作者简介:和丽安 工程师,1985年生,2008年毕业于中国石油大学(北京)地质工程专业,现在中国石油西部钻探地质研究院(录井工程分公司)从事油气藏地质研究工作。通信地址:834000 克拉玛依市南新路2号西部钻探地质研究院。E-mail:caofeikl@cnpc.com.cn
柴西坳陷风西构造是柴达木盆地西部重要的油气勘探目标,但前期研究对断裂结构、活动期次等关键地质问题认识不清。基于三维地震资料精细解释,综合运用地震属性分析技术,系统厘清了风南断裂带和风北断裂带的分期结构,并据此重建构造演化序列,最终形成“两断夹一隆”的断背斜构造格局。多期构造活动不仅控制了构造形态演化,也主导了圈闭类型的多样性发育。在新断裂模型基础上,识别出断背斜、下盘帽檐多层系和断裂夹持断块3类圈闭,并构建复式圈闭聚集模式,明确了3类油藏(A型,构造-岩性控藏;B型,断裂-岩性控藏;C型,断裂控藏)的成藏机制,进而提出了差异化的井位部署策略,针对A型油藏部署的水平井经实钻验证取得良好的生产效果。通过研究深化了对风西构造“断裂-圈闭-油藏”系统的认识,建立了“断裂分期-圈闭类型-油藏机制”协同分析框架,为油气勘探开发提供了可靠地质依据。
The Fengxi structure in the western Qaidam Depression is a significant hydrocarbon exploration target in the western Qaidam Basin. However, previous studies have suffered from insufficient understanding of key geological features such as fault architecture and activity stages. Based on detailed interpretation of 3D seismic data and integrated application of seismic attribute analysis techniques, this study systematically clarifies the segmented architecture of the Fengnan and Fengbei fault zones and reconstructs the tectonic evolution sequence, ultimately forming a fault-controlled anticlinal configuration characterized by "two faults sandwiching a uplift." Multi-phase tectonic activities not only governed the evolution of structural morphology but also played a dominant role in the development of diverse trap types. Based on the updated fault model, three trap types are identified: faulted anticlines, multi-layer traps in the lower wall brim, and fault-bounded blocks. A composite trap accumulation model is established, and the reservoir-forming mechanisms of three reservoir types (Type A: structural-lithologic controlled; Type B: fault-lithologic controlled; Type C: fault controlled) are clarified. Differentiated