海拉尔盆地外围凹陷与乌尔逊—贝尔凹陷油气地质特征类比

2014年1O月第33卷第5期大庆石油地质与开发PETROLEUMGEOLOGYANDOILFIELDDEVELOPMENTINDAQING0CT2014V0133NO5DOI103969JISSN10003754201405021海拉尔盆地外围凹陷与乌尔逊一贝尔凹陷油气地质特征类比李子顺彭威申文静王江张海桥李敬生大庆油田有限责任公司勘探开发研究院，黑龙江大庆163712摘要为了深入研究海拉尔盆地外围凹陷的油气地质条件，加快勘探进程，立足乌尔逊一贝尔凹陷与外围凹陷已有的油气勘探资料和认识，从石油地质特征人手剖析了二者的相似性与差异性。相似性为都经历了3期构造演化，凹陷内具有“分块、分带、分层”的特点，南屯组及以下地层是主要烃源层，储集相带类型、有机质丰度、油气聚集受断裂带控制明显；差异性主要表现在凹陷结构、构造演化、构造带类型、油气性质、烃源岩及其热演化、沉积储层、成藏组合和成藏模式等8个方面。石油地质类比表明，外围凹陷的油气勘探需要利用乌尔逊一贝尔凹陷的勘探成果与经验，结合自身石油地质特征，构建新的勘探思路。关键词乌尔逊一贝尔凹陷；构造；烃源岩；成藏模式中图分类号TE1221文献标识码A文章编号100037542014050131一CR7ANOLOGYOFTHEOILANDGASGEOLOGICALFEATURESBETWEENTHEPERIPHERALSAGSANDWUERXUNBEIERSAGINHAILERBASINLIZISHUN，PENGWEI，SHENWENJING，WANGJIANG，ZHANGHAIQIAO，LIJINGSHENGEXPLORATIONANDDEVELOPMENTRESEARCHINSTITUTEOFDAQINGOILFIELDCOMPANYLTD，DAQING163712，CHINAABSTRACTINORDERTODEEPLYRESEARCHTHEPETROLEUMGEOLOGICALCONDITIONSANDACCELERATETHEEXPLORATIONPROCESSFORTHEPERIPHERALSAGSINHAILERBASIN，ONTHEBASESOFTHEAVAILABLEEXPLORATIONDATAANDUNDERSTANDINGSOFWUERXUNBEIERSAGANDPERIPHERALSAGS，THEVERYSIMILARITIESANDDIFFERENCESBETWEENTHEMAREANALYZEDFROMTHEVIEWPOINTSOFTHEPETROLEUMGEOLOGICALCHARACTERISTICSBOTHOFTHEMSHARETHEFOLLOWINGCOMMONPOINTSHAVEEXPERIENCEDTHREESTAGESOFTHETECTONICEVOLUTION；CHARACTERIZEDBYSEGMENTATION，ZONATIONANDSTRATIFICATION；NANTUNFORMATIONANDTHEFORMATIONSBELOWITARETHEMAINHYDROCARBONSOURCEROCKS；TYPESOFTHERESERVOIRSEDIMENTARYFACIES，ORGANICMATTERABUNDANCEANDHYDROCARBONENRICHMENTAREOBVIOUSLYCONTROLLEDBYTHEFAULTBELTSDIFFERENCESAREGENERALLYSHOWNINTHEFOLLOWINGEIGHTASPECTS，SUCHASTHESAGSTRUCTURES，TECTONICEVOLUTIONS，TECTONICBELTTYPES，OILANDGASPROPERTIES，HYDROCARBONSOURCEROCKSANDTHEIRTHERMALEVOLUTIONS，SEDIMENTARYRESERVOIRS，RESERVOIRFORMINGCOMBINATIONSANDHYDROCARBONACCUMULATEDPATTERNSTHEPETROLEUMGEOLOGYANALOGYINDICATESTHATTHEOILANDGASEXPLORATIONINTHEPERIPHERALSAGNEEDSTAKINGADVANTAGESOFTHEEXPLORATIONACHIEVEMENTSANDEXPERIENCEINWUERXUN一收稿日期基金项目作者简介20140615国家重大科技专项“大型油气田及煤层气开发”2011ZX05001001一OO4和中国石油天然气股份公司重大科技专项“大庆油田原油4000万吨持续稳产关键技术研究”2011E1202。李子顺，男，1960年生，教授级高级工程师，从事油气勘探研究工作。EMAILLIZISHUNPETROCHINACOMAN132大庆石油地质与开发2014拄BEIERSAGANDCOMBININGWITHTHEPETROLEUMGEOLOGICALFEATURESOFTHEMSELVESANDFINALLYESTABLISHINGTHENEWEXPLORATIONIDEAKEYWORDSWUERXUNBEIERSAG；STRUCTURETECTONICS；SOURCEROCK；HYDROCARBONACCUMULATEDRESERVOIRFORMINGPATTERN石油地质条件类比是石油地质综合研究的一种常用方法。通过比较所研究的两个对象之间的相似性和差异性，从而更加深入认识油气成藏的主要特点，进而指导盆地的勘探部署。海拉尔盆地位于中国东北部，面积44210KM，共有16个凹陷。盆地可划分为“三坳两隆”5个构造单元，主要勘探目的层为白垩系南屯组、铜钵庙组。中部断陷带的乌尔逊和贝尔凹陷取得显著勘探成果，已发现6个油田，探明石油储量2XLOT。外围凹陷是指除乌尔逊、贝尔凹陷之外的14个凹陷，总面积约3910KM，有多口井见到油气显示，其中东部断陷带的呼和湖凹陷、西部断陷带的巴彦呼舒、呼伦湖凹陷获得了工业油气流，展示了外围凹陷具有较大的勘探潜力。但由于外围凹陷勘探程度较低，石油地质条件复杂，资源潜力落实程度差，在充分利用乌尔逊、贝尔凹陷取得的油气成藏认识、勘探技术和方法的基础上，指导外围凹陷的油气勘探，必将有助于加快外围凹陷寻找规模储量的步伐，实现储量接替。根据海拉尔盆地已有资料和认识，通过对构造演化、烃源岩、沉积储层条件等方面深入剖析，明确外围凹陷与乌尔逊一贝尔凹陷的相似性与差异性，探讨外围凹陷油气勘探中所面临的问题。1相似性11经历相同构造演化阶段，形成三大构造层系每个凹陷都经历了3期构造演化，即断陷期塔木兰沟组、铜钵庙组和南屯组、断坳期大磨拐河组、伊敏组和坳陷期青元岗组及其以上地层，纵向上相应的发育断陷期、断坳期和坳陷期3个构造层，并相互叠加，叠加界面为不同演化期的叠置界面，或关键构造变形期的转换界面。12构造单元都具有“分块、分带、分层”的特点每个凹陷都由多个次凹组成，次凹具有较为典型的箕状断陷结构，沿凹陷走向都发育陡坡带、洼槽带和缓坡带，具有“分块、分带”的特征，垂向上凹陷结构具有分层性。13储集相带类型相似断陷期沉积以短物源、快速沉积的扇体为主，有利储集相带类型为扇三角洲前缘、辫状河三角洲前缘、水下扇中扇及远岸水下扇，有利储集相带具有分布范围小、连通性差的特点。储层孔隙度一般小于15，渗透率一般小于1010TXM，多为中低孔低渗型储层。14主力烃源岩发育层位及有机质丰度相似由于南屯组沉积时期，盆地内水体最深，细粒泥质沉积发育广泛，构成了各凹陷的烃源岩层。