六盤山盆地南部白堊系油氣成藏條件分析

鄭　丹，趙海華

(中國石化勝利油田分公司勘探開發(fā)研究院，山東東營 257061)

?

六盤山盆地南部白堊系油氣成藏條件分析

鄭丹，趙海華

(中國石化勝利油田分公司勘探開發(fā)研究院，山東東營 257061)

六盤山盆地白堊系為主要勘探層系之一，在南部下白堊統(tǒng)中見較多油氣顯示，展示較好的勘探潛力。通過對烴源巖、儲蓋特征、圈閉以及油氣運(yùn)聚史等各種地質(zhì)要素進(jìn)行梳理和評價，明確其對油氣成藏的控制作用。結(jié)果表明，盆地南部下白堊統(tǒng)李洼峽組中段和馬東山組兩套烴源巖具有一定的生烴能力，白堊系發(fā)育兩套儲蓋組合，其中儲集層具有低孔低滲、與烴源巖相互疊置且累計(jì)厚度大的特點(diǎn)；受構(gòu)造活動的影響，油氣在晚白堊世和漸新世晚期發(fā)生過兩個期次充注；盆地南部各成藏要素間時空匹配關(guān)系較為合理，弱改造區(qū)的古油藏以及強(qiáng)改造區(qū)的完整構(gòu)造圈閉為下一步勘探的有利方向。

六盤山盆地；白堊系；烴源巖；油氣運(yùn)移；成藏條件

六盤山盆地處于河西走廊北西向構(gòu)造帶和鄂爾多斯盆地近南北向構(gòu)造帶的交接部位，面積約9 000 km2(圖1a)。盆地經(jīng)歷多期構(gòu)造運(yùn)動疊加改造，為一個具有多旋回構(gòu)造特征的疊合盆地[1-4]。六盤山盆地油氣勘探始于20世紀(jì)50年代，在盆地南部地表斷裂帶附近及露頭泥巖裂縫中發(fā)現(xiàn)油苗、瀝青等油氣顯示，展示出該區(qū)較好的勘探前景。但勘探過程中因受多種復(fù)雜地質(zhì)因素的控制，該區(qū)域鉆井多為油斑、油跡、熒光等顯示，并未發(fā)現(xiàn)有規(guī)模聚集的油氣藏，因而一直困擾著本地區(qū)的勘探。本文通過梳理盆地南部控制油氣成藏的各種地質(zhì)條件，分析成藏的有利區(qū)域，以指導(dǎo)下步勘探。

圖1　六盤山盆地區(qū)域構(gòu)造位置及南部地質(zhì)圖

1　白堊系地層發(fā)育特征

六盤山盆地白堊系普遍缺失上白堊統(tǒng)地層，僅有下白堊統(tǒng)沉積，與上覆漸新統(tǒng)寺口子組呈微角度不整合接觸。下白堊統(tǒng)自下而上發(fā)育下白堊統(tǒng)三橋組(K1s)、和尚鋪組(K1h)、李洼峽組(K1l)、馬東山組(K1m)和乃家河組(K1n)(圖1b)，其中三橋-和尚鋪組主要發(fā)育三角洲平原-前緣相灰黃色、紫紅色中-細(xì)粒礫巖、砂巖；李洼峽組沉積時期水體動蕩頻繁，主要發(fā)育濱淺湖-半深湖過渡相薄層紫紅色砂巖和細(xì)砂巖、灰色泥巖夾砂質(zhì)泥巖；進(jìn)一步可以劃分為上、中、下三段，上段和下段主要為紫紅色砂巖和細(xì)砂巖，中段發(fā)育多層灰色泥巖，中間夾薄層砂質(zhì)泥巖和泥質(zhì)砂巖；馬東山組發(fā)育半深湖-深湖相暗色泥巖、灰質(zhì)泥巖，局部夾薄層鮞?；?guī)r、油頁巖和石膏；盆地南部乃家河組主要發(fā)育一套咸化湖沉積的膏巖和膏泥巖。

