准南芦草沟组沉积特征及油气勘探前景.pdf
2 0 1 6年 3月 第 3 1卷第 2期 西安石油大学学报 自然科学版 J o u r n a l o f X i a n S h i y o u U n i v e r s i t y N a t u r a l S c i e n c e E d i t i o n Ma r .201 6 V0 1 . 31 No . 2 D O I 1 0 . 3 9 6 9 / j . i s s n . 1 6 7 3 - 0 6 4 X . 2 0 1 6 . 0 2 . 0 0 4 文章编号 1 6 7 3 - 0 6 4 X 2 0 1 6 0 2 - 0 0 2 5 - 0 8 中图分类号 T E 1 2 2 文献标识码 A 准 南芦草 沟组沉积特征及油气勘探前景 王正和 , 丁邦春 , 闰剑飞 , 门玉澎 , 张海全 1 . 中国地质调查局 成都地质调查中心, 四川 成都 6 1 0 0 8 1 ; 2 . 川庆钻探工程公司 测井公司, 重庆 4 0 0 0 2 1 摘要 为了进一步促进芦草沟组非常规油气勘探, 在详细的野外地质调查基础上, 结合前人研究成果及 已有 页岩气调查井钻探成果对芦草沟组岩性岩相组合特征、 沉积演化进行了深入研究, 结果表明 芦草沟组岩性 岩相组合特征所呈现出的三段性特征明显, 因此, 将芦草沟组分为上、 中、 下3 个岩性组合段。芦草沟组包含 了扇三角洲及湖相沉积体 系。上段 为前扇三角洲至半深湖 一深湖亚相沉积 , 以灰黑 色炭质泥页岩 夹碳 酸盐 岩夹层为显著特征 , 是最优质的 区域性重点烃源岩 , 具较好 页岩气勘探潜力。中段为扇三角洲前缘 一前扇三 角洲沉积 , 以灰 黑色炭质泥岩与灰 色中厚层状粉砂岩互层为显著特征 , 可构成具 良好勘探 潜力的致密储层 ; 下段为扇三角洲平原 一前扇三角洲沉积, 岩性组合横 向变化较大 , 由砂砾岩、 粗细砂岩过渡为粉砂岩及灰 黑 色炭质粉砂质泥岩 , 既是 常规 油气 目标层 , 又具非常规勘探潜力。芦草沟组 自下而上整体呈现为一个相对湖 平面上升的湖扩过程。 关键词 芦草沟组 ; 沉积特征 ; 非常规油气; 准噶 尔南部 De po s i t i o na l Cha r a c t e r i s t i c s a nd Pe t r o l e u m Ex p l o r a t i o n S i g ni fic a nc e o f Lu c a o g o u F o r ma t i o n i n S o u t h J u n g g a r Ba s i n WANG Z h e n g h e , DI NG B a n g e h u n , YAN J i a n f e i , MEN Yu p e n g 。 , Z HANG Ha i q u a n 1 . C h e n g d u G e o l o g i c a l S u r v e y C e n t e r , C h i n a G e o l o g i c a l S u r v e y B u r e a u , C h e n g d u 6 1 0 0 8 3 , S i e h u a n , C h i n a ; 2 . L o g g i n g C o mp a n y , C h u a n q i n g D ri l l i n g E n g i n e e ri n g C o . , L t d ., 4 0 0 0 2 1 , C h o n g q i n g , C h i n a Ab s t r a c t I n o r d e r t o p r o mo t e t h e e x p l o r a t i o n o f t h e u n c o n v e n t i o n al o i l g a s i n L u c a o g o u F o r ma t i o n. t h e l i t h o l o g i c a n d l i t h o f a c i e s a s s e mb l a g e c h a r a c t e r i s t i c s a n d t h e s e d i me n t a r y e v o l u t i o n o f L u c a o g o u F o rm a t i o n w e r e s t u d i e d b a s e d o n t h e d e t a i l e d g e o l o g i c a l s u r v e y, t h e p r e v i o u s r e s e a r c h r e s u l t s a n d t h e s h ale g a s w e l l d r i l l i n g r e s u l t s . I