牛子鋮，柳廣弟，曹　喆，王　朋，?？『希瑥垊P迪

(1.中國石油大學(xué)(北京) 地球科學(xué)學(xué)院，北京　102249； 2.油氣資源與探測國家重點實驗室，

北京　102249； 3. 中國石化 中原油田分公司 勘探開發(fā)科學(xué)研究院，河南 濮陽　457001)

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銀額盆地查干凹陷油藏特征及油氣成藏過程

牛子鋮1,2，柳廣弟1,2，曹喆1,2，王朋1,2，?？『?，張凱迪1,2

(1.中國石油大學(xué)(北京) 地球科學(xué)學(xué)院，北京102249； 2.油氣資源與探測國家重點實驗室，

北京102249； 3. 中國石化 中原油田分公司 勘探開發(fā)科學(xué)研究院，河南 濮陽457001)

摘要：查干凹陷是銀額盆地最具勘探潛力的含油凹陷之一，凹陷多層系立體含油，在下白堊統(tǒng)巴音戈壁組、蘇紅圖組、銀根組均有油藏發(fā)現(xiàn)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的油藏集中分布在烏力吉構(gòu)造帶和中央構(gòu)造帶上。近源聚集是查干凹陷油氣成藏的典型特征，油氣來源于緊臨構(gòu)造帶的2個烴源灶。在烴源巖生烴演化模擬和油氣充注成藏期次研究的基礎(chǔ)上，分析了油氣成藏過程，確定查干凹陷油氣成藏過程可劃分為蘇二期、銀根期、新生代3個階段。不同的油氣成藏過程造成了查干凹陷各層原油物理性質(zhì)、成熟度、生標特征等方面的顯著差異。

關(guān)鍵詞：油藏特征；成藏過程；成藏期次；流體包裹體；查干凹陷；銀額盆地

查干凹陷位于銀額盆地東部，面積約2 000 km2，勘探程度較低，目前在下白堊統(tǒng)巴音戈壁組(K1b)(巴一段和巴二段)、蘇紅圖組(K1s)(蘇一段和蘇二段)、銀根組(K1y)均發(fā)現(xiàn)有油氣聚集，平面上油藏集中分布在烏力吉構(gòu)造帶和中央構(gòu)造帶(圖1)，不同層段油藏分布特征、原油物性、生物標志物特征等存在顯著差異。白堊紀以來凹陷經(jīng)歷了復(fù)雜的構(gòu)造—沉積演化歷史，導(dǎo)致了凹陷多期次的油氣充注成藏事件，油氣成藏受到了多種成藏因素的共同控制。前人對查干凹陷構(gòu)造發(fā)育及演化[1-3]、烴源巖特征及生排烴史[4-6]、原油特征及來源[7]、沉積層序特征及儲層發(fā)育[8-15]等方面進行了研究。本文在確定油氣來源的基礎(chǔ)上，模擬了烴源灶生烴演化過程，結(jié)合原油物理性質(zhì)、流體包裹體特征、區(qū)域構(gòu)造演化特征，系統(tǒng)研究了查干凹陷2個含油構(gòu)造帶各個層位油氣成藏過程，分析了油氣成藏主要控制因素。

1地質(zhì)概況

銀根—額濟納旗盆地地處內(nèi)蒙古自治區(qū)北部，位于古生代4大板塊(塔里木板塊、哈薩克斯坦板塊、西伯利亞板塊、華北板塊)結(jié)合部位[16]，構(gòu)造沉積作用演化復(fù)雜。盆地內(nèi)劃分為7個坳陷和5個隆起，由31個凹陷和25個凸起組成。查干凹陷位于盆地最東部，為一個呈北東向展布的箕狀凹陷，是盆地內(nèi)最有利的勘探區(qū)之一[17]。凹陷由虎勒—額很次洼(西部次凹)、罕塔廟次凹(東部次凹)、毛墩次凸構(gòu)成平面上“兩凹一凸”的構(gòu)造形態(tài)特征(圖1)，目前油氣的勘探開發(fā)工作主要集中在虎勒—額很次洼。

查干凹陷是建立在晚古生代褶皺基底之上的陸內(nèi)拉分裂谷盆地，自早白堊世以來，經(jīng)歷了裂陷、斷—拗轉(zhuǎn)換、拗陷、反轉(zhuǎn)4個階段的演化歷史[1]。凹陷烴源巖主要為發(fā)育于下白堊統(tǒng)巴音戈壁組和蘇紅圖組的暗色泥巖，烴源巖以Ⅱ型有機質(zhì)為主，有機質(zhì)豐度較高，普遍成熟，烴源巖在蘇紅圖期和銀根期達到生烴高峰[18]。查干凹陷早白堊世扇三角洲沉積發(fā)育，其中扇三角洲前緣砂體是凹陷主力儲層。下白堊統(tǒng)巴音戈壁組、蘇紅圖組、銀根組均有油藏發(fā)現(xiàn)，結(jié)合生儲蓋組合特征劃分出3個油氣成藏組合(圖1)。

