馬海-大紅溝凸起油氣成藏主控因素研究

王曉豐，翟肖峰

(山東正元建設(shè)工程有限責(zé)任公司，山東濟(jì)南 250101)

1 地質(zhì)概況

馬海―大紅溝地區(qū)位于柴達(dá)木盆地北緣塊斷帶(簡稱柴北緣)中段，屬于柴北緣一級(jí)構(gòu)造單元內(nèi)的一個(gè)亞一級(jí)構(gòu)造單元[1]。馬海―大紅溝凸起北部是賽什騰和魚卡斷陷，東為紅山斷陷，西南鄰伊克雅吾汝凹陷，東南為三湖凹陷；勘探面積5 200 km2，是前中生界古隆起，由馬仙、陵間、綠南及黃泥灘四條區(qū)域大斷裂所包圍，呈菱形狀，分為綠南山前構(gòu)造帶，中部的馬海-北極星-大紅溝構(gòu)造帶以及西南側(cè)的南八仙-北陵丘-東陵丘構(gòu)造帶，由于受馬仙和無東兩條左行走滑斷裂的影響，這些構(gòu)造帶均呈反“S”型北西向展布。馬海-大紅溝地區(qū)地面出露地層以第三系為主，其次為第四系及白堊系地層，受沉積、剝蝕及斷層等因素影響，各構(gòu)造地面出露地層層系有一定差異。該地區(qū)主要發(fā)育的地層有小媒溝組(J1、J2)、紅水溝組(J3)、路樂河組(E1+2)、下干柴溝組下段(E31)、下干柴溝組上段(E32)、上干柴溝組(N1)、下油砂山組(N21)、上油砂山組(N22)、獅子溝組(N23)、 七個(gè)泉組(Q1+2)。馬海-大紅溝凸起區(qū)油氣勘探始于20世紀(jì)50年代，先后發(fā)現(xiàn)南八仙油氣田和馬北氣田。

2 油氣成藏主控因素

2.1 烴源巖特征

2.1.1 烴源巖生烴能力

柴北緣第三系基本不具備生油條件,侏羅系是其主要烴源層,可以分為2 個(gè)大的含油氣系統(tǒng)(圖1) ,即:冷湖-南八仙一線及其以南為J1烴源巖控制的含油氣系統(tǒng),冷湖-南八仙以北為J2烴源巖控制的含油氣系統(tǒng)。前者烴源巖以含薄煤層的湖相暗色泥巖為主,主要發(fā)育在昆特依、伊北、鄂博梁I 和鄂博梁Ⅱ號(hào)4個(gè)凹陷,面積約7 200 km2,有機(jī)質(zhì)豐度高,成熟度高,綜合評(píng)價(jià)為一套較好的烴源巖；后者烴源巖以湖沼相煤系泥巖為主,發(fā)育在賽什騰、魚卡和紅山凹陷,面積約5 600 km2,有機(jī)質(zhì)豐度較高,成熟度較低,綜合評(píng)價(jià)為一套較差-好烴源巖。中侏羅世坳陷湖盆較早侏羅世穩(wěn)定,使得該地區(qū)的烴源巖除J21- J26以沼澤相為主的含煤系地層外,還有J27以泥巖、頁巖和油頁巖為主的湖相地層。該套烴源巖厚度為50～200 m ,分布穩(wěn)定,有機(jī)質(zhì)豐度高,母質(zhì)類型好,生烴強(qiáng)度大,有機(jī)碳含量平均為11%(26 塊巖樣) ,氯仿瀝青“A”為0.197% (11 塊巖樣) ,值得引起足夠重視[2]。凸起區(qū)被多個(gè)侏羅系生烴凹陷所包圍,北有賽什騰J2生油凹陷(最大厚度達(dá)800 m) 和魚卡J2生油凹陷(最大厚度達(dá)950 m) ,南有伊北J1生油凹陷(最大厚度達(dá)2 000 m) ,自身有尕丘J2次凹(最大厚度達(dá)600 m)和陵南J1次凹(最大厚度達(dá)900 m) 。

