蒙古国万利特凹陷油气成藏控制因素研究

董 燕,姜本勇,崔向旭

(1.中国石油大学胜利学院 油气工程学院,山东 东营 257000;2.中国石化股份胜利油田分公司 东胜精攻石油开发集团股份有限公司,山东 东营 257000)

蒙古国万利特凹陷是东戈壁盆地内的次级凹陷,面积2 400 km2。国外多家石油公司对其研究并钻探后认为,该凹陷沉积主体是侏罗系地层,生油条件差。笔者针对研究区前期勘探资料少、油气成藏控制因素不清等问题,通过钻井、岩心化验、地震等资料,系统研究了万利特凹陷油气成藏控制因素、有利成藏条件和成藏模式,为万利特凹陷的进一步勘探提供参考。

1 区域地质概况

万利特凹陷位于东戈壁盆地内,构造上为一个独立的断陷沉积凹陷,总体构造走向为北东向,其东南与宗巴音凹陷相邻。早白垩世时,研究区为典型的西北断东南超的单断箕状型断陷盆地,西北部地层最大厚度可达4 000 m,向东南逐渐超覆尖灭。

凹陷内主要发育NE、NW、NNE三组走向的断层,其中,NE向断层是控凹、控带断层,NW向、NNW向断层是控制局部圈闭的断层。其中,西北部边界控凹断层规模大,呈NE走向,控制凹陷的形成、发育和消失,断距最大超过2 000 m,为一条继承性发育的控凹断层。早白垩世末期,受强烈挤压构造运动影响,断层由正断层反转为逆断层,塑造了现今逆冲断层控制凹陷的构造格局。

根据凹陷的结构和构造特征,可将凹陷划分为西部洼槽带、中央断裂构造带、东部斜坡带3个二级构造带(图1)。

西部洼槽带受西北部边界断层的控制,下降盘发育凹陷的沉降中心,并沿断层下降盘发育洼槽带,面积约700 km2。西部洼槽带为早白垩纪的沉积、沉降中心,也是凹陷主要的烃源岩发育中心。

中央断裂构造带位于凹陷中部,受一条反向正断层控制,在其上升盘发育一系列正向构造,构成中央断裂构造带,面积约800 km2。该带邻近生烃洼槽带,是油气主要的聚集二级构造带。

东部斜坡带位于凹陷东部,是由凸起向洼槽的过渡区,面积约900 km2。该带在早白垩世一直处于构造高部位,是油气长期运移的指向区,加之该区储层发育,有利于油气聚集成藏。

将万利特凹陷与邻近的宗巴音凹陷地层层序格架进行类比,万利特凹陷的4套地层层序应与宗巴音凹陷地层层序一致,为基底古生界、侏罗系、下白垩统和上白垩统[1-3]。而盆地的主体沉积地层为下白垩统,并进一步将其划分为下部查干组、中部下宗巴音组和上部上宗巴音组3个组。

图1 万利特凹陷构造单元划分

2 成藏控制因素

2.1 主力生油洼槽控制油气聚集带的分布

以二连油田油气成藏控制理论为依据,烃源岩发育、埋藏深度大的洼槽是提供油气来源的主力生油洼槽,主力生油洼槽控制着油气聚集带的分布[4-7]。因此,对于万利特凹陷,主力生油洼槽分布及其特征对油气成藏有重要意义。

研究发现,宗巴音凹陷发育下宗巴音组和查干组两套成熟烃源岩,且烃源岩成熟门限为现今埋藏深度超过1 800 m,分析万利特凹陷查干组和下宗巴音组顶面构造图、地层厚度图,结合查东斜1井烃源岩有机质热演化纵向演化规律得出(图2),万利特凹陷的下宗巴音组和查干组在盆地洼槽中也达到了烃源岩成熟门限,是凹陷中主要的生油层位。

图2 查东斜1井烃源岩有机质热演化纵向演化

下宗巴音组生油岩主要在万利特凹陷西部洼陷带靠近中央断裂带一侧发育,其埋藏深度应超过1 800 m,分布面积约120 km2,厚度为600～900 m。依据宗巴音凹陷下宗巴音组的岩性特征,该段生油岩底部岩性为以白云岩、泥灰岩、泥质白云岩、泥质灰岩为主的碳酸盐岩夹暗色泥岩沉积,向上发育了一套以湖相和半深湖相暗色泥岩为主的沉积旋回。查干组生油岩主要在万利特凹陷西部洼陷带和中央断裂带东北部及中部发育,埋藏深度在1 800 m,分布面积约800 km2,厚度在400～600 m。依据宗巴音凹陷查干组的岩性特征,该段生油岩主要为半深湖相暗色泥岩,泥岩中夹有砂岩和粉砂岩沉积。该套生油岩因与砂岩交互沉积,有利于向储层中排烃。

