河套盆地臨河坳陷石油地質(zhì)特征及勘探前景

付鎖堂 ，付金華 ，喻建，姚涇利, ，張才利, ，馬占榮, ，楊亞娟, ，張艷,

（1. 中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田公司，西安 710018；2. 低滲透油氣田勘探開(kāi)發(fā)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，西安 710018；3. 中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田公司勘探事業(yè)部，西安 710018；4. 中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，西安 710018）

1 地質(zhì)背景

河套盆地是伊盟古陸核古元古界—太古界變質(zhì)結(jié)晶基底之上的中、新生代坳陷-斷陷盆地[1-3]，東西長(zhǎng)、南北窄，平面上呈狹長(zhǎng)的弧形分布于陰山褶皺帶與鄂爾多斯盆地之間，面積約4×104km2。縱向上北深南淺，呈不對(duì)稱(chēng)箕狀，沉積巖厚度為3 000～6 000 m，北部深凹陷區(qū)最大厚度可達(dá)14 000 m。根據(jù)基底隆升幅度、沉積巖厚度和主要斷裂分布將盆地自西向東劃分為臨河坳陷、烏拉山隆起、烏前坳陷、包頭隆起和呼和坳陷5個(gè)一級(jí)構(gòu)造單元（見(jiàn)圖1）。其中臨河坳陷面積最大，為2.43×104km2，是主要的沉積坳陷和含油氣區(qū)，區(qū)內(nèi)發(fā)育 3大弧形斷裂系統(tǒng)，北部狼山斷裂是一條控盆斷裂，控制著盆地發(fā)展演化和沉積充填歷史，中部杭五斷裂帶是凹陷與斜坡區(qū)分界的控凹斷裂帶，南部黃河弧形斷裂是河套盆地與鄂爾多斯盆地的分界斷裂。以上述斷裂系統(tǒng)為界，臨河坳陷依據(jù)不同區(qū)塊地質(zhì)特征進(jìn)一步細(xì)分為北部深凹陷、南部斷階、東部斜坡、吉西凸起、吉蘭泰淺凹和吉東斜坡 6個(gè)次級(jí)構(gòu)造單元。具有典型斷陷湖盆構(gòu)造-沉積特征，沉積、沉降中心偏控盆的狼山斷裂一側(cè)[4]，北部深凹陷有利生烴中心呈狹窄的洼槽沿狼山斷裂延伸，寬度僅20 km，長(zhǎng)度可達(dá)300 km，面積約5 000 km2。盆地基底為古元古界—太古界烏拉山群變質(zhì)巖系，沉積蓋層自下而上發(fā)育白堊系下統(tǒng)固陽(yáng)組、上統(tǒng)畢克齊組、古近系始新統(tǒng)烏拉特組、漸新統(tǒng)臨河組、新近系中新統(tǒng)五原組、上新統(tǒng)烏蘭圖克組和第四系河套群。其中下白堊統(tǒng)固陽(yáng)組和漸新統(tǒng)臨河組發(fā)育湖相烴源層，是主要的生油氣層系[5-6]，五原組淺湖相泥巖為區(qū)域性蓋層，具有自生自儲(chǔ)、下生上儲(chǔ)和新生古儲(chǔ)等多種成藏組合（見(jiàn)圖2）。

圖1 河套盆地構(gòu)造單元?jiǎng)澐謭D（Q—第四系；N2—上新統(tǒng)；N1—中新統(tǒng)；E—古近系；K—白堊系；An—C—古元古界）

圖2 河套盆地地層巖性綜合柱狀圖

河套盆地規(guī)模油氣勘探始于1978年，至今已有40年的歷史，先后完鉆探井28口，完成連續(xù)電磁法剖面（CEMP）測(cè)線870 km，二維地震測(cè)線6 514 km。前期勘探表明烏前坳陷的面積小、僅770 km2、目的層埋深淺，熱演化程度低，勘探前景差。呼和坳陷的面積較大，為2 700 km2，區(qū)內(nèi)鉆探的畢探1井和呼參1井證實(shí)漸新統(tǒng)暗色泥巖層不發(fā)育，淺層第四系腐殖土和湖相暗色泥巖層發(fā)育，具備形成生物氣源的基本條件[7-8]。2004—2006年在該區(qū)曾開(kāi)展過(guò)針對(duì)淺層生物氣的勘探，鉆井6口，普遍見(jiàn)到含氣顯示，試氣獲得3.4～121.2 m3/d的甲烷天然氣流，普遍產(chǎn)水。分析認(rèn)為該區(qū)因缺乏有效圈閉難以形成規(guī)模氣藏。臨河坳陷的沉積凹陷面積大，北部深凹陷面積約7 000 km2，在凹陷南側(cè)的斜坡帶多口井揭示固陽(yáng)組和臨河組發(fā)育湖相暗色泥巖，具有一定的生烴潛力，一直是勘探的重點(diǎn)地區(qū)。但由于北部深凹陷區(qū)沉降幅度大，目的層埋深普遍大于 5 000 m，長(zhǎng)期以來(lái)鉆探活動(dòng)主要集中在南部斷階帶，這些地區(qū)鉆遇烴源巖單層厚度?。?.5～1.8 m），縱向分布連續(xù)性差，主要以薄夾層的形式存在，生烴能力有限。北部深凹陷區(qū)烴源巖發(fā)育情況是否和南部斷階帶相似，是否發(fā)育有厚度大、品質(zhì)好的烴源巖是制約勘探發(fā)展的關(guān)鍵要素。為了解決這一難題，2010年以來(lái)，長(zhǎng)慶油田采取了一系列新的措施：①攻關(guān)形成低頻可控震源高密度采集和疊前偏移處理技術(shù)，有效提升了二維地震資料品質(zhì)和解釋精度，采用地震相和振幅屬性提取技術(shù)解決了地震預(yù)測(cè)烴源巖的瓶頸問(wèn)題；②在勘探井位部署上，兼顧圈閉和烴源巖評(píng)價(jià)的需要，加大取心力度，通過(guò)對(duì)隆1井、松探1井和松探2井3口井的系統(tǒng)研究，明確了固陽(yáng)組和漸新統(tǒng)發(fā)育咸水湖相優(yōu)質(zhì)烴源巖。在“源控論”定凹選帶理念[9]指導(dǎo)下，2018年圍繞主力生烴凹陷近源斷壘和斷背斜鉆探的松 5井、吉華 2X井在漸新統(tǒng)臨河組分別獲得62.6 m3/d和10.26 m3/d的高產(chǎn)工業(yè)油流，勘探取得重大突破。關(guān)于原油主要來(lái)自固陽(yáng)組還是來(lái)自臨河組、石油的運(yùn)聚成藏特征、是否有天然氣藏的勘探前景等一系列基礎(chǔ)地質(zhì)問(wèn)題尚不清楚。本文試圖通過(guò)系統(tǒng)總結(jié)臨河坳陷的油氣地質(zhì)條件，重點(diǎn)在烴源巖評(píng)價(jià)、油氣源分析和油氣運(yùn)聚成藏特征等方面進(jìn)行分析，以期解決上述問(wèn)題，在此基礎(chǔ)上對(duì)有利區(qū)帶進(jìn)行預(yù)測(cè)，為下一步的勘探?jīng)Q策提供依據(jù)。

