准噶尔盆地玛湖凹陷玛页1井二叠系风城组全井段岩心剖析与油气地质意义

钱永新，邹 阳，赵辛楣，常秋生，何文军，黄立良

（中国石油新疆油田公司勘探开发研究院,新疆克拉玛依834000）

准噶尔盆地是我国重要的油气产区,玛湖凹陷位于准噶尔盆地西北缘，是准噶尔盆地油气富集程度最高的生烃凹陷（图1）[1-8]。早期油气勘探主要集中在玛湖凹陷北部靠近深大断裂附近的构造型油藏，但随着勘探开发程度的提升,尤其是准噶尔盆地二叠系吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组页岩油勘探获得重大突破后，靠近凹陷区的细粒沉积层位受重视的程度大幅提升。玛湖凹陷是在前石炭纪基底之上发育的凹陷，石炭系—第四系沉积厚度上万米，其中二叠系风城组的沉积厚度多介于150～1 000 m，是玛湖凹陷的主力烃源岩，属于碱湖沉积成因[9-20]，这类烃源岩因生烃潜力大、烃类性质好著称，但研究实例不多[21-24]。玛湖凹陷玛页1 井风城组，此类烃源岩的发育较为典型。通过连续取心观察和岩矿鉴定，既可见硅硼钠石等典型碱湖沉积矿物，亦可见碳酸盐矿物、陆源碎屑物质和火山物质，详细剖析该井岩心特征、岩性—电性特征及油气地质意义，对于碱湖沉积作用研究意义重大。

1 地质背景及取心特点

玛湖凹陷西侧为克百断裂带、北侧为乌夏断裂带、东侧为英西凹陷和夏盐凸起，东南和西南分别为达巴松凸起中拐凸起（图1）。玛页1 井位于玛湖凹陷北部斜坡区，周边无深大断裂，风城组沉积厚度相对较薄。风城组形成于早二叠世佳木河组沉积期之后，湖水范围虽处于扩大过程，但盐度较前期明显升高，说明其气候环境较为干旱，因而主要发育了云质岩类、细粒碎屑岩和火山岩[11]，个别层段碱性矿物含量较高。风城组自下而上分别是风一段（P1f1）、风二段（P1f2）和风三段（P1f3），至中二叠世夏子街组沉积期湖盆逐渐萎缩[11]。

图1 玛湖凹陷玛页1井构造位置Fig.1 Structure location of Well-MY1 in Mahu sag

岩心是研究地下岩层最为直观的证据，通过岩心观察、岩矿鉴定、实验测试等方法，可深入分析其特征及成因。玛湖凹陷斜坡区揭露风城组的钻井有几十口，但取心主要集中在风三段下部和风一段中部，唯有玛页1 井的风城组基本达到了全井段取心。因此，以玛页1 井全井段岩心精细刻画为突破口，通过分析其岩性特征、岩—电关系和甜点的发育特点，揭示沉积演化规律，建立风城组“铁柱子”，为风城组页岩油气资源的基础研究和勘探部署提供依据。

根据储层类型划分，玛页1井风城组岩心包括风一段中下部的常规储层（火山岩和砂砾岩）和风一段上部、风二段、风三段非常规储层。玛页1 井从风三段下部出现油气显示开始进行连续取心，岩心长度为344.77 m，其中风一段中下部常规储层岩心长度70.28 m，其中油浸级3.5 m，油斑级42.64 m，油迹级24.14 m；风一段上部、风二段和风三段的非常规储层岩心长度274.49 m，其中油浸级2.62 m，油斑级104.3 m，油迹级160.15 m。

2 岩心精细描述及岩性分类

对玛页1井风城组的344.77 m 岩心分1 676个小层进行了详细刻画，其中页岩274.49 m 分成1 546 个小层，火山岩和砂砾岩70.28 m分成了131个小层。

根据岩心描述及薄片鉴定，玛页1井风城组常规储层岩性主要包括火山岩类、砂砾岩类和砂岩类，非常规储层岩性主要包括泥岩类、云岩类和粉砂岩类。

火山岩以熔结凝灰岩和玄武岩为主，砂砾岩以（含）砂质砾岩和砾岩为主，砂岩以凝灰质粉细砂岩、粉细砂岩、中砂岩、粗砂岩、（含）砾质粗砂岩为主。储层岩石致密，砾石粒径2～15 mm，分选较差，磨圆次棱角—次圆状，砂粒粒径0.25～0.5 mm，凝灰质胶结，加酸起泡，溶洞发育，部分杏仁状气孔被充填，部分岩心水平缝较发育，密度为1～2 条/10 cm，岩心均含油，含油面积20%～50%，出筒时外渗褐色中质油（图2）。常规储层主要形成于碱湖低位期淡水或低盐度水体，此事火山活动比较强烈，垂向上主要发育在风一段下部和风三段中、上部[11]。