乌尔逊一贝尔凹陷南屯组湖相暗色泥岩有机碳含量1623，氯仿沥青“A”007017，有机质丰度都达到中等一好的标准。外围凹陷南屯组湖相暗色泥岩有机碳含量193290，氯仿沥青“A”012030，也达到中等一好的标准。15油气聚集受断裂带控制明显发现的有利油气聚集带都与断裂密切相关。一是断陷盆地断裂活动强烈，形成了大量与断层密切相关的构造及其叠加构造带，它们构成了油气圈闭；二是在断裂活动时期与烃源层相沟通，成为油气运移的主要通道，形成了与断裂密切相关的油气藏，是凹陷内主要的油藏类型。2差异性21凹陷结构海拉尔盆地是一个由多个凹陷组成的盆地，每一个凹陷内又发育多个次凹，受构造活动的影响，不同凹陷的次凹排列组合方式具有较大差异。乌尔逊一贝尔凹陷表现为多个次凹呈近平行的雁列式展布，称之为“复式箕状凹陷结构”。这类凹陷由于位于盆地中部，持续沉降，通常埋深大，平面上较为开阔，凹陷的长宽比一般近于11或21，构造上表现为“多凸多凹、凹隆相间”的构造格局图1A。外围凹陷由于绝大多数位于盆地边缘，构造活动的影响更为强烈，剥蚀现象较为明显，表现为多个次凹近首尾相连的燕列式排列，次第33卷第5期李子顺等海拉尔盆地外围凹陷与乌尔逊一贝尔凹陷油气地质特征类比133凹间界限不明显，称之为“单列式箕状断陷结构”。这类凹陷晚期抬升强烈，凹陷多呈狭长条A状，长宽比例较大，构造上表现为“横向分带、纵向分块”的构造格局图1B。A贝尔凹陷BBB巴彦呼舒凹陷图L海拉尔盆地凹陷结构FIG1SAGSTRUCTURESOFHAILERBASIN22构造演化虽然海拉尔盆地整体都经历了3期的构造演化阶段I】，但不同断陷带构造活动的强度存在差异，乌尔逊一贝尔凹陷三大构造层均较厚；而东部断陷带内的各个凹陷断陷期地层沉积相对较薄，断坳期、坳陷期地层相对较为发育；西部断陷带内的凹陷早期构造沉降幅度较大，断陷期地层厚度大，在盆地构造演化后期，抬升较为强烈，造成凹陷的断坳期地层厚度较薄，坳陷期地层仅零星分布。23构造带类型乌尔逊一贝尔凹陷受多期构造作用叠加的影响，形成了“多凸多凹、凹隆相间”的构造格局，在凹陷内发育了一系列的构造带，除了在凹陷边部发育规模较大的缓坡带以外，在凹陷内还发育有规模较大的断裂构造带、凹陷隆起带等，这些构造带一般是在断陷期构造背景下叠加而成，多呈ILJI东向展布。外围凹陷由于多呈“单列式箕状断陷结构”，大多数构造分布在陡坡带、缓坡带上，个别面积较大凹陷如呼和湖凹陷在洼槽区发育有近北西向展布的构造带。24烃源岩及其热演化外围凹陷和乌尔逊一贝尔凹陷烃源岩发育的层位相当，有机质丰度均较高，生烃潜力大，但仍存在差异，表现在2个方面。241烃源岩形成环境及生烃母质类型乌尔逊一贝尔凹陷主要发育淡水一微咸水湖泊相烃源岩层08PRPH28，主力烃源岩层系为铜钵庙组一南屯组烃源岩，有机质类型以和为主，发育厚度50M左右的优质烃源是主要的生油岩。外围凹陷烃源岩形成环境及生烃母质类型较为多样。除发育有与乌尔逊一贝尔凹陷相似的烃源岩形成环境及生烃母质类型外，还发育有咸化一半咸化湖泊相烃源岩层和淡水一沼泽湖泊相烃源岩层2种类型。成化一半咸化湖泊相烃源岩层WPRPH28，烃源岩母质类型以类为主，与煤层相伴生，属于煤系烃源岩，这类烃源岩以生气为主，如东部断陷带呼L34大庆石油地质与开发和湖凹陷一。242现今热成熟度从各凹陷源岩有机质生烃演化剖面看，主力烃源岩层都达到低熟一成熟阶段，西部巴彦呼舒凹陷成熟度相对低些。