2 構(gòu)造演化與沉積環(huán)境

河套盆地是圍繞鄂爾多斯地塊西北轉(zhuǎn)角河套弧形構(gòu)造體系的重要組成部分，盆地形成、演化發(fā)展與弧形構(gòu)造密切相關(guān)[1-2]。河套盆地西段控制臨河坳陷的3條主要斷裂均為弧形斷裂，自北向南依次為狼山斷裂（F1）、杭五斷裂帶（F2、F2-1、F2-2、F3）和黃河斷裂（F4）。

狼山斷裂（F1）位于盆地北緣狼山山前，是一條控盆斷裂帶，總體呈弧形（見(jiàn)圖3），延伸距離長(zhǎng)達(dá)360 km。斷裂傾向?yàn)槟蠔|—近于正南，傾角為50°～80°，現(xiàn)今為斷穿基底的正斷層，基底斷距一般在10 000 m以上，太陽(yáng)廟地區(qū)最大達(dá)14 000 m，斷裂南北兩端斷距減小，在南端松探1井以西基底斷距小于500 m。

杭五斷裂（F2、F2-1、F2-2、F3）也是一條弧形斷裂帶，前期研究認(rèn)為杭五斷裂由東西兩段組成，西段為杭錦后旗斷裂，是一條北西傾向的正斷層，傾角50～70°；東段為五原斷裂（見(jiàn)圖3），近東西向展布，現(xiàn)今為北傾正斷層，在早白堊世為逆斷層，始新世開(kāi)始反轉(zhuǎn)，漸新世變?yōu)檎龜鄬?。近期研究表明杭錦后旗斷裂止于頭道橋，向南延伸由 2條大致平行的分支斷裂組成，西支北西傾、東支東南傾，二者之間夾持松5井?dāng)鄩編??？傮w上，杭五斷裂分段特征明顯，平面組合呈弧形，多條分支斷裂派生，以拉張為主，兼具剪切扭動(dòng)，斷穿基底。

圖3 河套盆地臨河坳陷斷裂系統(tǒng)圖

黃河斷裂（F4）從吉蘭泰東南向北東延伸，經(jīng)磴口，再向東至托克托，全長(zhǎng)400～500 km，與狼山弧形斷裂近似平行，形態(tài)相像，是河套盆地南部與鄂爾多斯盆地之間的邊界斷層。

區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)研究表明，受燕山運(yùn)動(dòng)影響，河套地區(qū)在早白堊世總體處于擠壓構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)[1-3]，盆地具有坳陷特征；始新世以來(lái)受太平洋構(gòu)造域和喜馬拉雅構(gòu)造域影響，鄂爾多斯地塊向東南方向相對(duì)運(yùn)動(dòng)，河套地區(qū)受到強(qiáng)烈的拉張而斷陷沉降[1-3]。在拗陷、斷陷不同構(gòu)造期內(nèi)，狼山斷裂、杭五斷裂等主要斷裂始終控制著盆地沉降和沉積環(huán)境的分布格局，決定了臨河坳陷西北部深凹陷區(qū)湖盆水體相對(duì)較深，為主要的生烴凹陷。