图2 玛页1井风城组常规储层主要岩性Fig.2 Main lithology of conventional reservoir in Fengcheng Formation of Well-MY1

非常规储层中，泥岩类以（含）灰质泥岩、含云灰质泥岩、（含）云质泥岩、含灰云质泥岩、（含）粉砂质泥岩、含粉砂云质泥岩、含灰粉砂质泥岩、含云粉砂质泥岩、含灰含云粉砂质泥岩等为主，岩石粒级小于0.01 mm，块状构造，黏土结构，方解石胶结为主，部分为硅质胶结，岩性致密，加酸起泡，反应程度从中等到剧烈，多数发育方解石条带，岩心观察宏孔不发育，部分岩心水平缝较发育，岩心均含油，含油面积30 %～80 %，出筒时外渗褐色中质油，镜下见溶蚀孔，部分被硅质、硅硼钠石、方解石和沥青质充填，晶粒状或细粉晶状方解石和白云石较均匀分布（图3）。泥岩类主要沉积于弱水动力阶段及混积过渡环境。

图3 玛页1井风城组非常规泥岩类储层的主要岩性Fig.3 Main lithology of unconventional mud-stone reservoir in Fengcheng Formation of Well-MY1

非常规储层中的云岩类包括白云岩、（含）泥质白云岩、含粉砂泥质白云岩、（含）粉砂质白云岩、含粉砂含泥质白云岩、含泥粉砂质白云岩等，块状构造，隐晶结构，泥质胶结为主，也见硅质胶结，岩性致密，加酸反应程度剧烈，见泥质、粉砂质条带，岩心观察部分发育宏孔，岩心水平缝较发育，裂缝和宏孔含油，含油面积20%～40%，镜下白云石和方解石呈粒状较均匀分布，呈自型晶粒状，黄铁矿呈微粒状均匀分布，或沿缝合线富集，泥质富含有机质，见溶蚀孔，部分被硅质和沥青质充填（图4）。云岩类主要形成于湖进高位晚期和湖退早期，水体逐渐碱化，可见少量碱类矿物沉积，垂向上主要分布于风一段的上部和风三段的下部[11]。

非常规储层中的粉砂岩类包括粉砂岩、（含）云质粉砂岩、（含）泥质粉细砂岩、（含）灰质粉砂岩、含泥云质粉砂岩、含泥灰质粉砂岩、含云泥质粉砂岩、含云含泥质粉砂岩等，块状构造，泥质粉砂状结构，粒级0.01～0.05 mm。镜下各粒级砂质较均匀分布，发育缝合线，有机质和黄铁矿充填，岩石中白云石部分呈团块状分布，团块中心见个别硅质，多数白云石分散于泥粉砂中，泥质多呈条带状富集，富含有机质（图5）。粉砂岩类与泥岩类沉积环境相近，主要沉积于水体能量较弱及混积环境。

图5 玛页1井风城组非常规粉砂岩类主要岩性Fig.5 Main lithology of unconventional siltstone reservoir in Fengcheng formation of Well-MY1

另外，在部分井段还可见一种特殊类型的非常规储层—含碱性矿物页岩，主要碱性矿物为硅硼钠石和碳酸钠钙石等，大量碱性矿物和蒸发矿物出现，含碱性矿物的页岩明显增多,具有明显的碱湖特征，岩石块状构造，自形粒状结构，泥质获硅质胶结，滴酸不起泡，镜下观察主要由楔状、菱板状硅硼钠石组成。颗粒间普遍呈线接触。含铁白云石呈条带状富集，白云石呈晶粒状较均匀分布。泥质呈条带状分布，具不同程度硅化现象（图6）。该类储层发育于强成碱阶段[11]，水体较浅，气候干旱，蒸发作用强烈，垂向上主要出现在风二段。

图6 玛页1井风城组非常规含碱性矿物页岩Fig.6 Unconventional alkaline mineral shale reservoir in Fengcheng Formation of Well-MY1

