準中地區(qū)油氣成藏關(guān)鍵期的厘定及其石油地質(zhì)意義

譚紹泉

（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）

0 引言

油氣成藏期次分析是油氣勘探評價的核心內(nèi)容之一［1-3］。對于構(gòu)造演化相對簡單的盆地，其形成時代較新，烴源巖分布較集中，熱演化過程簡單，油氣藏的形成時期及演化相對易于分析；但對于經(jīng)歷了不同原型盆地的疊合盆地而言，受多期構(gòu)造活動影響，可能存在多期成藏過程［4-5］。因此，如何評價每個時期的成藏特征，特別是關(guān)鍵期的油氣充注特征，明確現(xiàn)今油氣富集方向，是解決油氣勘探的主要問題。

準噶爾盆地是大型疊合含油氣盆地，發(fā)育了早石炭世—第四紀沉積蓋層，具有多油源、多期生烴、多期成藏、多期調(diào)整、多油氣系統(tǒng)控油的成藏特點［6-8］。在多期構(gòu)造活動過程中，伴隨多源多灶成烴演化，存在著多期油氣充注過程［8-11］。如何確定不同期次油氣充注與現(xiàn)今油氣分布的關(guān)系，建立地史時期地層流體充注過程，明確油氣充注的關(guān)鍵期次，對于實際勘探過程具有重要指導意義［3，12］。

1 區(qū)域構(gòu)造背景

準中地區(qū)位于準噶爾盆地腹部，為中國石化在該區(qū)域中部1，2，3，4區(qū)塊4個探區(qū)及其周緣地區(qū)的統(tǒng)稱。受海西、印支、燕山、喜山運動多期構(gòu)造旋回的疊合作用，準中地區(qū)沉積了石炭、二疊（主要烴源巖層系）、三疊、侏羅（主要勘探目的層系兼烴源巖層系）、白堊、古近系及新近系地層；受盆地東部隆起、南緣山前斷褶帶、西部隆起和北部陸梁隆起限制，準中地區(qū)處于盆地中央坳陷的深洼區(qū)，油氣資源豐富，是西部勘探重要的接替陣地。

準中地區(qū)的勘探由來已久，相繼發(fā)現(xiàn)了一系列油氣田，如中1區(qū)塊的莫西莊油田、征沙村油田，中3區(qū)塊的永進油田。但在實際勘探和研究過程中，幾個關(guān)鍵性問題一直未能得到很好地解決或達成共識，嚴重制約了對該區(qū)油氣富集規(guī)律的認識［13-15］。

其一，準中地區(qū)位于盆地深洼區(qū)，主要烴源巖二疊系地層埋深在6 000 m以上。對于烴源巖的熱演化過程，研究人員存在較大爭議，大部分認為二疊系烴源巖現(xiàn)今處于高成熟或干氣階段［10-11］，屬于早期成藏，但這種觀點與準中現(xiàn)有勘探結(jié)果相悖。其二，準噶爾盆地多期構(gòu)造活動疊置，導致幾套主力烴源巖的成烴演化過程復雜化，特別是成藏期次的劃分存在多種解釋。張義杰等認為，盆1井西凹陷發(fā)生過4期油氣充注，并且將盆1井西凹陷與瑪湖凹陷統(tǒng)一歸類為一個復合含油氣系統(tǒng)［10，13］。尹偉等則將盆地腹部昌吉凹陷生烴演化過程劃分為2期，其中，早期充注時間為二疊系末—早侏羅世，第2期在中晚侏羅世—早白堊世末期；同時提出了腹部現(xiàn)今主力烴源巖下烏爾禾組和風城組已經(jīng)處于高成熟階段，以生氣為主［11］。

這些觀點在一定程度上解決了油氣來源及油氣分布的問題；但現(xiàn)有實測數(shù)據(jù)顯示，盆地腹部莫深1井下烏爾禾組烴源巖現(xiàn)今鏡質(zhì)體反射率Ro主體分布在0.98%～1.42%，平均1.26%，表明盆地腹部主力烴源巖依然處于中—高成熟階段，對腹部深洼區(qū)依然具有較大的生油貢獻。

2 成藏關(guān)鍵期厘定

目前，對油氣成藏期次的確定通常有2種途徑：一是絕對定年法，即儲集層成巖礦物（主要是伊利石）同位素年代學分析法；二是相對定年法，即有機包裹體光性特征和均一溫度分析法［3-4］。包裹體形成后，由于沒有與外界進行過物質(zhì)交換，所以真實地記錄了流體成礦時的物理化學條件。流體包裹體的均一溫度基本代表了礦物捕獲流體時的溫度，通過流體包裹體均一溫度測試，再結(jié)合地層埋藏史和熱史恢復結(jié)果，就可以較準確地確定油氣的充注時間［9-12］。為了確定侏羅系三工河組油藏的成藏期次及時間，以中1區(qū)塊為例，分別選取了沙1、征1、準沙5等9口井共27塊樣品，進行了流體包裹體測試分析，部分結(jié)果見表1。依據(jù)烴類包裹體產(chǎn)狀關(guān)系及鏡下熒光顏色的變化，展開烴類流體包裹體形成期次分析。