2油藏特征

查干凹陷油藏類型受構(gòu)造和沉積作用控制明顯，烏力吉構(gòu)造帶巴音戈壁組發(fā)育構(gòu)造—巖性復(fù)合油藏，蘇二段和銀根組為斷鼻油藏，中央構(gòu)造帶油藏類型為斷塊油藏和斷鼻油藏。油氣藏空間分布特征表現(xiàn)為垂向上多層系立體含油，平面上構(gòu)造高部位富集(圖1)；烏力吉構(gòu)造帶現(xiàn)今發(fā)現(xiàn)的油藏分布在巴音戈壁組、蘇二段和銀根組，中央構(gòu)造帶發(fā)現(xiàn)的油藏分布在巴二段和蘇一段(圖2)，扇三角洲前緣砂體是凹陷油氣成藏的主要儲集層，湖相泥巖以及蘇紅圖組廣泛分布的致密火山巖層是凹陷內(nèi)油藏主要蓋層。

除了油藏類型和空間分布特征差異外，不同構(gòu)造帶、不同層位聚集的原油性質(zhì)也存在差異，主要表現(xiàn)在原油密度、黏度和成熟度特征方面。密度和黏度是原油重要的物理性質(zhì)，查干凹陷不同層位原油密度和黏度表現(xiàn)出明顯的差別。根據(jù)《SY/T5735-1995 陸相烴源巖地球化學(xué)評價方法》，密度大于0.934 g/cm3時為重質(zhì)油，黏度大于50 mPa·s時為稠油。以此為標準判斷，烏力吉構(gòu)造帶淺層蘇二段和銀根組原油為典型的重質(zhì)稠油，其他層位原油密度和黏度相對較低，只有蘇一段2個油砂樣品達到了稠油標準(圖3)。

生物標志物的異構(gòu)化成熟度參數(shù)是目前應(yīng)用廣泛且較為可靠的判別原油成熟度的方法，根據(jù)不同研究區(qū)不同的地質(zhì)背景，常用來表征成熟度的參數(shù)包括Ts/(Ts+Tm)、C29Ts/(C29Ts+C29H)、C3222S/(S+R)、C29ααα20S/(20S+20R)、C29ββ/(ββ+αα)等[19]。在研究區(qū)選擇了C29ββ/(ββ+αα)和C29ααα20S/(20S+20R)作為判別原油成熟度的指標，2個參數(shù)具有良好的相關(guān)性且絕大多數(shù)樣品未達到平衡點。從原油成熟度特征來看，烏力吉構(gòu)造帶各個層位原油普遍已經(jīng)達到成熟階段，僅有巴二段一個樣品成熟度較低，落在低熟油范圍；中央構(gòu)造帶巴二段原油整體成熟度較低，主要為低熟油樣品，蘇一段樣品成熟度相對較高，屬于成熟油(圖4)。

圖1　銀額盆地查干凹陷構(gòu)造分區(qū)及成藏組合劃分

圖2　銀額盆地查干凹陷油藏分布模式

圖3　銀額盆地查干凹陷原油和油砂樣品密度—黏度關(guān)系

從生物標志物特征來看，2個構(gòu)造帶不同層位的原油也存在顯著的差別。氣相色譜圖特征上，蘇二段和銀根組表現(xiàn)出明顯的降解特征，銀根組正構(gòu)烷烴完全消失，蘇二段原油正構(gòu)烷烴還有一定保存。各個層位原油姥植比差異不大，主要分布在0.4～0.8之間。伽馬蠟烷指數(shù)主要分布在0.3～0.7之間。規(guī)則甾烷分布特征上，烏力吉構(gòu)造帶原油主

圖4　銀額盆地查干凹陷原油和油砂樣品成熟度

要表現(xiàn)為規(guī)則“V”型(圖5a)，和額很洼陷烴源巖具有良好的對比性，而中央構(gòu)造帶原油則兼具反“L”型和不規(guī)則“V”型(圖5b)，分析認為主要來自于虎勒洼陷烴源巖供烴。

