白音查干凹陷达尔其油田油气成藏规律.pdf

第34卷 第3期 成都理工大学学报自然科学版 Vol. 34No. 3 2007年6月JOURNAL OF CHENGDU UNIVERSITY OF TECHNOLOGY Science 储集条件总体 来说比较好,但非均质性较强;具备良好的区域盖层条件。该区主要发育高部位断背斜油藏、 中部位岩性2构造油藏和低部位构造2岩性油藏,油气遵循 “临油源短运移就近聚集,‘Y’ 字形断 阶式成藏,油气聚集区呈 ‘条带状’ 分布的富集规律” 。 [关键词]下白垩统;油气成藏规律;达尔其油田;白音查干凹陷 [分类号] TE122. 3 [文献标识码] A 达尔其油田位于内蒙古自治区巴颜卓尔盟乌 拉特中旗境内的二连盆地西缘川井坳陷北部的一 个次级构造单元白音查干凹陷图1 ,油田 中心点位于东经108,北纬4206′,勘探面积约 200 km2,经过十多年的油气勘探和研究工作,取 得了一定的勘探成果。现已发现达尔其、 桑合、 古 图1 达尔其油田构造分布图 Fig. 1 Structural zoning map of the Daerqi oilfiled 尔三个具有千万吨级背景的油田,以及翁特、 锡林 好来等含油构造。达尔其油田处于生油凹陷主体 部位,具有得天独厚的捕集油源与油气运移聚集 条件。该区发育一系列反向断层所构成的断块圈 闭,成为油气聚集成藏的理想场所。 1 区域地质背景 1. 1 研究区概况 据钻井显示,达尔其地区与白音查干凹陷具 有相同或类似的地层序列[1]～[3 ]图 2 。基底地 层为太古界-上古生界变质岩和不同期次的岩浆 岩,沉积盖层主要为下白垩统巴彦花群和地层发 育不全的上白垩统,局部有第三、 第四系的松散沉 积。下白垩统巴彦花群自下而上依次为阿尔善 组、 腾格尔组和都红木组,上白垩统为厚度不大的 二连达布苏组。都红木组自上而下又可分为3 段都三段 K 1d 3 、 都二段K1d2岩性主要为深 灰色厚层泥岩,夹浅灰色粉砂质泥岩、 页岩或白云 质泥岩、 灰色粉砂岩、 泥质粉砂岩等;都一段 K1d1岩性以浅-深灰色泥岩、 白云质泥岩为 图2 达尔其地区地层综合柱状图 Fig. 2 The synthetic stratigraphic column of the Daerqi area 据张福顺2003资料,有修改 主,夹浅灰色粉砂岩、 粉砂质泥岩等,底部发育红 色泥岩,凹陷边缘发育砾状砂岩。主要含油层为 下白垩统腾格尔组,其次是都红木组第一段。据 中国石油大学孙宜朴等人的研究都一段储层孔 隙度最大达40 ,平均31. 5 ,渗透率平均为 161. 610 - 3μm2 ,具有非常好的储集性能。腾格 尔组的平均孔隙度为20 左右,渗透率为161. 9 10 - 3μm2 ;阿尔善组的储层物性稍差,孔隙度为 19 ,渗透率为1210 - 3μm2 。 1. 2 构造及沉积特征 达尔其地区具有南北分带、 东西分区的构造 特征[4]～[6]。南北向划分为三个构造亚带,即近洼 断鼻构造亚带、 中部背斜构造亚带、 边缘超覆构造 亚带。近洼断鼻构造亚带发育东、 西两个次级鼻 状构造如图1 ,东断鼻依附于白音断层下降盘, 被一系列反向断层切割,形成多个断块;西断鼻断 裂发育少,构造圈闭少,局部可形成构造2岩性圈 闭。两断鼻之间的鞍部存在更次一级的小型断 鼻。中部背斜构造带发育一系列背斜、 断背斜圈 闭,埋藏浅,继承发育在基底隆起之上。边缘超覆 构造亚带指凹陷南部边缘,白垩系自下而上依次 超覆在灰色大理岩、 石英岩、 黑色角闪岩等基岩之 上,形成地层超覆圈闭。 下白垩统阿尔善组早期沉积了一套河流-滨 湖亚相的杂色砂砾岩粗碎屑地层;中晚期为浅湖 -半深湖亚相沉积,并发育有扇三角洲砂体,为暗 色泥质岩、 砂砾岩不等厚互层,是该凹陷重要的生 油层段。腾格尔期,该凹陷进入裂陷极盛阶段,除 其底部和凹陷边缘为砂砾岩和泥岩互层的粗碎屑 地层之外,主要沉积了一套浅湖-深湖亚相的灰 色、 深灰色泥岩、 白云质泥岩间夹砂砾岩地层,发 育有少量的浊积砂体和浊积扇体,是白音查干凹 872成都理工大学学报自然科学版 第34卷 陷主要的生、 储油层段。