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    海拉爾盆地呼和湖凹陷下白堊統(tǒng)層序構(gòu)成樣式及油氣成藏模式

    2012-09-06 10:47:50李軍輝
    吉林大學學報(地球科學版) 2012年4期
    關鍵詞:辮狀河陡坡層序

    李軍輝

    大慶油田有限責任公司勘探開發(fā)研究院,黑龍江大慶 163712

    海拉爾盆地呼和湖凹陷下白堊統(tǒng)層序構(gòu)成樣式及油氣成藏模式

    李軍輝

    大慶油田有限責任公司勘探開發(fā)研究院,黑龍江大慶 163712

    分析在不同構(gòu)造背景下發(fā)育的層序構(gòu)成樣式,可以更加精確地預測有利勘探區(qū)帶和油氣藏。利用地震、鉆井、測井、巖心以及古生物等資料,依據(jù)層序界面特征,將呼和湖凹陷下白堊統(tǒng)劃分為3個二級層序、5個三級層序。依據(jù)構(gòu)造背景,將研究區(qū)劃分出斷控陡坡帶、緩坡斷階帶、洼槽帶等3種構(gòu)造單元,在此基礎上分不同構(gòu)造單元建立了相應的層序構(gòu)成樣式:斷控陡坡型層序構(gòu)成樣式、緩坡斷階型層序構(gòu)成樣式、洼槽型層序構(gòu)成樣式。研究結(jié)果表明,不同的構(gòu)造單元具有各自特征的層序構(gòu)成樣式和沉積體系域構(gòu)成模式,不同類型層序構(gòu)成樣式也決定了不同的構(gòu)造單元具有不同的油氣成藏模式。在斷控陡坡帶主要發(fā)育斷層-巖性和斷鼻型油氣藏,在緩坡斷階帶發(fā)育斷層-巖性和地層超覆型油氣藏,在洼槽帶主要發(fā)育自生自儲型的透鏡體油氣藏;此外,洼槽邊緣可發(fā)育斷層-巖性型油氣藏。

    呼和湖凹陷;下白堊統(tǒng);構(gòu)造單元;層序構(gòu)成樣式;油氣成藏模式;油氣

    0 前言

    海拉爾盆地是大慶油田油氣資源的重點戰(zhàn)略接替領域之一,而烏爾遜凹陷和貝爾凹陷是該盆地目前發(fā)現(xiàn)的最有潛力的兩大凹陷,是油氣勘探的主要領域[1-2];但隨著海拉爾盆地勘探程度的深入,該盆地中部斷陷帶貝爾凹陷和烏爾遜等區(qū)帶可提供的勘探目標越來越少,其他凹陷將是盆地內(nèi)油氣資源接替的新領域[3]。呼和湖凹陷是該盆地16個凹陷中比較有前景的區(qū)域,已在和2井與和10井中分別獲得低產(chǎn)油流和工業(yè)油流,揭示具有良好的勘探潛力。然而,呼和湖凹陷具有多物源、短物源、相變快、構(gòu)造復雜等特點,嚴重影響著對沉積相帶、層序地層特征及層序構(gòu)成樣式的認識,從而制約了油氣的勘探及部署。筆者利用地震、鉆井、測井、巖心以及古生物等資料,依據(jù)層序界面特征,建立了研究區(qū)的層序地層格架;在此基礎上,分不同構(gòu)造單元建立了層序地層構(gòu)成樣式,進而對該地區(qū)油氣藏進行了預測,對該區(qū)油氣藏的進一步勘探具有一定的理論和現(xiàn)實意義。

    1 地質(zhì)概況

    呼和湖凹陷位于海拉爾盆地東南部,是海拉爾盆地的二級構(gòu)造單元,呈北東向展布,東與錫林貝爾凸起相鄰,西與巴彥山隆起相接,北部與伊敏凹陷相連,向南延伸出國界與蒙古相連。該凹陷分為5個構(gòu)造帶:將軍廟構(gòu)造帶(Ⅰ)、阿薩力構(gòu)造帶(Ⅱ)、輝索木構(gòu)造帶(Ⅲ)、胡舒廟構(gòu)造帶(Ⅳ)和東巴彥滾構(gòu)造帶(Ⅴ);2個向斜:烏南諾爾向斜(Ⅵ)和東巴彥滾向斜(Ⅶ)(圖1)。凹陷面積為2 500km2,沉積巖最大埋深約4 600m。其經(jīng)歷了3期構(gòu)造演化階段,分別為早期伸展斷陷階段、中期熱沉降斷-坳階段和晚期坳陷階段[4],基本形成東超西斷的構(gòu)造格局。白堊系為盆地主體沉積,從下至上劃分為下白堊統(tǒng)銅缽廟組(K1t)、南屯組(K1n)、大磨拐河組(K1d)、伊敏組(K1y)及上白堊統(tǒng)青元崗組(K2q)[5]。主要生油層系分布于下白堊統(tǒng)的銅缽廟組、南屯組、大磨拐河組,因此也是研究的重點。

