胡力海洼陷油氣成藏主控因素研究

2013-09-26 03:26:28許曉宏長江大學地球科學學院湖北武漢430100

長江大學學報(自科版) 2013年26期

許曉宏，李威（長江大學地球科學學院，湖北武漢 430100）

胡力海洼陷是錢家店凹陷下白堊統沉積最厚、面積最大的次級洼陷，洼陷呈北東－北北東向展布。研究工區位于胡力海洼陷北部，長約24.8km，寬約12km，面積約200km2，由東部緩坡帶和中央洼槽帶組成。該區主要發育九佛堂組和沙海組2套生油層系，構造背景、斷層發育及有利的儲集相帶控制了部分油氣的運移和圈閉的形成，從而主體上控制了油氣的分布[1]。下面，筆者對該區油氣成藏主控因素進行深入分析，為下一步油氣勘探工作提供參考。

1 成藏條件

1.1 烴源巖

胡力海洼陷主要發育九佛堂組和沙海組2套生油層系。九佛堂組生油巖是斷陷發育中早期的產物，沙海組是斷陷發育中晚期的產物。根據鉆井顯示，工區范圍內暗色泥巖分布廣，厚度大。九佛堂組地層以半深湖－深湖相灰黑色泥巖為主，沙海組地層以淺湖－半深湖相深灰泥巖為主，洼陷北部發育有黑色泥巖和褐色油頁巖。

生油巖有機質豐度是生油巖評價的重要指標之一，是含油氣盆地油氣生成的物質基礎，胡力海洼陷的主要目的層有機質豐度統計如下（見表1）。從表1中可以看出，九佛堂組屬于好生油巖，沙海組下段屬于較好生油巖，阜新組屬于差生油巖。

通過對干酪根元素、鏡質體反射率等地化特征的分析，九佛堂組上段和下段生油母質分別為Ⅱ1－Ⅱ2型，沙海組為Ⅲ型。有機質成熟門限深度為1400m，低熟帶為1400～1700m，1700m以下為生烴排烴階段。從生油期上看，九佛堂組生油巖在沙海末期已經進入生油期，可以形成一定規模的油氣藏；至阜新中晚期，九佛堂組全部進入生油期，生油巖全部成熟，達到生烴排烴的高峰期，沙海組下段的暗色泥巖段在阜新中晚期進入生油期，阜新末期，由于盆地整體抬升，地層遭受剝蝕，使一部分剛進入生油高峰期的九佛堂組生油巖未能充分完成生烴排烴過程，同時也使具有較好生烴能力的沙海組下段的暗色泥巖長期處于低成熟階段，生烴排烴能力受到很大影響。而沙海組上段和阜新組的生油巖至今未進入生油門限。

表1 胡力海洼陷有機質豐度

1.2 儲集層

該區碎屑巖儲層是胡力海洼陷的主要儲集巖，其中以MSC1、MSC2中期旋回層序最為發育。通過巖心觀察、薄片鑒定和粒度分析，分析得出工區內儲層巖石的成分成熟度和結構成熟度較低。區內儲集層中石英和長石的含量較低，不穩定主份巖屑含量較高，大約有50%以上，巖屑主要為凝灰巖，廣泛分布于九佛堂組中。粒度分析表明，大多數巖石都是幾種不同粒徑組成的混合體，僅有極少數巖石在某一粒徑范圍超過了50%，且泥質含量較高。根據觀察分析，某些碎屑巖幾乎包含了從礫到泥所有粒徑區間的組分，這表明沉積物沒有經過長距離搬運與分選就堆積沉積下來了，據粒度分析可以看出，分選性為差或者較差。碎屑巖以次圓－次棱為主，巖心觀察中，磨圓性差別較大，既有磨圓較好的礫石，也有幾乎沒有磨圓的次棱狀礫石。同時，不穩定組分的含量較高，也反映了區內巖石的結構成熟度較低[2]。

胡力海洼陷主要為砂礫巖，孔隙度一般為10%～16%，滲透率絕大多數小于1×10－3μm2。孔隙度隨著深度的增加而減小，在1500m以上，孔隙度集中在10%～20%，在1500m以下，孔隙度大多小于10%，僅有少部分在10%～15%之間，孔隙類型以次生粒間孔、粒內溶孔為主。目的層埋藏越淺，儲集物性越好。

1.3 蓋層與遮擋條件

蓋層是位于儲集層之上能夠封隔儲集層使其中的油氣免于向上逸散的保護層。蓋層條件對油氣藏的形成起著至關重要的作用。在研究區MSC1中期旋回（九佛堂組下段）凝灰巖和凝灰質泥巖分布于扇三角洲扇根溝道間微相和近岸水下扇辮狀溝道間微相。在研究區MSC3-MSC5及MSC2中期旋回（九佛堂組上段）廣泛分布暗色泥巖。MSC2中期旋回頂部和MSC3中期旋回的大套泥巖成為1～4號圈閉很好的蓋層，MSC1中期旋回頂部和MSC2中期旋回底部的薄層泥巖成為5號圈閉的蓋層，為防止油氣逸散提供了很好的遮擋條件。

