準(zhǔn)噶爾盆地車排子地區(qū)石炭系頂部風(fēng)化殼結(jié)構(gòu)及其控藏作用

宋明水，趙樂強，吳春文，秦　峰，曾治平

(1.中國石化 勝利油田分公司，山東 東營 257015；　2.中國石化 勝利油田分公司 勘探開發(fā)研究院西部分院，山東 東營 257015)

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準(zhǔn)噶爾盆地車排子地區(qū)石炭系頂部風(fēng)化殼結(jié)構(gòu)及其控藏作用

宋明水1，趙樂強2，吳春文2，秦峰2，曾治平2

(1.中國石化 勝利油田分公司，山東 東營 257015；2.中國石化 勝利油田分公司 勘探開發(fā)研究院西部分院，山東 東營 257015)

基于實鉆資料與地質(zhì)綜合研究，系統(tǒng)分析了準(zhǔn)噶爾盆地車排子地區(qū)石炭系頂部風(fēng)化殼結(jié)構(gòu)地質(zhì)特征及其發(fā)育主控因素，總結(jié)了風(fēng)化殼結(jié)構(gòu)發(fā)育模式與控藏作用。研究認(rèn)為，車排子地區(qū)石炭系頂部風(fēng)化殼垂向上具層狀結(jié)構(gòu)，自上而下依次為風(fēng)化粘土層、水解層、淋濾層。風(fēng)化殼結(jié)構(gòu)形成主要受控于原巖巖性、間斷時間和古地形三大因素。風(fēng)化粘土層和水解層起著封蓋、遮擋作用，分布較廣的淋濾層具有較好的儲集性能，利于油氣橫向輸導(dǎo)。在有水解層或風(fēng)化粘土層條件下，形成“毯砂”“殼”雙輸導(dǎo)模式；反之，則油氣上竄或下灌，形成單一輸導(dǎo)體。在其控制下，該區(qū)石炭系頂部風(fēng)化殼發(fā)育殼內(nèi)、毯砂前緣和復(fù)合巖性3種油氣藏分布類型。

風(fēng)化殼結(jié)構(gòu)；不整合；油氣成藏；火山巖；石炭系；車排子地區(qū)；準(zhǔn)噶爾盆地

風(fēng)化殼結(jié)構(gòu)及其控藏作用一直是地質(zhì)研究中的熱點和難點。國內(nèi)外學(xué)者對此開展了大量研究，特別是在風(fēng)化殼的結(jié)構(gòu)特征、發(fā)育模式及其控藏作用等方面取得了一系列重要進展[1-16]，對風(fēng)化殼油氣勘探起到了重要推動作用。以往研究多集中在碳酸鹽巖類型上[2-5,8-10]。近些年，火山巖、變質(zhì)巖和碎屑巖風(fēng)化殼也開始被廣泛關(guān)注[11-16]，但認(rèn)識程度上卻明顯低得多。

對火山巖風(fēng)化殼的研究主要集中在風(fēng)化作用對巖石物性改造作用[11-13]，包括火山巖風(fēng)化殼結(jié)構(gòu)模式和結(jié)構(gòu)識別標(biāo)志等。準(zhǔn)噶爾盆地西北緣車排子地區(qū)石炭系出露時間長、巖性復(fù)雜，通過對實鉆資料分析研究，結(jié)合該區(qū)風(fēng)化殼油藏特征，對開展該區(qū)石炭系風(fēng)化殼結(jié)構(gòu)模式進行了劃分方法研究。

