貝爾凹陷油成藏要素空間匹配關(guān)系及對油成藏的控制作用①

付 廣 牟敦山

(東北石油大學(xué)黑龍江大慶 163318)

貝爾凹陷是海拉爾盆地貝爾湖坳陷的一個二級構(gòu)造單元，位于貝爾湖坳陷的南部，是盆地內(nèi)最大的一個凹陷，我國境內(nèi)面積3 010 km2。其內(nèi)發(fā)育有貝西、貝北、敖瑙海和希勒敖包4個洼槽，其間和邊界發(fā)育有蘇德爾特潛山構(gòu)造帶、不勒洪布斯斷隆構(gòu)造帶、蘇乃諾爾構(gòu)造帶、霍多莫爾背斜構(gòu)造帶、呼和諾仁鼻狀構(gòu)造帶、烏蘭諾爾東鼻狀構(gòu)造帶和貝東斜坡構(gòu)造帶，如圖1所示。該凹陷從下到上發(fā)育有基巖上三疊統(tǒng)的布達(dá)特群、上侏羅統(tǒng)的銅缽廟組、下白堊統(tǒng)的南屯組、大磨拐河組、伊敏組和上白堊統(tǒng)的青元崗組地層，如圖1所示。迄今為止，貝爾凹陷已有28口探井獲得了工業(yè)油流，10口探井見到了低產(chǎn)油流，充分展示了該凹陷油的潛在資源遠(yuǎn)景。然而，貝爾凹陷油分布于不同層位的儲集層中，從基巖布達(dá)特群至大磨拐河組二段皆有分布，同時油在平面上也只集中分布在蘇德爾特、霍多莫爾、呼和諾仁西南和敖瑙海洼槽西南4個地區(qū)。油的這種分布特征除了與其成藏條件的空間分布優(yōu)劣有關(guān)外，更重要的是受到了其成藏條件空間匹配關(guān)系的影響。關(guān)于貝爾凹陷油成藏條件及模式前人已做過大量研究和探討［1～16］，但主要是針對油成藏條件的靜態(tài)分布和優(yōu)劣的研究，缺少空間匹配關(guān)系的研究，這無疑不利于該凹陷油成藏機(jī)制和分布規(guī)律的深入研究。因此，開展貝爾凹陷油成藏條件空間匹配關(guān)系及其對油成藏控制作用研究，對于正確認(rèn)識其油成藏規(guī)律和指導(dǎo)勘探均具重要意義。

1 成藏要素及其特征

油氣勘探的實(shí)踐表明，油氣藏的形成是與多種地質(zhì)因素相關(guān)的，烴源巖作為油氣藏形成的物質(zhì)基礎(chǔ)是油氣成藏不可缺少的條件，如果沒有烴源巖即使其他條件再好，也無法形成油氣藏;圈閉是油氣富集的部位，不同圈閉類型具有不同的分布規(guī)律，而對于某種圈閉來說，具有其特定的分布規(guī)律，因此圈閉控制著油氣分布的位置;油氣的輸導(dǎo)通道是油氣由烴源巖到圈閉的路徑，特別是對于源儲不同層位的地區(qū)，油氣輸導(dǎo)通道尤為重要，本研究區(qū)即為該種情況，因此，該研究區(qū)輸導(dǎo)通道也是油氣成藏主要控制因素。因此，本文認(rèn)為源巖、圈閉和輸導(dǎo)通道是油藏能否形成與分布的關(guān)鍵因素，也是構(gòu)成油成藏體系的最根本要素［17～19］。