3 岩性—电性特征

根据玛页1 及邻井取心、录井和测井资料，风城组可分为3 段9 个小层,风一段至风三段均可三分，但玛页1 井风城组三段缺失P1f32，只有P1f31和P1f33。结合玛页1井地质分层、岩心刻画和岩石薄片鉴定结果，自下而上，风一段P1f13和P1f12为常规砂砾岩和火山岩地层，风一段P1f11至风三段P1f33为非常规地层（图7）。

图7 玛页1井风城组综合柱状图Fig.7 Comprehensive histogram of Fengcheng Formation of Well-MY1

3.1 常规储层岩性—电性特征

P1f13：该层岩性以砂岩和含砾砂岩为主，夹薄层泥岩，形成于两次火山活动的间歇期。电阻率为（6～330）Ω·m，低—中等，主体电阻率（10～80）Ω·m，伽马为中—高（46～160）API。下部中伽马段表现为下粗上细的正旋回，上部的高伽马段表现为上粗下细的反旋回。

岩心观察和岩石薄片鉴定表明，P1f13含砾砂岩中的砾石是由下伏地层佳木河组的安山玄武岩经过短距离搬运而来（图8），P1f13砾质含量与电阻率高低正相关，砂质含量高伽马低，砾质含量高伽马中等，泥质和凝灰质含量高伽马高。

图8 玛页1井P1f13含砾砂岩与P1j安山玄武岩对照Fig.8 Comparison of pebbly sandstone in P1f1 3 and andesite-basalt in P1j of Well-MY1

P1f12：该层为两套火山岩夹一套砂砾岩，下部为岩性为熔结凝灰岩，发育填充—半填充气孔，电阻率中等，（30～110）Ω·m，主体电阻率（30～70）Ω·m，伽马值高（140～190）API；中部岩性以砾岩、砂砾岩、砂质砾岩和（中）粗砂岩为主，夹薄层细砂岩和粉细砂岩，电阻率低—中等，（6～110）Ω·m，主体电阻率（10～45）Ω·m，伽马值高（130～170）API；上部岩性为安山岩，电阻率中等，（15～60）Ω·m，伽马值低（45～65）API，密度值高（2.7～2.8）g/cm3。

结合岩心观察和岩石薄片分析，认为中部的砂砾岩和砂岩中的砾石是由下伏地层熔结凝灰岩经过短距离搬运而来（图9），造成其电阻率和伽马值与下部熔结凝灰岩的相近，砾质含量与电阻率和伽马值正相关，砂质的含量与伽马值负相关。

图9 玛页1井P1f12砂质砾岩与熔结凝灰岩对照Fig.9 Comparison of sandy conglomerate and welded tuff in of Well-MY1

3.2 非常规层段岩性—电性特征

研究表明，玛页1井风城组非常规层段以泥—页岩类地层为主，其成分多为陆源碎屑和碳酸盐颗粒，沉积构造以厘米级以下的纹层为主，约占地层厚度的60 %，单层厚度在1～20 cm 的地层约占20 %，单层厚度大于20 cm的约占20%。

由于玛页1井非常规层段以薄互层和纹层为主，为了方便描述各层段的岩性特征和岩电关系，对某一井段包含的各种岩性进行综合归类整理，归类后的岩性纵向分布特征如图7“岩性归类”道。1：岩性包括（含灰）（含）云质（泥质）粉砂岩、（含）粉砂质云质泥岩、泥质云岩、灰质泥岩和沉凝灰岩，是一套盐度相对较低的咸水环境页岩沉积组合，电阻率中等，（10～110）Ω·m，伽马值高（95～200）API。

P1f13：岩性包括（含）泥质（含）云质粉砂岩、含粉砂泥质云岩、（含灰）（含）泥质云岩、硅化云岩、硅化云质泥岩、（含）粉砂质（含）云质泥岩等，是一套盐度高的咸水环境页岩沉积组合，开始出现少量碱化矿物硅硼钠石，电阻率中—高，（40～3 630）Ω·m，主体

P1f2电阻率（250～2 000）Ω·m，呈类箱状，伽马值中—高（65～200）API。

P1f22：岩性包括含硅硼钠石云岩、含硅硼钠石云质泥岩、硅化云岩、（含）泥质（含）云质粉砂岩、含粉砂云质泥岩等，是一套盐度很高的咸水（碱化）环境页岩沉积组合，出现大量碱化矿物硅硼钠石，电阻率低—高，（5～4 000）Ω·m，上部电阻率低，中部和下部电阻率中-高，主体电阻率（15～2 000）Ω·m，呈尖峰状和指状，伽马值中—高（65～140）API。