well location deployment strategies are proposed. Horizontal wells deployed for Type A reservoirs have achieved positive production results as verified by drilling. This study deepens the understanding of the "fault-trap-reservoir" system in the Fengxi structure and establishes a collaborative analysis framework integrating "fault segmentation-trap types-reservoir mechanisms", providing a reliable geological basis for oil and gas exploration and development.
柴达木盆地作为我国西部重要的含油气盆地, 其柴西坳陷区一直是油气勘探重点区域[1]。风西构造位于柴西坳陷大风山背斜构造带西段, 是受风南、风北断裂控制的典型断背斜构造, 具有“两断夹一隆”的构造特征[2]。在前期勘探中已在该构造高位获得工业油流, 显示出良好的勘探前景[3]。然而, 前期勘探对断裂内部结构、活动期次及圈闭多样性的认识仍显不足, 将风南、风北断裂视为单一断裂带, 忽略了其内部多期活动的复杂性, 局限于单一背斜模型, 制约了该区油气勘探的进一步突破。
近年来, 随着三维地震采集和处理技术的进步, 获得了风西构造高品质的地震资料, 为开展断裂精细解释提供了良好基础。本文以风西构造为研究对象, 聚焦断裂的分期演化序列, 通过高精度三维地震资料的精细解释, 系统开展断裂分期识别与构造演化恢复, 旨在重构风西构造的“断裂-圈闭-油藏”系统, 揭示多类型油藏的成因机制, 推动勘探思路由“单一背斜”向“多类型复式聚集”转变, 并据此提出针对性的勘探部署建议, 推动该区勘探方向拓展。
风西构造位于柴达木盆地西北区中部的柴西坳陷(图1a), 是大风山背斜构造带的西延部分, 具典型的“两断夹一隆”构造特征(图1b)。
地层发育上, 该区新生代构造演化复杂, 主要经历了古近纪的拉分断陷、新近纪的坳陷扩张与晚期抬升, 以及第四纪以来的强烈挤压定型等多期构造运动[4, 5], 为断裂系统与圈闭的形成奠定了基础。风西构造在火成岩基底之上沉积了完整的新生代地层[6], 从下至上发育7套地层(图1c)。古近系路乐河组(E1-2)为新生代初始沉积, 呈填平补齐特征; 从下干柴沟组下段(E31)至上油砂山组(N22)沉积时期整体为向上变深的旋回, 其中下干柴沟组(E3)、上干柴沟组(N1)与下油砂山组(N21)深湖相的暗色泥岩为区域主力烃源岩层, 滨浅湖相碳酸盐岩则为主要储层[7, 8, 9]; 狮子沟组(N23)至七个泉组(Q1-2)沉积时期, 区域构造隆起, 沉积的巨厚膏泥岩塑性地层形成了优质区域盖层[10]。整体上, 区块生、储、盖组合配置良好。
2019年, 风西构造开展三维地震资料采集及解释工作, 原解释方案认为风西构造带为一受风南、风北两条通天大断裂夹持的形态完整的长轴断背斜(图1b), 背斜圈闭高部位是勘探主要目标区域。本文选择横切构造、现象明显、代表性强的line700剖面作为典型剖面进行分析(图2)。
原解释方案对三维地震资料反映的细节性地质信息未予深化分析和解释, 主要存在以下不足:其一, 断裂具同沉积性与期次性, 该区块新生代地层较为完整且地层厚度受断裂影响较明显, 同生现象明显, 但未对构造断裂的期次性及其同沉积性进行合理解释, 将复杂的断裂带简化为单一断裂(图2a); 其二, 未对资料中明显的断面波、层面波等地震信息进行深入分析, 未充分挖掘地震资料中蕴含的构造信息(图2b); 其三, 由于未能系统建立断裂活动与油气成藏的关系, 对圈闭类型和油气成藏的认识还需要进一步分析深化。
2.2.1 新解释方案
