西藏倫坡拉盆地北緣中深層古近系牛堡組油氣成藏分析

孫 瑋，李智武，肖秋茍，王興建，王晨霞

（1.油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（成都理工大學(xué)），成都610059；2.中國石化勘探南方分公司，成都610041）

早在20世紀(jì)50年代，對青藏地區(qū)就開展了油氣地質(zhì)調(diào)查工作。1986年，《地球科學(xué)》刊登了西藏油氣地質(zhì)研究論文專輯，是當(dāng)時(shí)對青藏油氣地質(zhì)的階段性總結(jié)和較前緣的認(rèn)識。自1991年以來，對青藏地區(qū)開展進(jìn)一步的油氣資源評價(jià)工作，取得了多項(xiàng)成果［1－4］。這些研究在不同程度上分析了倫坡拉盆地的油氣地質(zhì)條件，基本肯定了倫坡拉盆地發(fā)育有較好的生油巖，具有一定的油氣勘探潛力，為該盆地目標(biāo)評價(jià)的研究奠定了基礎(chǔ)，且經(jīng)過多年鉆探取得了一些成果。盆地淺層雖然油氣顯示豐富，但多為油氣被破壞而形成的次生油苗，淺層封蓋條件差，不易形成大規(guī)模的油藏。

1993年倫坡拉盆地北緣羅瑪?shù)蠋鞓?gòu)造所鉆的ZH1井在中深層牛堡組中有原油產(chǎn)出，且為正常陸相原油，說明倫坡拉中深層油氣具有一定的勘探前景，但對其成藏規(guī)律仍缺乏深入的研究。本文通過對成藏地質(zhì)條件加以分析，結(jié)合青藏高原新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)下成山、成盆和成藏動(dòng)力學(xué)的研究思路對倫坡拉盆地油氣成藏的過程進(jìn)行分析，研究成果對未來該區(qū)中深層牛堡組油氣勘探具有一定的參考價(jià)值。

1 油氣地質(zhì)條件

倫坡拉盆地位于青藏高原中部，呈近東西向狹長展布，是在燕山期褶皺基底上發(fā)育的新生代陸相具有扭張性質(zhì)的斷陷盆地，面積約3 600km2（圖1）［4］。該盆地自東向西由走向近南北向的斷層分割為爬錯(cuò)、江家錯(cuò)和蔣日阿錯(cuò)3個(gè)次級拗陷。

圖1 西藏倫坡拉盆地構(gòu)造區(qū)劃圖Fig.1 Map of tectonic division in the Lunpola Basin of Tibet

早期受班公湖－怒江深大斷裂帶構(gòu)造活動(dòng)的影響，主要發(fā)生走滑－拉張斷陷構(gòu)造活動(dòng)。中新世以來，由于南北方向擠壓，在盆地南北緣發(fā)生逆沖推覆，盆地整體抬升剝蝕。盆地內(nèi)新生代地層厚度約3～5km，僅發(fā)育古近系和第四系，在盆地中東部發(fā)育較全，整體缺失新近系。古近系底部為始新統(tǒng)牛堡組，自下而上發(fā)育粒度由粗→細(xì)→粗、顏色由紅→黑→紅的碎屑巖夾泥灰?guī)r沉積，厚度＞2.5km；上部發(fā)育漸新統(tǒng)丁青湖組，主要是一套由細(xì)到粗、由黑到稍紅的碎屑巖夾泥灰?guī)r沉積組合，厚度＞1km。烴源層主要發(fā)育在牛堡組第二、第三段的暗色泥質(zhì)巖，主要儲(chǔ)集層則是牛堡組第二、第三段的砂巖。

1.1 烴源巖

倫坡拉盆地淺層及中深層都有油苗和原油產(chǎn)出，因此陸相烴源是存在的。據(jù)研究，倫坡拉盆地主要發(fā)育古近系牛堡組烴源層系，主力烴源巖為牛二段及牛三段下亞段，牛三段上亞段也有一定的生烴能力（圖2）［5，6］。XL4井原地系統(tǒng)牛二段暗色泥巖有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)（wTOC）平均可達(dá)0.73%；XL8井原地系統(tǒng)牛二段灰色泥巖的有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均達(dá)0.77%，最大達(dá)1.1%，均達(dá)到生油巖的標(biāo)準(zhǔn)。這幾套烴源巖以半深湖—深湖相的泥頁巖為主，部分淺湖相的泥質(zhì)巖、泥灰?guī)r也具有較好的生烴條件，主要分布在中央拗陷帶。