乌尔逊一贝尔凹陷生烃门限深度约1400M，乌尔逊凹陷排烃门限深度约1900ITI，XVHCWFTO、1WS，S、TOCWA1WTOC5LOE1520253O35WAWTOC00102贝尔凹陷排烃门限深度约2000M；外罔巴彦呼舒凹陷烃源岩有机质生烃门限约1200NL，排烃门限约1600ITI；外围呼和湖凹陷烃源岩有机质生烃门限为1300RN，排烃门限约L800N1，外同凹陷的生、排烃门限均较乌尔逊一贝尔凹陷浅图21300一型逃1800WTOCWS十SWTOCL01505001000图2海拉尔盆地典型凹陷源岩有机质生烃演化削面FIG2SECTIONSOFTHEHYDROCARBONGENERATIONANDEVOLUTIONFORTHESOURCEROCKSOFTHETYPICALSAGSINHAILERBASIN25油气性质南于外围凹陷与乌尔逊一贝尔凹陷的生烃母质类型存在差异，造成外嗣凹陷与乌尔逊一贝尔凹陷的油气类型存在差异。乌尔逊一贝尔凹陷以成熟的中质油为主，地面原油密度083086GCM，黏度85L20MPAS，蜡质质量分数520，WS。S，WTOC05001000胶质质量分数1030，仅个别井发育烃类气藏。以咸化一半咸化湖泊相烃源岩层为主的凹陷存在重质油，如巴彦呼舒凹陷，地面原油密度大于092CM，黏度32854720MPAS，蜡质质量分数约65，胶质质量分数326565以淡水一沼泽湖泊相烃源岩层为主的外围凹陷以煤E醛第33卷第5期李子顺等海拉尔盆地外围凹陷与乌尔逊一贝尔凹陷油气地质特征类比L35型烃类油气藏为主，如呼和湖凹陷，天然气属于煤型甲烷，甲烷体积分数7383，伴生的原油为轻质凝析油，地面原油密度小于08GCM，黏度0422O0MPAS，蜡质质量分数98，胶质质量分数168。26沉积储层特征沉积体系的发育受构造背景控制明显。复式箕状断陷“凹隆相间”的构造格局，造成了乌尔逊隧。委嗷一十，一L祷躺醛渔、虿IL。嘲一击日嘞一蝤，L_一一一U、丌峨船J“I_0_一一一一贝尔凹陷具有多物源、多沉积中心的特点，扇体规模大，延伸远。储层纵向上发育2个较为明显的异常高孑L隙带图3，第一个异常高孑L隙带埋深一般在1300111以下，第二个异常高孔隙带在2000以下，层位主要在南屯组和铜钵庙组。单列式箕状断陷结构为主的外围凹陷以两侧物源为主，物源较短，扇体规模小。仅发育1个异常高孔隙带，埋深在1500M以下，发育层位为南屯组。贝北次凹贝南次凹贝西次凹3贝西单斜带霍多莫尔断鼻带苏德尔特断裂带A贝尔凹陷孔隙度0510152O2530354045B呼和湖凹陷呼南地区图3孔隙度随深度变化的散点图FIG3SCATTEREDPOINTSOFTHEPOROSITIESVARIEDWITHTHEDEPTHS27成藏组合乌尔逊一贝尔凹陷由于持续沉降幅度较大，晚期抬升强度弱，使铜钵庙组、南屯组和大一段3套烃源岩层成熟度均较高，为油气成藏提供了充足的油源，纵向上多期扇体的叠置为油气聚集提供了有利的储集空间，发育的大一段厚层泥岩及南屯组泥岩为油气成藏提供了较好的区域性盖层，因此，形成了上、中、下3套成藏组合图4，具有多层位含油的特点。其中下部成藏组合属于上生下储型铜钵庙组、塔木兰沟组、基底，主力含油层位为铜钵庙组和基岩潜山；中部成藏组合属于自生自储型南屯组，主力含油层位为南屯组；上部成藏组合属于下生上储型南屯组和大磨拐河组，主力含油层位为大二段。已发现的油藏主要集中在中部成藏组合，中部成藏组合所提交的探明储量占总发现探明储量的80。外围凹陷由于构造活动强烈，凹陷破坏程度大，大多数凹陷内仅南屯组烃源岩进入大量生烃阶段，因此有利成藏组合较为单一，上部和下部成藏组合不发育，目前已发现的油藏和油气显示都集中在中部成藏组合内。136大庆石油地质与JF发地层反射层序划分生锗盖配置储量比统组段幂面砸二级三级生储类型LO203O4050上白毒元I垩冈T一萋_上伊|_敏TLT一_|托1下磨V_拐蔼河TJ白LI，2口由_部组LA口JL垩_。