胡力海洼陷油氣成藏主控因素研究

許曉宏，李 威 （長(zhǎng)江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430100）

胡力海洼陷是錢家店凹陷下白堊統(tǒng)沉積最厚、面積最大的次級(jí)洼陷，洼陷呈北東－北北東向展布。研究工區(qū)位于胡力海洼陷北部，長(zhǎng)約24.8km，寬約12km，面積約200km2，由東部緩坡帶和中央洼槽帶組成。該區(qū)主要發(fā)育九佛堂組和沙海組2套生油層系，構(gòu)造背景、斷層發(fā)育及有利的儲(chǔ)集相帶控制了部分油氣的運(yùn)移和圈閉的形成，從而主體上控制了油氣的分布[1]。下面，筆者對(duì)該區(qū)油氣成藏主控因素進(jìn)行深入分析，為下一步油氣勘探工作提供參考。

1 成藏條件

1.1 烴源巖

胡力海洼陷主要發(fā)育九佛堂組和沙海組2套生油層系。九佛堂組生油巖是斷陷發(fā)育中早期的產(chǎn)物，沙海組是斷陷發(fā)育中晚期的產(chǎn)物。根據(jù)鉆井顯示，工區(qū)范圍內(nèi)暗色泥巖分布廣，厚度大。九佛堂組地層以半深湖－深湖相灰黑色泥巖為主，沙海組地層以淺湖－半深湖相深灰泥巖為主，洼陷北部發(fā)育有黑色泥巖和褐色油頁(yè)巖。

生油巖有機(jī)質(zhì)豐度是生油巖評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)之一，是含油氣盆地油氣生成的物質(zhì)基礎(chǔ)，胡力海洼陷的主要目的層有機(jī)質(zhì)豐度統(tǒng)計(jì)如下 （見(jiàn)表1）。從表1中可以看出，九佛堂組屬于好生油巖，沙海組下段屬于較好生油巖，阜新組屬于差生油巖。

通過(guò)對(duì)干酪根元素、鏡質(zhì)體反射率等地化特征的分析，九佛堂組上段和下段生油母質(zhì)分別為Ⅱ1－Ⅱ2型，沙海組為Ⅲ型。有機(jī)質(zhì)成熟門(mén)限深度為1400m，低熟帶為1400～1700m，1700m以下為生烴排烴階段。從生油期上看，九佛堂組生油巖在沙海末期已經(jīng)進(jìn)入生油期，可以形成一定規(guī)模的油氣藏；至阜新中晚期，九佛堂組全部進(jìn)入生油期，生油巖全部成熟，達(dá)到生烴排烴的高峰期，沙海組下段的暗色泥巖段在阜新中晚期進(jìn)入生油期，阜新末期，由于盆地整體抬升，地層遭受剝蝕，使一部分剛進(jìn)入生油高峰期的九佛堂組生油巖未能充分完成生烴排烴過(guò)程，同時(shí)也使具有較好生烴能力的沙海組下段的暗色泥巖長(zhǎng)期處于低成熟階段，生烴排烴能力受到很大影響。而沙海組上段和阜新組的生油巖至今未進(jìn)入生油門(mén)限。

