賽漢塔拉凹陷前中生界基巖油藏成藏特征研究

趙志剛

（長江大學地球物理與石油資源學院，湖北 武漢430100）

（中石油華北油田分公司勘探開發研究院，河北 任丘062552）

楊 飛 （長江大學地球物理與石油資源學院，湖北 武漢430100）

趙曉彤 （石家莊經濟學院華信學院，河北 新樂050700）

王淑英，王 波 （中石油華北油田分公司勘探開發研究院，河北 任丘062552）

賽漢塔拉凹陷是二連盆地最早開展石油勘探并獲得油氣發現的凹陷之一。賽51井位于賽漢塔拉凹陷扎布構造帶，揭開基巖地層420m，巖性為石炭系灰巖，潛山頂部1275.0～1300.43m井段酸壓后油單12mm油嘴自噴日產油226m3。賽51井是二連盆地有史以來產量最高的井，預測資源量1020×104t［1］。賽51井石炭系灰巖潛山的突破，在賽漢塔拉凹陷發現了新的含油層系，揭示出賽漢塔拉凹陷良好的勘探前景。隨后二連盆地掀起了潛山勘探的高潮，在阿南、額仁淖爾、呼仁布其、阿爾等凹陷相繼發現了一大批潛山圈閉，使基巖油藏勘探成為繼巖性油藏之后的又一個勘探高峰期［2］。

對于二連盆地的富油凹陷，白堊系勘探程度已較高，基巖油藏是非常現實的接替領域，深入研究賽漢塔拉凹陷前中生界基巖的油氣成藏特征，對進一步擴大該區的勘探成果具有重要現實意義，同時對二連盆地其他富油凹陷的勘探具有借鑒和啟示作用。

1 前中生界基巖油藏形成的地質背景

二連盆地是在古生代褶皺基底上發育起來的以下白堊統為主體的中新生代斷陷盆地群。經歷了前中生代基底和中新生代蓋層2大演化階段，相應形成了基底和蓋層2大構造層。中新生代蓋層地層區劃屬濱太平洋地層區，是由50多個下白堊統斷陷湖盆組成的非統一的匯水盆地群。各個斷陷湖盆均被基巖露頭所分隔，形成自己的物源供給區，自成沉積體系，有獨立的沉積中心和邊緣相帶，因此中新生代蓋層的沉積主體基本是分割的，形成了相對獨立的含油氣凹陷。前中生代基底屬于天山－興蒙地槽褶皺系的一部分，二連盆地位于其中部偏東，前中生界地層以二連－賀根山構造帶為界，北部屬北疆－興安地層大區；南部屬華北地層大區。整個盆地經歷了一個相對統一的發展演化階段：中、新元古代地臺發育階段和古生代地槽發展階段。

雖然二連盆地的前中生代基底是統一的地質單元，但油氣源來自于下白堊統相互分割的斷陷湖盆，只有基底與下白堊統的斷陷湖盆有機組合才能夠形成油氣藏；因此，中生代的沉積凹陷仍然是油氣運移聚集的基本地質單元，凹陷的基底結構、基底巖性分布及構造發育史和下白堊統斷陷湖盆的發育情況是前中生代基巖油藏形成的基本控制因素。

1.1 賽漢塔拉凹陷的基底結構

按照大地構造區劃，從槽臺學說的觀點，二連盆地的前中生界基底位于西伯利亞地臺和中朝地臺之間，一級大地構造單元屬于中亞－天山－興蒙地槽褶皺系；從板塊構造的觀點，整個二連盆地的基底以賀根山蛇綠巖帶為界，南部劃分為華北陸塊北緣晚古生代陸緣增生帶，北部劃分為西伯利亞陸塊東南邊緣古生代陸緣增生帶。受區域南、北向擠壓應力的作用，主要發育有一系列東西向的緊閉褶皺、逆斷層、片理及一些北東、北西向的小平推斷層。由這些緊閉褶皺帶組成的復背斜和復向斜構成了二連盆地的三級大地構造單元。

