二连盆地阿尔凹陷油气成藏条件及油藏类型-.pdf

D OI 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 6 7 2 7 7 0 3 ． 2 0 1 0 ． 0 2 ． 0 0 8 二连盆地阿尔凹陷油气成藏条件及油藏类型 肖 阳1 , 2 唐谨 1 , 2 孙朝辉 刘喜恒 1 , 2 李林波 吴国琼 王桂苓 1 中国地质大学 北京 ，北京 1 0 0 0 8 3 ；2中国石油华北油田公司地球物理勘探研究院， 河北省任丘市 0 6 2 5 5 2 ；3中国石油华北油田公司勘探部，河北省任丘市 0 6 2 5 5 2 摘 要二连盆地阿尔凹陷是一个经多期构造活动形成的，具备反转背斜构造带的凹陷。通过对该凹陷油气成藏 条件研究认为，主要烃源岩分布于阿尔善组、腾一上亚段，主要油层为腾一上亚段、腾一下亚段、阿尔善组和古生界； 扇三角洲为主要沉积相类型；储层普遍较差，但差中有好，其中腾一下亚段储层最好 ； 共发育腾二段、腾一上亚段一腾 一 下亚段上部、腾一下亚段一阿四段和阿四段底一阿三段4 套储盖组合；油藏的主要类型以后期反转形成的背斜、断鼻 和围翼的构造一岩性油藏为主，同时在斜坡带发育凝灰岩潜山油藏。整个凹陷具备满洼含油的趋势， 是二连盆地又一个 富油凹陷。 关键词油气成藏条件；油藏类型；构造反转；阿尔凹陷 中图分类号T El 1 2 ． 3 文献标识码A 阿尔 凹陷位于二连盆地西北部，构造上属于 巴音 宝力格隆起的东北侧 ， 东邻乌里雅斯太 凹陷， 南邻 巴音 都兰凹陷。 阿尔凹陷北东走 向， 长8 0 k in， 宽2 0 ～3 5 k m， 面积约为 2 2 0 0 k m 。 该凹陷北部狭窄 ， 南部开阔 ， 地震 资料反映 ， 凹陷东断西超 ， 主洼槽位于 凹陷中北部 ， 推 测中生界沉积地层厚度大于 3 5 0 0 m。该凹陷与巴音都 兰凹陷构造和地层特征非常相似 ，表明具有较大勘探 潜力。经过 2 0 0 8 年、2 0 0 9 年共钻井 1 7口， 先后发现了 腾一上亚段、 腾一下亚段、 阿尔善组和古生界潜山等4 套油层，油气显示活跃 ，成为二连盆地又一个富油凹 陷。本文通过对构造特征和发育史的研究， 结合生油、 储层、圈闭的研究成果 ， 分析 了油气成藏的条件， 并总 结了油藏的主要类型。 1 成藏条件 1 ． 1 烃源岩特征 阿尔凹陷与二连盆地中部的巴音都兰和乌里雅斯 太等富油凹陷具有相似的特征 ，暗色泥岩在腾一上亚 段、腾一下亚段和阿尔善组较为发育，不仅累计厚度 大 ，而且占地层厚度百分比也高。其中，腾一上亚段 暗色泥岩 2 0层，累计厚 l 2 0 m，占地层厚度百分比为 7 2 ． 7 3 ％，最大单层厚 5 3 m；阿尔善组暗色泥岩 3 9 层， 累计厚 2 7 8 m，占地层厚度百分比为 7 2 ． 9 7 ％，最大单 层厚 5 l m。 各 目的层的有机质丰度指标 ， 随埋深逐渐增加 ， 从 腾二下亚段开始 ， 都逐渐增大， 直至腾一下亚段达到最 大； 然后逐渐变小， 直至阿尔善组。 烃源岩中的可溶有 机质丰度 ， 自腾一上亚段顶开始迅速增大。 有机质热演 化指标、 泥岩声波时差， 随埋深逐渐增加， 参数值逐渐 增加或减小 ，在 1 2 4 5 m左右呈现突变的变化趋势 ，并 且大多数热演化指标参数值达到了成熟界限的阀值。 阿尔善组在腾一上亚段沉积中后期进入成熟门限以下， 烃源岩开始成熟并生排烃。 腾一下亚段资源强度最高， 达到2 1 ． 