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不整合在油气的成藏过程中发挥了重要作用,与不整合相关的隐蔽油气藏是国内外研究的前沿领域。论文以准噶尔盆地腹部侏罗系顶部不整合(K/J不整合)为研究对象,基于层序地层学原理,运用参考层序厚度比值法恢复了该不整合的地层剥蚀厚度。基于典型钻井的岩性、测井、地球化学和成岩作用资料的分析,建立该不整合的识别标忠,由此详细分析了腹部其他钻井的不整合结构,以及该不整合的纵向剖面结构的详细的岩性构成。利用风化壳的成熟度参数及蚀变指数,结合车莫古隆起的发育和演化,分析了侏罗系顶部风化壳的发育机制及其对油气运聚的影响。利用层序地层学的理论,讨论了盆地腹部侏罗系与不整合相关的隐蔽圈闭类型,总结了有利的油气聚集区。
准噶尔盆地腹部K/J不整合因其地层剥蚀厚度远小于后期沉积的地层厚度(>3000米)以及侏罗系地层普遍发育超压的特点,限制了利用常规方法恢复地层剥蚀厚度。基于层序地层学原理,采用了参考层序厚度比值法恢复剥蚀厚度,该方法基于在相同的沉积构造背景下,相邻三级层序的地层厚度展布具有相似的趋势。第一步,在地震剖面上进行三级层序划分,经时深转换得到各三级层序的地层厚度展布。第二步,选择剥蚀面下未被剥蚀、层序厚度变化范围小的一个或者多个三级层序作为参考层序。第三步,利用单井的地层剥蚀厚度恢复结果,拟合发生剥蚀前的参考层序厚度与参考层序至沉积面的地层厚度(包括参考层的厚度)的比值的分布,即拟合剥蚀前的原始沉积面。最后用该沉积面深度减去现今的剥蚀面深度就得到地层剥蚀厚度,并根据实际的地质模型对剥蚀厚度进行校止。K/J不整合地层剥蚀厚度恢复结果表明研究区西段剥蚀厚度在300~800m,东段剥蚀厚度在300m以下。该方法适用于范围大、钻井数量少和研究程度低的地区的地层剥蚀厚度恢复。不整合面自上而下可分为三层结构:不整合面之上的岩石、风化粘土层和半风化岩石层。利用风化粘土层泥岩相对富含A1<,2>O<,3>。、TiO<,2>和Fe<,2>O<,3>而CaO、Na<,2>O、SiO<,2>的含量少的特点详细解剖了永1井等7口钻井的测井曲线特征:风化粘土层表现为较高的GR和AC值,但是泥岩GR值要低于原始沉积的泥岩;GR曲线整合面之上的岩石层段和半风化岩石层段多为“箱形”。再利用该特点详细解剖了腹部40余口钻井的K/J不整合的结构,结果显示风化粘土层在车莫古隆起的脊部较薄,反映了其在动态环境下不断向下发育的特点。并建立了各层结构的详细的岩性构成:不整合面之上的岩石主要包括底砾岩,砂岩以及砂泥岩的互层,主要是受沉积相和沉积环境的控制;风化粘土层段主要是泥岩,还有粉砂质泥岩,泥质粉砂岩以及砂泥岩的互层,主要受风化剥蚀的速率以及所属地层的沉积相控制;半风化岩石主要是砂岩,泥岩,粉砂岩,砂泥岩互层和煤层,主要受风化剥蚀的速率以及所属地层的沉积相控制。
运用风化壳的成熟度参数硅铝率(SiO<,2>/Al<,2>O<,3>)分析了永1井等7口钻井的风化壳的成熟度,并将腹部的风化壳分为两类:I类成熟度高,其硅铝率在2.7~4之间,位于车莫古隆起的脊部,为动态环境下不断向下发育而成;II类成熟度低,其硅铝率在4.0~5.0之间,位丁古隆起的脊部以外的地区,为相对稳定构造环境下长时间逐渐发育而成。古生物证据表明该风化壳发育于干旱-半干旱气候条件下,化学风化作用不发育;同样,风化蚀变指数(CIA)在60~70之间,表明以物理风化作用为主。
半风化岩石的储层物性受风化淋滤作用的改善有限,更多的取决于埋藏期后的成岩作用的影响。风化粘土层在经历大幅度埋藏(>3000m)之后,被强烈压实,在油气运聚过程中主要起遮挡作用。腹部在K/J不整合面下钻遇油层,以及油气运移的物理模拟实验均表明风化粘土层的封盖性能。综合分析表明,K/J不整合的风化壳在油气运移过程中主要起封盖作用,起到区域性盖层和侧向遮挡的作用。
从现今油气聚集与沉积体系、沉积相和层序的关系出发,运用层序地层学的理论,在层序地层格架内讨论了中部1、3区块与不整合相关的隐蔽圈闭,并总结了有利的油气聚集区。统计表明,油气主要位于低位和高位体系域的河道和砂坝的砂体中。结合层序与不整合的配置关系,总结出与不整合相关的两类隐蔽油气藏:一类是K/J不整合相关的地层削截型隐圈闭,对油气聚集有利的该类圈闭发育与车莫古隆起的脊部到南翼;另一类是与侏罗系内部的局部不整合相关,由不整合、沉积相变联合控制的复杂隐蔽圈闭,对油气聚集有利的该类圈闭主要发育于车莫古隆起的北翼到南翼的高位体系域砂体中。
烃类包裹体均一温度和地层埋藏史揭示的腹部的油气充注主要发生在80Ma以来。中部1区块的油气主要来自于盆1井西凹陷二叠系,油气藏在后期地层掀斜过程中经历反向调整;中部3区块的油气主要来自于昌吉凹陷,油气藏经历同向调整。