圖2 倫坡拉盆地生儲(chǔ)蓋關(guān)系圖Fig.2 Relationship of source，reservoir and cover in the Lunpola Basin

據(jù)前人研究［3］，在江加錯(cuò)和爬錯(cuò)凹陷內(nèi)主力烴源巖牛二段向北向南逐漸減薄，烴源巖的厚度約為200～800m，平均約為500m。由于逆沖推覆作用的破壞，造山帶烴源巖的資料較少，但按盆地內(nèi)向造山帶沉積厚度變化向北至造山帶具有增厚的趨勢來看，古生烴中心應(yīng)位于現(xiàn)今的造山帶與盆地結(jié)合的部位。但在蔣日阿錯(cuò)凹陷，由于它的沉積中心位于西南部，因此主要受南部的構(gòu)造控制。該套烴源巖厚度很大，最厚可達(dá)1.2km。綜合上述資料，烴源巖累計(jì)厚度最大達(dá)1.2km，平均厚度0.8～1km，整體充注能力強(qiáng)，能提供充足油氣。據(jù)ZH1井資料，丁青湖組第一段中下部生油巖現(xiàn)今埋深836m處Ro達(dá)0.6%，為成熟生油巖。從壓實(shí)曲線分析，該區(qū)的丁青湖組被剝蝕厚度約為700m。ZH1井生油巖轉(zhuǎn)化率隨深度演化曲線分析［6］，丁青湖組未沉積時(shí)，牛二段頂埋深781m（Ro＝0.56%±），牛二段上亞段底埋深1 114m，即使考慮恢復(fù)壓實(shí)量，牛二段烴源巖也達(dá)到成熟。ZH1井北側(cè)該烴源層推測埋深更深，已進(jìn)入生油窗階段向外排烴。丁青湖組第一段沉積時(shí)（牛二頂埋深886m，Ro＝0.60%±），北部烴源層基本上都開始向外排烴。丁青湖組沉積末期，整個(gè)盆地牛二段的烴源層處于高成熟階段－過成 熟 階 段（埋 深 ＞1 677m，Ro＝1.3% ～2.0%），牛三段下亞段的烴源層也達(dá)到了成熟。

1.2 儲(chǔ)集層

倫坡拉盆地的儲(chǔ)集層主要是牛二、牛三段，由于該沉積期盆地周緣已逐漸隆升，因此構(gòu)造對于儲(chǔ)集層的沉積有著重要影響，同時(shí)也控制了儲(chǔ)層的發(fā)育地區(qū)。在南部隆起帶和北部推覆構(gòu)造帶，由于靠近物源，加之水動(dòng)力較強(qiáng)，因此粒度較粗，礫巖－粗砂巖類相對較發(fā)育。向盆地中央由于湖水變深，水動(dòng)力減弱，逐漸變細(xì)，過渡為砂巖、粉砂巖［7－9］。靠近湖盆邊緣斜坡帶，由于古地形和古水流的影響，發(fā)育沖積扇和扇三角洲平原亞相的粗碎屑巖以及扇三角洲前緣亞相和濱淺湖相的細(xì)碎屑巖，分布面積大，巖性較穩(wěn)定，是較好的儲(chǔ)集層發(fā)育區(qū)。特別是其中的扇三角洲平原相和水下分流河道相物性較好［9］，主要包括北部羅瑪?shù)蠋臁⒓t星梁和南部的長山地區(qū)，構(gòu)造和沉積都很穩(wěn)定，儲(chǔ)集層發(fā)育也很穩(wěn)定。