t i s s h o w n t h a t t h e l i t h o l o g i c a n d l i t h o f a c i e s a s s e mb l a g e p r e s e n t s o b v i O U S t h r e e s e g me n t f e a t u r e , a n d t h e r e f o r e L u c a o g o u F o rm a t i o n c a n b e d i v i d e d i n t o u p p e r me mb e r , mi d d l e me mb e r a n d l o w e r me mb e r . L u c a o g o u F o rm a t i o n i n c l u d e s f an d e l t a a n d l a c u s t r i n e d e p o s i t i o n a l s y s t e ms . T h e r e i s p r o f a n d e l t a t o s e mi - d e e p - d e e p l a k e s e d i me n t a ry f a e i - e s i n u p p e r me mb e r , t h e i n t e r l a y e r o f c arb o n a t e r o c k i n d a r k g r e y c arb o n a c e o u s mu d s t o n e i s t h e o b v i o u s f e a t u r e o f u p p e r me mb e r , i t i s t h e b e s t r e g i o n a l h y d r o c a r b o n s o u r c e r o c k, a n d h a s g o o d e x p l o r a t i o n p o t e n t i al t o s h a l e g a s ; t h e r e i s f a n d e l t a f r o n t p r o fan d e l t a s e d i me n t a r y f a c i e s i n mi d d l e me mb e r , t h e i n t e r b e d o f d a r k g r e y c a r b o n a c e o u s mu d s t o n e wi t h gre y me d i u m t h i c k l a y e r e d s i l t s t o n e i s t h e o b v i o u s f e a t u r e o f mi d d l e me mb e r , w h i c h f o rm s t i g h t r e s e rvo i r w i t h g o o d e x p l o r a t i o n p o t e n t i a l ; t h e r e i s fan d e h a p l a i n - p r o fan d e l t a s e d i me n t a ry f a c i e s i n l o we r me mb e r , t h e l a t e r a l c h a n g e o f l i t h o l o g y c o mb i n a t i o n o f l o w e r me mb e r i s gre a t , t h e l i t h o l o g y t r a n s i t s f r o m s a n d c o n g l o me r - a t e, c o a r s e , fi n e s a n d s t o n e t o s i h s t o n e an d d a r k g r e y c a r b o n a c e o u s s i l t y mu d s t o n e , i t i s b o t h c o n v e n t i o n a l o i l a n d g a s t a r g e t l a y e r a n d h a s u nc o nv e nt i o n a l e x pl o r a t i o n po t e n t i a 1 . Lu c a o g o u Fo rm a t i o n pr e s e n t s a l a k e e x p a ns i o n p r o c e s s o f l a k e l e v e l r e l a t i ve l y ris i ng fro m l o we r t o u pp e r Ke y wo r d sL u c a o g o u F o rm a t i o n; d e p o s i t i o n a l c h a r a c t e ri s t i c ; u n c o n v e n t i o n a l o i l a n d g a s ; S o u t h J u n g g a r B a s i n 王正和, 丁邦春, 闫剑飞, 等. 