夏世強(qiáng)

中國(guó)地質(zhì)大學(xué)能源學(xué)院，北京 100083

不整合面對(duì)油氣運(yùn)移及成藏的影響
——以海拉爾盆地貝爾凹陷南部白堊紀(jì)地層T22不整合面為例

夏世強(qiáng)

中國(guó)地質(zhì)大學(xué)能源學(xué)院，北京 100083

作為海拉爾盆地最重要的含油氣凹陷之一的貝爾凹陷，其在白堊紀(jì)經(jīng)歷斷陷、凹陷及萎縮階段等構(gòu)造運(yùn)動(dòng)后，形成多個(gè)區(qū)域或局部的不整合面，本文依據(jù)構(gòu)造層在時(shí)空上所代表某一構(gòu)造事件所影響的構(gòu)造時(shí)期及范圍將貝爾凹陷劃分出T5、T22（本文所研究的不整合面）、T04三個(gè)重要的區(qū)域不整合面。本文在恢復(fù)T22不整合面剝蝕趨勢(shì)及系統(tǒng)分析區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造特征后，探討了不整合面對(duì)油氣運(yùn)移及成藏的影響。研究表明，構(gòu)造抬升造成地層剝蝕形成的T22不整合面與油氣運(yùn)移及成藏關(guān)系密切。剝蝕作用造成的上覆沉積物負(fù)荷減少引起下伏飽和介質(zhì)回彈，飽和介質(zhì)的回彈增大了油氣運(yùn)移和儲(chǔ)集空間，回彈效應(yīng)與區(qū)內(nèi)斷裂及不整合面組合樣式進(jìn)而影響了油氣成藏,構(gòu)造的反轉(zhuǎn)溝通了底部強(qiáng)裂陷期油源向上運(yùn)移，在斷隆高部位由于構(gòu)造剝蝕強(qiáng)烈而造成早期油氣的散失，而斜坡部位則由于反轉(zhuǎn)適度而有利于油藏的保存，其中貝8、貝3、德8、均出現(xiàn)工業(yè)油流，其余幾口亦出現(xiàn)較好的勘探潛力。因此預(yù)測(cè)貝南斜坡帶是重要成藏區(qū)帶，為下一步油氣勘探指明了方向。

不整合面;斷裂系統(tǒng);油氣運(yùn)移;貝爾凹陷南部

引言

海拉爾盆地位于內(nèi)蒙古自治區(qū)呼倫貝爾盟境內(nèi)，是松遼外圍盆地中最大的一個(gè)含油氣盆地。其古生界和前古生界褶皺地層為盆地基底，充填了以下白堊統(tǒng)為主的中、新生代陸相沉積，厚約6000m。海拉爾盆地處于東北亞構(gòu)造域，經(jīng)歷伸展、擠壓、走滑等多期構(gòu)造變形和盆地演化，是中國(guó)東部曾經(jīng)發(fā)生過(guò)多次構(gòu)造變革的、復(fù)雜的裂陷性盆地的典型代表。其中，貝爾凹陷作為海拉爾盆地重要的含油氣凹陷，是目前盆內(nèi)最有潛力的勘探區(qū)域之一，構(gòu)成了大慶油田后備儲(chǔ)量戰(zhàn)略接替的主要地區(qū)之一。近年來(lái)，在貝爾凹陷的勘探取得了可喜的成果。但是，目前對(duì)凹陷的不整合面對(duì)油氣的運(yùn)移及成藏的控制機(jī)制仍缺乏系統(tǒng)性的認(rèn)識(shí)，給盆地內(nèi)的儲(chǔ)集層研究和儲(chǔ)、蓋組合預(yù)測(cè)帶來(lái)了困難，制約著區(qū)內(nèi)油氣的勘探進(jìn)程。因此，弄清不整合面對(duì)區(qū)內(nèi)油氣運(yùn)聚及成藏的影響是當(dāng)前區(qū)內(nèi)油氣勘探所面臨的、急需解決的重要問(wèn)題。

本文在前人研究的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)T22不整合面剝蝕趨勢(shì)的恢復(fù)及研究區(qū)內(nèi)構(gòu)造演化形成的斷裂特征的分析，初步探討了其對(duì)油氣的控制，為下一步油氣勘探提供重要參考，同時(shí)也為研究區(qū)及同類盆地的研究提供借鑒意義。

1.區(qū)域地質(zhì)概況及盆地充填序列

1.1 區(qū)域地質(zhì)概況和研究背景

貝爾凹陷位于海拉爾盆地的西南部，呈北北東走向，面積約3000km2。北鄰烏爾遜凹陷，西超磋崗隆起，東南與蒙古相交，是典型的東斷西超的箕狀凹陷。作為海拉爾盆地最具油氣潛力的兩個(gè)凹陷之一，其得到了地質(zhì)界和勘探界的普遍重視，該區(qū)最早的研究可追朔到上個(gè)世紀(jì)30年代。