本次研究基于重新处理后的三维地震资料, 开展了精细断裂解释。解释过程中, 充分利用相干体、曲率体、蚂蚁体等不连续性检测技术[11, 12], 有效识别微小断裂和复杂断裂带的结构特征。同时, 结合地层倾角、方位角等属性对断裂的展布规律进行了系统分析[13], 提出了新的断裂解释方案。
新方案认为:风南、风北断裂并非单一断裂, 而是由多期次断裂组成的复杂断裂带。风南断裂带的宽度达800 m左右, 风北断裂带相对较窄, 也可达400 m, 两者均表现出明显的分段、分期特征。断裂带内部结构复杂, 不同期次的断裂在走向、倾角、延伸长度等方面存在差异, 反映了构造应力场的演化。此外, 断裂具有明显的同沉积性:该区块新生代地层较为完整且地层厚度受断裂影响显著, 同生现象明显, 表明构造运动贯穿于整个新生代地层沉积过程。典型地震剖面(如line700)上可见清晰的地层波、断面波以及2种波形的叠加反射, 且不同的断面波之间存在夹角, 指示了多期构造运动的叠加改造(图3a)。
2.2.2 断裂分期演化
通过系统分析断裂的切割关系、形成序次及其对地层的控制作用, 结合地层接触关系和不整合面特征开展构造演化分析[13], 将风西区块构造演化分为4个期次(图3b):第一期(E1-2)为古近系早中期, 构造活动相对较弱, 属于沉积填平补齐阶段; 第二期(E3-N1)持续受到SW-NE向挤压, 在基底叠瓦式逆冲断裂基础上继承性发育反“y”形断裂; 第三期(N21-N23)构造运动加剧, 北部抬升、地层南倾, 沿古断裂多次活动形成两条断裂带, 反“y”形构造基本成型; 第四期(N23-Q)构造运动最为剧烈, 断裂延伸至地表形成两条“通天”断裂带, 反“y”形断裂所夹持的断块快速隆起, 地层持续南倾, 最终奠定了“两断夹一隆”的构造格局。
多期次的构造运动不仅控制了构造形态的演化, 也对沉积作用、烃源岩成熟度、油气运移和聚集产生了重要影响, 特别是新近纪以来强烈的构造活动, 不仅形成了有效的圈闭构造, 也为油气运移提供了通道, 同时促进了烃源岩的成熟和排烃[14, 15]。
断裂的多期活动不仅塑造了构造形态, 同时主导了圈闭类型的多样发育。基于风西构造断裂演化模型, 建立了断背斜圈闭、下盘帽檐多层系圈闭及断裂夹持断块圈闭3种圈闭模式(图4), 共同构成了风西构造“断背斜-帽檐-断块”复式圈闭体系(图5), 显著拓展了勘探空间[16, 17], 这些圈闭在空间分布、形成机制和油气聚集条件方面各具特色。
(1)断背斜圈闭:是风西构造最主要的圈闭类型, 位于风南、风北两条主断裂夹持的隆起部位。这类圈闭形成于多期断裂活动的控制下[13], 构造形态完整, 圈闭面积大, 闭合高度适中, 具有较好的油气聚集条件。
(2)下盘帽檐多层系圈闭:是本次研究新识别的圈闭类型, 指位于主断裂下盘、被断裂侧向遮挡的圈闭。其形成主要得益于断裂的侧向封闭能力。在断裂活动过程中, 由于黏土涂抹、碎裂岩化等作用[18], 断裂带可以形成有效封闭, 对下盘地层起到遮挡作用, 进而形成圈闭。
(3)断裂夹持断块圈闭:是由多条断裂共同控制形成的圈闭类型, 主要分布在断裂带的内部或断裂交汇部位[19]。其形成与断裂的多期活动密切相关, 不同期次、不同方向的断裂相互切割, 将地层分割成多个独立断块, 每个断块都有可能形成独立的油气藏。
风西构造的油气成藏是一个动态的演化过程, 受构造演化、烃源岩热演化、断裂活动等多种因素的影响, 其中断裂对圈闭形成和油气成藏具有“油气运移高速公路”与“聚集封闭屏障”的双重控制作用[18, 19]。新近系烃源岩在新近纪末期至第四纪进入生排烃高峰, 此时风西构造的断裂系统已基本形成, 生成的油气通过不整合面、断裂带等输导体系运移至新近系早中期形成的碳酸盐岩储层中聚集成藏, 为油气运聚提供了良好时空耦合条件[20]。
根据圈闭类型、控制因素和成藏特征, 结合实钻情况在风西构造刻画了A型、B型、C型3类油藏, 如图6所示。
A型油藏:受“两断夹一隆”中部隆起构造-岩性控制的大型长轴断背斜岩性油藏。这类油藏主要分布在风南、风北断裂夹持的隆起部位, 构造主导, 岩性辅助, 并在构造高位的上干柴沟组(N1)、下油砂山组(N21)的碳酸盐岩地层中已获得工业油流, 是当前勘探开发的重点。
