準(zhǔn)西車排子地區(qū)石炭系頂不整合 結(jié)構(gòu)地質(zhì)特征及其地質(zhì)意義

曾治平 劉顯鳳

摘 ? 要：準(zhǔn)西車排子地區(qū)石炭系是油氣勘探重點層位。在單井巖心觀察、樣品測試和測井響應(yīng)分析的基礎(chǔ)上，分析不整合界面上下的巖礦、裂縫、地球化學(xué)及物性特征，劃分出單井不整合結(jié)構(gòu)。統(tǒng)計分析認為，早期沉積間斷造成的風(fēng)化作用對不整合風(fēng)化殼的分布有重要控制作用，可通過巖心特征結(jié)合地球物理測井?dāng)?shù)據(jù)分析預(yù)測不整合面結(jié)構(gòu)頂板的發(fā)育展布特征。且不整合結(jié)構(gòu)的分布對于油氣成藏具有一定的控制作用，石炭系原油均屬于頂板砂巖側(cè)向輸導(dǎo)、風(fēng)化殼頂部水解層封蓋、淋濾層有效儲集的方式聚集成藏，在斷塊作用下形成相對獨立的油水系統(tǒng)，形成一系列的斷塊型油藏。由此建立了石炭系頂不整合結(jié)構(gòu)風(fēng)化殼展布特征的識別方法，其與油氣成藏的關(guān)系可為類似地區(qū)石炭系油氣勘探提供地質(zhì)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：車排子地區(qū);不整合結(jié)構(gòu);風(fēng)化作用;發(fā)育展布;油氣成藏

準(zhǔn)噶爾盆地西緣車排子地區(qū)石炭系勘探歷史由來已久[1-9]。從20世紀(jì)80年代開始，車排子地區(qū)陸續(xù)部署的多口探井在石炭系見到良好顯示，表明具備基本成藏條件，但成藏過程與富集規(guī)律不清。直到2010年6月，車排子凸起部位排60井在石炭系的鉆探獲得突破，鉆遇石炭系油斑顯示9 m/5層，對695～800 m井段進行注氣試油，累產(chǎn)油0.46 t，從此打開了車排子凸起高部位石炭系的新一輪勘探。對近年來在石炭系獲得油氣流的探井進行統(tǒng)計分析，車排子凸起石炭系含油層段距頂多大于50 m，且儲層條件與風(fēng)化作用和斷裂活動密切相關(guān)，油氣可由洼陷帶通過斷裂-不整合-石炭系儲集層逐級向上盤運移，在上盤形成規(guī)模性巖性地層油藏[10，11]。早在2000年左右，國內(nèi)不少地質(zhì)學(xué)者就曾提出準(zhǔn)噶爾盆地西北緣斜坡區(qū)發(fā)育地層不整合油氣藏，認為不整合結(jié)構(gòu)的發(fā)育演化對附近地層的孔滲條件具較大的改善作用[12-14]。

1 ?研究區(qū)地質(zhì)概況

車排子地區(qū)位于準(zhǔn)噶爾盆地西緣，區(qū)域構(gòu)造上位于準(zhǔn)噶爾盆地西部隆起區(qū)車排子凸起東部。車排子凸起構(gòu)造區(qū)劃上歸屬準(zhǔn)噶爾類前陸盆地的造山帶前緣隆起斜坡帶，是準(zhǔn)噶爾盆地西部隆起區(qū)次一級構(gòu)造單元（圖1）[15]。

車排子凸起是一個在石炭系火成巖基底之上發(fā)育起來的繼承性凸起，呈平緩斜坡背景，主體形成時間較早，自晚海西期以來，長期處于隆起狀態(tài)，晚二疊世開始接受沉積，后期中生界、新生界直接超覆在石炭系之上。車排子地區(qū)因處于特定的前陸盆地造山帶前緣隆起斜坡帶部位，沉積地層均具有從西南側(cè)的四棵樹凹陷和東側(cè)的沙灣凹陷向東南傾伏的車排子隆起梁超覆的特點，自下而上沉積了白堊系吐谷魯群、古近系安集海河組和新近系沙灣組、塔西河組和獨山子組等地層。

