董 燕,姜本勇,崔向旭

(1.中國石油大學勝利學院 油氣工程學院,山東 東營 257000;2.中國石化股份勝利油田分公司 東勝精攻石油開發(fā)集團股份有限公司,山東 東營 257000)

蒙古國萬利特凹陷是東戈壁盆地內(nèi)的次級凹陷,面積2 400 km2。國外多家石油公司對其研究并鉆探后認為,該凹陷沉積主體是侏羅系地層,生油條件差。筆者針對研究區(qū)前期勘探資料少、油氣成藏控制因素不清等問題,通過鉆井、巖心化驗、地震等資料,系統(tǒng)研究了萬利特凹陷油氣成藏控制因素、有利成藏條件和成藏模式,為萬利特凹陷的進一步勘探提供參考。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

萬利特凹陷位于東戈壁盆地內(nèi),構(gòu)造上為一個獨立的斷陷沉積凹陷,總體構(gòu)造走向為北東向,其東南與宗巴音凹陷相鄰。早白堊世時,研究區(qū)為典型的西北斷東南超的單斷箕狀型斷陷盆地,西北部地層最大厚度可達4 000 m,向東南逐漸超覆尖滅。

凹陷內(nèi)主要發(fā)育NE、NW、NNE三組走向的斷層,其中,NE向斷層是控凹、控帶斷層,NW向、NNW向斷層是控制局部圈閉的斷層。其中,西北部邊界控凹斷層規(guī)模大,呈NE走向,控制凹陷的形成、發(fā)育和消失,斷距最大超過2 000 m,為一條繼承性發(fā)育的控凹斷層。早白堊世末期,受強烈擠壓構(gòu)造運動影響,斷層由正斷層反轉(zhuǎn)為逆斷層,塑造了現(xiàn)今逆沖斷層控制凹陷的構(gòu)造格局。

根據(jù)凹陷的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造特征,可將凹陷劃分為西部洼槽帶、中央斷裂構(gòu)造帶、東部斜坡帶3個二級構(gòu)造帶(圖1)。

西部洼槽帶受西北部邊界斷層的控制,下降盤發(fā)育凹陷的沉降中心,并沿斷層下降盤發(fā)育洼槽帶,面積約700 km2。西部洼槽帶為早白堊紀的沉積、沉降中心,也是凹陷主要的烴源巖發(fā)育中心。

中央斷裂構(gòu)造帶位于凹陷中部,受一條反向正斷層控制,在其上升盤發(fā)育一系列正向構(gòu)造,構(gòu)成中央斷裂構(gòu)造帶,面積約800 km2。該帶鄰近生烴洼槽帶,是油氣主要的聚集二級構(gòu)造帶。

東部斜坡帶位于凹陷東部,是由凸起向洼槽的過渡區(qū),面積約900 km2。該帶在早白堊世一直處于構(gòu)造高部位,是油氣長期運移的指向區(qū),加之該區(qū)儲層發(fā)育,有利于油氣聚集成藏。

將萬利特凹陷與鄰近的宗巴音凹陷地層層序格架進行類比,萬利特凹陷的4套地層層序應與宗巴音凹陷地層層序一致,為基底古生界、侏羅系、下白堊統(tǒng)和上白堊統(tǒng)[1-3]。而盆地的主體沉積地層為下白堊統(tǒng),并進一步將其劃分為下部查干組、中部下宗巴音組和上部上宗巴音組3個組。

圖1 萬利特凹陷構(gòu)造單元劃分

2 成藏控制因素

2.1 主力生油洼槽控制油氣聚集帶的分布

以二連油田油氣成藏控制理論為依據(jù),烴源巖發(fā)育、埋藏深度大的洼槽是提供油氣來源的主力生油洼槽,主力生油洼槽控制著油氣聚集帶的分布[4-7]。因此,對于萬利特凹陷,主力生油洼槽分布及其特征對油氣成藏有重要意義。