2.1 早白堊世拗陷期

早白堊世，區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)總體處于擠壓環(huán)境，東側(cè)的五原斷裂表現(xiàn)為逆沖性質(zhì)，沉降、沉積中心位于五原斷裂（F3）以南、復(fù)興北斷裂（F9）以北的區(qū)域，沉積相帶分布表現(xiàn)為五原斷裂以北主要是沖積扇相的砂礫巖沉積，五原斷裂以南主要是干旱氣候下的淺湖相沉積，地層巖性以棕紅色、棕褐色泥巖和泥質(zhì)砂巖為主。臨河坳陷西部雖然也存在擠壓作用，但逆沖主要發(fā)生在狼山斷裂，杭錦后旗斷裂僅有微弱的撓折，因此坳陷的主體位于杭錦后旗—太陽(yáng)廟一帶，沉積中心分布偏于西北部，為半深湖相帶，暗色泥巖相對(duì)發(fā)育。杭錦后旗—復(fù)興斷裂以南的廣大區(qū)域，沉積時(shí)地形相對(duì)平緩，以濱淺湖、河流沉積環(huán)境為特征（見(jiàn)圖 4）。早白堊世晚期河套盆地逐漸抬升，臨河坳陷缺失了晚白堊世及古新世的沉積。

2.2 新生代拉張斷陷期

新生代以來(lái)，河套盆地進(jìn)入一個(gè)新的地質(zhì)歷史時(shí)期，鄂爾多斯地塊由中生代時(shí)期向北西推擠變?yōu)橄驏|南拉張，河套盆地在拉張應(yīng)力影響下發(fā)生斷陷。臨河坳陷與最大張應(yīng)力方向垂直，拉張量最大，成為河套盆地內(nèi)沉積最厚、面積最大、構(gòu)造斷裂最發(fā)育的一個(gè)坳陷[1-3]。由于杭五斷裂和狼山弧形斷裂相向分布，新生代斷陷以來(lái)，二者夾持的北部深凹陷成為河套盆地?cái)嘞莘茸畲蟮牡貕q區(qū)，在斷陷活動(dòng)期一直處于地勢(shì)低洼的較深水區(qū)域。在干旱氣候條件下，湖盆水體由于咸化容易形成鹽度和密度分層，在湖盆底部形成強(qiáng)還原環(huán)境，發(fā)育咸水環(huán)境烴源巖（見(jiàn)圖5）。鄰近生烴凹陷南部斷階區(qū)，湖盆水體較淺，烴源巖僅發(fā)育在湖平面上升期半深湖相泥巖薄夾層中，單層厚度僅為0.8～1.4 m。

圖4 河套盆地早白堊世固陽(yáng)組沉積期巖相古地理圖

圖5 河套盆地臨河坳陷漸新統(tǒng)臨河組沉積期巖相古地理圖

始新世—上新世構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)，到上新世拉張速度達(dá)到頂峰。受基底結(jié)構(gòu)影響，不同的基底塊體之間出現(xiàn)應(yīng)力場(chǎng)不均衡，杭五斷裂帶派生出一系列規(guī)模不等的次級(jí)斷裂，造成不同塊體之間掀斜、翹傾、拖曳等作用，伴生一系列局部構(gòu)造。在北部杭錦后旗和五原斷裂交匯并向外呈弧形凸出區(qū)域的下降盤(pán)形成一系列沿主斷裂呈長(zhǎng)條狀展布的逆牽引同生背斜帶，如梅林背斜。磴口西北杭五斷裂上升盤(pán)在拉張作用下派生出與主干斷裂（F2-1）傾向相反的反向斷裂（F2-2），形成夾持于兩條分支斷裂間的松5井地壘型斷塊圈閉。在北部深凹陷的西南端，狼山斷裂切割吉西基巖凸起帶，在其下降盤(pán)形成了階梯狀斷塊和同生背斜帶，形成吉華2X井?dāng)啾承比﹂]。

上新世晚期，盆地周邊有短暫抬升，露頭可見(jiàn)第四系以角度不整合覆蓋在早期沉積之上，盆地內(nèi)部則為連續(xù)沉積。第四紀(jì)以來(lái)，深部斷裂活動(dòng)明顯減弱，除狼山斷裂、杭五斷裂等少數(shù)主干斷裂持續(xù)活動(dòng)外，大部分早期斷裂不再活動(dòng)，代之以淺層眾多斷距較小、延伸較短的4～5級(jí)小斷層的大量活動(dòng)，盆地進(jìn)入填平補(bǔ)齊階段，古地形高差逐漸消失，到晚更新世一度出現(xiàn)全盆地范圍內(nèi)的湖泊相沉積[10]。

3 烴源巖特征

3.1 下白堊統(tǒng)固陽(yáng)組烴源巖

臨河坳陷有7口井鉆穿固陽(yáng)組，其中6口井見(jiàn)到烴源巖，全部分布在南部斷階和吉蘭泰淺凹；這 6口井資料顯示，縱向上暗色泥巖分布于固陽(yáng)組上段的底部，TOC值為0.10%～2.63%，平均為0.78%；氯仿瀝青“A”值為0.004 1%～1.315 3%，平均為0.185 8%。剔除TOC值小于0.4%的非烴源巖，TOC平均值為0.89%，可溶有機(jī)質(zhì)含量高，氯仿瀝青“A”平均值為0.697 4%。母質(zhì)類(lèi)型以Ⅱ1型和Ⅰ型為主，含少量Ⅱ2型（見(jiàn)圖6）。