都红木期,进入断凹陷阶 段,沉积的一套广泛分布的半深湖-深湖亚相的 暗色泥页岩地层,是该凹陷良好的区域性盖层。 都红木末期,该凹陷开始进入萎缩阶段,沉积了一 套河流-湖沼相棕红色泥质岩和浅灰色砂砾岩地 层。燕山运动末期,区域隆升导致凹陷消亡。 2 油气成藏条件 2. 1 生油条件 达尔其油田位于白音查干凹陷西部,紧邻西 部洼陷带,生油条件较好。达尔其油田包括两套 烃源岩,一套为低成熟的都红木组第一段油源,另 一套为成熟的阿尔善组和腾格尔组的油源。从有 机质类型上来看,达尔其油田有机质以 ⅠⅡ1 型为主;从有机质成熟度上来看,都一段欠成熟, 阿尔善组和腾格尔组成熟度高,部分过成熟生气 主要在深湖环境 , 油源主要来自都红木组以下 的地层,且以深湖相的厚层烃源岩为主;从有机质 丰度上来看,达尔其油田烃源岩丰度普遍较高,多 为好-较好烃源岩[7]～[10]。 都三段-赛汉塔拉组沉积末期,都一段烃源 岩进入生油门限开始生油。由于埋藏浅、 演化时 间短,主要是低成熟的稠油,具有高密、 高粘、 高凝 点的稠油特征。 阿尔善组和腾格尔组的烃源岩不但厚度大、 埋藏深、 演化时间长,都已经达到成熟,部分过成 熟达尔其西区深湖相烃源岩部分生气 , 特别是 斜坡向深湖方向烃源岩厚度逐渐增大,是达尔其 油田最主要的油源。与都一段烃源岩的明显不 同,主要表现在有机质成熟度和烃源岩发育的厚 度上。从有机质成熟度上来看,都一段普遍为低 成熟,Ro 0. 7。从烃源 岩的厚度上来看,从斜坡到上凹陷都一段厚度从 200 m增加到400 m左右;而腾格尔组厚度从 300 m增加到500 m左右,最大厚度600多米。 腾格尔-都一段末期,阿二段及腾格尔组下 部的烃源岩达到成熟;都三段-赛汉塔拉组沉积 末期,完全进入成熟期,烃源岩达到排烃高峰。低 部位和中部位的稀油藏油源大部分来自阿尔善组 和腾格尔组的烃源岩,高部位的稠油部分来自此 套烃源岩。 2. 2 储集条件 达尔其油田都一段与腾格尔组储集空间主要 是孔隙,其次为裂缝。孔隙类型以原生粒间孔为 主,总体来说储集条件比较好,但非均质性较强, 东、 西两区及断块间都存在一定的差异,一定程度 上影响了油水分异与现今油水分布。储集条件的 好坏受到各种因素的影响,其中沉积与成岩作用 是研究区储集层发育最主要的控制因素[11]。 都一段为广湖盆期,水域达到最大,特别是处 于低部位的深湖相,泥质含量高,而斜坡上要好得 多。湖相环境为灰色白云质泥岩、 泥质白云岩夹 粉砂岩等,在凹陷东部厚度变薄,逐渐相变为砂 岩、 粉砂岩、 泥岩互层。都一段砂体储层埋藏较浅 1 000 m ,岩心分析平均孔隙度为17. 17 ～ 35. 11 ,储层发育。与都一段类似,腾格尔组上 部为泥岩、 白云质泥岩、 页岩、 白云质页岩夹粉砂 质泥岩,下部为灰色含砾砂岩、 砂岩夹泥岩、 粉砂 岩,腾格尔组岩心分析平均孔隙度为8. 10 ～ 22. 15 ,储层也发育。但都一段与腾格尔组砂体 横向分布不连续不连片,且砂体含泥量不均,导致 储层强烈的非均质性。 2. 3 封盖条件 达尔其地区地处白音查干凹陷南斜坡,坡度 较缓,水体能量低,沉积场所广阔,物源供给充足, 特别是都红木组时期水体深,发育有大段的泥岩、 白云质泥岩及页岩等,泥质含量高,盖层厚度也较 大,横向分布稳定且连续,是达尔其地区有效的区 域性盖层,使得下部的油藏得到很好的保存。 2. 4 油气的运聚和破坏 构造运动形成的断裂系统一方面促使油气由 底部向上运移,另一方面,也对油藏具有一定的破 坏作用。断裂活动形成的微裂缝还局部地改善了 储层的储集性,特别是形成的断裂对油气的运移、 聚集和保存具有重要作用。达尔其地区断层虽然 具有多期性、 继承性,而且活动频繁,但一般形成 于大规模排烃期之前,多数具有封闭性,对油藏的 破坏作用不是很大;相反,其侧向封堵作用使得与 断层相关的圈闭类型发育,是达尔其油田重要的 油藏类型。 