2.1.2 油、氣藏分布嚴(yán)格受生烴凹陷控制

馬海―大紅溝凸起區(qū)的油氣來源于周邊尕丘凹陷、賽什騰凹陷和伊北凹陷的侏羅系烴源巖[3]。三個(gè)凹陷侏羅系烴源巖的成熟演化和排聚作用控制了馬海―大紅溝凸起區(qū)油氣的分布。

圖1 柴達(dá)木盆地北緣中、下侏羅統(tǒng)(J1 + 2) 殘余厚度

南八仙構(gòu)造油氣藏的油氣來源于伊北凹陷和賽什騰凹陷；馬海構(gòu)造上早期生物降解原油和后期高成熟原油的主要油源區(qū)為賽什騰凹陷(馬海尕秀)，馬海構(gòu)造上成熟原油的主力油源區(qū)為東部的尕丘凹陷。

馬海―大紅溝凸起區(qū)鄰近生油氣中心的有效圈閉，油氣源充足，是石油、天然氣聚集的有利場所。如南八仙油氣田，深層(E31)兩期充注，油源充足；淺層一期充注，為次生油氣藏。馬北地區(qū)馬北1號(hào)、2號(hào)處于凸起高部位，距離賽什騰凹陷較近，曾有多期原油充注，并獲得了賽什騰凹陷和尕丘凹陷的雙源供油，馬北3號(hào)僅有尕丘凹陷單源一次充注。

就天然氣聚集而言，研究區(qū)生氣中心主要有伊北凹陷、賽什騰凹陷等。生氣中心對(duì)氣田的分布有明顯的控制作用。南八仙氣田、馬北構(gòu)造、馬西構(gòu)造和馬海氣田天然氣都主要來自伊北次凹和賽什騰凹陷，由于南八仙氣田緊鄰伊北次凹和賽什騰凹陷生氣中心，氣源條件好，從而形成大中型氣田，而馬海氣田離伊北次凹和賽什騰凹陷生氣中心較遠(yuǎn)，僅形成了小型的馬海氣田。當(dāng)然，形成氣田的大小還與圈閉形成早晚有關(guān)，早期形成的圈閉更有利。因此，處于生氣中心或鄰近生氣中心的有效圈閉氣源充足，是天然氣聚集的有利場所(圖2)。

另外，就圓丘1井和尕丘1井的鉆探結(jié)果而言，沒有取得突破，除了圈閉落實(shí)程度的原因，一個(gè)重要的原因可能是尕丘凹陷或其周邊侏羅系烴源巖的供烴能力有限。

2.2 斷裂展布及輸導(dǎo)體系

從馬海―大紅溝凸起區(qū)目前的油氣分布特征看，油氣藏分布與斷裂展布密切相關(guān)，除馬海深層地層超覆氣藏外，其它幾個(gè)油氣藏的分布嚴(yán)格沿?cái)嗔颜共?，表明斷裂是控制該區(qū)油氣分布的主要因素。

