断陷盆地群的含油气系统特征与比较.doc

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同一断陷群中的不同断陷既有相对的独立性又有共同的规律性，决定了各含油气系统的独立特征和相互联系。本文从构造、地层及生、储、盖组合特征出发，以含油气系统的基本原理为依据，划分和比较了乌尔逊、贝尔凹陷六个含油气系统的基本特征，根据各含油气系统的断陷构造样1本文获得国家（973）重大基础研究项目“中国典型叠合盆地油气聚散机理与定理研究”（编号61999043310）资助。2罗群， 四川乐山人，1986年毕业于武汉地质学院，长期从事油气成藏机理与资源评价的教学和科研工作，目前在石油大学做博士后，副教授。通迅地址：北京昌平石油大学盆地与油藏研究中心，邮政编码102249。电话：01069712052。式、断裂发育特征、油气藏类型和分布，总结出双断反转型、断超反转型、断超串联型、简单双断型和无机型共五种类型的含油气系统模式，以此为依据预测了海拉尔盆地其它次级断陷的含油气系统类型。主题词：乌尔逊、贝尔凹陷 含油气系统特征 模式 比较 预测海拉尔盆地是我国东北地区继松辽盆地后的又一个重要的含油气盆地。经过二十多年勘探研究工作，已在乌尔逊、贝尔断陷中获得重要突破。但海拉尔盆地地质特征十分复杂，勘探程度极不均衡。目前的勘探研究工作主要集中在乌尔逊、贝尔两个较大的次级断陷，还有十三个次级断陷的勘探程度非常低。因此，研究乌尔逊、贝尔凹陷含油气系统，详细解剖它们的石油地质特征和油气成藏条件，建立相应的油气藏预测模式，对于预测其它次级断陷的油气藏分布，寻找新的油气藏，降低勘探风险有重要意义。、乌尔逊、贝尔凹陷基本地质特征乌尔逊、贝尔凹陷是位于海拉尔盆地贝尔湖坳陷南部的两个最大规模的相邻次级断陷。两个断陷以NW向的巴彦塔拉断裂为界。断陷早期为各自独立的断陷系统，断陷发育晚期两个次级断陷连为一体，在我国境内整体面积为5250km2。 构造特征 乌尔逊凹陷总体为受乌西断裂控制，西断东超，西徒东缓的箕状凹陷，面积2350km2。凹陷的形成与发展主要受NNE和NW向断裂控制。盆地北部主要受NNE向的乌西断裂控制，北部东边界断裂规模较小，但反转明显，发育时间早，沉积中心偏于乌西断裂一侧，总体为双断型断陷。乌尔逊南部地区的地质结构与北部有较大的差异，NW向断裂为其主要的西侧边界断裂（乌西断裂南段），且反转明显。东侧断裂不发育，为明显的西断东超式箕状断陷，依据其分割特征可将乌尔逊凹陷进一步划分为乌北断陷，乌中断陷，乌南断陷。贝尔凹陷属于贝尔湖坳陷内的二级构造单元，北与乌尔逊凹陷相接，面积3010km2，是盆地内最大的一个凹陷，其NE走向构造主要受NE断裂控制，总体形成东西分带的构造格架。由西向东发育：苏乃诺尔断裂带，贝北洼（断）陷，霍多呼和诺仁构造带，贝西洼陷，塔巴汗苏德尔特构造带，贝中洼陷，希林敖包构造带和贝东断凹（洼），八个二级构造单元。乌尔逊、贝尔凹陷有不同的构造体系，前者以南北分块为主要特征，构造线总体由南向北为NNWSNNNE向弧形延伸，后者以东西分带为特征，从西向东构造延伸方向由NNENENEE向。从地层分带看，乌北断凹发育铜钵庙组，而乌南断洼和贝尔凹陷不发育该组地层，尤其是贝尔凹陷中的贝中断洼缺南屯组下段和铜钵庙组地层。这些特征都决定了乌尔逊、贝尔具有不同的石油地质特征和油气成藏系统。2生储盖组合特征研究区从下到上发育下侏罗统布达特群（b），下白垩统铜钵庙组(t)、南屯组(n)、大磨拐河组(d)、伊敏组(y)和呼伦组，上白垩统青元岗组地层，两套主要烃源岩即南下段和大下段，重要的盖层有南下段泥岩、大下段泥页岩和伊一段泥页岩，重要的储集层有南上段，大上段，铜钵庙组砂砾岩，古生界顶部板岩风化壳，另外在布达特群和伊一段中也见到明显的油气显示，是潜在的油气储层。