烏里雅斯太凹陷蘇布構造帶油氣成藏特征與勘探方向

謝靜平

(中國石油華北油田分公司，河北 任丘 062552)

0 引 言

近年來，華北油田在陸相斷陷洼槽聚油理論的指導下，在二連盆地洼槽區取得了地層-巖性隱蔽性油氣藏勘探的成功[1-5]。烏里雅斯太凹陷南洼槽作為二連盆地油氣富集的洼槽區一直是勘探的主要目標區，前人對南洼槽整體的沉積層序和儲層特征都有較深入的研究，但刻畫相對較粗，也存在一些認識不足的地方，特別是處于南洼槽的蘇布地區，勘探程度低，對該區有利砂體精細刻畫和成藏特征(特別是中深層)相關研究甚少。2019年，在新三維地震資料基礎上，做了以下研究：①重新認識油源條件，堅定下洼找油信心；②重新認識沉積條件，明確有效砂體分布規律，運用多種方法、手段聯合進行了砂體刻畫；③重新認識儲層條件，洼槽有效儲層發育；④重新構建成藏模式，精雕細刻定圈閉目標。在完成相關研究工作的基礎上，轉變勘探部署思路，為了明確該區的砂體展布規律和油氣成藏特征以及下步勘探的有利目標區，以南洼槽蘇布構造帶為例，分析了該區的油源和沉積儲層條件，并對該區的砂體進行了刻畫，明確了有利儲層發育區、油氣成藏模式和油氣分布規律，該區的成功經驗對其他富油洼槽區的勘探具有重要的理論意義和價值[6-14]。

1 區域地質特征

烏里雅斯太凹陷分為南、中、北3個次級洼槽，油氣勘探主要集中在南洼槽。南洼槽凹陷結構簡單，早期為不對稱雙斷結構，后期為西北斷東南超的半地塹結構。南北兩側發育蘇布和木日格2個寬緩的鼻狀構造，將南洼槽分割成“三洼夾兩低隆”的構造格局；鼻狀構造背景上發育系列小型雁列式斷裂，展布與凹陷北東走向基本一致。南洼槽由西向東分別為西部陡坡帶、中部洼槽帶、東部斜坡帶，西部陡坡帶受西側控盆邊界大斷裂控制；整體趨勢為東高西低、北高南低。東部斜坡帶為緩坡帶，東部緩坡帶受3個坡折及斷層控制[15-16]，可進一步劃分為斜坡內帶、中帶和外帶(圖1)。

圖1 烏里雅斯太凹陷南洼槽構造分布及地層綜合柱狀圖

由圖1可知：研究區蘇布鼻狀構造帶下白堊統地層自下而上發育阿爾善組、騰格爾組和賽漢塔拉組。其中，阿爾善組自下而上劃分為阿一至阿四段，騰格爾組自下而上可分為騰一段和騰二段，騰一段下段劃分為 Ⅳ、Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ 共4套砂組。該區主要目的層為騰一下段、阿四段和阿三段3套含油層系。該區發育阿爾善組和騰一段烴源巖，且處于成熟階段，而騰二段埋藏較淺處于未成熟階段，不具備生油氣條件。

南洼槽阿爾善沉積時期物源供給充分，陡坡帶、緩坡帶兩側均發育扇三角洲，物源具有繼承性，表現為東南部持續抬升西北部沉降的西北斷東南超特征。騰一下段沉積時期主要物源來自陡坡帶，發育扇三角洲，前緣水下分流河道、席狀砂微相砂體發育，少量物源來自東部緩坡帶發育的辮狀河三角洲和湖底扇。Ⅳ砂組沉積時期，湖盆范圍大，水體深，以一套湖侵泥巖沉積為主，為優質烴源巖；Ⅲ—Ⅰ砂組沉積時期，東部緩坡隆升，水體逐漸變淺，陡坡帶物源規模逐漸變大，砂體向洼槽推進，Ⅱ、Ⅲ砂組逐次下超在Ⅳ砂組湖侵泥巖之上，沉積中心逐漸向湖盆中心遷移(圖2)。蘇布地區陡坡帶、斜坡外帶為快速堆積的平原亞相，儲層物性差，向洼槽區延伸，形成前緣水下分流河道、席狀砂及湖底扇等有利沉積微相。

