新疆博格達山前帶油氣調(diào)查進展

周新桂， 高永進， 杜小弟， 楊有星， 孫相燦， 張金虎， 文磊

(中國地質(zhì)調(diào)查局油氣資源調(diào)查中心，北京 100083)

0 引言

準噶爾盆地油氣資源豐富，根據(jù)中國石油天然氣集團有限公司2016年完成的第4次油氣資源評價，石油總資源量為80.1億t，天然氣總資源量為23 100億m3[1]。截至2015年底，已發(fā)現(xiàn)34個油氣田，石油探明儲量26.6億t，探明率33.2%，天然氣探明儲量3 815.5億m3，探明率16.5%[2-4]。

準噶爾盆地南緣沖斷帶東段博格達山周緣油氣資源潛力大，勘探程度低，是北方新區(qū)新層系獲得突破最現(xiàn)實的地區(qū)，但長期以來一些關鍵地質(zhì)問題未得到解決：一是對地質(zhì)結(jié)構(gòu)和構(gòu)造演化認識不清； 二是對沉積相認識不清、烴源巖沉積中心不明確； 三是對烴源巖生烴潛力及成藏主控因素不明。

針對上述3個關鍵地質(zhì)問題，2013—2019年中國地質(zhì)調(diào)查局油氣資源調(diào)查中心按照“理論創(chuàng)新引領、基礎調(diào)查先行、戰(zhàn)略選區(qū)突破”的思路，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)基礎地質(zhì)調(diào)查與戰(zhàn)略選區(qū)兩類工程、歷時7 a開展地質(zhì)調(diào)查和攻關研究，系統(tǒng)開展了構(gòu)造、地層、沉積、地化、成藏、資源評價等基礎地質(zhì)攻關，在博格達山北緣阜康斷裂帶東段部署實施了新吉參1井，首次獲得博格達山前帶二疊系蘆草溝組和三疊系克拉瑪依組2個層位的油氣調(diào)查突破。

1 主要成果進展

通過對博格達山前帶開展一系列的野外地質(zhì)調(diào)查、地震資料解釋、鉆探、地化分析等，主要取得了以下進展。

1.1 通過構(gòu)造樣式分析和演化恢復，明確了博格達山周緣為二疊系蘆草溝組沉積和沉降中心

博格達山周緣可以劃分為阜康斷裂帶和柴窩堡凹陷2個二級構(gòu)造單元[5-7]。根據(jù)構(gòu)造變形特征、出露地層特征，可將阜康斷裂帶進一步細分為泉子街向斜帶、大黃山逆掩帶和米泉—阜康背斜帶3個亞二級構(gòu)造單元; 將柴窩堡凹陷進一步細分為達坂城次凹、博南推覆帶、三葛莊次凸和永豐次凹4個亞二級構(gòu)造單元(圖1)。通過地震剖面構(gòu)造解釋和野外地質(zhì)調(diào)查，明確了博格達山周緣構(gòu)造變形樣式包括疊瓦狀沖斷構(gòu)造、斷層傳播褶皺、滑脫褶皺、背沖構(gòu)造、復合楔狀構(gòu)造和堆垛構(gòu)造等，豐富的構(gòu)造變形樣式為油氣成藏提供了有利的聚集空間[8-9](圖2)。

博格達山及周緣自二疊紀以來主要經(jīng)歷了早二疊世裂谷—中二疊世湖盆伸展期、晚二疊世—三疊紀間斷擠壓期、早—中侏羅世伸展期、晚侏羅世—白堊紀陸內(nèi)造山間斷擠壓期、新生代再生陸內(nèi)造山間斷擠壓期5大構(gòu)造運動階段[5,10-16]。其中，早—中二疊世和早—中侏羅世伸展階段是烴源巖的主要發(fā)育期，晚侏羅世—白堊紀和新生代2次間斷性擠壓階段是逆沖構(gòu)造與圈閉的主要形成期。

圖1 博格達山周緣構(gòu)造單元劃分及地質(zhì)結(jié)構(gòu)剖面位置

Fig.1DivisionoftectonicunitsandgeologicalstructuresectionlocationsaroundtheBogdaMountain

圖2 博格達山北緣阜康斷裂帶地質(zhì)結(jié)構(gòu)剖面特征Fig.2 Geological structure profile of Fukang fault zone in the northern segment of the Bogda Mountain

