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研究院，山東東營 257061)

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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、圈閉以及油氣運聚史等各種地質要素進行梳理和評價，明確其對油氣成藏的控制作用。結果表明，盆地南部下白堊統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厚度大的特點；受構造活動的影響，油氣在晚白堊世和漸新世晚期發生過兩個期次充注；盆地南部各成藏要素間時空匹配關系較為合理，弱改造區的古油藏以及強改造區的完整構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；油氣運移；成藏條件

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

圖1　六盤山盆地區域構造位置及南部地質圖

1　白堊系地層發育特征

六盤山盆地白堊系普遍缺失上白堊統地層，僅有下白堊統沉積，與上覆漸新統寺口子組呈微角度不整合接觸。下白堊統自下而上發育下白堊統三橋組(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-和尚鋪組主要發育三角洲平原-前緣相灰黃色、紫紅色中-細粒礫巖、砂巖；李洼峽組沉積時期水體動蕩頻繁，主要發育濱淺湖-半深湖過渡相薄層紫紅色砂巖和細砂巖、灰色泥巖夾砂質泥巖；進一步可以劃分為上、中、下三段，上段和下段主要為紫紅色砂巖和細砂巖，中段發育多層灰色泥巖，中間夾薄層砂質泥巖和泥質砂巖；馬東山組發育半深湖-深湖相暗色泥巖、灰質泥巖，局部夾薄層鮞粒灰巖、油頁巖和石膏；盆地南部乃家河組主要發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育下白堊統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，表明其曾經發生過生烴過程。該套烴源巖主要分布在馬東山斷層西側的古斷陷湖盆中心，呈北北西向條帶狀展布，累計最大厚度約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據結果顯示，該套烴源巖TOC質量分數平均為1.77%，有機質以Ⅰ、Ⅱ型為主，Ro為0.36%～0.8%，為未熟-低熟演化程度(表1)。總體而言，該套烴源巖豐度和類型較好，但成熟度偏低，推測在盆地中心應為一套優質生油巖。

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，化驗油斑樣品規則甾烷呈“L”構型，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，累計最大厚度約350 m，位于寺口子-馬東山-硝口一帶(圖2b)。地化數據顯示其TOC質量分數平均為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參數

3　儲蓋特征

根據巖相特征，研究區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，累計厚度可達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，六盤山盆地受張應力控制，發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，缺失上白堊統和古新統地層；始新世到漸新世為盆地穩定沉降期；漸新世末，受喜山運動的影響，六盤山盆地進入以壓扭走滑構造作用為主的新生代盆地發育階段[5-6]。盆地在白堊紀早期斷陷階段，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烈壓扭改造，褶皺構造發育，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

5　油氣運聚及成藏特征

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，發現大量油相有機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包裹體同生的鹽水包裹體來測定溫度[9]，實驗測得同期鹽水包裹體形成的均一溫度的主峰為78～89 ℃。結合該井地層埋藏史及烴源巖熱演化史可以看出(圖3)，油氣可能發生了兩期次充注：第一期發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

據前人分析，早白堊世末期六盤山盆地地層埋深和古地溫達到最高[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，當源巖和儲層間壓力差突破臨界壓力之后開始發生排烴過程，即對應油氣的第一期次充注。古近紀以來地溫梯度持續降低，地層埋深也相對較淺，井點處烴源巖達不到再次生烴條件，但漸新世末期強烈的構造活動可能使古油藏遭受破壞，其中的油氣發生再分布，即對應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，地層水交替能力弱，不利于油氣的側向運移，斷層、裂縫應為主要的二次運移通道[12-13]。通過對馬東山斷層的活動性分析認為[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度較大，油氣發生運移的概率較高，而且與包裹體指示的兩期油氣充注的時間相吻合。據此可以推斷，盆地南部白堊系油氣運移高峰期應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，或者沿斷裂和裂縫垂向運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、儲蓋層的發育特征以及圈閉形成時間、油氣運移聚集時期等成藏要素在時間和空間上的配置關系較好，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造類油氣藏，在構造改造弱的區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造圈閉之中。因此，盆地南部勘探的關鍵在于尋找弱改造區的古油藏以及強改造區的完整構造圈閉。

圖4　盆地南部成藏要素匹配關系

6　結論

(1)六盤山盆地南部白堊系發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質豐度和類型較好，但成熟度較低，生烴能力一般；而李洼峽組中段烴源巖有機質豐度和類型較差，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)盆地南部發育兩套儲蓋組合，儲集層具有低孔低滲特征，但累計厚度大，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造圈閉之中。

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

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編輯：黨俊芳

1673-8217(2016)03-0046-04

2015-12-30

鄭丹，碩士，1984年生，2012年畢業于中國地質大學(武漢)能源地質與工程專業，研究方向為油氣綜合地質。

中石化科技攻關項目(YYYQ-ZP-03)。

TE122. 3

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