据王保才研究[12]表1 ,白音查干凹陷西洼 断裂形成时期主要分早、 中和晚三个时期,不同时 期形成的断层具有不同的特征和作用。早期断裂 主要是由于盆地早期张裂作用形成,是构造形成 972第3期李 莉等白音查干凹陷达尔其油田油气成藏规律 表1 白音查干凹陷西洼断裂控油特征表 The controlling process of faults over the reservoir generation in the west part of the Baiyinchagan sag 时 代 早白垩晚白垩新生代 K1a1K1a2K1tK1d1K1d2K1d3K1sK2erCz 断 裂 期次 成因 控油 生排烃 圈闭条件 早中晚 盆地早期张裂主断层派生晚期抬升、 浅层张裂 封堵封、 运运 移 继承性断层作为油气纵向运移通道 /主排烃期/ 聚油好聚油较好聚油较差 的主控因素,上通储层,下通油源,沟通了深部油 气向浅部运移,成为油气运移的主要通道,到了后 期以封堵作用为主,利于圈闭油气聚集。中期断 裂主要由主断层派生,期间形成的反向断层分割 性较强,利于油气聚集形成诸多断块、 断鼻等油 藏,不整合面的形成为油气聚集提供了良好的通 道,特别是中期断裂发生晚期及其后配合大规模 生排烃,聚油条件也比较好。晚期由于构造抬升, 断裂继承性发育,浅部发生张裂,以油气运移散失 为主,对浅层油气封堵不利。 由于本区白音深大断裂的长期活动,造成区 内地壳的多次升降,存在多个不整合面,对早期油 藏的形成和油气的保存起到一定程度的破坏作 用,会造成油气的再次运移。达尔其东区达8断 块、 达14断块和达15断块都一段、 腾格尔组稠油 藏的形成,是在都红木组沉积时期洼陷沉积中心 腾格尔组、 阿尔善组生油岩已进入生油门限深度, 生成的油气向洼陷周边运移聚集成藏。到赛汉塔 拉组沉积以前,由于白音断裂再次活动造成地壳 再次抬升,早期生成的油气沿通道再次运移,较轻 组分被氧化或运移,而重组分及胶质成分残留下 来,赛汉塔拉组沉积以后都一段生油源岩部分进 入低成熟阶段,而下伏的腾格尔组、 阿尔善组烃源 岩进一步演化成熟,排出大量较成熟烃类,混入早 期油气藏内,形成了现今浅部的高密、 高粘、 高凝 点的稠油藏[13] ,[14]。 3 油气成藏模式 在剖析了达尔其地区油气的成藏条件,划分 了油气藏类型,充分认识了油气水分布特征的基 础上,建立了油气成藏模式图 3 。其成藏过程 如下 腾格尔组沉积前,由于地幔上隆热膨胀到一 定程度时,在地壳减薄部位开始出现张性断裂,阿 尔善组沉积末期发生沉积间断,部分地层遭受剥 蚀,为油气的后期运移提供了较好的通道。白音 断层就在此阶段产生,断层生长指数1. 3～1. 4。 地层遭受剥蚀,形成了平缓的地形,可容沉积空间 增大,湖水自各沉积中心迅速向外扩展。古斜坡 在这个时期也被湖水快速吞没,形成了相对水域 广、 水体深的沉积局面。 都一段沉积前,Ⅰ 级和 Ⅱ 级断层继续活动,且 不断加剧,并产生新的断层。凹陷的沉降幅度增 大,湖水加深,水域扩大,湖盆发育进入鼎盛时期。 白音断层继续发育,但有所减弱,断层生长指数 1. 1～1. 2。湖水的加深,以及构造和沉积作用的 控制,使得腾格尔组与阿尔善组沉积特征有明显 的区别。相对于湖水较浅的阿尔善组,腾格尔组 砂体规模较小,但沉积物搬运距离较远,厚度薄, 岩性细,碎屑岩结构成熟度和成分成熟度相对要 高,向湖盆中心延伸,发育小型近岸水下扇和湖底 扇砂体,属近源快速沉积体。 都二段沉积前,即腾格尔组-都一段末期,是 白音查干凹陷断裂活动的最发育期,各类型的断 裂雏形已经形成,为后期油气成藏提供了聚集场 所。这一时期,阿二段及腾格尔组下部的烃源岩 已经成熟,为凹陷的第一次成藏期。油气主要就 近聚集,生储盖类型主要为下生上储式。腾格尔 组同时也具有自生自储式生储盖组合。 