倫坡拉盆地的儲(chǔ)集層主要分為孔隙性儲(chǔ)集層和裂縫性儲(chǔ)集層兩大類［8，9］?？v向上主要分布在牛一段、牛二上亞段、牛三段。沖積扇和扇三角洲平原亞相儲(chǔ)層物性條件較好，一般為中孔中滲，部分為高孔高滲；扇三角洲前緣至濱湖相的儲(chǔ)層物性稍差，一般為中孔低滲。儲(chǔ)層孔隙度一般為5%～15%，壓實(shí)作用強(qiáng)烈［10］。其中牛二段儲(chǔ)層平均厚度達(dá)122.3m，孔隙度為13.07%［11］。

1.3 蓋層

倫坡拉盆地直接蓋層為牛堡組內(nèi)部的泥頁巖，間接蓋層為丁青湖組砂泥巖。已有的鉆井表明，牛堡組泥頁巖發(fā)育且致密；丁青湖組泥頁巖發(fā)育，由于壓實(shí)作用較牛堡組弱，較不致密，但厚度較大，起到壓力封蓋的作用。牛堡組總厚度大，單層厚度也較大。如西倫2井牛堡組泥頁巖厚度達(dá)1 748m，西倫8井泥質(zhì)巖總厚度達(dá)1 360m，單層最厚達(dá)76m等。這兩套地層都是全區(qū)都存在，因此，封蓋條件較好［12］。

據(jù)鉆井巖樣分析，牛三段泥頁巖的平均突破壓力為11.02MPa，孔喉半徑平均為5.8nm，屬中等－好的封閉條件。丁青湖組第一段樣品分析也屬于中等封閉性［2］。因此研究區(qū)具有較好的直接與間接封閉蓋層條件。

除此之外，據(jù)探井地層水資料可知，在深度＞1.7km的地層水礦化度（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）＞20‰，反映一種封閉性的水文地質(zhì)環(huán)境，因此盆地內(nèi)中深層具有好的保存條件。

1.4 圈閉

通過研究表明，由于研究區(qū)形成演化多受斷裂發(fā)育的控制，因此圈閉多與斷層相關(guān)，在圈閉形態(tài)上多表現(xiàn)為斷塊、斷背斜及斷鼻構(gòu)造。統(tǒng)計(jì)表明，研究區(qū)7套構(gòu)造層位圈閉數(shù)量多達(dá)110個(gè)，其中斷層相關(guān)的圈閉比例可達(dá)92%。斷塊圈閉數(shù)量最多，占各層總?cè)﹂]數(shù)的一半；斷背斜次之，共27個(gè)；斷鼻20個(gè)；背斜及穹窿數(shù)量最少，僅9個(gè)，占總量的8%。這也間接說明了該區(qū)后期構(gòu)造作用較強(qiáng)，對圈閉改造較大。圖3為研究區(qū)北緣過井構(gòu)造解釋剖面，從圖中可看出，受逆沖作用，盆地內(nèi)的地層往北東方向抬高，在一系列的沖斷層的下盤，形成斷層相關(guān)褶皺，主要為斷背斜。這種構(gòu)造受斷層控制作用明顯，如XL4井和ZH1井，造成淺部構(gòu)造與深層構(gòu)造不一致，淺層破壞嚴(yán)重，斷層作用明顯，但中深層斷層作用減弱，以褶皺為主，圈閉較完整。

1.5 輸導(dǎo)體系

倫坡拉地區(qū)最重要的輸導(dǎo)體系是厚層砂和斷層，特別是正斷層溝通了烴源至儲(chǔ)層之間的通道，加上牛堡組內(nèi)部高孔滲砂巖層，一方面自身油氣通過高滲砂巖向構(gòu)造高部位運(yùn)移，同時(shí)，在途經(jīng)斷層時(shí)沿?cái)鄬酉蛏细矊游贿\(yùn)移，形成一種立體的運(yùn)移方式。加之盆地內(nèi)斷層一般少有“通天”，一般發(fā)育于牛堡組內(nèi)部，因此，并不會(huì)使油氣進(jìn)一步逸散至地表。

