新疆和什托洛盖盆地侏罗系油气成藏条件及资源潜力

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  摘  要:据野外剖面调查、地震及分析化验等资料,结合低勘探程度盆地油气资源评价方法和关键参数,对和什托洛盖盆地侏罗系油气成藏条件和资源潜力进行研究。结果表明:盆地内侏罗系具有利生储盖组合特征;中—下侏罗统发育厚度较大的暗色泥岩和煤,有机质丰度高,现今处于低成熟—成熟阶段;侏罗系八道湾组、三工河组和西山窑组为优质储层,利于油气近距离运移;西山窑组顶部及白垩系吐谷鲁群底部泥岩,为侏罗系直接盖层。油气资源评价结果表明,盆地油气地质资源量分别为3 324.93×104 t和16.13×108 m3,证实该盆地具较大勘探潜力,白杨河凸起和南部斜坡带为有利勘探区带。
  关键词:和什托洛盖盆地;侏罗系;烃源岩特征;油气成藏条件;油气资源评价
  和什托洛盖盆地是新疆准噶尔盆地西北部一个小型盆地,盆地北依谢米斯台山和阿尔加提山,南邻扎伊尔山和哈拉阿拉特山,总面积约5 900 km2。盆地内油气资源研究始于1951年,新疆石油管理局对盆地进行重磁电勘探、地震勘探及钻探等工作,盆地内共钻探和参1井、和参2井、和3井及和煤1井,其中和参2井在中、下侏罗统见油气显示[1]。2003—2007年开展的全国新一轮油气资源评价中,该盆地侏罗系石油地质资源量为390×104 t,表明该盆地具一定勘探潜力[2]。前人研究表明,盆地侏罗系烃源岩有机质丰度高,凹陷内八道湾组、三工河组及西山窑组烃源岩达生烃门限[3-5];石炭系太勒古拉组烃源岩有机质丰度低,遭后期岩浆活动破坏,生烃潜力较差[6-7]。本次在前人研究基础上,结合野外剖面、地震及分析化驗等资料,对盆地开展油气资源评价,提高对该盆地油气资源认识,为下一步油气勘探部署提供依据。
  1  地质概况
  和什托洛盖盆地位于准噶尔盆地西北缘逆冲褶皱带上,是一个在海西褶皱基底上发育的中新生代山间盆地[2]。石炭纪末受海西期构造运动影响,西准噶尔造山带由NW向ES挤压推覆,造成盆地基底西倾;印支运动盆地遭强烈推覆、挤压,形成现今盆地雏形;此后盆地又经早燕山期拗陷沉降期、晚燕山期强烈挤压构造运动及白垩纪时期稳定沉积期;新生代受喜马拉雅运动影响,盆地北部逆断层下盘沉积了较厚的新近系及第四系,南部向准噶尔盆地大规模逆冲,形成现今完整边界[8]。盆地南北被大型断裂控制分割形成北部断褶带、中央坳陷和南部斜坡区3个一级构造单元(图1-a)。盆地基底由上古生界中—上泥盆统和下石炭统组成,基底发育上三叠统、侏罗系、白垩系和新生界,三叠系仅在局部地区分布(图1-b)[9]。盆地主要沉积地层为中、下侏罗统头屯河组、西山窑组、三工河组和八道湾组,也是油气和煤矿资源主要勘探目的层。
  2  油气地质条件
  2.1  烃源岩特征
  侏罗系八道湾组、三工河组及西山窑组为盆地主要烃源岩层,岩性为湖相泥岩、碳质泥岩和煤。侏罗系暗色泥岩在白杨河东、西凹陷及和布克河凹陷尤为发育,钻井和野外剖面资料显示,暗色泥岩厚度普遍大于400 m[10]。侏罗系煤主要分布在八道湾组和西山窑组,盆地中西部地区煤层厚30~40 m,东部地区煤层厚25~33 m[2,11]。
  八道湾组为盆地内最优质烃源岩层,在和布克河凹陷和白杨河凹陷内沉积厚度较大,平均厚约200 m。八道湾组煤系泥岩有机质丰度较高,为好-极好烃源岩;有机质类型为Ⅱ2-Ⅲ型;Ro为0.40~0.76%,平均0.65%,处于低成熟-成熟阶段(表1,图2-a,2-b)[1-5]。三工河组烃源岩沉积厚度相对较薄且由盆地西南向东北方向变小,该组泥岩TOC介于0.25%~3.13%,平均1.28%,和参1井地化分析资料表明,该组泥岩生烃潜量为3.34 mg/g;有机质类型主要以Ⅲ型为主;Ro为0.40%~0.77%,处于低成熟-成熟阶段(表1,图2-a,2-b)。西山窑组烃源岩在中央坳陷内广泛发育,坳陷中心泥岩最大沉积厚度超过400 m,泥岩TOC为0.35%~12.63%,均值2.17%;生烃潜量(S1+S2)为0.02~9.27 mg/g,平均1.38 mg/g;有机质类型主要以Ⅲ型为主,部分为Ⅱ2型;Ro介于0.40%~0.63%,整体处于低成熟阶段(表1,图2-a,2-b)。侏罗系烃源岩在白杨河东、西凹陷及和布克河凹陷厚度较大,达生烃门限,为盆地内最有利生烃区域(图2-c)。
  2.2  储盖特征