2　烴源巖特征及分布

六盤山盆地南部白堊系發(fā)育下白堊統(tǒng)馬東山組和李洼峽組中段兩套烴源巖。其中馬東山組以半深湖-深湖相灰色、深灰色泥巖為主，在馬東山、硝口等地泥巖裂縫中多見瀝青，表明其曾經(jīng)發(fā)生過生烴過程。該套烴源巖主要分布在馬東山斷層西側(cè)的古斷陷湖盆中心，呈北北西向條帶狀展布，累計(jì)最大厚度約380 m，位于寺口子-馬東山東緣一帶(圖2a)。野外露頭及鉆井地化數(shù)據(jù)結(jié)果顯示，該套烴源巖TOC質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均為1.77%，有機(jī)質(zhì)以Ⅰ、Ⅱ型為主，Ro為0.36%～0.8%，為未熟-低熟演化程度(表1)?？傮w而言，該套烴源巖豐度和類型較好，但成熟度偏低，推測在盆地中心應(yīng)為一套優(yōu)質(zhì)生油巖。

李洼峽組中段主要為半深湖相灰色泥巖，為有利烴源巖發(fā)育層段。在中段多套薄砂層中鉆井見到油斑、熒光等顯示，化驗(yàn)油斑樣品規(guī)則甾烷呈“L”構(gòu)型，且具有高重排甾烷和伽馬蠟烷含量以及高姥值比，與李洼峽組中段烴源巖特征類型具有親緣性。該套烴源巖分布范圍與馬東山組相似，累計(jì)最大厚度約350 m，位于寺口子-馬東山-硝口一帶(圖2b)。地化數(shù)據(jù)顯示其TOC質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均為0.72%，類型以Ⅱ1、Ⅲ為主，Ro分布范圍為0.48%～1.2%，為低熟-成熟演化程度(表1)。該套烴源巖豐度和類型一般，但成熟度相對較高，具有一定的生烴能力。

圖2　六盤山盆地南部馬東山組(a)和李洼峽組中段(b)暗色泥巖厚度展布特征

表1　六盤山盆地南部烴源巖品質(zhì)參數(shù)

3　儲蓋特征

根據(jù)巖相特征，研究區(qū)白堊系大致可以劃分為李洼峽組下段儲集層-李洼峽組中段蓋層和李洼峽組上段儲集層-(馬東山組-乃家河組)蓋層兩套儲蓋組合。前者以李洼峽組下段和中段薄砂層為儲集層，孔隙度為1.16%～10.2%，平均為3.5%，滲透率為(0.01～6.4)×10-3μm2，平均0.4×10-3μm2，屬特低孔低滲儲層，以上覆中段泥巖為蓋層；后者以李洼峽組上段砂巖為儲層，孔隙度為2.08%～9.93%，平均為4.8%，滲透率(0.01～4.26)×10-3μm2，平均1.43×10-3μm2(表2)，屬低孔低滲儲層，以上覆馬東山組泥巖和乃家河組膏泥巖為蓋層。

值得注意的是李洼峽組中下段的薄砂儲集層，單層厚度為3～6 m，累計(jì)厚度可達(dá)400 m左右，雖然儲集層孔滲條件差，但由于與成熟烴源巖相互疊置，油氣更容易在其中聚集，應(yīng)該是盆地南部最有希望的勘探層系。

4　圈閉條件

晚侏羅世到早白堊世，六盤山盆地受張應(yīng)力控制，發(fā)育一系列北西向展布的同生斷層，為一張性斷陷盆地；晚白堊世到古新世，盆地遭受整體抬升剝蝕，缺失上白堊統(tǒng)和古新統(tǒng)地層；始新世到漸新世為盆地穩(wěn)定沉降期；漸新世末，受喜山運(yùn)動的影響，六盤山盆地進(jìn)入以壓扭走滑構(gòu)造作用為主的新生代盆地發(fā)育階段[5-6]。盆地在白堊紀(jì)早期斷陷階段，其沉積受緩坡帶三角洲水下分流河道砂與陡坡帶扇三角洲扇體的控制，以發(fā)育透鏡型和上傾尖滅型巖性圈閉為主[7]；漸新世以來盆地南部遭受強(qiáng)烈壓扭改造，褶皺構(gòu)造發(fā)育，主要形成斷背斜、斷鼻等圈閉類型[8]。