都三段沉积前,即都二段沉积末期,此为广湖 盆期,阿尔善组第二段、 腾格尔组烃源岩完全进入 成熟期,烃源岩达到排烃高峰,大部分原油就近聚 082成都理工大学学报自然科学版 第34卷 182第3期李 莉等白音查干凹陷达尔其油田油气成藏规律 集成藏,也有部分原油运移到高部位的都红木组。 都三段-赛汉塔拉组沉积末期,仍为广湖盆期,都 一段烃源岩也部分进入生油门限而开始油气运 移,这种低成熟的油源与下部运移上来的成熟油 源形成高部位断背斜型残余油藏。都一段沉积末 -赛汉塔拉组沉积末期为凹陷的第二次成藏期。 4 油气成藏规律 4. 1 邻油源短运移就近聚集 达尔其地区从深湖到斜坡方向,烃源岩厚度 逐渐变薄,阿尔善组第二段、 腾格尔组与都一段这 两套烃源岩是最主要的油源。从油源上看,达尔 其西区和东区来源不同。西区烃源岩发育且成熟 度高,油主要聚集在近湖盆的浊积扇体;东区烃源 岩虽然发育,但都一段烃源岩成熟度不高,低成熟 的原油比正常成熟原油粘度大,对储层物性要求 高,运移距离短,多就近聚集。 达尔其油田位于张性裂陷盆地的南斜坡,发 育了不同类型的正断层,主要有顺向断层、 反向断 层和横断层。不同类型的断层对油气水分布具有 不同的作用,除了顺向断层和横向断层,反向断层 的控油作用尤其明显。顺向断层和横向断层是沟 通油气由深部运移到浅部的重要通道,反向断层 的封闭性是对油气的聚集起着重要作用;反向断 层及北西倾向的顺向断层不仅是断块构造圈闭的 重要组成部分,更重要的是NW向的顺向断层上 盘的滑坡效应及构造坡折带造成了深湖浊积砂体 和浅湖近岸水下扇的发育,是本区就近优先捕集 油气的一类重要储集砂体。但也有一部分油气沿 顺向断层面运移较长的距离,在斜坡高部位形成 油藏。 4. 2 “Y” 字形断阶式成藏 “理论上油气总是在浮力和水动力的作用下 寻求最短途径作垂向或侧向运移,即油气自凹陷 中心油气势最大的地区垂直等势面向着油气势最 小的地区运移。 ”田在艺等,1996 油气运移聚集是一个极其缓慢的过程,原油 沿顺向断层面运移通道一运移时,运移过程中 经过反向断层,因反向断层较顺向断层倾角大,浮 力的作用使原油优先进入反向断层,并逐级向高 部位斜坡的反向断层运移聚集,特别是来自阿尔 善组的烃源岩的原油此特征尤其明显。 达尔其地区的反向断层多具侧向封堵性,除 了断层面外,不整合面也是一类重要的运移通道。 不整合面的存在,使原油由低部位向高部位运移, 且经“阶式“断层逐级向上运移图 4 。 图4 达尔其油田油气聚集带剖面分布示意图 Fig. 4 Profile distribution sketch map of hydrocarbon accumulation zones of the Daerqi oilfield 原油在这两种主要运移通道中运移是同时进 行的,正因为这种逐级逐阶式的运移,使得反向断 层与湖盆的距离越近,形成油气藏的时间越早,油 源越充足,具有良好生储盖组合的油藏得以保存 至今;生储盖组合稍差的油藏由于不整合面和裂 缝的通道作用以及砂泥岩的对接差等因素没有保 存下来。在原油成藏的整个过程中,断层的这种 “Y” 字形分布以及油气沿不整合面运移特征对油 气运移聚集的影响甚大,故称为 “Y字形断阶式成 藏” 。由于断距和不整合面的控制以及砂泥岩对 接因素的影响,特别是该地区油源相对不足,使得 达尔其地区不易形成大储量的油气藏。 4. 3 油气聚集区呈 “条带状” 分布 如图4所示,达尔其地区油气聚集区沿斜坡 呈NE - SW方向带状分布,由于后期断层对沉积 的控制作用小得多,这种条带性主要与沉积相界 线大致平行,这与来自南东方向的物源沉积有关。 另外,由于达尔其西区和东区分属两个物源供给 区,西区主要发育与白音断层成因类似的更次级 顺向断层,东区主要发育3～5个台阶式的反向断 层,两区“条带状“分布范围又有所区别。达尔其 油田主要有以下三个油气聚集带 4. 3. 1 高部位断背斜型油气聚集带 对应高部位断背斜型残余稠油藏。部分石油 沿顺向断层白音断层和不整合面运移到高部 位,主要分布在都红木组中,不但地层薄,而且埋 藏浅,生物降解和氧化作用强,油源主要来自底部 282成都理工大学学报自然科学版 第34卷 成熟油。