  盆地内侏罗系碎屑岩储层较发育。八道湾组储集层以三角洲相沉积为主,储层孔隙度在和参2井为13.0%~15.65%,渗透率为1.04~4.11×10-3 μm2;和参1井八道湾组孔隙度均值为9.06%,渗透率为1.89×10-3 μm2。铁厂沟及白杨河露头剖面储层孔隙度均值大于10%[4]。三工河组为辫状河三角洲沉积,整体为向上粒度变粗的沉积序列,发育厚层砂砾岩储集层[12]。和参1井、和参2井岩心物性分析资料表明,该组储层砂砾岩含量44.5%~65.0%,孔隙度均值14.6%,渗透率均值26.5×10-3 μm2。西山窑组储集层砂体厚度大,层数多,与生油岩互层出现,为较好的区域性储集岩;孔隙度为5.10%~16.38%,平均12.6%,渗透率平均8.9×10-3 μm2(表2)。
  野外露头及测井资料表明,盆地内共发育3套盖层:侏罗系西山窑组、三工河组和白垩系吐谷鲁群底部。其中三工河组中上部地层发育厚层暗色泥岩,厚40~60 m,分布范围广,为盆地内良好区域性盖层[9]。西山窑组暗色泥岩沉积厚度较大,和参1井中该组暗色泥岩及煤层占地层总厚度的46.6%,为盆地内中西部区域性盖层。对比准噶尔西北缘,白垩系吐谷鲁群底部泥岩为侏罗系储层直接盖层。
  2.3  生储盖组合特征
  和什托洛盖盆地侏罗系三工河组、西山窑组和八道湾组泥岩、碳质泥岩和煤作为生油岩,内部碎屑岩为储层,侏罗系内部泥岩和白垩系吐谷鲁群底部泥岩为盖层,形成一套最有利的生储盖组合。   3  油气资源潜力
  3.1  成因法原理
  本次油气资源潜力评价主要采用成因法预测盆地内油气资源量。成因法以生烃量计算为主要思路,通过对油气生成、运移、聚集和保存的地质过程分析预测油气资源量[13],计算油气地质资源量基本公式为[13]:
   [QO=S?H?ρ?C?kc?Rp?K?10-5]…(1)
   [Qg=S?H?ρ?C?kc?Rg?K?10-7]…(2)
  式中:[QO]——石油地质资源量,104 t;[Qg]——天然气地质资源量,108m3;[S]——烃源岩面积,km2;[H]——烃源岩厚度,m;[ρ]——烃源岩密度,g/cm3;[C]——烃源岩有机碳含量,%;[kc]——有机碳恢复系数;[Rp]——烃源岩产油率,mg/g;[Rg]——烃源岩产气率,ml/g;[K]——油气运聚系数,%。
  3.2  关键参数选取
  庞雄奇等总结出不同类型干酪根的TOC恢复系数图版,利用镜质体反射率可得到有机碳恢复系数[14]。侏罗系烃源岩有机质类型Ⅱ2-Ⅲ型,总体处于低成熟-成熟阶段。采用泥质烃源岩不同类型干酪根的TOC恢复系数图版对侏罗系烃源岩稍作恢复[14],得到J1b、J1s及J2x烃源岩的有机碳恢复系数分别为1.07、1.04和1.03。运聚系数指某一地质单元内油气聚集量与生烃量之比,是计算油气资源量关键参数[15]。柳广弟和刘成林等通过对大量刻度区解剖,分别得到石油和天然气运聚系數与地质因素统计关系[15-16],据此计算得到各层位运聚系数(表3)。产烃率采用前人对我国大量烃源岩样品进行热压模拟实验得到的不同类型煤系泥质烃源岩和煤的产烃率图版(图3)[13,17-18],据此得到不同层位烃源岩产烃率。
  3.3  油气资源评价结果
  据上述烃源岩特征和关键参数选取,采用(1)式和(2)式计算侏罗系油气地质资源量分别为3 324.93×104 t和16.13×108 m3(表3)。
  本次资源评价与新一轮资源评价结果相比变化较大,体现在本次评价常规石油地质资源量为3 324.93×104 t,新一轮资源评价为389.95×104 t[2];本次资源评价天然气地质资源量为16.13×108 m3,新一轮资源评价未对天然气资源进行评价。两次评价差异原因主要为:①本次评价采用成因法计算了J1b、J1s及J2x的生烃量,按最新研究成果Ro>0.5%的标准重新预测烃源岩面积;②本次研究据最新研究进展,对运聚系数等参数重新进行取值。
  4  有利勘探区带
  据油气成藏条件和油气资源潜力评价分析,中央坳陷内部白杨河凸起和南部斜坡带为有利勘探区带:①中央坳陷内烃源岩厚度较大,有机质丰度高,现今处于低成熟阶段。前人对煤系烃源岩成烃演化研究认为,煤中富氢部分显微组分在Ro=0.4%左右进入生烃阶段[4-5],表明盆地中央坳陷具良好生烃能力。白杨河凸起与南部斜坡带紧邻中央坳陷有利生烃区(图2-c),具良好油源条件;②侏罗系内部发育碎屑岩储层,物性分析资料表明具一定储集能力,侏罗系顶部及白垩系白垩系吐谷鲁群底部泥岩为侏罗系油气藏直接盖层;③白杨河凸起内部广泛发育的断裂不仅为良好的疏导条件沟通了底部烃源岩和上部储集层,还极易形成各种构造和地层圈闭(图4-a)[8];④南部斜坡带侏罗系向哈拉阿拉特山方向地层沉积减薄,易形成多种地层和断层圈闭,南部斜坡带位于油气有利运移方向上,白杨河凹陷与和布克河凹陷生成的油气沿断层、不整合面或砂体运移至此(图4-b)[8]。
  5  结论与认识