表2　六盤山盆地南部儲層物性參數(shù)

5　油氣運(yùn)聚及成藏特征

通過對盆地南部某鉆井李洼峽組中段2930 m處含油巖心薄片的觀察，發(fā)現(xiàn)大量油相有機(jī)包裹體以及與其伴生的鹽水包裹體，主要集中在石英顆粒中，少量分布于石英次生加大邊，大小為3～7 μm，呈群分布。本次研究采用與有機(jī)包裹體同生的鹽水包裹體來測定溫度[9]，實(shí)驗(yàn)測得同期鹽水包裹體形成的均一溫度的主峰為78～89 ℃。結(jié)合該井地層埋藏史及烴源巖熱演化史可以看出(圖3)，油氣可能發(fā)生了兩期次充注：第一期發(fā)生于晚白堊世中晚期68～76 Ma，與盆地第一次抬升時期相一致；第二期發(fā)生于漸新世23～32 Ma，與盆地第二次擠壓抬升時期相一致。

圖3　六盤山盆地南部地層埋藏史及油氣充注史

據(jù)前人分析，早白堊世末期六盤山盆地地層埋深和古地溫達(dá)到最高[10-11]，兩套烴源巖此時為最大熱演化程度，開始不同程度演化生烴。后期地層遭受整體抬升，地層靜水壓力減小，當(dāng)源巖和儲層間壓力差突破臨界壓力之后開始發(fā)生排烴過程，即對應(yīng)油氣的第一期次充注。古近紀(jì)以來地溫梯度持續(xù)降低，地層埋深也相對較淺，井點(diǎn)處烴源巖達(dá)不到再次生烴條件，但漸新世末期強(qiáng)烈的構(gòu)造活動可能使古油藏遭受破壞，其中的油氣發(fā)生再分布，即對應(yīng)油氣的第二期次充注。

另外，由于盆地南部砂體低孔低滲的特點(diǎn)，地層水交替能力弱，不利于油氣的側(cè)向運(yùn)移，斷層、裂縫應(yīng)為主要的二次運(yùn)移通道[12-13]。通過對馬東山斷層的活動性分析認(rèn)為[14]，盆地南部在早白堊世李洼峽組和乃家河組沉積時期、晚白堊世-古新世以及漸新世末期三個時期的活動強(qiáng)度較大，油氣發(fā)生運(yùn)移的概率較高，而且與包裹體指示的兩期油氣充注的時間相吻合。據(jù)此可以推斷，盆地南部白堊系油氣運(yùn)移高峰期應(yīng)在晚白堊世中晚期以及漸新世晚期，主要富集在與烴源巖互層的砂體中，或者沿?cái)嗔押土芽p垂向運(yùn)移至淺層物性好的部位聚集成藏。

通過對比各成藏要素的匹配性可以看出(圖4)，六盤山盆地南部白堊系烴源巖、儲蓋層的發(fā)育特征以及圈閉形成時間、油氣運(yùn)移聚集時期等成藏要素在時間和空間上的配置關(guān)系較好，有利于油氣聚集成藏。其中晚白堊世油氣充注主要形成一些巖性和構(gòu)造類油氣藏，在構(gòu)造改造弱的區(qū)域這些油氣藏有可能保存至今形成古油藏；漸新世晚期油氣則主要聚集在同時期形成的一些構(gòu)造圈閉之中。因此，盆地南部勘探的關(guān)鍵在于尋找弱改造區(qū)的古油藏以及強(qiáng)改造區(qū)的完整構(gòu)造圈閉。

圖4　盆地南部成藏要素匹配關(guān)系

6　結(jié)論

(1)六盤山盆地南部白堊系發(fā)育馬東山組和李洼峽組中段兩套烴源巖，馬東山組烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度和類型較好，但成熟度較低，生烴能力一般；而李洼峽組中段烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度和類型較差，但成熟度較好，具有一定的生烴能力，生烴高峰期為早白堊世末期。