1.1 源巖及其特征

油源對比結(jié)果表明，貝爾凹陷油主要來自南屯組發(fā)育的暗色泥巖。南屯組暗色泥巖發(fā)育，其中南一段暗色泥巖主要分布在貝西北和敖瑙海洼槽，最厚處可達(dá)150 m，如圖2a所示。南二段暗色泥巖也主要發(fā)育于貝西和敖瑙海洼槽，最厚處可達(dá)到180m，如圖2b所示，南屯組源巖有機(jī)質(zhì)豐富，南一段源巖有機(jī)質(zhì)碳含量高值區(qū)主要分布在貝西洼槽，其次分布在敖瑙海洼槽，最大值位于貝37井區(qū)及其以東一帶，可達(dá)到3.5%以上，總體上凹陷西部和中部值較大，東部值較小。南二段源巖有機(jī)碳含量分布比較集中，高值區(qū)主要分布在貝西北和敖瑙海洼槽，最大值也位于貝37井區(qū)及其以東一帶，由洼槽中心向邊部有機(jī)碳含量逐漸減小。南屯組源巖有機(jī)質(zhì)類型以Ⅱ型干酪根為主，見有少量Ⅰ型干酪根，南一段源巖有機(jī)質(zhì)鏡質(zhì)體反射率主要為0.5%～1.3%，南二段源巖有機(jī)質(zhì)鏡質(zhì)體反射率主要為0.5%～0.9%，均已進(jìn)入成熟階段，貝西北洼槽有機(jī)質(zhì)演化程度相對較高，部分可達(dá)到高成熟階段。由此看出，貝爾凹陷南屯組源巖應(yīng)是有利的生油源巖。

由圖3中可以看出，貝爾凹陷南一段源巖生油強(qiáng)度為0.05～3.35%t/km2，南二段源巖生油強(qiáng)度為0.05～1.85%t/km2，主要分布在貝西北洼槽，其次分布在敖瑙海洼槽西南地區(qū)，可以為貝爾凹陷油運(yùn)移和聚集提供充足的油源。

1.2 圈閉及其特征

油鉆探結(jié)果表明，貝爾凹陷聚集圈閉主要有2種類型，一種是基巖布達(dá)特群的裂縫圈閉，因?yàn)榛鶐r布達(dá)特群地層時代相對較老，巖石壓實(shí)成巖程度高，地層原生孔隙已失去儲集油能力，只有斷裂伴生和派生形成的裂縫才能形成儲集油的空間，形成裂縫圈閉，這類圈閉分布主要受到長期繼承性斷裂的控制，如圖4a所示。另一種主要是斷層圈閉包括斷塊、斷層遮擋和斷層巖性圈閉，這類圈閉分布于南屯組和大磨拐河組二段中，主要受到主干邊界斷裂和反向邊界斷裂的控制如圖4b、c、d所示。

1.3 輸導(dǎo)通道及其特征

由于貝爾凹陷主要儲油層布達(dá)特群和大磨拐河組二段與南屯組源巖并非位于同一層位，即使是與其位于同一層位的南屯組儲層它們之間也往往被一套或多套泥巖層所隔，南屯組源巖生成的油要運(yùn)移進(jìn)入到這些儲層中就必須穿過它們之間的泥巖隔層，因此斷裂應(yīng)是貝爾凹陷油運(yùn)移的主要輸導(dǎo)通道。地震資料解釋成果表明，貝爾凹陷發(fā)育有早期伸展、中期走滑和晚期反轉(zhuǎn)3套斷裂系統(tǒng)。它們分別在南二段沉積時期、伊二、三段沉積時期和青元崗組沉積時期形成和活動。這3套斷裂系統(tǒng)并非均能成為南屯組源巖生成油運(yùn)移的輸導(dǎo)通道，只有那些連接南屯組源巖和儲層，且在南屯組源巖大量生排烴期活動的源斷裂，才能成為南屯組源巖生成油運(yùn)移的輸導(dǎo)通道。該凹陷源巖生排烴史研究結(jié)果表明，南屯組源巖在伊敏組沉積晚期開始大量向外排烴(圖5)。綜合斷裂活動時期與南屯組源巖大量排烴期可以得到貝爾凹陷南屯組源巖的源斷裂應(yīng)為晚期反轉(zhuǎn)斷裂系統(tǒng)。即從T5—T23斷至T1的斷裂，如圖6所示。但由于不同儲層與南屯組源巖之間位置不同，其源斷裂類型也不相同。布達(dá)特群儲層源斷裂應(yīng)為T5至T1的晚期反轉(zhuǎn)斷裂，南屯組和大磨拐河組二段儲層源斷裂應(yīng)為過T23至T1的晚期活動斷裂。由圖4a中可以看出，南屯組源巖生成的油通過T5至T1的晚期活動斷裂輸導(dǎo)運(yùn)移進(jìn)入基巖布達(dá)特群裂縫圈閉中形成油藏。由圖4b、c、d中可以看出，南屯組源巖生成的油主要是通過過T23至T1的晚期活動斷裂輸導(dǎo)運(yùn)移至南屯組和大磨拐河組二段儲層斷層圈閉中形成油藏。此外不整合面和砂體對貝爾凹陷油運(yùn)移可以起到輔助作用。

