準噶爾盆地阜東斜坡石炭系有利巖相預測及勘探方向

武小寧，鄧 勇，林 煜，鐘厚財，康曉寧，汪鈺婷，屈 琳

（中國石油集團東方地球物理公司研究院烏魯木齊分院，烏魯木齊 830016）

0 引言

準噶爾盆地作為中國典型的多旋回疊合含油氣大盆地［1］，成藏組合復雜，油氣資源豐富，縱向多層系立體含油，油氣藏類型多樣［2］，既有常規碎屑巖油氣藏，又有非常規致密油氣藏、火山巖油氣藏、煤層氣藏等多種類型的油氣藏。近年來的持續勘探表明準噶爾盆地已經展現出常非并舉、油氣并重的新局面。石炭系作為盆地內的重點目的層，預測石油資源量22×108t，天然氣資源量1.2×1012m3［3］。石炭系作為天然氣勘探的重點層系［4］，近年來勘探屢獲重大成果，盆地西部CT1 井、SX16 井等井取得突破后，后續部署的多口井均獲成功，目前該區勘探已經有序展開；東部早期勘探集中在北部的滴南凸起，已經發現了克拉美麗氣田，探明天然氣儲量超過1 000×108m3［5-7］；南部阜東地區前期勘探主要圍繞北三臺凸起，發現了幾個規模較小的油藏。近年來，在阜東斜坡針對石炭系部署的FU26 井獲天然氣重大突破［8］，且二疊系下凹勘探部署的多口井在兼探層石炭系獲低產氣流，展現了阜東斜坡石炭系良好的天然氣勘探前景，因此，準確落實阜東斜坡石炭系有利儲層的分布對拓展該區的天然氣勘探具有重要意義。石炭系勘探的關鍵是有利儲層的預測［9-10］，而明確有利巖相的分布是儲層預測的基礎。石炭系火山巖巖相復雜、橫向變化快、空間變化劇烈［11］，預測難度較大，如何降低巖相預測的多解性是國內外研究的重點［12］。目前針對石炭系巖相預測的方法較多，勘探程度的差異導致了預測方法的差別。針對處于勘探初期地震資料缺乏的地區主要利用重力、磁力等非地震資料進行預測，精度相對較低，多解性強［13-14］；針對勘探程度非常高的區域主要利用鉆井資料進行預測［15-16］；針對井控程度適中、地震資料豐富的區域，比較主流的預測方法為井震聯合約束實現巖相的空間預測［17-19］。

準噶爾盆地阜東斜坡“兩寬一高”三維地震資料基本全區覆蓋，以地震資料條件好、井控程度適中的西泉鼻隆部位的FU26 井區為例，基于巖心分析明確巖石類型，綜合巖性、電性特征進行巖相識別，通過精細的合成記錄標定明確不同類型巖相的地震響應特征；以火山巖巖相模式為指導，在內幕層段的約束下利用地震相屬性分析技術對不同層段的有利巖相進行系統刻畫，預測其空間分布規律；綜合裂縫預測結果及烴源巖分布特征優選有利勘探區，以期能夠指導該區下一步勘探。

1 地質概況

阜東斜坡位于新疆準噶爾盆地東部，為白家海凸起以南、阜康斷裂帶以北、北三臺凸起西側的西傾斜坡帶，是阜康凹陷的東側上傾部位，構造位置非常有利，面積約為2 000 km2［20-21］（圖1a，1b），縱向上發育石炭系、二疊系、三疊系和侏羅系等多套含油氣層系，為多層系立體勘探的有利區。該區石炭系勘探早期主要圍繞北三臺凸起風化殼目標開展，已發現6 個規模相對較小的油藏，累計提交三級儲量近7 000×104t［22］。2016 年依托FD5 井區高密度三維地震資料在阜東斜坡區部署的FU26 井在石炭系內幕火山巖中獲得重大突破，日產氣達119 520 m3，該井的突破拉開了準東地區石炭系天然氣勘探的序幕［23］。