2 ?石炭系頂不整合結(jié)構(gòu)地質(zhì)特征

車排子凸起是一個中生代前長期繼承性活動的古隆起，由于不同部位巖性差異、經(jīng)歷風(fēng)化時間和強度的差異及后期構(gòu)造改造程度的不同，風(fēng)化殼的巖礦、裂縫、元素地球化學(xué)及物性特征在縱向上存在較大差異。依據(jù)縱向上受風(fēng)化程度的變化，將石炭系頂不整合結(jié)構(gòu)劃分為頂板巖石、風(fēng)化粘土層和半風(fēng)化巖石3層結(jié)構(gòu)，其中，又將半風(fēng)化巖石細分為水解層和淋濾層（圖2）。

2.1 ?巖礦特征

在物理、化學(xué)風(fēng)化作用下，石炭系巖石礦物發(fā)生蝕變、粘土化，且隨著深度的增加，這種現(xiàn)象逐漸減弱。在遭受風(fēng)化最為嚴重的地區(qū)，頂部巖石蝕變、粘土化嚴重，形成厚度不一的風(fēng)化粘土層，以排60井為例，風(fēng)化粘土層厚約1.5 m，粘土層缺乏層理、呈塊狀，同時鋁土化嚴重。其次，受風(fēng)化時間作用，石炭系風(fēng)化殼厚度普遍較大，整個風(fēng)化殼厚度接近100 m。在縱向上，上部水解層粘土化現(xiàn)象普遍，顆粒粘土化50%～80%（圖3-a，b），巖石破碎成角礫狀，裂縫發(fā)育，但充填嚴重;下部淋濾層粘土化現(xiàn)象明顯減弱，為10%～50%（圖3-c，d），局部破碎，但風(fēng)化裂縫依然非常發(fā)育，與水解層不同的是下部裂縫充填不明顯，有效改善了石炭系內(nèi)部儲集結(jié)構(gòu)。

2.2 ?裂縫特征

縱向上裂縫發(fā)育非常明顯，風(fēng)化粘土層裂縫極為發(fā)育，但后期壓實嚴重，難以辨認。以巖心觀察裂縫密度統(tǒng)計結(jié)果來看，水解層頂部裂縫密度達30條/10 cm，呈網(wǎng)狀分布，充填嚴重，多為泥質(zhì)與鐵質(zhì)充填，部分充填沸石（圖3-e）。隨深度增加，裂縫密度略減少，在淋濾層裂縫密度統(tǒng)計約11條/10 cm，但從充填礦物分析結(jié)果來看，泥質(zhì)與鐵質(zhì)含量極少，多為沸石和鈣質(zhì)充填，在流體活動過程中，極易再次形成流體運移通道（圖3-f）。

2.3 ?元素地球化學(xué)特征

通常在遭受物理、化學(xué)風(fēng)化作用過程中，伴隨著易遷移礦物元素的流失，難遷移元素得以保留，造成縱向上的元素變化特征躍遷[16，17]。車排子石炭系頂部風(fēng)化殼元素縱向分布特征明顯，在風(fēng)化淋濾過程中，Na，Al，Mg等元素流失非常明顯，且越靠近風(fēng)化殼頂部，流失量越大，與之相反的難遷移元素，如Ti則相對富集，F(xiàn)e含量也因風(fēng)化淋濾作用表現(xiàn)為富集現(xiàn)象（圖2）。

2.4 ?物性特征

綜合石炭系風(fēng)化殼礦物組分、裂縫發(fā)育等特征，石炭系風(fēng)化殼不同結(jié)構(gòu)層物性差異非常明顯，頂板砂巖作為后期沉積砂巖，物性較好，是有利的油氣輸導(dǎo)、儲集層;風(fēng)化粘土層則常作為蓋層;水解層盡管裂縫非常發(fā)育，但因充填現(xiàn)象明顯，物性條件反而沒有下部淋濾層好，形成一套致密蓋層，而風(fēng)化淋濾層則因裂縫保存條件較好，有效改善了石炭系儲集性能，也是一套有效的儲集層。

3 ?不整合結(jié)構(gòu)的測井特征及判識

不整合面與油氣的運聚有密切關(guān)系，正確識別不整合面對未知油氣田勘查具重要指導(dǎo)意義[18-22]。測井資料作為研究的重要基礎(chǔ)資料之一，是研究地層不整合接觸的重要手段，在不整合界面識別中具重要作用。