8 5l O a t ／ k m2 ， 为主力烃源层； 阿尔善组 、 腾一上亚段次之 ， 分别达到 第一作者简介肖阳，男，高级工程师，中国地质大学 北京在读硕士，主要从事油气勘探综合研究工作。 收稿 日期 2 0 1 0 0 2 0 4 4 1 N o 2 2 0 1 0 C h i n a P e t r o l e u m E x p l。 r a t Io n ’ ’ - 1 ＼ 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 5 ． 6 01 0 ％ ／ k in 和 4 ． 4 21 0 ％ ／ k in ， 为次要烃源层。 氯仿沥青 “ A”法计算的资源量为1 ． 11 0 t ，勘探潜 力大。 1 。 2 沉积． 储层发育特征 阿尔凹陷阿尔善组早期断陷成湖， 阿尔善组的中 晚期进一步湖侵， 致使区内水体加深， 并向四周漫侵， 水下冲积扇的粗碎屑物质逐渐向岸边退却， 形成湖侵 期发育的退积型水下冲积扇沉积。 至腾格尔组湖盆水 体扩张逐渐达到高潮， 以较深湖、 滨浅湖亚相为特征， 水体表现较深、 强还原、 暗色泥岩厚度较大等特点， 是 较为理想的生油环境。 从腾格尔组沉积晚期开始， 水 体有所退却并逐步变浅， 区内发育了完整的扇三角洲 相。纵 向上表现为一个较明显的水进 、水退的沉积过 程 。 根据砾岩中的砾石成分可以直接推测物源区的位 置和母岩成分，阿尔善组和腾格尔组的砾石成分较复 杂 ， 但总体以变质岩为主， 其次为石英岩 、 花岗岩和酸 性喷出岩， 岩心观察中见到的砾石磨圆相对较差， 说明 其搬运 距离不远 石英岩等较稳定的砾石均呈棱角 状 ， 变质岩能够大量存在， 表明其搬运距离短。 因此， 可以肯定其主要来 自附近的浅变质岩系。沉积相和地 震相分析表明，该砾岩体的物源区主要为工区的东南 方向变质岩和酸性喷出岩广泛分布的凸起区。 研究区内下白垩统发育湖泊相、 辫状河三角洲相、 扇三角洲相、 湖底扇相、 水下扇相和洪 冲 积扇相碎 屑岩储层。 阿尔3 井资料研究表明， 下白垩统的湖底扇 相砂岩和扇三角洲前缘亚相砂砾岩是其重要的储层。 哈达背斜钻探的阿尔l 井腾一段发育有适中的、 砂泥互 层的湖底扇相 ， 其中扇中亚相储集性能最好 ， 构成了区 内的主要储层类型。砂砾岩中的孔隙度一般均小于 5 ％，渗透率最高为 7 4 9 mD，最低为 0 ． 0 4 roD，平均为 2 8 2 mD，基本属于中孔中渗型储层 ，其他相带属于低 孔特低渗型储层。 但从整体来说， 湖底扇相砂砾岩体的 裂缝发育程度较差， 裂缝密度低， 不利于油气的良好沟 通， 导致其产能较低。 因此， 针对这一区域寻找储集性 能较好的相带是下一步的勘探方向。 从已钻井油层分布的特点来看，主要分布在腾一 段。 阿尔1 井阿尔善组储层不发育，以大套泥岩为主， 没有见到油气显示； 阿尔2 井阿尔善组油气显示级别较 低 ，以荧光显示为主；阿尔 3 井没有钻穿腾一段。 腾一上亚段油层主要是一套扇三角洲前缘席状砂， 中国石油勘探 2 0 1 0 年第2 期4 2 这类砂体普遍具有油层单层较薄、 油层厚度变化较大、 横 向连通不好的特点。如阿尔 1 井、阿尔 2 井、阿尔 3 井钻遇腾一上亚段油气显示段 ，油层厚度一般在 1 ～ 3 m之间，录井显示级别相对较低 ， 一般多为油斑显示 以下 ； 但是腾一上亚段油气显示井段在平面上分布广 泛 ，3口井均有钻遇 ，阿尔 1 井还获工业油流。 腾一下亚段油层主要是一套扇三角洲前缘水道砂， 这类砂体普遍具有油层单层较厚、 储盖组合好的特点。 