烴源巖地球化學(xué)指標(biāo)顯示，臨河地區(qū)臨深 3井固陽(yáng)組烴源巖飽和烴色譜具有姥鮫烷優(yōu)勢(shì)（姥植比為1.53～1.64），為淡水沉積環(huán)境；而半深湖相帶的松探1井烴源巖飽和烴色譜具有植烷優(yōu)勢(shì)（姥植比僅為0.07～0.09），伽馬蠟烷含量很高，超過(guò)C30霍烷，伽馬蠟烷/C30霍烷高達(dá)1.9～4.06，硼含量為（21.9～110.0）×10-6，顯示強(qiáng)還原條件下的咸水沉積環(huán)境[11-13]，與柴達(dá)木盆地、江漢盆地等咸水湖盆烴源巖發(fā)育極為相似[14-18]，而不同于鄂爾多斯盆地晚三疊世延長(zhǎng)組沉積期的淡水湖盆[19-21]。研究表明，咸水湖盆盡管有機(jī)質(zhì)生產(chǎn)率不高，但由于湖水鹽度高，水體密度分層造成湖盆底部強(qiáng)還原環(huán)境，有利于有機(jī)質(zhì)的保存，因而可以形成優(yōu)質(zhì)烴源巖[16-17]。中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所開(kāi)展的封閉體系黃金管熱模擬顯示，臨河坳陷的咸水烴源巖有很強(qiáng)的生烴能力，固陽(yáng)組烴源巖峰值產(chǎn)油率高達(dá)857 kg/t，峰值氣態(tài)烴產(chǎn)率可達(dá)460 m3/t。

圖6 烴源巖干酪根元素類(lèi)型劃分圖（a）及有機(jī)質(zhì)類(lèi)型判別圖（b）

新生代以來(lái)，臨河坳陷持續(xù)沉降，無(wú)巖漿活動(dòng)和熱異常事件，古今地溫梯度相對(duì)穩(wěn)定在 2.7～2.9 ℃/100 m，烴源巖熱演化程度主要受埋深控制，生烴門(mén)限深度在3 000～3 400 m。區(qū)內(nèi)臨深3井固陽(yáng)組烴源巖埋深超過(guò)5 000 m，實(shí)測(cè)Ro值為1.00%～1.25%，已達(dá)成熟階段。松探1井、吉參1井固陽(yáng)組烴源巖埋深在2 450 m左右，Ro值僅為0.48%～0.55%，處于未成熟—低成熟階段。北部深凹陷區(qū)西南段以及鄰近杭五斷裂帶的地區(qū)，固陽(yáng)組埋深相對(duì)較淺，以生油為主；鄰近狼山斷裂的區(qū)域，埋深在9 000 m以上，以生氣為主。

已鉆探井暗色泥巖厚 29.0～100.8 m，烴源巖厚16.8～64.8 m，占暗色泥巖厚度的17%～85%?？傮w上，烴源巖分布受沉積相帶控制明顯，濱淺湖相的松5井、臨深 3井有機(jī)質(zhì)豐度和可溶有機(jī)質(zhì)含量較低，半深湖相的吉參1井和松探1井有機(jī)質(zhì)豐度較高，而湖灘相的松探 2井則無(wú)烴源巖。通過(guò)已知井標(biāo)定，利用地震相分析和振幅屬性資料對(duì)北部深凹陷區(qū)烴源巖厚度進(jìn)行半定量評(píng)價(jià)，預(yù)測(cè)厚度最大的區(qū)域在敖倫布拉格—杭錦后旗的半深湖相帶，厚為200～600 m；其次在五原以南的淺湖相帶，厚度為200～300 m（見(jiàn)圖4、圖7）。這些地區(qū)是主要的生烴中心。

3.2 漸新統(tǒng)臨河組烴源巖

臨河坳陷鉆穿臨河組的探井有9口，其中處在濱湖—河流沉積相帶的松探 1、松探 2、吉參 1、臨深 5 4口井未鉆遇暗色泥巖，其余松5、臨深3等5口位于濱淺湖相和三角洲相的探井均鉆遇暗色泥巖，在縱向上主要分布于臨河組中部臨二段，巖性為深灰色、灰黑色紋層狀泥巖、白云質(zhì)泥巖與含硬石膏泥巖。暗色泥巖TOC值為0.07%～5.10%，平均為0.76%；氯仿瀝青“A”值為0.004 5%～1.847 3%，平均為0.227 3%；總烴含量為（8.49～4 079.55）×10-6，平均為 725.40×10-6。根據(jù)取心資料較為豐富的松5井和隆1井統(tǒng)計(jì)，剔除TOC值小于 0.4%的非烴源巖，TOC平均值為1.87%，可溶有機(jī)質(zhì)含量高，氯仿瀝青“A”平均值為0.305 8%。母質(zhì)類(lèi)型以Ⅱ1型和Ⅰ型為主，混有少量Ⅱ2型（見(jiàn)圖6）。

和固陽(yáng)組烴源巖相似，臨河組烴源巖也具有高硼含量（121～344）×10-6、低姥植比（0.09～0.20）、高伽馬蠟烷含量等特征，說(shuō)明生烴母質(zhì)處于強(qiáng)還原的咸水沉積環(huán)境。烴源巖與硬石膏互層或共生，地層中發(fā)現(xiàn)廣鹽性的有孔蟲(chóng)化石，其屬種單調(diào)、形體小、數(shù)量豐富且有變異現(xiàn)象，反映了干旱咸水湖盆的沉積環(huán)境[22]。熱模擬實(shí)驗(yàn)顯示該烴源巖具有很強(qiáng)的生烴能力，峰值產(chǎn)油率高達(dá)730～790 kg/t，峰值氣態(tài)烴產(chǎn)率可達(dá)600 m3/t。

