蒙古國(guó)萬(wàn)利特凹陷油氣成藏控制因素研究

董 燕,姜本勇,崔向旭

(1.中國(guó)石油大學(xué)勝利學(xué)院 油氣工程學(xué)院,山東 東營(yíng) 257000;2.中國(guó)石化股份勝利油田分公司 東勝精攻石油開(kāi)發(fā)集團(tuán)股份有限公司,山東 東營(yíng) 257000)

蒙古國(guó)萬(wàn)利特凹陷是東戈壁盆地內(nèi)的次級(jí)凹陷,面積2 400 km2。國(guó)外多家石油公司對(duì)其研究并鉆探后認(rèn)為,該凹陷沉積主體是侏羅系地層,生油條件差。筆者針對(duì)研究區(qū)前期勘探資料少、油氣成藏控制因素不清等問(wèn)題,通過(guò)鉆井、巖心化驗(yàn)、地震等資料,系統(tǒng)研究了萬(wàn)利特凹陷油氣成藏控制因素、有利成藏條件和成藏模式,為萬(wàn)利特凹陷的進(jìn)一步勘探提供參考。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

萬(wàn)利特凹陷位于東戈壁盆地內(nèi),構(gòu)造上為一個(gè)獨(dú)立的斷陷沉積凹陷,總體構(gòu)造走向?yàn)楸睎|向,其東南與宗巴音凹陷相鄰。早白堊世時(shí),研究區(qū)為典型的西北斷東南超的單斷箕狀型斷陷盆地,西北部地層最大厚度可達(dá)4 000 m,向東南逐漸超覆尖滅。

凹陷內(nèi)主要發(fā)育NE、NW、NNE三組走向的斷層,其中,NE向斷層是控凹、控帶斷層,NW向、NNW向斷層是控制局部圈閉的斷層。其中,西北部邊界控凹斷層規(guī)模大,呈NE走向,控制凹陷的形成、發(fā)育和消失,斷距最大超過(guò)2 000 m,為一條繼承性發(fā)育的控凹斷層。早白堊世末期,受強(qiáng)烈擠壓構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響,斷層由正斷層反轉(zhuǎn)為逆斷層,塑造了現(xiàn)今逆沖斷層控制凹陷的構(gòu)造格局。

根據(jù)凹陷的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造特征,可將凹陷劃分為西部洼槽帶、中央斷裂構(gòu)造帶、東部斜坡帶3個(gè)二級(jí)構(gòu)造帶(圖1)。

西部洼槽帶受西北部邊界斷層的控制,下降盤(pán)發(fā)育凹陷的沉降中心,并沿?cái)鄬酉陆当P(pán)發(fā)育洼槽帶,面積約700 km2。西部洼槽帶為早白堊紀(jì)的沉積、沉降中心,也是凹陷主要的烴源巖發(fā)育中心。

中央斷裂構(gòu)造帶位于凹陷中部,受一條反向正斷層控制,在其上升盤(pán)發(fā)育一系列正向構(gòu)造,構(gòu)成中央斷裂構(gòu)造帶,面積約800 km2。該帶鄰近生烴洼槽帶,是油氣主要的聚集二級(jí)構(gòu)造帶。

東部斜坡帶位于凹陷東部,是由凸起向洼槽的過(guò)渡區(qū),面積約900 km2。該帶在早白堊世一直處于構(gòu)造高部位,是油氣長(zhǎng)期運(yùn)移的指向區(qū),加之該區(qū)儲(chǔ)層發(fā)育,有利于油氣聚集成藏。

將萬(wàn)利特凹陷與鄰近的宗巴音凹陷地層層序格架進(jìn)行類比,萬(wàn)利特凹陷的4套地層層序應(yīng)與宗巴音凹陷地層層序一致,為基底古生界、侏羅系、下白堊統(tǒng)和上白堊統(tǒng)[1-3]。而盆地的主體沉積地層為下白堊統(tǒng),并進(jìn)一步將其劃分為下部查干組、中部下宗巴音組和上部上宗巴音組3個(gè)組。

圖1 萬(wàn)利特凹陷構(gòu)造單元?jiǎng)澐?/p>

2 成藏控制因素

2.1 主力生油洼槽控制油氣聚集帶的分布

以二連油田油氣成藏控制理論為依據(jù),烴源巖發(fā)育、埋藏深度大的洼槽是提供油氣來(lái)源的主力生油洼槽,主力生油洼槽控制著油氣聚集帶的分布[4-7]。因此,對(duì)于萬(wàn)利特凹陷,主力生油洼槽分布及其特征對(duì)油氣成藏有重要意義。