    2 層序地層格架的建立及沉積演化

    以層序地層學理論為指導,通過對全凹陷范圍內(nèi)的地震、鉆井、測井、巖心以及古生物等資料的綜合研究,建立了呼和湖凹陷下白堊統(tǒng)等時層序地層格架[6]。

    呼和湖凹陷下白堊統(tǒng)劃分為3個二級層序、5個三級層序(圖2)。呼和湖凹陷層序充填過程與凹陷的構(gòu)造演化相對應,具有明顯的階段性,它們構(gòu)成多個區(qū)域性沉積旋回,具有不同的沉積體系類型和分布樣式,在古構(gòu)造格架、沉降中心和沉積體系分布等方面存在差異[7-8]。

    整體上,層序演化特征表現(xiàn)為:①銅缽廟組時期,發(fā)育以沖積扇、扇三角洲為主的沉積體系,局部深洼部位發(fā)育深湖-半深湖相,反映物源區(qū)地形起伏高差大、盆緣陡的特點。沉積特征也說明凹陷處于斷陷初始裂陷期階段,地殼伸長、斷裂活動、斷塊差異沉降明顯、凹隆相間。②南屯組時期,主要發(fā)育扇三角洲、辮狀河三角洲和湖底扇沉積體系,同時發(fā)育一套以黑色泥巖為主的湖相沉積;這反映物源區(qū)后退,沉積物粒度變細的特點。沉積特征表明該時期處于強烈裂陷沉降幕,并伴隨著更強烈的拉張,使湖泊變深、變大。③大磨拐河組時期,進入熱沉降期。熱沉降早期,盆地經(jīng)受輕微的伸展作用,而在后期盆地經(jīng)歷了右旋張扭走滑作用,造成該階段沉積物上、下存在明顯的差異[9]。大一段時期,湖泊水體穩(wěn)定加深、水域面積擴大、沉積體系類型簡單、規(guī)模較小,主要發(fā)育辮狀河三角洲沉積體系,局部深湖-半深湖環(huán)境中發(fā)育湖底扇和深水濁積砂沉積體系;大二段時期,沉積幅度相對大一段較小,湖泊面積縮小,主要發(fā)育濱淺湖和沼澤沉積體系,局部地區(qū)發(fā)育扇三角洲沉積體系(圖3)。

    3 層序構(gòu)成樣式分析

    不同的構(gòu)造單元具有不同的層序構(gòu)成樣式和沉積體系構(gòu)成模式[10-11]。根據(jù)構(gòu)造背景分析,研究區(qū)可劃分出3種典型構(gòu)造單元:斷控陡坡帶、緩坡斷階帶、洼槽帶(圖1)。根據(jù)構(gòu)造地層格架,可劃分出3種典型的層序構(gòu)成樣式:斷控陡坡型層序構(gòu)成樣式、緩坡斷階型層序構(gòu)成樣式、洼槽型層序構(gòu)成樣式。

    圖1 研究區(qū)位置及構(gòu)造單元劃分圖Fig.1 Plane position of study area and classification of structural unit

    3.1 斷控陡坡型層序構(gòu)成樣式

    該類型層序樣式主要發(fā)育于凹陷邊緣,主要由主控斷層與次級斷層共同控制陡坡帶的發(fā)育。在研究區(qū),輝索木構(gòu)造帶、胡舒廟構(gòu)造帶及東巴彥滾構(gòu)造帶均發(fā)育斷控陡坡型層序構(gòu)成樣式。因構(gòu)造演化階段的不同,該類型層序樣式展現(xiàn)出不同的特征。

    湖盆陡坡帶的主干斷裂為盆緣斷裂,其與物源供給作用共同影響下降盤一側(cè)層序地層堆砌樣式以及層序內(nèi)部沉積相的構(gòu)成。呼和湖凹陷斷控陡坡型層序構(gòu)成樣式與同沉積斷裂活動有關,受同沉積斷裂影響,沿下降盤一側(cè),粗碎屑體系垂向加積。隨著湖水的加深,邊緣扇從早期的沖積扇向扇三角洲、深水扇三角洲或湖底扇演化[12-13]。各時期總體上表現(xiàn)為:低位體系域發(fā)育大型扇三角洲、辮狀河三角洲沉積體系,而向凹陷中心則發(fā)育由扇三角洲和辮狀河三角洲前緣向遠端搬運而堆積的湖底扇沉積體系;水進體系域湖盆面積擴大,沉積體系后退,形成退積型扇三角洲、辮狀河三角洲沉積體系,局部深洼地區(qū)發(fā)育深水濁積砂體;高位體系域時期,湖盆收縮,沉積體系向凹陷內(nèi)部推進,發(fā)育相對規(guī)模較小的進積型扇三角洲、辮狀河三角洲沉積體系,向凹陷中心則局部發(fā)育小型濁積砂體,反映沉積物供給缺乏或未搬運至凹陷區(qū)(圖4)。

