謝靜平

(中國石油華北油田分公司，河北 任丘 062552)

0 引 言

近年來，華北油田在陸相斷陷洼槽聚油理論的指導(dǎo)下，在二連盆地洼槽區(qū)取得了地層-巖性隱蔽性油氣藏勘探的成功[1-5]。烏里雅斯太凹陷南洼槽作為二連盆地油氣富集的洼槽區(qū)一直是勘探的主要目標(biāo)區(qū)，前人對(duì)南洼槽整體的沉積層序和儲(chǔ)層特征都有較深入的研究，但刻畫相對(duì)較粗，也存在一些認(rèn)識(shí)不足的地方，特別是處于南洼槽的蘇布地區(qū)，勘探程度低，對(duì)該區(qū)有利砂體精細(xì)刻畫和成藏特征(特別是中深層)相關(guān)研究甚少。2019年，在新三維地震資料基礎(chǔ)上，做了以下研究：①重新認(rèn)識(shí)油源條件，堅(jiān)定下洼找油信心；②重新認(rèn)識(shí)沉積條件，明確有效砂體分布規(guī)律，運(yùn)用多種方法、手段聯(lián)合進(jìn)行了砂體刻畫；③重新認(rèn)識(shí)儲(chǔ)層條件，洼槽有效儲(chǔ)層發(fā)育；④重新構(gòu)建成藏模式，精雕細(xì)刻定圈閉目標(biāo)。在完成相關(guān)研究工作的基礎(chǔ)上，轉(zhuǎn)變勘探部署思路，為了明確該區(qū)的砂體展布規(guī)律和油氣成藏特征以及下步勘探的有利目標(biāo)區(qū)，以南洼槽蘇布構(gòu)造帶為例，分析了該區(qū)的油源和沉積儲(chǔ)層條件，并對(duì)該區(qū)的砂體進(jìn)行了刻畫，明確了有利儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)、油氣成藏模式和油氣分布規(guī)律，該區(qū)的成功經(jīng)驗(yàn)對(duì)其他富油洼槽區(qū)的勘探具有重要的理論意義和價(jià)值[6-14]。

1 區(qū)域地質(zhì)特征

烏里雅斯太凹陷分為南、中、北3個(gè)次級(jí)洼槽，油氣勘探主要集中在南洼槽。南洼槽凹陷結(jié)構(gòu)簡單，早期為不對(duì)稱雙斷結(jié)構(gòu)，后期為西北斷東南超的半地塹結(jié)構(gòu)。南北兩側(cè)發(fā)育蘇布和木日格2個(gè)寬緩的鼻狀構(gòu)造，將南洼槽分割成“三洼夾兩低隆”的構(gòu)造格局；鼻狀構(gòu)造背景上發(fā)育系列小型雁列式斷裂，展布與凹陷北東走向基本一致。南洼槽由西向東分別為西部陡坡帶、中部洼槽帶、東部斜坡帶，西部陡坡帶受西側(cè)控盆邊界大斷裂控制；整體趨勢(shì)為東高西低、北高南低。東部斜坡帶為緩坡帶，東部緩坡帶受3個(gè)坡折及斷層控制[15-16]，可進(jìn)一步劃分為斜坡內(nèi)帶、中帶和外帶(圖1)。

圖1 烏里雅斯太凹陷南洼槽構(gòu)造分布及地層綜合柱狀圖

由圖1可知：研究區(qū)蘇布鼻狀構(gòu)造帶下白堊統(tǒng)地層自下而上發(fā)育阿爾善組、騰格爾組和賽漢塔拉組。其中，阿爾善組自下而上劃分為阿一至阿四段，騰格爾組自下而上可分為騰一段和騰二段，騰一段下段劃分為 Ⅳ、Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ 共4套砂組。該區(qū)主要目的層為騰一下段、阿四段和阿三段3套含油層系。該區(qū)發(fā)育阿爾善組和騰一段烴源巖，且處于成熟階段，而騰二段埋藏較淺處于未成熟階段，不具備生油氣條件。