研究發(fā)現(xiàn),宗巴音凹陷發(fā)育下宗巴音組和查干組兩套成熟烴源巖,且烴源巖成熟門限為現(xiàn)今埋藏深度超過(guò)1 800 m,分析萬(wàn)利特凹陷查干組和下宗巴音組頂面構(gòu)造圖、地層厚度圖,結(jié)合查東斜1井烴源巖有機(jī)質(zhì)熱演化縱向演化規(guī)律得出(圖2),萬(wàn)利特凹陷的下宗巴音組和查干組在盆地洼槽中也達(dá)到了烴源巖成熟門限,是凹陷中主要的生油層位。

圖2 查東斜1井烴源巖有機(jī)質(zhì)熱演化縱向演化

下宗巴音組生油巖主要在萬(wàn)利特凹陷西部洼陷帶靠近中央斷裂帶一側(cè)發(fā)育,其埋藏深度應(yīng)超過(guò)1 800 m,分布面積約120 km2,厚度為600～900 m。依據(jù)宗巴音凹陷下宗巴音組的巖性特征,該段生油巖底部巖性為以白云巖、泥灰?guī)r、泥質(zhì)白云巖、泥質(zhì)灰?guī)r為主的碳酸鹽巖夾暗色泥巖沉積,向上發(fā)育了一套以湖相和半深湖相暗色泥巖為主的沉積旋回。查干組生油巖主要在萬(wàn)利特凹陷西部洼陷帶和中央斷裂帶東北部及中部發(fā)育,埋藏深度在1 800 m,分布面積約800 km2,厚度在400～600 m。依據(jù)宗巴音凹陷查干組的巖性特征,該段生油巖主要為半深湖相暗色泥巖,泥巖中夾有砂巖和粉砂巖沉積。該套生油巖因與砂巖交互沉積,有利于向儲(chǔ)層中排烴。

從萬(wàn)利特凹陷結(jié)構(gòu)和構(gòu)造來(lái)看,整個(gè)盆地只發(fā)育一個(gè)洼槽帶,且其沉降中心和沉積中心一致,對(duì)有機(jī)質(zhì)生烴和保存有利。而洼槽帶中生油最有利地區(qū)是夾持于北部背斜和中央斷裂帶之間的深洼槽部分,分布面積約120 km2。此生油洼陷帶在盆地構(gòu)造運(yùn)動(dòng)中相對(duì)于其他地區(qū)抬升幅度小,是盆地洼陷中的局部埋深大的地區(qū),從下宗巴音組和查干組地層等厚圖上看,該區(qū)也是地層厚度大的地區(qū),應(yīng)是盆地中的主力生油洼槽。

2.2 中央斷裂帶是油藏的主要儲(chǔ)集體

以二連盆地單斷箕狀型斷陷湖盆油氣聚集規(guī)律為依據(jù),中央斷裂構(gòu)造帶是油氣最富集的二級(jí)構(gòu)造帶。如二連盆地的吉爾嘎朗圖凹陷,中央斷裂構(gòu)造帶發(fā)現(xiàn)的油氣儲(chǔ)量占凹陷的80%以上。

萬(wàn)利特凹陷中央斷裂構(gòu)造帶位于洼槽帶和斜坡斷裂構(gòu)造帶之間(圖3),聚油條件優(yōu)越,主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

圖3 萬(wàn)里特凹陷下白堊統(tǒng)查干組展面構(gòu)造

(1)構(gòu)造位置優(yōu)越、供油條件好。該帶近鄰成熟生烴洼槽區(qū),距烴源較近,加之該帶也有生烴的能力,供油條件好。

(2)儲(chǔ)集條件好。中央斷裂構(gòu)造帶一般位于來(lái)自緩坡帶的辮狀三角洲前緣,砂體發(fā)育、分選好,是斷陷盆地中最有利的儲(chǔ)層發(fā)育帶,也是最有利的油氣聚集帶。

(3)保存條件好。中央斷裂構(gòu)造帶位于構(gòu)造活動(dòng)的過(guò)渡帶,構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度弱于緩坡帶,晚白堊世以來(lái)一直處于較穩(wěn)定構(gòu)造區(qū),未發(fā)生強(qiáng)烈的抬升、剝蝕現(xiàn)象,有利于油氣藏的保存。

綜上所述,中央斷裂構(gòu)造帶構(gòu)造位置優(yōu)越、供油條件好、儲(chǔ)集物性好、后期保存條件好,是單斷凹陷中最富集的含油氣二級(jí)構(gòu)造帶。