1.6 生儲(chǔ)蓋組合

倫坡拉盆地主要發(fā)育3種生儲(chǔ)蓋組合樣式（圖2）。

圖3 倫坡拉盆地北緣構(gòu)造解釋剖面Fig.3 Structural interpretation seismic profile on the north margin of the Lunpola Basin圖中星號表示產(chǎn)油位置

a.上生下儲(chǔ)型，發(fā)育于牛一段，主要是構(gòu)造高部位牛一段與構(gòu)造低部位牛二段烴源巖之間，油氣以側(cè)向運(yùn)移進(jìn)入成藏，如牛堡背斜牛一段中含油顯示。

b.自生自儲(chǔ)型，發(fā)育于牛二、牛三下亞段，主要是接受本層內(nèi)烴源巖就近富集成藏，如羅瑪?shù)蠋炫Ｈ聛喍斡筒刂饕沁@種類型。這種成藏目前由于埋藏較深，發(fā)現(xiàn)較少，但從成藏的匹配性來講，該成藏模式是中深層油氣勘探的有利模式。

c.下生上儲(chǔ)型，發(fā)育于牛三上亞段和丁青湖組內(nèi)，烴源巖和儲(chǔ)集層具有一種直接的上下關(guān)系，油氣直接通過輸導(dǎo)體系向上運(yùn)聚，遇到合適的圈閉即聚集成藏。這種成藏組合比較普遍，倫坡拉地區(qū)大部分油藏都是以這種組合為主。

2 沉積演化與烴源演化

結(jié)合西藏區(qū)域地質(zhì)演化與地震剖面解釋的結(jié)果分析，認(rèn)為倫坡拉陸相盆地的發(fā)育與西藏區(qū)域演化是相對應(yīng)的（圖4）。

2.1 牛堡期構(gòu)造沉積充填演化

牛一段沉積期（斷陷初期），盆地呈南高北低的構(gòu)造特征，南部北西向正斷層發(fā)育，沿正斷層發(fā)育幾個(gè)凹陷中心。XL2井鉆探結(jié)果表明，牛一段巖性自下而上由礫巖和含礫砂巖變細(xì)為泥巖，顏色均為紫紅色。表明當(dāng)時(shí)處于氧化環(huán)境，水體從淺向深的一個(gè)過渡過程。

牛二段沉積期（斷陷擴(kuò)展期），繼續(xù)南高北低的構(gòu)造格局，南部正斷層持續(xù)發(fā)育，自南向北形成一緩坡帶，XL2井牛二下亞段下部仍是紫紅色礫巖、粉砂巖，表明牛二下亞段與牛一段之間有一個(gè)水體又變淺的過程。但是上部則是礫巖、細(xì)砂巖，而且顏色變?yōu)榛野咨?，表明沉積環(huán)境開始演變?yōu)檫€原環(huán)境，水體加深。盆地北緣由于達(dá)玉山斷層的控制作用，形成陡坡沉積。據(jù)XL4井鉆井結(jié)果，巖性為泥巖與灰質(zhì)泥巖互層夾灰質(zhì)細(xì)砂巖、粉砂巖，而且顏色為深灰、灰色，表明當(dāng)時(shí)水體北深南淺的一個(gè)特征。這一時(shí)期主要是半深湖－深湖相沉積，北部發(fā)育烴源巖。

牛三段沉積期（斷陷萎縮期），沉積相主要為濱淺湖，以砂泥巖互層主要。

2.2 丁青湖組沉積充填演化

圖4 西藏倫坡拉盆地南北向平衡剖面演化及成藏演化示意圖Fig.4 Sketch map of the balance profile from south to north structure and the accumulation evolution in the Lunpola Basin

牛堡組末期倫坡拉盆地曾有過短暫的抬升和剝蝕，但對丁青湖影響不大。該套地層繼承了牛三段的沉積格局，主要發(fā)育濱淺湖沉積，沉積厚度和巖性較穩(wěn)定。

2.3 隆升階段

丁青湖組沉積末期，青藏高原整體隆升，倫坡拉盆地也由于抬升作用而結(jié)束了沉積。

2.4 逆沖推覆階段

10Ma B.P.以來，倫坡拉盆地北緣開始大規(guī)模逆沖推覆而形成北部推覆帶，據(jù)平衡剖面計(jì)算的結(jié)果，推覆量由東向西逐漸減小，至盆地西緣南部推覆超過北端推覆，平均推覆距離超過2km。

