海拉尔盆地海拉尔盆地贝尔凹陷上侏罗统布达特群潜山油气成藏地质主控因素分析

海拉尔盆地海拉尔盆地贝尔凹陷上侏罗统布达特群潜山油气成藏地质主控因素分析

贝尔塌陷位于雅拉尔盆地东南部，是桂山和巴彦山之间的边界。这是盆地最宽的凹陷，总面积为3030公里。凹陷内的主要含油气层系共为5套,由于断裂强烈的构造活动,形成了西断东超的箕状凹陷(图1)。截至目前,该区钻遇上侏罗统布达特群的探井共计60余口,其中3口获低产油流,29口出现工业油流,充分显示了贝尔凹陷上侏罗统布达特群潜山的油气勘探远景。但由于布达特群潜山地层形成时代较老,后期又遭受严重的构造变动,致使其内地层产状混乱,部分地层发生一定程度的变质作用,加之研究区内发育大量的继承性断裂,使得潜山油气藏的成藏特征难以把握。综合分析贝尔凹陷潜山的成藏要素,认为潜山的生油盖层、断层和裂缝、生烃凹陷及源岩断裂分别对潜山油气藏的形成、油气输导、储集、空间分布以及成藏模式都具有重要的影响,是不可忽视的主控因素。一、沉积体系的性质众所周知,盖层作为油气藏的重要组成部分,不仅控制着油气藏富集的数量,而且控制着油气在空间上的分布。由于贝尔凹陷上侏罗统布达特群潜山作为整个盆地的基底,其形成时代较老,上覆各套地层沉积发育的面积大小不均,程度好坏不一,在长期的地质历史时期中经过不断的变质胶结、风化剥蚀等地质作用,使得其上覆各套盖层对油气的保存能力存在明显的差别,它将直接影响到潜山油气藏的形成及具体的聚集部位。1.上覆地层格架贝尔凹陷布达特群潜山形成于中上侏罗统,属于典型的古潜山类型,在整个凹陷区的各二级构造带上均有发育,但由于古潜山在构造变动中受早期张裂、中期张扭和晚期坳陷、反转等地质因素的不断作用,使其上覆地层在各不同地质历史时期遭受到了不同程度的风化、剥蚀,最终形成了5个层位的泥岩层,在不同程度上成为布达特群潜山盖层的格局(图1),包括上侏罗统兴安岭群—下白垩统铜钵庙组、下白垩统的南屯组一、二段、大磨拐河组一、二段等5个层位。从它们的发育程度、分布状况和覆盖连续性等角度分析,在贝尔凹陷潜山上覆泥岩盖层中,以兴安岭群—铜钵庙组最为发育,其次是南屯组,最差的是大磨拐河组泥岩盖层。2.中等封盖区封盖区和差封盖区封盖区根据对盖层封闭能力的研究,在全面总结前人成果的基础上,综合评价得到了贝尔凹陷潜山盖层封闭能力的评价等级(图1)。研究区内潜山盖层以中等—差等级封盖为主,中等封盖区主要分布在敖瑙海洼槽、布勒洪布斯断隆构造带、希勒敖包洼槽的大部分地区,以及苏德尔特潜山构造上的局部地区,霍多莫尔背斜构造带及其北部地区;而凹陷东、西、南部则主要是差封盖区。通过地球化学样品测试发现,下白垩统南屯组泥岩层在作为潜山有效区域性盖层的同时,也成为了有效的区域性生烃层系,其生烃能力明显强于其他层位,生成的高浓度烃类聚集在泥质岩层系当中,形成了较高强度的烃类抑制封闭作用,并相应提高了其作为盖层的封闭油气能力。3.不同层位的影响从目前的油气勘探现状来看,已有的工业油流井基本上都分布在中等封盖层分布的区域,而且以封盖能力最好的南屯组泥岩为主,其他层位对潜山油气的成藏无明显的积极作用。这主要是因为生油盖层如果直接披覆潜山,其良好的细粒岩性、较大厚度和稳定的连续性对于及时遮挡和封盖生油凹陷向外排替的油气具有很好的及时性和稳定性,尤其是生油盖层产生的烃类抑制封闭作用,对于潜山油气的逸散具有很强的阻止能力。这些都说明上覆盖层的质量对于潜山油气成藏的影响十分明显。二、含矿地层压缩综合分析认为,研究区内断层和裂缝是油气主要运移通道和储集空间。根据已有的钻井资料,目前获得的工业油流井、低产井和油气显示井基本上都分布在贝西洼槽边部的苏德尔特潜山构造带上,同时由图2看到,这个位置同时也处在较大规模的具有继承性的断层边部。烃源岩在潜山上覆的兴安岭群—铜钵庙组、南屯组成熟后开始向外排出,由于研究区布达特群潜山为一套杂色砂砾岩、蚀变火山岩,致密而坚硬,自生孔隙因较强的成岩及变质、胶结作用已不具备输导能力。正是这些较为密集且具有继承性的断层,深入多套不同的源岩层,如南屯组,使得大量油气沿其向潜山汇聚。因此,这些断层和裂缝成为沟通源岩与潜山储集层之间的输导运移通道,使得油气能够汇集在贝西洼槽边部断裂处潜山内部的伴生裂缝和孔洞中聚集成藏,目前发现的油气显示基本上都分布于潜山顶部风化壳至潜山内部215m的深度范围内。