不整合面的發(fā)育時間及上覆和下伏地層的物質(zhì)組成、地層壓實和成巖作用的差異等因素形成的地質(zhì)突變現(xiàn)象，沉積作用造成的地層缺失、風(fēng)化粘土層和半風(fēng)化巖石等，均可在測井資料中得到反映，使不整合面上下測井曲線具異常響應(yīng)特征。排70井沙灣組（N1s）/石炭系不整合結(jié)構(gòu)的頂板巖層為沙灣組（N1s）砂礫巖，半風(fēng)化巖層為石炭系凝灰?guī)r，不整合面上下地層的電阻率、三孔隙度、自然伽馬曲線在不整合面處形成一個明顯臺階（圖4）。因此，可利用測井曲線在垂向上的異常變化進行不整合面的識別和結(jié)構(gòu)的確定。

4 ?不整合結(jié)構(gòu)展布特征

車排子地區(qū)由于地層超剝頻繁，導(dǎo)致石炭系頂面存在多種不整合，N/C、E/C、K/C和J/C不整合面。不整合間斷時間長，不整合面下原巖巖相組成復(fù)雜，既有砂巖、泥巖等碎屑巖，也有安山巖、英安巖、玄武巖等火山巖;石炭系頂面不整合類型多樣，凸凹相間，古地形起伏變化大;不整合頂板沉積環(huán)境多樣，不同部位分別發(fā)育沖積扇、河流、三角洲、濱淺湖、深湖半深湖等沉積類型;以上因素決定了石炭系頂不整合結(jié)構(gòu)的空間發(fā)育最為復(fù)雜。綜合考慮風(fēng)化條件及保存條件對不整合結(jié)構(gòu)的影響，認為車排子地區(qū)石炭系頂面不整合發(fā)育3層結(jié)構(gòu)，均位于坡度較緩的斜坡帶，凸起區(qū)、陡坡帶因后期保存條件較差，不整合結(jié)構(gòu)為兩層結(jié)構(gòu)。侏羅系頂面不整合結(jié)構(gòu)基本不發(fā)育粘土層，主要為兩層結(jié)構(gòu)。

5 ?不整合結(jié)構(gòu)展布與油氣分布的關(guān)系

前人對于不整合結(jié)構(gòu)在油氣成藏中的作用做了大量研究。楊勇等認為準(zhǔn)噶爾盆地烏爾禾-夏子街地區(qū)油藏與不整合密切相關(guān)，由削截不整合、斷褶不整合形成的不整合面遮擋油氣藏和超覆不整合形成的地層超覆油氣藏[23]。曹劍等通過統(tǒng)計準(zhǔn)噶爾盆地不整合上下油氣藏，認為不整合是油氣運聚的有利通道[24]。候連華等認為西北緣克百斷裂帶石炭系有利儲層受斷裂、裂縫和長時間風(fēng)化淋濾控制，提出油氣沿斷裂帶富集，改變了斷裂起封堵作用的原認識，促進了克百斷階帶石炭系的重新勘 ?探[25]。吳孔友等通過物理模擬實驗，將不整合縱向上劃分為3層結(jié)構(gòu)：不整合面之上巖石、風(fēng)化粘土層及半風(fēng)化巖石。同時提出不整合不僅是油氣長距離側(cè)向運移的重要通道，而且能形成地層不整合油氣藏[14]。

自排60井在石炭系鉆遇油層后，先后在該區(qū)內(nèi)部署一大批針對石炭系的井位，均獲得良好的油氣流，如排66、排661等。從顯示層段來看，石炭系主要含油層段都處于不整合結(jié)構(gòu)內(nèi)部，但典型特點是含油層段距石炭系頂普遍大于50 m，這也充分解釋了早期石炭系未能獲得成功的地質(zhì)成因，其次，也表明石炭系頂風(fēng)化作用最強的結(jié)構(gòu)層反而不是油氣有利儲集空間，油氣主要聚集在不整合結(jié)構(gòu)內(nèi)的淋濾層內(nèi)（圖5）。從油氣藏類型來看，石炭系原油均來自鄰近的沙灣凹陷二疊系原油，利用地球化學(xué)示蹤技術(shù)，結(jié)果表明石炭系原油均屬于頂板砂巖側(cè)向輸導(dǎo)、風(fēng)化殼頂部水解層封蓋、淋濾層有效儲集的方式聚集成藏，在斷塊作用下形成相對獨立的油水系統(tǒng)，形成一系列的斷塊型油藏。