  (1) 侏罗系八道湾组、三工河组和西山窑组泥岩、碳质泥岩和煤是和什托洛盖盆地内主要的烃源岩,在盆地中央坳陷内广泛发育。
  (2) 侏罗系烃源岩有机质丰度高,有机质类型为Ⅱ2-Ⅲ型,整体处于低成熟-成熟阶段,具良好供烃条件;侏罗系内部发育砂岩储层,加之顶部发育广泛的泥岩盖层,形成有利的生储盖组合,具油气成藏条件。
  (3) 采用成因法计算得到和什托洛盖盆地油气地质资源量分别为3 324.93×104 t和16.13×108 m3,油气资源量主要分布在侏罗系内部。
  (4) 结合油气成藏条件综合分析认为,白杨河凸起与南部斜坡带为有利勘探区带。
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  Hydrocarbon Accumulation Conditions and Resource Potential of Jurassic in Heshituoluogai Basin, Xinjiang
  Feng Dehao1,2,Liu Chenglin1,2,Li Pei1,2,Jiang Wenli3, Gao Xuan3,Yang Sai1,2,Li Bin1,2
  ((1.State Key Laboratory of Petroleum Resources and Prospecting,China University of Petroleum,Beijing,102249,China;2. College of Geosciences,China University of Petroleum,Beijing,102249,China;3. Strategic Research Center of Oil and Gas Resources,MNR,Beijing,100043,China)
  Abstract: Based on the research on the assessment methods and key parameters of petroleum resource in low-exploration basins, this paper conducted a comprehensive assessment of petroleum resources in the Heshituoluogai Basin. The results show that the Jurassic has favorable source-reservoir-cap assemblage: the middle and lower Jurassic develops dark mudstone and coal with large thickness and high organic matter abundance, which is now in the stage of low maturity-maturity; J1b,J1s and J2x in the Jurassic are high-quality reservoirs, which are favorable for the close migration of petroleum; Mudstone which devloped in the top of J2x and the bottom of Tugulu group of Cretaceous can be used as the direct caprock of Jurassic.By adapting the geochemical methods,the conventional oil and gas resources in place are 3324.93×104t and 16.13×108m3 respectively,which proves that the basin has great exploration potential;The baiyanghe uplift and southern slope zone are selected as favorable exploration zones.
  Key words:Heshituoluogai Basin;Jurassic;Petroleum geological conditions; Geochemical method;Petroleum resource assessment
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