3油氣成藏過程分析

3.1　油氣來源及烴源灶演化

巴二段湖相泥巖是查干凹陷主力烴源巖，優(yōu)質(zhì)烴源巖主要分布在凹陷斜坡地帶，平面上發(fā)育虎勒洼陷和額很洼陷2個烴源灶(圖1)。生物標志物特征(圖4)反映烏力吉構(gòu)造帶油藏來源于額很洼陷烴源灶供烴，而中央構(gòu)造帶油藏主要為虎勒洼陷烴源灶供烴。選取虎勒洼陷意6井、額很洼陷意1井作為代表，對2個烴源灶生烴演化情況進行模擬，熱流演化數(shù)據(jù)參考左銀輝等[18]研究成果。在實測Ro數(shù)據(jù)校正下，獲得了理想的模擬結(jié)果。生烴模擬表明，查干凹陷經(jīng)歷了2次生烴高峰期，分別對應(yīng)為蘇二段沉積中晚期(蘇二期)和銀根組沉積中晚期(銀根期)。南北2個烴源灶在主要生烴期演化程度存在差異，蘇二生烴高峰期，虎勒洼陷烴源灶源巖鏡質(zhì)體反射率在0.5%～0.7%之間，屬于低熟階段，而額很洼陷烴源灶鏡質(zhì)體反射率普遍大于0.7%，屬于成熟階段。而到了銀根期生烴高峰，2個烴源灶源巖均達到了成熟演化階段(圖6)。

圖5　銀額盆地查干凹陷烏力吉構(gòu)造帶和中央構(gòu)造帶原油特征及油源對比

3.2　油氣成藏期次分析

查干凹陷各個層位油藏特征的差異與油藏形成期次的不同具有緊密關(guān)系，分析油氣充注成藏期次對于研究油氣藏差異、分析油氣分布規(guī)律、搞清油氣成藏主控因素具有重要意義。結(jié)合原油成熟度特征、流體包裹體特征、構(gòu)造演化可以確定凹陷油氣成藏期次特征。

3.2.1原油成熟度判別油氣成藏期次

烴源灶的演化程度決定了油氣充注的時間，理論上講，烴源巖生烴期是油氣成藏的最早時間，分析烴源巖的演化史以及油藏中原油的成熟度可以確定油氣藏形成的相對時間。從前文分析已經(jīng)知道，烏力吉構(gòu)造帶油藏中原油大多數(shù)都已成熟，而中央構(gòu)造帶巴二段油藏以低熟油為主，蘇一段油藏以成熟油為主。結(jié)合油源對比及烴源灶演化結(jié)果認為，中央構(gòu)造帶巴二段油藏在蘇二期時已經(jīng)形成，而蘇一段油藏為銀根期成藏；烏力吉構(gòu)造帶各層段油藏形成時間不早于蘇二期。

3.2.2流體包裹體判斷油氣成藏期次

流體包裹體是判斷油氣成藏期次的有效方法，在許多地區(qū)油氣成藏期次的研究中發(fā)揮了重要作用[20-22]。本次研究選取查干凹陷毛6井、毛10井等11口井巴音戈壁組和蘇紅圖組18塊油砂樣品，進行了流體包裹體巖相學(xué)分析和顯微測溫分析。包裹體鏡下觀察分析及顯微測溫在中核集團核工業(yè)北京地質(zhì)研究院完成。巖相學(xué)分析使用LeicaDMRX HC顯微鏡完成；顯微測溫使用LINKAMTHMS600型冷熱臺進行，分辨率在0.1℃左右，測溫范圍-196～600 ℃，加熱測溫誤差約為1 ℃，冷凍溫度測量誤差約為0.1 ℃，測試條件為溫度20 ℃、濕度30%。

圖6　銀額盆地查干凹陷額很洼陷典型井(Y1)和虎勒洼陷典型井(Y6)生烴模擬特征

根據(jù)包裹體相態(tài)特征可以將查干凹陷包裹體分為油包裹體、油—氣包裹體、含烴鹽水包裹體3類。包裹體宿主礦物以石英和方解石為主，主要賦存在石英顆粒微裂縫、石英次生加大邊、方解石膠結(jié)物中。鹽水包裹體以透明無色、灰色、淺褐色為主。單偏光下烴類包裹體呈現(xiàn)淡黃色、黃色、灰色、黃褐色等，在UV熒光激發(fā)下，烴包裹體可以呈現(xiàn)桔黃色、黃綠色、綠色、藍色等(圖7)。

