馬海-大紅溝凸起油氣成藏主控因素研究

王曉豐，翟肖峰

(山東正元建設工程有限責任公司，山東濟南 250101)

1 地質概況

馬海―大紅溝地區位于柴達木盆地北緣塊斷帶(簡稱柴北緣)中段，屬于柴北緣一級構造單元內的一個亞一級構造單元[1]。馬海―大紅溝凸起北部是賽什騰和魚卡斷陷，東為紅山斷陷，西南鄰伊克雅吾汝凹陷，東南為三湖凹陷；勘探面積5 200 km2，是前中生界古隆起，由馬仙、陵間、綠南及黃泥灘四條區域大斷裂所包圍，呈菱形狀，分為綠南山前構造帶，中部的馬海-北極星-大紅溝構造帶以及西南側的南八仙-北陵丘-東陵丘構造帶，由于受馬仙和無東兩條左行走滑斷裂的影響，這些構造帶均呈反“S”型北西向展布。馬海-大紅溝地區地面出露地層以第三系為主，其次為第四系及白堊系地層，受沉積、剝蝕及斷層等因素影響，各構造地面出露地層層系有一定差異。該地區主要發育的地層有小媒溝組(J1、J2)、紅水溝組(J3)、路樂河組(E1+2)、下干柴溝組下段(E31)、下干柴溝組上段(E32)、上干柴溝組(N1)、下油砂山組(N21)、上油砂山組(N22)、獅子溝組(N23)、 七個泉組(Q1+2)。馬海-大紅溝凸起區油氣勘探始于20世紀50年代，先后發現南八仙油氣田和馬北氣田。

2 油氣成藏主控因素

2.1 烴源巖特征

2.1.1 烴源巖生烴能力

柴北緣第三系基本不具備生油條件,侏羅系是其主要烴源層,可以分為2 個大的含油氣系統(圖1) ,即:冷湖-南八仙一線及其以南為J1烴源巖控制的含油氣系統,冷湖-南八仙以北為J2烴源巖控制的含油氣系統。前者烴源巖以含薄煤層的湖相暗色泥巖為主,主要發育在昆特依、伊北、鄂博梁I 和鄂博梁Ⅱ號4個凹陷,面積約7 200 km2,有機質豐度高,成熟度高,綜合評價為一套較好的烴源巖；后者烴源巖以湖沼相煤系泥巖為主,發育在賽什騰、魚卡和紅山凹陷,面積約5 600 km2,有機質豐度較高,成熟度較低,綜合評價為一套較差-好烴源巖。中侏羅世坳陷湖盆較早侏羅世穩定,使得該地區的烴源巖除J21- J26以沼澤相為主的含煤系地層外,還有J27以泥巖、頁巖和油頁巖為主的湖相地層。該套烴源巖厚度為50～200 m ,分布穩定,有機質豐度高,母質類型好,生烴強度大,有機碳含量平均為11%(26 塊巖樣) ,氯仿瀝青“A”為0.197% (11 塊巖樣) ,值得引起足夠重視[2]。凸起區被多個侏羅系生烴凹陷所包圍,北有賽什騰J2生油凹陷(最大厚度達800 m) 和魚卡J2生油凹陷(最大厚度達950 m) ,南有伊北J1生油凹陷(最大厚度達2 000 m) ,自身有尕丘J2次凹(最大厚度達600 m)和陵南J1次凹(最大厚度達900 m) 。

2.1.2 油、氣藏分布嚴格受生烴凹陷控制

馬海―大紅溝凸起區的油氣來源于周邊尕丘凹陷、賽什騰凹陷和伊北凹陷的侏羅系烴源巖[3]。三個凹陷侏羅系烴源巖的成熟演化和排聚作用控制了馬海―大紅溝凸起區油氣的分布。

圖1 柴達木盆地北緣中、下侏羅統(J1 + 2) 殘余厚度

南八仙構造油氣藏的油氣來源于伊北凹陷和賽什騰凹陷；馬海構造上早期生物降解原油和后期高成熟原油的主要油源區為賽什騰凹陷(馬海尕秀)，馬海構造上成熟原油的主力油源區為東部的尕丘凹陷。