海拉爾盆地由于盆內(nèi)的多期構(gòu)造演化，造成其層序結(jié)構(gòu)和沉積相的發(fā)育分布十分復(fù)雜，構(gòu)造作用對(duì)層序和沉積充填的控制作用認(rèn)識(shí)不深入，盡管近年來(lái)開(kāi)展了很多研究，但在構(gòu)造演化對(duì)油氣運(yùn)移和成藏的影響認(rèn)識(shí)程度上的不清晰嚴(yán)重限制了區(qū)內(nèi)油氣的勘探進(jìn)程，因此必須系統(tǒng)開(kāi)展盆地構(gòu)造與沉積充填的研究，以便建立盆地的構(gòu)造-沉積充填演化和生、儲(chǔ)、蓋發(fā)育模式，為油氣勘探的突破提供理論依據(jù)。文中基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來(lái)源于研究區(qū)內(nèi)的關(guān)鍵井。（圖1）

1.2 盆地構(gòu)造演化—沉積充填序列

本文應(yīng)用層序地層學(xué)、沉積學(xué)、盆地分析的理論和方法，分析了盆地構(gòu)造演化及沉積充填各個(gè)階段的特征，并依據(jù)在盆地較大范圍內(nèi)可識(shí)別的角度或微角度不整合界面為界，將貝爾凹陷白堊系地層劃分出5個(gè)組，12個(gè)段（圖2），自下向上依次為下白堊統(tǒng)的基底巖系、銅缽廟組、南屯組、大磨拐河組、伊敏組和上白堊統(tǒng)的青元崗組?；讕r系由布達(dá)特群和興安嶺群組成，貝爾凹陷白堊系地層就是疊覆在整個(gè)基底巖系之上；銅缽廟組地層沉積時(shí)是凹陷形成之初，受拉張作用影響，斷陷活動(dòng)強(qiáng)烈，火山作用基本停止，早期充填了沖積扇、扇三角洲等粗碎屑沉積，其地層發(fā)育主要沿北北東向斷裂展布，晚期以湖相沉積為主；南一段地層沉積時(shí)期，地層分布與銅缽廟組地層沉積時(shí)基本相似，在繼承銅缽廟組的基礎(chǔ)上，湖盆面積逐漸擴(kuò)大。而南二段沉積時(shí)為裂陷強(qiáng)烈沉降期，湖相沉積范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，此時(shí)由于受西伯利亞地臺(tái)與南阿尼尤斯克洋匯聚作用的影響,海拉爾盆地經(jīng)歷了一次北西- 南東向擠壓作用,南屯組頂面形成了廣泛的大型構(gòu)造不整合界面，本文研究的T22不整合面即為該時(shí)期形成的。在南屯組末期，貝爾凹陷普遍出現(xiàn)構(gòu)造反轉(zhuǎn)，形成許多構(gòu)造隆起帶，蘇德?tīng)柼鼐褪瞧渲凶罹哂写硇缘囊焕淮竽ス蘸咏M地層沉積時(shí)受控陷斷層影響較小，底部為河流-三角洲、扇-三角洲沉積，頂部為全盆廣布的細(xì)粒湖泊三角洲沉積；伊敏組地層沉積時(shí)在繼承大磨拐河地層改造作用的基礎(chǔ)上還受早期斷陷伸展作用的改造，在其沉積末期，受到北西西-南東東向擠壓作用的影響發(fā)生構(gòu)造反轉(zhuǎn)；青元崗組沉積時(shí)主要受構(gòu)造反轉(zhuǎn)作用的影響，主要以角度不整合與下伏地層接觸。

圖2 貝爾凹陷構(gòu)造演化—沉積充填序列圖

圖3 貝爾凹陷T22不整合面地震剖面特征

2.T22不整合特征及剝蝕趨勢(shì)恢復(fù)

2.1 T22不整合面特征

不整合作為揭示出沉積層序發(fā)育演化與盆地構(gòu)造作用的成因關(guān)系的因素之一，是研究盆地沉積充填與構(gòu)造演化的重要手段。通過(guò)對(duì)不整合地震特征、不整合面剝蝕量恢復(fù)及剝蝕趨勢(shì)分析可以定性或定量描述主要層序的形成和發(fā)育演化所受控的盆地構(gòu)造作用的階段性，因此不整合的研究一直以來(lái)都受國(guó)內(nèi)外學(xué)者的普遍關(guān)注同時(shí)也是疊合盆地分析和原型盆地恢復(fù)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。在我國(guó)東部中新生代斷陷盆地中，各級(jí)不整合面的廣泛存在限定了不同規(guī)模的地層單元。

