吐哈盆地侏罗系沉积特点及油气资源

JNWU西北大学学报(自然科学版)2004年12月,第34卷第6期,Dec.,2004,Vo l.34,No.6Jour nal of No rthw est U niv ersity (Natur al Science Edition)收稿日期:2003-12-24基金项目:国家自然科学基金资助项目(40238060);海洋石油总公司基金资助项目作者简介:李 勇(1962-),男,辽宁海城人,南阳油田高级工程师,从事石油地质学研究。

#地球科学与环境科学#吐哈盆地侏罗系沉积特点及油气资源李 勇1,邵 磊2(1.中国石化集团河南石油勘探局测井公司,河南南阳 473132; 2.同济大学海洋与地球科学学院,上海 200092)摘要:目的 研究吐哈盆地侏罗系沉积发育特点及油气资源。

方法 采用沉积岩石学、沉积相分析及有机地球化学方法对本区侏罗系沉积环境及油气资源进行探讨。

结果 本区下、中侏罗统由灰、灰绿色含砾细粒沉积物组成,沉积环境以湖泊-沼泽相为主;上侏罗统由杂色粗粒沉积物组成,以山麓河流相环境为主及干旱气候为特征;砂岩主要属岩屑砂岩及长石岩屑砂岩,成分成熟度与结构成熟度均较低,源自盆地南北两侧;南侧觉罗塔格山是盆地的主要物源区,沉积物搬运方向总是由南向北,在盆地南部形成辫状及曲流河三角洲沉积,在盆地北部发育冲积扇三角洲堆积。

结论 本区侏罗系构成该盆地重要的生储盖组合。

关 键 词:沉积环境;沉积相;侏罗纪;烃源岩;吐哈盆地中图分类号:P588.2 文献标识码:A 文章编号:1000-274Ú(2004)06-0698-05 吐哈盆地是镶嵌在天山褶皱带内的大型山间盆地,为新疆三大盆地之一,呈东西向展布于新疆东部,面积约5万km 2。

其北部、东北部分别与博格达山和哈尔里克山相连,南部为觉罗塔格山。

盆地的主力拗陷是吐鲁番拗陷,目前发现的油气储量绝大部分分布在该拗陷中。

由于其地理位置特殊,处于多期板块碰撞挤压的前缘地带,自二叠纪盆地形成以来,遭到多期构造运动的叠加改造,经历了复杂的、多旋回的沉积构造演化历史,沉积层序发育。

勘探表明:侏罗系是吐哈盆地重要的烃源岩,也是最重要的油气储集层[1,2],因此研究该时期盆地的沉积环境对本区油气勘探具有重要意义。

本文在大量野外观察测定的基础上,对该盆地侏罗系的沉积环境进行了深入分析,恢复岩相古地理,并对其油气资源等作一尝试性探讨。

1 地层与沉积特征侏罗系是吐哈盆地中分布最广、厚度最大的沉积地层,也是盆内最重要的烃源岩[3]。

地层由水西沟群及艾维尔沟群组成,与下伏三叠纪地层呈平行或角度不整合接触。

自下向上分为八道湾、三工河、西山窑、三间房、七克台、齐古及喀拉扎7个组,累计厚度2200m 左右。

其中,在下、中侏罗统中含有Farganoconcha sp.,Sibiriconcha sp.,Margari -tif er a sp.;Coniop teris hy menop hylloides,Phoeni -top teris mancharica,Cladophlebis sp.等;在上侏罗统中有Szechuanosaurus cf.camp i,Chiayusaur us lacustr is,及Podoz am ites lonceolatus 和Sp henop teris sp.等化石[4]。