1.4 圈閉類型

構造研究表明，MSC1、MSC2中期旋回沉積時期，斷裂活動強烈，斷塊差異活動加劇，古地形反差大，盆地急劇下沉，周邊山地上升，使盆地和周邊高差懸殊，碎屑物質供應充足。盆地主體為半深湖－深湖相，碎屑物質沿盆地西側斷裂帶形成一系列水下扇，低緩的東部斜坡帶則形成帶狀或席狀的扇三角洲沉積體系，水下扇及扇三角洲滑塌則形成湖盆中央的深水濁積扇。盆地的斷裂活動、斜坡背景上的水下扇及扇三角洲沉積、深湖泥巖中的濁積扇為斷塊、巖性、斷層－巖性復合圈閉及油氣藏的形成提供了極為有利的條件。

綜合分析，胡力海洼陷西北斷階帶發育斷塊為主的構造圈閉，東部構造斜坡與扇三角洲上傾尖滅砂體可形成構造－巖性圈閉，中部洼陷帶的水下濁積扇砂體被包圍于深湖相泥巖之中，極易形成砂巖透鏡體巖性圈閉。

1.5 運移條件

油氣優勢路徑模擬得到的油氣優勢運移預測結果表明，油氣從胡力海中央洼陷烴源區開始向盆地邊緣高部位運移，但并非均勻地向四周擴散，形成了指向西北、東部的2個主要優勢運移方向。勘探實踐證明，盆地西北邊緣的錢2井已發現油氣。

斷層在地質歷史中可表現為開啟和封閉2種狀態，開啟斷層構成了油氣運移的縱向通道，運移路徑可以穿越斷層由下降盤到達上升盤。而封閉斷層則阻礙油氣的運移，可改變輸導體中油氣運移的路線或形成圈閉及油氣藏。

胡力海洼陷九佛堂組上段發育近岸水下扇、濁積扇、扇三角洲等沉積相帶的砂體，主溝道或主河道位置砂地比值高，儲層物性好，是優勢運移路徑發育部位，而泥巖為主的沉積相帶由于缺乏有效輸導體，油氣運移難以發生。

2 成藏控制因素

2.1 構造背景

胡力海洼陷南北長，東西窄，來自東西方向的物源深入，使得盆地內儲層廣泛分布；多期次的構造運動，特別是中晚期受構造反轉作用的影響，區域隆起，形成了東北－西南走向凹槽構造，工區北高南低，橫向上東高西低[3]。這種構造背景控制了砂層展布范圍和總的油氣運移的流體勢，使得斜坡區既是儲層發育區，又是油氣運聚的主要指向區。

該區構造具有較好的繼承性，整體構造格局基本一致。洼陷被斷層分割為3個斷裂帶（見圖1）：西部Ⅰ號斷裂帶為陡坡帶，構造主要為北高南低的斷塊或斷鼻構造，內部被小斷層進一步分割為多個小斷塊；東部Ⅲ號斷裂帶為向西單斜地層，上傾方向被斷層所封閉緩坡帶；中央Ⅱ號斷裂帶為洼槽帶，構造主要為單斜地層上傾方向及兩側被2條斷層所夾持的斷壘地塊。在這種構造背景下，斷塊圈閉、斷層－巖性復合圈閉、巖性圈閉均有形成，為各類油氣藏的形成提供了良好條件。

圖1 胡力海洼陷斷裂分區圖

2.2 斷層封堵性

一般來說，斷層活動期間起著油氣通道作用，在斷層靜止期，斷層封堵性受斷層力學性質、斷層剪切帶、泥巖涂抹帶、斷層兩盤巖性配置關系等眾多因素控制，因此即使同一條斷層在不同的層位，不同部位其封堵性也是不同的。

通過對構造精細解釋發現，油氣分布受斷層控制明顯，斷層封堵性對該區油氣富集具有至關重要的影響[4]。1號圈閉為斷層－巖性圈閉，位于中央洼陷帶北斜坡低部位，在東西兩側由早期的近南北向的2條斷層封堵（見圖2）。3號圈閉為斷塊圈閉，位于西部斷階帶北部構造高部位，在東西兩側由早期的近南北向的斷層和后期的一條小斷層封堵（見圖3），南北2側同樣由早期的近南北向的斷層和后期的一條小斷層所封堵。

圖2 1號圈閉地震剖面圖

2.3 儲層物性

沉積作用控制了碎屑巖儲層的成分、結構、粒度、分選、厚度及原始孔隙結構等特征，是深層有效儲層發育的內因，是影響儲層儲集性能的地質基礎，不同沉積微相砂巖儲集性能之間存在明顯的差異。胡力海洼陷西部主要為近岸水下扇相沉積，其中，辮狀溝道頻繁擺動遷移，砂體多期復合疊置，發育規模大，橫向連片性較好。儲層物性具明顯相控規律[5]，據不同沉積微相孔、滲統計結果（見表2）分析，儲集砂體中，扇根主溝道、扇中辮狀溝道儲集物性較好，孔隙度大于11%，滲透率大于3×10－3μm2，其次為扇中辮狀溝道間，孔隙度平均值為7.9%，滲透率大約為2×10－3μm2。胡力海東部為扇三角洲相，其中前緣砂體孔隙度較好，但因雜基含量較高，滲透率小于1×10－3μm2。