臨河組烴源巖形成時(shí)間晚，生烴門(mén)限深度略高于固陽(yáng)組，為3 400～3 600 m。在杭五斷裂以南的區(qū)域，臨河組烴源巖埋深普遍小于3 500 m，多處于未成熟—低成熟階段，如隆1、松5、臨深2等井；臨深3井烴源巖埋深超過(guò)4 000 m，實(shí)測(cè)Ro值為0.8%，達(dá)到成熟階段。北部深凹陷敖倫布拉格—松 5井以南的區(qū)域，臨河組烴源巖埋深相對(duì)較淺，處于低成熟—成熟階段，以生油為主；靠近狼山一側(cè)埋深超過(guò)8 000 m的地區(qū)，烴源巖已達(dá)過(guò)成熟階段，以生氣為主；北部深凹陷其余地區(qū)則處于成熟—高成熟階段，以生油和濕氣為主。

在平面上，濱淺湖相帶烴源巖厚度薄，一般小于200 m（見(jiàn)圖5、圖8），預(yù)測(cè)烴源巖主要分布在北部深凹陷西北靠近狼山斷裂一側(cè)的半深湖相帶，厚度為200～550 m，有2個(gè)生烴中心。

圖7 河套盆地臨河坳陷下白堊統(tǒng)固陽(yáng)組烴源巖厚度等值線圖

4 儲(chǔ)集層特征

臨河坳陷具有典型陸相斷陷湖盆的特征，多物源、短水系，湖盆震蕩變化，砂、泥頻繁間互[23]，因而各個(gè)時(shí)期均有儲(chǔ)集體發(fā)育，加之沉降快速、成巖作用弱，5 100 m以淺儲(chǔ)集層物性較好，孔隙度普遍大于8%，5 100～5 500 m仍有孔隙度達(dá)6%～8%的儲(chǔ)集層發(fā)育（見(jiàn)圖9）。就現(xiàn)階段而言，含油層主要見(jiàn)于固陽(yáng)組和臨河組，變質(zhì)巖裂隙中也有發(fā)現(xiàn)，本文主要針對(duì)這 3套儲(chǔ)集層進(jìn)行分析。

4.1 下白堊統(tǒng)固陽(yáng)組儲(chǔ)集層

圖9 臨河坳陷孔隙度隨埋深演化曲線

固陽(yáng)組儲(chǔ)集層主要發(fā)育中—細(xì)粒長(zhǎng)石砂巖和巖屑質(zhì)長(zhǎng)石砂巖，儲(chǔ)集層物性與埋深和膠結(jié)物成分關(guān)系較大，一般5 000 m以淺儲(chǔ)集層物性好，孔隙類(lèi)型以原生粒間孔為主，孔隙度普遍大于8%。據(jù)松探1井和臨深4井64塊樣品分析平均孔隙度為13.5%，平均滲透率達(dá)135.4×10-3μm2。埋深超過(guò)5 100 m儲(chǔ)集層物性變差，孔隙類(lèi)型主要以次生溶孔為主的臨深 3井在深度5 100～5 500 m處砂巖的平均孔隙度為6.3%，平均滲透率為1.4×10-3μm2。埋深5 500 m以深儲(chǔ)集層發(fā)育情況尚不清楚，但據(jù)塔里木盆地的勘探實(shí)踐，部分探井埋深超過(guò) 8 000 m，儲(chǔ)集層孔隙度仍能保持在 6%～8%[24]。另外，鈣質(zhì)膠結(jié)可導(dǎo)致儲(chǔ)集層物性變差，如松探2井固陽(yáng)組發(fā)育灘相儲(chǔ)集層，埋深雖然不足2 000 m，但由于鈣質(zhì)膠結(jié)的原因，儲(chǔ)集層平均孔隙度僅為11.9%，滲透率最大僅 33×10-3μm2，平均 11×10-3μm2。

平面上，狼山斷裂下降盤(pán)的陡坡帶發(fā)育水下扇三角洲砂礫巖儲(chǔ)集層，埋深普遍大于10 000 m，僅敖倫布拉格以南和臨深6井以東的區(qū)域埋深小于6 000 m，推測(cè)儲(chǔ)集層物性較好。在北部深凹陷的半深湖相帶區(qū)，主要是湖平面間歇性下降期的三角洲前緣和濁積砂巖細(xì)粒儲(chǔ)集層，由于埋深在6 000～10 000 m，推測(cè)為致密儲(chǔ)集層發(fā)育區(qū)。在南部濱淺湖相帶是三角洲前緣和灘壩砂體發(fā)育的有利區(qū)，在埋深小于5 500 m的區(qū)域應(yīng)發(fā)育物性較好的儲(chǔ)集層。

4.2 漸新統(tǒng)臨河組儲(chǔ)集層

和固陽(yáng)組相比，臨河組埋深相對(duì)較淺，儲(chǔ)集層物性更好。已鉆探井主要位于南部河流相和淺湖相沉積區(qū)，河道砂體、三角洲前緣砂體和濁積砂體發(fā)育，砂巖單層厚度為5～12 m，最厚19.5 m，巖性以中—細(xì)粒長(zhǎng)石砂巖為主，目的層埋深在4 500 m以淺，原生粒間孔極為發(fā)育，根據(jù)438塊樣品統(tǒng)計(jì)結(jié)果，孔隙度為2.4%～27.1%，平均為15.1%；滲透率為（0.1～2 199.0）×10-3μm2，平均為 162×10-3μm2，屬于中孔、中高滲儲(chǔ)集層。臨河組儲(chǔ)集層孔隙喉道細(xì)、分選好，毛細(xì)管壓力曲線表現(xiàn)為分選好的粗歪度，有明顯的平臺(tái)段（見(jiàn)圖10），孔喉半徑中值為 0.69～5.42 μm，平均喉道半徑為3.29～3.30 μm，屬小孔道細(xì)喉結(jié)構(gòu)。在北部深凹陷的南斜坡區(qū)，敖倫布拉格以南臨河組埋深小于5 000 m，沉積相帶處于濱淺湖相，湖平面間歇性下降進(jìn)積形成的三角洲前緣朵狀砂體以及斷裂下降盤(pán)濁積砂體發(fā)育，儲(chǔ)集層物性較好。