馬海―大紅溝凸起區鄰近生油氣中心的有效圈閉，油氣源充足，是石油、天然氣聚集的有利場所。如南八仙油氣田，深層(E31)兩期充注，油源充足；淺層一期充注，為次生油氣藏。馬北地區馬北1號、2號處于凸起高部位，距離賽什騰凹陷較近，曾有多期原油充注，并獲得了賽什騰凹陷和尕丘凹陷的雙源供油，馬北3號僅有尕丘凹陷單源一次充注。

就天然氣聚集而言，研究區生氣中心主要有伊北凹陷、賽什騰凹陷等。生氣中心對氣田的分布有明顯的控制作用。南八仙氣田、馬北構造、馬西構造和馬海氣田天然氣都主要來自伊北次凹和賽什騰凹陷，由于南八仙氣田緊鄰伊北次凹和賽什騰凹陷生氣中心，氣源條件好，從而形成大中型氣田，而馬海氣田離伊北次凹和賽什騰凹陷生氣中心較遠，僅形成了小型的馬海氣田。當然，形成氣田的大小還與圈閉形成早晚有關，早期形成的圈閉更有利。因此，處于生氣中心或鄰近生氣中心的有效圈閉氣源充足，是天然氣聚集的有利場所(圖2)。

另外，就圓丘1井和尕丘1井的鉆探結果而言，沒有取得突破，除了圈閉落實程度的原因，一個重要的原因可能是尕丘凹陷或其周邊侏羅系烴源巖的供烴能力有限。

2.2 斷裂展布及輸導體系

從馬海―大紅溝凸起區目前的油氣分布特征看，油氣藏分布與斷裂展布密切相關，除馬海深層地層超覆氣藏外，其它幾個油氣藏的分布嚴格沿斷裂展布，表明斷裂是控制該區油氣分布的主要因素。

圖2 馬海―大紅溝凸起區生烴凹陷對油氣藏分布的控制作用

2.2.1 基底大斷裂控制著烴源巖的展布。

馬海―大紅溝凸起區周邊生烴凹陷中的中下侏羅統烴源巖受基底大斷裂的控制，與基底大斷裂的展布極為一致。

基底巖性特征：研究區鉆達基巖的井主要有仙3井等10余口井，巖性主要為下元古生界達肯大阪群的深變質巖系。

基底形態特征：從二維地震解釋的T6層(基巖頂面)構造圖(圖3)可以看出，研究區基底形態總體可概括為“兩凹夾一隆”。兩凹是指東北部的尕丘凹陷和西南部的陵間斷裂上盤、南八仙與東陵丘構造之間的一個半向斜。研究區中部是由馬海構造-北極星-大紅溝構造組成的中部隆起帶。北部尕丘凹陷位于綠梁山前，綠南斷裂下盤，呈橢圓形，走向北西-南東，基底最大埋藏深度4 000多米，向四周逐漸抬升，沉積充填主要為第三系、白堊系和中、上侏羅統。中部隆起區基底隆起幅度較大，主體部位埋深在2 000 m以內，馬海地區基底大多在1 000 m左右，北極星構造高部位基底埋深僅400 m，向東南沉積加厚、基底有加深的趨勢。西南地區總體表現為一向西南傾斜的斜坡，在斜坡的背景上，南北兩端發育有東陵丘構造和南八仙構造，在兩個構造的中間(即北陵丘構造以西)發育一個受控于陵間斷裂的凹陷。凹陷主體埋深達到8 000 m，而南八仙構造基底埋藏深度在4 000 m以內，東陵丘構造的基底大致在3 000 m左右，西南部的基底呈北西-南東兩頭高，中間低的特征。馬海─大紅溝凸起區在中生界沉積前基巖就是一個古隆起。

2.2.2 構造圈閉的形成與分布受斷裂控制

柴達木盆地構造樣式主要受喜山期昆侖山和祁連山的擠壓以及阿爾金斷裂的擠壓走滑作用控制，以褶皺和逆沖斷層為主要特征[4]。燕山晚期的擠壓作用也發育壓縮構造。在燕山早期的伸展環境和喜山期擠壓環境下的局部伸展環境中，發育有伸展構造樣式。在擠壓環境下某些斷裂具有明顯的走滑活動，形成了走滑構造樣式。