隨著FU26 井的重大突破，對阜東斜坡石炭系內幕地層有了全新的認識。準噶爾盆地東部的區域地層劃分結果顯示，阜東斜坡石炭系內幕地層結構與滴南地區相同，自下而上均可劃分為4 個內幕層段：滴水泉組（C1d）、松喀爾蘇組a 段（C1sa）、松喀爾蘇組b 段（C1sb）、巴山組（C2b）。巴山組以大套火山巖為主；松喀爾蘇組b 段則是炭質泥巖、凝灰質泥巖、凝灰巖與火山巖的互層沉積；松喀爾蘇組a 段巖性與巴山組類似，多為安山巖、玄武巖、角礫巖、流紋巖等中基性熔巖。滴水泉組目前尚無鉆井揭示，但從區域沉積背景看，巖性應與滴南地區類似，主要為海相細碎屑巖、泥巖、白云質泥巖，夾炭質泥巖和煤線沉積［24］（圖1c）。

前期該區凸起區已發現的油氣藏均為巴山組風化殼油氣藏，FU26 井氣藏則屬于松喀爾蘇組b段內幕型，針對松喀爾蘇組a 段目前僅QT1 井鉆揭油氣顯示，但未獲突破。整體來看，松喀爾蘇組a段、b 段及巴山組均已成藏，均為有利的勘探目的層段。由于巴山組地層分布較為局限，且勘探程度較高，學者們已針對該段的儲層特征［25-26］、巖相［23］、成藏條件、地球物理響應進行過系統地研究，因此本文重點針對FU26 井區勘探程度較低的松喀爾蘇組a 段和b 段進行巖相的預測。

2 巖相類型

通過錄井、巖心綜合分析，阜東斜坡石炭系主要發育13種類型的巖石：褐色—綠灰色—深灰色角礫巖、褐色—綠色—灰色—深灰色安山巖、紅褐色—灰色英安巖、紅褐色—灰色玄武巖、紅灰色正長斑巖、褐灰色閃長玢巖、褐色—灰色凝灰巖、黑色炭質泥巖、凝灰質泥巖、灰色—深灰色泥巖、灰色凝灰質粉砂巖、灰色凝灰質細砂巖、灰綠色—灰色凝灰質砂礫巖（圖2）。其中角礫巖和安山巖占比較高，2種巖性合計體積分數為70%，絕大多數井揭示的巖性基本以這2 種為主，目前鉆井已揭示的3 個內幕層段均可見到，前期已發現油氣也集中分布在這2種巖性的儲層中。炭質泥巖、凝灰質泥巖和泥巖主要分布在松喀爾蘇組b 段地層中，約占23%，鉆揭松喀爾蘇組b 段的井基本上均可見到該類巖性，為該區唯一被證實的有效烴源巖。英安巖、玄武巖、正長斑巖、閃長玢巖約占5%，僅個別井中可見。砂巖占比最少，目前僅XQ6 等5 口井鉆遇該類巖性。

圖2 準噶爾盆地阜東斜坡石炭系巖心照片Fig.2 Core photos of Carboniferous in Fudong slope，Junggar Basin

從井上巖性及測井曲線組合特征來看，該區石炭系主要發育5 種不同類型的巖相：火山通道相、爆發相、溢流相、泥質沉凝灰巖相和沉火山碎屑巖相。火山通道相巖性復雜，以火山熔巖為主，研究區內僅XQ5 井鉆揭該巖相，縱向巖性組合為大套角礫巖與凝灰巖的互層，自然伽馬曲線呈箱形和鐘形的復合樣式，角礫巖電阻率高、密度大，凝灰巖電阻率低、密度小（圖3a）。爆發相巖性以角礫巖、安山巖為主，XQ9 井、XQ2 井和XQ103 井等7 口井鉆遇該巖相，縱向巖性組合一般為大套角礫巖與安山巖的互層，自然伽馬曲線縱向差異較小、幅度低，角礫巖密度低于安山巖，是研究區儲層物性最好的巖性，爆發相儲層溶孔、氣孔普遍發育，物性較好，前期已鉆井揭示其平均孔隙度為19.9%，平均滲透率為1.1 mD，為阜東地區最為優質的儲集相（圖3b）。溢流相在松喀爾蘇組b 段分布最廣，巖性以大套安山巖為主，單層厚度普遍大于50 m，FU26 井、FU39 井等5 口井鉆遇該巖相，安山巖密度大、聲波時差小，與炭質泥巖、凝灰質泥巖、泥巖等圍巖往往能夠形成較強的阻抗界面（圖3c中粉色虛框內），溢流相物性相對較差，已鉆井平均孔隙度為2.2%，平均滲透率為0.136 mD，但往往裂縫較為發育，同樣為有利的儲集相。泥質沉凝灰巖相巖性以炭質泥巖、凝灰質泥巖為主，斜坡區FU26 井、FU39 井等5 口井均在松喀爾蘇組b 段鉆遇該類巖相，縱向巖性組合為炭質泥巖與凝灰質泥巖的互層，厚度大，普遍超過50 m，泥質沉凝灰巖相縱向與溢流相互層發育，電阻率和密度明顯小于溢流相，聲波時差大于溢流相，2 種巖相能夠形成明顯的阻抗界面（圖3c中黑色虛框內）。沉火山碎屑巖相巖性以凝灰質碎屑巖為主，XQ6 井鉆遇該巖相，縱向巖性組合為不等厚凝灰質砂礫巖與凝灰質泥巖的互層沉積，單層厚度普遍為10～40 m，凝灰質砂礫巖密度明顯高于凝灰質泥巖，2 種巖性間能夠形成明顯的阻抗界面（圖3d）。