圖2 馬海―大紅溝凸起區(qū)生烴凹陷對(duì)油氣藏分布的控制作用

2.2.1 基底大斷裂控制著烴源巖的展布。

馬海―大紅溝凸起區(qū)周邊生烴凹陷中的中下侏羅統(tǒng)烴源巖受基底大斷裂的控制，與基底大斷裂的展布極為一致。

基底巖性特征：研究區(qū)鉆達(dá)基巖的井主要有仙3井等10余口井，巖性主要為下元古生界達(dá)肯大阪群的深變質(zhì)巖系。

基底形態(tài)特征：從二維地震解釋的T6層(基巖頂面)構(gòu)造圖(圖3)可以看出，研究區(qū)基底形態(tài)總體可概括為“兩凹夾一隆”。兩凹是指東北部的尕丘凹陷和西南部的陵間斷裂上盤、南八仙與東陵丘構(gòu)造之間的一個(gè)半向斜。研究區(qū)中部是由馬海構(gòu)造-北極星-大紅溝構(gòu)造組成的中部隆起帶。北部尕丘凹陷位于綠梁山前，綠南斷裂下盤，呈橢圓形，走向北西-南東，基底最大埋藏深度4 000多米，向四周逐漸抬升，沉積充填主要為第三系、白堊系和中、上侏羅統(tǒng)。中部隆起區(qū)基底隆起幅度較大，主體部位埋深在2 000 m以內(nèi)，馬海地區(qū)基底大多在1 000 m左右，北極星構(gòu)造高部位基底埋深僅400 m，向東南沉積加厚、基底有加深的趨勢。西南地區(qū)總體表現(xiàn)為一向西南傾斜的斜坡，在斜坡的背景上，南北兩端發(fā)育有東陵丘構(gòu)造和南八仙構(gòu)造，在兩個(gè)構(gòu)造的中間(即北陵丘構(gòu)造以西)發(fā)育一個(gè)受控于陵間斷裂的凹陷。凹陷主體埋深達(dá)到8 000 m，而南八仙構(gòu)造基底埋藏深度在4 000 m以內(nèi)，東陵丘構(gòu)造的基底大致在3 000 m左右，西南部的基底呈北西-南東兩頭高，中間低的特征。馬海─大紅溝凸起區(qū)在中生界沉積前基巖就是一個(gè)古隆起。

2.2.2 構(gòu)造圈閉的形成與分布受斷裂控制

柴達(dá)木盆地構(gòu)造樣式主要受喜山期昆侖山和祁連山的擠壓以及阿爾金斷裂的擠壓走滑作用控制，以褶皺和逆沖斷層為主要特征[4]。燕山晚期的擠壓作用也發(fā)育壓縮構(gòu)造。在燕山早期的伸展環(huán)境和喜山期擠壓環(huán)境下的局部伸展環(huán)境中，發(fā)育有伸展構(gòu)造樣式。在擠壓環(huán)境下某些斷裂具有明顯的走滑活動(dòng)，形成了走滑構(gòu)造樣式。

圖3 馬海-大紅溝凸起地震解釋T6層(基巖頂面)構(gòu)造

研究區(qū)構(gòu)造圈閉展布規(guī)律十分明顯，由南向北成排成帶呈弧形、反“S”形展布，其形成演化受斷裂控制。綠南山前構(gòu)造帶受綠南斷裂及其次級(jí)斷裂控制，馬海及馬海北構(gòu)造受馬仙斷裂及其次級(jí)斷裂控制。南八仙-北陵丘-東陵丘構(gòu)造受深層基底斷裂及淺層滑脫斷裂的控制。馬海-大紅溝凸起區(qū)構(gòu)造樣式的發(fā)育特征與凸起區(qū)構(gòu)造單元有密切關(guān)系，綠南山前構(gòu)造帶主要以斷展褶皺和沖斷構(gòu)造為主；馬海-大紅溝構(gòu)造帶主要以斷鼻構(gòu)造、疊瓦扇沖斷組合、花狀構(gòu)造和Y字構(gòu)造為主；南八仙-北陵丘構(gòu)造帶則主要以頂板反沖雙重構(gòu)造為主。

馬海-大紅溝凸起區(qū)的構(gòu)造樣式基本上包括以下幾種類型：①?zèng)_斷構(gòu)造樣式及疊瓦扇沖斷組合；②背沖背斜；③斷展褶皺；④斷鼻構(gòu)造；⑤頂板反沖雙重構(gòu)造；⑥花狀構(gòu)造；⑦Y字構(gòu)造。

2.2.3 斷裂是油氣運(yùn)移聚集的最重要通道

研究區(qū)油氣主要儲(chǔ)集在第三系儲(chǔ)層中，而中、下侏羅統(tǒng)烴源巖生排出的油氣要進(jìn)入第三系，尤其是要進(jìn)入凸起區(qū)下干柴溝組及其以上地層，斷裂則是油氣運(yùn)移聚集的重要通道。研究區(qū)的輸導(dǎo)體系包括斷層、砂巖輸導(dǎo)層、不整合面以及裂縫。斷層和不整合面是油氣運(yùn)移的主干通道。研究區(qū)儲(chǔ)層與烴源巖的溝通主要靠斷層和不整合面[5-7]。