如阿尔3 井钻遇腾一下亚段油层显示段， 油层厚度一般 为 3 ～5 m， 录井显示级别相对较高， 一般多为油迹、 油 斑显示以上 ； 阿尔 2 井钻遇腾一下亚段油层显示段，油 层厚度一般为 1 0 ～3 0 m，录井显示级别相对也较高。 油藏储层物性一般不好， 但是差中有好。 阿尔l 井 在腾一段 l 2 9 9 ． 0 5 ～1 9 4 5 ． 9 5 m 井段分析岩心样品 l 6 块 ，有效孔隙度为 3 ． 5 ％～2 5 ． 1 ％，平均为 l 5 ． 2 ％，渗 透率为0 ． 0 1 8 ～7 7 8 mD， 平均为 1 8 4 ． 6 roD， 为中低孔中 渗型储层。阿尔 2 井在腾一段 1 1 6 2 ． 1 7 ～1 5 7 0 ． 3 1 m井 段分析岩心样品5 8 块 ， 有效孔隙度为4 ． 4 ％～2 2 ． 5 ％， 平均为 l 0 ． 9 ％，渗透率为 0 ． 0 2 4 ～5 ． 7 2 roD，平均为 0 ． 5 2 6 mD， 为中低孔特低渗型储层。 阿尔3 井在腾一段 1 7 8 0 ～1 9 8 0 m井段分析岩心样品2 7 块 ， 有效孔隙度为 5 ． 3 ％～l 5 ． 1 ％，平均为 1 1 ． 1 ％，渗透率为 0 ． 1 6 8 ～ 5 2 3 mD，平均为 9 5 ． 8 roD，为低孔中渗型储层。 1 ． 3 储盖组合特征 根据阿尔1 井下白垩统沉积演化规律所决定的砂泥 岩纵向分布特征 ， 划分出4 套储盖组合①腾二段储盖 组合； ②腾一上亚段～腾一下亚段上部储盖组合； ③腾 一 下亚段一阿四段储盖组合 ；④阿四段底一阿三段储 盖组合。 根据每套储盖组合中的储层沉积类型、 岩石学 特征、 成岩作用特征、 储集空间特征、 储集性能等， 对 其做如下综合评价。 1 ． 3 ． 1 腾二段 储 盖组合 该套储盖组合中的盖层主要为腾二段顶部连续厚 度逾7 0 m的前扇三角洲湖相泥岩，次为与储层互层的 扇三角洲前缘河道间沉积的泥岩。储层为扇三角洲前 缘水下分流河道砂岩， 砂体类型较好， 砂岩单层厚度适 中， 结构成熟度中等偏低 ， 成分成熟度较低。 处于早成 岩阶段B 期， 压实作用和胶结作用较弱， 保留部分原生 粒间孔；溶解作用比较明显， 次生溶孔较为发育， 铸体 薄片面孔率最高为 1 5 ％， 属混合孔隙发育带。 根据腾二 段储层以上各种特征并与以下各套储盖组合进行综合 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 类比，将该套储层评价为 I 类储层。 1 ． 3 ． 2 腾一上亚段一腾一下亚段上部储盖组合 该套储盖组合中的盖层为腾一上亚段顶部厚约 5 0 m的湖底扇外扇湖泥 ， 储层为湖底扇内扇主沟道、 中 扇辫状沟道、 辫状沟道前缘、 较深湖浊积砂等砂体。 砂 岩单层厚度不一 ， 结构成熟度中等 ， 成分成熟度较低。 处于晚成岩阶段 A期 ，具一定程度的压实作用。胶结 物组分多样，但充填程度不一 ，部分储层充填作用很 弱。 溶解作用较强， 储集空间以粒间溶孔为主 ， 其次为 粒内溶孔和铸模孔 ， 铸体薄片面孔率最高为 1 3 ％， 属次 生孔隙发育带。 该套储层砂体类型不及腾二段， 但处于 次生孔隙发育带， 且岩石物性和测井解释物性均较好 ， 综合评价该套储层为 I 类储层。 1 ． 3 ． 3 腾一 下亚段 阿 四段储 盖组合 该套储盖组合为较深湖沉积， 泥岩盖层较为发育 ， 浊积砂储层也较发育。