3 地震反射特征

在井上巖相分析的基礎上，結合地震資料進行精細的合成記錄標定，明確了阜東地區石炭系5 種巖相的地震相特征：火山通道相為中低頻、中強振幅、雜亂漏斗狀或柱狀反射特征；爆發相為中低頻、中弱振幅、雜亂丘狀反射特征；溢流相為低頻、強振幅、連續波組反射特征；泥質沉凝灰巖相為低頻、中強振幅、連續反射特征；沉火山碎屑巖相為中頻、中強振幅、連續反射的特征。具體情況如下：①火山通道相。該巖相雖然僅XQ5 井鉆揭，但從地震剖面上看是廣泛發育的。從過XQ5 井的地震剖面可以看出，火山通道相結構特征清楚，表現為下窄上寬的漏斗狀外形，規模較大，最大直徑達1 300 m，內部表現較為破碎、變形強烈、具有一定的向下塌陷的特征，邊緣輪廓清晰，與圍巖間形成明顯的“假斷裂”現象（圖4a）。除XQ5 井這種漏斗形火山通道外，在地震剖面上還可看到直徑縱向變化不大的柱狀火山通道，往往規模較小，直徑僅為100～500 m，但空間分布較為廣泛，火山通道個數較多（圖4b）。②爆發相。該巖相在研究區內有多口井鉆遇，地震剖面上顯示較發育，從過XQ9 井、XQ2 井的地震剖面上（圖4c—4d）看，爆發相總體表現為底平頂凸、中間厚兩邊薄的丘狀外形特征，內部為中低頻、中弱振幅、雜亂反射特征，中心反射較為破碎，向兩側連續性逐漸變好，且有時會出現前積反射結構，橫向延伸距離較遠，研究區內最大橫向延伸距離達5 km，規模較大，縱向往往與溢流相多期疊置交互沉積。該類巖相在巴山組和松喀爾蘇組a 段最為發育，其中巴山組爆發相已經發現XQ3 井、XQ9 井等井區油氣藏，松喀爾蘇組a 段勘探程度低，是下一步探索的重點層段。③溢流相。該類巖相基本以大套安山巖為主，在3 個內幕層段均發育，尤其在松喀爾蘇組b 段最為發育，是研究區內分布最廣的巖相。在巴山組主要作為爆發相的遮擋層封堵油氣，在松喀爾蘇組b 段則是良好的儲集層。從過FU26井的地震剖面看，溢流相在地震上表現為低頻、強振幅、波谷連續的反射特征，剖面上呈層狀展布，單個巖體橫向延伸距離不等，與研究區內的主力烴源巖炭質泥巖、凝灰巖互層沉積，具有典型的“泥包火”結構，源儲一體、成藏條件優越，是非常有利的火山巖儲集相（圖4e 中填充黃色區），前期FU26 井在該類巖相的安山巖中已獲重大突破，證實了溢流相具備廣闊的勘探前景。④泥質沉凝灰巖相。該類巖相為炭質泥巖、凝灰質泥巖、泥巖的互層，主要分布在松喀爾蘇組b 段。從過FU26 井的地震剖面看，在地震上主要表現為低頻、中強振幅、波峰連續的反射特征（圖4e 中充填紫色區）。⑤沉火山碎屑巖相。該巖相為大套凝灰質砂礫巖與炭質泥巖或凝灰巖的互層沉積，主要分布在研究區東北部巴山組地層中，分布較為局限，推測為西泉古凸的內物源短暫性沉積。從過XQ6 井的地震剖面看，該類沉積相主要表現為中頻、中強振幅、連續的反射特征（圖4f充填綠色區），目前該類巖相尚未見到油氣顯示。