达3井和达6井的稠油藏属于此类油 藏[6]图 5 。 图5 高部位达3井断背斜型残余油藏 Fig. 5 The anticline type residual oil reservoir of Well Da 3 in the higher portions 该油气聚集带受白音断层的控制,贯穿达尔 其西区和东区,延伸长,但范围窄,主要包括达3 井区、 达5井区、 达6井区、 达22井区和西区的达 18井区。 4. 3. 2 中部位岩性2构造型油气聚集带 对应断块、 断鼻稀油藏图6 ,沿反向断层走 向分布,油源主要是阿尔善组和腾格尔组的稀油。 生产证实,工业性油气流多来自斜坡油气藏。由 于反向断层的遮挡作用,在斜坡上“断阶式成藏“ 的最高部位为最高一级断层,油气藏多集中在这 一反向断层以下的圈闭中。该油气聚集带在达尔 其西区明显较东区范围窄,在达尔其东区,范围相 对要大。 图6 中部位达2井断块型油藏 Fig. 6 The fault2block type oil reservoir of Well Da 2 in the middle portion 另外,横断层的存在对油水分布有一定的控 制作用。横断层西侧的达10断块和达33断块产 油层主要集中在腾格尔组,东侧主要集中在都一 段,这可能是由于横断层沟通了底部原油向上运 移的原因。 4. 3. 3 低部位构造2岩性型油气聚集带 对应深湖浊积扇、 浊积砂体稀油藏图 7 。 由于坡折带及断层的滑坡效应,形成浊积扇发育 带;因邻近深湖油源,较易形成构造2岩性型油藏。 图7 低部位构造2岩性型油藏 Fig. 7 The structural2lithologic type oil reservoir in the lower portion 中部位岩性2构造型油气聚集带和低部位构 造2岩性型油气聚集带仍是达尔其地区今后重要 的勘探目标区。 5 结 论 1达尔其油田成藏条件为烃源岩丰度普 遍较高,但不同烃源层成熟度差异大;储集条件比 较好,但非均质性较强;具有良好的区域性盖层; 广泛发育的断裂系统一方面促使油气向上运移, 另一方面对浅部油藏具有一定的破坏作用。 2达尔其油田受盆地内生烃演化和构造演 化的控制,表现为多期成藏。形成高部位断背斜 油藏、 中部位岩性2构造油藏和低部位构造2岩性 油藏。 3达尔其油田遵循 “邻油源短运移就近聚 集,‘Y’ 字形断阶式成藏,油气聚集区呈 ‘条带状’ 分布” 的油气富集规律。 参考文献 [1]张福顺,王生朗,孙宜朴,等.白音查干凹陷层序地层 研究[J ].石油勘探与开发,2003 ,304 32 - 34. 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And the reservoir condition is good with high heterogeneity and goodseal condition.There develops higher faulted anticline pools ,middle lithologic2structural pools and lowerstructural2lithologic pools in the area.The oilandgas accumulation shows itself near petroleum source , short migration and handy accumulation ,“Y”type and ladder fault and banded petroleum zone. Key words Lower Cretaceous; oil and gas accumulation regularity ; Daerqi oilfield ; Baiyinchagan sag 482成都理工大学学报自然科学版 第34卷