海塔盆地中部主要斷陷帶早期和晚期油氣富集的主控因素①

2014-12-08 06:17:06付紅軍

沉積學(xué)報(bào) 2014年5期

付紅軍

(1.東北石油大學(xué) 黑龍江大慶 163318;2.大慶油田有限責(zé)任公司海拉爾石油勘探開發(fā)指揮部內(nèi)蒙古海拉爾 021000)

海塔盆地屬東北亞晚中生代裂谷系的一部分，是含碎屑巖和火山巖建造的含油氣盆地，總面積79 610 km2，我國(guó)境內(nèi)44 210 km2。海塔盆地中部斷陷帶主要發(fā)育的4個(gè)含油氣斷陷(從南至北包括塔南、南貝爾、貝爾和烏爾遜)是海塔盆地目前勘探開發(fā)的最主要地區(qū)。4個(gè)斷陷自下而上發(fā)育有基巖、銅缽廟組、南屯組、大磨拐河組、伊敏組和青元崗組等地層。油氣勘探表明，海塔盆地中部主要斷陷帶雖然在基巖、銅缽廟組、南屯組和大磨拐河組都發(fā)現(xiàn)了大量的油氣，但不同層位油氣富集規(guī)律明顯不同，這些油氣除了聚集的圈閉類型不同外，更主要的是其成藏形成時(shí)期不同，既有早期油氣，又有晚期油氣。由于不同時(shí)期的油氣形成機(jī)制不同，其富集的控制因素也就明顯不同。

盡管前人曾對(duì)海塔盆地中部主要斷陷帶某些斷陷構(gòu)造［4，7，8］、斷裂［6］和成藏條件［1～3，5，9～15］做過大量研究和探討，但針對(duì)不同時(shí)期油氣富集的主控因素研究相對(duì)較少，只有文獻(xiàn)［16］對(duì)貝爾凹陷不同時(shí)期油氣藏形成的主控因素進(jìn)行了研究，而將海塔盆地中部主要斷陷帶作為一個(gè)整體研究不同時(shí)期油氣富集的主控因素目前仍是一個(gè)空白。因此，開展海塔盆地中部主要斷陷帶不同時(shí)期油氣富集的主控因素研究，對(duì)于正確認(rèn)識(shí)海塔盆地中部主要斷陷帶油氣富集規(guī)律和指導(dǎo)油氣勘探開發(fā)均具重要意義。

1 不同時(shí)期油氣劃分及主要成藏模式

根據(jù)蓋層與油氣儲(chǔ)量分布關(guān)系(圖1)，盆地主要發(fā)育南屯組一段及大磨拐河組一段兩套區(qū)域蓋層，這兩套大范圍發(fā)育的區(qū)域蓋層將海塔盆地中部主斷陷帶油氣劃分為2套主要的含油氣系統(tǒng)。通過油藏解剖可以得到，研究區(qū)主要發(fā)育有反向斷層遮擋、不整合面遮擋、巖性上傾尖滅、小型背斜、斷層—巖性、構(gòu)造—巖性和砂巖透鏡體7種類型油藏(圖2)。利用儲(chǔ)層流體包裹體均一溫度，結(jié)合儲(chǔ)層埋藏史和熱史對(duì)這兩套含油氣系統(tǒng)中七種類型油氣藏形成時(shí)期進(jìn)行了研究，由表1中可以看出:基巖儲(chǔ)層流體包裹體均一溫度分布在 95.5℃～105.2℃;銅缽廟組分布在101.7℃;南一段分布在 88℃～117.2℃;南二段分布在88.2℃ ～119.1℃，大磨拐河組分布在 92.5℃ ～105.4℃。由此可見基底至南一段時(shí)期流體包裹體均一溫度較熱史中的最高溫度要低，油氣成藏時(shí)期主要為伊敏組沉積末期。而南二段和大磨拐河時(shí)期流體包裹體均一溫度卻高于該套地層的最高古地溫，油氣成藏時(shí)期主要為伊敏組沉積末期至青元崗組沉積時(shí)期，故海塔盆地中部主要斷陷帶油氣有2個(gè)成藏時(shí)期，即早期和晚期油氣成藏類型。早期油氣平面上主要分布在烏爾遜凹陷蘇仁諾爾、烏東斜坡、巴彥塔拉;貝爾凹陷霍多莫爾、蘇德爾特、呼和諾仁、貝中次凹。南貝爾凹陷東次凹南洼槽、北洼槽，塔南凹陷中、東、西次凹。晚期油氣平面上主要分布在烏爾遜凹陷蘇仁諾爾、烏東斜坡，貝爾凹陷呼和諾仁、霍多莫爾、貝中次凹，南貝爾凹陷東次凹南洼槽，塔南凹陷中次凹中。縱向上早期油氣分布于基巖、銅缽廟組和南一段，晚期油氣分布于南二段和大磨拐河組。從目前海塔盆地主要斷陷帶已找到的5億多噸三級(jí)儲(chǔ)量的分布來看，早期油氣主要分布在基巖潛山、銅缽廟組及南一段油層中，分別占總儲(chǔ)量的7.2%、7%、72.2%，晚期油氣主要分布在南二段和大磨拐河組油層，分別占總儲(chǔ)量的9.9%、3.7%?？梢娫缙谟蜌夥植挤秶鷱V，明顯多于晚期油氣。