由于这个深度正是淋滤、风化作用所能波及的范围,所以更加增加了次生溶蚀孔洞、裂缝作为油气储集空间的有效性。三、油气运移的作用由于贝尔凹陷布达特群潜山储集空间与源岩之间的运移输导通道以穿层断裂和层内裂缝为主,辅以不整合面的输导,常见的砂体输导所起的作用很小。同时,由于布达特群潜山经过后期多次构造运动和风化剥蚀形成了大量、丰富的后生裂缝,是一套以裂隙和孔洞为特征的双介质储层(图3)。因此,油气的运移距离并不会很远,只是沿短距离侧向运移至附近的古潜山聚集成藏。现今发现的油气显示井主要分布在以南屯组泥岩为主的苏德尔特构造带中部生烃洼槽区域或附近(图1),说明潜山生烃凹陷的位置直接对油气的空间分布起到明显的控制作用。四、油气聚集与分布断裂之间的关系所谓源岩断裂,是指那些沟通了源岩和储集层,但并不切穿上覆盖层的较大规模断裂。大量研究表明,油气聚集与分布与这种断裂存在着密切关系,断裂在油气运移聚集过程中的通道作用与封堵作用的时空演变决定着最终能否形成油气藏。贝尔凹陷布达特群潜山由于受后期构造变动的长期影响,使得其内部断裂开启与封闭状态频繁交替,导致了不同时期对潜山油气藏的形成也具有不尽相同的影响。1.潜山油气成藏模式贝尔凹陷布达特群潜山上覆盖层内的断裂较多,根据对已有地震资料的分析研究,大部分断层为正断层,并具有明显的同沉积现象。其中以中部地区的贝西洼槽和霍多莫尔背斜构造带上最多,在整个区域上呈现出东多西少的格局。多数断层的走向呈北东和北东东向(图2),与各二级构造带的发育伸展方向基本一致,说明区域内主要断层的形成多与各相应的二级构造带基本上受同一构造应力作用(主要是受到贝西洼槽的控制),它们的形成时间应当大致相当。断距一般在10~100m,延伸距离较短,一般小于7.0km。此外,虽然研究区内的断层数量较多,看上去凌乱无序,但具有长期发育的继承性断层数量较多(图2),而且具有一定的方向性,这为潜山油气藏的形成提供了良好的油源条件保证。目前其附近发现的多口高产工业油气流井都充分说明了继承性断裂的发育对油气运聚成藏起到了重要的控制作用。2.断裂带中泥质含量的估算大量研究结果表明,断裂在垂向能否对油气形成封闭,关键取决于断裂带是否为泥质填充及其内泥质成分能否发生塑性流动堵塞断裂紧闭后所遗留下来的渗滤空间。笔者在此根据断裂断距、断移地层岩性、厚度等资料来估算了断裂带中的泥质含量,进而便可以得到利用断层面压力和断裂带中泥质含量判断断裂垂向封闭性。对布达特群潜山上覆盖层垂向封闭性评价的结果表明(图2),贝尔凹陷布达特群潜山上覆盖层中断层垂向封闭性相对较好,均在较好—好等级,断层垂向封闭性好等级评价区主要分布在霍多莫尔背斜构造带及其以北地区,凹陷东部边界、凹陷西部边界及南部德8井附近,凹陷中部的大部分地区皆为断层垂向封闭性较好的评价区。3.油气成藏模式结合贝尔凹陷的构造发育史和沉积埋藏史,发现贝尔凹陷的主力烃源岩南屯组泥质岩在伊敏组的沉积末期开始发生大量的生排烃作用,而该区此时除先前形成的早期断裂外,在南屯组沉积时期还形成了大量的源岩断裂,这些断裂随潜山一同接受沉积埋藏至伊敏组沉积末期后重新开启(图4),为此时南屯组生成排出油气的运移提供了极为重要的输导通道,而且其开启时形成的大量的伴生裂缝为油气的储集奠定了良好的储集空间。从图4中可见,早期的断裂及源岩断裂在伊敏组沉积以前呈开启状态,不具有封油气能力,此时烃源岩并没有生成大量的油气,因此这时的断裂对油气的聚集成藏并没有实际的影响力;从伊敏组沉积开始到中期,断裂系统处于封闭状态,由于此时烃源岩的生油气量很少,还不足以影响到后期的油气成藏;但当潜山发展到伊敏组沉积末期时,随着断层压力的不断增大,断裂系统本应继续保持封闭状态,可是由于在伊敏组沉积末期发生强烈的构造运动,使得大量断裂重新活动以致开启,并处于活跃期,而此时恰逢南屯组生油气高峰期的到来,其生成的大量油气恰好可沿着这些开启的源岩断裂运移至古潜山中,在大量的伴生裂缝和次生孔洞中聚集成藏。五、断层不完整聚酯纤维贝尔凹陷布达特群潜山在以中等泥岩盖层为封盖层的条件下,北东东和北东向出现的继承性的源岩断裂对油气的输导起到了至关重要的作用。多套源岩生成的大量油气在与之同期配套形成的源岩断裂的输导下,在生烃洼槽及其附近区域布达特群潜山内