砂岩单层厚度不一 ， 多数较小。 结构成熟度中等偏低， 成分成熟度较低 ， 部分砂岩泥质 含量较高。处于晚成岩阶段A期， 压实作用较为明显， 胶结作用也较复杂。这部分储层处在 强溶解作用带 上，成岩规律属次生孔隙发育带。铸体薄片分析储集 空 间主要为粒间溶孔和粒内溶孔 ， 面孔率最高为 5 ％。 岩石物性孔隙度为0 ． 9 ％～l O ． 6 ％， 渗透率小于0 ． 0 4 ～ 5 ． 3 2 mD，为特低孔特低渗型储层和低孔特低渗型储 层。综合评价该套储层为 Ⅱ类储层。 1 ． 3 ． 4 阿 四段 底一 阿三段 储 盖组合 该套储盖组合中的盖层为阿四段底部泥岩。阿三 段储集体十分发育， 主要为洪 冲 积扇扇根辫状河道 砂体 ， 上部少量水下扇辫状水道砂体。 砂砾岩单层厚度 大， 但结构成熟度和成分成熟度均低 ， 泥质含量较高。 主要处于晚成岩阶段B期 ， 压实作用和胶结作用较强， 溶解作用减弱，铸体薄片分析面孔率最高为 1 ％，属次 生孔隙减少带。岩石物性孔隙度为 1 ． 2 ％～l O ． 2 ％，渗 透率小于0 ． 0 4 mD， 为特低孔特低渗型储层及低孔特低 渗型储层。综合评价该套储层为Ⅲ类较差储层。 1 ， 4 油气运移的主要通道 研究区内， 主要存在三大不整合面， 即腾一上亚段 和腾一下亚段之间的不整合面、腾一下亚段和阿尔善 组之间不整合面、 阿尔善组和古生界之间的不整合面。 从已钻井分析 ，目前钻遇的油气显示纵向分布在三大 不整合面的上下 ，特别是腾一上亚段和腾一下亚段之 间的不整合面，在地震剖面上有明显的角度不整合接 触关系，在该不整合面之下腾一段 Ⅲ砂组是本区目前 最主要的主力油层，该不整合面之上的腾一段 Ⅱ砂组 也见到良好的油气显示，同时在西部斜坡带钻探的阿 尔6 井在古生界获得高产工业油流。这些钻探结果表 明，研究区内发育的不整合面是油气运移最主要的通 道。 另外 ， 陡带发育的一系列北东走 向的断层沟通了腾 一 段和阿尔善组的生油岩 ，为油气纵向运移提供了有 利的通道。 I ． 5 构造背景 在阿尔凹陷基底拉张活动区域背景之下，剪压活 动、 盖层 自身重力叠加控制着凹陷的构造格局 ， 腾格尔 早期是 凹陷圈闭主要形成时期 ， 圈闭构造定型时间早， 有利于捕获、 聚集油气。 由于其边界阿尔塔拉断层对圈 闭的形成起到绝对的控制作用 ，因此圈闭类型以背斜 圈闭为主 ， 规模较大， 圈闭面积占全凹陷圈闭面积比例 达 7 0 ％以上 ，同时在背斜的翼部易形成构造一岩性和 构造一地层圈闭。良好的构造背景为油气的聚集提供 了有利的条件。 2 油气成藏模式 2 I 构造油气藏 二连盆地各凹陷陡带反转 ，容易形成背斜、断鼻、 断块等构造油藏。 由于边界断层活动时期的不同， 形成 两种不同类型的陡带 ， 即反转型陡带和犁式断层陡带⋯ ； 而根据形成时期又可分为赛汉初期反转构造、赛汉中 期反转构造和赛汉晚期一腾二段反转构 。 巴音都兰 凹陷就是在腾二段沉积末期， 东部陡带开始反转， 形成 了巴 I 号和巴Ⅱ 号两个主要背斜油藏。本区具有相似 的特点， 但反转构造形成的时期有所不同， 哈达、 沙麦 和阿尔 3 等 3 个背斜构造在腾二段沉积前就开始反转 ， 赛汉塔拉组沉积前背斜构造开始形成，末期背斜构造 定型 ； 此时 ，本区腾一 段和阿尔善组烃源岩大规模排 烃 ， 油气纵向上沿断层、 横向上沿不整合面和储层 ， 运 移到背斜构造中形成含油构造。 目前在哈达、 沙麦和阿 尔3 等 3 个背斜实施钻探均获成功， 发现了规模较大的 油藏 。 