研究發(fā)現(xiàn),宗巴音凹陷發(fā)育下宗巴音組和查干組兩套成熟烴源巖,且烴源巖成熟門限為現(xiàn)今埋藏深度超過1 800 m,分析萬利特凹陷查干組和下宗巴音組頂面構(gòu)造圖、地層厚度圖,結(jié)合查東斜1井烴源巖有機質(zhì)熱演化縱向演化規(guī)律得出(圖2),萬利特凹陷的下宗巴音組和查干組在盆地洼槽中也達到了烴源巖成熟門限,是凹陷中主要的生油層位。

圖2 查東斜1井烴源巖有機質(zhì)熱演化縱向演化

下宗巴音組生油巖主要在萬利特凹陷西部洼陷帶靠近中央斷裂帶一側(cè)發(fā)育,其埋藏深度應超過1 800 m,分布面積約120 km2,厚度為600～900 m。依據(jù)宗巴音凹陷下宗巴音組的巖性特征,該段生油巖底部巖性為以白云巖、泥灰?guī)r、泥質(zhì)白云巖、泥質(zhì)灰?guī)r為主的碳酸鹽巖夾暗色泥巖沉積,向上發(fā)育了一套以湖相和半深湖相暗色泥巖為主的沉積旋回。查干組生油巖主要在萬利特凹陷西部洼陷帶和中央斷裂帶東北部及中部發(fā)育,埋藏深度在1 800 m,分布面積約800 km2,厚度在400～600 m。依據(jù)宗巴音凹陷查干組的巖性特征,該段生油巖主要為半深湖相暗色泥巖,泥巖中夾有砂巖和粉砂巖沉積。該套生油巖因與砂巖交互沉積,有利于向儲層中排烴。

從萬利特凹陷結(jié)構(gòu)和構(gòu)造來看,整個盆地只發(fā)育一個洼槽帶,且其沉降中心和沉積中心一致,對有機質(zhì)生烴和保存有利。而洼槽帶中生油最有利地區(qū)是夾持于北部背斜和中央斷裂帶之間的深洼槽部分,分布面積約120 km2。此生油洼陷帶在盆地構(gòu)造運動中相對于其他地區(qū)抬升幅度小,是盆地洼陷中的局部埋深大的地區(qū),從下宗巴音組和查干組地層等厚圖上看,該區(qū)也是地層厚度大的地區(qū),應是盆地中的主力生油洼槽。

2.2 中央斷裂帶是油藏的主要儲集體

以二連盆地單斷箕狀型斷陷湖盆油氣聚集規(guī)律為依據(jù),中央斷裂構(gòu)造帶是油氣最富集的二級構(gòu)造帶。如二連盆地的吉爾嘎朗圖凹陷,中央斷裂構(gòu)造帶發(fā)現(xiàn)的油氣儲量占凹陷的80%以上。

萬利特凹陷中央斷裂構(gòu)造帶位于洼槽帶和斜坡斷裂構(gòu)造帶之間(圖3),聚油條件優(yōu)越,主要表現(xiàn)在以下幾個方面。

圖3 萬里特凹陷下白堊統(tǒng)查干組展面構(gòu)造

(1)構(gòu)造位置優(yōu)越、供油條件好。該帶近鄰成熟生烴洼槽區(qū),距烴源較近,加之該帶也有生烴的能力,供油條件好。

(2)儲集條件好。中央斷裂構(gòu)造帶一般位于來自緩坡帶的辮狀三角洲前緣,砂體發(fā)育、分選好,是斷陷盆地中最有利的儲層發(fā)育帶,也是最有利的油氣聚集帶。

(3)保存條件好。中央斷裂構(gòu)造帶位于構(gòu)造活動的過渡帶,構(gòu)造運動強度弱于緩坡帶,晚白堊世以來一直處于較穩(wěn)定構(gòu)造區(qū),未發(fā)生強烈的抬升、剝蝕現(xiàn)象,有利于油氣藏的保存。