圖2 南洼槽騰一下沉積演化模式及沉積相

2 成巖階段劃分

蘇布地區的成巖作用主要為壓實和溶解作用，根據普通薄片、鑄體薄片、鏡質體反射率(Ro)、XRD、掃描電鏡、孢粉分析等資料，將蘇布地區儲層成巖階段劃分為早成巖A期、早成巖B期、中成巖A期[17]。主要目的層段阿爾善組以及騰一下Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ砂組埋深為1 900.00～2 900.00 m，孢粉顏色以桔黃—棕色為主，孢粉熱變指數TAI為2.5～3.0，Ro大于0.50%，伊利石/蒙皂石混層中的蒙皂石層含量(I/S中S)為20%～55%，顆粒之間以線接觸為主、少量點接觸，見高嶺石、伊利石、白云石、方解石充填，成巖作用以溶解作用為主，發育次生孔隙，綜合判斷成巖階段為中成巖A期(圖3)。

圖3 烏里雅斯太凹陷南洼槽成巖作用序列及孔隙演化

3 油氣成藏條件

3.1 生油巖條件

南洼槽發育阿爾善組及騰一段2套厚度大、埋藏深、分布面積大的有效烴源巖。據第4次油氣資源評價，該區剩余資源量豐富，但轉化率較低[18]。南洼槽烴源巖有機相類型主體為D/E相，主要發育于阿爾善組頂部和騰一下段，母質主要為陸源有機質，生成的原油含硫量低，為凝析氣和輕質油[19]。騰一下段綜合評價為好烴源巖，阿爾善組為中等—好烴源巖。烴源巖母質類型主體為Ⅱ2—Ⅲ型，也發育Ⅱ1型。中部次洼為主生烴洼槽，中心主生烴巖騰一下段Ro為1.04%，排烴強度為75×104t/km2，阿爾善組Ro為1.20%，排烴強度為120×104t/km2。北部次洼騰一下段Ro為0.80%，排烴強度為45×104t/km2，生烴潛力大。蘇布鼻狀構造帶成熟門限深度為1 250.00～1 550.00 m，生油高峰期埋深為1 850.00～2 050.00 m，騰一下段、阿爾善組整體位于生烴門限深度以下，油源條件有利(表1)。

表1 蘇布地區烴源巖有機質豐度評價

3.2 儲層條件

3.2.1 儲層巖石學特征

南洼物源主要來自西部陡坡帶，北部蘇布地區和南部木日格地區母巖存在差異。北部蘇布地區儲層巖性主要為砂礫巖；碎屑顆粒含量為93%～96%，成分以石英、長石及花崗巖屑為主，少見變質巖屑；填隙物主要為泥質雜基，約為2%～6%，個別樣品見少量方解石；該區主要目的層按照巖石學三端元分類，巖石學類型為巖屑長石砂巖和長石巖屑砂巖，儲層長石含量高，利于形成次生溶蝕孔隙。南部木日格儲層巖屑組分以凝灰巖巖屑為主，巖石學類型為巖屑砂巖。因此，北段蘇布地區為花崗巖物源區，南段木日格地區為花崗巖和凝灰巖混合物源區。蘇布儲層粒間、粒內溶孔較木日格發育，物性好，儲集空間類型多樣，溶蝕孔隙發育，具備形成良好儲集條件的物質基礎。

3.2.2 儲集空間類型

蘇布地區主要目的層儲集空間以粒間溶孔和粒內溶孔為主，長石溶孔及粒間溶孔相對發育，薄片資料顯示溶蝕作用強，顆粒之間以線接觸為主、少量點接觸，且顆粒含量為93%～96%，膠結類型以接觸式膠結為主，其中，北部粒間、粒內溶孔較南部發育，選取了該區太52X、太60X 2口井為例(圖4)。由圖4可以看出，鑄體薄片內可見到粒間溶孔及粒內溶孔，儲集空間還可見油質浸染。