这些生储盖层在地层剖面上可组合为下、中、上三套生储盖组合（表）。表 乌贝凹陷生储盖组合划分下白垩统k1y伊一段主要盖层上部生储盖组合k1d大上段第二主力储层大下段主要盖层重要烃源岩中部生储盖组合k1n南上段第一主力储层南下段重要盖层第一主力烃源岩下部生储盖组合k1t铜钵庙组：。：。：。：重要储层下侏罗统Tb布达特群。：。潜在储层古生界Pz重要储层图例 泥质岩 煤层 砂岩 ：。：砂砾岩 火山岩 油气层、 乌尔逊、贝尔凹陷含油气系统特征分析、 含油气系统及特征范围的确定含油气系统及研究思路含油气系统（Petroleum system）是地球中天然产生的一类烃类流体体系，它除了包括一个活跃的烃源岩体和所有与之有关的油气外，还包括油气藏赖以存在所必需的所有地质要素、作用和过程1。其原理是将含油气盆地中油气的生、储、盖、圈、运、保的时空配置关系及其演化规律作为一个有机整体进行动态的、历史的、有机的研究，以解决油气勘探中实际问题，降低勘探风险。含油气系统的主要研究思路是：以供烃单元为主要划分标志，以油气的生、排、运、聚过程为线索，强调四大静态地质要素（生油层、储集层、盖层、圈闭）与四大地质过程（油气生、运、聚、散）在时空上的有机配置，用动态的，系统的观点和已知的油气地质规律来预测尚未发现的油气资源。、含油气系统的特征范围的确定与成藏事件含油气系统具有特定的地区、地层与时间范围，可由埋藏史图，关键时间的地区范围平面图，地层范围的剖面图和成藏事件表来表示，其研究内容主要包括关键时间，展布范围、基本要素、持续时间、保存时间等。关键时间是指含油气系统中大部分油气生成运移聚集的时间。笔者认为应以烃源岩大量生排烃之后的第一次大规模的构造运动期为关键时间。因为这次构造运动为油气首次大规模的运移，聚集提供了动力、运移通道并形成（或定型）了大量的圈闭。区域展布范围由活跃生油洼陷及所有来源于该洼陷的油气显示、油苗和油气聚集的界线圈定，由关键时间的平面地层展布图来显示。基本要素包括源岩、储层、盖层和上覆岩层。源岩、储层、盖层是含油系统存在的最基本要素，上覆岩层除了提供源岩成熟所需负荷之外，还对下伏岩层中运移通道及圈闭的几何形态产生显著的影响。含油气系统的埋藏史图及根据关键时间绘制的剖面图可展示这些基本要素及空间关系。持续时间是指形成一个含油气系统所需要的时间。含油气系统需要经过足够的地质时期方能具备所有的基本要素和完成形成油气藏所必要的那些地质作用，如源岩是沉积的最初要素，且源岩成熟所需的上覆岩层是最后要素，那么最初和最后要素之间的时间就是该含油气系统的持续时间。保存时间是指烃类在该系统内被保存、改造或被破坏的时间段，它在油气生成运移聚集作用完成之后开始。如果含油气系统中的油气生成、运移、聚集一直延续至今，则无保存时间。2 乌尔逊贝尔凹陷含油气系统的划分划分原则依据含油气系统基本概念和内容，拟定本区划分原则：以供烃单元作为划分的基本依据。由于研究区的两套烃源岩n下和d下在纵向上是连续的（断裂的沟通使同一源岩和油气在圈闭混合），因此，将其看成一套烃源岩。含油气系统以烃源岩为中心，其边界范围是其生、排的油气能够运移到的地方。可通过油源对比进行确定。同一个圈闭（带）可能同时属于若干个不同的含油气系统。含油气系统的基本构架受构造框架控制。不同的含油气系统其断裂特征，构造格架，地层发育及圈闭类型，油气运聚成藏过程有明显不同，具有相对的独立性。断裂是含油气系统的重要边界2。划分结果依据划分原则，考虑研究区由于边界断裂的活动特征不同导致的各个次级断洼构造演化，沉积发育的相对独立性，以及由此产生的油气生、排、运、聚的差异性，将乌尔逊、贝尔凹陷点划分为六个含油气系统。