    3.2 緩坡斷階型層序構(gòu)成樣式

    緩坡斷階型層序樣式表現(xiàn)為多級斷裂坡折在呼和湖凹陷不同的充填演化時期控制著沉積相帶的展布。斷階帶一般由多級順向斷層構(gòu)成,其構(gòu)成沉積物多級輸送的路徑。

    圖2 呼和湖凹陷層序地層劃分方案Fig.2 Sequence stratigraphy division in Huhehu depression

    圖3 過海參7與和1井沉積斷面相Fig.3 The fault profile of sedimentary cross Haican 7and He 1

    圖4 呼和湖凹陷斷控陡坡型層序構(gòu)成樣式Fig.4 Sequence components of fault-controlled steep slope in Huhehu depression

    呼和湖凹陷緩坡帶邊界斷層坡度較緩,斷距較小,發(fā)育的同沉積斷階帶??刂浦练e相帶的展布。將軍廟構(gòu)造帶和阿薩力構(gòu)造帶均發(fā)育緩坡斷階型層序構(gòu)成樣式。緩坡帶受同沉積斷階帶的控制,砂體搬運距離較遠,沉積物粒度相對較細,主要以辮狀河三角洲為主。低水位體系域發(fā)育低位辮狀河三角洲沉積體系,靠近洼槽邊緣的斷裂下降盤一側(cè),相對低洼的較深水區(qū)發(fā)育湖底扇體系;水進體系域湖盆面積擴大,物源后退,形成退積型辮狀河三角洲,局部深洼地區(qū)發(fā)育濁積砂體;高水位體系域時期,湖盆收縮,物源向凹陷內(nèi)部推進,形成進積型辮狀河三角洲沉積體系,而在南屯組末期和大磨拐河組末期,沉降具有多旋回、震蕩性的特點。其沉積物不斷充填湖盆,湖泊水域逐漸縮小,由于湖泊被充填淤淺、河道的廢棄等因素,沼澤相較發(fā)育,尤其在最大湖泛面附近沼澤相極其發(fā)育,可聚集成較厚的煤層(圖5)。

    3.3 洼漕帶型層序構(gòu)成樣式

    圖5 呼和湖凹陷緩坡斷階型層序構(gòu)成樣式Fig.5 Sequence components of gentle slope break in Huhehu depression

    洼槽帶是緩坡帶和陡坡帶之間的沉積厚度最大的地帶,一般位于湖盆中央,缺少斷裂活動,是湖盆的沉積中心地帶和湖盆水體相對較深的地帶,常以深湖-半深湖、湖底扇和扇三角洲前緣以及辮狀河三角洲前緣等沉積體系為主。研究區(qū)洼槽帶物源主要以短軸方向為主。南一段沉積時期,處于伸展斷陷期,沉積物堆積速度快、沉積物粒度相對較粗,洼槽兩側(cè)主要發(fā)育扇三角洲沉積體系;南二段沉積時期,斷裂持續(xù)活動,水體加深,湖泊面積擴大,靠近陡坡帶發(fā)育扇三角洲沉積體系,緩坡帶發(fā)育辮狀河三角洲沉積體系;大磨拐河組沉積時期,處于斷坳轉(zhuǎn)換期,沉積物粒度相對較細,洼槽兩側(cè)主要發(fā)育辮狀河三角洲沉積體系。洼槽帶中心部位由于重力流的控制作用,常發(fā)育深水濁積砂和湖底扇沉積體系(圖6)。

    4 層序構(gòu)成樣式與油氣成藏模式

    不同的構(gòu)造單元具有各自特征的層序構(gòu)成樣式和沉積體系域構(gòu)成模式,這種特殊的層序地層構(gòu)成樣式也決定了不同的構(gòu)造單元具有不同的油氣成藏模式。

    斷控陡坡帶不但控制砂體的厚度和展布方向,而且還控制著優(yōu)質(zhì)烴源巖的發(fā)育,進而對巖性油氣藏富集帶的發(fā)育位置進行控制[14-15]。在斷控陡坡帶的斷層下降盤,沉積了較厚的低位域砂體,且儲層物性良好;而發(fā)育在低位域砂體之上的水進域和高位域早期優(yōu)質(zhì)烴源巖既是其直接的油源巖,也是低位域砂體的蓋層,構(gòu)成了良好的生、儲、蓋組合。而且斷控斷層的生長指數(shù)大,并易形成斷面泥質(zhì)涂抹層,造成側(cè)向封堵,形成有利的斷層封閉[16];因此,在斷控陡坡帶附近容易形成斷層-巖性和斷鼻型油氣藏。