伊北凹陷生成的油氣只有通過不整合面(T6和TR層面)或侏羅系內(nèi)部輸導(dǎo)體(砂巖輸導(dǎo)層)等與陵間斷裂溝通；自陵間斷裂運(yùn)移，再通過不整合面(T6和TR層面)或侏羅系內(nèi)部輸導(dǎo)體(砂巖輸導(dǎo)層)等與仙南斷裂溝通，進(jìn)入南八仙構(gòu)造，形成深部原生油氣藏。后期的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，使仙北斷裂溝通深部原生油氣藏，導(dǎo)致原生油氣藏破壞，油氣沿仙北斷裂向上運(yùn)移，形成次生油氣藏(圖4)。油氣還可以沿輸導(dǎo)體進(jìn)一步向北。據(jù)自生伊利石K/Ar測年法與包裹體均一化溫度法推算，南八仙油氣運(yùn)移主要有兩期：E3-N1、N2(主要為N23)。

就南八仙油氣藏而言，斷層作為主要輸導(dǎo)體，燕山晚期-喜山早期的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)形成的斷層或使早期斷層復(fù)活。它與伊北凹陷侏羅系烴源巖的生、排烴期(E1+2早期進(jìn)入生油窗，主要生烴期為E3-N1中晚期)非常吻合，形成早期原生油氣藏。喜山中、晚期的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)形成的斷層或使早期斷層復(fù)活，導(dǎo)致早期原生油氣藏破壞，形成次生油氣藏，同時(shí)也使早期原生油氣藏再次充注，形成晚期原生油氣藏。

賽什騰凹陷生成的油氣只有通過不整合面(T6和TR層面)或上侏羅統(tǒng)(或白堊系)內(nèi)部輸導(dǎo)體(砂巖輸導(dǎo)層)等與馬仙斷裂溝通；自馬仙斷裂運(yùn)移，再通過不整合面(T6層面)、E1+2內(nèi)部輸導(dǎo)體(砂巖輸導(dǎo)層)等斷裂，進(jìn)入馬海構(gòu)造，形成馬海地區(qū)油氣藏(圖4)。

尕丘凹陷生成的油氣只有通過不整合面(T6層面)及相關(guān)斷層與砂巖輸導(dǎo)層進(jìn)入馬海北及馬海構(gòu)造(圖4)。

2.3 圈閉的形成時(shí)間和有效性

圈閉的形成時(shí)間：馬海―大紅溝凸起區(qū)主要為第三系沉積，圈閉均發(fā)育于古凸起上或其邊緣。從圖上分析可知(圖5)，凸起區(qū)周邊凹陷烴源巖的主要排烴期約在E32-N23，凸起區(qū)圈閉的形成期也在E32-N23。所以，形成越早的有效圈閉越有利于富集油氣，如南八仙深層等。

研究區(qū)第三系沉積于古凸起上，凸起周邊沉積存在超覆作用，而凸起上的沉積呈現(xiàn)頂薄翼厚的披覆特征，具備形成早期圈閉的條件。如南八仙深層。另外，像馬西、馬北1號(hào)和馬北3號(hào)構(gòu)造在凸起區(qū)形成也相對(duì)較早。

圈閉的有效性：圈閉形成較早，而且形態(tài)較完整，有利于油氣聚集，如南八仙深層、馬西、馬北一號(hào)圈閉較完整，而馬海、馬北四號(hào)圈閉相對(duì)較差。因?yàn)楹笳邩?gòu)造主體部位有斷層穿過。由于圈閉有效性的差異，馬海氣田氣層主要分布在大段泥巖所夾的薄砂層中，而馬西1、馬北1井油氣則分布在厚砂層中。馬西1井鉆至1 095.27 m發(fā)生井涌，試油該層10mm油嘴日產(chǎn)氣16×104m3，壓力系數(shù)高達(dá)1.50，與南八仙2 850～3 200 m E31壓力系數(shù)1.45～1.8相當(dāng)。而馬海馬8井壓力系數(shù)不超過1.15，馬北1井為1.13，說明馬西圈閉的有效性優(yōu)于馬海、馬北一號(hào)構(gòu)造。就研究區(qū)而言，E31區(qū)域泥巖蓋層在該區(qū)十分重要，它為基巖和地層超覆油氣藏的形成創(chuàng)造了有利的條件。