其中乌尔逊凹陷两个，贝尔凹陷三个，无机CO2气含气系统一个，见图1，表。 图1表 乌贝凹陷含油气系统划分结果凹 陷含 油 气 系 统乌尔逊凹陷乌南含油气系统、乌北含油气系统 无机CO2含气系统贝尔凹陷贝西、贝中、贝东三个含油气系统 各含油气系统的特征评述乌北含油气系统（n下n上+d上（！）由乌西断裂北段，乌北断裂，乌东断裂及乌中鞍部的脊线所围成。发育n下和d下两套烃源岩，烃源岩主要展布在靠近乌西断裂的凹陷主体部分， 储集岩以n上和d上为主要层位，中孔低渗为主，平均孔隙度为15%，渗透率为11010-3mm2。本区发育中部生储盖组合，以下生中储上盖、自生自储自盖类型为主。油气主要聚集在凹陷中央的苏仁诺尔断裂反转背斜带和苏仁诺尔北生长背斜带中，该背斜带受苏仁诺尔断裂和苏仁诺尔南断裂的控制，整体呈NE向展布。另外，东部的铜钵庙断裂构造带和北部的黄旗庙断鼻构造带也有油气分布。乌南含油气系统（n下+d下Pz+t+n上+d上（1）西界为乌西断裂南段，南界为巴彦塔拉构造带的中轴线，东界是T2-2界面剥蚀线，北界为乌中鞍部构造的脊线，面积约1000km2，具有典型的箕状断陷含油模式：即西部断阶带，断凹带、中部隆起带、东部斜坡带、南部巴彦塔拉潜山披覆构造带五个带。综合评价表明，西部断陷带，巴彦塔拉构造带和中部隆起带是有利含油气区带。烃源岩主要有两套即n下与d下，均已进入成熟阶段。有效烃源岩区分布于西南侧靠近乌西断裂，本含油气系统主要发育n上和d上储层。同时在t和Pz地层中获得工业油流，显示了本区多套储层含油的特点。乌南洼陷上中下三套生储盖组合都很发育，类型多样，是研究区生储盖层发育最多，生储盖组合发育最全的系统，为该系统形成丰富多样的油气聚集奠定了基础。贝西含油气系统（n下+d下Tb+t+n上+d上（！） 由贝尔凹陷西部边界断裂，北部T2超覆线，塔巴汗苏德尔特断裂及国界所围限。由西向东包括苏乃诺尔断裂构造带，贝北洼陷，霍多呼和诺仁构造带，贝西洼陷和塔巴汗苏德尔特构造带组成。该系统发育n下和d上两套，均已进入成熟演化阶段。除未在基底发现油气外，在Tb、t、n上，d上都钻遇油气层，其中n上、d上为主要储层。具有中孔低渗的特点。本含油气系统的上中下三套含油气组合都很发育，油气主要分布在霍多呼和诺仁构造带和塔巴汗苏德尔将构造西侧。贝中含油系统（n下+d下Tbn上+d上（）西界为塔巴汗苏德尔特西断裂，东界为希林敖包东断裂，北界为巴彦塔拉构造带轴线，南界为国界。由西向东包括塔巴汗苏德尔特构造带，贝中洼陷，希林敖包构造。以n下、d下为主要烃源岩，储集层以n上、d上为主，由于缺失n下烃源岩，贝中含油气系统主要发育中、上部含油气组合。目前在系统范围内有4口井，仅贝中断洼南部的海参5井的底部布达特群地层中有14米的裂缝含油段，由于海参5井并非打在构造高部位，因此n上、Tb油藏为岩性油藏类型，推测是d下段生成的油往下排运倒贯，为上生下储上盖类型。贝东含油气系统（d下n下+d上（？）该系统在研究区仅部分出露，由西界希林敖包西断裂、东、南界为国界所围成。系统的大部分在蒙古国，在我国境内包括希林敖包构造带和贝东断洼西部。本含油气系统有探井贝1井和浅井贝D1，均钻在希林敖包构造带上，无油气显示。由于它与其西侧贝中地质特征相似，推测其有相似的含油气系统基本特征。无机CO2气含气系统(深部岩浆t+n+Pz（）)海拉尔盆地已在多口井中获高含量的CO2气流，单井自然产能达2000m3/d以上，展示了该区良好的CO2气勘探前景。据大庆研究院（1993，1995）通过气体成分，碳同位素分析，结合本区岩浆和火山活动，认为这几口井的气的成因为无机成因的深源气。