1)八道湾组。

由灰绿、灰白色砾岩、砂岩、粉砂岩及深灰色泥岩夹厚层煤层组成。

砾岩呈透镜状分布,颗粒支撑,分选良好,具平行及槽状交错层理;砂岩及砾状砂岩中平行及槽状交错层理极为发育,单层厚度80~100cm,延伸稳定,可达数百米。

在砂岩层底部偶见小的砾岩透镜体,其厚度常小于50cm ,宽1~2m,其内砾石粒径常小于1cm,含较多泥砾,为河道内滞留沉积的产物(见图1,A)。

在盆地内部,深灰色细粒沉积物构成八道湾组的主体,反映了湖泊-沼泽相沉积环境[5]。

2)三工河组。

为灰色、灰黑色泥岩夹粉砂岩、砂岩及灰岩,局部含煤层及煤线,主要为湖泊及湖泊-沼泽相沉积。

在盆地边缘发育湖相三角洲沉积(见图1,B)。

3)西山窑组。

为灰色泥岩、煤层、粉砂岩及页岩夹砂岩,含煤丰富,大部分为曲流河漫滩沼泽相沉积(见图1,C)。

河道砂体厚达10~20m,宽约百余米,具正粒序,槽状及板状交错层理发育,波痕常见。

决口扇砂体呈10m 左右宽的透镜状,厚度小于2m,与周围泥页岩界线分明。

堤外泥岩及粉砂岩富含有机质及植物根茎,部分树木根茎直径可达60cm ,表明西山窑组沉积时气候湿润,植物繁茂,而漫滩沼泽相则是泥炭生成的重要环境[5]。

图1 下、中侏罗统典型沉积层序示意图F ig.1 T ypical stratigraphic section of the L ower and M iddle JurassicA 八道湾组辫状河沉积,可见河道内滞留沉积B 三工河组湖相三角洲沉积C 西山窑组曲流河及漫滩沼泽相沉积4)三间房组及七克台组。

由灰色、灰白色砂岩、砾状砂岩、粉砂岩及泥岩组成,含煤层及煤线,在盆地中部,碎屑粒度由南向北逐渐变细。

泥岩及粉砂质泥岩主要形成于湖相及湖泊沼泽相环境,部分砂岩则为曲流河三角洲沉积(见图2,A)。

七克台组上部出现大量紫红色泥岩,几乎不含化石,反映中侏罗末期沉积气候由湿润转为干旱[6]。

5)上侏罗统齐古及喀拉扎组。

古湖泊面积明显减小,沉积地层在盆地东部缺失,地层厚度由北向南逐渐减薄,沉积物粒度变细,主要为一套形成于干旱气候条件下的红色、紫红色泥岩及砂岩沉积。

在盆地边缘发育较多的砾岩及砂砾岩[7],为冲积扇近源快速堆积的产物(见图2,B)。

2 砂岩碎屑类型砂岩在吐哈盆地侏罗系地层中占有重要地位,是该盆地油藏体系中重要的储层。

砂岩总体分选中等,颗粒磨圆较好,以次圆状为主,杂基含量一般6%~12%,以孔隙式胶结为主。

胶结物含量0%~35%,一般小于10%,主要由方解石、硅质、高岭石、沸石及硬石膏组成,部分样品有方解石化现象。

砂岩主要属岩屑砂岩及长石岩屑砂岩,少量属贫长石砂岩和长石砂岩,部分为杂砂岩。

据研究,从二叠纪到第三纪砂岩成分明显随时间而发生改变,砂岩成分成熟度明显提高[6]。

砂岩碎屑按类型分为石英(Q )、长石(F)、岩屑(L)三大类[8]。

碎屑中石英平均含量23%左右,又可分为单晶石英及多晶石英两种类型。

单晶石英表面干净,部分具熔蚀结构,显示源自火山岩区;少量具强波状消光的石英颗粒应来自侵入岩或变质岩区。

多晶石英常由3~4个不定向的石英晶体构成,波状消光强烈。

长石碎屑平均含量约21%,可分为碱性长石和斜长石,一般呈次棱角状,表面较干净,部分具有钠)699)第6期 李 勇等:吐哈盆地侏罗系沉积特点及油气资源黝帘石化、高岭石化及方解石化。

岩屑组分在本区砂岩中含量极为丰富,约56%左右,种类繁多,分属于火成岩、沉积岩和变质岩。

火成岩碎屑是砂岩岩屑中的重要组分,占岩屑组分的90%以上,主要为各种喷出岩,如凝灰岩、英安岩、安山岩及玄武岩等。

侵入岩岩屑相对较少,仅见少量花岗岩及辉绿岩岩屑。

沉积岩岩屑含量相对较低,仅占岩屑组分的2%左右,主要由泥质岩、粉砂岩及碳酸盐岩组成。

变质岩岩屑约占岩屑组分的7%,主要为石英岩、脉石英、片岩及千枚岩。

图2 上侏罗统典型沉积层序示意图F ig.2 T ypical stratigr aphic section of the U pper Jurassic A 七克台组曲流河三角洲沉积 B 齐古组冲积扇沉积3 沉积环境分析侏罗纪是吐哈古湖发育范围最广的时期。