倫坡拉盆地?zé)N源巖受盆地高地溫場影響成油時(shí)期較早，地溫梯度達(dá)55～60℃/km［13］，熱史模擬也證明高地溫場延續(xù)時(shí)間自始自終［14］。根據(jù)ZH1井烴源巖成熟度史分析結(jié)合埋藏史（圖5）［15］，倫坡拉盆地?zé)N源發(fā)育主要經(jīng)歷以下4個(gè)階段。

a.初始生烴階段，丁青湖沉積初期，牛二段烴源進(jìn)入生油期，排出液態(tài)烴。

b.生烴高峰期，丁青湖組沉積中晚期，牛二段烴源處于生烴高峰期，牛三下亞段的烴源也進(jìn)入了生油期。

c.復(fù)合生烴期期，丁青湖組沉積晚期，牛二段烴源處于生氣高峰期，牛三下亞段烴源處于生油高峰。

d.生烴終止期，丁青湖組沉積末期，受隆升剝蝕作用影響，生烴終止。

因此，整個(gè)丁青湖組沉積期，烴源巖一直在持繼生烴，而且從北向南烴源也依次成熟，形成一種大面積、復(fù)合生烴的特征，油源供給充分。

3 油氣成藏演化分析

3.1 盆地北緣中深層油氣顯示特征

倫坡拉盆地主要的含油構(gòu)造集中于北部的推覆帶，特別是ZH1井日產(chǎn)原油3.67m3，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)突破。從現(xiàn)今產(chǎn)出的石油分析表明，深度＞1.5km的深層產(chǎn)出的是正常陸相原油，低含硫，含蠟量高。

通過對XL2～XL8井綜合顯示分析表明，7口井的油氣顯示主要是牛三段和牛二段。除XL5、XL6、XL8井，各井當(dāng)中牛三段的綜合解釋顯示均存在含油層，以裂隙含油層為主，存在少量致密含油層，表明牛三段至少曾有過油氣聚集。從巖屑錄井來看，油氣級別多為裂隙含油，與綜合解釋是一致的；而且在XL8井可見油跡和油斑，說明斷層對于油氣分布有著一定的作用。加之ZH1井產(chǎn)原油，證實(shí)了牛堡組存在古油藏的可能性，進(jìn)一步也說明了中深層含油的可能性。這幾口鉆井的構(gòu)造部位都是靠近沖斷推覆帶，鉆井深度也較淺，一般不超過1.4km，加之推覆帶構(gòu)造強(qiáng)烈，斷層推覆作用強(qiáng)，對含油構(gòu)造破壞較大（圖3），石油較易沿?cái)鄬影l(fā)生逸散。

圖5 倫坡拉盆地埋藏史圖Fig.5 Buried history of the Lunpola Basin（據(jù)付孝悅等，2000）［15］

事實(shí)上，盆地南緣鉆井也顯示有瀝青、油跡和油斑，結(jié)合北緣的分析，倫坡拉盆地曾大面積成藏，局部富集形成古油藏。目前限于技術(shù)條件，鉆探都是以淺鉆為主，因此，對于中深層的揭示力度不大。但通過上述綜合分析，向盆地內(nèi)部，既具有好的封蓋層，又具有好的圈閉的區(qū)域，埋深在1.5～2.5km中深層牛堡組的勘探潛力很大。

3.2 油氣成藏過程

前人的研究針對現(xiàn)今盆地拗陷內(nèi)的烴源巖生成的油氣［3］，沒有從過程演化上來分析油氣的成藏過程。漸新世倫坡拉盆地牛二段烴源就已成熟并大量生成油氣充注到圈閉中，當(dāng)時(shí)的生油拗陷與現(xiàn)今拗陷并不一致，主要位于盆地北緣，油氣從北向南運(yùn)移，形成一系列構(gòu)造、構(gòu)造巖性油藏。結(jié)合構(gòu)造、油氣成藏動(dòng)力學(xué)理論分析，倫坡拉盆地油氣成藏過程可以分為3個(gè)大的階段。

第一階段，漸新世（34～23Ma B.P.），倫坡拉盆地大面積輸導(dǎo)，小面積局部富集古油藏。

漸新世初期，生烴中心位于盆地北部，烴源由生烴中心排出后，自北向南發(fā)生二次運(yùn)移。在運(yùn)移過程中遇到合適的構(gòu)造、構(gòu)造－巖性圈閉系統(tǒng)即聚集并形成古油藏。該構(gòu)造古油藏規(guī)模并不是大規(guī)模位于整個(gè)盆地，而是大面積輸導(dǎo)，小面積局部富集成藏。