2.3 油氣運(yùn)移通道的控制作用

油氣從生烴區(qū)到達(dá)有效圈閉聚集,中間需要有運(yùn)移通道,才能將“源”與“藏”溝通起來(lái)。本區(qū)主要存在不整合面、多期斷層以及橫向連通的砂巖3類油氣通道。

(1)成熟烴源層附近的不整合面上下油氣聚集。由于萬(wàn)利特凹陷的主要生油層位為下宗巴音組和查干組,下宗巴音組底部特殊巖性段中的油泥巖、灰質(zhì)油泥巖及查干組頂部的暗色泥巖是主要的生油巖,因此,發(fā)育在查干組和下宗巴音組間的不整合面成為良好的“聚油面”,是油氣從生油巖向外排烴的重要通道。

(2)多期組合斷層成為油氣運(yùn)移的主要通道。受早白堊世末期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響,下白堊統(tǒng)發(fā)生擠壓、褶皺等大規(guī)模變形,并伴隨產(chǎn)生一系列斷層。中央斷裂構(gòu)造帶是斷層發(fā)育的主要地區(qū),長(zhǎng)期發(fā)育的大斷層斷入基底,切入生油巖內(nèi),且在不同層段溝通砂體;與切入生油層內(nèi)的大斷層匹配的不同時(shí)期發(fā)育的其他斷層為油氣進(jìn)一步運(yùn)移創(chuàng)造條件。由此,在縱向上多期斷層彼此連接,在平面上相互組合,形成油氣運(yùn)移的“網(wǎng)絡(luò)通道”。

圖4 單斷凹陷二級(jí)構(gòu)造帶劃分

(3)與斷層匹配的層間砂體為油氣側(cè)向運(yùn)移提供條件。油氣順斷層縱向運(yùn)移,當(dāng)物性好的層間砂體與斷層匹配有利時(shí),在勢(shì)能作用下發(fā)生分流,使其在砂體中側(cè)向運(yùn)移,并在構(gòu)造高部位聚集成藏。研究認(rèn)為,萬(wàn)利特凹陷盆地周緣發(fā)育水下扇和扇三角洲,其中,水下扇的扇中和扇三角洲前緣砂體物性好,是油氣運(yùn)移和聚集的有利儲(chǔ)層。

3 油氣成藏模式

3.1 成藏組合方式

與宗巴音凹陷的地震反射層對(duì)比,結(jié)合巖電組合、生、儲(chǔ)、蓋組合特征分析,將萬(wàn)利特凹陷的生、儲(chǔ)、蓋組合自下而上劃分為5套成藏組合(圖5)。

圖5 萬(wàn)里特凹陷成藏組合

(1)查干組上生下儲(chǔ)式。查干組下部為儲(chǔ)集層,上部為生油層和蓋層,形成上生下儲(chǔ)式成油組合。該組合烴源主要為查干組上部高成熟的烴源,供油時(shí)期早、成藏時(shí)間長(zhǎng),有利于油氣富集。但查干組下部?jī)?chǔ)集層成巖程度高,儲(chǔ)集物性較差,不利于油氣高產(chǎn)。

(2)查干組自生自儲(chǔ)式。查干組上部是有利的烴源層又發(fā)育三角洲砂體沉積,可形成自生自儲(chǔ)式成油組合。該組合烴源成熟度較高,儲(chǔ)集物性較好,生、儲(chǔ)、蓋三者配置時(shí)間早,成藏時(shí)間長(zhǎng),有利于油氣富集。加之下宗巴音組下部的成熟烴源也可以向下供烴,具有雙向烴源的有利條件。

(3)下宗巴音組自生自儲(chǔ)式。下宗巴音組是湖相發(fā)育的鼎盛時(shí)期,湖相暗色泥質(zhì)巖十分發(fā)育,生烴條件好。尤其是中、下部烴源巖成已進(jìn)入成熟生烴階段,與之交互沉積、物性較好的三角洲前緣砂體配置,可形成自生自儲(chǔ)式成油組合。該組合烴源已成熟,同時(shí)下部的查干組上部高成熟的烴源也可以提供烴源,有利于油氣富集成藏。

(4)下宗巴音組下生上儲(chǔ)式。下宗巴音組上部是湖相暗色泥質(zhì)巖沉積發(fā)育期,但由于埋藏較淺,烴源巖未進(jìn)入成熟生烴階段,烴源主要是通過(guò)斷層,深部成熟的烴源向上運(yùn)移到下宗巴音組上部?jī)?chǔ)集層中,形成下生上儲(chǔ)式成油組合。但受斷層發(fā)育程度、斷面的開(kāi)、啟性限制,往往不會(huì)形成富集的油氣藏。