表1 胡力海洼陷有機(jī)質(zhì)豐度

1.2 儲(chǔ)集層

該區(qū)碎屑巖儲(chǔ)層是胡力海洼陷的主要儲(chǔ)集巖，其中以MSC1、MSC2中期旋回層序最為發(fā)育。通過(guò)巖心觀察、薄片鑒定和粒度分析，分析得出工區(qū)內(nèi)儲(chǔ)層巖石的成分成熟度和結(jié)構(gòu)成熟度較低。區(qū)內(nèi)儲(chǔ)集層中石英和長(zhǎng)石的含量較低，不穩(wěn)定主份巖屑含量較高，大約有50%以上，巖屑主要為凝灰?guī)r，廣泛分布于九佛堂組中。粒度分析表明，大多數(shù)巖石都是幾種不同粒徑組成的混合體，僅有極少數(shù)巖石在某一粒徑范圍超過(guò)了50%，且泥質(zhì)含量較高。根據(jù)觀察分析，某些碎屑巖幾乎包含了從礫到泥所有粒徑區(qū)間的組分，這表明沉積物沒(méi)有經(jīng)過(guò)長(zhǎng)距離搬運(yùn)與分選就堆積沉積下來(lái)了，據(jù)粒度分析可以看出，分選性為差或者較差。碎屑巖以次圓－次棱為主，巖心觀察中，磨圓性差別較大，既有磨圓較好的礫石，也有幾乎沒(méi)有磨圓的次棱狀礫石。同時(shí)，不穩(wěn)定組分的含量較高，也反映了區(qū)內(nèi)巖石的結(jié)構(gòu)成熟度較低[2]。

胡力海洼陷主要為砂礫巖，孔隙度一般為10%～16%，滲透率絕大多數(shù)小于1×10－3μm2?？紫抖入S著深度的增加而減小，在1500m以上，孔隙度集中在10%～20%，在1500m以下，孔隙度大多小于10%，僅有少部分在10%～15%之間，孔隙類型以次生粒間孔、粒內(nèi)溶孔為主。目的層埋藏越淺，儲(chǔ)集物性越好。

1.3 蓋層與遮擋條件

蓋層是位于儲(chǔ)集層之上能夠封隔儲(chǔ)集層使其中的油氣免于向上逸散的保護(hù)層。蓋層條件對(duì)油氣藏的形成起著至關(guān)重要的作用。在研究區(qū)MSC1中期旋回 （九佛堂組下段）凝灰?guī)r和凝灰質(zhì)泥巖分布于扇三角洲扇根溝道間微相和近岸水下扇辮狀溝道間微相。在研究區(qū)MSC3-MSC5及MSC2中期旋回 （九佛堂組上段）廣泛分布暗色泥巖。MSC2中期旋回頂部和MSC3中期旋回的大套泥巖成為1～4號(hào)圈閉很好的蓋層，MSC1中期旋回頂部和MSC2中期旋回底部的薄層泥巖成為5號(hào)圈閉的蓋層，為防止油氣逸散提供了很好的遮擋條件。

1.4 圈閉類型

構(gòu)造研究表明，MSC1、MSC2中期旋回沉積時(shí)期，斷裂活動(dòng)強(qiáng)烈，斷塊差異活動(dòng)加劇，古地形反差大，盆地急劇下沉，周邊山地上升，使盆地和周邊高差懸殊，碎屑物質(zhì)供應(yīng)充足。盆地主體為半深湖－深湖相，碎屑物質(zhì)沿盆地西側(cè)斷裂帶形成一系列水下扇，低緩的東部斜坡帶則形成帶狀或席狀的扇三角洲沉積體系，水下扇及扇三角洲滑塌則形成湖盆中央的深水濁積扇。盆地的斷裂活動(dòng)、斜坡背景上的水下扇及扇三角洲沉積、深湖泥巖中的濁積扇為斷塊、巖性、斷層－巖性復(fù)合圈閉及油氣藏的形成提供了極為有利的條件。

綜合分析，胡力海洼陷西北斷階帶發(fā)育斷塊為主的構(gòu)造圈閉，東部構(gòu)造斜坡與扇三角洲上傾尖滅砂體可形成構(gòu)造－巖性圈閉，中部洼陷帶的水下濁積扇砂體被包圍于深湖相泥巖之中，極易形成砂巖透鏡體巖性圈閉。

1.5 運(yùn)移條件

油氣優(yōu)勢(shì)路徑模擬得到的油氣優(yōu)勢(shì)運(yùn)移預(yù)測(cè)結(jié)果表明，油氣從胡力海中央洼陷烴源區(qū)開(kāi)始向盆地邊緣高部位運(yùn)移，但并非均勻地向四周擴(kuò)散，形成了指向西北、東部的2個(gè)主要優(yōu)勢(shì)運(yùn)移方向?？碧綄?shí)踐證明，盆地西北邊緣的錢2井已發(fā)現(xiàn)油氣。

