二連盆地武川凹陷地質(zhì)特征及油氣藏分析

李惠林 李 恒

（內(nèi)蒙古煤炭地質(zhì)調(diào)查院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010010）

近幾年，通過對二連盆地南部展開大規(guī)模的地震勘探，陸續(xù)發(fā)現(xiàn)許多新凹陷，該區(qū)侏羅世——早白堊世與盆地的其他地區(qū)相同［1-2］，經(jīng)歷了沉降和填充，發(fā)育多個沉積凹陷，但后期又經(jīng)歷了多次構(gòu)造活動，現(xiàn)今發(fā)現(xiàn)的多為殘留型凹陷，地質(zhì)條件復(fù)雜。中石油華北油田近年對南部凹陷陸續(xù)展開勘查工作，并取得一定成果，例如對烏蘭花凹陷的勘探就獲得重大突破，其中紅井構(gòu)造蘭42井獲得工業(yè)油流，錄井見現(xiàn)實59.26/29 層，其中油浸1.31m/3層、油斑6.68m/2 層、油跡2.51m/3 層。電測解釋I、II類油層5.6m/2層，對931.0～934.6m抽汲求產(chǎn)，獲得日產(chǎn)油6.15m3，發(fā)現(xiàn)了新含油構(gòu)造。

武川凹陷的勘查工作僅在2000年完成首鉆武1 井，2 000m 完鉆，巖性以火成巖為主，含油情況還尚未摸清，因此全面研究本區(qū)地層層序及生油條件對下一步勘查工作具有重要的指導(dǎo)意義。本文根據(jù)該區(qū)三維地震解釋資料及周邊鉆孔顯示，系統(tǒng)研究了該區(qū)地層層序及構(gòu)造發(fā)育狀況，并對該區(qū)生油條件進行了綜合評價。

1 地質(zhì)背景

二連盆地群所在區(qū)域構(gòu)造位置為內(nèi)蒙古自治區(qū)中部，東起大興安嶺西坡，西至狼山，北接中蒙邊界，南達陰山山脈北麓；該盆地群是在海西褶皺基底上發(fā)育起來的中新生代斷陷盆地：基底是古生界變質(zhì)巖；沉積蓋層自下而上依次為：中下為侏羅統(tǒng)阿拉坦合力群碎屑巖含煤建造，上為侏羅統(tǒng)興安嶺群火山巖夾碎屑巖建造，下為白堊統(tǒng)巴彥花群碎屑巖含油建造及新生界松散沉積。二連盆地群構(gòu)造格局特征除了NW 和SE 邊界隆起外，總體格局是在大興安嶺隆起帶與東烏旗隆起帶以及寧城-化德隆起帶之間展布的兩坳一隆，即中央隆起，南北斷陷成帶，近北東向斜列展布的區(qū)域構(gòu)造格局。

武川凹陷行政區(qū)劃隸屬內(nèi)蒙古自治區(qū)呼和浩特市武川縣，構(gòu)造上位于二連盆地溫都爾廟隆起南緣，烏蘭花凹陷西南邊，面積約1 400km2（圖1），推測基底最大埋深3 500m，為北東走向［3］。

圖1 武川凹陷構(gòu)造位置圖

2 研究區(qū)地質(zhì)

2.1 構(gòu)造演化

本區(qū)進入侏羅紀前，古生代褶皺基底以斷裂運動為主，即沿武川縣-四子王旗一線發(fā)生大規(guī)模的北西、南東向拉張作用形成了北東向斷陷凹陷，首先沉積了河湖沼澤相含煤碎屑巖系-侏羅系五當溝組；隨后凹陷范圍繼續(xù)擴展，快速堆積一套類磨拉石紅色碎屑巖建造-侏羅系大青山組；侏羅系末期，武1 井位置中央火山活動，北洼槽強烈抬升，造成侏羅系強烈剝蝕，而南洼槽緩快抬升，侏羅系地層得以保存；進入早白堊世，斷裂運動再次活躍，南凹進一步擴張，連續(xù)沉積了李三溝組，固陽組，早白堊世晚期由于斷裂活動誘發(fā)了火山活動，在凹陷南端堆積了一套基性火山巖建造（白女羊盤組）；新生代第三系凹陷進入坳陷期，斷陷“填平補齊”。

2.2 構(gòu)造特征

2012年，對武川凹陷96年采集二維地震進行重新處理17 條557km，測網(wǎng)密度達2×3-4×8km。通過對新資料的重新分析，認為武1 井鉆遇的中央火成巖帶把凹陷分割成南北兩個洼槽，南、北洼槽面積相當，基底埋深南洼槽較深；南洼槽地震相為成層性較好的連續(xù)反射，具有勘探的意義。通過地震資料解釋，研究區(qū)構(gòu)造條件簡單，發(fā)育一條NE走向的正斷層，斷距約30～200m。區(qū)內(nèi)構(gòu)造圈閉特征如下表1，各地層頂面發(fā)育構(gòu)造如圖2、圖3。

