準(zhǔn)噶爾盆地中部油氣充注與調(diào)整過程分析

林會(huì)喜，曾治平，宮亞軍，沈揚(yáng)，江波

（1.中國石化勝利油田分公司西部新區(qū)研究中心，山東 東營257200；2.中國石油西部鉆探克拉瑪依錄井工程公司，新疆 克拉瑪依834000）

0 引言

準(zhǔn)噶爾盆地歷經(jīng)多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，形成了多個(gè)沉積中心，沉積了多套烴源層系，不同的沉積中心有著不同的構(gòu)造演化歷史，烴源巖的發(fā)育程度及分布層位也存在一定差異，這就決定了不同凹陷具有不同的生儲(chǔ)蓋組合關(guān)系、油氣分布及富集規(guī)律［1-3］。

該盆地中部油源對(duì)比結(jié)果顯示，油氣主要來源于下二疊統(tǒng)、中二疊統(tǒng)及侏羅系八道灣組烴源巖。由于經(jīng)歷了多期改造及調(diào)整，有關(guān)學(xué)者對(duì)油氣成藏機(jī)理的認(rèn)識(shí)一直難以突破或統(tǒng)一，文中以烴源巖成烴演化為基礎(chǔ)，以多期構(gòu)造斷裂活動(dòng)為格架，以異常高壓的發(fā)育演化為動(dòng)力，以油氣充注為主線，動(dòng)態(tài)分析了不同時(shí)期烴類成烴演化、異常高壓成因演化、構(gòu)造斷裂活動(dòng)與構(gòu)造活動(dòng)之間的耦合關(guān)系，明確了關(guān)鍵時(shí)期油氣充注與調(diào)整過程的主控因素及其配置關(guān)系，確定了其對(duì)油氣分布、調(diào)整過程的控制作用［1，4-6］。

1 含油層系及油氣充注期次劃分

目前，已在準(zhǔn)噶爾盆地中部地區(qū)1—4 區(qū)塊侏羅系和白堊系發(fā)現(xiàn)了工業(yè)油氣流或油氣顯示。各區(qū)塊的主要勘探目的層系為：1 區(qū)塊莫西莊、沙窩地及征沙村構(gòu)造的侏羅系三工河組；2 區(qū)塊的侏羅系八道灣組；3 區(qū)塊永進(jìn)構(gòu)造的侏羅系西山窯組，在八道灣組和白堊系吐谷魯群也見到較好的油氣顯示；4 區(qū)塊的侏羅系頭屯河組，其次是白堊系清水河組。通過大量的油源對(duì)比分析，確立了4 種油氣類型的2 套含油層系（見圖1），即可劃分為二疊統(tǒng)烴源巖和侏羅系烴源巖。

2 套烴源巖層系在地史時(shí)期的成烴演化過程中存在差異，對(duì)油氣藏的貢獻(xiàn)也存在差異。依據(jù)儲(chǔ)層流體包裹體均一溫度測(cè)定結(jié)果（見表1）［7］，結(jié)合埋藏史，確定盆地中部地區(qū)油氣的3 期充注過程為： 第1 期均一溫度50～75 ℃，對(duì)應(yīng)充注時(shí)期為三疊紀(jì)—侏羅紀(jì)（T—J）；第2 期均一溫度75～95 ℃，對(duì)應(yīng)充注時(shí)期為白堊紀(jì)—古近紀(jì)（K—E）；第3 期均一溫度95～115 ℃，對(duì)應(yīng)充注時(shí)期為新近紀(jì)—第四紀(jì)（N—Q）（見圖2）。

圖1 準(zhǔn)噶爾盆地中部區(qū)塊烴源巖層系劃分

表1 準(zhǔn)噶爾盆地中部地區(qū)均一溫度測(cè)試數(shù)據(jù)