准南芦草沟组沉积特征及油气勘探意义[ J ] . 西安石油大学学报自然科学版 , 2 0 1 6 , 3 1 2 2 5 3 2 . WANG Z h e n g h e, DI NG B a n g c h u n, YAN J i a n f e i , e t a1. De p o s i t i o n a l c h a r a c t e r i s t i c s a n d p e t r o l e u m e x p l o r a t i o n s i g n i f i c a n c e o f L u c a o g o u F o rma t i o n i n s o u t h J u n g g a r B a s i n[ J ] . J o u r n a l o f X i h n S h i y o u U n i v e r s i t y N a t u r a l S c i e n c e E d i t i o n , 2 0 1 6 , 3 1 2 2 5 3 2 . 收稿 日期 2 0 1 5 1 0 - 2 8 基金项目 新疆维吾尔 自治区地勘基金项 目“ 新疆准噶尔盆地南缘重点远景区页岩气调查评价” 编号 N 1 3 4一 X J 0 2 作者简介 王正和 1 9 7 6 一 , 男, 博士 , 主要从事油气勘探方面研究。E - m a i l c a r b o n h y d r o 1 6 3 . c o n 王正和等 准南芦草沟组沉积特征及油气勘探前景 一2 9一 雁池剖 面芦草 沟组 下段 中可 见正粒 序层 理 图 4 c 、 交错层理、 液化变形层理 图 4 d 及非对称 性单向水流波痕等沉积构造。结合前人研究, 并综 合所有沉积构造以及纵向上岩性岩相组合特征认 为 , 芦草沟组下段为扇三角洲前缘相沉积。 2 . 1 . 2 芦草 沟组 中段 岩性岩相 特征 总厚 度约 1 3 0 n l , 岩性主要为灰 一浅灰色粉砂岩及灰黑色炭质 泥岩, 呈互层状 ; 砂泥 比为 1 . 5~2 . 0 1 。粉砂岩 多为中一厚层状 , 块状层理 , 坚硬 、 致密, 局部可见缝 合线构造 ; 炭质泥岩中多发育水平层理 图 4 f 。 在石人沟至榆树沟一带 , 因地层近于直立 , 且砂岩抗 风化能力强 , 故该段在地表通常呈现为耸立 突兀的 正地貌 , 并形成盆山过渡带最后一道山脊 。而在甘 沟一带 , 地层产出较平缓 , 砂岩往往呈 凹进 的槽状 , 而黑色炭质泥岩往往呈凸出的棱状 图4 g 。该 段炭质泥岩 中常见 白云岩透镜体 图 4 h , 而砂 岩裂缝 中偶尔可见沥青浸染 。该段与下段在岩性岩 相组合特征差异相当明显 , 主要表现为 1 中段砂 岩与泥岩成层性均很好 , 且呈互层状 ; 下段砂与泥往 往混杂、 渐变 , 更具韵律特征 ; 2 中段砂 岩均质性 较强 , 呈中 一厚层状 , 与泥岩均为突变接触 ; 下段砂 岩 以 3 c m左右薄层为主 , 与泥岩往往构成砂质含量 逐渐变化的韵律性旋回。 2 . 1 . 3 芦草 沟组上段 岩性岩相 特征 总厚 度约 5 5 0 1T I , 岩性 主要为灰黑色炭质泥页岩夹灰 一深灰色 中厚层状 白云岩或泥质灰岩 图 4 i ; 白云岩 泥 质灰岩 与泥岩厚度 比约为 1 3 0 , 但越往东 , 比例渐 小。灰黑色炭质泥页岩中可见较多顺层分布的黄铁 矿 图 4 j 、 磷块岩结核 图4 k , 偶见较为完整 的鳕鱼化石 图 4 1 。这些沉积特征指示上段 为 较深水强还原沉积环境 。另外 , 上段 中的白云岩或 泥质灰岩通常呈厚 2 5 c m左右的中层状, 其顶、 底与 炭质泥页岩呈突变接触 , 且横向上延续不远 , 呈现为 透镜状 。该段所夹的中层状碳酸盐岩夹层岩性在横 向上有一定的变化 , 在红雁池一带 , 其间的夹层通常 以泥质灰岩 为主 , 其 中含少 量生屑 和陆源碎屑 , 往 东 , 则逐渐变为以 白云岩为主 , 且鲕粒 白云岩增多 , 至榆树沟及葛家沟一带 , 其间的夹层多以泥 、 微晶至 粉 晶白云岩为主。 在该段接近底部约 1 0 0 I T I 的位置发育有一套厚 约 1 1T I 、 横 向连续性很好 、 可作为较好标 志层的颗粒 白云岩 。该套 白云岩因抗风化能力强 , 在红雁池至 葛家沟一带 出露 地表 , 并形成 近于直立的城墙 在 G o o g l e E a r t h卫星地图上清晰可见 , 地表出露延伸约 5 . 