南洼槽阿爾善沉積時(shí)期物源供給充分，陡坡帶、緩坡帶兩側(cè)均發(fā)育扇三角洲，物源具有繼承性，表現(xiàn)為東南部持續(xù)抬升西北部沉降的西北斷東南超特征。騰一下段沉積時(shí)期主要物源來自陡坡帶，發(fā)育扇三角洲，前緣水下分流河道、席狀砂微相砂體發(fā)育，少量物源來自東部緩坡帶發(fā)育的辮狀河三角洲和湖底扇。Ⅳ砂組沉積時(shí)期，湖盆范圍大，水體深，以一套湖侵泥巖沉積為主，為優(yōu)質(zhì)烴源巖；Ⅲ—Ⅰ砂組沉積時(shí)期，東部緩坡隆升，水體逐漸變淺，陡坡帶物源規(guī)模逐漸變大，砂體向洼槽推進(jìn)，Ⅱ、Ⅲ砂組逐次下超在Ⅳ砂組湖侵泥巖之上，沉積中心逐漸向湖盆中心遷移(圖2)。蘇布地區(qū)陡坡帶、斜坡外帶為快速堆積的平原亞相，儲(chǔ)層物性差，向洼槽區(qū)延伸，形成前緣水下分流河道、席狀砂及湖底扇等有利沉積微相。

圖2 南洼槽騰一下沉積演化模式及沉積相

2 成巖階段劃分

蘇布地區(qū)的成巖作用主要為壓實(shí)和溶解作用，根據(jù)普通薄片、鑄體薄片、鏡質(zhì)體反射率(Ro)、XRD、掃描電鏡、孢粉分析等資料，將蘇布地區(qū)儲(chǔ)層成巖階段劃分為早成巖A期、早成巖B期、中成巖A期[17]。主要目的層段阿爾善組以及騰一下Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ砂組埋深為1 900.00～2 900.00 m，孢粉顏色以桔黃—棕色為主，孢粉熱變指數(shù)TAI為2.5～3.0，Ro大于0.50%，伊利石/蒙皂石混層中的蒙皂石層含量(I/S中S)為20%～55%，顆粒之間以線接觸為主、少量點(diǎn)接觸，見高嶺石、伊利石、白云石、方解石充填，成巖作用以溶解作用為主，發(fā)育次生孔隙，綜合判斷成巖階段為中成巖A期(圖3)。

圖3 烏里雅斯太凹陷南洼槽成巖作用序列及孔隙演化

3 油氣成藏條件

3.1 生油巖條件

南洼槽發(fā)育阿爾善組及騰一段2套厚度大、埋藏深、分布面積大的有效烴源巖。據(jù)第4次油氣資源評(píng)價(jià)，該區(qū)剩余資源量豐富，但轉(zhuǎn)化率較低[18]。南洼槽烴源巖有機(jī)相類型主體為D/E相，主要發(fā)育于阿爾善組頂部和騰一下段，母質(zhì)主要為陸源有機(jī)質(zhì)，生成的原油含硫量低，為凝析氣和輕質(zhì)油[19]。騰一下段綜合評(píng)價(jià)為好烴源巖，阿爾善組為中等—好烴源巖。烴源巖母質(zhì)類型主體為Ⅱ2—Ⅲ型，也發(fā)育Ⅱ1型。中部次洼為主生烴洼槽，中心主生烴巖騰一下段Ro為1.04%，排烴強(qiáng)度為75×104t/km2，阿爾善組Ro為1.20%，排烴強(qiáng)度為120×104t/km2。北部次洼騰一下段Ro為0.80%，排烴強(qiáng)度為45×104t/km2，生烴潛力大。蘇布鼻狀構(gòu)造帶成熟門限深度為1 250.00～1 550.00 m，生油高峰期埋深為1 850.00～2 050.00 m，騰一下段、阿爾善組整體位于生烴門限深度以下，油源條件有利(表1)。

表1 蘇布地區(qū)烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度評(píng)價(jià)

3.2 儲(chǔ)層條件

3.2.1 儲(chǔ)層巖石學(xué)特征

南洼物源主要來自西部陡坡帶，北部蘇布地區(qū)和南部木日格地區(qū)母巖存在差異。北部蘇布地區(qū)儲(chǔ)層巖性主要為砂礫巖；碎屑顆粒含量為93%～96%，成分以石英、長石及花崗巖屑為主，少見變質(zhì)巖屑；填隙物主要為泥質(zhì)雜基，約為2%～6%，個(gè)別樣品見少量方解石；該區(qū)主要目的層按照巖石學(xué)三端元分類，巖石學(xué)類型為巖屑長石砂巖和長石巖屑砂巖，儲(chǔ)層長石含量高，利于形成次生溶蝕孔隙。南部木日格儲(chǔ)層巖屑組分以凝灰?guī)r巖屑為主，巖石學(xué)類型為巖屑砂巖。因此，北段蘇布地區(qū)為花崗巖物源區(qū)，南段木日格地區(qū)為花崗巖和凝灰?guī)r混合物源區(qū)。蘇布儲(chǔ)層粒間、粒內(nèi)溶孔較木日格發(fā)育，物性好，儲(chǔ)集空間類型多樣，溶蝕孔隙發(fā)育，具備形成良好儲(chǔ)集條件的物質(zhì)基礎(chǔ)。