(5)上宗巴音組下生上儲(chǔ)式。上宗巴音組沉積時(shí)期是下白堊統(tǒng)湖相沉積進(jìn)入逐漸衰退期,沉積以粗碎屑為主。該組合儲(chǔ)、蓋層主要靠砂、泥巖互層沉積形成的次級(jí)儲(chǔ)、蓋組合,缺乏區(qū)域性蓋層。烴源主要是深部成熟的烴源通過(guò)斷層,向上運(yùn)移到上宗巴音組上部?jī)?chǔ)集層中,形成下生上儲(chǔ)式成油組合。但受斷層發(fā)育程度、斷面的開(kāi)、啟性限制,往往不會(huì)形成富集的油氣藏,成藏條件比下宗巴音組下生上儲(chǔ)式成油組合要差。

綜上所述,發(fā)育在下宗巴音組中段及以下地層中的儲(chǔ)蓋組合,泥巖段既是蓋層又是生油層,形成的自生自儲(chǔ)型成油組合和查干組上部的自生自儲(chǔ)與下宗巴音下部的區(qū)域性蓋層的成油組合是兩套主要勘探目的層。下宗巴音組上段及其以上的儲(chǔ)蓋組合,與主力烴源巖之間有巨厚的泥巖隔層,為下生上儲(chǔ)型成油組合,需要斷層來(lái)溝通油源,雖然儲(chǔ)層物性好,但儲(chǔ)層薄、油源條件差,是次要的勘探目的層。

3.2 油氣成藏模式

結(jié)合盆地結(jié)構(gòu)特征,筆者從典型油藏解剖入手,構(gòu)建了3種油氣成藏模式:中央斷裂帶油氣成藏模式、洼陷帶油氣成藏模式和緩坡帶油氣成藏模式(圖6)。

圖6 萬(wàn)利特凹陷油氣成藏模式示意圖

(1)中央斷裂帶油氣成藏模式。中央斷裂構(gòu)造帶斷層發(fā)育,與斷層匹配能夠形成多種圈閉,且規(guī)模較大,類型較多。沿二級(jí)主斷層上升盤(pán)發(fā)育有潛山、披覆背斜、半背斜、斷塊等;在斷層的下降盤(pán)發(fā)育有逆牽引背斜、斷鼻、斷塊等。良好的圈閉條件使中央斷裂帶成為主要的油氣聚集帶之一,能夠形成相應(yīng)的多種類型油藏。

(2)洼陷帶油氣成藏模式。萬(wàn)利特洼槽帶在構(gòu)造擠壓變形過(guò)程中發(fā)育了規(guī)模較大、呈西南-東北方向延伸的長(zhǎng)軸背斜,并在斷層作用下,形成斷背斜構(gòu)造。在縱向上,背斜圈閉位于生油層和生油洼陷之上,油氣向上運(yùn)移有利;在橫向上,背斜構(gòu)造帶臨近主力生油洼槽,成為捕獲油氣的有利圈閉,能夠形成斷背斜油藏。

(3)斜坡帶油氣成藏模式。由于斜坡帶基底埋藏淺,剛性強(qiáng),屬于較穩(wěn)定的塊體,其構(gòu)造變動(dòng)相對(duì)要弱,褶皺變形主要為鼻狀構(gòu)造。在斜坡帶上面向生油洼槽的鼻狀構(gòu)造,處于流體勢(shì)場(chǎng)中的低位能勢(shì)區(qū),是油氣運(yùn)移的指向和主要途徑。大量的勘探實(shí)踐表明:面向生油洼槽的鼻狀構(gòu)造上大部分都找到了油氣藏。斜坡帶物源來(lái)自其上傾方向,可以形成上傾尖滅等巖性、地層油氣藏,若上傾方向有斷層遮擋又是油氣聚集的有利場(chǎng)所。

4 結(jié) 論

(1)萬(wàn)利特凹陷主要的生油層為下宗巴音組和查干組,主要生油洼槽為夾持于北部背斜和中央斷裂帶之間的深洼槽部分。

(2)中央斷裂帶為主要的油氣聚集帶,發(fā)育的油藏主要包括斷塊油藏、巖性上傾尖滅油藏、潛山油藏、地層不整合油藏等類型。

(3)萬(wàn)利特凹陷主要包括3種油氣成藏模式:中央斷裂帶油氣成藏模式、洼陷帶油氣成藏模式和斜坡帶油氣成藏模式。其中,洼陷帶的背斜油藏和中央斷裂帶油藏是今后主要的勘探目標(biāo)。