圖10 隆1井漸新統(tǒng)儲(chǔ)集層恒壓壓汞曲線圖

在狼山斷裂山前的吉華 2X井鉆遇沖積扇砂礫巖體，厚度可達(dá)300 m，埋深僅1 746 m，測(cè)井解釋孔隙度為17%～25%，儲(chǔ)集性能好。和固陽(yáng)組的情況類(lèi)似，在敖倫布拉格以北的地區(qū)，狼山斷裂下降盤(pán)陡坡帶的砂礫巖體盡管厚度大，但因埋藏較深，物性相對(duì)較差。

4.3 基巖風(fēng)化裂縫儲(chǔ)集層

臨河坳陷西部吉西凸起帶基底烏拉山群變質(zhì)巖系還發(fā)育裂隙性儲(chǔ)集層，主要為黑云斜長(zhǎng)片麻巖、斜長(zhǎng)角閃片麻巖。無(wú)基質(zhì)孔隙，后期經(jīng)風(fēng)化淋濾，局部沿裂縫面發(fā)育一些溶蝕縫洞，縫隙含油，具一定儲(chǔ)集能力。但在其他區(qū)域鉆井揭示烏拉山群的變質(zhì)巖普遍致密，孔隙和裂縫發(fā)育較差，無(wú)儲(chǔ)集能力。

5 油氣成藏特征

5.1 勘探發(fā)現(xiàn)及油藏特點(diǎn)

在前期大量工作基礎(chǔ)上，特別是在近幾年地質(zhì)綜合研究和地震攻關(guān)取得重要進(jìn)展的前提下，2018年中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田和華北油田圍繞主生烴凹陷，分別在鄰近的杭五斷裂帶和吉西凸起帶實(shí)施鉆探，完鉆 6口探井，其中松5、吉華2X、吉華鉆孔2和吉華鉆孔7等4口井獲得工業(yè)油流，發(fā)現(xiàn)了3種類(lèi)型的油藏。

5.1.1 斷塊型油藏

松 5井在北部深凹陷東南側(cè)杭五斷裂帶上發(fā)現(xiàn)斷塊油藏，儲(chǔ)集層為臨河組中部三角洲前緣中粒長(zhǎng)石砂巖，油層埋深2 918～3 144 m，測(cè)錄井綜合解釋油層20.4 m/5層，含油水層5.0 m，2 983.4～2 995.7 m層段初產(chǎn)獲得原油12.6 m3/d。由于原油黏稠、流動(dòng)性差，隨后改用水力射流泵熱采獲得62.6 m3/d的高產(chǎn)工業(yè)油流。油藏溫度94.8 ℃，地層壓力29.86 MPa，壓力系數(shù) 1.02，屬于正常壓力系統(tǒng)。原油組分飽和烴含量57.39%，芳香烴含量22.32%，非烴含量13.4%，瀝青質(zhì)6.89%。原油密度0.936 6 g/cm3（50 ℃），運(yùn)動(dòng)黏度60.78 mm2/s（50 ℃），原始油層溫度下黏度 15.5 mPa·s，凝固點(diǎn) 31 ℃，屬于高密度、高黏度、高凝固點(diǎn)的重質(zhì)油（稠油）。

5.1.2 斷背斜型油藏

吉華2X井在慶格勒?qǐng)D東，北部深凹陷西南側(cè)狼山斷裂下降盤(pán)發(fā)現(xiàn)小型斷背斜油藏，圈閉面積19 km2。該井完鉆井深1 746 m，漸新統(tǒng)臨河組未鉆穿。從1 397 m到井底連續(xù)含油，測(cè)錄井綜合解釋油層195.8 m，對(duì)下部1 651～1 736 m井段射孔37 m，采用螺桿泵熱采試油日產(chǎn)原油10.26 m3。原油組分飽和烴含量38.46%，芳香烴含量32.93%，非烴含量15.07%，瀝青質(zhì)13.54%。原油密度0.927 8 g/cm3（50 ℃），運(yùn)動(dòng)黏度122.2 mm2/s（50 ℃），凝固點(diǎn)20.5 ℃，屬于重質(zhì)油。