綜上所述,中央斷裂構(gòu)造帶構(gòu)造位置優(yōu)越、供油條件好、儲集物性好、后期保存條件好,是單斷凹陷中最富集的含油氣二級構(gòu)造帶。

2.3 油氣運移通道的控制作用

油氣從生烴區(qū)到達有效圈閉聚集,中間需要有運移通道,才能將“源”與“藏”溝通起來。本區(qū)主要存在不整合面、多期斷層以及橫向連通的砂巖3類油氣通道。

(1)成熟烴源層附近的不整合面上下油氣聚集。由于萬利特凹陷的主要生油層位為下宗巴音組和查干組,下宗巴音組底部特殊巖性段中的油泥巖、灰質(zhì)油泥巖及查干組頂部的暗色泥巖是主要的生油巖,因此,發(fā)育在查干組和下宗巴音組間的不整合面成為良好的“聚油面”,是油氣從生油巖向外排烴的重要通道。

(2)多期組合斷層成為油氣運移的主要通道。受早白堊世末期構(gòu)造運動的影響,下白堊統(tǒng)發(fā)生擠壓、褶皺等大規(guī)模變形,并伴隨產(chǎn)生一系列斷層。中央斷裂構(gòu)造帶是斷層發(fā)育的主要地區(qū),長期發(fā)育的大斷層斷入基底,切入生油巖內(nèi),且在不同層段溝通砂體;與切入生油層內(nèi)的大斷層匹配的不同時期發(fā)育的其他斷層為油氣進一步運移創(chuàng)造條件。由此,在縱向上多期斷層彼此連接,在平面上相互組合,形成油氣運移的“網(wǎng)絡通道”。

圖4 單斷凹陷二級構(gòu)造帶劃分

(3)與斷層匹配的層間砂體為油氣側(cè)向運移提供條件。油氣順斷層縱向運移,當物性好的層間砂體與斷層匹配有利時,在勢能作用下發(fā)生分流,使其在砂體中側(cè)向運移,并在構(gòu)造高部位聚集成藏。研究認為,萬利特凹陷盆地周緣發(fā)育水下扇和扇三角洲,其中,水下扇的扇中和扇三角洲前緣砂體物性好,是油氣運移和聚集的有利儲層。

3 油氣成藏模式

3.1 成藏組合方式

與宗巴音凹陷的地震反射層對比,結(jié)合巖電組合、生、儲、蓋組合特征分析,將萬利特凹陷的生、儲、蓋組合自下而上劃分為5套成藏組合(圖5)。

圖5 萬里特凹陷成藏組合

(1)查干組上生下儲式。查干組下部為儲集層,上部為生油層和蓋層,形成上生下儲式成油組合。該組合烴源主要為查干組上部高成熟的烴源,供油時期早、成藏時間長,有利于油氣富集。但查干組下部儲集層成巖程度高,儲集物性較差,不利于油氣高產(chǎn)。

(2)查干組自生自儲式。查干組上部是有利的烴源層又發(fā)育三角洲砂體沉積,可形成自生自儲式成油組合。該組合烴源成熟度較高,儲集物性較好,生、儲、蓋三者配置時間早,成藏時間長,有利于油氣富集。加之下宗巴音組下部的成熟烴源也可以向下供烴,具有雙向烴源的有利條件。

(3)下宗巴音組自生自儲式。下宗巴音組是湖相發(fā)育的鼎盛時期,湖相暗色泥質(zhì)巖十分發(fā)育,生烴條件好。尤其是中、下部烴源巖成已進入成熟生烴階段,與之交互沉積、物性較好的三角洲前緣砂體配置,可形成自生自儲式成油組合。該組合烴源已成熟,同時下部的查干組上部高成熟的烴源也可以提供烴源,有利于油氣富集成藏。

(4)下宗巴音組下生上儲式。下宗巴音組上部是湖相暗色泥質(zhì)巖沉積發(fā)育期,但由于埋藏較淺,烴源巖未進入成熟生烴階段,烴源主要是通過斷層,深部成熟的烴源向上運移到下宗巴音組上部儲集層中,形成下生上儲式成油組合。但受斷層發(fā)育程度、斷面的開、啟性限制,往往不會形成富集的油氣藏。