P1f21：岩性包包括含云泥质粉砂岩、（含）云质粉（细）砂岩、含粉砂云质泥岩、（含）云质泥岩和泥质云岩等，是一套盐度高的咸水环境页岩沉积组合，电阻率低—高，（7～6 250）Ω·m，主体电阻率（20～2 000）Ω·m，呈尖峰状，伽马值中—高（63～150）API。

P1f33：岩性包括（硅化）（含）灰质泥岩、（硅化）（含）质云质泥岩、含粉砂（含）灰质泥岩、含粉砂（含）云质泥岩和含云含泥粉细（中细）砂岩等，是一套盐度相对较低的咸水-半咸水环境页岩沉积组合，电阻率中—高，（11～3 050）Ω·m，伽马值高（53～170）API。

岩石薄片鉴定和图7中X 衍射全岩分析数据综合分析表明，玛页1井页岩的电阻率与白云石含量呈正相关关系，白云石含量高则电阻率高；伽马值与钾长石和黏土含量之和呈正相关关系，钾长石和黏土含量高则伽马值高。

4 玛页1井风城组甜点段分析

4.1 常规储层甜点段（P1f13-P1f12井段）

常规储层的甜点段选取主要依据岩心油气显示、核磁共振解释的有效孔隙度及自由流体孔隙度。依据图7“岩心含油面积”道和“核磁孔隙度”道分析，岩心含油气性越好核磁孔隙度越高，常规储层井段岩心油气显示和核磁孔隙度最好的井段为P1f12下部的熔结凝灰岩段，其次为P1f12中部的砂岩和砂砾岩，再次为P1f13的砂岩和粉细砂岩，P1f12上部的安山岩段最差（图10）。由此可见，熔结凝灰岩段及其上下的砂岩、砂砾岩段可划分为一个甜点段，井段293.46～353.96 m，厚度60.5 m。

4.2 非常规层段甜点段（P1f11-P1f33井段）

非常规层段的甜点段选取主要依据岩心油气显示情况、岩心裂缝发育情况、岩心溶孔发育情况、核磁共振解释的有效孔隙度及自由流体孔隙度。为了能够比较准确地识别非常规层段的甜点分布情况，对岩心的裂缝和溶孔发育情况进行系统的观察和描述，形成图7中的“岩心裂缝密度”道和“岩心溶孔发育段”道。裂缝密度最高的井段为P1f33上部，其次是P1f33下部、P1f21上部和底部、P1f22上部，再次为P1f22底部和P1f23顶部。溶孔发育比较集中的井段有P1f33上部、P1f21上部和底部、P1f22上部和底部、P1f23顶部（图10）。

图10 玛页1井取心含油性与裂缝密度不同层段分布柱状图Fig.10 Histogram of oil Bearing and fracture density distribution in different sections of Well-MY1 coring

依据图7中“岩心含油面积”道和“核磁孔隙度”道分析，岩心含油气性好的井段核磁孔隙度相对较高，但由于非常规层段岩心孔隙度整体较低，所以核磁孔隙度变化并不明显。岩心含油气性和核磁孔隙度较好的井段有P1f33中部和上部、P1f21中部和下部、P1f22、P1f23上部。

综上所述，非常规层段可划分3 个甜点段：井段127.46～218.96 m（P1f23-P1f22），厚度91.5 m；井段50.96～116.96 m（P1f21），厚度66.0 m；井段0～37.5 m （P1f33），厚度37.5 m。

5 结论

1）玛湖凹陷玛页1井二叠系风城组发育常规储层和非常规储层。常规储层以火山岩类、砂砾岩类和砂岩类为主，均为含油性很好的优质储层；非常规储层以泥岩类、云岩类和粉砂岩类为主，其油气显示亦很好，既可作为优质烃源岩，也可在有利条件下形成非常规油气藏。

2）玛页1 井风城组岩性—电性关系复杂，碎屑岩中的火山岩岩屑及碳酸盐岩中的白云岩对电性特征影响显著，二者均为该地区的典型储集岩类，说明在该地区深入开展岩性—电性研究具有重要意义。

3）玛页1 井风城组全井段取心及分析，为风城组“铁柱子”的建立奠定坚实基础，其岩性、物性、含油性、电性、源岩特性、脆性和地应力特性之间相关性分析表明，风城组发育一个常规“甜点段”和三个非常规“甜点段”，说明碱湖沉积的油气勘探潜力巨大。