B型油藏:主要受断裂-岩性控制的下盘帽檐多层系油藏。这类油藏分布在主断裂的下盘, 依靠断裂的侧向封闭形成圈闭, 具有多层系含油的特点, 油气分布受断裂和岩性的双重控制。目前还未对该类圈闭进行专门勘探, 但根据成藏条件分析认为, 将是未来最有可能获得突破的重要油藏类型。
C型油藏:主要受断裂控制的断裂夹持断块油藏。这类油藏分布在断裂带内部或断裂交汇部位, 圈闭的形成完全受断裂控制, 油气聚集取决于边界断裂的封闭性。该类油藏尚未进行勘探, 但地质条件分析和区域类比表明其具有较好的勘探前景。
基于风西构造“断裂-圈闭-油藏”系统新认识, 结合下油砂山组(N21)储集特点, 提出3种差异化井位部署策略, 如图7所示。
断背斜油藏开发井:以开发长轴断背斜油藏为目标的生产井, 部署在风南、风北断裂夹持的构造高位, 开发已落实的A型油藏。结合该区主要储层具层薄、非均质性强、横向连续性较好等特点, 采用水平井型, 通过长水平段在优势甜点中穿行, 增加储层泄油面积, 提高单井产量。
帽檐圈闭风险探井:以断裂遮挡的帽檐多层系圈闭为目标的风险探井, 主要目的是探索该类圈闭的含油气性和勘探潜力。井位应部署在主要断裂的下盘, 具有一定的勘探风险, 但一旦获得突破, 将开辟新的勘探领域。
断块圈闭探井:以勘探断裂夹持的断块圈闭为目标的探井, 旨在探索断裂带内部或断裂交汇部位断块圈闭的含油气性。井位部署在断裂组合形成的有利断块上, 重点关注断裂封闭性良好的区块, 确保地层的精细精准划分及油气来源判断。
基于对风西构造断裂演化与圈闭分布的新认识, 以A型油藏为研究对象, 对其下油砂山组(N21), 分两轮次部署了4口井, 以验证油藏模型可靠性, 并探索高效开发方式。
第一轮在区块西北部井控程度较低区域部署F 3与F 6两口评价井(图7)。钻井揭示目的层均为碳酸盐岩储层, 油气显示均较明显, 气测全烃值均由背景值0.5%升至6%, 岩性均为灰色荧光泥质灰岩。测井解释储层厚度分别为3.6、4.1 m, 平均孔隙度分别为6.5%、7.2%, 渗透率分别为0.12、0.24 mD, 含油饱和度均为43%, 储层物性差, 含油性低, 综合解释均为差油层。表明A型油藏受构造与岩性双重控制, 为构造-岩性复合油藏, 且甜点储层主要分布于断背斜构造南部。
第二轮在断背斜南部甜点区部署FXH 2-3与FXH 3-7两口水平井(图7)。水平段长度分别为1 373、1 521 m, 均采用“长水平井+体积压裂”开发工艺, 实施过程采用“随钻甜点识别+三维地震倾角预测+动态模型迭代”技术, 确保水平段在薄层碳酸盐岩甜点储层中穿行, 均实现油层钻遇率100%, Ⅰ+Ⅱ类甜点钻遇率达85%以上(表1), 初期产能分别为13.9、17.6 t/d, 均超设计预期(13 t/d), 验证了断裂控制下甜点分布预测的准确性及新构造模型的可靠性。
| 表1 A型油藏下油砂山组(N21)部署井实施参数与生产效果 |
(1)风西构造风南、风北断裂为多期次形成的复杂断裂带, 经历4期演化, 最终形成“两断夹一隆”构造格局; 断裂的多期活动控制了断背斜、下盘帽檐多层系和断裂夹持断块3类圈闭的形成, 共同构成了复式圈闭体系; 3类圈闭分别对应A型(构造-岩性)、B型(断裂-岩性)和C型(断裂)3类油藏, 突破了单一背斜油藏的旧有认识, 推动勘探由单一构造向多类型协同突破转变。
(2)研究建立了风西构造“断裂分期-圈闭类型-油藏机制”协同分析框架, 提出差异化勘探模式与布井策略。针对已落实的A型油藏, 采用“长水平井+体积压裂”开发工艺, 实现了高钻遇率与产能突破, 验证了新构造模型的可靠性。同时为该区B型、C型油藏勘探指明了方向。
(3)研究区B型、C型油藏尚未钻探验证, 其成藏有效性及断裂封闭性需进一步确认; 同时碳酸盐岩储层甜点主控因素与断裂活动的耦合关系有待深化, 并且多期断裂活动对油气调整与保存的影响机理仍需深入研究。
编辑 孔宪青
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