不同时期研究区内构造活动的不均衡性造成了不 同时期古地貌的变化 ，进而控制了沉积砂体的横 向和 4 3 N o 2 2 0 1 0 C h in a P e tr o le u m E x p lo r a t i o n、 I＼ ＼ 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 纵向的变化。 特别是在腾一下亚段沉积末期 ， 哈达、 沙 麦和阿尔3 等3 个背斜构造 已见雏形 ， 腾一上亚段来自 东部陡带的扇三角洲砂体在背斜的围斜部位沉积，同 时受北东走向的坡折断层控制形成构造一岩性复合油 藏 阿尔 1 井 。另外，在沙麦构造的主体腾一下亚段 也存在高部位受坡折断层控制，下倾部位受岩性尖灭 线控制的构造一岩性复合油藏 阿尔 2 2 井 。 色凝灰岩为主 ，构造上是 由东掉的北东向顺向断层和 一 条在古生界内部发育的西掉断层控制形成的内幕断 垒山。而洼槽带阿尔善组下部的厚层成熟烃源岩和潜 山对接 ， 形成良好的供油窗IS l ， 油气生成后直接注入潜 山圈闭之中而成藏 ，因此阿尔善组下部烃源岩的分布 在一定程度上决定 了潜山油藏的分布。 通过钻探阿尔6 井在古生界已获得高产工业油流。 2 ． 3 岩性油 藏 3 结论 该类油藏在研究区主要是岩性上倾尖灭油藏，即 来 自东部物源的扇三角洲砂体向西部斜坡带减薄尖灭 ， 形成上倾方向和侧翼受岩性尖灭线控制的油藏。此类 油藏一般规模较大 ， 但岩性变化快， 尖灭点的位置不易 把握 ， 而且储层单层厚度普遍较薄 ， 油藏高部位物性变 差。 2 ． 4 地层油藏 地层油藏包括两种类型，即地层超覆油藏和地层 剥蚀油藏。地层超覆油藏主要分布在西部斜坡带的下 倾部位和沙麦 、 哈达等主要聚油构造的侧翼 ， 特别是构 造反转之后 ， 在腾一上亚段最为发育。 地层剥蚀油藏主 要形成于区域不整合面附近，特别是现今主要构造的 高部位，腾一下亚段的上部和阿尔善组的中上部该类 油藏 圈闭较为发育。 2 ． 5 潜山油藏 潜山及潜山内幕油藏具有油层厚度大、单井油气 产量高、 经济效益好的特点。 研究区目前发现的潜山油 藏主要分布在西部斜坡带 ， 岩性以灰色、 绿灰色、 浅灰 ， r 中国石油勘探 2 0 1 0 年第2 期4 4 1 阿尔凹陷是一个典型的构造反转型凹陷， 由于 凹陷反转持续时间短 ， 构造定型早， 有利于烃源岩的演 化 ，以及油藏的形成和保存。 2 发育多套烃源岩 ， 为形成腾一段、 阿尔善组和 古生界潜山等多套油层， 提供了坚实的物质基础， 也为 实现多目的层勘探提供了条件。 3 本区以陡带的扇三角洲为主要沉积相类型， 储 层物性普遍较差 ， 但差 中有好 ， 特别是阿尔3 井区腾一 下亚段长源扇三角洲物性最好 ，试油具有较高的 自然 产能。 4 围绕区内的主要聚油构造的主体和围翼， 发育 构造、 岩性、 地层和潜山等多种类型的圈闭， 形成以背 斜 、断鼻为主的复式油气聚集带 ， 哈达 、 沙麦和阿尔3 井构造 已聚集成藏 ，南部的罕乌拉构造和哈达北构造 是下步勘探的有利区。 参考文献 [ 1 】刘震，赵阳，梁全胜 ，等． 隐蔽油气藏形成与富集[ M】 ． 北 京 地质出版社 ，2 0 0 7 ． 【 2 】杜维良，李先平，肖阳，等． 二连盆地反转构造及其与油 气的关系【 J 】 ． 科技导报，2 0 0 7 ， 2 5 1 1 4 5 ～4 7 ． 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m