证据显示:博格达山在早、中侏罗世尚未隆起,为沉积区,盆地沉积中心在北部台北凹陷,接受了巨厚的细粒沉积,地层主要由灰绿色细粒含煤岩系组成,沉积连续,形成于湖泊-沼泽环境中,在盆地北部发育有中深湖沉积(见图3,A);早中侏罗世沉积物搬运方向由南向北,盆地中部的碎屑粒度也由南向北逐渐变细,显示盆地南部觉罗塔格山为盆地主要物源区,这种情况一直持续到晚侏罗世早期;在喀拉扎组沉积时,地层厚度由北向南逐渐减薄,碎屑粒度逐渐变细,盆地北部边缘发育大量冲积砾岩,中深湖沉积主要发育在盆地西侧托克逊地区(见图3,B),显示在晚侏罗世后期沉积物应来自盆地北部源区,地层由杂色粗粒碎屑岩组成,为干旱气候条件下山麓河流环境的产物[5]。

4 油藏地质条件侏罗系是该盆地中最重要的烃源岩,同时又发育有良好的储集层及盖层,构成一套完整的油藏生储盖组合[9]。

烃源岩是中、下侏罗统以湖泊-沼泽相为主的煤及煤系泥岩,TOC 含量为煤岩158~179kg/t,煤系泥岩1.65~4.12kg /t,都达到中等烃源岩标准。

在成岩作用、深成热解作用和后成岩作用过程中,烃源岩的热演化改变了有机质的物理、化学性质,这些性质可作为成熟作用的标志[10]。

镜质体反射率(R o)能直观反映出干酪根热演化程度,通常成熟烃源岩Ro 值大于0.6,未成熟烃源岩R o 值小于0.6。

吐哈盆地煤系烃源岩母质类型以腐殖型为主,R o 值0.5%~0.9%,为成熟烃源岩,并具有早生早排的成烃特征[9]。

油藏储集体主要为扇三角洲和辫状河三角洲砂体,具低孔、低渗的特征。

吐哈盆地呈南缓北陡的不对称形态,沉积物具有南、北两大物源区,侏罗纪时在盆地北部陡岸一侧发育较多的扇三角洲叠合砂体,在南部缓岸则发育辫状河三角洲砂体,成为含油气系统的主要储集体。

河流砂体的最大特点是横向变化快,单砂层连通性差,在垂向上砂、泥岩交互叠置,侧向上砂层组也叠合连片,加之柔性的岩屑含量高,易于发生塑性变形而堵塞孔隙,造成砂体物性以低孔、低渗为主,且非均质性强的特点,给油气开发带来困难。

侏罗纪时期,吐哈盆地湖泊广布,接受了大量泥质沉积物,发育在盆地两侧的三角洲叠合砂体常被泥质沉积物阻隔,形成良好的圈闭。

发育良好的泥岩层主要为中侏罗统七克台组和上侏罗统齐古组的巨厚泥岩,岩层厚度达700~1100m,构成了良好的区域性油气盖层。

5 结 论侏罗纪是吐哈古湖发育范围最广的时期,形成了一套由砾岩、岩屑砂岩及长石岩屑砂岩、粉砂岩,以及深灰色泥岩夹厚层煤层组成的巨厚沉积,以湖泊-沼泽相沉积环境为主。

早中侏罗世沉积物搬运方向由南向北,盆地中部的碎屑粒度也由南向北逐渐变细,在盆地北部发育有中深湖沉积,显示盆地南)700)西北大学学报(自然科学版) 第34卷部觉罗塔格山为盆地主要物源区。

晚侏罗世喀拉扎组沉积时,地层厚度由北向南逐渐减薄,碎屑粒度逐渐变细,盆地北部边缘发育大量冲积砾岩等扇三角洲沉积,中深湖沉积主要发育在盆地西侧托克逊地区,显示晚侏罗世后期沉积物应来自盆地北部源区,气候由早中侏罗世的湿润多雨转为晚侏罗世的干旱炎热。

吐哈盆地侏罗系自身构成一套完整的生储盖组合,烃源岩是中、下侏罗统以湖泊-沼泽相为主的煤及煤系泥岩,储集体主要为盆地两侧发育的扇三角洲和辫状河三角洲砂体,而盖层则为中侏罗统七克台组和上侏罗统齐古组的巨厚泥岩,这种自生自储的油藏模式在吐哈盆地较为普遍。