从万利特凹陷结构和构造来看,整个盆地只发育一个洼槽带,且其沉降中心和沉积中心一致,对有机质生烃和保存有利。而洼槽带中生油最有利地区是夹持于北部背斜和中央断裂带之间的深洼槽部分,分布面积约120 km2。此生油洼陷带在盆地构造运动中相对于其他地区抬升幅度小,是盆地洼陷中的局部埋深大的地区,从下宗巴音组和查干组地层等厚图上看,该区也是地层厚度大的地区,应是盆地中的主力生油洼槽。

2.2 中央断裂带是油藏的主要储集体

以二连盆地单断箕状型断陷湖盆油气聚集规律为依据,中央断裂构造带是油气最富集的二级构造带。如二连盆地的吉尔嘎朗图凹陷,中央断裂构造带发现的油气储量占凹陷的80%以上。

万利特凹陷中央断裂构造带位于洼槽带和斜坡断裂构造带之间(图3),聚油条件优越,主要表现在以下几个方面。

图3 万里特凹陷下白垩统查干组展面构造

(1)构造位置优越、供油条件好。该带近邻成熟生烃洼槽区,距烃源较近,加之该带也有生烃的能力,供油条件好。

(2)储集条件好。中央断裂构造带一般位于来自缓坡带的辫状三角洲前缘,砂体发育、分选好,是断陷盆地中最有利的储层发育带,也是最有利的油气聚集带。

(3)保存条件好。中央断裂构造带位于构造活动的过渡带,构造运动强度弱于缓坡带,晚白垩世以来一直处于较稳定构造区,未发生强烈的抬升、剥蚀现象,有利于油气藏的保存。

综上所述,中央断裂构造带构造位置优越、供油条件好、储集物性好、后期保存条件好,是单断凹陷中最富集的含油气二级构造带。

2.3 油气运移通道的控制作用

油气从生烃区到达有效圈闭聚集,中间需要有运移通道,才能将“源”与“藏”沟通起来。本区主要存在不整合面、多期断层以及横向连通的砂岩3类油气通道。

(1)成熟烃源层附近的不整合面上下油气聚集。由于万利特凹陷的主要生油层位为下宗巴音组和查干组,下宗巴音组底部特殊岩性段中的油泥岩、灰质油泥岩及查干组顶部的暗色泥岩是主要的生油岩,因此,发育在查干组和下宗巴音组间的不整合面成为良好的“聚油面”,是油气从生油岩向外排烃的重要通道。

(2)多期组合断层成为油气运移的主要通道。受早白垩世末期构造运动的影响,下白垩统发生挤压、褶皱等大规模变形,并伴随产生一系列断层。中央断裂构造带是断层发育的主要地区,长期发育的大断层断入基底,切入生油岩内,且在不同层段沟通砂体;与切入生油层内的大断层匹配的不同时期发育的其他断层为油气进一步运移创造条件。由此,在纵向上多期断层彼此连接,在平面上相互组合,形成油气运移的“网络通道”。

图4 单断凹陷二级构造带划分

(3)与断层匹配的层间砂体为油气侧向运移提供条件。油气顺断层纵向运移,当物性好的层间砂体与断层匹配有利时,在势能作用下发生分流,使其在砂体中侧向运移,并在构造高部位聚集成藏。研究认为,万利特凹陷盆地周缘发育水下扇和扇三角洲,其中,水下扇的扇中和扇三角洲前缘砂体物性好,是油气运移和聚集的有利储层。

3 油气成藏模式

3.1 成藏组合方式

与宗巴音凹陷的地震反射层对比,结合岩电组合、生、储、盖组合特征分析,将万利特凹陷的生、储、盖组合自下而上划分为5套成藏组合(图5)。

图5 万里特凹陷成藏组合

(1)查干组上生下储式。查干组下部为储集层,上部为生油层和盖层,形成上生下储式成油组合。该组合烃源主要为查干组上部高成熟的烃源,供油时期早、成藏时间长,有利于油气富集。但查干组下部储集层成岩程度高,储集物性较差,不利于油气高产。

