銀額盆地查干凹陷下白堊統(tǒng)砂礫巖體成藏特征研究

王辰

(長安大學(xué)地球科學(xué)與資源學(xué)院，陜西 西安 710064)

呂古賢

長安大學(xué)地球科學(xué)與資源學(xué)院，陜西西安710064 中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)力學(xué)研究所，北京100081

銀額盆地查干凹陷下白堊統(tǒng)砂礫巖體成藏特征研究

王辰

(長安大學(xué)地球科學(xué)與資源學(xué)院，陜西 西安 710064)

呂古賢

長安大學(xué)地球科學(xué)與資源學(xué)院，陜西西安710064 中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)力學(xué)研究所，北京100081

查干凹陷下白堊統(tǒng)發(fā)育多層系、多類型的砂礫巖油藏。從淺層的構(gòu)造油藏、中深層的構(gòu)造-巖性復(fù)合油藏到深層的巖性油藏，儲層均是成藏重要的控制因素。研究區(qū)西南低東北高的構(gòu)造格局確定了北東向為主要油氣運(yùn)移指向，油氣運(yùn)移方式以垂向運(yùn)移為主，側(cè)向運(yùn)移為輔，垂向運(yùn)移主要與斷層有關(guān)，側(cè)向運(yùn)移與各類型砂體有關(guān)。油氣從凹陷生烴中心向低勢區(qū)運(yùn)移，匯聚于生烴中心周邊各類型砂礫巖圈閉中。綜合分析認(rèn)為，盆地結(jié)構(gòu)變化、源巖烴、儲層和輸導(dǎo)體系等分別控制了研究區(qū)的油氣運(yùn)移指向、空間分布、油氣富集程度及油藏類型等，總體表現(xiàn)出受到多種因素的聯(lián)合控制的復(fù)雜成藏過程。

砂礫巖油藏；輸導(dǎo)體系；油氣運(yùn)移；上白堊統(tǒng)；查干凹陷

圖1 查干凹陷砂礫巖油藏平面分布圖

查干凹陷構(gòu)造上處于銀額盆地查干德勒蘇凹陷東部，是一個長軸呈NE向展布的箕狀凹陷。東以狼山為界，西臨西尼凸起，面積約2000km2，基底最大埋深為6400m[1,2]，可劃分出烏力吉構(gòu)造帶、中央構(gòu)造帶、毛敦次凸、額很洼陷帶及虎勒洼陷帶共5個次級的構(gòu)造帶(圖1)。研究區(qū)自下而上主要發(fā)育下白堊統(tǒng)巴音戈壁組(K1b)、蘇紅圖組(K1s)、銀根組(K1y)，上白堊統(tǒng)烏蘭蘇海組(K2w)和新生界，缺失三疊系和侏羅系[3～5]。凹陷內(nèi)部砂礫巖發(fā)育，長期以來對該類砂巖的成藏特征及其制約因素認(rèn)識不清，一直阻礙著研究區(qū)的勘探進(jìn)展，也是前期勘探?jīng)]有獲得突破的主要原因之一。針對前期研究中的不足，筆者對凹陷內(nèi)上白堊統(tǒng)砂礫巖成藏特征進(jìn)行了深入分析，總結(jié)了砂礫巖成藏特點，期望能為該區(qū)的油氣勘探提供理論指導(dǎo)。

1 砂礫巖發(fā)育特征

查干凹陷下白堊統(tǒng)砂礫巖儲層類型較多，主要有水下扇、扇三角洲、濱淺湖灘砂及河流相砂礫巖儲層，巖性以砂礫巖、礫狀砂巖、砂質(zhì)礫巖、不等粒砂巖為主，見少量細(xì)砂巖。其中，水下扇和扇三角洲砂礫巖儲層主要發(fā)育在K1s和K1b，河流相砂礫巖儲層多發(fā)育在K1y，少量發(fā)育在K1s[5，*史大海,陳清棠,李仁甫,等.查干凹陷石油地質(zhì)特征及勘探目標(biāo)優(yōu)選.濮陽:中原油田分公司,2009:8～9.]。砂礫巖儲層的巖石類型主要有不等粒長石巖屑砂巖和巖屑砂巖，部分為粗粒巖屑長石砂巖，顆粒以點-線接觸為主，總體表現(xiàn)為分選性差，分洗性差，泥質(zhì)含量高，結(jié)構(gòu)成熟度和成分成熟度都較低的特征。

查干凹陷內(nèi)砂礫巖儲層厚度分布不均，其發(fā)育及分布與沉積相帶有著密切的關(guān)系。從整個凹陷儲層縱向發(fā)育及平面分布的特點看，具有“三多三小”的特征，即：沉積相帶類型多、巖石類型多、雜基含量多；儲層單層厚度小、儲層占地層厚度比例小、中深層有利儲層分布面積小等特點[6～15]。