3.2.2 儲(chǔ)集空間類型

蘇布地區(qū)主要目的層儲(chǔ)集空間以粒間溶孔和粒內(nèi)溶孔為主，長石溶孔及粒間溶孔相對(duì)發(fā)育，薄片資料顯示溶蝕作用強(qiáng)，顆粒之間以線接觸為主、少量點(diǎn)接觸，且顆粒含量為93%～96%，膠結(jié)類型以接觸式膠結(jié)為主，其中，北部粒間、粒內(nèi)溶孔較南部發(fā)育，選取了該區(qū)太52X、太60X 2口井為例(圖4)。由圖4可以看出，鑄體薄片內(nèi)可見到粒間溶孔及粒內(nèi)溶孔，儲(chǔ)集空間還可見油質(zhì)浸染。

圖4 蘇布地區(qū)儲(chǔ)層孔隙特征

此外，該區(qū)主要目的層儲(chǔ)層也具有較好的孔隙結(jié)構(gòu)，分析該區(qū)太52X、太60X 2口井主要目的層不同深度的樣品的數(shù)字巖心資料可知，弛豫時(shí)間為1～10、10～100、100～10 000 ms分別代表小、中、大孔，從區(qū)間孔隙度分析，太52X井儲(chǔ)層孔徑分布以中大孔徑為主，可動(dòng)流體孔隙度占主要部分，反映儲(chǔ)層可動(dòng)部分的大中孔隙所占比例較大， 太60X井反映儲(chǔ)層以小孔徑為主，中大孔徑較發(fā)育，總體來說孔隙結(jié)構(gòu)較好(圖5，圖例表示油層深度和對(duì)應(yīng)樣品號(hào))。

圖5 蘇布地區(qū)埋藏深度與物性關(guān)系

3.2.3 儲(chǔ)層物性

烏里雅斯太凹陷南洼槽儲(chǔ)層巖石礦物成分總體分選差，呈次棱角狀，顆粒呈接觸式分布、排列緊密，結(jié)構(gòu)及成分成熟度較低；石英顆粒普遍見次生加大邊；長石顆粒相對(duì)偏粗，部分已深泥化。儲(chǔ)層巖石物性總體上較差，孔隙度為6.5%～9.4%，平均為8.6%，滲透率為0.7～19.9 mD，平均為7.6 mD，以低—特低孔、低—特低滲儲(chǔ)層為主(表2)。儲(chǔ)層物性受母巖類型、沉積相帶、成巖演化、有機(jī)酸溶蝕等因素影響，砂體埋深大，仍可形成有效儲(chǔ)層。

表2 蘇布地區(qū)巖石物性統(tǒng)計(jì)

3.3 儲(chǔ)蓋組合條件

騰一下段Ⅳ砂組湖侵域沉積的湖泛泥巖生烴能力強(qiáng)，為良好的生油巖；上覆騰一下段Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ砂組為良好的儲(chǔ)層，砂組之間的泥巖為良好的蓋層。阿爾善組砂礫巖和暗色泥巖互層構(gòu)成了良好的儲(chǔ)蓋組合；其上是騰一段早期(Ⅳ砂組)湖侵域沉積的湖泛泥巖 ，在縱向上形成良好的生儲(chǔ)蓋組合。因此，蘇布鼻狀構(gòu)造鄰近洼槽區(qū)的生烴強(qiáng)度較大、具有較大規(guī)模的儲(chǔ)集砂體，位于油氣運(yùn)聚的主匯流方向上，騰二段末期為大量排烴期，構(gòu)造、圈閉形成的時(shí)間早于烴源巖大量生排烴期，時(shí)空配置關(guān)系較好，油氣優(yōu)勢(shì)聚集，具備規(guī)模富集油氣藏的成藏條件。

