微观特征以原生粒间孔为主，有少量次生孔隙和界面缝，填隙物以泥质杂基为主，胶结物含量极低，反映该区成岩作用以压实作用为主，靠近不整合面附近压溶作用稍强。储层毛管压力曲线主要为细歪度，排驱压力较大，孔隙结构较差，分选性中等(图2g)。

图2 准噶尔盆地玛南斜坡区二叠系上乌尔禾组储层特征

2.4 多种类型的储盖组合

玛南斜坡区二叠系上乌尔禾组沉积自下而上具有逐层超覆的特征，乌一段平面分布范围最小，乌二段平面分布范围居中，乌三段平面分布范围最大，沉积以湖泛泥岩为主。因此，乌一段和乌二段砂砾岩储层发育与乌三段泥岩形成退积型下砂上泥的沉积样式，为大油区的形成创造了广泛稳定的区域储盖条件(图3)。乌一段、乌二段顶部发育2期水进褐灰色泥岩，为下部储层提供局部的盖层条件，同时乌一、二段砂砾岩储层不连续发育，横向非均质性强，河道间泥岩充填在砂体之间，为两段储层提供侧向封堵。纵横向的泥岩隔层与包裹的砂砾岩体构成了另一套有效的局部储盖组合。

图3 准噶尔盆地玛南斜坡区二叠系上乌尔禾组沉积特征

2.5 地层超覆尖灭背景下连续型岩性圈闭

晚海西期的多期构造运动，使得上乌尔禾组沿西北缘山前形成环带状超覆。海西运动晚期，受西部板块挤压造山作用影响，石炭系、二叠系向盆地大规模推覆，同时中拐凸起持续隆升，中、下二叠统遭受剥蚀[21]。二叠纪晚期，玛南斜坡区开始沉降，导致大规模水进，使得上二叠统上乌尔禾组直接披覆在中、下二叠统及石炭系之上，并在中拐凸起及克百断裂带附近形成地层超覆带。二叠系上乌尔禾组主要分布在沙湾凹陷、中拐凸起、玛湖凹陷及盆1井西凹陷的局部地区，在沙湾凹陷以南、中拐凸起以北及玛湖凹陷西北为地层超覆尖灭。上乌尔禾组整体表现为一个大型“地层超覆尖灭带”背景。

岩性圈闭整体受扇体和古凹槽控制。海西期强烈的构造运动使玛南地区在上乌尔禾组沉积时存在多期坡折带，进而控制古凹凸的展布格局。古凹槽区砂体沉积厚度较大，凹槽内水动力较强，砂岩淘洗干净，物性好；古凸带沉积砂体较薄，泥质含量高，物性较差。扇三角洲水下分流河道沉积在古凹凸之上，上乌尔禾组一段为填平补齐沉积过程，受古地貌影响最大，多期河道垂向叠加，扇间泥岩侧翼和上部遮挡，使砂砾岩体呈透镜状连片分布。上乌尔禾组二段沉积时期古地貌未发生较大变化，较好地继承了一段的主河道走向与扇体规模，古凹凸特征变平缓，砂砾岩体较一段延伸远，单砂体厚度稍薄。整体砂砾岩储层表现为非均质性强，扇间泥岩三面封堵，一砂一圈闭，单砂砾岩体独立成藏特征。乌一、二段孤立的砂砾岩体叠置连片分布，构成大面积连续型岩性圈闭群。圈闭数量较多，单井钻遇3～6个，平面展布约1 200 km2，在局部受地层和断裂的封堵，岩性为主要控圈要素(图4)。

图4 准噶尔盆地玛南斜坡区上乌尔禾组圈闭模式

2.6 不整合和断裂组合的立体输导体系

来自二叠系风城组的一部分油气，通过不整合面输导源储直接接触供烃成藏[17]。受挤压造山和持续隆升构造运动的影响，下乌尔禾组与上乌尔禾组地层之间广泛发育不整合面，几乎覆盖整个玛湖凹陷。不整合面上覆地层倾角较小，下伏地层倾角不断增大，使上、下地层以削截关系接触。凹陷边缘靠近造山带构造高部位，上乌尔禾组直接覆于风城组烃源岩之上，这样不整合面直接沟通油源，侧向调整油气聚集成藏。

另一部分油气经过走滑断裂垂向调整、不整合面横向输导成藏。玛南斜坡区二叠系发育3组2类断裂(图5)。第一组是海西早期，在东西向水平挤压主应力造山推覆作用的影响下形成的大规模近北东—南西向的逆推断裂，控制了斜坡带—玛湖凹陷的构造形态，形成时间早，断距大，靠近造山带，与构造线平行，具有很好的上倾遮挡作用，属于控圈控沉积断裂。第二组是海西晚期在逆推断裂形成的同时伴生的规模较小的逆断裂，未断穿上乌尔禾组地层，部分断裂具控圈作用，与断层两盘岩性相关。第三组是近东西向的走滑断裂，主要形成于燕山早期，该组断裂受达尔布特左旋走滑的影响，形成了与其近似垂直的多期分支反向压扭走滑断裂，形成时间相对较晚，从下到上依次断穿二叠系风城组、下乌尔禾组、上乌尔禾组以及三叠系部分地层，其活动时间与风城组烃源岩生烃高峰匹配关系好，主要起沟通油源的作用，为油气的运移提供垂向输导，后经不整合面侧向运移成藏。