2 油藏特征

查干凹陷下白堊統(tǒng)發(fā)育多種類型的砂礫巖油藏，從淺至深依次發(fā)育構(gòu)造油藏、復(fù)合油藏及巖性油藏。

2.1 淺層K1y-蘇紅圖組二段(K1s2)油藏

目前區(qū)內(nèi)鉆井主要集中在烏力吉構(gòu)造帶，所發(fā)現(xiàn)的淺層砂礫巖油藏也主要分布在該構(gòu)造帶。烏力吉構(gòu)造帶位于查干凹陷毛敦次凸的西北一側(cè)，是一個受毛敦次凸和毛西斷層雙重控制的斷鼻構(gòu)造。

1) K1y油藏特征 烏力吉構(gòu)造帶淺層K1y油藏以毛6井、毛8井和毛12井相繼在K1y鉆遇油層，并試油獲油流。該時期發(fā)育河流相砂礫巖儲層，巖性相對較粗，且埋深較淺，分選性中等，結(jié)構(gòu)較疏松，原生孔隙發(fā)育，儲層物性較好。毛8井在710～915.5m井段K1y試獲工業(yè)油流。位于毛8井構(gòu)造低部位的毛12井相應(yīng)層位油氣顯示也較為豐富，但含油氣性比毛8井差。而離毛8井更遠(yuǎn)的構(gòu)造低部位的毛1井K1y未見顯示。毛6井K1y顯示較差，電測解釋以水層為主(圖2)。總體上，K1y油藏整體表現(xiàn)為層狀構(gòu)造油藏的特征，油藏高點富集。

2)K1s2油藏特征 K1s2砂礫巖油藏以毛1井試油獲得工業(yè)油流，毛6井、毛12井相繼鉆遇厚油層為代表，為受構(gòu)造控制的巖性油藏。K1s2以扇三角洲分流河道砂為主，砂礫混雜，分選較差，表現(xiàn)出小旋回、多期次、快速沉積的特征，與K1y有明顯不同。該段砂礫巖儲層物性及含油氣性受膠結(jié)物成分的影響明顯，泥質(zhì)膠結(jié)砂礫巖體的含油氣性和物性較好，灰質(zhì)膠結(jié)砂礫巖體物性最差，多不含油。毛6井K1s2油氣顯示豐富，位于毛6井構(gòu)造高部位的毛12井在K1s2油氣顯示變差，儲層物性和含油性向構(gòu)造高部位有逐漸變差的趨勢(圖3)。毛6井K1s2原油密度為0.9342～0.9498g/cm3，與構(gòu)造相對低部位的毛1井原油密度近似，飽和烴色譜特征也表明毛6井與毛1井為同一油藏，原油均發(fā)生一定程度生物降解。

圖2 毛1井～毛8井K1y油藏剖面圖 圖3 毛5井～毛8井K1s2油藏剖面圖

2.2 深層蘇紅圖組一段(K1s1)-K1b油藏

查干凹陷內(nèi)目前所發(fā)現(xiàn)的深層砂礫巖油藏主要位于烏力吉構(gòu)造帶和巴潤斷階帶。巴潤斷階帶位于額很洼陷帶的東北方向，構(gòu)造上受巴潤斷層及其配套斷層控制，被次一級斷層分割成多個小斷塊，向北東逐漸抬升，向南西傾沒于虎勒次洼中。

1)K1s1油藏特征 K1s1油藏以早期的查參1井、毛3井在蘇一段試獲的低產(chǎn)油流為代表。K1s1沉積時期，盆地發(fā)生頻繁的火山活動，火成巖發(fā)育，厚度較大，碎屑巖發(fā)育相對較差，厚度較薄。查參1井位于巴潤正斷層的下降盤，為斷塊油氣藏(圖4)。該井K1s1砂礫巖儲層單層厚度很薄，一般為0.5～1.5m，最厚達(dá)4m，物性相對較差，油氣顯示段主要位于兩套火山巖之間。巖性主要為長石巖屑砂巖、巖屑砂巖和巖屑長石砂巖，屬濱淺湖相灘砂和湖泥間互沉積?？傮w上，K1s1油藏原油具有低密度、低粘度和低含蠟量的特點，為輕質(zhì)原油。油源對比確認(rèn)該原油來自巴音戈壁組二段(K1b2)湖相云質(zhì)泥巖。原油中解析氣甲烷含量相對較高，重?zé)N組分也有一定比例，氮?dú)夂可倭?，為溶解氣的特點。鉆井、試油及儲層分析結(jié)果表明，查參1井油藏是一個在斷塊構(gòu)造背景下夾持于火山巖之間的構(gòu)造-巖性油藏。