圖4 馬海-大紅溝地區(qū)輸導(dǎo)體系類型示意

圖5 馬北地區(qū)含油氣系統(tǒng)事件

2.4 油氣藏的保存

不同的儲(chǔ)、蓋組合對(duì)油氣保存起到很大作用[6-7]。凸起區(qū)有3套儲(chǔ)、蓋組合：①N和E23砂泥巖互層儲(chǔ)、蓋組合,反映次生油氣藏的成藏特點(diǎn),各組地層中的泥質(zhì)巖可作為其下伏儲(chǔ)層的直接或間接蓋層。② 古近系 E13區(qū)域性儲(chǔ)、蓋組合，E13中上部有一套區(qū)域性泥巖蓋層 ,厚度為 60～240 m，這套區(qū)域蓋層西厚東薄，分布穩(wěn)定，與凸起區(qū)的油氣藏分布關(guān)系十分密切。③ 基巖裂縫、風(fēng)化殼與其上不整合儲(chǔ)、蓋組合，在古凸起較高部位，侏羅系超覆或E13蓋層直接覆蓋于基巖之上。這3套儲(chǔ)、蓋組合形成的油氣藏在凸起區(qū)都有發(fā)現(xiàn) 。

喜山晚期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)使研究區(qū)整體抬升，地層大量剝失，形成晚期斷裂或使早期斷裂復(fù)活，凸起區(qū)高部位現(xiàn)今出露地層自西向東為N1、E3和K，可能對(duì)已形成的油氣藏進(jìn)行了調(diào)整和改造，并導(dǎo)致油氣散失。

在實(shí)際的油氣藏中，南八仙淺層油氣藏為次生形成。平頂山、綠梁山前均存在油苗，反映油氣曾直接通達(dá)地表。南八仙構(gòu)造上的天然氣重的碳同位素組成與小的甲乙烷碳同位素差值表明這些天然氣具有高的成熟度和差的保存條件。

3 結(jié)論

馬海―大紅溝凸起區(qū)烴源巖生烴能力較好，生烴中心控制油氣總體分布格局；斷裂控制烴源巖的展布，斷裂控制構(gòu)造圈閉的形成與分布，油源斷層是油氣運(yùn)移的重要通道；圈閉形成時(shí)間越早，越有利于油氣的聚集；良好的儲(chǔ)蓋組合是油氣保存的關(guān)鍵，構(gòu)造運(yùn)動(dòng)是油氣藏改造和破壞的根本因素。

[1] 汪立群,龐雄奇,黨玉琪，等.柴北緣馬海 - 大紅溝凸起油氣成藏模式與有利勘探目標(biāo)[J].石油與天然氣地質(zhì)，2004,25(6)：696-702.

[2] 姜振學(xué)，龐雄奇，羅群，等.柴北緣西部油氣成藏的主控因素[J].石油與天然氣地質(zhì)，2004,25(6)：692-695.

[3] 王玉華.柴達(dá)木盆地北緣地區(qū)油氣運(yùn)聚與保存條件研究[D].黑龍江大慶：大慶石油學(xué)院，2002.

[4] 黨玉琪, 熊繼輝, 劉震,等.柴達(dá)木盆地油氣成藏的主控因素[J].石油與天然氣地質(zhì)，2004,25(6)：614-619.

[5] 彭立才，朱思俊，王衛(wèi)星，等.柴達(dá)木盆地北緣馬北1號(hào)圈閉油氣成藏機(jī)理與模式[J].新疆石油地質(zhì),2006,27(6):673-677.

[6] 梅文科. 準(zhǔn)噶爾盆地烏倫古坳陷油氣成藏主控因素研究[J].石油地質(zhì)與工程，2013,27(6)：15-18.

[7] 翟肖峰，彭立才 常象春，等. 馬海―南八仙地區(qū)油氣輸導(dǎo)體系特征及其成藏作用[J].石油地質(zhì)與工程，2012,27(4)：1-4，8.