5.1.3 基巖裂隙型油藏

基巖凸起帶裂隙型油藏位于吉西凸起帶北部鄰近深凹陷處，構(gòu)造上與吉華2X斷背斜毗連，是一個(gè)西北和東北方向均被正斷層包圍，北西抬升、南東傾斜的基巖單斜區(qū)。該區(qū)帶已鉆探井 9口，普遍在烏拉山群變質(zhì)巖頂部風(fēng)化裂隙帶見(jiàn)含油顯示，吉華鉆孔 2井和吉華鉆孔7井獲得工業(yè)油流，其中吉華鉆孔7井中途測(cè)試產(chǎn)油1.92 m3/d，吉華鉆孔2井中途測(cè)試產(chǎn)油2.84 m3/d、產(chǎn)水10.64 m3/d。油藏埋深淺，僅350～700 m，油藏受構(gòu)造控制明顯，獲得工業(yè)性油流的兩口井均位于西北側(cè)的構(gòu)造高點(diǎn)上。吉華鉆孔 2井原油組分飽和烴含量51.37%，芳香烴含量30.05%，非烴含量5.93%，瀝青質(zhì)含量12.66%。鉆孔230井原油組分飽和烴含量26.39%，芳香烴含量28.09%，非烴含量35.50%，瀝青質(zhì)含量 10.02%。吉華鉆孔 7井原油密度 0.897 g/cm3（20 ℃），運(yùn)動(dòng)黏度 21.95 mm2/s（20 ℃），凝固點(diǎn)2 ℃，屬于中質(zhì)原油。

5.2 油源分析

通過(guò)原油和烴源巖生物標(biāo)志化合物的對(duì)比分析表明，松5井原油來(lái)自漸新統(tǒng)臨河組，吉華2X井以及基巖凸起帶裂隙性油藏的原油來(lái)自下白堊統(tǒng)固陽(yáng)組，主要證據(jù)如下。

松5井原油姥植比低（0.28），伽馬蠟烷含量高，伽馬蠟烷/C30霍烷值為1.43，萜烷以五環(huán)萜烷為主，甾烷以規(guī)則甾烷為主，沒(méi)有重排甾烷，C29甾烷 20S/（20S+20R）值和 C29甾烷ββ/（αα+ββ）值分別為 0.10和0.23，顯示為低成熟度原油的特征，與松5井、隆1井暗色泥巖的甾烷組成相似，說(shuō)明油源來(lái)自臨河組烴源巖（見(jiàn)圖11）。

吉華 2X井臨河組原油地球化學(xué)特征也具有低姥植比（0.28），高伽馬蠟烷含量，伽馬蠟烷/C30霍烷值為2.02，萜烷以五環(huán)萜烷為主，甾烷以規(guī)則甾烷為主，重排甾烷含量很低，C29甾烷20S/（20S+20R）值和C29甾烷ββ/（αα+ββ）值分別為 0.41和 0.39，成熟度明顯高于松5井原油，為成熟原油，地球化學(xué)指標(biāo)與松探1井固陽(yáng)組烴源巖相近，明顯區(qū)別于松5井、隆1井臨河組烴源巖，說(shuō)明原油來(lái)自固陽(yáng)組（見(jiàn)圖11）。

圖11 臨河坳陷不同類(lèi)型原油及烴源巖萜烷和甾烷質(zhì)量色譜圖

位于基巖凸起帶的鉆孔 230井原油的生物標(biāo)志化合物特征與吉華2X井原油、松5井固陽(yáng)組烴源巖相似，甾烷以規(guī)則甾烷為主，重排甾烷含量很低，C29甾烷20S/（20S+20R）值和 C29甾烷ββ/（αα+ββ）值均為 0.42，為成熟原油，說(shuō)明原油來(lái)自固陽(yáng)組（見(jiàn)圖11）。

吉華 2X井臨河組原油、鉆孔 230井烏拉山群變質(zhì)巖裂隙中的原油與松探 1井固陽(yáng)組烴源巖生物標(biāo)志化合物一致，說(shuō)明油氣主要來(lái)自固陽(yáng)組，但松探 1井以南固陽(yáng)組烴源巖厚度小，不具備充足的油源條件，油源主要來(lái)自北部深凹陷區(qū)的固陽(yáng)組。另外，研究區(qū)離漸新統(tǒng)有利生烴區(qū)較遠(yuǎn)，表明漸新統(tǒng)不是主要的油源。

松 5井處在臨河組和固陽(yáng)組有效供烴范圍之內(nèi)，但鄰近地區(qū)固陽(yáng)組埋深大，已進(jìn)入成熟階段（見(jiàn)圖7），不可能生成低成熟油，只有臨河組烴源巖成熟度較低（見(jiàn)圖8），是松5井油藏的主要來(lái)源。

5.3 油氣運(yùn)聚成藏特征

杭五斷裂和狼山斷裂不僅控制了生烴凹陷的分布，也是溝通油源的主要通道，斷裂帶附近還是構(gòu)造圈閉的集中發(fā)育區(qū)，油氣運(yùn)移和聚集成藏與這兩個(gè)斷裂帶密切相關(guān)，目前發(fā)現(xiàn)的油藏均位于主斷裂帶附近。斷裂控凹、控運(yùn)移通道、控圈閉發(fā)育和運(yùn)聚成藏的特征明顯。

在北部深凹陷生烴中心的東南側(cè)，杭錦后旗—五原斷裂長(zhǎng)期活動(dòng)、斷穿基底，新生代以來(lái)表現(xiàn)為強(qiáng)烈的拉張活動(dòng)，可有效溝通固陽(yáng)組和臨河組的烴源層，油氣主要沿?cái)嗔衙嫦蛏蟽A方向運(yùn)移，在合適的圈閉中聚集成藏。在磴口西北—頭道橋一帶，杭錦后旗主斷裂（F2-1）西北傾，斷面陡而平直，在下降盤(pán)無(wú)同生背斜發(fā)育，在上升盤(pán)被上新世形成的反向分支斷層（F2-2）切割，在這兩條傾向相反的斷層間形成長(zhǎng)條形的壘塊構(gòu)造（見(jiàn)圖 3、圖 12a）。臨河組形成的低成熟原油沿主斷裂（F2-1）面向上運(yùn)移，在臨河組砂巖儲(chǔ)集層中聚集，上傾方向受反向斷裂（F2-2）遮擋，頂部被臨河組上部的泥巖層和五原組區(qū)域性蓋層封堵，形成松5井?dāng)鄩K型稠油藏（見(jiàn)圖12a）。