圖4 準噶爾盆地阜東斜坡石炭系不同巖相的地震相特征Fig.4 Seismic facies characteristics of different lithofacies of Carboniferous in Fudong slope，Junggar Basin

4 火山巖巖相的地震預測

從過QT1，FU26 和XQ3 等井的典型剖面（圖5）可知，準噶爾盆地阜東斜坡石炭系內幕地層具有自東向西逐漸遭受剝蝕的特征，西部地層老，東部地層相對較新。晚石炭系巴山組地層主要分布在凸起區高部位，巴山組以中低頻雜亂反射的爆發相火山巖為主，前期在XQ3 井、XQ9 井、XQ1 井等井區已經發現油氣藏，勘探程度較高。巴山組下伏的松喀爾蘇組b 段地層全區廣泛分布，爆發相主要沿斷裂帶分布，發育較為局限，該層段主要為強振幅連續反射的溢流相安山巖和炭質泥巖、凝灰質泥巖和泥巖的互層，溢流相呈層狀展布，縱向疊置、橫向連片發育，與溢流相緊貼的炭質泥巖、凝灰質泥巖、泥巖已經被證實是該區的主力優質烴源巖，因此溢流相成藏條件非常優越，是重點預測的巖相。松喀爾蘇組a 段埋深較大，從地震剖面上看，主要發育中低頻雜亂反射的爆發相巖體，該類巖相頂部與松喀爾蘇組b 段烴源巖直接對接，成藏條件同樣優越，雖然埋深較大，但基質孔發育、儲層物性好，勘探潛力大。

圖5 準噶爾盆地阜東斜坡石炭系典型地震相剖面（剖面位置見圖1）Fig.5 Typical seismic facies section of Carboniferous in Fudong slope，Junggar Basin

最大波谷數屬性是計算分析時窗內最負振幅的個數，對于強振幅異常體（亮點河道、層狀火山巖）具有較好的刻畫效果，因此優選了該屬性進行松喀爾蘇組b 段溢流相的預測。由于該區火山噴發模式以裂隙式為主，因此溢流相主要沿斷層兩側分布，工區中北部及東南部最為發育，初步落實溢流相面積為302 km2，東南部、XQ11 井北部及XQ17—XQ11井一線西側為下一步溢流相勘探的有利區（圖6）。

在地震沉積學研究中，層切片技術則是用于地震相帶研究的有力技術手段。層切片更接近于等時界面，可形象地反映地層產狀，通過層切片提取的地層地震屬性能一定程度上反映真實的地層屬性。因此，層切片技術可以應用于研究相帶的平面展布與演化規律，而松喀爾蘇組a 段爆發相丘狀火山巖體在平面上往往具有同心圓或放射狀的圓形特征，與其他巖相的反射特征明顯不同，因此層切片屬性能夠較好地預測其巖相。從松喀爾蘇組a 段頂界向下100 ms 層切片的振幅屬性平面圖看，爆發相外形基本表現為圓形或橢圓形特征，內部呈現環帶狀或放射狀、弱連續反射結構（圖7）。受西泉鼻隆南北2 條控凸斷裂控制，爆發相主要在西泉鼻隆主體部位分布，處于油氣運聚的有利指向區，成藏條件較為優越，因此鼻隆主體部位是松喀爾蘇組a段爆發相巖體下一步勘探的重點區。FU26 井區初步落實爆發相巖體11 個，總面積為117 km2，前期僅QT1 井鉆揭松喀爾蘇組a 段爆發相巖體，因此該區勘探潛力較大。