早期油氣成藏模式主要為油氣沿著砂體或不整合在作用力的驅(qū)動(dòng)下側(cè)向運(yùn)移進(jìn)入到如圖2a、2b、2c所示的反向斷層翹傾隆起上復(fù)合圈閉、洼中隆復(fù)合圈閉、洼槽巖性圈閉中聚集成藏。晚期油氣成藏模式主要為油氣在作用力的驅(qū)動(dòng)下通過長(zhǎng)期發(fā)育斷裂向上覆大磨拐河組和南二段中運(yùn)移，在如圖2d所示反轉(zhuǎn)構(gòu)造圈閉中聚集成藏。

圖1 海塔盆地中部主要斷陷帶區(qū)域蓋層與油氣儲(chǔ)量分布關(guān)系圖Fig.1 Relationship between the distribution of petroleum reserves and regional cap rock in main fault depression zones of central Haita Basin

2 不同時(shí)期油氣富集的主控因素

由于海塔盆地主要斷陷帶早期油氣和晚期油氣形成的機(jī)制不同，油氣富集的主控因素也不相同。通過對(duì)不同時(shí)期油氣藏解剖與成藏條件的空間匹配關(guān)系研究可以得到，海塔盆地中部主要斷陷帶早期與晚期油氣富集的主控因素有以下幾個(gè)特點(diǎn)。

圖2 海塔盆地中部主要斷陷帶不同時(shí)期油氣成藏模式Fig.2 Hydrocarbon accumulation models with different periods in main fault depression zones of central Haita Basin

表1 海塔盆地中部主要斷陷帶不同油氣形成時(shí)期Table 1 Accumulation periods of different hydrocarbon reservoirs in main fault depression zones of central Haita Basin

2.1 早期油氣富集的主控因素

2.1.1 南一段油源區(qū)分布控制著早期油氣分布范圍

大量的油氣地質(zhì)資料表明［3，5，10］，絕大多數(shù)陸相含油氣盆地(凹陷、坳陷)和油氣系統(tǒng)內(nèi)，只能發(fā)生短距離的油氣運(yùn)移過程，油氣就近聚集在烴源巖分布區(qū)或其鄰近地帶，油源區(qū)決定了油氣成藏與分布的范圍。

油氣鉆探和地化特征分析結(jié)果表明［16］，海塔盆地不同層位烴源巖的發(fā)育情況、有機(jī)質(zhì)豐度、成熟度均具有差異性，進(jìn)而對(duì)油氣生成的貢獻(xiàn)各異，其中南一段的源巖全區(qū)穩(wěn)定分布(圖1)，有機(jī)質(zhì)豐度、成熟度高，具有較強(qiáng)的排烴能力，是海塔盆地中部主要斷陷帶的主要油源;其次是大磨拐河組一段的烴源巖。由圖3可以看出，4個(gè)斷陷目前發(fā)現(xiàn)的早期油氣均圍繞或靠近南一段油源區(qū)分布，這是因?yàn)榛鶐r至南一段形成的圈閉距離南一段油源區(qū)較近，南一段源巖生成的油氣可直接運(yùn)移至此處聚集并形成油氣藏。而大磨拐河組生成的油氣較少且與下伏基巖—南一段地層無法形成有效的運(yùn)移聚集，故而早期油氣分布范圍主要受控于南一段油源區(qū)的分布。