表1 準噶爾盆地中1地區(qū)油藏流體包裹體均一溫度及成藏時間

從表1可以看出，中1區(qū)塊目的層系三工河組（J1s）存在2期成藏。結(jié)合鹽水包裹體測溫特征，可以將準中三工河組儲層流體包裹體均一溫度劃分為3期：80～110℃，120～160℃，160℃以上（見圖 1）。 綜合地層背景溫度和包裹體鏡下特征，160℃以上對應的包裹體均為非均一捕獲，屬于典型的晚期成藏特征；而120～160℃對應的包裹體也存在大部分的非均一捕獲特征。因此，準中期次油氣充注過程至少存在2期。結(jié)合埋藏史、熱史模擬結(jié)果（見圖2），以沙窩地地區(qū)為例，沙1井三工河組儲層烴類包裹體均一溫度在76.5～104.7℃與117.0～118.0℃2個區(qū)間，主峰在80～85℃，100～105℃，115～120℃ 3個溫度范圍（見表 1）。 均一溫度分布區(qū)間，反映三工河組儲層存在過至少3期油氣充注過程；但依據(jù)地層埋藏史、熱史發(fā)育特征，現(xiàn)今三工河組地層溫度均小于110℃，均一溫度115～120℃，明顯高于地層背景溫度，難以明確界定油氣成藏時間。因此，可以說沙1井三工河組儲層至少發(fā)生過2次較為明確的成藏過程。依據(jù)均一溫度分布區(qū)間，第1期均一溫度范圍為80～85℃，結(jié)合井埋藏史、熱史特征，該期成藏時間對應晚白堊世早期—晚白堊世末期；第2期均一溫度范圍為100～105℃，對應的成藏時間為古近紀末期—新近紀早期。征1井、準沙5井均一溫度結(jié)果也反映油藏至少存在2期成藏。其對應的溫度區(qū)間也在80～90℃，100～105℃，對應的成藏時間在晚白堊世早期—古近紀早期、新近紀早期—第四紀。綜合準中地區(qū)中1區(qū)塊均一溫度分布特征，中1區(qū)塊油藏成藏的關(guān)鍵期分別為晚白堊世早期—古近紀早期、新近紀—第四紀。

圖1 準中地區(qū)三工河組（J1s21）儲層流體包裹體均一溫度

圖2 準中地區(qū)沙1井熱史模擬

3 成藏關(guān)鍵期厘定的地質(zhì)意義

準噶爾盆地是歷經(jīng)了多期構(gòu)造活動、多期調(diào)整的疊合盆地［4-8］，構(gòu)造活動的調(diào)整對于油氣的生成、運移、聚集產(chǎn)生了十分重要的影響［13-19］。通過厘定油氣成藏關(guān)鍵期，恢復目的層構(gòu)造演化特征，可以明確關(guān)鍵成藏期構(gòu)造形態(tài)特征，進一步明確油氣成藏條件并建立相應的儲蓋組合配置關(guān)系。

3.1 關(guān)鍵期構(gòu)造演化與油氣充注

準中地區(qū)受多期構(gòu)造活動影響，特別是腹部車莫古隆起的演化對古油藏的影響［7-8，15-19］，前人認為早期構(gòu)造活動對于古油藏的形成起破壞作用，準中現(xiàn)有油氣藏均為調(diào)整殘余或殘余型油氣藏［8，16-19］，而這與目前勘探實踐不相符。包裹體均一溫度測試分析結(jié)果表明，中1區(qū)塊油氣成藏期在晚白堊世—古近紀、新近紀—第四紀，基本反映為晚期成藏特征；因此，古構(gòu)造活動對于油氣成藏過程的影響作用是否明顯，需要對主力儲層的構(gòu)造演化進行模擬分析，以確定關(guān)鍵期內(nèi)主要儲層的構(gòu)造形態(tài)及演化特征。

準中地區(qū)主要含油層系為侏羅系，中1，3區(qū)塊以侏羅系三工河組為主力含油層系。依據(jù)構(gòu)造演化特征，特別是主要儲層在不同構(gòu)造時期的演化趨勢，可以判斷油氣在地史時期油氣充注過程的賦存狀態(tài)。在古地形地貌分析的基礎(chǔ)上，恢復主要沉積間斷時期K/J的剝蝕厚度，結(jié)合盆地構(gòu)造演化背景，模擬演化了準中1，3區(qū)塊三工河組底南北向構(gòu)造剖面（見圖3）。