斷層在地質(zhì)歷史中可表現(xiàn)為開(kāi)啟和封閉2種狀態(tài)，開(kāi)啟斷層構(gòu)成了油氣運(yùn)移的縱向通道，運(yùn)移路徑可以穿越斷層由下降盤(pán)到達(dá)上升盤(pán)。而封閉斷層則阻礙油氣的運(yùn)移，可改變輸導(dǎo)體中油氣運(yùn)移的路線或形成圈閉及油氣藏。

胡力海洼陷九佛堂組上段發(fā)育近岸水下扇、濁積扇、扇三角洲等沉積相帶的砂體，主溝道或主河道位置砂地比值高，儲(chǔ)層物性好，是優(yōu)勢(shì)運(yùn)移路徑發(fā)育部位，而泥巖為主的沉積相帶由于缺乏有效輸導(dǎo)體，油氣運(yùn)移難以發(fā)生。

2 成藏控制因素

2.1 構(gòu)造背景

胡力海洼陷南北長(zhǎng)，東西窄，來(lái)自東西方向的物源深入，使得盆地內(nèi)儲(chǔ)層廣泛分布；多期次的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，特別是中晚期受構(gòu)造反轉(zhuǎn)作用的影響，區(qū)域隆起，形成了東北－西南走向凹槽構(gòu)造，工區(qū)北高南低，橫向上東高西低[3]。這種構(gòu)造背景控制了砂層展布范圍和總的油氣運(yùn)移的流體勢(shì)，使得斜坡區(qū)既是儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)，又是油氣運(yùn)聚的主要指向區(qū)。

該區(qū)構(gòu)造具有較好的繼承性，整體構(gòu)造格局基本一致。洼陷被斷層分割為3個(gè)斷裂帶 （見(jiàn)圖1）：西部Ⅰ號(hào)斷裂帶為陡坡帶，構(gòu)造主要為北高南低的斷塊或斷鼻構(gòu)造，內(nèi)部被小斷層進(jìn)一步分割為多個(gè)小斷塊；東部Ⅲ號(hào)斷裂帶為向西單斜地層，上傾方向被斷層所封閉緩坡帶；中央Ⅱ號(hào)斷裂帶為洼槽帶，構(gòu)造主要為單斜地層上傾方向及兩側(cè)被2條斷層所夾持的斷壘地塊。在這種構(gòu)造背景下，斷塊圈閉、斷層－巖性復(fù)合圈閉、巖性圈閉均有形成，為各類油氣藏的形成提供了良好條件。

圖1 胡力海洼陷斷裂分區(qū)圖

2.2 斷層封堵性

一般來(lái)說(shuō)，斷層活動(dòng)期間起著油氣通道作用，在斷層靜止期，斷層封堵性受斷層力學(xué)性質(zhì)、斷層剪切帶、泥巖涂抹帶、斷層兩盤(pán)巖性配置關(guān)系等眾多因素控制，因此即使同一條斷層在不同的層位，不同部位其封堵性也是不同的。

通過(guò)對(duì)構(gòu)造精細(xì)解釋發(fā)現(xiàn)，油氣分布受斷層控制明顯，斷層封堵性對(duì)該區(qū)油氣富集具有至關(guān)重要的影響[4]。1號(hào)圈閉為斷層－巖性圈閉，位于中央洼陷帶北斜坡低部位，在東西兩側(cè)由早期的近南北向的2條斷層封堵 （見(jiàn)圖2）。3號(hào)圈閉為斷塊圈閉，位于西部斷階帶北部構(gòu)造高部位，在東西兩側(cè)由早期的近南北向的斷層和后期的一條小斷層封堵 （見(jiàn)圖3），南北2側(cè)同樣由早期的近南北向的斷層和后期的一條小斷層所封堵。