圖4 蘇布地區儲層孔隙特征

此外，該區主要目的層儲層也具有較好的孔隙結構，分析該區太52X、太60X 2口井主要目的層不同深度的樣品的數字巖心資料可知，弛豫時間為1～10、10～100、100～10 000 ms分別代表小、中、大孔，從區間孔隙度分析，太52X井儲層孔徑分布以中大孔徑為主，可動流體孔隙度占主要部分，反映儲層可動部分的大中孔隙所占比例較大， 太60X井反映儲層以小孔徑為主，中大孔徑較發育，總體來說孔隙結構較好(圖5，圖例表示油層深度和對應樣品號)。

圖5 蘇布地區埋藏深度與物性關系

3.2.3 儲層物性

烏里雅斯太凹陷南洼槽儲層巖石礦物成分總體分選差，呈次棱角狀，顆粒呈接觸式分布、排列緊密，結構及成分成熟度較低；石英顆粒普遍見次生加大邊；長石顆粒相對偏粗，部分已深泥化。儲層巖石物性總體上較差，孔隙度為6.5%～9.4%，平均為8.6%，滲透率為0.7～19.9 mD，平均為7.6 mD，以低—特低孔、低—特低滲儲層為主(表2)。儲層物性受母巖類型、沉積相帶、成巖演化、有機酸溶蝕等因素影響，砂體埋深大，仍可形成有效儲層。

表2 蘇布地區巖石物性統計

3.3 儲蓋組合條件

騰一下段Ⅳ砂組湖侵域沉積的湖泛泥巖生烴能力強，為良好的生油巖；上覆騰一下段Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ砂組為良好的儲層，砂組之間的泥巖為良好的蓋層。阿爾善組砂礫巖和暗色泥巖互層構成了良好的儲蓋組合；其上是騰一段早期(Ⅳ砂組)湖侵域沉積的湖泛泥巖 ，在縱向上形成良好的生儲蓋組合。因此，蘇布鼻狀構造鄰近洼槽區的生烴強度較大、具有較大規模的儲集砂體，位于油氣運聚的主匯流方向上，騰二段末期為大量排烴期，構造、圈閉形成的時間早于烴源巖大量生排烴期，時空配置關系較好，油氣優勢聚集，具備規模富集油氣藏的成藏條件。

4 油氣成藏模式

4.1 成藏機理

長石作為碎屑巖中易溶礦物，溶解度受到溫度、壓力、pH值、有機酸等因素的影響。蘇布地區平均地溫梯度為0.042 ℃/m(二連盆地平均為3.890 ℃/m)，地層壓力系數為0.82～1.08，地層壓力隨著深度加深而增大。深埋于洼槽內的烴源巖含有豐富的有機質，進入成熟階段，在高溫高壓條件下有機質發生降解排烴，自身產生孔隙和有機酸，在水和CO2參與下，長石與有機酸產生絡合作用發生溶解是產生次生孔隙的主要成因機制[20-21]。蘇布鼻狀構造帶儲層碎屑巖的長石含量高，在酸溶增孔作用下，垂向上發育多個異?？紫稁?，南洼槽在2 000.00～3 200.00 m發育多個異?？紫稁В纬蓛印疤瘘c”段，使得深層也有尋找優質富集油藏的儲層條件(圖6)。

圖6 蘇布地區埋藏深度與物性關系

4.2 油氣成藏模式

油氣成藏模式是油氣藏形成和賦存狀態的高度概括[22]。在上述油氣成藏條件和成藏機理分析的基礎之上，構建了蘇布鼻狀構造帶3種成藏模式(圖7)。

圖7 烏里雅斯太凹陷蘇布地區油氣成藏模式

4.2.1 常規油藏橫向構造聚集，有利砂體富集油藏模式

中、淺層發育構造-巖性、地層油藏。阿爾善組末期地層遭受剝蝕，與上覆的騰一段形成不整合接觸，中次洼和北次洼生成的油氣通過不整合面、砂體和油源斷層等疏導體系經過側向運移和垂向運移到騰一下段和阿爾善組砂組中，騰一下段砂體沉積前蘇布構造區形成橫向構造帶，對沉積砂體的展布起到了控制作用，翼部砂體發育，騰一下段Ⅳ砂組下傾方向與洼槽區暗色泥巖對接，上傾方向與不整合面形成地層不整合遮擋油氣藏；騰一下段Ⅲ砂組下傾方向與洼槽區暗色泥巖對接，在鼻狀構造的高部位受斷層遮擋形成構造-巖性油氣藏[23]，因此，中淺層騰一下段構建了常規 “橫向構造聚集，有利砂體富集油藏”模式。