通過博格達山周緣野外地質(zhì)調(diào)查與鉆井資料分析，建立了該區(qū)構(gòu)造沉積充填序列和區(qū)域等時地層格架，證實了區(qū)內(nèi)早—中二疊世為南斷北超的統(tǒng)一湖盆。南部古天山和北部克拉美麗山為主要物源區(qū)，由南至北發(fā)育扇三角洲、湖泊相和辮狀河三角洲等沉積相類型[17](圖3)?，F(xiàn)今博格達山北緣為中二疊世蘆草溝組湖盆沉積中心：早期發(fā)育半深湖—深湖相富有機質(zhì)暗色泥巖，是蘆草溝組優(yōu)質(zhì)烴源巖主要分布區(qū)； 晚期發(fā)育扇三角洲前緣和前扇三角洲亞相，儲層較發(fā)育，形成良好的源儲配置關系。

圖3 博格達山周緣蘆草溝組下段沉積相平面圖

Fig.3SedimentaryfaciesdistributionofthelowersectionoftheLucaogouFormationaroundtheBogdaMountain

1.2 建立了博格達山前帶復式油氣成藏模式

建立了博格達山周緣“深層源儲一體，淺層構(gòu)造-巖性為主”的復式油氣成藏模式。斷裂、不整合面與砂體提供了油氣縱、橫向運移通道，二疊系蘆草溝組烴源巖生成的油氣在二疊系形成巖性油氣藏，同時沿斷裂自深層向淺層大范圍、長距離輸導，進入三疊系后沿不整合面風化殼與內(nèi)部滲透性砂巖橫向運移，在有利圈閉聚集成藏(圖4)。

1.第四系； 2.新近系； 3.古近系； 4.侏羅系； 5.中上三疊統(tǒng)； 6.下三疊系； 7.梧桐溝組； 8.泉子街組； 9.蘆草溝組； 10.井井子溝組； 11.石炭系； 12.斷層； 13.氣層； 14.油層； 15.運移方向

圖4 博格達山前帶油氣成藏模式

Fig.4OilandgasaccumulationmodelintheBogdaMountainpiedmont

1.3 評價了博格達山周緣油氣地質(zhì)資源量，落實了油氣勘探潛力

通過鉆井和露頭樣品分析測試，結(jié)合地震資料解釋，明確了蘆草溝組烴源巖地球化學特征，落實了有效烴源巖分布范圍，確定了烴源巖具有離博格達山越近厚度越大的分布特點[18](圖5)； 應用成因法系統(tǒng)評價了博格達山周緣油氣地質(zhì)資源量，其中天然氣10 008.6×108m3，占總資源量的61%，石油5.75×108t，占總資源量的39%，油氣當量合計14.76×108t。

圖5 博格達山周緣二疊系蘆草溝組烴源巖厚度分布

Fig.5ContourdistributionofthesourcerockthicknessofPermianLucaogouFormationaroundtheBogdaMountain

1.4 在博格達山前帶二疊系蘆草溝組、三疊系克拉瑪依組試獲工業(yè)氣流

部署于博格達山北緣阜康斷裂帶東段的新吉參1井，首次在二疊系蘆草溝組鉆遇高成熟優(yōu)質(zhì)烴源巖，厚度410 m，這對準確認識山前帶沉積和成藏過程具有重要意義。該井在蘆草溝組鉆遇多套油氣層，壓裂試油獲日產(chǎn)氣1.8×104m3，日產(chǎn)油0.41 t，是準噶爾盆地南緣東段二疊系蘆草溝組首次獲得的天然氣流記錄。此外，新吉參1井在三疊系克拉瑪依組鉆遇多套氣水同層，對克拉瑪依組壓裂試氣，獲日產(chǎn)氣1.07×104m3，屬于首次在博格達山前帶淺層三疊系克拉瑪依組獲得的工業(yè)氣流，拓展了山前帶油氣調(diào)查新領域。

2 復雜山前帶勘探技術創(chuàng)新與應用

通過對博格達山前帶新吉參1井開展部署、鉆探、試油試氣等工作，在復雜山前帶地震資料處理與解釋、測井、鉆探和壓裂改造等工程技術方面獲得了一系列創(chuàng)新并予以應用，可為類似地區(qū)開展油氣勘探提供借鑒。

(1)山前帶地震資料處理與解釋技術創(chuàng)新與應用。在新吉參1井井位優(yōu)選與部署實施過程中取得如下成果：創(chuàng)新了以擬三維層析反演靜校正、多域聯(lián)合去噪和疊前時間偏移成像為核心的一體化地震資料處理技術，有效解決了山前帶地表高程起伏大、淺層低降速帶厚度大、構(gòu)造復雜等造成的靜校正不準、信噪比低、資料成像精度差等技術難題[19-20]； 應用了以露頭、鉆井和地震聯(lián)合標定為基礎，以多期沖斷構(gòu)造建模和三維射線追蹤速度場構(gòu)建為核心的山前帶地震資料解釋技術，依據(jù)地震、鉆井及地表調(diào)查等資料進行層位標定和追蹤，在野外構(gòu)造樣式和變形機理分析的基礎上，厘定基底卷入和多期沖斷發(fā)育特征，建立合理的構(gòu)造解釋方案，建立三維空間各向異性速度場，進行變速成圖，提高構(gòu)造落實精度，結(jié)合地震波阻抗反演，參考沉積相進行有利儲層預測，為井位優(yōu)選提供依據(jù)[19,21]。