圖2 1號(hào)圈閉地震剖面圖

2.3 儲(chǔ)層物性

沉積作用控制了碎屑巖儲(chǔ)層的成分、結(jié)構(gòu)、粒度、分選、厚度及原始孔隙結(jié)構(gòu)等特征，是深層有效儲(chǔ)層發(fā)育的內(nèi)因，是影響儲(chǔ)層儲(chǔ)集性能的地質(zhì)基礎(chǔ)，不同沉積微相砂巖儲(chǔ)集性能之間存在明顯的差異。胡力海洼陷西部主要為近岸水下扇相沉積，其中，辮狀溝道頻繁擺動(dòng)遷移，砂體多期復(fù)合疊置，發(fā)育規(guī)模大，橫向連片性較好。儲(chǔ)層物性具明顯相控規(guī)律[5]，據(jù)不同沉積微相孔、滲統(tǒng)計(jì)結(jié)果 （見(jiàn)表2）分析，儲(chǔ)集砂體中，扇根主溝道、扇中辮狀溝道儲(chǔ)集物性較好，孔隙度大于11%，滲透率大于3×10－3μm2，其次為扇中辮狀溝道間，孔隙度平均值為7.9%，滲透率大約為2×10－3μm2。胡力海東部為扇三角洲相，其中前緣砂體孔隙度較好，但因雜基含量較高，滲透率小于1×10－3μm2。

圖3 3號(hào)圈閉地震剖面圖

表2 胡力海洼陷不同沉積微相砂體儲(chǔ)層物性對(duì)比

2.4 烴源巖與圈閉的空間匹配

油氣運(yùn)移路徑的預(yù)測(cè)結(jié)果表明，洼陷內(nèi)的巖性圈閉均有其油氣運(yùn)聚范圍，即由運(yùn)移路徑網(wǎng)絡(luò)所限定的一個(gè)區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)的油氣向上傾方向運(yùn)移并匯聚到該圈閉中。因此，巖性圈閉含油氣性主要受運(yùn)聚范圍內(nèi)的源巖體積及生、排烴量所控制，而源巖體積大小則決定于油氣運(yùn)聚范圍的面積及輸導(dǎo)層相鄰生油巖的厚度。

3 結(jié) 論

（1）胡力海洼陷整體被斷層分割成3個(gè)北東走向的斷裂帶，每個(gè)斷階又被多條小斷層復(fù)雜化，形成眾多斷塊、斷鼻的局部構(gòu)造，為斷塊圈閉、斷層－巖性復(fù)合圈閉、巖性圈閉的形成提供了有利條件。

（2）該地區(qū)在小斷層的分割下，形成有單斜斷壘地塊、地塹式斷塊，斷層在斷塊2側(cè)形成封堵，同時(shí)斷層常對(duì)地層的上傾方向和側(cè)翼形成封堵。

（3）該地區(qū)主要發(fā)育近岸水下扇相和扇三角洲相沉積，儲(chǔ)層物性有明顯的相控規(guī)律。儲(chǔ)集砂體中，扇根主溝道、扇中辮狀溝道、前緣砂體儲(chǔ)集物性較好，為油氣保存提供了良好的儲(chǔ)集條件。

[1]田曉玲，汪國(guó)文，鄒荷麗 .錢家店凹陷胡力海洼陷成藏條件分析 [J].特種油氣藏，2001，8（4）：13-16.

[2]張厚福，方朝亮，高先志，等 .石油地質(zhì)學(xué) [M].北京：石油工業(yè)出版社，1999.

[3]廖興明 .遼河盆地構(gòu)造演化與油氣 [M].北京：石油工業(yè)出版社，1996.

[4]冷濟(jì)高，龐雄奇，李曉光 .遼河斷陷西部凹陷油氣成藏主控因素 [J].古地理學(xué)報(bào)，2008，10（5）：474-478.

[5]孫洪斌，張鳳蓮 .遼河斷陷西部凹陷古近系砂巖儲(chǔ)層 [J].古地理學(xué)報(bào)，2002，4（3）：83-92.