图5 准噶尔盆地玛南斜坡区二叠系上乌尔禾组断裂系统

2.7 良好的油气保存

对玛湖凹陷油气充注史的研究发现，研究区油气存在3期充注：第Ⅰ期油气充注发生在晚三叠世之前[22]；第Ⅱ期油气充注期为早侏罗世，以黄色荧光为代表的风城组成熟原油发生高强度、大规模充注，在玛东、玛北、玛西和玛南地区的储层中聚集成藏；第Ⅲ期油气充注期在早—中白垩世，以蓝白色荧光为代表的风城组高熟原油广泛充注。根据斜坡区多井岩石荧光薄片油气以蓝白色和黄色荧光为主，可见第Ⅱ期和第Ⅲ期油气充注期对上乌尔禾组油藏形成具有重要影响(图6a，b)，晚三叠世之前的油气充注未得到有效保存。推测燕山期构造活动破坏了早期充注的油气聚集成藏，使其沿断裂带运移至浅层[21]。岩石中保留的残留沥青可以证实，同时在该区浅层侏罗系八道湾组也确实发现部分油藏。这也间接证实上乌尔禾组油气的充注时间在早侏罗世和早—中白垩世。从原油饱和烃色谱特征分析(图6c)，轻质组分含量较高，没有散失迹象，说明后期充注油藏保存比较完好，燕山期以后构造运动对油藏的破坏性较小。

图6 准噶尔盆地玛南斜坡区二叠系上乌尔禾组原油特征

3 油藏模式

通过对玛南斜坡区二叠系上乌尔禾组油藏的整体认识，可以认为二叠系上乌尔禾组是盆地西北部“前陆—坳陷”转换期填平补齐的第一套沉积，近1 500 km2扇三角洲水下分流河道砂砾岩体超覆在中、下二叠统大型不整合面之上，在多期湖侵的沉积背景之下，形成了大型地层超覆尖灭带，发育的多期坡折的古地貌特征使得砂砾岩体呈大面积叠置连片分布。早二叠世大规模湖侵背景下广泛发育的湖泛泥岩，为乌尔禾组一、二段油气的聚集提供了良好的盖层条件。来自风城组成熟—高成熟的烃源岩，通过深大断裂和不整合面运移，在上乌尔禾组有效圈闭内聚集成藏，形成了大型地层背景下纵向叠置、横向搭接连续型岩性油气藏群。

总结四大扇体油藏的主要类型有地层型、岩性型、断层—岩性型等(图7)。具体而言，中拐扇靠近断裂带，控圈控沉积型大断裂发育，油藏类型以岩性—断层油气藏和断层油气藏为主；克拉玛依扇走滑断裂发育，断裂不具控圈作用，油藏类型以地层油气藏、岩性油气藏和断层—岩性油气藏为主；白碱滩扇派生断裂发育，对部分油藏起控制作用，沉积靠近凹陷中心，埋藏较深，地层尖灭带影响也较小，主要发育岩性型和断层—岩性型油气藏。达巴松扇尚在突破阶段，分析其构造、沉积、储层与含油性特征与白碱滩扇较相似，推测油藏类型以岩性油气藏为主。

图7 准噶尔盆地玛南斜坡区二叠系上乌尔禾组油藏类型组合特征

根据目前的勘探进展，认为中拐扇和克拉玛依扇勘探程度较高，已经提交规模油气储量近10亿吨，此外剩余出油气井点多，如金龙50、克204等井，是储量拓展的潜力区；相比而言，白碱滩扇和达巴松扇勘探程度较低，目前白碱滩扇玛湖23井、玛湖40井上乌尔禾组获工业油流，达巴松扇玛中12井上乌尔禾组获良好油气显示，是甩开勘探的重点区带。

4 结论

(1)玛南斜坡风城组烃源岩厚度大，分布广泛，处于成熟—过成熟阶段，油源充足。二叠系上乌尔禾组发育中拐扇、克拉玛依扇、白碱滩扇和达巴松扇四大退积型扇三角洲砂砾岩储层，储层物性较差，孔隙度平均为6.77%，渗透率平均为2.66×10-3μm2，孔隙类型以原生粒间孔为主，孔隙结构较差。上乌尔禾组三段湖泛泥岩与上乌尔禾组一、二段厚层砂砾岩形成稳定区域储盖组合，扇间泥岩和泥岩夹层与砂砾岩透镜体组成良好局部储盖组合。

(2)玛南斜坡上乌尔禾组整体为一大型“地层尖灭带”构造背景下发育的一砂一圈闭的岩性圈闭群。区域性不整合面和垂向深大走滑断裂的组合为油气运聚的立体输导体系，在地层、构造和沉积多重因素的影响下，形成了地层型、岩性型、断层—岩性型等大面积连续型油气藏群。

(3)克拉玛依扇以地层油气藏、岩性油气藏和断层—岩性油气藏为主，中拐扇以岩性—断层油气藏和断层油气藏为主，白碱滩扇以岩性油气藏和断层—岩性油气藏为主。克拉玛依扇埋深最浅，中拐扇次之，白碱滩扇最深。在中拐扇和克拉玛依扇有效厚度在18～35 m，平均为24 m，白碱滩扇略薄，尚未突破。白碱滩扇和达巴松扇勘探程度低，是甩开勘探的重点区带。