以油氣成藏期次為主線，研究不同時(shí)期油氣成藏過程的地質(zhì)特征及其演化規(guī)律，為本區(qū)油氣成藏主控因素的確立提供理論基礎(chǔ)。

圖2 準(zhǔn)噶爾盆地中部區(qū)塊均一溫度柱狀分布

2 油氣充注期次主控因素

2.1 地層壓力演化

油氣經(jīng)烴源巖生成后初次向外排放，通過勢(shì)能轉(zhuǎn)換，由高勢(shì)區(qū)向低勢(shì)區(qū)運(yùn)移，形成油氣的運(yùn)移過程［5-8］。準(zhǔn)噶爾盆地中部地區(qū)侏羅系儲(chǔ)層現(xiàn)今大部分處于超壓狀態(tài)，筆者通過流體包裹體測(cè)溫方法，利用儲(chǔ)層巖心樣品單點(diǎn)壓力模擬恢復(fù)不同時(shí)期的地層壓力特征，結(jié)合油氣成藏期次劃分，對(duì)比不同時(shí)期的地層古壓力特征，從而恢復(fù)關(guān)鍵時(shí)期的流體勢(shì)，確定目的層勢(shì)能橫向變化特征，推測(cè)地質(zhì)歷史時(shí)期油氣運(yùn)聚方向［7-9］。由研究區(qū)壓力恢復(fù)曲線（見圖3）可以看出，侏羅系儲(chǔ)層地層壓力在地質(zhì)歷史時(shí)期出現(xiàn)多期韻律式變化特征： 早侏羅世到晚侏羅世早期，出現(xiàn)第1 期壓力釋放過程，表明早期可能出現(xiàn)一次流體釋放； 晚白堊世末期到古近紀(jì)中期，出現(xiàn)第2 期長(zhǎng)期壓力釋放過程，表明這一期發(fā)生了長(zhǎng)時(shí)間的流體釋放，結(jié)合成藏期次的劃分，與該地區(qū)主成藏期次對(duì)應(yīng)；古近紀(jì)中晚期到現(xiàn)今，出現(xiàn)第3 期流體釋放過程，表明晚期出現(xiàn)局部油氣調(diào)整。而新近紀(jì)末期到現(xiàn)今壓力的逐漸增大，可能與晚期侏羅系烴源巖成烴增壓具有密切聯(lián)系［5］。

2.2 構(gòu)造斷裂活動(dòng)

斷裂是準(zhǔn)噶爾盆地油氣運(yùn)移的主要通道之一，在油氣運(yùn)聚過程中發(fā)揮了巨大作用［8-11］。沉積坳陷中心生成的油氣在完成垂向初次運(yùn)移后，大規(guī)模二次運(yùn)移的主要通道是斷裂或區(qū)域性不整合面，油氣沿?cái)嗔汛瓜蜻\(yùn)移時(shí)遇到不整合面則發(fā)生側(cè)向運(yùn)移［9-14］。在活動(dòng)斷裂作用下，油氣實(shí)現(xiàn)從深層到淺層、源內(nèi)到源外（主生烴區(qū)—主聚集區(qū)）的運(yùn)移，最終形成平面上連片、垂向上疊置的復(fù)合油氣藏［9-10］?？傮w來看，斷裂溝通盆地多層系含油氣系統(tǒng)，形成混源油氣聚集區(qū)，不整合面作為油氣側(cè)向運(yùn)移的主要通道，使得在遠(yuǎn)離中心的隆起和斜坡上形成油氣聚集［15-17］。

就盆地中部而言，構(gòu)造演化比較完整地恢復(fù)了不同時(shí)期斷裂活動(dòng)的平面特征，與油氣充注期次相對(duì)應(yīng)。影響油氣充注過程的活動(dòng)性斷裂主要包括3 期，即印支期、燕山期與喜山期。從活動(dòng)性斷裂分布來看，盆地中部大型斷裂不發(fā)育，印支期活動(dòng)性斷裂分布局限，但中部4 個(gè)區(qū)塊發(fā)育少量深源斷層，對(duì)早期二疊統(tǒng)油源起到溝通作用； 燕山期活動(dòng)性斷裂發(fā)育，但從規(guī)模來看，該時(shí)期活動(dòng)性斷裂大部分局限在侏羅紀(jì)內(nèi)部，以低序次斷裂為主，晚期構(gòu)造活動(dòng)造成的區(qū)域不整合面也是盆地中部油氣充注的主要成因； 喜山期斷裂對(duì)盆地中部影響甚微［17-18］。因此，從油氣充注演化過程來分析不同時(shí)期斷裂分布與油氣的關(guān)系，對(duì)盆地中部的油氣勘探具有重要意義。