    在緩坡斷階帶上,受同沉積斷裂的控制,辮狀河三角洲或扇三角洲砂體發(fā)育,儲層物性良好,且由于緩坡帶是低勢區(qū)(相對于生油凹陷中心來說),緊鄰生油中心,是油氣運移的指向區(qū),發(fā)育的低位域砂體與水進域和高位域早期的厚層泥巖組合,容易形成斷層-巖性和地層超覆等類型油氣藏。

    圖6 呼和湖凹陷洼槽型層序構(gòu)成樣式Fig.6 Sequence components of cavity croove in Huhehu depression

    圖7 呼和湖凹陷油氣成藏模式圖Fig.7 Hydrocarbon accumulation model map in Huhehu depression

    洼槽帶一般是盆地的沉積中心,也是凹陷的油源中心,巖性圈閉最發(fā)育。洼槽帶發(fā)育的湖底扇、深水濁積砂等砂體,儲層物性良好,并常常與水進域和高位域早期優(yōu)質(zhì)烴源巖直接接觸,有利于形成自生自儲型透鏡體油氣藏。此外,發(fā)育在洼槽邊緣的扇三角洲、辮狀河三角洲前緣砂體與深湖泥巖和斷層共同組合,可形成斷層-巖性油氣藏(圖7)。

    5 結(jié)論

    1)呼和湖凹陷層序充填過程與凹陷的構(gòu)造演化相對應,具有明顯的階段性。銅缽廟組主要發(fā)育沖積扇、扇三角洲沉積體系;南屯組主要發(fā)育扇三角洲、辮狀河三角洲和湖底扇沉積體系;大磨拐河組主要發(fā)育辮狀河三角洲、濱淺湖沉積體系。

    2)劃分出斷控陡坡帶、緩坡斷階帶、洼槽帶3種典型的構(gòu)造單元,在此基礎上分不同構(gòu)造單元建立了相應的層序構(gòu)成樣式:斷控陡坡型層序構(gòu)成樣式、緩坡斷階型層序構(gòu)成樣式、洼槽型層序構(gòu)成樣式。不同的構(gòu)造單元具有不同的層序構(gòu)成樣式,并導致其沉積特征存在較大差異。

    3)不同的構(gòu)造單元具有不同的油氣成藏模式:在斷控陡坡帶附近發(fā)育斷層-巖性和斷鼻型油氣藏,在緩坡斷階帶發(fā)育斷層-巖性和地層超覆型油氣藏,在洼槽帶深湖相中廣泛發(fā)育自生自儲的透鏡體油氣藏,此外,洼槽邊緣可發(fā)育斷層-巖性油氣藏。

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    Sequence Architecture Pattern and Pool-Forming Pattern of Lower Cretaceous in Huhehu Depression

    Li Jun-h(huán)ui

    Exploration and Development Research Institute,Daqing Oilfield Company Limited,Daqing 163712,Heilongjiang,China

    Favorable exploration areas and oil and gas reservoir can be predicted more accurately though analysis of sequence architecture pattern in different tectonic settings.Using seismic,drilling,logging,core,paleontology and so on,according to sequence interface characteristics,Lower Cretaceous in Huhehu depression is divided into 3second-order sequences,5third-order sequences.On the base of structure background,Huhehu depression is divided into fault controlled steep slope zone,gentle slope fault terrace zone and depression zone.Different tectonic units show different sequence architecture patterns:fault controlled steep slope zone sequence architecture patterns,gentle slope fault terrace zone sequence architecture patterns and depression zone sequence architecture patterns.The results show that different tectonic units have specific characteristics of sequence architecture patterns and sedimentary system composing model,and different types of sequence architecture patterns control oil-gas formation models.Fault-lithology oil and gas reservoir,fault oil and gas reservoir mainly develop in fault controlled steep slope zone sequence architecture patterns;Fault-lithology oil and gas reservoir,and stratigraphic overlap oil and gas reservoir mainly develop in gentle slope fault terrace zone;Authigenic reservoir lens reservoir mainly develops in depression zone.Moreover,depression edge can developfault-lithology oil and gas reservoir.

    Huhehu depression;Lower Cretaceous;tectonic units;sequence architecture patterns;pool-forming pattern;petroleum gas

    book=2012,ebook=570

    P618.13

    A

    1671-5888(2012) 04-0961-09

    2011-10-15

    國家“973”計劃項目(2009CB219306);教育部新世紀優(yōu)秀人才支持計劃項目(NCET-04-0345)

    李軍輝(1981-),男,博士,主要從事沉積與儲層方面研究,E-mail:lijunhui_li@163.com。

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