侏罗纪、白垩纪时期沿乌西巴彦塔拉断裂有大量的燕山期花岗岩体r5侵入沉积岩，侵入体放热，降压放出CO2气，它们沿乌西巴彦塔拉断裂带向上运移，聚集在断裂附近的圈闭中，与有机的油气混在一起形成油气藏，如乌13井在古生界风化壳中钻遇CO2气和油气藏，其上部的CO2气就是深源的CO2气沿巴彦塔拉断裂运移上来的，而下部的油则是上覆n烃源岩向下排烃运移聚集而成的。所以，无机CO2气含气系统可描述为：沿乌西断裂巴彦塔拉断裂带发育，以深源岩浆为气源，以乌西巴彦塔拉裂为运移通道，以乌西巴彦塔拉断裂带及周边圈闭为CO2气聚集空间，以Pz、t、n为主要储层，下生中储上盖式生储盖组合，具欠充填垂向运移成藏模式的特点。成藏期（关键时间）为伊敏组沉积末期，构造运动导致岩浆活动，使CO2气从岩浆中析出沿断裂向上运移聚集。 各含油气系统异同比较乌、贝凹陷地质条件十分复杂，东西分带，南北分块，凹凸相间，断裂纵横交错，每个次级洼陷都是一个相对独立的含油气系统。由于断裂活动的差异性（尤其是主断裂），各个次级洼陷在构造展布、地层发育、沉积演化及火山活动等方面都有明显不同，从而导致了各次级洼陷地温梯度、生储盖组合特征、圈闭的形成和发育、油气生、排、运、聚、散以及油气藏类型及分布的不同。但是，乌、贝凹陷毕竟相邻，同处于一个大地构造背景，有相同的地质演化历史，因此，各含油气系统又具有共同的特征。分析对比各含油气系统特征的差异，对于总结地质规律，了解含油气系统的特点，总结油气聚集和分布模式以及正确评价各含油气系统，寻找有利区带和预测有利圈闭都很重要。通过研究区6个含油气系统主要特征对比。由此可总结研究区含油气系统特征的异同。相似的特征有：1：有机含油气系统的主要烃源岩为n下和d下，主要储层为n上和d上，y为区域性盖层。2：圈闭形成时间超前于或同步于油气大量运、聚时间。各系统圈闭形成与油气运聚在时间上都有良好的匹配关系。3：关键时间集中在伊敏组沉积末期或青元岗组沉积末期，反映各含油气系统演化的主要时期一致或接近，这是由于其地质演化史期相近的缘故。4：除乌北、无机CO2含油气系统外，都具有三个成藏期即伊敏组沉积末期，青元岗组沉积末期和下第三纪末。不同点：由于各含油气系统地质特征及演化的相对独立性，导致含油气系统有自己的特点。1：生储盖及其组合特征不尽相同。2：主要油气藏类型不一样：乌北以凹中断层反转背斜油气藏为主，乌南则以沿潜山披覆、断阶带油气藏为特色，贝西凹中隆起同沉积背斜和反转构造油气藏发育，贝中以透镜体岩性油气藏，裂缝油气藏为特色。3：油气藏分布各具特色：乌北含油气系统油气主要分布在受苏仁诺尔断裂控制的反转背斜中，乌南油气集中分布在南部与贝尔凹陷接壤的已彦塔拉潜山构造带和西部断阶带。贝西含油气系统的油气主要分布在断洼中隆起霍多英尔呼和诺仁同沉积反转构造带中，而无机CO2含气系统的CO2气藏沿乌西巴彦塔拉断裂带分布。4：油气生排烃成藏模式不同：乌北含油气系统以正常充填横向或纵向排烃模式为主。东部地区为欠充填横向排烃模式，乌南系统南部以正常充填垂向排烃为主，贝西贝中则以超充填双向排烃或垂向排烃为特色，无机CO2气含气系统为欠充填垂向排烃模式。 乌、贝凹陷含油气系统模式总结从各含油气系统的差异比较中，我们发现造成差异的主要因素是各系统构造样式的不同，尤其是油气藏的类型和分布受各次级洼陷构造样式的制约。通过解剖乌、贝凹陷各种类型的构造样式的含油气系统的基本特征，总结出双断反转型、断超反转型、断超串联型、简单双断型和无机CO2含气型五种几何类型的构造样式含油气系统的油气成藏特征和分布形式（图）。这对于指导海拉尔盆地其它断陷的勘探有重要的指导意义。 图双断反转型（乌北型）含油气系统地堑型断陷，内部被数条基底次级断裂进一步将断陷切分为凹、隆相间的低凸低洼，具有统一的烃源岩。