3 油氣充注多因素疊合動(dòng)態(tài)分析

對(duì)成烴、沉積及構(gòu)造演化的基礎(chǔ)研究，傳統(tǒng)手段已經(jīng)比較完善；但對(duì)油氣成藏研究，單一要素分析已很難達(dá)到研究目的或精度。在自然條件下，烴類演化與沉積演化、構(gòu)造演化均存在必然的內(nèi)在聯(lián)系，如何從其中找出規(guī)律，對(duì)深化成藏認(rèn)識(shí)具有重要作用。而油氣作為演化過程的載體，其運(yùn)移伴隨各種地質(zhì)條件的演化而發(fā)生相應(yīng)變化［9-11，20-25］，因而，研究油氣充注過程，可以較好地溝通不同地質(zhì)條件下不同要素之間的耦合作用，達(dá)到有機(jī)、動(dòng)態(tài)的研究目的。

3.1 第1 期油氣充注

下二疊統(tǒng)烴源巖進(jìn)入生油高峰，向外排放，形成第1 期充注。從該時(shí)期地層壓力演化趨勢(shì)來看（見圖3），進(jìn)入晚三疊紀(jì)，下二疊統(tǒng)烴源巖生成的油氣向外排放運(yùn)移，受成烴作用影響，地層壓力逐漸增大,對(duì)應(yīng)時(shí)期內(nèi)，印支期斷裂活動(dòng)開始；從斷裂平面分布來看，印支期活動(dòng)性斷裂主要分布在盆地周緣地區(qū)，中部活動(dòng)性斷裂分布局限，但受車莫古隆起的影響，在中部區(qū)塊發(fā)育少部分深源斷裂，為油氣的第1 期充注提供了垂向運(yùn)移通道，同時(shí)，異常高壓的存在也對(duì)油氣驅(qū)替提供了動(dòng)力。

下二疊統(tǒng)烴源巖生成的油氣在浮力和異常高壓驅(qū)替作用下沿著深源斷層向上運(yùn)移，受車莫古隆起構(gòu)造影響，在古隆起部位形成古油藏； 后期油氣充注過程中，油氣超過溢出點(diǎn)，向北橫向運(yùn)移，在適當(dāng)圈閉形成一系列早期古油藏（見圖4a）。

3.2 第2 期油氣充注

該時(shí)期下二疊統(tǒng)烴源巖進(jìn)入凝析油階段，中二疊統(tǒng)烴源巖進(jìn)入生烴高峰，是第2 期油氣充注的主要物質(zhì)基礎(chǔ)； 后期侏羅系八道灣組烴源巖低熟油氣也提供了少量貢獻(xiàn)。

由斷裂活動(dòng)性平面分布來看，盡管燕山期斷裂規(guī)模不大，均為侏羅系層內(nèi)低序次斷層，但對(duì)中部地區(qū)油氣的分布與調(diào)整起到重要作用。古地層壓力演化趨勢(shì)反映該時(shí)期地層壓力處于泄壓環(huán)境，即中二疊統(tǒng)生成的油氣沿著腹部繼承性深源斷層發(fā)生垂向運(yùn)移，并與下二疊統(tǒng)烴源形成的古油藏一起構(gòu)成該時(shí)期的油氣充注：一方面，中二疊統(tǒng)烴源巖油氣在深源斷層溝通作用下向上運(yùn)移，對(duì)早期古油藏形成驅(qū)替，形成混合油氣藏，下二疊統(tǒng)烴源油氣藏受驅(qū)替作用，在車莫古隆起構(gòu)造帶南北向掀斜背景下，開始向北運(yùn)移，形成調(diào)整后的古油氣藏；另一方面，侏羅系內(nèi)部低序次斷層對(duì)古油藏進(jìn)行破壞調(diào)整，對(duì)早期整裝油氣藏進(jìn)行劃分，形成一系列以巖性油氣藏為主的小型油氣藏（見圖4b）。

圖4 準(zhǔn)噶爾盆地中部地區(qū)不同時(shí)期油氣藏成藏模式

3.3 第3 期油氣充注

該時(shí)期主要成烴單元為侏羅系八道灣組。古地層壓力演化特征表明：此時(shí)存在壓力旋回，且晚期成烴作用對(duì)異常高壓具有增幅作用；同時(shí)，強(qiáng)超壓的存在為晚期水力破裂縫的發(fā)育提供了條件，也是晚期油氣充注的有效通道之一。