圖3 貝爾凹陷南屯組源巖生油強(qiáng)度分布圖Fig.3 Distribution of oil generating capacity of K1n source rock in Beir depression

圖4 貝爾凹陷南屯組源巖與不同儲層圈閉空間位置關(guān)系圖Fig.4 Spatial relation between K1n source rock and traps in different reservoirs in Beir depression

圖5 貝爾凹陷南屯組源巖排烴期與斷裂活動時間匹配關(guān)系Fig.5 Matching relation between hydrocarbon expulsion stages of K1n source rock and fault activities in Beir depression

2 成藏要素空間匹配關(guān)系

油成藏主要要素的存在及品質(zhì)優(yōu)劣固然重要，但更重要的應(yīng)是其在空間上的匹配關(guān)系，它控制著油藏的形成與分布。通過油藏解剖得到，貝爾凹陷油成藏3個主要要素在空間上的匹配關(guān)系如圖4所示，該斷陷南屯組源巖和不同儲層裂縫圈閉和斷層圈閉之間在空間上有4種匹配情況，第一種情況是基巖布達(dá)特群裂縫圈閉位于南屯組源巖側(cè)上方，由T5至T1晚期斷裂連接南屯組源巖和布達(dá)特群裂縫圈閉，如圖4a所示，南屯組源巖生成的油通過T5至T1斷裂側(cè)向運(yùn)移進(jìn)入布達(dá)特群裂縫圈閉中聚集成藏，如蘇德爾特布達(dá)特群的貝14、貝10、貝28、貝12、貝15、貝30、貝40和貝42井油藏和霍多莫爾布達(dá)特群霍12井油藏應(yīng)屬于此例子。第二種情況是南屯組斷層圈閉位于南屯組源巖內(nèi)部，二者之間主要過T23至T1的反向邊界斷層連接，如圖4b所示，南屯組源巖生成的油通過T23至T1的反向邊界斷裂運(yùn)移進(jìn)入斷層圈閉中聚集成藏，如霍多莫爾地區(qū)南屯組油藏和敖瑙海洼槽南屯組的希3、希5、海參5、希4、希2、希13和希X1井油藏應(yīng)屬此例子。第三種情況是南屯組斷層圈閉側(cè)向上遠(yuǎn)離南屯組源巖區(qū)，二者之間由過T23至T1斷裂溝通的砂體輸導(dǎo)通道連接，如圖4c所示，南屯組源巖生成的油通過過T23至T1斷裂溝通的砂體輸導(dǎo)通道側(cè)向運(yùn)移進(jìn)入南屯組斷層圈閉中聚集成藏，如貝西斜坡區(qū)南屯組的貝301、貝302、貝3、貝13和貝19井油藏應(yīng)屬此例子。第四種情況是大磨拐河組二段斷層圈閉位于南屯組源巖之上，二者之間由過T23至T1斷裂連接，如圖4d所示，南屯組源巖生成的油通過T23至T1斷裂垂向運(yùn)移進(jìn)入大磨拐河組二段斷層圈閉中聚集成藏，如霍多莫爾地區(qū)大磨拐河組二段的霍1、貝19、貝12、海參2和霍16井油藏應(yīng)屬此例子。

圖6 貝爾凹陷南屯組油源斷層與油氣分布的關(guān)系Fig.6 Relation between distribution of oil source faults and hydrocarbon in K1n in Beir depression

