引言

准噶尔盆地西北缘石炭系是一套数千米厚的复合火山岩建造。石炭系火成岩作为新的油气勘探领域，越来越引起全世界学者的关注^[1]。准噶尔盆地西北缘克-百断裂带石炭系长期在挤、压、扭、转等应力作用下，地层破碎严重，内部断裂复杂。目前，火山岩的研究主要集中在风化壳，对于火山岩内幕储集层研究相对较少，2016年，克-百断裂上盘一区、九区石炭系内幕评价井金103井、白861井试油分别获178和14 t/d的高产工业油流，展现石炭系内幕勘探潜力。本文拟通过对石炭系内幕特征研究，揭示西北缘石炭系内幕勘探潜力。

1 区域概况

克-百断裂带位于准噶尔盆地西部隆起西北缘冲断带的中段(图 1)^[2]，断裂带上盘石炭系火山岩油藏为中国最早发现的火山岩油藏，自20世纪50年代发现以来，一直表现出蓬勃的生命力^[3-5]。

该区石炭系两大储集层主要为火山岩内幕和风化壳储层。近年从地层关系、储层特征和油气成藏等角度对风化壳储层进行了大量研究，克-百断裂带上盘石炭系油气源于断裂带下盘二叠系烃源岩, 生成的原油由主断裂、不整合面，进行纵向输导及侧向运移，形成上盘石炭系油藏，受断裂、老山边缘稠油封堵、上覆三叠系油藏及白碱滩组盖层遮挡，形成平面上满带含油、纵向多段含油的大规模地层构造油藏^[6-10]，而关于火山岩内幕特征研究的相关文章及报道较少。目前，克-百断裂带上盘石炭系风化壳油藏已连片探明开发，其探明高度距石炭系风化壳顶部约300$\sim$500 m不等，累计探明亿吨级地质储量。近年开展石炭系内幕研究，通过已钻探的探井、评价井石炭系内幕油气显示活跃，试油效果好，石炭系内幕有望继风化壳之下又一规模储量油藏。

2 石炭系内幕特征研究 2.1 石炭系内幕结构特征

由于挤、压、扭、转应力作用，石炭系地层构造抬升。火山岩中岩性差异，导致不同岩性物理性质差异较大，地层沿密度较小易于释放应力的位置产生滑脱和形变。凝灰岩较玄武岩和安山岩表现为低密度，为塑性地层，当受西边界的西白百断层和九区中部断层、东边界的克乌断层相向挤压应力作用时地层滑脱，形成沿层的滑脱断层。同时，由于凝灰岩地层受构造挤压作用易于变形，形成石炭系内部的挤压背斜。因此，石炭系内幕构造形态主要是沿岩性界面发生滑脱变形的内幕背斜、向斜和断背斜。六、七、九区石炭系主体是夹持在白碱滩南(克乌)和西白百(九区中部断裂)两大主干断裂之间的构造带。石炭系内幕背斜经历后期的抬升、风化、剥蚀等作用的破坏，形成现今内幕特征，沿石炭系顶界拉平，反映三叠系沉积前石炭系构造特征(图 2)。

全区具有“两层三段式”构造特征。“两层”是指由上而下有两大构造层：石炭系不整合面以上被动变形构造层和石炭系不整合面以下主动变形构造层；“三段式”是指平面上由南至北构造样式由叠瓦构造向反冲构造演变，中部叠瓦构造加反冲构造，北部反冲构造加逆冲岩席(图 3，表 1)。

南段主要为六、七区，整体上六、七区石炭系内幕受断层的挤、压、扭、转应力形成，沿断面滑脱形成不同断阶的叠瓦构造断背斜，叠瓦构造延伸方向基本一致，但构造高点的迁移，体现为构造活动中的挤压和断层走滑作用，将六区的石炭系地层整体推覆沿断面向北东滑动；中段主要为六区至九区中部石炭系内幕，石炭系受挤压应力作用发育一系列近于平行的倾斜产状火山岩地层，与古16井区石炭系内幕背斜翼部形成挤压反向构造；北段主要为九区石炭系内幕发育反向+逆冲岩席构造。

受地层应力侧向挤压作用，沿断裂带发育断裂夹持断块圈闭，其类型有两类，一类为由深大断裂夹持的厚层块状的断块圈闭，目前已刻画七区白29井断块圈闭、九区白821井断块圈闭等；另一类为深大断裂(克乌断层、南白碱滩断层)的伴生断裂在下伏地层滑脱形成滑脱断夹片，已新发现的九区白802井滑脱断夹片、417井滑脱断夹片等。在这些断块、断夹片中钻探的探井、评价井油气显示活跃，试油效果好。

2.2 石炭系内幕储层特征

选取不同构造部位钻井，通过连井岩性、电性特征对比，利用合成地震记录标定不同岩相带的地震属性，刻画岩相平面展布(图 4)。

提取能够反映岩性特征的振幅和能量属性，反映地层产状特征的相位属性，落实石炭系内幕的岩相特征。断裂带石炭系内幕火山岩多期次喷发、多级次旋回，岩性复杂多样^[10]。根据火山产物岩性特征、分布特点和边界形态，将研究区内的火山岩划分为爆发相、溢流相和火山沉积相。

爆发相分布广泛，在全区均有分布，主要为凝灰岩，高伽马中高电阻，地震为弱-中振幅反射特征，凝灰岩储层平均孔隙度3.513%，平均渗透率0.217 mD；溢流相分布局限主要为安山岩和玄武岩，分布于七区和沿断裂带附近的九区，测井曲线表现为低伽马、箱状高电阻，地震为中-强振幅反射特征，安山、玄武岩类储层平均孔隙度4.844%，平均渗透率0.356 mD；火山沉积相是爆发间歇期的沉积相带^[11]，主要为凝灰质砂砾岩，分布于九区中部，具有高伽马、低电阻，地震为弱振幅反射特征(图 5)。