表1 構(gòu)造圈閉要素表

圖2 武川凹陷武1西圈閉侏羅系五當溝組頂面（T11’）構(gòu)造圖

圖3 武川凹陷武1西圈閉侏羅系大青山組頂面（T11）構(gòu)造圖

2.3 沉積特征

由于武1 井對武川凹陷不具代表性，地層劃分主要根據(jù)地震、地質(zhì)露頭等資料，識別地層不整合面，對各層系的地震反射波阻特征進行劃分，劃分了4套反射層系，推測地質(zhì)分層如下：

T8 反射層：白堊系固陽組（K1g）與白堊系李三溝組（K1ls）地層分界，為整合接觸。

T11反射層：地震反射特征主要為中低頻、中振幅、較連續(xù)，是白堊系李三溝組（K1ls）與侏羅系大青山組（J1d）地層分界，為角度不整合接觸。

T11’反射層：地震反射特征主要為中高頻、強振幅、連續(xù)，是侏羅系大青山組（J2d）與侏羅系五當溝組（J2w）地層分界，為整合接觸，如圖4。

Tg反射層：侏羅系與古生界地層分界，為區(qū)域角度不整合接觸。

對應(yīng)上述的地震反射層，結(jié)合二連盆地集寧地區(qū)地質(zhì)露頭調(diào)查資料，對武川凹陷地層及其特征進行初步推測。

圖4 武川凹陷T11’地震反射層等TO圖

本區(qū)發(fā)育的地層自下而上，古生界（Pz），侏羅系五當溝組、大青山組、白堊系李三溝組、固陽組，上覆第三系地層，見圖5、圖6。

圖5 HB96-521測線地震解釋剖面

圖6 HB96-521測線地震地質(zhì)解釋剖面

①凹陷內(nèi)基底古生界地層僅依靠地震資料無法準確識別，結(jié)合周邊地質(zhì)露頭，石炭紀—二疊拉紀花崗巖類沿凹陷邊緣大面積分布，推測古生界為一套花崗巖地層。

②從早古生代開始，推測首先沉積為侏羅系五當溝組（J2w），該地層露頭分布于凹陷南部，由于該時期太平洋板塊和華北陸塊活動的加劇，本區(qū)進入斷陷時期，在拉張作用下形成山間斷陷凹陷，于溫暖潮濕的氣候條件下沉積一套河湖沼澤相含煤碎屑巖系—侏羅系五當溝組，巖性為砂巖、頁巖、炭質(zhì)頁巖及煤層。

③侏羅系中期，斷陷凹陷范圍繼續(xù)擴展，快速堆積一套類磨拉石紅色粗碎屑巖建造—侏羅系大青山組（J1d），該地層露頭分布于凹陷南部，巖性為紫紅色礫巖、砂巖、粉細砂巖、泥灰?guī)r、頁巖。

④早白堊世初期，構(gòu)造體制總體上為伸展拉張，沉降期先是在干旱炎熱的強氧化環(huán)境下快速堆積一套紅色粗碎屑巖系—白堊系李三溝組（K1ls），角度不整合于大青山組之上，該地層露頭分布于凹陷西南部，巖性為灰紫色、灰黃色粗礫巖、含礫粗砂巖及砂礫巖夾砂質(zhì)泥巖。

⑤早白堊世中期，氣候變得較為溫暖?？焖俣逊e灰綠、黃綠色調(diào)的含煤線粗碎屑巖系—白堊系固陽組（K1g），該地層露頭分布于凹陷北部，巖性主要為黃褐色、黃綠色礫巖、含礫粗砂巖、中細砂巖及粉砂質(zhì)泥巖、灰綠色砂質(zhì)泥巖、泥巖、黑灰色炭質(zhì)泥巖夾煤層、煤線，在苦雞壕賴鉆孔中見下部層位為炭質(zhì)泥巖夾煤線，鋁土質(zhì)頁巖及含油質(zhì)頁巖，但未見底，厚度249m。

3 生儲蓋條件

3.1 烴源巖

二連盆地南部凹陷中，與油氣有關(guān)的沉積地層主要為侏羅系和白堊系［4］。早中侏羅世發(fā)育湖相、扇三角洲相、河流相沉積，局部為沖積扇沉積，晚侏羅世以沖洪積相建造為特點；早白堊世早期繼承了晚侏羅世的沉積，仍以沖洪積相沉積為主，到中晚期開始發(fā)育湖泊相和河流相，末期局部地區(qū)接受火山巖和次火山巖相沉積，晚白堊世為盆地的填充補齊沉積，主要為湖泛和河泛沉積。