南T一毡个铜钵庙塔嘉墓下部兰组沟合基底岩系_I刳4海拉尔盆地层序格架及成藏组合FIG4SEQUENCEFRAMEXORKSANDACCUMULATEDCOMBINATIONSINHAILERBASINA顺向断阶28成藏模式乌尔逊一贝尔凹陷埋深较大，发育多套烃源岩，形成了多层位含油的特点，围绕主力烃源岩南屯组上至大磨拐河组下到基底潜山都有规模储量发现，形成“油气长距离运聚”多层位成藏模式。而外嗣凹陷受多期构造活动的影响较为强烈，烃源岩持续生、排烃时间短，造成油气主要在南屯组内富集，形成“源内油气短距离运聚”成藏模式281乌尔逊一贝尔凹陷“油气长距离运聚”多层位成藏模式乌尔逊凹陷的乌南斜坡带主要为顺向断阶成藏模式图5A，发育顺向断裂体系，形成多个顺向坡折带，这些破折带控制着缓坡沉积体系的展布发育多套烃源岩，成熟度高、油源充足，具有多层位含油的特点，油气沿着沟通烃源岩与储层的油源断层垂向运移至有利的构造、构造一岩性圈闭中聚集成藏。贝尔凹陷的苏德尔特构造带属于潜山凹【F】隆成藏模式图5B，在断陷期苏德尔特构造带基本上没有形成明显的隆起带，南屯组沉积后发生区域性剧烈的翘倾反转掀斜构造运动，构造差H潜山中隆型图5成藏模式FIG5PATTERNSOFTHEHXDROCARBONACCUMULATION异抬升，形成有利的古背斜构造背景。该构造带紧邻生烃巾心，油气沿着断层运移至潜山的断阶带和断隆带上聚集成藏，大磨拐河组一段沉积的厚泥岩作为区域性盖层，成藏条件优越282外围凹陷“源内油气短距离运聚”成藏模式呼和湖凹陷缓坡带属于自生自储型敛密气成藏第33卷第5期李子顺等海拉尔盆地外围凹陷与乌尔逊一贝尔凹陷油气地质特征类比137模式图5C，呼南缓坡带南屯组二段煤系烃源岩有机质丰度高、成熟度高，能够大面积持续生气，该时期辫状河三角洲前缘砂体发育，储层裂隙、微裂隙发育，洼中存在低凸起，平缓的向斜区后期构造运动弱，具备形成致密气藏的成藏条件，油气可近距离运移聚集成藏。巴彦呼舒凹陷陡坡带属于反转型成藏模式图5D，凹陷经历了2期构造反转，早期的反转构造带较为有利，紧邻优质烃源岩，发育扇三角洲沉积体系，多期扇体相互叠置储层较为发育，源一储间距离短，油气沿断层垂向运移，反转作用形成的鼻状构造带是油气聚集的有利场所，油气藏以断块和断层岩性油藏为主。3结论1相同的构造演化背景和沉积环境决定了外围凹陷与乌尔逊一贝尔凹陷主力烃源岩层、储层等基本成藏条件及控藏因素相类似。2复式箕状凹陷结构的乌尔逊一贝尔凹陷构造带类型多，规模大，易形成规模油气储量；“单列式箕状断陷结构”的外围凹陷主要发育陡坡带、缓坡带两种类型构造带，油藏以“小而肥”油藏为主。3海拉尔盆地发育3种类型的烃源岩形成环境，外围凹陷形成烃源岩的环境更为多样。乌尔逊一贝尔凹陷属于淡水一微咸水湖泊相烃源岩层，生油母质类型以和型为主，原油以成熟的中质油为主；巴彦呼舒凹陷发育咸化一半咸化湖泊相烃源岩层的凹陷，烃源岩母质类型以I类为主，原油除中质油外还存在重质油；呼和湖凹陷发育淡水一沼泽湖泊相烃源岩层的凹陷，烃源岩母质类型以型为主，煤系烃源岩发育，以煤型天然气为主，伴生轻质凝析油。4乌尔逊一贝尔凹陷具有多层位成藏的特点，形成了“油气长距离运聚”多层位成藏模式；外围凹陷主力成藏组合较为单一，形成了“源内油气短距离运聚”成藏模式。5通过外围凹陷与乌尔逊一贝尔凹陷的类比，两者石油地质条件基本一致，具有较大的勘探潜力。但外围凹陷又具有其独特性。呼和湖凹陷缓坡带和巴彦呼舒凹陷陡坡反转鼻状构造带成藏模式的建立，有效地指导了呼和湖和巴彦呼舒凹陷的勘探，效果较好。参考文献1贺自爱，杨建超地学研究的相似类比J石油与天然气地质，1999，20194982陈均亮，吴河勇，朱德丰，等海拉尔盆地构造演化及油气勘探前景J地质科学，2007，4211471593孙东利用岩石热解分析海拉尔盆地有机质