圖7　銀額盆地查干凹陷典型包裹體鏡下特征

a.毛11井沿石英次生加大邊生長包裹體(單偏光)；b.火山巖杏仁體充填石英邊界處油—氣包裹體(單偏光)；c.力平1井內(nèi)沿石英微裂縫分布綠色熒光包裹體(UV熒光)；d.意6井蘇一段石英微裂隙內(nèi)藍色熒光包裹體(UV熒光)；e.毛11井石

英顆粒內(nèi)透明鹽水包裹體(單偏光)；f.毛11井沿石英微裂隙帶狀分布鹽水包裹體(單偏光)

Fig.7Microscopic characteristics of typical fluid inclusions of Chagan Sag, Yingen-Ejinaqi Basin

與不同期次有機包裹體共生的鹽水包裹體的鹽度對應(yīng)不同的油氣運聚期次，不同期次流體往往表現(xiàn)出不同的鹽度特征，可見鹽水包裹體的鹽度可以作為油氣運移期次劃分的重要依據(jù)之一[23]。烏力吉構(gòu)造帶巴一段賦存產(chǎn)狀不同的包裹體樣品表現(xiàn)出鹽度—均一溫度分異特征(圖8)。根據(jù)均一溫度和鹽度的特征可以認為，烏力吉構(gòu)造帶巴一段具有“兩期成藏、三類流體”的特征。以110 ℃為界，流體包裹體均一溫度對應(yīng)于2期成藏：第一期(Ⅰ)均一溫度較低，在90～110 ℃之間，根據(jù)流體鹽度特征又可將其分為2類，第一類(Ⅰ1)鹽度較高，第二類(Ⅰ2)鹽度相對較低；第二期(Ⅱ)均一溫度較高，在110～130 ℃之間，鹽度特征相差不大。表明巴一段第一期成藏時，烏力吉構(gòu)造帶北部(毛10井)流體鹽度較低而構(gòu)造帶南部鹽度較高(力平1井)；至第二期成藏時，整個構(gòu)造帶南北鹽度差異不大。

包裹體分析中共獲得347個顯微測溫數(shù)據(jù)，主要含油層段均一溫度分布如圖9所示。將與烴類包裹體伴生的同期含烴鹽水包裹體均一溫度作為捕獲時的最小古溫度，結(jié)合地層埋藏史和熱演化史分析，可以確定各層段油氣充注時間(圖10)。結(jié)果表明，烏力吉構(gòu)造帶巴二段(X6-1井)油氣充注持續(xù)時間長，在蘇二期和銀根期發(fā)生2期油氣充注成藏事件。烏力吉構(gòu)造帶蘇二段(M6井)在銀根期發(fā)生油氣充注成藏事件。中央構(gòu)造帶蘇一段(Y6井)為銀根期成藏，流體包裹體均一溫度反映出來的中央構(gòu)造帶巴二段(Y9井)成藏時間為蘇二期。

圖8　銀額盆地查干凹陷烏力吉構(gòu)造帶

圖9　銀額盆地查干凹陷鹽水包裹體均一溫度分布

3.2.3構(gòu)造演化判斷油氣成藏期次

銀根組油藏由于圈閉形成時間較晚，無法使用成熟度法具體判斷成藏時間，同時由于埋藏較淺，成巖作用較弱，很難獲得好的包裹體樣品，因此也無法使用包裹體進行成藏期次的研究。構(gòu)造演化史分析表明，毛西斷層晚白堊世烏蘭蘇海組沉積末期以來發(fā)生了構(gòu)造反轉(zhuǎn)，表現(xiàn)為下正上逆的反轉(zhuǎn)斷層特征，構(gòu)造帶中段反轉(zhuǎn)作用最強[2]。毛西斷層反轉(zhuǎn)過程中，受控于斷層的巴音戈壁組構(gòu)造—巖性復(fù)合油藏遭到破壞調(diào)整，原油在毛西斷層的垂向輸導(dǎo)作用下向淺部運移，并在蘇二段和銀根組中充注聚集(圖2)。銀根組由于埋藏淺，地下水下滲使得原油發(fā)生降解，正構(gòu)烷烴消失(圖5a)，密度、黏度增大。蘇二段油藏在蘇一期成藏時由于埋藏較淺已經(jīng)發(fā)生生物降解，新生代反轉(zhuǎn)期原油在蘇二段中的二次充注形成了蘇二段降解稠油中存在正構(gòu)烷烴的特征(圖5a)。