(5)上宗巴音組下生上儲式。上宗巴音組沉積時期是下白堊統(tǒng)湖相沉積進入逐漸衰退期,沉積以粗碎屑為主。該組合儲、蓋層主要靠砂、泥巖互層沉積形成的次級儲、蓋組合,缺乏區(qū)域性蓋層。烴源主要是深部成熟的烴源通過斷層,向上運移到上宗巴音組上部儲集層中,形成下生上儲式成油組合。但受斷層發(fā)育程度、斷面的開、啟性限制,往往不會形成富集的油氣藏,成藏條件比下宗巴音組下生上儲式成油組合要差。

綜上所述,發(fā)育在下宗巴音組中段及以下地層中的儲蓋組合,泥巖段既是蓋層又是生油層,形成的自生自儲型成油組合和查干組上部的自生自儲與下宗巴音下部的區(qū)域性蓋層的成油組合是兩套主要勘探目的層。下宗巴音組上段及其以上的儲蓋組合,與主力烴源巖之間有巨厚的泥巖隔層,為下生上儲型成油組合,需要斷層來溝通油源,雖然儲層物性好,但儲層薄、油源條件差,是次要的勘探目的層。

3.2 油氣成藏模式

結(jié)合盆地結(jié)構(gòu)特征,筆者從典型油藏解剖入手,構(gòu)建了3種油氣成藏模式:中央斷裂帶油氣成藏模式、洼陷帶油氣成藏模式和緩坡帶油氣成藏模式(圖6)。

圖6 萬利特凹陷油氣成藏模式示意圖

(1)中央斷裂帶油氣成藏模式。中央斷裂構(gòu)造帶斷層發(fā)育,與斷層匹配能夠形成多種圈閉,且規(guī)模較大,類型較多。沿二級主斷層上升盤發(fā)育有潛山、披覆背斜、半背斜、斷塊等;在斷層的下降盤發(fā)育有逆牽引背斜、斷鼻、斷塊等。良好的圈閉條件使中央斷裂帶成為主要的油氣聚集帶之一,能夠形成相應的多種類型油藏。

(2)洼陷帶油氣成藏模式。萬利特洼槽帶在構(gòu)造擠壓變形過程中發(fā)育了規(guī)模較大、呈西南-東北方向延伸的長軸背斜,并在斷層作用下,形成斷背斜構(gòu)造。在縱向上,背斜圈閉位于生油層和生油洼陷之上,油氣向上運移有利;在橫向上,背斜構(gòu)造帶臨近主力生油洼槽,成為捕獲油氣的有利圈閉,能夠形成斷背斜油藏。

(3)斜坡帶油氣成藏模式。由于斜坡帶基底埋藏淺,剛性強,屬于較穩(wěn)定的塊體,其構(gòu)造變動相對要弱,褶皺變形主要為鼻狀構(gòu)造。在斜坡帶上面向生油洼槽的鼻狀構(gòu)造,處于流體勢場中的低位能勢區(qū),是油氣運移的指向和主要途徑。大量的勘探實踐表明:面向生油洼槽的鼻狀構(gòu)造上大部分都找到了油氣藏。斜坡帶物源來自其上傾方向,可以形成上傾尖滅等巖性、地層油氣藏,若上傾方向有斷層遮擋又是油氣聚集的有利場所。

4 結(jié) 論

(1)萬利特凹陷主要的生油層為下宗巴音組和查干組,主要生油洼槽為夾持于北部背斜和中央斷裂帶之間的深洼槽部分。

(2)中央斷裂帶為主要的油氣聚集帶,發(fā)育的油藏主要包括斷塊油藏、巖性上傾尖滅油藏、潛山油藏、地層不整合油藏等類型。

(3)萬利特凹陷主要包括3種油氣成藏模式:中央斷裂帶油氣成藏模式、洼陷帶油氣成藏模式和斜坡帶油氣成藏模式。其中,洼陷帶的背斜油藏和中央斷裂帶油藏是今后主要的勘探目標。