含油气系统被四周的大断裂或隆起带所围限，其特征是后期构造运动导致的沿断裂构造反转十分明显和普遍，不仅使边界断裂反转，而且也使系统内部的基底断裂反转，形成一系列沿基底断裂分布的反转背斜带。而位于系统生烃洼陷中的反转背斜最有利于油气聚集成藏，如乌北含油气系统中的苏仁诺尔反转背斜油气藏。控洼断裂上盘亦发育滚动背斜，逆牵引背斜和反转背斜，也是有利的油气圈闭。断洼内部的低凸起发育同沉积（半）背斜，如苏仁诺尔北半背斜，对捕集油气极为有利（属于长期生长发育的洼中隆），苏1井就是在这样的生长构造上获日产20.7t的石油。由于后期构造反转、抬升强烈，致使刚进入成熟阶段的烃源岩抬升，生烃门限变浅（但烃源岩仍处在成熟埋深），所以生排烃特征以正常充填垂向排烃成藏模式为主（在系统中间部位，断裂发育，有效烃源岩发育），在系统周边有效烃源岩不发育，油气横向运移，往往沿不整合面，疏导层等，其模式为欠充填横向排烃成藏模式。断超反转型（乌南型）含油气系统演化过程中一侧受控洼断裂控制，另一侧为斜坡的箕状断陷。后期构造运动造成洼陷沿控洼断裂的整体反转，形成由控断裂向斜坡超覆区的断阶带洼陷带断隆带断坡超覆带的断陷样式。在控洼断裂上盘可能发育滚动背斜，逆牵引，反转背斜等背斜构造，靠近控洼断裂一侧烃源岩发育，并夹有断崖扇砂砾岩透镜体，断隆带断块、断鼻圈闭发育，斜坡带主要有断块、断超、断层岩性等圈闭。在两个系统之间的隆起带，发育潜山披覆、背斜。这些圈闭都可能成为油气聚集成藏的场所。在深洼区有断崖扇，浊积扇等砂砾岩透镜体，它们被烃源岩包裹，形成自生自储自盖的岩性油气藏，以超充填垂向排烃的成藏机理为主。断阶带、断隆带、斜坡带上的油气藏则以正常充填垂向或横向排烃模式为主（洼陷部位以垂向排烃为主，边部以横向排烃为主）。断超串联型（贝西型）含油气系统由两个或两个以上同向箕状断陷串联而成，烃源岩为统一的，但存在多个生烃中心，构造反转现象不明显，其油气藏分布模式为：超覆带发育断超（断层与不整合面，超覆线封闭），断层岩性、断块油气藏，洼中次级单断隆外发育受断层控制的滚动背斜，反转背斜油气藏（如霍1井钻遇的构造），断隆上发育同沉积（断）背斜油气藏，控洼断层上盘的深洼中还可以发育透镜体岩性油气藏。斜坡（超覆）部位其成藏模式以欠充填横向排烃为主，洼陷主体部位以正常充填、超充填垂向或双向排烃为主。简单双断型（贝中型）含油气系统两侧受控洼断裂限制的地堑型含油气系统，中间为单一的洼陷。断裂褶皱构造不发育，仅在控洼断裂上盘可发育滚动背斜。细相带发育，断洼内有断崖扇，浊积扇等砂砾岩透镜体，它们被烃源岩所围裹，形成了本类含油气系统的特色以透镜体岩性油气藏为主要成藏模式。由于泥岩厚度大，受断裂控制迅速沉积，易形成异常超压，排挤烃源岩中的油气向下部地层裂缝中运移，形成裂缝油气藏，如海参5井在布达特群裂缝中钻遇油层。控洼断裂上盘可能存在滚动背斜油气藏。5无机CO2型含气系统以深部岩浆为气源岩，断裂为运移通道，断裂附近的圈闭为聚集空间，这些圈闭主要有滚动背斜，逆牵引，反转背斜、断块、断层岩性，潜山等，如乌13井。其成藏期为断裂活动、岩浆侵入时期。无机CO2气带与有机成因的烃共存于一个油气藏系统中。结论与建议、同一断陷群中的不同断陷既有相对的独立性又有共同的规律性，决定了各含油气系统的独立特征和相互联系。.乌、贝凹陷具有不同的构造体系，前者以南北分块为特征，地堑与半地堑的并联，后者以东西分带为特征，地堑与半地堑的串联组合。构造体系的差异导致含油气系统组合的不同。.乌、贝凹陷各次级断洼由于主要控洼断裂活动性差异造成各次级断洼在地层展布，构造发演化、沉积发育和岩浆侵入的不同，进而导致各次级洼陷地温梯度、油气生、排、运、聚以及成藏事件的差异。