砂砾岩类储层孔隙度平均5.78%，渗透率平均0.56 mD，砂砾岩类储层物性最好，安山、玄武岩类次之，凝灰岩类最差(表 2)。

分区、分岩性统计安山、玄武岩类储层七区物性最好；凝灰岩类储层六、九区物性最好；砂砾岩类储层九区物性最好。该区石炭系各类岩性均见有油气显示，试油结果也证明各类岩性均出油(图 6)。石炭系内幕火山岩基质含油、裂缝提产，因此靠近主干断层裂缝发育的部位储层物性好^[12]，为优先勘探目标。

六、七、九区石炭系内幕各岩类储层毛管压力曲线为细孔喉，分选差(表 3)，根据进汞量的大小将本区储层分为3种类型：Ⅰ类为孔隙-裂缝型，Ⅱ类为过渡型，Ⅲ类为裂缝型。储层排驱压力0.20$\sim$4.12 MPa，平均1.60 MPa，孔喉半径0.06$\sim$3.74 µm，平均0.72 µm，毛管半径0.05$\sim$0.90 µm，平均0.21 µm。储集空间以次生孔隙为主，次生储集空间主要发育溶孔、溶蚀缝、构造缝等(图 7)^{[13, 14]}，溶孔是全区最主要的次生孔隙，以粒内溶孔和基质溶孔为主，次为浊沸石和斑晶溶孔(图 8)；溶蚀缝是在原有裂缝基础上发育而成的，裂缝宽0.1$\sim$17.0 mm，密度3$\sim$30条/dm。各类溶蚀缝之间相互切割，裂缝中可见缝面充填物被溶蚀；构造缝主要发育张性缝、张剪性缝和剪切缝3类。张性缝岩芯表现为缝面直立，倾角大于75°，缝面凹凸不平。

张剪性缝岩芯表现为裂缝倾角在60°$\sim$85°，缝面平直，有亮面现象。剪切缝岩芯发育共轭的两组裂缝，缝面出现擦痕现象。成像测井显示，六、七、九区石炭系内幕各种裂缝均较发育，以高角度缝为主。高倾角开口裂缝网络切割各种次生孔隙，有利于油气输导、富集(图 9)。

裂缝走向可分为3组，以北东走向裂缝为主(与主断裂走向一致)，其次是近东西走向裂缝，北西走向裂缝最少。裂缝不但对各类孔隙起到重要的沟通作用，还影响溶蚀孔的发育程度。因此，石炭系有效储集空间类型为裂缝和溶蚀孔洞并存的裂缝-孔隙双重介质储集层。

2.3 石炭系内幕成藏特征

(1) 克乌逆冲断裂带油气具有断裂控藏特点

中晚石炭世-早二叠世的原型盆地格局控制了烃源岩的发育，这一时期前陆盆地沉降的不均衡性，近造山带一侧沉降快，水体更趋于还原环境，从而发育了有利的生烃相带。

由于逆冲断层活动具有同生长性质，在中晚石炭世-早二叠世都强烈活动，造成克乌断裂大规模的逆冲推覆，使下伏的烃源岩迅速成熟，从而导致成藏期早的特点，局部可能在风城组中晚期就已聚集成藏，主要油藏多形成于三叠纪末。区域北西向与北东向不同断裂之间相互切割、交错，往往形成油气富集的断块油藏。

(2) 深大断裂沟通油源与储层，利于油气聚集

克乌断层和南白碱滩断层是研究区的主要油源断层，从石炭纪末至侏罗纪晚期，长期继承性发育的断层沟通了二叠系的油源与石炭系储层，断层作为油气运移的良好通道，使得储层与油源直接对接，侧向充注，形成新生古储的成藏模式。在构造运动的沉寂期，形成受克乌、南白碱滩等深大断层侧向遮挡的断块石炭系油气藏，断层对油气运移起到遮挡封闭作用。

石炭系油气成藏与断层活动密切相关，油气主要沿断裂带分布，断层对油气的分布和聚集成藏具控制作用。石炭系成藏模式主要有两种：一是油气沿不整合面、断层倒灌形成石炭系浅层风化壳油藏(图 10)；二是油气沿深大断层侧向供给形成断块内幕油藏。根据研究结合试油试采特征，克乌断裂带具有“近油源、储层优、缝发育”优势，成藏条件好。目前已探明开发的九区417井区滑脱断夹片，受克-乌断裂与白9井断裂夹持的断夹片油藏，单井日产量均在10 t以上，开发效果较好。

3 结论

(1) 石炭系地层经历长期挤压隆升，形成古隆起，石炭系内幕构造特征以背斜向斜构造为主，从六区至九区石炭系内幕发育“两层三段式”结构，主要为：叠瓦构造、反冲构造、逆冲岩席。

(2) 石炭系内幕油藏和风化壳油藏具有相同的成藏模式：整体含油、局部富集，被挤压、推覆断裂切割成不同的含油断块，从石炭系内幕至风化壳岩性主要以爆发相凝灰岩为主，局部发育溢流相玄武岩、安山岩，各类岩性均含油，储集空间为溶孔、溶蚀缝、构造缝，表现为基质储油，裂缝高产。

(3) 受长期应力挤压，断裂带附近裂缝发育，石炭系地层逆掩推覆下盘二叠系、三叠系、侏罗系地层之上，断裂沟通油源，断裂带附近易于成藏，主要形成油气沿不整合面倒灌的风化壳油藏和沿深大断层侧向供给的断块油藏，那么精细刻画断裂带石炭系内幕特征为优先勘探的有利目标。