于溫暖潮濕氣候條件下沉積的河湖沼澤含煤碎屑巖系-侏羅系五當溝組，巖性為泥巖、頁巖、碳質(zhì)頁巖及煤層；濕暖氣候下快速堆積的灰綠、黃灰色調(diào)的含煤線碎屑巖系-白堊系固陽組的灰綠色泥巖、灰色碳質(zhì)泥巖、頁巖、煤層。五當溝組及固陽組為兩套生油巖，兩組烴源巖熱演化均已進入成熟階段，并處于生油高峰期。其中五當溝組烴源巖有機碳含量為2.95%～5.79%，氯仿瀝青“A”含量為0.13%～0.50%，平均0.101%，總烴含量581×10-6～2 611×10-6，鏡質(zhì)體反射率在0.68%～0.85%，最高熱解峰溫（Tmax）達454°C。固陽組有機碳含量平均為1.99%，氯仿瀝青“A”含量為0.027%～0.329%，平均0.101%，總烴含量470×10-6，鏡質(zhì)體反射率0.75%，熱解最高峰溫為435°C［5］。

3.2 儲油層

資料分析，侏羅系中期，斷陷不斷擴張，快速堆積成一套類磨拉石紅色碎屑巖建造-侏羅系大青山組；早白堊世初期，處于總體拉伸、沉降期干旱炎熱的強氧化環(huán)境下快速堆積成一套紅色粗碎屑巖系-白堊系李三溝組，為兩套大的儲集層系。

表2 鄰井試油成果表

3.3 生儲蓋組合

從剖面沉積組合分析，蒙南盆地群侏羅—白堊系的生儲蓋組合配置上具有下生、中儲、上蓋組合形式，各層序還分別具備自生、自儲、自蓋的特點。

五當溝組下部發(fā)育的深湖—半深湖相厚層泥巖是盆地下部重要的生油層系，中部發(fā)育扇三角洲河道厚層砂體是下部生油層系的理想儲層，上部既發(fā)育深湖—半深湖相泥巖又發(fā)育濱淺湖砂體，有生有儲。

固陽組深湖相泥巖是上部層位的生油層又是下部層位的蓋層，對于保存完整的盆地或生油凹陷，下部侏羅系做生油層和儲油層，上部白堊系做蓋層，這將是最理想、最有可能的生儲蓋組合。

4 綜合評價

4.1 鄰井鉆探成果

武1井未見良好的油氣顯示。

鄰凹陷蘭地1 井錄井在井段1 173.0～2 468.0m 共見油氣顯示49.22m/15 層，其中油跡3.60m/1 層，熒光45.62m/14層。測井在井段780.60～2481.00m共解釋79層311.00m，其中差油層3層9.80m，水層24層106.80m，含油水層1 層2.00m，三類裂縫層4 層42.60m，致密層47 層149.80m。綜合解釋在井段1173.0～2467.0m 解釋為差油層4層13.40m，水層1層2.00m，干層10層33.82m。

鄰凹陷蘭1 井錄井在井段857.0～2 209.0m 共見油氣顯示114.96m/54 層，其中油浸1.89m/2 層，油斑3.17m/6層，油跡23.24m/12 層，熒光86.66m/34 層。測井在井段857.80～2209.40m 共解釋255.6m/94 層，其中油層3.8m/1層，差油層7.4m/3 層，油水同層3.4m/1 層，含油水層26.2m/7 層，水層32.8m/9 層，干層182m/73 層。綜合解釋為油層3.8m/1層，差油層10.4m/4層，油水同層3.4m/1層，含油水層23.2m/6層，水層13.2m/3層，其余為干層。

4.2 油氣藏分析及儲量估算

研究區(qū)圈閉內(nèi)有兩套主要目的層，其中侏羅系大青山組圈閉面積11km2，預(yù)測圈閉含油面積8km2，油層厚度10m，單儲系數(shù)3，石油地質(zhì)儲量240×104t；侏羅系五當溝組圈閉面積16km2，預(yù)測圈閉含油面積10km2，油層厚度10m，單儲系數(shù)3，預(yù)測圈閉資源量300×104t；兩層預(yù)測總資源量為540×104t。

5 結(jié)語

武川凹陷南洼面積大埋藏深，地震反射特征成層性好，具有沉積凹陷的特點，且靠近烏蘭花凹陷，因此推測武川凹陷也具有較好的成藏條件。建議下一步在該區(qū)施工1-2口預(yù)探井。通過地質(zhì)井的鉆探可實現(xiàn)明確武川凹陷地層層序及生油能力的目的，同時對進一步開拓蒙南地區(qū)油氣勘探戰(zhàn)場有著重要意義。

［1］王思恩.中國侏羅系（中國地層11）［M］.北京：地質(zhì)出版社，1985.

［2］李正文，焦貴浩，等.二連盆地斷陷模型研究及其在新區(qū)評價中的應(yīng)用［J］.西安石油學院學報，1997，12（5）：8-13.

［3］王鑫，李玲，余雁，等.二連盆地烏蘭花凹陷古地貌恢復(fù)及構(gòu)造發(fā)育史研究［J］.中國石油勘探，2013，18（6）：62-68.

［4］趙賢正，王權(quán)，金鳳鳴，等.高勘探程度區(qū)富油氣凹陷二次勘探方法及應(yīng)用［J］.中國石油勘探，2012，17（6）：1-9.

［5］鄂俊杰，卓勝廣，劉蘊華，等.蒙南盆地群石油地質(zhì)條件評價［J］.石油與天然氣地質(zhì)，2000，21（4）：350-353.