風(fēng)化殼對油氣運聚具有雙重作用，既可做為運移通道，又可起到封堵作用，主要與其結(jié)構(gòu)、巖性密切相關(guān)[1,3-5,7,14-16]。火山巖風(fēng)化殼的結(jié)構(gòu)與成藏關(guān)系較弱主要是因為對風(fēng)化殼結(jié)構(gòu)的研究與其成因上還存在眾多分歧[11-13]，加之不同火山巖性對風(fēng)化殼結(jié)構(gòu)的控制作用，使風(fēng)化殼與成藏作用之間關(guān)系更加復(fù)雜。風(fēng)化殼對油氣運移聚集早期認(rèn)為具有重要的作用[1,3,4]，隨著研究的深入發(fā)現(xiàn)風(fēng)化殼對油氣運移聚集既有作用又有一定的局限性[5,7,16]。這些研究多針對碳酸鹽巖、碎屑巖和變質(zhì)巖，對火山巖風(fēng)化殼控藏作用研究相對較少?；鹕綆r風(fēng)化殼及其控藏作用目前有一些關(guān)鍵問題尚未很好解決或有待進一步深化認(rèn)識，如火山巖風(fēng)化殼結(jié)構(gòu)特征、巖相組成復(fù)雜區(qū)風(fēng)化殼結(jié)構(gòu)發(fā)育模式及其控藏作用等，這些問題的解決對于指導(dǎo)相應(yīng)火山巖地層的油氣勘探具有重要意義。車排子地區(qū)近幾年在石炭系頂部風(fēng)化殼勘探獲得重要發(fā)現(xiàn)，探明與控制石油地質(zhì)儲量約1.2×108t，展現(xiàn)出該層系良好的勘探前景。本文通過對該區(qū)石炭系頂部風(fēng)化殼結(jié)構(gòu)地質(zhì)特征研究，在剖析風(fēng)化殼形成主控因素的基礎(chǔ)上，總結(jié)其發(fā)育模式，探究其控藏作用。

1　地質(zhì)概況

車排子凸起區(qū)位于準(zhǔn)噶爾盆地西部隆起，其西面和北面鄰近扎伊爾山，南面為四棵樹凹陷，向東以紅車斷裂帶與昌吉凹陷相接。西部隆起為石炭紀(jì)末期開始發(fā)育的繼承性古隆起，直到侏羅紀(jì)受區(qū)域性伸展作用的影響，部分古老斷裂帶復(fù)活，局部有沖積扇與河流沉積。早白堊世準(zhǔn)噶爾盆地穩(wěn)定沉降，車排子部分地區(qū)接受沉積。古近紀(jì)—更新世盆地西緣處于壓扭構(gòu)造環(huán)境，沉降中心向西遷移，車排子地區(qū)大范圍接受沉積[17-18]。石炭系原巖主要為玄武巖、安山巖、流紋巖、凝灰?guī)r和泥巖，地層經(jīng)歷了長期暴露，為風(fēng)化殼的形成提供了條件。

2　風(fēng)化殼結(jié)構(gòu)地質(zhì)特征

車排子地區(qū)石炭系遭受長期風(fēng)化剝蝕，其頂部風(fēng)化殼廣泛發(fā)育。從該區(qū)數(shù)十口井的鉆井、錄井、測井和巖心資料分析來看，其石炭系頂部風(fēng)化殼垂向上具層狀結(jié)構(gòu)，“三分法”更為適用[12]，自上而下依次為風(fēng)化粘土層、水解層、淋濾層。本文主要從巖石學(xué)、礦物學(xué)、元素變化及物性上對每一層結(jié)構(gòu)進行剖析。

2.1風(fēng)化粘土層

風(fēng)化粘土層位于石炭系頂部風(fēng)化殼最上部，在不整合面以下，是在物理風(fēng)化的基礎(chǔ)上，在生物化學(xué)風(fēng)化作用改造下形成的細(xì)粒殘積物[10-11]。該區(qū)風(fēng)化粘土層主要為紅色、紫紅色、灰綠色泥巖(圖1a)，礦物完全蝕變，以高嶺石、伊利石等粘土礦物為主，厚度為0～20 m。風(fēng)化粘土層富含高嶺石等粘土礦物，在其后的壓實作用等成巖作用下易形成致密粘土巖，孔隙和裂縫發(fā)育程度差，孔隙度和滲透率都極低。車排子地區(qū)風(fēng)化粘土層孔隙度最大為2.22%，平均為0.1%，滲透率普遍小于0.01×10-3μm2。

