六盤山盆地興仁堡凹陷烴源巖特征與勘探方向

彭存?zhèn)}

(中國石化 勝利油田分公司 石油工程監(jiān)督中心，山東 東營 257237)

興仁堡凹陷屬于六盤山盆地[1]的次級凹陷，面積約1 200 km2(圖1)，勘探程度低，先期僅有重磁和5 km×8 km的二維地震測網(wǎng)，凹陷邊部有鉆井一口，鉆遇地層主要為新近系、古近系、侏羅系、三疊系、二疊系及石炭系。據(jù)前人研究[2-4]，六盤山盆地與鄂爾多斯盆地在晚三疊世同為泛湖盆沉積，兩者具有連通性，在盆地西北部的興仁堡—景泰一帶發(fā)育為沉積中心，到早—中侏羅世兩盆地逐漸分割開來。鄂爾多斯盆地勘探[5-11]證實，上三疊統(tǒng)延長組為主要生烴層系，而且已有較大勘探發(fā)現(xiàn)，因此推測興仁堡凹陷三疊系也可能具有較好生烴潛力。但由于資料有限，對該區(qū)烴源巖的評價大多以露頭進(jìn)行類比推斷為主。

圖1 六盤山盆地興仁堡地區(qū)構(gòu)造綱要Fig.1 Tectonic units in Xingrenpu area, Liupanshan Basin

為打開興仁堡凹陷的勘探局面，2016年部署重磁勘探，建場剖面112 km/2條 ,新增露頭取心35個；2017年部署二維地震309 km/9條，新增露頭取心17個。本文基于露頭資料，結(jié)合鉆井巖心資料，對該區(qū)烴源巖特征進(jìn)行了詳細(xì)系統(tǒng)的研究評價，并指出了有利勘探方向，以期為明確烴源巖的生烴資源量及含油氣藏情況提供依據(jù)。

1 烴源巖的識別與標(biāo)定

1.1 地震層位識別

采取區(qū)域引層方法(圖2)，把興仁堡凹陷區(qū)域內(nèi)新采集的二維地震資料和鉆井資料與周邊鄂爾多斯盆地已知烴源巖地震剖面相連，利用層位多元綜合標(biāo)定[12]，證實鄂爾多斯盆地主要的烴源巖三疊系和侏羅系地層，延伸到興仁堡凹陷繼續(xù)發(fā)育，其中三疊系地層在凹陷沉積中心增厚至1 200 m，侏羅系地層沉積厚度約700 m。利用新部署的重力場剖面正演證實解釋方案合理(圖3)。

1.2 露頭取心標(biāo)定

為進(jìn)一步落實烴源巖地層，2016—2017年在三疊系、侏羅系地層新增露頭取心52個，通過對巖心物性對比分析證實三疊系地層主要出露于王家山、寶積山等地，自下而上發(fā)育中、下三疊統(tǒng)丁家窯組、上三疊統(tǒng)西大溝組和南營兒組。其中南營兒組與六盤山盆地延長組地層相當(dāng)，以暗色泥巖為主，單層最大厚度15.4 m，泥地比達(dá)56%，累計純泥巖厚度226 m。侏羅系出露地層主要分布于刀楞山、王家山、響泉口、黃家洼等地，自下而上發(fā)育下統(tǒng)大西溝組、中統(tǒng)延安組和王家山組、上統(tǒng)苦水峽組。王家山地區(qū)侏羅系地層發(fā)育較為齊全，主要發(fā)育中統(tǒng)龍鳳山組和王家山組、上統(tǒng)苦水峽組。其中龍鳳山組與延安組相當(dāng)，主要為灰白色含礫砂巖夾薄層煤線、頁巖；王家山組分為上、下2段，下段主要為河流—濱淺湖相灰綠色砂巖夾灰色、灰綠色泥巖，上段主要為半深湖相灰色、深灰色泥頁巖，暗色泥巖累計厚度約100m，局部發(fā)育油頁巖，為烴源巖有利發(fā)育層段；苦水峽組則主要發(fā)育濱湖相暗紫紅色泥巖，局部夾灰綠色泥頁巖。另外，對巖心微量元素分析化驗，證實興仁堡凹陷巖石微量元素特征與鄂爾多斯盆地西緣具有一致性。

圖2 六盤山盆地興仁堡凹陷XRP17-7地震測線測線位置見圖1。Fig.2 XRP17-7 seismic survey line in Xingrenpu Sag, Liupanshan Basin

圖3 六盤山盆地興仁堡地區(qū)地層重力正演D為巖層平均密度，單位g/cm3；測線位置見圖1。Fig.3 Gravity forward modeling of stratum in Xingrenpu area, Liupanshan Basin