3 對油成藏與分布的控制作用

通過油藏解剖以及油藏分布與成藏主要要素之間空間匹配關(guān)系研究得到，貝爾凹陷3個成藏要素空間匹配關(guān)系對成藏與分布具有以下3個控制作用。

3.1 南屯組源巖分布控制著油藏的分布

由圖3中可以看出，貝爾凹陷目前已發(fā)現(xiàn)的油藏均分布在南屯組源巖區(qū)內(nèi)或附近，如希4井附近和霍6井東北部油氣田均分布在南屯組有效烴源巖內(nèi)，霍8井東北部和貝9井北部油氣田均分布在南二段烴源巖和南一段烴源巖的內(nèi)部或附近。這表明，只有位于南屯組源巖區(qū)內(nèi)或附近的圈閉，才能從南屯組源巖處捕獲到豐富的油，有利于聚集成藏;否則其它成藏條件再好，也難以形成油大規(guī)模富集。

3.2 油藏均沿源斷裂分布

由上可知，源斷裂是貝爾凹陷油藏形成的主要輸導(dǎo)通道。南屯組源巖生成的油沿著源斷裂在向不同儲層運(yùn)移過程中，便會在源斷裂附近形成裂縫圈閉和斷層圈閉中聚集成藏，如圖4所示，圖4a中源斷裂附近的布達(dá)特群裂縫圈閉即為油氣富集區(qū)，圖4b、4c和4d中油氣垂向聚集的層位無論是南屯組內(nèi)部(圖4b和4c)還是南屯組上部(圖4d)均富集在斷裂附近。由圖6中可以看出，貝爾凹陷目前已發(fā)現(xiàn)的油藏均分布在源斷裂附近，如南一段的貝301、貝中和巴10井油氣田以及南二段的貝13和貝中油氣田均位于油源斷裂附近，而遠(yuǎn)離源斷裂之處無油藏分布，這充分說明源斷裂分布控制著貝爾凹陷油藏形成與分布。

3.3 距南屯組源巖越近的圈閉越有利油藏形成

由圖7中可以看出，貝爾凹陷油分布最多的層位是南二段，其次是布達(dá)特群，再次是銅缽廟組，最少為大磨拐河組一段。這是因?yàn)槟隙蝺泳嗄贤徒M源巖最近，最易獲得油進(jìn)行運(yùn)聚成藏，所形成油藏?cái)?shù)量最多。布達(dá)特群儲層位于南屯組源巖一側(cè)，距離南屯組源巖相對較近，也有利于獲得油進(jìn)行運(yùn)聚成藏，所形成的油藏?cái)?shù)量較多。大磨拐河組一段儲層距南屯組源巖距離最遠(yuǎn)，最不易從南屯組源巖處獲得油聚集成藏，所形成的油藏最少。

圖7 貝爾凹陷油層位分布Fig.7 Distribution of oil layers in Beir depression

4 結(jié)論

(1)貝爾凹陷油藏形成的3個成藏要素為南屯組源巖、裂縫及斷層圈閉和源斷裂。

(2)貝爾凹陷裂縫和斷層圈閉與南屯組源巖在空間上有4種接觸關(guān)系，第一種是布達(dá)特群裂縫圈閉位于南屯組源巖側(cè)上方，由T5—T1源斷裂連接;第二種是南屯組斷層圈閉位于南屯組源巖內(nèi)，由T23—T1源斷裂連接;第三種是南屯組斷層圈閉位于南屯組源巖區(qū)之外，由T23—T1斷裂溝通的砂體連接;第四種是大磨拐河組二段斷層圈閉位于南屯組源巖之上，由T23—T1源斷裂連接。

(3)貝爾凹陷3個成藏空間匹配關(guān)系對油成藏的控制作用主要表現(xiàn)在以下3個方面:①南屯組源巖分布控制著油藏的分布;②油藏均沿源斷裂分布;③圈閉距南屯組源巖越近越有利油藏形成。

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