在表生作用環(huán)境下火山巖中不同礦物的析出程度和速度不同[19-21]。風(fēng)化粘土層中地球化學(xué)元素中Fe，Al，Ti等難遷移元素一般相對富集，Ca，Mg，K，Na等易遷移元素明顯減少。如排60井石炭系頂部風(fēng)化粘土層中Al，F(xiàn)e，Ti等元素的氧化物含量分別為27%、19%和1.9%，而Ca元素的含量基本為0(圖2)。性質(zhì)不同的風(fēng)化粘土層之間，元素富集或貧化存在一些差異。紅色和紫紅色泥巖中Mn和Fe富集程度一般要高于鋁土質(zhì)泥巖，而Al的富集程度則相反。巖石風(fēng)化程度常用化學(xué)蝕變指數(shù)(CIA)來刻畫[22]。當(dāng)巖石未發(fā)生風(fēng)化時，CIA值一般低于50，當(dāng)完全風(fēng)化時，CIA值接近100。根據(jù)排60等井石炭系頂部巖心樣品的分析，該區(qū)風(fēng)化粘土層CIA值均在85以上，反映了其風(fēng)化程度高。

風(fēng)化粘土層測井曲線相對于原巖和半風(fēng)化巖石表現(xiàn)為“兩低三高”特征：即低電阻、低密度、高自然伽馬、高聲波時差、高中子值(圖2)。

2.2水解層

水解層是火山巖強蝕變后的產(chǎn)物，以火山巖細(xì)小顆粒和泥巖為主。巖石常呈紫紅色、灰綠色、雜色(圖1b—d)，粘土化程度達50%～80%，巖石因強氧化和蝕變作用，巖石破碎，常呈角礫狀構(gòu)造(圖1e)，網(wǎng)狀縫發(fā)育(圖1f)，巖石密度相對較小，厚度8～92 m。巖石總體氧化性強，蝕變?yōu)槌嗪骤F礦(圖1g)，長石發(fā)生粘土化，斜長石見絹云母化(圖1h)，暗色礦物發(fā)生綠泥石化(圖1b—d)、簾泥石化(圖1i)等。水解層CIA值均在主要為55～90，反映了原巖總體風(fēng)化程度較高。

該地區(qū)石炭系水解層裂縫、孔隙發(fā)育，但由于位于頂部或距頂面較近，孔隙和裂縫容易被上覆較細(xì)的沉積充填形成頂部填積層，裂縫充填程度高(圖2)?？p間充填風(fēng)化形成的泥質(zhì)和細(xì)粒巖石(圖1j)，風(fēng)化剝蝕深埋后又發(fā)生化學(xué)充填(圖1k，l)，化學(xué)充填比例相對于風(fēng)化粘土層更高(圖2)，后期溶蝕作用較弱。其他類型的孔隙也有發(fā)育，局部半風(fēng)化角礫巖見粒間充填殘余孔隙(圖1m)，另見暗色礦物溶孔和長石溶蝕孔(圖1n)。由于孔隙和裂縫小、連續(xù)性差，物性總體較差。該地區(qū)水解層孔隙度最大為5.88%，平均為3.56%，最大滲透率為0.36×10-3μm2，平均滲透率為0.012×10-3μm2。