圖3 馬海-大紅溝凸起地震解釋T6層(基巖頂面)構造

研究區構造圈閉展布規律十分明顯，由南向北成排成帶呈弧形、反“S”形展布，其形成演化受斷裂控制。綠南山前構造帶受綠南斷裂及其次級斷裂控制，馬海及馬海北構造受馬仙斷裂及其次級斷裂控制。南八仙-北陵丘-東陵丘構造受深層基底斷裂及淺層滑脫斷裂的控制。馬海-大紅溝凸起區構造樣式的發育特征與凸起區構造單元有密切關系，綠南山前構造帶主要以斷展褶皺和沖斷構造為主；馬海-大紅溝構造帶主要以斷鼻構造、疊瓦扇沖斷組合、花狀構造和Y字構造為主；南八仙-北陵丘構造帶則主要以頂板反沖雙重構造為主。

馬海-大紅溝凸起區的構造樣式基本上包括以下幾種類型：①沖斷構造樣式及疊瓦扇沖斷組合；②背沖背斜；③斷展褶皺；④斷鼻構造；⑤頂板反沖雙重構造；⑥花狀構造；⑦Y字構造。

2.2.3 斷裂是油氣運移聚集的最重要通道

研究區油氣主要儲集在第三系儲層中，而中、下侏羅統烴源巖生排出的油氣要進入第三系，尤其是要進入凸起區下干柴溝組及其以上地層，斷裂則是油氣運移聚集的重要通道。研究區的輸導體系包括斷層、砂巖輸導層、不整合面以及裂縫。斷層和不整合面是油氣運移的主干通道。研究區儲層與烴源巖的溝通主要靠斷層和不整合面[5-7]。

伊北凹陷生成的油氣只有通過不整合面(T6和TR層面)或侏羅系內部輸導體(砂巖輸導層)等與陵間斷裂溝通；自陵間斷裂運移，再通過不整合面(T6和TR層面)或侏羅系內部輸導體(砂巖輸導層)等與仙南斷裂溝通，進入南八仙構造，形成深部原生油氣藏。后期的構造運動，使仙北斷裂溝通深部原生油氣藏，導致原生油氣藏破壞，油氣沿仙北斷裂向上運移，形成次生油氣藏(圖4)。油氣還可以沿輸導體進一步向北。據自生伊利石K/Ar測年法與包裹體均一化溫度法推算，南八仙油氣運移主要有兩期：E3-N1、N2(主要為N23)。

就南八仙油氣藏而言，斷層作為主要輸導體，燕山晚期-喜山早期的構造運動形成的斷層或使早期斷層復活。它與伊北凹陷侏羅系烴源巖的生、排烴期(E1+2早期進入生油窗，主要生烴期為E3-N1中晚期)非常吻合，形成早期原生油氣藏。喜山中、晚期的構造運動形成的斷層或使早期斷層復活，導致早期原生油氣藏破壞，形成次生油氣藏，同時也使早期原生油氣藏再次充注，形成晚期原生油氣藏。

賽什騰凹陷生成的油氣只有通過不整合面(T6和TR層面)或上侏羅統(或白堊系)內部輸導體(砂巖輸導層)等與馬仙斷裂溝通；自馬仙斷裂運移，再通過不整合面(T6層面)、E1+2內部輸導體(砂巖輸導層)等斷裂，進入馬海構造，形成馬海地區油氣藏(圖4)。

尕丘凹陷生成的油氣只有通過不整合面(T6層面)及相關斷層與砂巖輸導層進入馬海北及馬海構造(圖4)。

2.3 圈閉的形成時間和有效性

圈閉的形成時間：馬海―大紅溝凸起區主要為第三系沉積，圈閉均發育于古凸起上或其邊緣。從圖上分析可知(圖5)，凸起區周邊凹陷烴源巖的主要排烴期約在E32-N23，凸起區圈閉的形成期也在E32-N23。所以，形成越早的有效圈閉越有利于富集油氣，如南八仙深層等。

研究區第三系沉積于古凸起上，凸起周邊沉積存在超覆作用，而凸起上的沉積呈現頂薄翼厚的披覆特征，具備形成早期圈閉的條件。如南八仙深層。另外，像馬西、馬北1號和馬北3號構造在凸起區形成也相對較早。