4 油氣成藏模式

4.1 成藏機(jī)理

長石作為碎屑巖中易溶礦物，溶解度受到溫度、壓力、pH值、有機(jī)酸等因素的影響。蘇布地區(qū)平均地溫梯度為0.042 ℃/m(二連盆地平均為3.890 ℃/m)，地層壓力系數(shù)為0.82～1.08，地層壓力隨著深度加深而增大。深埋于洼槽內(nèi)的烴源巖含有豐富的有機(jī)質(zhì)，進(jìn)入成熟階段，在高溫高壓條件下有機(jī)質(zhì)發(fā)生降解排烴，自身產(chǎn)生孔隙和有機(jī)酸，在水和CO2參與下，長石與有機(jī)酸產(chǎn)生絡(luò)合作用發(fā)生溶解是產(chǎn)生次生孔隙的主要成因機(jī)制[20-21]。蘇布鼻狀構(gòu)造帶儲(chǔ)層碎屑巖的長石含量高，在酸溶增孔作用下，垂向上發(fā)育多個(gè)異?？紫稁?，南洼槽在2 000.00～3 200.00 m發(fā)育多個(gè)異?？紫稁В纬蓛?chǔ)層“甜點(diǎn)”段，使得深層也有尋找優(yōu)質(zhì)富集油藏的儲(chǔ)層條件(圖6)。

圖6 蘇布地區(qū)埋藏深度與物性關(guān)系

4.2 油氣成藏模式

油氣成藏模式是油氣藏形成和賦存狀態(tài)的高度概括[22]。在上述油氣成藏條件和成藏機(jī)理分析的基礎(chǔ)之上，構(gòu)建了蘇布鼻狀構(gòu)造帶3種成藏模式(圖7)。

圖7 烏里雅斯太凹陷蘇布地區(qū)油氣成藏模式

4.2.1 常規(guī)油藏橫向構(gòu)造聚集，有利砂體富集油藏模式

中、淺層發(fā)育構(gòu)造-巖性、地層油藏。阿爾善組末期地層遭受剝蝕，與上覆的騰一段形成不整合接觸，中次洼和北次洼生成的油氣通過不整合面、砂體和油源斷層等疏導(dǎo)體系經(jīng)過側(cè)向運(yùn)移和垂向運(yùn)移到騰一下段和阿爾善組砂組中，騰一下段砂體沉積前蘇布構(gòu)造區(qū)形成橫向構(gòu)造帶，對(duì)沉積砂體的展布起到了控制作用，翼部砂體發(fā)育，騰一下段Ⅳ砂組下傾方向與洼槽區(qū)暗色泥巖對(duì)接，上傾方向與不整合面形成地層不整合遮擋油氣藏；騰一下段Ⅲ砂組下傾方向與洼槽區(qū)暗色泥巖對(duì)接，在鼻狀構(gòu)造的高部位受斷層遮擋形成構(gòu)造-巖性油氣藏[23]，因此，中淺層騰一下段構(gòu)建了常規(guī) “橫向構(gòu)造聚集，有利砂體富集油藏”模式。

4.2.2 非常規(guī)致密砂礫巖油氣藏模式

阿爾善組儲(chǔ)層次生孔隙發(fā)育經(jīng)歷了2期溶蝕作用，在不整合被掩埋前，大氣淡水淋濾等表生成巖作用對(duì)儲(chǔ)層產(chǎn)生強(qiáng)烈的改善作用；在不整合被埋藏后，當(dāng)流體運(yùn)移經(jīng)過時(shí)再次對(duì)不整合面上、下儲(chǔ)層產(chǎn)生溶蝕改造作用。騰一下段Ⅳ砂組厚層湖相泥巖為良好的頂板條件，阿爾善組為大型扇三角洲沉積，砂礫體發(fā)育規(guī)模大，為油氣儲(chǔ)集的場(chǎng)所，上覆騰一下Ⅳ砂組烴源巖通過不整合面疏導(dǎo)，阿爾善烴源巖通過層間疏導(dǎo)，源巖生烴過程中產(chǎn)生有機(jī)酸流體，沿不整面流動(dòng)，對(duì)不整合面附近的砂體酸溶改造，形成深層有效儲(chǔ)層。油源、運(yùn)移、儲(chǔ)集條件都好，氣油比高，阿四段上部構(gòu)建了非常規(guī)致密砂礫巖油氣藏模式。