圖1　準(zhǔn)噶爾盆地車排子地區(qū)石炭系風(fēng)化殼巖石學(xué)特征Fig.1　Petrological characteristics of the Carboniferous weathering crust in Chepaizi area，Junggar Basina.風(fēng)化粘土層,排淺4井,埋深339.5 m；b.裂縫方解石,泥質(zhì)、氧化鐵充填，排淺4井，埋深332.6 m；c.角礫狀沉凝灰?guī)r，排60井，埋深619.50 m；d.晶屑凝灰?guī)r，排60井，埋深622.40 m；e.安山巖，排66井，埋深949.96 m；f.沉凝灰?guī)r，單偏光，排60井，埋深619.50 m；g.角礫狀凝灰?guī)r，單偏光，赤褐鐵礦化，排60井，埋深619.25 m；h.長石絹云母化、高嶺土化，單偏光，排60井，埋深620.9 m；i.角閃石簾泥石化，正交偏光，排66井，埋深950.8 m；j.風(fēng)化網(wǎng)狀縫，泥質(zhì)鐵質(zhì)充填，正交偏光，排60井，埋深618.5 m；k.網(wǎng)狀裂縫發(fā)育，主要為柱纖狀方解石充填，另見亮晶方解石和鱗片狀泥質(zhì)充填，單偏光，排60井，埋深621.40 m；l.凝灰?guī)r，充填殘余裂縫，正交偏光，排60井，埋深618.0 m；m.凝灰?guī)r，溶蝕孔隙，單偏光，排60井，埋深619.5 m；n.杏仁玄武巖，長石溶蝕，排661井，埋深1 057.8 m；o.安山巖，排666井，埋深1 066.59 m；p.安山巖，杏仁被方解石和綠泥石等充填，正交偏光，排66井，埋深1 033.76 m；q.溶蝕、微裂縫，單偏光，排60井，埋深766.5 m；r.角礫巖，溶蝕孔洞，排66井，埋深1 204.7 m；s.安山巖，晶　　體微裂縫，排661井，埋深1 119 m；t.安山巖，暗色礦物溶蝕，正交偏光，排661井，埋深1 119.8 m

圖2　準(zhǔn)噶爾盆地車排子地區(qū)排60井石炭系頂部風(fēng)化殼結(jié)構(gòu)特征Fig.2　Characteristics of the weathering crust structure in Well Pai-60 on the top of the Carboniferous in Chepaizi area,Junggar Basin

水解層巖石蝕變程度高，被充填的次生孔隙和裂縫非常發(fā)育。相對于淋濾層，其巖石組合測井特征表現(xiàn)為聲波時差和中子大、密度小，中子測井孔隙度相對于密度測井孔隙度增大，電阻率值較低(圖2)。

2.3淋濾層

淋濾層是火山巖較弱蝕變后的產(chǎn)物，以火山巖碎塊為主。巖石較致密，呈灰-深灰色(圖1o)，風(fēng)化作用較弱，粘土化僅20%～50%，局部破碎，厚度為20～225 m。巖性主要為安山巖、安山玄武巖、凝灰?guī)r、玄武巖、英安巖，泥巖淋濾層不太發(fā)育。巖石總體氧化程度較弱，長石主要發(fā)生粘土化，斜長石見絹云母化，暗色礦物蝕變?yōu)榫G泥石和形成溶孔。安山玄武巖、玄武巖見氣孔和杏仁構(gòu)造，杏仁為方解石和綠泥石等充填(圖1p)。

淋濾層由于流體系統(tǒng)互連通，離子遷移較快，流體溶蝕性較強，風(fēng)化作用影響較弱且交代充填作用較弱，導(dǎo)致該結(jié)構(gòu)層滲透性最好。淋濾層裂縫發(fā)育略少于水解層，但充填程度較低，充填物以化學(xué)物充填為主(圖2)，其中，半充填縫更易發(fā)生溶蝕(圖1q，r)。同時，其他類型的孔隙也較為發(fā)育，包括晶體收縮產(chǎn)生的晶體縫(圖1s)、火山角礫巖粒間充填殘余孔隙、玄武巖氣孔充填殘余孔隙，溶蝕及杏仁收縮孔縫。另外，還存在暗色礦物溶孔、長石溶蝕孔(圖1t)。研究區(qū)淋濾層有效儲層孔隙度主要為10%～18.5%，溶蝕孔發(fā)育區(qū)孔隙度可達20%以上，平均孔隙度為8.27%，有效儲層滲透率分布在(0.1～500)×10-3μm2(圖3)。物性受巖性、巖相影響明顯，物性從好到差依次為：安山巖、玄武巖、凝灰?guī)r、英安巖。

風(fēng)化殼淋濾層物性好于水解層的主要原因在于其孔隙發(fā)育及結(jié)構(gòu)、裂縫充填物以及次生改造作用不同。水解層孔隙類型以風(fēng)化淋濾殘余孔隙、溶蝕孔隙為主，淋濾層以次生溶蝕孔、裂縫為主。風(fēng)化殼水解層網(wǎng)狀裂縫發(fā)育，主要為方解石、泥質(zhì)鐵質(zhì)和沸石充填，充填程度高，溶蝕孔洞發(fā)育少，而風(fēng)化殼淋濾層裂縫主要為方解石充填，少量半充填縫，溶蝕孔洞較發(fā)育。