2.1.2 早期伸展斷裂控制著早期油氣富集的部位

大量研究表明海塔盆地中部主要斷陷帶油氣與斷裂密切相關(guān)［6～8，10，13～16］，但并不是所有斷裂對(duì)油氣分布與成藏都起著重要作用。由地震解釋結(jié)果可知［16］，海塔盆地中部斷陷帶主要發(fā)育4種類型的斷裂(早期伸展斷裂、中期走滑斷裂、晚期反轉(zhuǎn)斷裂和長(zhǎng)期發(fā)育斷裂)。通過對(duì)不同類型斷裂與油氣聚集成藏所起到的作用研究得到，只有早期伸展斷裂和長(zhǎng)期發(fā)育斷裂對(duì)油氣成藏與分布起著重要作用。

由圖4可以看出海塔盆地中部斷陷帶早期油氣分布與早期伸展斷裂有著密切關(guān)系，早期油氣主要分布在早期伸展斷裂附近，而且早期伸展斷裂密度越大，油氣井?dāng)?shù)越多，反之則越少。這是因?yàn)榛鶐r—南一段沉積時(shí)期海塔盆地正處于NW—SE方向拉張應(yīng)力作用下，伸展作用強(qiáng)烈，發(fā)育有大量的NE及NNE向的早期伸展斷裂。南一段源巖在伊敏組沉積末期進(jìn)入大量生烴期，開始向外大量排烴，此時(shí)早期伸展斷裂已停止活動(dòng)，在上覆沉積載荷的作用下緊閉愈合形成封閉，斷裂遮擋斷塊形成圈閉使早期油氣聚集成藏。早期伸展斷裂越發(fā)育，形成的封閉斷塊越多，聚集的油氣越多;反之則越少。

圖3 海塔盆地中部主要斷陷帶不同時(shí)期油氣藏與南一段油源區(qū)分布關(guān)系圖Fig.3 Relationship between the distribution of K1n1oil source area and hydrocarbon reservoirs of different periods in main fault depression zones of central Haita Basin

2.1.3 扇體沉積砂體為早期油氣富集提供了優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集體

由圖5可以看出，海塔盆地中部主要斷陷帶目前發(fā)現(xiàn)的基底至南一段早期油氣主要分布在儲(chǔ)集砂體發(fā)育的扇體沉積相中。這是因?yàn)槟隙纬练e之前盆地處于伸展斷陷盆地時(shí)期，為淺湖—半深湖盆地層序，湖水面積相對(duì)較大，(扇)三角洲、水下扇、沖積扇及遠(yuǎn)岸水下扇等扇體發(fā)育，厚層礫巖、砂巖發(fā)育，巖石成份成熟度低，扇體成群成帶、疊加連片，砂地比一般大于70%，為早期油氣聚集成藏提供了優(yōu)質(zhì)的儲(chǔ)集體及輸導(dǎo)通道。由上面研究結(jié)果可知南一段烴源巖排烴能力較強(qiáng)，早期油氣成藏時(shí)期，油氣充足，大量排出的油氣沿早期伸展斷裂、不整合面及砂體側(cè)向運(yùn)移至此時(shí)形成的扇體沉積的優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集砂體中聚集成藏，這也是早期油氣分布較晚期油氣分布廣的主要原因之一。

圖4 海塔盆地中部主要斷陷帶早期油氣與早期伸展斷裂分布關(guān)系圖Fig.4 Relationship between distribution of early stretch faults and early hydrocarbon in main fault depression zones of central Haita Basin

2.2 晚期油氣富集的主控因素

2.2.1 油源分布區(qū)域控制著晚期油氣分布范圍

由上可知海塔盆地中部主要斷陷帶油氣主要來自南屯組一段發(fā)育的烴源巖，其次是大磨拐河組一段的烴源巖。由圖3中可以看出，4個(gè)斷陷目前已發(fā)現(xiàn)的晚期油氣也均分布在南一段油源內(nèi)，明顯受控于南一段油源區(qū)的分布。這是因?yàn)殡m然南一段源巖和大一段源巖均具有供烴能力，但是從源巖對(duì)比結(jié)果可看出，南一段源巖供烴能力要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于大一段源巖的供烴能力。因此南二段和大磨拐河組要想獲得充足的油氣還必須得到南一段油源的供給。這也就是晚期油氣圍繞南一段源巖附近分布的原因。