2 有機(jī)地化特征

2.1 有機(jī)質(zhì)豐度

通過對新老巖心86個樣品有機(jī)質(zhì)豐度分析表明，興仁堡凹陷烴源巖有機(jī)碳含量為0.05%～14.3%，總烴含量在(41.5～332.6)×10-6；生烴潛量為0.02～98.9 mg/g(表1)。根據(jù)胡見義[13]、秦建中[14]提出的含煤地層烴源巖評價標(biāo)準(zhǔn)及中國陸相沉積盆地泥質(zhì)烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度評價標(biāo)準(zhǔn)，從侏羅系的直羅組(J2z)、延安組(J2y)到三疊系延長組(T3y)都屬于好的烴源巖。其中，J2z和T3y都是中等—好的有機(jī)質(zhì)豐度，但J2y略差，屬于豐度差—好的級別。

2.2 有機(jī)質(zhì)類型

有機(jī)質(zhì)類型是衡量烴源巖質(zhì)量和油氣產(chǎn)率的重要指標(biāo)。判別有機(jī)質(zhì)類型的指標(biāo)很多，最常用的是生油巖熱解[15-17]指標(biāo)，如烴指數(shù)、干酪根元素等，參照有機(jī)質(zhì)類型劃分標(biāo)準(zhǔn)，對其進(jìn)行類型劃分。由表1可見，侏羅系直羅組深黑灰色泥巖的有機(jī)質(zhì)為Ⅰ—Ⅱ類型，屬于中等偏好，三疊系延長組和侏羅系延安組相對較差，為Ⅱ—Ⅲ類型。

2.3 有機(jī)質(zhì)成熟度

有機(jī)質(zhì)成熟度[18-19]是評價烴源巖是否有效的另一個指標(biāo)，對86個樣品進(jìn)行鏡質(zhì)體反射率(Ro)、巖石熱解峰溫(Tmax)等參數(shù)的實驗室提取，同一剖面的樣品取平均值，分析結(jié)果(表2)表明，Ro>0.5%，從三疊系到侏羅系烴源巖均已成熟，但成熟度為低熟—成熟。

3 烴源巖評價

根據(jù)烴源巖評價方法[20]，通過對多個樣品的有機(jī)質(zhì)豐度、類型和成熟度評價分析，結(jié)果表明，本區(qū)存在三疊系和侏羅系2套烴源巖地層，從有機(jī)碳、總烴和生烴潛力綜合指標(biāo)來看，雖都具有中等以上的有利烴源巖條件，但各層又不盡相同，下面按層位分別進(jìn)行綜合評價。

表1 六盤山盆地興仁堡凹陷烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度和類型劃分Table 1 Organic matter abundance and classification of organic matter types of hydrocarbon source rocks in Xingrenpu Sag, Liupanshan Basin

表2 六盤山盆地興仁堡凹陷烴源巖有機(jī)質(zhì)成熟度Table 2 Maturity of organic matter in hydrocarbon source rocks in Xingrenpu Sag, Liupanshan Basin

3.1 三疊系烴源巖

根據(jù)露頭采樣分析和盆地內(nèi)盤探3井的錄井描述，三疊系烴源巖形成于淺湖—泥炭沼澤沉積環(huán)境(圖4)，暗色泥巖厚度大，延長組6—7段純泥巖226 m，單層最大厚度15.4 m，泥地比達(dá)56%；有機(jī)碳含量高，TOC含量平均4.96%，S1+S2平均為6.13 mg/g，有機(jī)質(zhì)豐度較高；有機(jī)質(zhì)類型偏低，為Ⅱ2—Ⅲ型；Tmax為434～516 ℃，為低熟—成熟(Ro>0.5%)；在晚侏羅世、早白堊世生烴，由于有機(jī)質(zhì)類型偏差，生烴潛力一般，綜合評價為中等烴源巖。

3.2 侏羅系烴源巖

侏羅系烴源巖包括直羅組烴源巖和延安組烴源巖。其中延安組烴源巖TOC含量平均3.7%，S1+S2平均為4.09 mg/g，有機(jī)質(zhì)類型為Ⅱ2—Ⅲ型，以Ⅲ型為主，Tmax為423～499 ℃，為低熟—成熟，生烴潛力一般。

侏羅系直羅組烴源巖TOC含量平均1.87%，S1+S2平均為8.39 mg/g，有機(jī)質(zhì)類型為Ⅰ—Ⅱ型，以Ⅱ型為主，Tmax為335～506℃，為低熟—成熟。此外，通過進(jìn)一步對王家山地區(qū)淺孔采樣分析(表3)，以S201井淺孔為例，在所化驗的6塊樣品中，TOC含量平均達(dá)到2.18%，S1+S2平均為16.5 mg/g，有機(jī)質(zhì)類型以Ⅰ—Ⅱ型為主，Tmax為435～441 ℃，為成熟烴源巖。依據(jù)湖相烴源巖評價標(biāo)準(zhǔn)，證實侏羅系直羅組湖相烴源巖為盆地一套極為有利的烴源巖。