淋濾層測井特征相對于水解層、風(fēng)化粘土層聲波時差和中子相對較小、密度較大，電阻率值較高，相對于原巖聲波時差、中子相對較大、密度較小，電阻率值較低(圖2)。

圖3　準(zhǔn)噶爾盆地車排子地區(qū)石炭系孔隙度-滲透率交會圖Fig.3　Porosity vs. permeability in the Carboniferous in Chepaizi area，Junggar Basin

3　風(fēng)化殼結(jié)構(gòu)形成主控因素及發(fā)育模式

車排子地區(qū)石炭系頂部風(fēng)化殼結(jié)構(gòu)空間發(fā)育與原巖巖性、間斷時間和古地形三大因素關(guān)系密切。在多因素共同作用下，形成了現(xiàn)風(fēng)化殼。

3.1風(fēng)化殼結(jié)構(gòu)形成主控因素

3.1.1原巖巖性

原巖的礦物成分、可溶組分的含量都影響風(fēng)化粘土層發(fā)育程度和風(fēng)化巖石規(guī)模[13]?；鹕綆r中不穩(wěn)定礦物含量多，易蝕變，在暴露至地表并經(jīng)歷了較深的風(fēng)化作用下，達到成土階段，頂部易于形成風(fēng)化粘土層，往深部由于風(fēng)化作用減弱，形成水解層、淋濾層。

火山巖在風(fēng)化過程中易于形成風(fēng)化裂縫，因此火山巖風(fēng)化殼厚度厚度遠(yuǎn)大于碎屑巖風(fēng)化殼厚度。通過對車排子地區(qū)幾十口井石炭系風(fēng)化殼的統(tǒng)計，在古坡度一定的條件下不同巖性風(fēng)化殼厚度差異較大，厚度從大到小依次為：安山巖、英安巖、凝灰?guī)r、泥巖(圖4)。這表明在風(fēng)化過程中，火山巖易于泥巖風(fēng)化，偏基性巖石易于偏酸性巖石，這與偏基性巖石含有更多的易風(fēng)化礦物有關(guān)。由于泥巖與凝灰?guī)r本身就是顆粒細(xì)小的偏泥質(zhì)物質(zhì)，是最易形成風(fēng)化粘土層，而風(fēng)化粘土為細(xì)粒物質(zhì)，極易堵塞微裂縫、微孔隙，阻礙風(fēng)化作用進一步進行，因此泥巖與凝灰?guī)r易于形成風(fēng)化粘土層，但厚度較薄。因此，不同巖性的粘土化程度：泥巖>凝灰?guī)r>安山巖>英安巖。

3.1.2間斷時間

地層沉積間斷時間越長，風(fēng)化程度就越高，巖層被改造的深度越大，風(fēng)化殼厚度往往就會越大，越有利于形成風(fēng)化粘土層。玄武巖等火山巖風(fēng)化形成粘土層時間需要幾十萬年以上的漫長過程[23]，且風(fēng)化時間越長，形成的風(fēng)化粘土層就越厚。形成幾百米厚的火山巖風(fēng)化殼一般需要36 Ma以上[11,13]，車排子地區(qū)石炭系風(fēng)化時間達100 Ma以上，該地區(qū)形成了巨厚的風(fēng)化殼。該區(qū)石炭系間斷時間差異最大達100 Ma以上，在其他條件一致的情況下，風(fēng)化殼厚度也表現(xiàn)出風(fēng)化時間越長發(fā)育厚度越大的特征。