賽漢塔拉凹陷就位于溫度爾廟復背斜內，二級大地構造單元屬于內蒙華力西晚期褶皺帶或華北陸塊北緣晚古生代陸緣增生帶。其主體是北部的賽四背斜褶皺帶，南部的白乃廟向斜褶皺帶分布局限，其間以白乃廟北基底隱伏大斷裂為界［3］。賽四背斜褶皺帶呈東偏北向延伸，核部位于賽4井區，為新元古界薊縣系；北翼為上古生界石炭系，賽4構造以北均為該套地層，有賽14、賽漢1等井鉆遇；南翼為上古生界石炭系和二疊系，一直延伸到白乃廟北隱伏斷層，石炭系有賽51井鉆遇、二疊系有賽78井鉆遇。白乃廟向斜褶皺帶位于凹陷的西南角，近東西向延伸，核部為志留系西別河組，北翼為新元古界青白口系，南翼已延伸凹陷之外，為古元古界滹沱系。

1.2 基底地層層序及巖性

地質露頭的研究表明，該區經歷了3個地質發展演化階段：中新元古界地槽褶皺系和板塊增生帶的結晶基底發育階段；上下古生界海槽發育階段；中生界陸相盆地發育階段。其中，前中生界是中生界陸相盆地的基底，臨近賽漢塔拉凹陷周邊出露的地質露頭由下而上為：中元古界薊縣系溫都爾廟群二云石英片巖、片巖、石英巖等，新元古界青白口系變質砂巖、絹云石英片巖夾結晶灰巖；古生界上志留統－下泥盆統西別河組砂巖、硅質結晶灰巖、石英巖等，為淺海相砂巖、灰巖、板巖、變余泥巖及生物礁構成的一套巖石組合。雖然周邊凹陷露頭復雜，但在凹陷的主體部位井下鉆遇的前中生界地層主要有3套：溫都爾廟群綠片巖系、石炭系灰巖、二疊系變質巖。

1）溫都爾廟群綠片巖系 溫都爾廟群在凹陷中部的井大量鉆遇，賽11、賽21、賽4等井薄片鑒定為鱗片狀、片狀、粒狀變晶結構，片理構造，巖石類型為石英片 （千枚）巖，變質礦物主要有絹云母、綠泥石、白云母、陽起石、黝簾石、綠簾石等綠色片狀礦物。

2）石炭系灰巖 石炭系灰巖以賽51、賽14井為代表，薄片鑒定礦物成分主要是泥晶方解石，裂縫中見有少量亮晶方解石分布。古生物鑒定見到一棵牙形石碎片，說明為晚石炭世；發現大量 （幾十個）淺變質的有孔蟲化石，少量筳類化石殼飾完整、個體大小達到2.5mm，有孔蟲盛產于石炭紀、二迭紀，但個體大小達到2.5mm的筳類應為晚石炭世到早二迭世早期。

3）二疊系變質巖 二疊系變質巖在賽78井鉆遇。

1.3 中生代沉積凹陷發育情況

賽漢塔拉凹陷是以下白堊統巴彥花群為沉積主體的中生代單斷箕狀凹陷，沉積地層分布面積2300km2，最大厚度4500m。

發育有阿1＋2段、阿4段、騰一段和騰二段等4套有效烴源巖，干酪根類型Ⅱ1～Ⅱ2型，有機碳平均含量1.3%、“A”（氯仿瀝青 “A”含量）平均0.1352%，為中－好－極好生油巖，熱演化程度達到高成熟。在賽東洼槽這4套烴源巖縱向疊置形成主力生油洼槽，向四周成熟層位變深，僅發育底部的阿1＋2段、阿4段2套有效烴源巖。類比法資源評價遠景資源量9050×104t，地質資源量為6514×104t，資源基礎雄厚。

2 前中生界基巖油藏形成的地質條件

古生代末期的強烈褶皺和抬升，造就了多凸多凹、溝壑縱橫的古地貌，并使前中生界地層遭受了強烈的風化淋濾，同時形成了早期的斷層和構造縫，為古生界基巖油藏的形成奠定了圈閉和儲集空間的基礎；中生代厚達4500m的沉積地層為古生界基巖油藏的形成提供了油源和封蓋保存條件，同時中新生代的多期構造運動形成了古生界與斷層有關的圈閉并改造了古生界基巖的儲集物性。因此賽漢塔拉凹陷前中生界基巖油藏的形成是中生界沉積盆地和古生界基巖的有機統一，從流體供給、圈閉發育、儲集體形成到油氣藏的保存都具有不同于中生界的特點。