6 ?結(jié)論

準(zhǔn)噶爾盆地西緣車排子地區(qū)石炭系油氣富集，是油氣有利的聚集區(qū)帶。通過對不整合結(jié)構(gòu)地質(zhì)分析，表明石炭系風(fēng)化殼可劃分出風(fēng)化粘土層和半風(fēng)化巖石，其中半風(fēng)化巖石上部的水解層受水巖作用影響形成區(qū)域分布的有效蓋層，而下部的淋濾層則在物理、化學(xué)風(fēng)化作用下保存了較好的儲集空間，是目前車排子地區(qū)有利的油氣儲集空間，斷層活動則起到調(diào)整作用，因此，深入研究車排子地區(qū)石炭系風(fēng)化殼結(jié)構(gòu)，對于盆緣類型地區(qū)的油氣聚集成藏具有十分重要的勘探指導(dǎo)意義。

參考文獻

[1] ? ?李景晨，李旭，王招明.準(zhǔn)噶爾盆地車排子地區(qū)構(gòu)造特征及形成機制[J].新疆石油地質(zhì)，1987，（1）：8-16.

[2] ? 沈英，王斌.準(zhǔn)噶爾西北緣車排子-小拐地區(qū)二疊系儲層及含油性研究[J].巖相古地理，1999，（2）：49-53.

[3] ? 李天明，支東明，靳軍.準(zhǔn)噶爾盆地車排子地區(qū)侏羅系層序地層格架[J].新疆石油地質(zhì)，2002，（4）：286-289+265.

[4] ? 胡宗全.準(zhǔn)噶爾盆地西北緣車排子地區(qū)油氣成藏模式[J].斷塊油氣田，2004，（1）：12-15+89.

[5] ? 楊愷，董臣強，徐國盛.車排子地區(qū)新近系沙灣組物源與沉積相分析[J].中國石油大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2012，36（3）：7-13+19.

[6] ? 肖飛，劉洛夫，曾麗媛，等.準(zhǔn)噶爾盆地車排子?xùn)|緣原油地球化學(xué)特征與油源分析[J].中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報，2014，43（4）：646-655.

[7] ? 吳康軍，劉洛夫，肖飛，等.準(zhǔn)噶爾盆地車排子周緣油氣輸導(dǎo)體系特征及輸導(dǎo)模式[J].中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報，2015，44（1）：86-96.

[8] ? 宋明水，趙樂強，吳春文，等.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[J].石油與天然氣地質(zhì)，2016a，37（3）：313-321.

[9] ? 宋明水，呂明久，趙樂強，等.準(zhǔn)噶爾盆地車排子凸起油氣資源潛力與成藏模式[J].中國石油勘探，2016b，21（3）：83-91.

[10] 匡立春，薛新克，鄒才能，等.火山巖巖性地層油藏成藏條件與富集規(guī)律——以準(zhǔn)噶爾盆地克百斷階帶上盤石炭系為例[J].石油勘探與開發(fā)，2007，34（3）：285-290.

[11] 王離遲，楊勇，洪太元，等.準(zhǔn)噶爾盆地西緣車排子地區(qū)斷層封閉性研究[J].石油試驗地質(zhì)，2004，30（1）：41-46.

[12] 陳建平，查明，柳廣弟，等.準(zhǔn)噶爾盆地西北緣斜坡區(qū)不整合面在油氣成藏中的作用[J].石油大學(xué)學(xué)報，2000，24（4）：75-79.

[13] 曹劍，張義杰，姚素平，等.準(zhǔn)噶爾盆地油氣沿不整合運移的主控因素分析[J].沉積學(xué)報，2006，24（3）：399-396.