3.1.3古地形

古地形的高低、平緩、起伏對風(fēng)化殼發(fā)育都有影響[13,24]。通過對研究區(qū)鉆遇石炭系井的統(tǒng)計，風(fēng)化殼、水解層厚度與古坡度具有明顯關(guān)系(圖4)。古坡度角度小于4.5°時，風(fēng)化殼厚度和水解層厚度隨古坡度增大而增大。當(dāng)古坡度角度大于4.5°時，風(fēng)化殼厚度和水解層厚度隨古坡度增大而減小。火山巖風(fēng)化粘土層在各類巖性中都能發(fā)育，其主要發(fā)育區(qū)的古坡度主要為2°～3.5°，這顯示在地形較緩的部位易于保留風(fēng)化粘土層，而地形較陡的部位一般只發(fā)育半風(fēng)化巖石。

圖4　準(zhǔn)噶爾盆地車排子地區(qū)風(fēng)化殼(a)、水解層(b)發(fā)育厚度與古坡度關(guān)系Fig.4　Thickness of the weathering crust(a),hydrolysis layer(b)vs. ancient slope in Chepaizi area,Junggar Basin

3.2風(fēng)化殼結(jié)構(gòu)發(fā)育模式

綜合主控因素對不整合結(jié)構(gòu)影響，并結(jié)合實鉆資料建立了車排子地區(qū)石炭系風(fēng)化殼結(jié)構(gòu)發(fā)育模式(圖5)。在斜坡帶，物理風(fēng)化作用較強，水流較強，形成的碎屑物難以原地保存。因此，風(fēng)化粘土層不發(fā)育，水解層和淋濾層較為發(fā)育。在地勢較低的較緩地帶，植被發(fā)育，生物風(fēng)化、化學(xué)風(fēng)化作用較強，風(fēng)化形成的細(xì)碎屑物易于原地保存，易于形成風(fēng)化粘土層。同時，水解層發(fā)育較厚，發(fā)育完整風(fēng)化殼結(jié)構(gòu)，即發(fā)育有風(fēng)化粘土層、水解層和淋濾層。在低洼處，由于沉積物較多，水位較高，物理風(fēng)化作用、溶蝕較弱，風(fēng)化殼厚度較薄，風(fēng)化殼結(jié)構(gòu)發(fā)育完整。在高部位，一般地下水位較低，物理風(fēng)化作用強，侵蝕作用強烈，形成的細(xì)碎屑較難原地保留，難以形成風(fēng)化粘土層和水解層；同時，在高部位受到較強的大氣淡水淋濾、溶蝕作用，火山巖中的杏仁體更容易發(fā)生溶蝕，大氣淡水沿斷層、裂隙向下滲流，溶蝕現(xiàn)象發(fā)育，所以淋濾層特別發(fā)育，斷層附近淋濾層更為發(fā)育。

該區(qū)石炭系風(fēng)化殼平面分布上具有東厚西薄特點(圖6)。東部地區(qū)坡度較大，巖性主要為安山巖，較易于風(fēng)化。西部地勢較緩，巖性以凝灰?guī)r為主且以中酸性為主，較難風(fēng)化。淋濾層在全區(qū)普遍發(fā)育且厚度大，水解層多數(shù)地區(qū)發(fā)育且厚度較大，風(fēng)化粘土層分布地區(qū)局限且厚度薄。

4　控藏作用

該區(qū)石炭系頂部風(fēng)化殼結(jié)構(gòu)發(fā)育特征控藏作用主要表現(xiàn)有以下3個方面。

1) 風(fēng)化粘土層、水解層起到封蓋或遮擋作用

通過對風(fēng)化粘土層和水解層測量、計算，風(fēng)化粘土

層和水解層的突破壓力高達3.5 MPa。結(jié)合該區(qū)油氣密度，對應(yīng)最小封堵油氣高度在1 300 m左右，實際油藏高度一般在500 m以內(nèi)，主要集中在100～200 m內(nèi)。實測蓋層封堵能力遠(yuǎn)大于實際油藏的油柱高度，可以有效封堵油藏，形成圈閉蓋層。從實鉆資料看，該區(qū)石炭系油藏主要發(fā)現(xiàn)區(qū)風(fēng)化粘土層、水解層均無油氣顯示，至淋濾層才有油氣顯示，證實了風(fēng)化粘土層、水解帶可以封蓋油氣，控制油氣藏類型及分布。在有風(fēng)化粘土層和水解帶時，可以形成風(fēng)化殼內(nèi)幕型油藏(圖7a，b)，反之，可以形成毯緣型和復(fù)合巖性型油藏(圖7c)。