4.2.2 非常規致密砂礫巖油氣藏模式

阿爾善組儲層次生孔隙發育經歷了2期溶蝕作用，在不整合被掩埋前，大氣淡水淋濾等表生成巖作用對儲層產生強烈的改善作用；在不整合被埋藏后，當流體運移經過時再次對不整合面上、下儲層產生溶蝕改造作用。騰一下段Ⅳ砂組厚層湖相泥巖為良好的頂板條件，阿爾善組為大型扇三角洲沉積，砂礫體發育規模大，為油氣儲集的場所，上覆騰一下Ⅳ砂組烴源巖通過不整合面疏導，阿爾善烴源巖通過層間疏導，源巖生烴過程中產生有機酸流體，沿不整面流動，對不整合面附近的砂體酸溶改造，形成深層有效儲層。油源、運移、儲集條件都好，氣油比高，阿四段上部構建了非常規致密砂礫巖油氣藏模式。

4.2.3 非常規泥頁巖油氣藏模式

該類油氣藏形成于優質的烴源巖條件，有機質生成液體石油和天然氣，體積膨脹，而泥頁巖較致密，壓力不容易釋放，導致微孔隙和裂縫的形成，并以其為主要儲集空間， 且微孔隙和裂縫系統封閉性好，生成的油氣就地儲存，為自生自儲式油氣藏[24]，阿爾善組四段下部構建了非常規泥頁巖油氣藏模式。

聚油區帶從淺層鼻狀隆起區到深層凹陷區呈連續型分布。致密砂礫巖油氣藏具有物性差、非均質性強、儲層展布規律復雜等特點，選用合理的儲層改造以及打水平井等措施能使得該類油氣藏得到有效開發動用[25-27]。加強致密砂礫巖油氣藏的攻關研究，對于二連盆地的下洼勘探來說是一個新的領域和突破。由于3種成藏模式的存在，在縱向上烴源巖熱演化程度控制氣油比，具體表現為：0.7%

5 勘探效果與下步方向

蘇布鼻狀構造區部署鉆井5口，4口井發現較厚油層，3口獲高產工業油流，太52X井騰一段Ⅲ砂組抽汲求產日產油為28.14 t/d；太50X井騰一段壓后日產油為16.89 t/d；太60X阿爾善組放噴獲日產為34.47 t/d高產油流，為目前二連盆地深層獲自然產能最高的井。越靠近洼槽區氣油比越高，向凝析油氣藏過渡，深層原油品質好，降低了成藏有效儲層物性的下限，有利于洼槽區成藏。目前該地區已上報預測儲量為4 000×104t以上，控制儲量為1 400×104t以上。烏里雅斯太南洼槽蘇布地區的勘探成果是下洼找油的成功實踐，堅定了在下洼區物性差的中深層地區仍然可以找到自然產能高的富集油藏的信心，極大拓展了洼槽區的勘探空間，明確了下步勘探目標和方向。即在接近中次洼低洼部位部署探井，探索南洼槽致密砂礫巖油氣藏領域。此外，中洼槽與南洼槽具有相同地質背景，中洼槽是新區勘探突破的現實地區，也是烏里雅斯太凹陷的下步勘探方向。

6 結 論

(1) 蘇布鼻狀構造區具有好的生油、儲層條件、儲蓋組合等成藏條件，時空配置關系好，油氣優勢聚集，具備規模富集油氣藏的成藏條件。

(2) 蘇布鼻狀構造區碎屑巖儲層長石含量高，長石作為碎屑巖中易溶礦物在表生和深埋條件下，受地表水、高溫高壓和有機酸等作用，垂向上發育多個異常孔隙帶，是油氣儲集的良好場所。

(3) 創新建立了常規 “橫向構造聚集，有利砂體富集油藏”、非常規 “致密砂礫巖油氣藏”和非常規“泥頁巖油氣藏”3種成藏模式，對油氣的橫向和縱向分布特征有很好的預測作用。其中，非常規對于二連地區下洼勘探是一個新的領域，有著極其重要的意義。