從斷裂活動(dòng)平面分布來看，喜山運(yùn)動(dòng)造成的活動(dòng)性斷裂在中部地區(qū)基本不發(fā)育，對(duì)晚期侏羅系烴源巖油氣充注過程的垂向運(yùn)聚作用幅度有限，其油氣成藏規(guī)律與第2 期存在較大差異。第2 期油氣充注結(jié)束后，形成一系列復(fù)雜油氣藏，隨車莫古隆起進(jìn)一步掀斜，形成南陡北緩構(gòu)造，早期古油氣藏進(jìn)一步受到破壞與再分配。如圖4c所示，第3 期構(gòu)造活動(dòng)結(jié)束后，由于喜山運(yùn)動(dòng)造成的斷裂活動(dòng)不強(qiáng)，侏羅系八道灣組烴源巖生成的油氣與早期古油氣藏共同形成了第3 期油氣充注與調(diào)整。古近紀(jì)末期古油氣藏在車莫古隆起掀斜結(jié)束后，古油氣藏進(jìn)一步破壞再分配，部分古油氣藏在掀斜后向北運(yùn)聚；受白堊系與侏羅系之間的不整合面影響，二疊統(tǒng)古油氣藏經(jīng)過2 期油氣調(diào)整，最終形成目前準(zhǔn)噶爾盆地中部地區(qū)獨(dú)特的油氣分布特征。具體表現(xiàn)為：二疊統(tǒng)古油氣藏經(jīng)過2 期調(diào)整再分配在白堊系或西山窯組形成調(diào)整型構(gòu)造油氣藏，侏羅系八道灣組油氣受燕山運(yùn)動(dòng)構(gòu)造斷裂活動(dòng)與晚期異常高壓控制，主要聚集于侏羅系三工河組砂體層段，形成一系列與巖性相關(guān)的油氣藏，垂向上油氣藏的分布表現(xiàn)為深源淺儲(chǔ)、淺源深儲(chǔ)的特征。

4 油氣充注與調(diào)整主控因素

油氣充注與調(diào)整過程分析結(jié)果表明，不同時(shí)期油氣充注特征差異明顯，受控于不同地質(zhì)時(shí)代圈閉演化、成烴演化、構(gòu)造演化及古地層壓力演化的差異，不同充注期次油氣充注主控因素不同，而充注演化過程的結(jié)果體現(xiàn)目前油氣藏分布規(guī)律。圖5可以非常直觀地反映出每一期油氣充注過程的主控因素。

圖5 油氣成藏主控因素疊合分析示意

伴隨油氣的充注與調(diào)整過程，第1 充注期內(nèi)，作用的主控因素包括下二疊統(tǒng)的烴源演化、印支構(gòu)造活動(dòng)形成的斷裂輸導(dǎo)體系，以及在成藏動(dòng)力條件下形成以巖性圈閉為主的古油藏；第2 充注期內(nèi)，伴隨車莫古隆起演化，主控因素包括中二疊統(tǒng)烴源演化、燕山構(gòu)造活動(dòng)形成的低序次斷裂輸導(dǎo)體系，以及在成藏動(dòng)力條件下形成地層圈閉為主的油氣藏；第3 期充注過程中，伴隨車莫古隆起北翼掀斜過程，出現(xiàn)對(duì)古油氣藏的破壞與再調(diào)整過程，這一期的主控因素包括侏羅紀(jì)烴源演化、水力破裂縫輸導(dǎo)體系以及在成藏動(dòng)力條件下形成復(fù)雜的隱蔽油氣藏（包括巖性、地層和低幅構(gòu)造）?？v觀地質(zhì)歷史時(shí)期的油氣充注與調(diào)整過程，結(jié)合不同時(shí)期主控因素的相對(duì)作用量，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)歷史時(shí)期不同地質(zhì)要素和地質(zhì)演化過程的再現(xiàn)。

5 結(jié)束語

準(zhǔn)噶爾盆地中部地區(qū)油氣充注主要為3 期。第1期油氣充注主控要素，包括印支期深源斷裂體系、下二疊統(tǒng)烴源條件下形成的成藏動(dòng)力背景、構(gòu)造演化模式下形成的巖性圈閉； 第2 期油氣充注與調(diào)整過程的主控要素，包括燕山期大量發(fā)育的低序次層間斷裂體系、中二疊統(tǒng)烴源條件下形成的成藏動(dòng)力背景、構(gòu)造演化模式下形成的地層圈閉； 第3 期油氣充注與調(diào)整過程的主控要素，包括晚期車莫古隆起北翼掀斜活動(dòng)、成藏動(dòng)力條件下的水力破裂縫輸導(dǎo)體系、構(gòu)造演化模式下形成的隱性圈閉（巖性、地層和低幅度）。

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