2) 淋濾層成為大型風(fēng)化殼儲集體

長期的風(fēng)化淋濾作用，使風(fēng)化殼孔隙與裂縫大量產(chǎn)生，孔隙度增大可以達到10%以上。巨厚的風(fēng)化殼再次深埋成巖，其物性在整個過程中會發(fā)生較大變化，這種變化主要取決于原巖先期風(fēng)化程度與后期再成巖作用等兩大因素[25]。目前儲層物性是上述作用后的最終結(jié)果。其中，原巖先期風(fēng)化程度是前提，后期再成巖作用是關(guān)鍵。構(gòu)造作用也會明顯改善儲層的滲透能力。車排子地區(qū)經(jīng)歷了多期構(gòu)造活動，斷層、裂縫比較發(fā)育，由于淋濾層粘土化程度相對較低、脆性好，裂縫發(fā)育且能較好地保存，再加上后期溶蝕作用，形成大量的裂縫-溶蝕型儲集空間，極大地改善了儲層物性。巨厚的風(fēng)化殼淋濾層成為該區(qū)大型的儲集體。

3) 淋濾層大幅提高了石炭系頂部油氣橫向輸導(dǎo)能力

該區(qū)石炭系頂部淋濾層普遍發(fā)育，厚度數(shù)十米到數(shù)百米，其滲透性較好，橫向連通，與石炭系頂板砂體、斷層構(gòu)成良好的油氣輸導(dǎo)體系。在有水解層或風(fēng)化粘土層條件下，侏羅系、新近系沙灣組底部毯砂[26]與風(fēng)化殼淋濾層對接時，油氣可以運移至淋濾層，并在淋濾層內(nèi)運移聚集(圖7a)。毯砂與風(fēng)化殼粘土層、水解層對接時，油氣無法運移至毯砂內(nèi)，形成毯內(nèi)油藏(圖7b)。當(dāng)缺失水解層或風(fēng)化粘土層時，油氣上竄或下灌，形成復(fù)合巖性或毯緣油藏(圖7c)。從過排602—車27井石炭系頂風(fēng)化殼結(jié)構(gòu)物性及與油氣輸導(dǎo)關(guān)系來看(圖8)，油氣通過侏羅系毯砂長距離運移，在斷層發(fā)育帶毯砂與石炭系火山巖淋濾層對接時，油氣運移到淋濾層，并在淋濾層內(nèi)運移。紅車斷裂帶的車3等井二疊系、三疊系、侏羅系油氣顯示與紅車斷裂帶上盤車峰10、車峰11井、排606井北等區(qū)石炭系油氣均為二疊系油源，表明油氣曾沿淋濾層橫向輸導(dǎo)，在高部位的排683井區(qū)成藏。這顯示了石炭系火山巖淋濾層具有較強的橫向油氣輸導(dǎo)能力。

圖5　準(zhǔn)噶爾盆地車排子地區(qū)石炭系風(fēng)化殼結(jié)構(gòu)發(fā)育模式Fig.5　Development model of the Carboniferous weathering crust structure in Chepaizi area,Junggar BasinC.石炭系；T.三疊系；J1b.侏羅系八道灣組；J1s.侏羅系三工河組；J1x.侏羅系西山窯組；K1h.白堊系呼圖壁河組；K1s.白堊系勝金口組；　K1l.白堊系連木沁組；E.古近系；N1s.新近系沙灣組

圖6　準(zhǔn)噶爾盆地車排子地區(qū)石炭系風(fēng)化殼厚度分布Fig.6　Thickness distribution of the Carboniferous weathering crust in Chepaizi area，Junggar Basin