(2)低滲透儲層評價和含油性判識測井技術創(chuàng)新與應用。低滲透儲層測井識別和評價難度大，針對新吉參1井二疊系目的層進行了系統(tǒng)取芯和特殊測井，充分利用局部巖芯實驗室分析資料，結(jié)合核磁測井、成像測井、正交多極子陣列聲波(XMAC)測井以及常規(guī)測井資料，按照巖芯標定特殊測井、特殊測井約束常規(guī)測井的思路，并根據(jù)試油試氣結(jié)果，應用并創(chuàng)新了不同層系、不同類型儲層物性及含油氣性測井評價體系[22-25]。

(3)山前帶高效鉆探和壓裂改造技術創(chuàng)新與應用。在新吉參1井鉆探、試油試氣過程中，取得了山前帶高效鉆探和壓裂改造技術創(chuàng)新與應用：一是應用并創(chuàng)新了山前復雜應力場防斜打直高效鉆探技術，有效解決了新吉參1井等構(gòu)造應力條件復雜、上部巨厚礫石層蹩跳鉆嚴重、高研磨地層鉆頭選型困難、高傾角地層井斜控制難度大、多裂縫硬脆性破碎地層取芯收獲率難以保證和長裸眼易塌易漏地層井壁穩(wěn)定性差等鉆井技術難題，提高了鉆井效率，實現(xiàn)了安全、快速、優(yōu)質(zhì)施工[26-27]； 二是壓裂改造中應用并創(chuàng)新了低傷害清潔壓裂液體系，降低了儲層傷害，保障了試油壓裂改造效果[28-30]。

3 成果轉(zhuǎn)化與意義

(1)拓展了山前帶油氣調(diào)查新領域。博格達山前帶勘探難度大，屬久攻未克的勘探區(qū)。中國地質(zhì)調(diào)查局油氣資源調(diào)查中心通過對構(gòu)造、沉積、成藏等綜合研究，精心部署實施了新吉參1井，在深層二疊系蘆草溝組和淺層三疊系克拉瑪依組獲得突破，拓展了博格達山前帶油氣調(diào)查新領域，提升了對該區(qū)油氣勘探的信心。

(2)形成的山前帶油氣成藏模式與工程技術創(chuàng)新對類似地區(qū)油氣勘探具有一定的借鑒作用。針對山前帶復雜的石油地質(zhì)條件，建立了油氣成藏模式，明確了油氣資源類型和成藏主控因素，對區(qū)帶優(yōu)選和解決區(qū)帶關鍵地質(zhì)問題提供了有力指導。形成的關于地震資料處理解釋和高效鉆探等技術，為準確落實井位、完善井身結(jié)構(gòu)、高效鉆探提供了新思路。

(3)摸清資源家底，提供招標區(qū)塊，支撐新疆油氣體制改革。系統(tǒng)評價了博格達山周緣油氣資源潛力，提升了山前帶的地質(zhì)認識及勘探價值。根據(jù)鉆探成果和最新認識，可進一步優(yōu)選一批有利勘探目標，提供招標區(qū)塊，支撐新疆油氣礦權體制改革。

4 未來工作部署

通過新吉參1井的鉆探，證實了博格達山前帶二疊系蘆草溝組油氣資源潛力，獲得了豐富的山前帶油氣資源調(diào)查經(jīng)驗和認識，為未來工作部署奠定了良好的基礎。

(1) 加強博格達山南北緣對比研究，加大博格達山南緣工作部署，優(yōu)選有利目標，力爭再實現(xiàn)博格達山南緣油氣調(diào)查突破。

(2) 開展我國西部其他大型疊合盆地山前帶油氣關鍵地質(zhì)問題攻關研究，破解技術瓶頸，落實資源潛力，為保障國家能源戰(zhàn)略安全提供支撐。

致謝：項目組成員多年來付出了辛勤工作，張君峰教授級高級工程師全程給予了大力指導； 周繼兵教授、白洪海教授、劉曉峰副教授、吳超工程師等在野外工作中給予了支持； 康玉柱院士、高瑞琪教授、喬德武研究員、陳永武教授等在項目工作中提出了寶貴意見。在此，一并謹致謝忱。