圈閉的有效性：圈閉形成較早，而且形態較完整，有利于油氣聚集，如南八仙深層、馬西、馬北一號圈閉較完整，而馬海、馬北四號圈閉相對較差。因為后者構造主體部位有斷層穿過。由于圈閉有效性的差異，馬海氣田氣層主要分布在大段泥巖所夾的薄砂層中，而馬西1、馬北1井油氣則分布在厚砂層中。馬西1井鉆至1 095.27 m發生井涌，試油該層10mm油嘴日產氣16×104m3，壓力系數高達1.50，與南八仙2 850～3 200 m E31壓力系數1.45～1.8相當。而馬海馬8井壓力系數不超過1.15，馬北1井為1.13，說明馬西圈閉的有效性優于馬海、馬北一號構造。就研究區而言，E31區域泥巖蓋層在該區十分重要，它為基巖和地層超覆油氣藏的形成創造了有利的條件。

圖4 馬海-大紅溝地區輸導體系類型示意

圖5 馬北地區含油氣系統事件

2.4 油氣藏的保存

不同的儲、蓋組合對油氣保存起到很大作用[6-7]。凸起區有3套儲、蓋組合：①N和E23砂泥巖互層儲、蓋組合,反映次生油氣藏的成藏特點,各組地層中的泥質巖可作為其下伏儲層的直接或間接蓋層。② 古近系 E13區域性儲、蓋組合，E13中上部有一套區域性泥巖蓋層 ,厚度為 60～240 m，這套區域蓋層西厚東薄，分布穩定，與凸起區的油氣藏分布關系十分密切。③ 基巖裂縫、風化殼與其上不整合儲、蓋組合，在古凸起較高部位，侏羅系超覆或E13蓋層直接覆蓋于基巖之上。這3套儲、蓋組合形成的油氣藏在凸起區都有發現 。

喜山晚期構造運動使研究區整體抬升，地層大量剝失，形成晚期斷裂或使早期斷裂復活，凸起區高部位現今出露地層自西向東為N1、E3和K，可能對已形成的油氣藏進行了調整和改造，并導致油氣散失。

在實際的油氣藏中，南八仙淺層油氣藏為次生形成。平頂山、綠梁山前均存在油苗，反映油氣曾直接通達地表。南八仙構造上的天然氣重的碳同位素組成與小的甲乙烷碳同位素差值表明這些天然氣具有高的成熟度和差的保存條件。

3 結論

馬海―大紅溝凸起區烴源巖生烴能力較好，生烴中心控制油氣總體分布格局；斷裂控制烴源巖的展布，斷裂控制構造圈閉的形成與分布，油源斷層是油氣運移的重要通道；圈閉形成時間越早，越有利于油氣的聚集；良好的儲蓋組合是油氣保存的關鍵，構造運動是油氣藏改造和破壞的根本因素。

[1] 汪立群,龐雄奇,黨玉琪，等.柴北緣馬海 - 大紅溝凸起油氣成藏模式與有利勘探目標[J].石油與天然氣地質，2004,25(6)：696-702.

[2] 姜振學，龐雄奇，羅群，等.柴北緣西部油氣成藏的主控因素[J].石油與天然氣地質，2004,25(6)：692-695.

[3] 王玉華.柴達木盆地北緣地區油氣運聚與保存條件研究[D].黑龍江大慶：大慶石油學院，2002.

[4] 黨玉琪, 熊繼輝, 劉震,等.柴達木盆地油氣成藏的主控因素[J].石油與天然氣地質，2004,25(6)：614-619.

[5] 彭立才，朱思俊，王衛星，等.柴達木盆地北緣馬北1號圈閉油氣成藏機理與模式[J].新疆石油地質,2006,27(6):673-677.

[6] 梅文科. 準噶爾盆地烏倫古坳陷油氣成藏主控因素研究[J].石油地質與工程，2013,27(6)：15-18.

[7] 翟肖峰，彭立才 常象春，等. 馬海―南八仙地區油氣輸導體系特征及其成藏作用[J].石油地質與工程，2012,27(4)：1-4，8.