5 k m, 图 4 m 。 该段上部 自下而上是水体 由深变浅的过程 , 其 顶部发育有一层厚 约 3 0 c m 的介壳层 图 4 n 。 其 中的介壳 个小 、 壳薄 , 个 体多小 于 0 . 5 c m 图 4 o 。这表明其沉积水体仍然是低能环境。 乌鲁木齐红雁池附近的页岩气调查井准页 3井 的岩心揭示该段下部主要为灰黑色炭质泥岩 、 灰 一 深灰色含炭质泥质粉砂岩及粉砂岩 。岩心中发育大 量水平层理 、 正粒序层理 、 液化变形层理及滑塌揉皱 变形构造 图 4 e 等 , 提供 了扇三角洲前缘相沉 积证据。 总体上 , 据芦草沟组上段岩性岩相组合及沉积 构造特征可以确定其沉积环境主要为前扇三角洲至 深湖亚相沉积。 2 . 2 芦草沟组纵向沉积特征 以葛家沟剖面为例 图 2 , 芦草沟组下段与 中 段主要发育 了扇三角洲沉积体系 , 而上段则 由扇三 角洲沉积体系过渡为湖相沉积体系 , 并以湖相沉积 体系为主。芦草沟组 中的砂质碎屑主要发育在 中、 下段的扇三角洲沉积体 系中, 而上段所发育 的湖相 沉积体系则主要以炭质泥岩为主。 总体上 , 芦草沟组全层段均发育有白云岩 , 但 白 下而上, 白云岩呈逐渐增多的趋势。下段 , 白云岩多 呈厚 2 c m左右的条带状或透镜状 ; 中段, 白云岩多 呈厚 1 0 c m左右的条带状或透镜状 ; 上段 , 白云岩则 多呈 4 0 c m左右的中 一厚层状。 芦草沟组 自下而上 , 整体上呈现为一个沉 积物 粒度 由粗变细, 相对湖平面由浅变深的湖扩展过程 。 从烃源岩来看 , 芦草沟组 自下而上均发育具生烃能 力的炭质泥岩 , 而最优质 的烃源岩发育于上段 , 即主 要发育在湖扩时期的半深湖 一深湖亚相沉积。从储 集层来看 , 在相对湖平 面较低时期所沉积 的扇三角 洲前缘砂体往往为粉砂级 , 可成为潜在的致密储层 ; 在近源的盆缘区所沉积的扇三角洲平原相沉积体往 往为砂砾岩混杂体, 已成为石油公司常规油气勘探 的目标层系。 2 . 3 芦草沟组沉积相 晚二叠世 , 柴窝堡 、 博格达以及准噶尔属于同一 个陆内坳陷盆地 , 而且博格达地 区处于盆地 中心最 深水区。南西方向的北天山地区以及北东方向的克 拉美丽地区已经隆起成陆 , 并 向盆地提供物源。 芦草沟组纵横向岩性组合变化特征表明 自南 一 3 2 一 西安石油大学学报 自然科学版 草沟组致密油储层 沉积特征 [ J ] . 石油实验地 质, 2 0 1 3 , 3 5 5 5 2 8 5 3 3 . S I C h u n s o n g, C HEN Ne n g g u i , YU Ch a o f e n g, e t a1.S e d i - me n t a r y c h a r a c t e ri s t i c s o f t i g h t o i l r e s e r v o i r i n P e r mi a n L u c a o g o u F o rma t i o n , J i m s a r S a g [ J ] . P e t r o l e u m G e o l o g y E x p e ri me n t , 2 0 1 3 , 3 5 5 5 2 8 . 5 3 3 . [ 3 ] 赵霞飞, 赵永胜 , 邓启予 , 等. 准噶尔盆地南缘上二叠 统芦草沟组和红雁池组层序地层学初析[ J ] . 成都理 工学院学报, 1 9 9 4 , 2 1 3 1 1 2 1 2 0 . Z H A O X i a f e i , Z HA O Y o n g s h e n g , D E N G Q i y u , e t a1. P r e l i mi na r y s t ud y o f t h e s e q u e nc e s t r a t i g r a ph y o f u p pe r Pe r mi a n L u c a o g o u a n d Ho n gy a n c h i F o rm a t i o n o n t h e s o u t h e r n e d g e o f J u n g g a r B a s i n [ J ] . J o u rna l o f C h e n g d u I n s t i t u t e o f T e c h n o l o gy , 1 9 9 4, 2 1 3 1 1 2 1 2 0 . [ 4 ] 李德江, 杨俊生 , 朱筱敏. 准噶尔盆地层序地层学研究 [ J ] . 西安石油大学学报 自然科学版 , 2 0 0 5, 2 0 3 60- 71. L I D e j i a n g , Y A N G J u n s h e n g , Z H U X i a o m i n . 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