4.2.3 非常規(guī)泥頁巖油氣藏模式

該類油氣藏形成于優(yōu)質(zhì)的烴源巖條件，有機(jī)質(zhì)生成液體石油和天然氣，體積膨脹，而泥頁巖較致密，壓力不容易釋放，導(dǎo)致微孔隙和裂縫的形成，并以其為主要儲(chǔ)集空間， 且微孔隙和裂縫系統(tǒng)封閉性好，生成的油氣就地儲(chǔ)存，為自生自儲(chǔ)式油氣藏[24]，阿爾善組四段下部構(gòu)建了非常規(guī)泥頁巖油氣藏模式。

聚油區(qū)帶從淺層鼻狀隆起區(qū)到深層凹陷區(qū)呈連續(xù)型分布。致密砂礫巖油氣藏具有物性差、非均質(zhì)性強(qiáng)、儲(chǔ)層展布規(guī)律復(fù)雜等特點(diǎn)，選用合理的儲(chǔ)層改造以及打水平井等措施能使得該類油氣藏得到有效開發(fā)動(dòng)用[25-27]。加強(qiáng)致密砂礫巖油氣藏的攻關(guān)研究，對(duì)于二連盆地的下洼勘探來說是一個(gè)新的領(lǐng)域和突破。由于3種成藏模式的存在，在縱向上烴源巖熱演化程度控制氣油比，具體表現(xiàn)為：0.7%

5 勘探效果與下步方向

蘇布鼻狀構(gòu)造區(qū)部署鉆井5口，4口井發(fā)現(xiàn)較厚油層，3口獲高產(chǎn)工業(yè)油流，太52X井騰一段Ⅲ砂組抽汲求產(chǎn)日產(chǎn)油為28.14 t/d；太50X井騰一段壓后日產(chǎn)油為16.89 t/d；太60X阿爾善組放噴獲日產(chǎn)為34.47 t/d高產(chǎn)油流，為目前二連盆地深層獲自然產(chǎn)能最高的井。越靠近洼槽區(qū)氣油比越高，向凝析油氣藏過渡，深層原油品質(zhì)好，降低了成藏有效儲(chǔ)層物性的下限，有利于洼槽區(qū)成藏。目前該地區(qū)已上報(bào)預(yù)測(cè)儲(chǔ)量為4 000×104t以上，控制儲(chǔ)量為1 400×104t以上。烏里雅斯太南洼槽蘇布地區(qū)的勘探成果是下洼找油的成功實(shí)踐，堅(jiān)定了在下洼區(qū)物性差的中深層地區(qū)仍然可以找到自然產(chǎn)能高的富集油藏的信心，極大拓展了洼槽區(qū)的勘探空間，明確了下步勘探目標(biāo)和方向。即在接近中次洼低洼部位部署探井，探索南洼槽致密砂礫巖油氣藏領(lǐng)域。此外，中洼槽與南洼槽具有相同地質(zhì)背景，中洼槽是新區(qū)勘探突破的現(xiàn)實(shí)地區(qū)，也是烏里雅斯太凹陷的下步勘探方向。

6 結(jié) 論

(1) 蘇布鼻狀構(gòu)造區(qū)具有好的生油、儲(chǔ)層條件、儲(chǔ)蓋組合等成藏條件，時(shí)空配置關(guān)系好，油氣優(yōu)勢(shì)聚集，具備規(guī)模富集油氣藏的成藏條件。

(2) 蘇布鼻狀構(gòu)造區(qū)碎屑巖儲(chǔ)層長石含量高，長石作為碎屑巖中易溶礦物在表生和深埋條件下，受地表水、高溫高壓和有機(jī)酸等作用，垂向上發(fā)育多個(gè)異常孔隙帶，是油氣儲(chǔ)集的良好場(chǎng)所。

(3) 創(chuàng)新建立了常規(guī) “橫向構(gòu)造聚集，有利砂體富集油藏”、非常規(guī) “致密砂礫巖油氣藏”和非常規(guī)“泥頁巖油氣藏”3種成藏模式，對(duì)油氣的橫向和縱向分布特征有很好的預(yù)測(cè)作用。其中，非常規(guī)對(duì)于二連地區(qū)下洼勘探是一個(gè)新的領(lǐng)域，有著極其重要的意義。