圖3 準中1，3區(qū)塊J1s底不同沉積時期構(gòu)造演化特征

模擬結(jié)果表明，三工河組地層在侏羅紀末期（K沉積前），受早期車莫古隆起影響，征沙村及周緣地區(qū)隆起抬升，晚侏羅世地層大量剝蝕，形成南北低中間隆起的構(gòu)造格局。同時，二疊系烴源巖早期油氣進入生烴門限，開始向外排放，征沙村隆起區(qū)位于南北2個生烴灶之間，是油氣非常有利的聚集區(qū)；隨著烴類熱演化過程的持續(xù)，早白堊世末期（K2d沉積前），構(gòu)造活動導致盆地發(fā)生調(diào)整，形成南北掀斜形態(tài)，這一時期對應于油氣成藏的關(guān)鍵期，即處于油氣大量充注階段；后期，上覆地層的沉積，使南降北掀的構(gòu)造格局加劇。從油氣成藏時期劃分來看，構(gòu)造演化與油氣充注的配置關(guān)系良好，即構(gòu)造演化與油氣成藏期具有較好的對應關(guān)系，說明中1區(qū)塊現(xiàn)有的油藏基本屬于晚期成藏。因此，前人提出的早期油藏調(diào)整或殘余的結(jié)論值得商榷，這對盆地腹部負向構(gòu)造單元的油氣勘探具有重要的指導意義。

3.2 關(guān)鍵期斷裂活動性與油氣分布

準噶爾盆地腹部埋藏深、物性差、儲層非均質(zhì)性強，屬于隱蔽性油氣藏［6-8，17-18］，因此，油氣要從 5 000 m以下的深層運移、聚集到淺部，斷裂溝通是至關(guān)重要的條件［17，19-25］。 從準中地區(qū)鉆探結(jié)果來看，目前的油氣分布與深源斷層密切相關(guān)。油浸解釋成果表明，現(xiàn)有油浸顯示厚度與距離深源斷層距離呈反向關(guān)系，即距離深源斷層越近，油氣顯示厚度越大，油氣富集成藏概率也就越大。

準噶爾盆地斷裂分布的研究，受盆地性質(zhì)認識的限制，對準噶爾盆地腹部的斷層解釋，特別是深大斷裂的解釋，一直沒有形成統(tǒng)一認識。傳統(tǒng)觀點認為，準中地區(qū)基本不發(fā)育深大斷裂［20］，然而，卻難以解釋深部油氣通過什么方式發(fā)生垂向運移，突破近3 000 m地層厚度在淺層侏羅系聚集成藏的問題。為了更為明確地刻畫盆地腹部斷層的活動性及其與油氣成藏的關(guān)系，對盆地深大斷裂的活動性進行了研究。統(tǒng)計結(jié)果表明，溝通二疊系油源的斷層在海西期活動強度較大，受印支—燕山期構(gòu)造活動影響，斷層活動逐漸減弱，進入喜山期，腹部應力條件減弱，斷層活動性也略有減小（見圖4）；但在成藏期（K1末—E），深源大斷裂處于活動階段。這說明斷裂具備垂向溝通性，是油氣垂向運移的主要通道。

圖4 準中深源斷裂活動速率

3.3 關(guān)鍵期生儲蓋組合配置關(guān)系

準中地區(qū)受多期構(gòu)造活動影響，具多源多期成藏特征［5-16］。在深源活動斷裂溝通下，二疊系烴源巖生產(chǎn)的油氣向上運移，在適當?shù)娜﹂]條件下形成斷塊型油氣藏。依據(jù)現(xiàn)有的認識，準中油氣藏的油氣主要來源于下烏爾禾組烴源巖，早期下二疊統(tǒng)風城組烴源巖屬于早期成藏，對準中區(qū)塊貢獻不大，主要剩余部分天然氣；而侏羅統(tǒng)烴源巖受地溫影響，目前剛進入生烴門限，對于準中地區(qū)特別是中1，3區(qū)塊貢獻有限。結(jié)合沉積特征，準中儲層比較發(fā)育，橫向上發(fā)育多套儲層，二疊系夏子街組（P2x）、三疊系百口泉組（T1b）、白堿灘組（T3b）及侏羅系儲層均屬于橫向展布穩(wěn)定砂體，是油氣有利儲集相帶。另外，蓋層的分布也相對穩(wěn)定，如侏羅系內(nèi)部多套厚層泥巖和煤層，對侏羅系儲層油氣的封蓋起到關(guān)鍵性作用［24-25］。

圖5 準中油氣成藏事件

4 結(jié)論

1）烴類包裹體均一溫度分布特征表明，準中地區(qū)至少發(fā)生了2期油氣充注過程。結(jié)合地層埋藏史、熱史成果，劃分準中地區(qū)主要成藏期在晚白堊世早期—古近紀早期、新近紀早期—第四紀，整體反映該區(qū)屬于晚期或中晚期成藏特征。

2）目的層古構(gòu)造演化特征整體反映準中地區(qū)現(xiàn)今油氣藏基本屬于準原生油氣藏，沒有受到重大的油氣破壞或調(diào)整，說明依然具有較大的勘探潛力。

3）利用斷裂解釋成果，從生儲蓋組合配置關(guān)系來看，準中地區(qū)淺部侏羅系儲層在深源斷裂溝通下，具備下生上儲形成它源型斷塊油氣藏的地質(zhì)條件；同時，受上部次生斷裂的調(diào)整影響，在距離深源斷層較遠部位也能形成一系列斷塊-巖性油氣藏。

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