2.1 中生古儲的流體源

賽51井高產油藏的油源來自中生代的沉積盆地，供油方式有2種：一是下傾部位 “阿1＋2段”的烴源巖向潛山直接運移；二是賽東洼槽的油源穿過斷層側向運移。

“阿1＋2段”的烴源巖直接覆蓋在古生界基巖之上，位于火成巖之下，是該凹陷新發現的烴源層。據賽古2井的資料，發育深灰色泥巖130m。有機質豐度達到了中－好烴源巖的標準：有機碳含量平均1.10%，生烴潛量平均2.28mg／g，“A”平均0.1297%。在幾套烴源巖中，埋藏最深，并受到上覆火成巖的烘烤，熱演化程度高：熱解最大值峰溫Tmax平均447℃，烴指數平均21mg／g，“A”／有機碳含量平均8.8%，總烴／有機碳含量平均5.4%，表明烴源巖已經成熟并且具有排烴能力，資源潛力大［4－5］。賽51井潛山的周邊均被該套地層所覆蓋，油氣從烴源巖排出后就直接進入基巖頂面的風化殼，其所生成的油氣可就近直接向潛山中運移，具有 “就近、大面積、直接供油”“早期注入、持續供油”“初次運移供油”等特點。

扎布構造帶沿扎布斷層與下降盤的賽東洼槽相伴發育，賽東洼槽是本凹陷的主力生油洼槽，其所生成的油氣可穿過斷面向潛山中運移。在2種運移方式中，可能前者占據主導地位。賽51井高蠟低硫的原油性質 （原油密度0.8492g／cm3、粘度11.78mPa·s、含蠟25%、含硫0.09%）也證實了這一點。按照二連盆地的規律，高蠟低硫為近油源、沒有經過遠距離的運移的原油，與賽東洼槽騰格爾組低含蠟的原油具有明顯不同。

地化分析表明，賽51井的原油熱演化程度較高，20S／ （20S＋20R）C29為47.46%、ββ／ΣC29為55.30%，為處于生油高峰期的烴源巖生成的原油，與 “阿1＋2段”烴源巖熱演化程度相當，而其他烴源巖熱演化程度較低。油源對比也證實：賽51井的原油與賽1、賽42井等的烴源巖具有較好的可比性，說明它們的油源均來自于 “阿1＋2段”的高成熟烴源巖。

2.2 高產風化殼儲集體

賽漢塔拉凹陷的基底巖性有3大類：灰巖、綠色片巖、淺變質巖。鉆探證實，灰巖、綠色片巖均具有良好的儲集性能。儲集體類型主要為裂縫－溶洞型，據巖心觀察、取心收獲率、測井解釋、測試情況綜合判斷，屬于低孔高滲型儲集層，非均質性強。儲集空間有5種類型：晶間孔、溶蝕孔洞、片理縫劈理縫、節理縫和碎裂縫，構成了雙孔隙系統。灰巖以次生的溶蝕孔洞縫、片巖以原生的片理、劈理縫為主要的孔隙基質，次生充填的方解石、白云石晶間孔也是孔隙基質的一部分。后生的節理縫、碎裂縫等構造縫，構成連通孔隙基質的孔隙骨架，極大地改善了基巖的儲運通道，其中節理縫密度大、規模小、普遍發育，碎裂縫規模較大、零星發育。

1）片巖 片巖以賽21井為代表。賽21井于789m進山，揭開基巖463.71m，巖性為灰綠色千枚巖，進山后漏失泥漿41m3。巖心觀察裂縫發育呈網狀，石英、方解石全充填或半充填。薄片鑒定在4塊樣品中見裂縫1～10條，縫寬0.02～1.5mm，一般0.2～0.7mm，石英、方解石全充填。測井解釋裂縫43.4m，單層最厚13.5m，儲地比18%～35%。巖心大直徑分析的孔隙度6.4%～6.7%，裸眼抽汲日產水21.3m3。

2）灰巖 灰巖以賽51井為代表。薄片鑒定，樣品中碳酸鹽礦物主要由泥晶方解石組成，部分樣品中見少量亮晶方解石分布，亮晶方解石可能是由于充填灰巖中的裂縫形成。在3塊巖心樣品中，數條張裂縫寬在0.25～0.30mm間，裂縫中被白云石、泥質和方解石全充填，部分灰巖中見生物碎片分布。觀察表明，粉晶白云石交代物中發育晶間孔被油充填，晚期構造裂縫被油充填，少量溶蝕孔隙中見原油充填，早期較大構造裂縫被巨晶方解石全充填、后期再次破碎、角礫內發育的溶孔被油充填［6］。