3.3　油氣成藏過程

在明確了查干凹陷油氣成藏期次的基礎(chǔ)上，結(jié)合構(gòu)造—沉積作用及其對凹陷油氣成藏條件的影響分析，可以對凹陷油氣成藏過程有更直觀地了解。凹陷的油氣成藏過程總的可以劃分為3個階段(圖11)：(1)蘇二期油氣充注成藏，這一時期，凹陷主力烴源巖巴二段泥巖達到了第一次生烴高峰，其中虎勒洼陷烴源灶處于低熟演化階段，而額很洼陷烴源灶處于成熟演化階段，生成的油氣在砂體輸導(dǎo)作用下近源聚集形成自生自儲式油藏，在烏力吉構(gòu)造帶巴音戈壁組為成熟原油成藏，中央構(gòu)造帶巴二段為低熟原油成藏；(2)銀根期巴二段烴源巖達到第二次生烴高峰，形成成熟原油，生成的原油除了繼續(xù)向巴二段中充注以外，在斷層的輸導(dǎo)作用下向淺層蘇紅圖組中運移聚集，烏力吉構(gòu)造帶巴音戈壁組成熟原油第二期充注成藏，蘇二段第一期成藏，中央構(gòu)造帶巴二段和蘇一段成熟原油成藏；(3)新生代構(gòu)造反轉(zhuǎn)過程中，毛西斷層活動劇烈，深部巴音戈壁組油藏遭到破壞，油氣向淺部運移，在烏力吉構(gòu)造帶蘇二段第二期成藏，銀根組第一期成藏。

圖10　銀額盆地查干凹陷油氣充注成藏時間

圖11　銀額盆地查干凹陷油氣成藏事件

4結(jié)論

(1)查干凹陷烏力吉構(gòu)造帶原油均已成熟，其中巴音戈壁組為正常原油，淺層蘇二段和銀根組為降解稠油；中央構(gòu)造帶巴二段為低熟原油，蘇一段為成熟原油。

(2)查干凹陷共經(jīng)歷了3期油氣充注成藏事件：蘇二期烏力吉構(gòu)造帶巴音戈壁組成熟原油成藏，中央構(gòu)造帶巴二段低熟原油成藏；銀根期烏力吉構(gòu)造帶巴音戈壁組成熟原油二期充注成藏，蘇二段第一期成藏，中央構(gòu)造帶巴二段和蘇一段成熟原油成藏；新生代構(gòu)造反轉(zhuǎn)期烏力吉構(gòu)造帶蘇二段第二期成藏，銀根組第一期成藏。

(3)成藏過程的不同導(dǎo)致了各個構(gòu)造帶和層位油藏類型、原油物理性質(zhì)、成熟度特征、原油生標特征等方面的差異。

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(編輯韓彧)

Reservoir characteristics and hydrocarbon accumulation in Chagan Sag,

Yingen-Ejinaqi Basin

Niu Zicheng1,2, Liu Guangdi1,2, Cao Zhe1,2, Wang Peng1,2, Chang Junhe3, Zhang Kaidi1,2

(1.CollegeofGeosciences,ChinaUniversityofPetroleum,Beijing102249,China; 2.StateKeyLaboratoryofPetroleum

ResourceandProspecting,ChinaUniversityofPetroleum,Beijing102249,China; 3.ExplorationandDevelopment

ResearchInstitute,SINOPECZhongyuanOilfieldBranchCompany,Puyang,Henan457001,China)

Abstract:The Chagan Sag is an important hydrocarbon exploration area in the Yingen-Ejinaqi Basin. Oil has been discovered in multiple formations including the Bayingebi, Suhongtu and Yingen formations in the Lower Cretaceous. Reservoirs were found mainly in the Wuliji and the central structural belts. Hydrocarbons generated from source kitchens migrated for a short-distance and accumulated in surrounding traps. Hydrocarbon generation, charging and accumulation time analysis showed that accumulation can be divided into three stages: the second member of Suhongtu Formation, the Yingen Formation and the Neogene. Different stages of hydrocarbon accumulation resulted in various physical properties, maturities and biomarkers of crude oils.

Key words:reservoir characteristics; petroleum accumulation process; hydrocarbon accumulation period; fluid inclusions; Chagan Sag; Yingen-Ejinaqi Basin

基金項目：國家自然科學(xué) “致密砂巖微米—納米孔喉系統(tǒng)石油充注的有效性及其成藏效應(yīng)”(41472114)資助。

作者簡介：牛子鋮(1989—)，男，博士研究生，從事油氣藏形成與分布研究。E-mail：zichengniu@163.com。

收稿日期：2014-12-25；

修訂日期：2015-11-24。

中圖分類號：TE122.3

文獻標識碼：A

文章編號：1001-6112(2016)01-0032-08doi：10.11781/sysydz201601032