(2)查干组自生自储式。查干组上部是有利的烃源层又发育三角洲砂体沉积,可形成自生自储式成油组合。该组合烃源成熟度较高,储集物性较好,生、储、盖三者配置时间早,成藏时间长,有利于油气富集。加之下宗巴音组下部的成熟烃源也可以向下供烃,具有双向烃源的有利条件。

(3)下宗巴音组自生自储式。下宗巴音组是湖相发育的鼎盛时期,湖相暗色泥质岩十分发育,生烃条件好。尤其是中、下部烃源岩成已进入成熟生烃阶段,与之交互沉积、物性较好的三角洲前缘砂体配置,可形成自生自储式成油组合。该组合烃源已成熟,同时下部的查干组上部高成熟的烃源也可以提供烃源,有利于油气富集成藏。

(4)下宗巴音组下生上储式。下宗巴音组上部是湖相暗色泥质岩沉积发育期,但由于埋藏较浅,烃源岩未进入成熟生烃阶段,烃源主要是通过断层,深部成熟的烃源向上运移到下宗巴音组上部储集层中,形成下生上储式成油组合。但受断层发育程度、断面的开、启性限制,往往不会形成富集的油气藏。

(5)上宗巴音组下生上储式。上宗巴音组沉积时期是下白垩统湖相沉积进入逐渐衰退期,沉积以粗碎屑为主。该组合储、盖层主要靠砂、泥岩互层沉积形成的次级储、盖组合,缺乏区域性盖层。烃源主要是深部成熟的烃源通过断层,向上运移到上宗巴音组上部储集层中,形成下生上储式成油组合。但受断层发育程度、断面的开、启性限制,往往不会形成富集的油气藏,成藏条件比下宗巴音组下生上储式成油组合要差。

综上所述,发育在下宗巴音组中段及以下地层中的储盖组合,泥岩段既是盖层又是生油层,形成的自生自储型成油组合和查干组上部的自生自储与下宗巴音下部的区域性盖层的成油组合是两套主要勘探目的层。下宗巴音组上段及其以上的储盖组合,与主力烃源岩之间有巨厚的泥岩隔层,为下生上储型成油组合,需要断层来沟通油源,虽然储层物性好,但储层薄、油源条件差,是次要的勘探目的层。

3.2 油气成藏模式

结合盆地结构特征,笔者从典型油藏解剖入手,构建了3种油气成藏模式:中央断裂带油气成藏模式、洼陷带油气成藏模式和缓坡带油气成藏模式(图6)。

图6 万利特凹陷油气成藏模式示意图

(1)中央断裂带油气成藏模式。中央断裂构造带断层发育,与断层匹配能够形成多种圈闭,且规模较大,类型较多。沿二级主断层上升盘发育有潜山、披覆背斜、半背斜、断块等;在断层的下降盘发育有逆牵引背斜、断鼻、断块等。良好的圈闭条件使中央断裂带成为主要的油气聚集带之一,能够形成相应的多种类型油藏。

(2)洼陷带油气成藏模式。万利特洼槽带在构造挤压变形过程中发育了规模较大、呈西南-东北方向延伸的长轴背斜,并在断层作用下,形成断背斜构造。在纵向上,背斜圈闭位于生油层和生油洼陷之上,油气向上运移有利;在横向上,背斜构造带临近主力生油洼槽,成为捕获油气的有利圈闭,能够形成断背斜油藏。

(3)斜坡带油气成藏模式。由于斜坡带基底埋藏浅,刚性强,属于较稳定的块体,其构造变动相对要弱,褶皱变形主要为鼻状构造。在斜坡带上面向生油洼槽的鼻状构造,处于流体势场中的低位能势区,是油气运移的指向和主要途径。大量的勘探实践表明:面向生油洼槽的鼻状构造上大部分都找到了油气藏。斜坡带物源来自其上倾方向,可以形成上倾尖灭等岩性、地层油气藏,若上倾方向有断层遮挡又是油气聚集的有利场所。

4 结 论

(1)万利特凹陷主要的生油层为下宗巴音组和查干组,主要生油洼槽为夹持于北部背斜和中央断裂带之间的深洼槽部分。

(2)中央断裂带为主要的油气聚集带,发育的油藏主要包括断块油藏、岩性上倾尖灭油藏、潜山油藏、地层不整合油藏等类型。

(3)万利特凹陷主要包括3种油气成藏模式:中央断裂带油气成藏模式、洼陷带油气成藏模式和斜坡带油气成藏模式。其中,洼陷带的背斜油藏和中央断裂带油藏是今后主要的勘探目标。