賽51井在鉆井過程中鉆具放空0.32m，取心2次收獲率僅20.1%～24.6%；巖心觀察縫洞發育，縫密度6～7條／m，縫寬1～5mm，泥質、方解石半充填；孔密度9個／m，直徑1～5mm，原油、方解石半充填。網狀節理縫被油充填。電測解釋Ⅰ、Ⅱ類裂縫138.6m，裂縫與地層厚度之比達到34.2%。

2.3 多層狀儲蓋組合

賽漢塔拉凹陷潛山頂部的風化殼和基巖內幕存在多套儲蓋組合，利于形成復式油藏。古生界上覆的侏羅系和下白堊統均發育有厚層泥巖，這些地層或獨自或聯合覆蓋在古生界頂面的風化殼之上，形成了古儲中蓋型儲蓋組合。賽四地區主要以上侏羅統興安嶺群的紅色碎屑巖系為蓋層，扎布地區主要以上侏羅統興安嶺群的火成巖系為蓋層，在凹陷的西斜坡 （賽22井區）以中下侏羅統的煤系為蓋層，局部地區侏羅系缺失時、由下白堊統作為蓋層。古生界內幕本身存在多套自儲自蓋型儲蓋組合［7］。

賽51井1574～1588.5m的厚層棕褐色泥巖，色均、質純、性脆硬，分布穩定，是潛山內幕另一期風化殼的古土壤。古土壤是由碳酸鹽巖風化而成，與喀斯特的形成時間一致。在此階段風化表面變成由風化殘積物和大氣塵埃組成的風化層，并覆蓋在喀斯特表面。代表了潛山內幕的另一期風化剝蝕和巖溶帶，可形成較好的儲蓋組合。

賽10井揭開凝灰巖地層664.02m，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類裂縫和破碎帶占地層的總厚度之比23%，因此裂縫段和上覆的大套致密層均可形成相應的儲蓋組合。賽51井1267～1687m揭開古生界灰巖418.5m，內部發育2～17m的致密隔層多套，這些隔層與下覆的裂縫段均可形成相應的儲蓋組合，如1506m井段，鉆具放空0.32m見熒光顯示和氣測異常，說明已形成了較好的儲蓋組合；賽79井通過斷面進山，在古生界內幕見到熒光顯示1層29m，進一步證實古生界內幕本身可形成較好的儲蓋組合。

2.4 右旋剪切應力場控制下的圈閉模式

海西運動使二連盆地褶皺回返形成了統一的大地構造單元，結束了二連盆地的基底演化階段；燕山運動使二連盆地進入了中新生代沉積盆地演化階段，期間缺失了整個三疊系的地層。賽漢塔拉凹陷的潛山圈閉均以中生代沉積前的基巖隆起為背景，因此燕山運動在控制中生代沉積盆地發育的同時，造就了古生界圈閉的基本樣式［8］。

燕山運動在二連盆地區域上以拉張變形為主，但扎布構造帶的局部應力場表現為右旋剪切［9］。在右旋剪切應力場的控制下，扎布構造帶形成了近南北走向的長軸背斜和近東西走向的線狀地壘，這些正向古構造是賽漢塔拉凹陷主要的潛山圈閉。賽漢塔拉凹陷前中生界潛山形成的應力應變分析表明 （見圖1），沿扎布斷層的右旋剪切應力可分解為近東西向的擠壓分量和近南北向的拉張分量，近東西向的擠壓就形成了南北走向的長軸背斜，如賽3井潛山帶、賽51井～賽25井潛山帶；近南北向的拉張就形成了近東西走向的次級正向正斷層和線狀地壘，如賽55地壘帶。

圖1 賽漢塔拉凹陷前中生界潛山形成的應力應變分析圖

3 結 語

上述研究表明，賽漢塔拉凹陷前中生界基巖被 “阿1＋2段”的高成熟烴源巖直接、廣泛覆蓋，油源條件好；發育多套儲蓋組合、勘探目的層系多；儲集物性在平面上不受沉積相帶的制約、剖面上不受成巖作用的影響，勘探領域廣泛；同時成群成帶的潛山和上覆地層形成了統一的系列圈閉，利于復式油氣聚集帶的形成。因此，賽漢塔拉凹陷前中生界基巖具有優越的油藏形成條件，是下步該區油氣勘探的有利方向。