圖7　準(zhǔn)噶爾盆地車排子地區(qū)油藏類型及油氣輸導(dǎo)模式Fig.7　Reservoir types and hydrocarbon migration model in Chepaizi area，Junggar Basina.殼內(nèi)型(排66井區(qū))；b.殼內(nèi)型(排60井區(qū))；c.復(fù)合巖性、毯緣型(排70井區(qū))C.石炭系；J.侏羅系；N1s.新近系沙灣組

該區(qū)石炭系頂部風(fēng)化殼結(jié)構(gòu)特征有利于形成“上封下儲”的有效圈閉，或與上覆地層、斷層、巖性遮擋組合成復(fù)合圈閉。在油氣源較充足的條件下，有利于形成大型不整合油氣藏，是一種重要的勘探領(lǐng)域，已顯示出巨大的勘探潛力。

5　結(jié)論

1) 車排子地區(qū)石炭系頂部風(fēng)化殼，具有層狀結(jié)構(gòu)，垂向上可以劃分為風(fēng)化粘土層、水解層及淋濾層。

風(fēng)化粘土層和水解層物性差，淋濾層物性較好。

2) 風(fēng)化殼結(jié)構(gòu)空間展布受原巖巖性(巖相)、間斷時間及古地形等3大主控因素控制。風(fēng)化粘土層零星分布，水解層較風(fēng)化粘土層范圍大，局部連片，淋濾層廣泛發(fā)育，形成石炭系頂部大規(guī)模風(fēng)化殼儲層。

3) 石炭系頂部風(fēng)化殼結(jié)構(gòu)層中廣泛發(fā)育的淋濾層具有良好的橫向連通性，利于油氣橫向輸導(dǎo)，局部發(fā)育的風(fēng)化粘土層及分布較廣的水解層具有遮擋或封蓋作用。石炭系頂部風(fēng)化殼淋濾層與其頂板毯砂、斷層組成油氣輸導(dǎo)體系，使該地區(qū)具備了良好的油氣輸導(dǎo)條件，利于形成大型的油氣田。

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(編輯張玉銀)

Structure and reservoir-controlling of top Carboniferous weathering crust in Chepaizi area, Junggar Basin

Song Mingshui1，Zhao Leqiang2，Wu Chunwen2，Qin Feng2，Zeng Zhiping2

(1.ShengliOilfieldBranch,SINOPEC,Dongying,Shandong257015,China；2.WestBranchofResearchInstituteofExplorationandDevelopment,ShengliOilfieldBranch,SINOPEC,Dongying,Shandong257015,China)

Based on drilling data and integrated geological research,structural characteristics and main controlling factors of the weathering crust on top Carboniferous in Chepaizi area of the Junggar Basin were systematically analyzed.The development model of weathering crust structure and its reservoir-controlling was summarized.Results show that the weathering crust features in vertically layered structure,consisting of weathered clay layer,hydrolysis layer and weathering leached layer in top-down order.The weathered clay layer is thin and has limited areal distribution and poor physical property.The hydrolysis layer is thicker and has poor physical property but wide distribution in most areas.The weathering leached layer is very thick and has better physical property and extensive distribute in the whole area.The structure of the weathering crust is mainly controlled by facies of mother rocks,hiatus time and paleotopography.The weathered clay and hydrolysis layer serve as cap rocks for petroleum reservoir,while the weathering leached layer has favorable physical property and thus can serve as lateral migration pathway on top of the Carboniferous .Under the condition of the hydrolysis layer or weathered clay layer,double migration path model can be built which includes carpet sand and wea-thering crust.Otherwise,there would be one migration path with oil and gas channeling or irrigating.Under the control of weathering crust structure,there developed three types of reservoirs including weathered crust,carpet tip and composite lithology in the Carboniferous.

weathering crust structure,unconformity,oil/gas accumulation,volcanic rock,Carboniferous,Chepaizi area,Junggar Basin

2015-03-01;

2016-01-02。

宋明水(1964—)，男，博士、教授級高級工程師，油田勘探與管理。E-mail:songmingshui.slof@sinopec.com。

國家科技重大專項(2011ZX05002-002);中石化股份公司項目(P14066)。

0253-9985(2016)03-0313-09

10.11743/ogg20160303

TE122.3

A