5 有利勘探區

阜東地區前期已發現的油氣藏集中在西泉鼻隆高部位，為石炭系巴山組“新生古儲”型風化殼油氣藏，二疊系蘆草溝組生成的油氣沿石炭系頂部不整合面運移至巴山組有利儲層中聚集成藏。斜坡區FU26井松喀爾蘇組b段的突破，證實了石炭系規模有效烴源巖的存在。目前鉆井僅揭示石炭系松喀爾蘇組b 段發育有效烴源巖，且凸起區已達到成熟階段［27］，推測斜坡—凹陷區已經達到高熟生氣階段，溢流相巖體直接被烴源巖包裹，易于形成“自生自儲”型巖性油氣藏。前期FU26 井已獲突破，內幕溢流相巖體廣泛發育，該區勘探潛力大。松喀爾蘇組a 段廣泛發育爆發相巖體，儲集體巖性以安山巖、角礫巖為主，裂縫發育、儲層物性好，且與松喀爾蘇組b 段優質烴源巖縱向大跨度對接，油氣能夠直接側向運移至爆發相有利儲層中成藏，易于形成“新生古儲”型古潛山油氣藏。前期QT1 井已經見到良好的油氣顯示，證實已經成藏，失利原因為鉆遇巖體低部位（圖8），因此松喀爾蘇組a 段爆發相巖體非常值得進一步探索。整體來看，松喀爾蘇組b 段溢流相巖體和松喀爾蘇組a 段爆發相巖體是下一步天然氣勘探的有利目標。

圖8 準噶爾盆地阜東斜坡石炭系成藏模式Fig.8 Accumulation model of Carboniferous in Fudong slope，Junggar Basin

前期已鉆井證實石炭系松喀爾蘇組b 段儲層物性整體偏差，裂縫是改善儲層品質的關鍵要素，為了明確下一步勘探方向，需要結合裂縫預測結果進行綜合評價。從裂縫預測平面圖看（圖9），裂縫主要沿著西泉鼻隆帶發育，尤其在靠近斷裂部位裂縫最為發育。FU26井處于裂縫發育區，且已成藏，鉆井也顯示裂縫發育，與預測結果吻合。通過對前期已鉆井統計發現，預測吻合度達到92%，吻合度較高。

圖9 準噶爾盆地阜東斜坡FU26 井區石炭系裂縫預測Fig.9 Fracture prediction of Carboniferous in well block FU26 of Fudong slope，Junggar Basin

基于溢流相和爆發相2類目標的成藏模式。通過研究區松喀爾蘇組a 段爆發相及松喀爾蘇組b 段溢流相與構造、烴源巖厚度和裂縫預測結果的疊合圖可以看出（圖10），松喀爾蘇組a 段爆發相巖體主要分布在西泉鼻隆區。長期處于油氣運移的有利指向區，緊貼松喀爾蘇組b 段主力烴源巖生烴中心，且裂縫規模發育，推測儲層物性較好，成藏條件非常優越，因此該區下一步勘探應以鼻隆部位的松喀爾蘇組a 段爆發相巖體為主，同時縱向兼顧裂縫較為發育的松喀爾蘇組b 段溢流相巖體。研究區東南部處于鼻隆側翼，是溢流相大面積分布區，裂縫發育，可以有效改善儲層品質，是“自生自儲”型目標的有利分布區，可放在第2 個層次進行探索。

圖10 準噶爾盆地阜東斜坡FU26 井區石炭系綜合評價Fig.10 Comprehensive evaluation of Carboniferous in well block FU26 of Fudong slope，Junggar Basin

6 結論

（1）準噶爾盆地阜東斜坡石炭系在巖性、巖相精確劃分的基礎上，開展基于內幕層段約束下的敏感屬性分析，能夠較好地進行不同有利巖相的預測。該方法可推廣到其他條件類似的區塊。

（2）準噶爾盆地阜東斜坡區西泉鼻隆帶構造背景優越，松喀爾蘇組b 段溢流相巖體和松喀爾蘇組a 段爆發相巖體規模發育、可縱向立體勘探，且裂縫規模發育，同時緊貼已經證實的松喀爾蘇組b 段主力烴源巖生烴中心，成藏條件最為優越，是下一步勘探的有利方向。據此，阜東斜坡區其他鼻隆帶同樣是下一步內幕型儲層勘探的有利區。

（3）準噶爾盆地阜東斜坡石炭系內幕儲層較風化殼儲層物性差，尤其是松喀爾蘇組b 段溢流相巖體，物性差、非均質性強，不能依靠單一的巖相預測結果進行有利區的選擇，要在成藏模式構建的基礎上結合裂縫預測結果進行綜合評價優選。