圖4 六盤山盆地興仁堡凹陷延長組沉積相Fig.4 Sedimentary facies of Yanchang Formation in Xingrenpu Sag, Liupanshan Basin

4 油氣勘探方向

4.1 有利因素

(1)結(jié)合重磁電以及野外露頭等資料，初步計算凹陷內(nèi)三疊系—侏羅系暗色泥巖厚度大于500 m的面積約為800 km2，具有較大的生烴量。

(2)三疊系的延長組、侏羅系的直羅組是2套較好的烴源巖，與鄰近發(fā)現(xiàn)油氣的鄂爾多斯盆地中生界烴源巖在沉積環(huán)境、厚度、埋深、有機(jī)質(zhì)類型、成熟度、排烴期等方面具有相似性或一致性，符合油氣成藏的基本地質(zhì)條件。

(3)新生界地層以泥巖為主，是中生界地層的良好區(qū)域性蓋層，亦是中生界油氣聚集的良好條件；中生界的延長組、延安組、直羅組為砂泥巖組合，具有很好的自生自儲組合條件[21-24]。

(4)洼陷中央低隆起帶具有形成油氣富集的有利場所，結(jié)束于中生界地層的斷層有助于油氣的縱向輸導(dǎo)和運(yùn)移。

(5)三疊紀(jì)到侏羅紀(jì)沉降中心的遷移，對斜坡帶、中央低隆起帶儲集層的發(fā)育起著控制作用，有助于斜坡、洼陷帶巖性油氣藏的形成。

(6)周邊復(fù)雜的逆向構(gòu)造有助于油氣聚集的遮擋[25]，其斷層下盤形成的圈閉有助于油氣的聚集。

4.2 勘探方向

以三疊系延長組烴源巖、侏羅系直羅組烴源巖為主要烴源巖的興仁堡凹陷，主要排烴期集中于侏羅紀(jì)晚期到白堊紀(jì)中期[26-27]，在三疊系及侏羅系中形成自生自儲的原生油氣藏；后經(jīng)喜馬拉雅運(yùn)動的影響，部分原生油氣藏被破壞、調(diào)整，在古、新近系形成次生油氣藏；原生、次生油氣藏形成的主控因素有所差異，因此，在油氣勘探中所關(guān)注的評價要素不同，勘探方向不同。

表3 六盤山興仁堡凹陷S201井侏羅系直羅組烴源巖樣品地化指標(biāo)Table 3 Geochemical parameters of hydrocarbon source rocks from Jurassic Zhiluo Formation in well S201, Xingrenpu Sag, Liupanshan Basin

4.2.1 原生油藏

原生油藏主要形成于三疊系和侏羅系，油氣勘探的關(guān)鍵要素在于自身的生儲蓋配置，同時還需考慮后期喜馬拉雅運(yùn)動調(diào)整改造較弱的區(qū)域。這一區(qū)域主要集中于洼陷帶，其構(gòu)造活動相對較弱，剝蝕厚度較少，斷層活動又多在中生代末期結(jié)束，保存條件相對較好；此外，其生儲蓋條件優(yōu)越，是尋找原生油藏類型的重要地區(qū)。

4.2.2 次生油藏

次生油藏主要形成于古近系和新近系，油氣勘探的關(guān)鍵要素是油氣輸導(dǎo)條件、有利圈閉及后期保存條件。這一區(qū)域主要集中在喜馬拉雅運(yùn)動造成的正向構(gòu)造帶，其受喜馬拉雅運(yùn)動影響普遍經(jīng)過擠壓、逆沖、剝蝕，形成逆斷層下的淺層系列斷鼻構(gòu)造圈閉；逆沖斷層亦是油氣運(yùn)移的有利通道，同時逆沖斷層活動大多在第四紀(jì)結(jié)束，有利于油氣的保存。因此，凹陷東、西部逆沖斷層發(fā)育的正向構(gòu)造帶是尋找次生油氣藏的重點區(qū)域。

5 結(jié)論

(1)興仁堡凹陷三疊系延長組、侏羅系直羅組是2套以河流相和淺湖相沉積的烴源巖，為暗色泥巖，厚度大、面積廣；有機(jī)質(zhì)類型以Ⅰ—Ⅱ型為主的低熟—成熟的較好烴源巖，具有一定的生烴能力。

(2)凹陷內(nèi)存在新生界區(qū)域性蓋層和中生界內(nèi)部多套儲蓋組合。凹陷內(nèi)發(fā)育有構(gòu)造圈閉和巖性圈閉，具備形成原生油氣藏和次生油氣藏的條件。建議下一步以中央洼陷帶和東、西部斷裂帶為優(yōu)先勘探方向。