(2)盆地南部發(fā)育兩套儲蓋組合，儲集層具有低孔低滲特征，但累計(jì)厚度大，且與烴源巖相互疊置，有利于油氣聚集成藏。

(3)自白堊世以來發(fā)生過兩期次油氣充注，一期為晚白堊世，主要形成一些巖性和構(gòu)造類油氣藏；另一期為漸新世晚期，油氣主要聚集在同時期形成的一些構(gòu)造圈閉之中。

(4)各成藏要素匹配關(guān)系較好，白堊系勘探的關(guān)鍵在于尋找弱改造區(qū)的古油藏以及強(qiáng)改造區(qū)的完整構(gòu)造圈閉。

[1]宗立一,李隴堂,溫萬成,等.寧夏六盤山盆地中新生代地質(zhì)演化研究[J].寧夏大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2012,33(2):214-219.

[2]楊福忠,社榮.六盤山盆地中、新生代構(gòu)造演化和油氣勘探[J].新疆石油地質(zhì),2001,22(3):192-195.

[3]湯濟(jì)廣, 梅廉夫,李祺,等.六盤山盆地構(gòu)造演化及對

成藏的控制[J].石油天然氣學(xué)報(bào)(江漢石油學(xué)院學(xué)報(bào)),2009,31(5):1-6.

[4]萬叢禮,付金華,張軍.鄂爾多斯西緣前陸盆地構(gòu)造熱事件與油氣運(yùn)移[J].地球科學(xué)與環(huán)境學(xué)報(bào),2005,27(2):43-47.

[5]趙海華,崔紅莊,王軍,等.六盤山盆地西南緣構(gòu)造樣式及勘探意義[J].東北石油大學(xué)學(xué)報(bào),2013,37(4):9-17.

[6]楊東,方小敏,宋友桂,等.六盤山西側(cè)山麓剝蝕面的發(fā)育與新構(gòu)造隆升[J].沉積學(xué)報(bào),2002,20(2):282-287.

[7]王偉.東營凹陷新近系館陶組油氣成藏條件分析[J].石油地質(zhì)與工程,2012,26(3):28-31.

[8]郇玉龍,崔紅莊,尚應(yīng)軍,等.六盤山盆地構(gòu)造樣式與油氣分布[J].海洋地質(zhì)前沿，2011,27(5):31-34.

[9]劉進(jìn). 流體包裹體在盆地?zé)崾费芯恐械膽?yīng)用與問題討論[J].河南石油,2006,20(4):13-17.

[10]鄭德文,張培震,萬景林,等.六盤山盆地?zé)釟v史的裂變徑跡證據(jù)[J].地球物理學(xué)報(bào),2005,48(1):157-164.

[11]任戰(zhàn)利.中國北方沉積盆地?zé)嵫莼返膶Ρ萚J].石油與天然氣地質(zhì),2000,21(1):33-37.

[12]楊建鵬.鄂爾多斯盆地合水地區(qū)長4+5儲層特征與低滲成因探討[J].石油地質(zhì)與工程,2011,25(2):23-26.

[13]張馳,王峰,田景春,等.鄂爾多斯盆地馬嶺地區(qū)延長組長8段儲層特征及綜合評價[J].石油地質(zhì)與工程,2015,29(1):45-48.

[14]鄭丹,趙海華,王軍.六盤山盆地西南緣馬東山斷層活動性分析[J].江漢石油職工大學(xué)學(xué)報(bào),2015,28(1):1-3.

編輯：黨俊芳

1673-8217(2016)03-0046-04

2015-12-30

鄭丹，碩士，1984年生，2012年畢業(yè)于中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)能源地質(zhì)與工程專業(yè)，研究方向?yàn)橛蜌饩C合地質(zhì)。

中石化科技攻關(guān)項(xiàng)目(YYYQ-ZP-03)。

TE122. 3

A