2)巴音戈壁組二段(K1b2)油藏特征 K1b2油藏以毛1井前期試油獲低產(chǎn)油流為代表。凹陷內(nèi)部K1b2的巖性以灰色泥巖、灰色白云質(zhì)泥巖夾灰色白云質(zhì)粉砂巖、灰色細(xì)砂巖為主，是凹陷的主力烴源巖層。毛1井位于烏力吉構(gòu)造高部位，東鄰毛敦次凸，在K1b2發(fā)育近岸水下扇和扇三角洲沉積，巖性主要為雜色角礫巖、灰色砂礫巖、灰色含礫不等粒砂巖夾灰色泥巖和粉砂質(zhì)泥巖等，砂巖厚度467.5m，砂地比為76.5%，物性總體較差。該油藏屬于中深層、低滲透率、原油密度正常的常壓油藏。從毛1井所在烏力吉構(gòu)帶沉積特征來看，其巖性橫向變化大，有利相帶較窄，轉(zhuǎn)換較快。砂巖儲層在構(gòu)造和沉積的雙重作用下，展布形態(tài)較復(fù)雜，厚度變大，向凹陷中心方向尖滅。該油藏類型整體應(yīng)屬于構(gòu)造-巖性復(fù)合油氣藏(圖5)。

圖4 過查參1井油藏剖面圖 圖5 過毛1井油藏剖面圖

3)巴音戈壁組一段(K1b1)油藏特征 K1b1油藏以力1井在K1b1試獲工業(yè)油流為代表。K1b1沉積時期，水下扇砂體發(fā)育，儲層巖性以粗碎屑巖為主，夾在湖相暗色泥巖中，構(gòu)成頻繁韻律沉積。力1井在構(gòu)造上位于毛1井的相對低部位，砂巖發(fā)育程度較低，以淺湖相沉積為主，巖性主要以薄層細(xì)砂巖、粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖和大套暗色泥巖為主。力1井K1b1灰質(zhì)礫巖層為研究區(qū)首次鉆遇，為經(jīng)歷過較短距離搬運(yùn)后沉積的礫巖。礫石及膠結(jié)物成分主要以灰質(zhì)為主，物源為來自于毛敦次凸的變質(zhì)巖。該套地層下部暗色泥巖的鏡質(zhì)體反射率Ro在0.9%～0.96%之間，表現(xiàn)了正常沉積泥巖的有機(jī)質(zhì)演化特征。該井鉆遇的灰質(zhì)礫巖段為水下扇砂礫巖體，局部發(fā)育一定程度裂縫，對于改善儲層的儲集性能起重要的作用，有利于油氣成藏。油藏整體表現(xiàn)出巖性油藏的特點，裂縫發(fā)育部位油氣富集程度高。

3 成藏的控制因素

3.1 盆地結(jié)構(gòu)及生烴中心控制了油氣的富集方向

查干凹陷構(gòu)造演化經(jīng)歷了斷陷-斷坳-拗陷-反轉(zhuǎn)4個階段，形成了現(xiàn)今的西南斷東北超、西南低東北高的構(gòu)造格局，這種構(gòu)造格局決定了油氣主要向東北方向這一低勢區(qū)運(yùn)移。除構(gòu)造背景對油氣富集有影響外，中國東部多數(shù)小型斷陷盆地的油氣富集也受烴源巖分布的控制，查干凹陷也不例外。查干凹陷主力生烴洼陷為額很洼陷，其內(nèi)部繼承性的發(fā)育K1b1、K1b2和K1s1這3套烴源巖，是凹陷內(nèi)的富生烴中心(圖1)。該生烴中心的烴源巖有機(jī)質(zhì)類型主要為腐泥-腐殖混合型，有機(jī)質(zhì)豐度及熱演化程度均較高，分布范圍也比較廣，具有較強(qiáng)的生烴能力。從已發(fā)現(xiàn)的油藏分布特點來看，主要分布在凹陷北部和東部，緊鄰額很生烴中心上傾部位。由此可見，盆地結(jié)構(gòu)及生烴中心共同控制了研究區(qū)油氣富集方向。

3.2 儲層發(fā)育程度控制油氣的富集程度

查干凹陷發(fā)育多種類型砂礫巖儲層，是區(qū)內(nèi)主要的儲集類型。該類型儲層多具有結(jié)構(gòu)成熟度、成分成熟度雙低以及孔隙度、滲透率雙低的特點，且不同層系儲層發(fā)育控制因素略有不同。淺層K1y埋藏較淺，膠結(jié)疏松，原生孔隙相對發(fā)育，油氣富集程度高；K1s2埋深略大，壓實作用使儲層原生孔隙減少，油氣主要富集在砂礫巖扇體的扇中部位，扇根部位含油氣性變差；K1s內(nèi)部的碎屑巖儲層，孔隙度一般在2%～12%之間，平均為8.6%。相比淺層正常沉積的碎屑巖物性，孔隙度明顯偏小，油氣富集程度明顯變差；K1b的油氣只富集在有利沉積微相類型及裂縫性儲層中，富集范圍相對局限。