[14] 吳孔友，李林林，查明.不整合縱向結(jié)構(gòu)及其成藏作用物理模 ? ? 擬[J].石油試驗地質(zhì)，2009，31（5）：537-541;

[15] 楊永利，陸永潮，李祥權(quán)，等.準(zhǔn)西車排子地區(qū)中新生界層序格架及砂體預(yù)測模式[J].地球科學(xué)——中國地質(zhì)大學(xué)學(xué)報，2012，37（4）：733-750.

[16] 陳濤，蔣有錄，宋國奇，等.濟陽坳陷不整合結(jié)構(gòu)的發(fā)育過程及發(fā)育模式[J].油氣地質(zhì)與采收率，2009，16（5）：33-37.

[17] 鄒才能，候連華，陶士振，等.新疆北部石炭系大型火山巖風(fēng)化體結(jié)構(gòu)與地層油氣成藏機制[J].中國科學(xué)：地球科學(xué)，2011，41（11）：1613-1626.

[18] 王坤，任新成，馬奎，等.準(zhǔn)噶爾盆地車排子凸起沙灣組油藏輸導(dǎo)體系研究[J].高校地質(zhì)學(xué)報，2016，22（2）：350-359.

[19] 王圣柱，林會喜，張奎華. 關(guān)于不整合作為油氣長距離運移通道的討論[J].特種油氣藏，2016，23（6）：1-6+141.

[20] 熊琳沛，劉樹根，孫瑋，等.川西拗陷中段海相油氣輸導(dǎo)系統(tǒng)特征[J].成都理工大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2018，45（1）：68-80.

[21] 楊少春，魯鵬善，趙永福. 高青地區(qū)中生界頂部不整合結(jié)構(gòu)特征及輸導(dǎo)作用[J].大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，2018，37（4）：32-37.

[22] 劉曉鳳，曾濺輝，張忠濤，等.白云凹陷東部A井區(qū)油氣輸導(dǎo)體系及其控藏作用[J].地球物理學(xué)進展，2019，34（3）：1061-1073.

[23] 楊勇，查明.準(zhǔn)噶爾盆地烏爾禾-夏子街地區(qū)不整合發(fā)育特征及其在油氣成藏中的作用[J].石油勘探與開發(fā)，2007，34（3）：304-309.

[24] 曹劍，張義杰，姚素平，等.準(zhǔn)噶爾盆地油氣沿不整合運移的主控因素分析[J].沉積學(xué)報，2006，24（3）：399-396.

[25] 候連華，鄒才能，匡立春，等.準(zhǔn)噶爾盆地西北緣克百斷裂帶石炭系油氣成藏控制因素新認識[J].石油學(xué)報，2009，30（4）：513-517.

Geological Characteristics and its Geological Significance of the ? ? ? ? ? ? ? ? Unconformity on the Top of Carboniferous in Chepaizi Area， ? ? ? ?Western Junggar Basin

Zeng Zhiping1，Liu Xianfeng2

（1.Research Institute of Exploration and Development，Shengli Oilfield Company，Sinopec，Dongying，

Shandong，257000，China;2.School of Geosciences，Yangtze University，Wuhan，Hubei，430100，China）

Abstract：The Carboniferous system in Chepaizi area， western Junggar Basin， is the key horizon for oil and gas exploration.On the basis of single well core observation， sample test and well logging response analysis，the rock and mineral， fracture，geochemical and physical characteristics above and below the unconformity interface are analyzed，and the unconformity structure of single well is divided.Statistical analysis shows that the weathering caused by the early depositional discontinuity plays an important role in controlling the distribution of unconformity weathering crust，which can be divided by core characteristics and geophysical logging data.The development and distribution characteristics of unconformity roof are analyzed and predicted.The distribution of unconformity structure has a certain controlling effect on oil and gas accumulation.Carboniferous crude oil belongs to lateral conduction of roof sandstone，capping of hydrolytic layer at the top of weathering crust and effective reservoir formation of leachate layer，which forms relatively independent oil-water system and forms a series of fault block reservoirs.The identification method of weathering crust distribution characteristics of unconformity structure at the top of Carboniferous system and its relationship with hydrocarbon accumulation can provide geological basis for hydrocarbon exploration of Carboniferous system in similar areas.

Key words：Chepaizi Area;Unconformity structure;Weathering;Development and distribution;Hydrocarbon accumulation