第二階段，漸新世末－中晚中新世（23～13 Ma B.P.），古油藏調(diào)整，進(jìn)一步聚集。

由于生烴停止，因此圈閉內(nèi)無法接受烴源層排出的油氣，加之該期構(gòu)造活動(dòng)變化大，盆地南北逆沖推覆，盆地內(nèi)也整體隆升，古圈閉也在調(diào)整和變化，因此，漸新世形成的古油藏內(nèi)的石油也通過輸導(dǎo)體系進(jìn)一步富集到新的圈閉中。最明顯的就是盆地北緣，由構(gòu)造低部位向構(gòu)造點(diǎn)轉(zhuǎn)化，形成新的圈閉并接收古油藏內(nèi)的石油，形成新的古油藏。

第三階段，晚中新世（13Ma B.P.）至今，強(qiáng)隆升，古油藏進(jìn)一步調(diào)整和破壞。

晚中新世以來受青藏高原強(qiáng)烈隆升的影響（主要為13～8Ma B.P.和5Ma B.P.－）［16］，倫坡拉盆地南北逆沖幅度加大，抬升明顯，北部推覆帶古油藏直接被破壞，紅星8井和紅星12井在斷裂面上的泥巖裂隙的砂巖中所見到的瀝青和熒光顯示，充分證明沿逆掩斷裂曾發(fā)生過油氣運(yùn)移。南部古油藏也被抬至近地表，大量張性斷裂與裂隙發(fā)育，整體封閉性變差，石油逸散。但北緣與推覆帶相接觸的較深層，推測存在未被破壞的圈閉，仍保留有好的油藏，盆地內(nèi)部也具有相似特征。

由此，倫坡拉盆地中深層油藏在原來古油藏的基礎(chǔ)上被破壞和再調(diào)整，形成現(xiàn)今油藏，主要以隱伏油氣藏為主。青藏高原的成山與成盆及隆升過程控制了古油藏形成以及后期古油藏的調(diào)整和破壞，這對于今后青藏高原油氣形成演化有重要的指示作用。

4 結(jié)論

a.倫坡拉盆地北緣油藏更可能是古油藏的再調(diào)整而形成的油藏，早期的生油中心位于現(xiàn)今的逆沖推覆帶前緣，其成藏過程可以歸納為3個(gè)階段：①漸新世（34～23Ma B.P.），古油藏的形成；②漸新世末－中晚中新世（23～13Ma B.P.），古油藏的調(diào)整；③晚中新世（13Ma B.P.）至今，古油藏進(jìn)一步調(diào)整和破壞。

b.倫坡拉盆地北緣位于生烴中心附近，油氣條件好，并有良好的儲(chǔ)集條件，主力烴源牛堡組第二段在牛三段沉積末期即開始生烴，大量生烴期為丁青湖組沉積期，因此有較好的靜態(tài)油氣地質(zhì)條件。但后期改造較強(qiáng)，受南北構(gòu)造對沖的影響，在逆沖帶目的層出露地表，封蓋條件被破壞，不易形成油藏。但盆地北部中深層由于埋藏較深，相對構(gòu)造活動(dòng)較弱，較易形成構(gòu)造、構(gòu)造－巖性圈閉等多種圈閉類型，加之油氣地質(zhì)件較優(yōu)，特別是改造期位于較高的部位，易接受古油藏調(diào)整的油氣，因此可能形成小規(guī)模的次生油藏，具有一定的勘探潛力。

c.倫坡拉盆地油藏均被后期構(gòu)造所改造，經(jīng)歷了古油藏→古油藏調(diào)整和破壞的過程。同樣的成藏思路也適用于青藏高原其他古近紀(jì)形成類似的沉積盆地（如班戈盆地），甚至白堊紀(jì)與侏羅紀(jì)原型盆地形成的油氣藏也可能具有類似的成藏過程，因此加強(qiáng)青藏高原古油藏形成過程研究，可以為今后青藏高原油氣勘探提供一種新的思路和方法。

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