3.3 輸導(dǎo)體系控制油氣的運(yùn)移

研究區(qū)油氣的垂向運(yùn)移通道主要是斷層，側(cè)向運(yùn)移通道主要是砂體。從油氣運(yùn)移特點來看，斷層是研究區(qū)主要的垂向輸導(dǎo)通道，斷層的活動能對早期形成的油氣藏起到破壞作用，同時也對新油氣藏的形成起到油氣再分配的作用，尤其是長期活動斷層將K1b優(yōu)質(zhì)烴源巖生成的油氣運(yùn)移到淺層K1s和K1y聚集成藏。比如，K1y毛8塊淺層油藏就是毛西斷層長期活動的結(jié)果。砂體是研究區(qū)油氣側(cè)向輸導(dǎo)的主要方式，多以短距運(yùn)移為主，油氣通過砂體側(cè)向運(yùn)聚，聚集到生烴中心周邊有利區(qū)帶。

4 成藏模式

查干凹陷斷裂十分發(fā)育，類型復(fù)雜，分布范圍廣，斷層對油層輸導(dǎo)起了十分重要的作用。從研究區(qū)構(gòu)造發(fā)育特征及縱向上多層系成藏的特點看，垂向運(yùn)移和短距側(cè)向運(yùn)移是查干凹陷主要的油氣運(yùn)移方式。查參1井K1s1油氣至少沿斷裂垂向運(yùn)移了400m以上；毛1井K1b和K1s烴源巖并不發(fā)育，但油氣顯示卻較活躍。從油源對比結(jié)果來看，毛1井、毛3井K1s2原油主要來自額很洼陷的K1b烴源巖，原油從生烴中心向成藏區(qū)側(cè)向運(yùn)移了3～10km。

前期的鉆井、試油及分析化驗等資料證實，查干凹陷主要發(fā)育2套烴源巖(K1b、K1s1)，2種儲集類型(碎屑巖、火山巖)，在縱向上形成了多套生儲蓋組合。K1b半深-深湖相云質(zhì)暗色泥巖和頁巖，K1s1暗色湖相泥巖為主要的生油巖，且研究區(qū)斷層在油氣生排烴期一直活動，傾角也相對較大，距生油洼陷近，因此洼陷中生成的油氣主要通過通源的主干斷層向洼陷高部位及淺層運(yùn)移。在油氣沿主干斷層運(yùn)移過程中，少量石油會聚集到主干斷層附近的砂體中，但大多數(shù)會通過主干斷層和其配套斷層繼續(xù)向上運(yùn)移，并在這些配套斷層附近的有利砂體中富集成藏，這樣整個油氣輸導(dǎo)的網(wǎng)絡(luò)就形成了近源垂向(側(cè)向)排烴多層系成藏的油氣成藏模式(圖6)。

5 結(jié)論

1)查干凹陷下白堊統(tǒng)砂礫巖儲層發(fā)育，形成了多層系、多類型的砂礫巖油藏。由淺至深，儲層對油氣富集的控制作用逐漸增強(qiáng)，從淺層的構(gòu)造油藏、中深層的構(gòu)造-巖性復(fù)合油藏到深層的巖性、裂縫性油藏，儲層均是重要的控制因素。

2)研究區(qū)西南低東北高的構(gòu)造格局確定了北東向的主要油氣運(yùn)移指向，油氣運(yùn)移方式以垂向運(yùn)移為主，側(cè)向運(yùn)移為輔，垂向運(yùn)移均與斷層有關(guān)，側(cè)向運(yùn)移與各類型砂體有關(guān)。油氣從凹陷生烴中心向低勢區(qū)運(yùn)移，匯聚于生烴中心周邊各類型砂礫巖圈閉中。

3)盆地結(jié)構(gòu)變化、源巖烴、儲層和輸導(dǎo)體系等分別控制了研究區(qū)的油氣運(yùn)移指向、空間分布、油氣富集程度及油藏類型等，總體表現(xiàn)出受到多種因素的聯(lián)合控制的復(fù)雜成藏過程。

圖6 查干凹陷砂礫油藏成藏模式圖

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[編輯] 宋換新

2016-04-11

王辰(1991-)，男，博士生，現(xiàn)主要從事礦產(chǎn)普查與勘探方面的學(xué)習(xí)與研究工作，734017417@qq.com。

TE122.3

A

1673-1409(2017)7-0015-05

[引著格式]王辰，呂古賢.銀額盆地查干凹陷下白堊統(tǒng)砂礫巖體成藏特征研究[J].長江大學(xué)學(xué)報(自科版),2017,14(7):15～19.