本文研究的T22不整合面在地震上有局部削蝕、下切或上超等接觸關(guān)系，其下為雜亂反射特征，但在低凹地帶則顯示為連續(xù)、中-強(qiáng)振幅的反射軸，可全區(qū)追蹤對(duì)比（圖3）。

2.2 T22不整合面剝蝕趨勢(shì)恢復(fù)

原型盆地不整合面的剝蝕量估算一直是國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)問(wèn)題，為此許多學(xué)者探索過(guò)大量的研究方法。貝爾凹陷T22不整合面埋藏相對(duì)較淺，三維地震覆蓋，地震資料品質(zhì)也較好，已鉆井相對(duì)較多，本文在詳細(xì)斟酌手中資料與剝蝕方法的匹配程度基礎(chǔ)上選擇地震地層外延法、聲波時(shí)差法恢復(fù)T22界面的剝蝕趨勢(shì)，因?yàn)槎叻謩e從定量與定性、微觀和宏觀兩方面彼此約束，取長(zhǎng)補(bǔ)短。通過(guò)繪制研究區(qū)9口井的剝蝕厚度等值線圖（圖4）可以得知，等值線密集處主要沿構(gòu)造高部位及其斜坡處分布，而低凹處剝蝕相對(duì)較小。

3.不整合面與油氣成藏機(jī)理的探討

構(gòu)造抬升造成的地層剝蝕所引起飽和介質(zhì)空間增大并形成流體低勢(shì)區(qū)受到油氣地質(zhì)界和勘探界普遍重視。貝爾凹陷在構(gòu)造演化與構(gòu)造樣式上的復(fù)雜性導(dǎo)致其對(duì)區(qū)內(nèi)油氣運(yùn)移的控制機(jī)制也變化多樣。T22不整合面作為有利的油氣聚集面，受風(fēng)化、淋濾等影響，發(fā)育大量溶蝕孔和裂縫，一方面可以改善油氣儲(chǔ)集空間，形成良好的儲(chǔ)集層，另一方面還可與斷層面組合作為供油通道為油氣運(yùn)聚提供有利的圈閉。T22不整合面其形成時(shí)盆地處于伸展斷裂系統(tǒng)，南屯組沉積末期，在經(jīng)歷北西-南東向擠壓作用后，盆地基底斷裂再次開(kāi)始活動(dòng)，由于斷裂伸展變形再次繼承性發(fā)育,且強(qiáng)度增大，使先期形成的大型控陷斷層繼續(xù)活動(dòng)并產(chǎn)生大量裂縫，而且發(fā)育大量方位不同的次級(jí)基底斷裂,斷裂溝通了底部強(qiáng)裂陷期油源向上運(yùn)移，斷層面及裂縫成為油氣運(yùn)聚的有利場(chǎng)所，同時(shí)，盆內(nèi)抬升剝蝕往往不均勻，高部位地層由于構(gòu)造抬升導(dǎo)致剝蝕厚度大，導(dǎo)致砂體回彈也大，產(chǎn)生負(fù)壓及增容效應(yīng)使其形成流體低勢(shì)區(qū)，早期形成的油氣因早剝蝕而散失，但斜坡部位則因?yàn)閯兾g量相對(duì)小且反轉(zhuǎn)適度，有利于油氣保存，成為油氣運(yùn)聚的最有利場(chǎng)所，是下一步重點(diǎn)勘探區(qū)帶。

4.結(jié)論

1）根據(jù)反射層在地震剖面上的響應(yīng)特征，將貝爾凹陷白堊系地層按照構(gòu)造層的意義劃分出三個(gè)區(qū)域不整合即T5、T22和T04不整合，并進(jìn)一步劃分出T2、T21、T23、T3、T5。

2）通過(guò)對(duì)T22不整合面的剝蝕厚度恢復(fù)說(shuō)明聲波時(shí)差法及地震地層結(jié)構(gòu)外延法在本區(qū)是可行的。

3）研究結(jié)果表明，不整合面特征與剝蝕厚度分布勢(shì)態(tài)反映了區(qū)域構(gòu)造活動(dòng)對(duì)盆地的影響，進(jìn)而影響了區(qū)內(nèi)油氣運(yùn)聚及成藏。斜坡帶的位置及其所處的構(gòu)造與沉積環(huán)境決定了其成為重要的油氣聚集帶。

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10.3969/j.issn.1001-8972.2011.07.004