由此将乌尔逊凹陷划分为乌北、乌南含油系统，贝尔凹陷划分为贝西、贝中、贝东三个含油气系统。另外，还单独划分出无机CO2含气系统，共6个系统。六个含油气系统的共同特征是：中部含油气组合最发育；圈闭形成时间超前于或同步于油气大量运聚时间，关键时间集中在伊敏组末期和青元岗组沉积末期；除乌北、无机CO2含油气系统外，都具有三个主要油气成藏期即伊敏组末、青元岗组末和早第三纪末。6个含油气系统的差异表现在：生储盖组合；主要油气藏类型；油气藏分布；烃源岩生排烃成藏模式四个方面。.依据控洼断裂发育，含油气系统构造样式，油气藏类型及分布特征等，以含油气系统剖面几何构造样式为主要依据将研究区划分出5种含油气系统；双断反转型（乌北型）含油气系统；断超反转型（乌南型）含油气系统；断超串联型（贝西型）含油气系统；简单双断型（贝中型）含油气系统和无机CO2型含油气系统，并可用于指导类似其它勘探程度低的次级凹陷油气勘探（表3）。表3 用已知含油气系统模式类比预测海拉尔盆地未知含油气系统预测凹陷名称预测含油气系统模式呼和湖凹陷断超反转型（乌南型）呼伦湖凹陷简单双断型（贝中型）巴彦呼舒凹陷双断反转型（乌北型）查干诺尔凹陷断超反转型（乌南型）红旗凹陷双断型反转（贝中型）、呼和湖、呼伦湖面积较大，海参7等井见到明显的油气显示，预测有良好的油气勘探前景，尤其是呼和湖凹陷，尽快加强勘探力度，以争取早日获得突破。主要参考文献. 杨瑞召译，Magoon LB主编，含油气系统及其研究方法，北京地质出版社 1994 . 罗群、白新华，断裂控烃理论与实践，中国地质大学出版社 1998年5月Hydrocarbon systems characteristics and comparison of fault-depressions basin group-a example of Wurxuin-,Ber depression in Hailar basin Luo qun Pangxiongqi (University of petroleum Beijing Changping 102249) abstractAny fault-depression in a group fault-depression basin has relative independence and common geologic laws, These features decide every hydrocarbon system independent characteristics and relationships each other, Base on geologic structure, Strata, Source-reservior-cap rock assemblage, This paper divides and compares six hydrocarbon systems features of Wurxuin-Ber depressions, According to every hydrocarbon systems fault-depression pattern, fault features , hydrocarbon accumulation type and distribution, This paper sums up five kinds of hydrocarbon system models of double-faults returning, fault-overlap returning, fault-overlap contacting, simple double faulting and inorganic