圖5 海塔盆地中部主要斷陷帶早期油氣與沉積相關(guān)系圖Fig.5 Relation between sedimentary facies and early hydrocarbon in main fault depression zones of central Haita Basin

2.2.2 長(zhǎng)期發(fā)育斷裂控制著晚期油氣富集的部位

由上可知南一段油源為晚期油氣的主要來源，由于南二段和大磨拐河組儲(chǔ)層與南一段源巖之間被多套泥巖層相隔，南一段源巖生成的油氣難以通過孔隙直接運(yùn)移，只有斷裂才能成為油氣向上運(yùn)移的主要通道。由圖6可以看出，海塔盆地中部主要斷陷帶晚期油氣主要分布在長(zhǎng)期發(fā)育斷裂附近，長(zhǎng)期斷裂越發(fā)育，油氣井?dāng)?shù)就越多;反之則越少。這是因?yàn)楹Ｋ璧刂胁恐饕獢嘞輲砥谟蜌獬刹嘏c分布主要受到長(zhǎng)期發(fā)育斷裂的控制。海塔盆地中部主要斷陷帶發(fā)育的4種類型斷裂中，能夠成為南一段源巖生成油氣向南二段和大磨拐河組儲(chǔ)層運(yùn)移的輸導(dǎo)通道的斷裂，必須是連通南一段源巖與南二段和大磨拐河組儲(chǔ)層且在南一段源巖大量排烴期(伊敏組沉積末期)活動(dòng)的斷裂。由此可以看出，海塔盆地中部主要斷陷只有長(zhǎng)期發(fā)育斷裂(主要為T5-T04、T3-T04、T23-T04斷裂)滿足以上條件，油氣沿長(zhǎng)期發(fā)育斷裂運(yùn)移進(jìn)入南二段和大磨拐河組儲(chǔ)層并在其附近聚集成藏，這就是油氣為什么分布在長(zhǎng)期發(fā)育斷裂附近的原因。

圖6 海塔盆地中部主要斷陷帶晚期油氣分布與構(gòu)造、斷裂關(guān)系圖Fig.6 Relationship among structure，faults and the distribution of late hydrocarbon in main fault depression zones of central Haita Basin

2.2.3 反轉(zhuǎn)構(gòu)造上形成的各類圈閉為晚期油氣富集提供了有利場(chǎng)所

由圖6中可以看出，海塔盆地中部主要斷陷帶目前已發(fā)現(xiàn)的南二段和大磨拐河組晚期油氣主要分布在反轉(zhuǎn)構(gòu)造附近，這是因?yàn)楹Ｋ璧刂胁恐饕獢嘞輲г谀隙沃链竽ス蘸咏M沉積時(shí)期處于坳陷發(fā)育期，構(gòu)造運(yùn)動(dòng)趨于平穩(wěn)，只在伊敏組沉積末期，構(gòu)造發(fā)生反轉(zhuǎn)，形成了一系列反轉(zhuǎn)構(gòu)造，這些反轉(zhuǎn)構(gòu)造為晚期油氣聚集提供了斷塊、斷層遮擋、斷背斜和斷層—巖性等圈閉。南一段源巖生成油氣沿著長(zhǎng)期發(fā)育斷裂向上運(yùn)移，進(jìn)入這些圈閉中聚集成藏。

3 結(jié)論

(1)海塔盆地中部主要斷陷帶油氣按成藏時(shí)期可分為早期、晚期2種類型，早期油氣主要分布在南一段、銅缽廟組和基巖，晚期油氣主要分布在南二段和大磨拐河組，早期油氣分布范圍廣，明顯多于晚期油氣。

(2)海塔盆地中部主要斷陷帶不同時(shí)期油氣富集的主控因素不同，早期油氣富集的主控因素有:①南一段烴源巖控制著早期油氣分布范圍;②早期伸展斷裂控制著早期油氣富集的部位;③扇體沉積砂體為早期油氣富集提供了優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集體。晚期油氣富集的主控因素有:①源巖控制著晚期油氣分布范圍;②長(zhǎng)期發(fā)育斷裂控制著晚期油氣富集的部位;③反轉(zhuǎn)構(gòu)造上形成的各類圈閉為晚期油氣富集提供了有利場(chǎng)所。

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