在北部深凹陷西南側(cè)，狼山斷裂切割吉西凸起帶，階梯狀斷入北部深凹陷，溝通下白堊統(tǒng)油源。石油沿?cái)嗔褞蛏线\(yùn)移的過(guò)程中，在吉華2X井所在的斷背斜聚集，優(yōu)先在固陽(yáng)組、臨河組沖積扇儲(chǔ)集層富集，在上覆五原組泥巖蓋層封堵下成藏（見(jiàn)圖 3、圖 12b）。剩余的石油則穿過(guò)斷裂帶，進(jìn)入到吉西凸起帶烏拉山群變質(zhì)巖裂隙，沿烏拉山群和下白堊統(tǒng)之間的不整合面和風(fēng)化裂隙層側(cè)向運(yùn)移，頂部被固陽(yáng)組的泥巖層封蓋，在上傾方向受慶格勒?qǐng)D斷裂遮擋而聚集成藏（見(jiàn)圖 12b）。

盡管在北部深凹陷、杭錦后旗—臨河地區(qū)現(xiàn)今還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)油氣藏，但基于對(duì)生烴凹陷、斷裂體系、圈閉、儲(chǔ)集層的整體認(rèn)識(shí)，對(duì)其運(yùn)聚成藏特征做如下的推測(cè)：

北部杭錦后旗—臨河地區(qū)處于河套弧形構(gòu)造的弧頂區(qū)域，主要斷裂杭錦后旗和五原斷裂在此交匯，平面上向西北方向凸出，主斷裂（F2、F3）上陡下緩呈鏟狀，在其下降盤(pán)形成了一系列同生背斜帶，因此油氣沿主斷裂面向上運(yùn)移的過(guò)程中會(huì)優(yōu)先富集于杭錦后旗斷裂下降盤(pán)同生背斜帶內(nèi)（見(jiàn)圖 12c①、⑧）；剩余的油氣可以繼續(xù)側(cè)向運(yùn)移，在五原斷裂下降盤(pán)也可能形成背斜圈閉或斷塊圈閉（見(jiàn)圖 12c③）。下白堊統(tǒng)由于被杭五斷層錯(cuò)斷，上升盤(pán)的基底致密層形成側(cè)向封堵，有可能形成斷塊圈閉或斷塊-巖性圈閉（見(jiàn)圖 12c④）。由于杭錦后旗、五原斷裂斷距較大，油氣穿越斷裂帶側(cè)向運(yùn)移的阻力遠(yuǎn)大于沿?cái)嗔褞蛏线\(yùn)移的阻力，因此在遠(yuǎn)離杭五斷裂以南的斷階帶，盡管斷塊圈閉極為發(fā)育，但由于遠(yuǎn)離北部深凹陷生烴中心，油源供給不足，成藏潛力較小，如隆1、臨深2、臨探1等井所處的高斷塊，鉆探在臨河組僅見(jiàn)到微弱的油跡顯示，試油均為水層。下白堊統(tǒng)埋深大，早期經(jīng)歷過(guò)擠壓，有可能在局部發(fā)育背斜圈閉，形成小型背斜油藏（見(jiàn)圖 12c⑥）；在高部位由于斷塊的切割，有可能形成斷塊油藏（見(jiàn)圖12c⑦）。

在北部深凹陷區(qū)，臨河組、固陽(yáng)組埋深均超過(guò)8 000 m的區(qū)域以生氣為主，氣源充足，埋深大、儲(chǔ)集層砂體厚度薄、物性相對(duì)較差，應(yīng)以天然氣勘探為主（見(jiàn)圖12c②、⑤）。

6 勘探方向

河套盆地臨河坳陷勘探程度低，僅有少量鉆孔。然而，通過(guò)對(duì)臨河坳陷石油地質(zhì)特征的分析，結(jié)合已有的勘探成果，該區(qū)具備有利的生儲(chǔ)蓋組合，勘探前景較好。河套盆地臨河坳陷石油地質(zhì)資源量為6.1×108t、可采資源量為1.4×108t，天然氣地質(zhì)資源量為3 200×108m3、可采資源量為 1 600×108m3。

綜合油源-運(yùn)移-圈閉等成藏組合要素分析臨河坳陷下一步勘探方向應(yīng)緊鄰生烴凹陷的斷裂構(gòu)造帶。評(píng)價(jià)優(yōu)選北部深凹陷南坡杭五斷裂帶構(gòu)造圈閉、吉西凸起帶基巖裂隙-構(gòu)造圈閉、北部深凹陷構(gòu)造-巖性圈閉3個(gè)有利勘探區(qū)帶。

杭五斷裂構(gòu)造圈閉帶是最有利的勘探區(qū)帶。該區(qū)帶鄰近下白堊統(tǒng)固陽(yáng)組、漸新統(tǒng)臨河組烴源巖，同生背斜、鼻隆和斷塊等局部構(gòu)造極為發(fā)育，近油源、儲(chǔ)集層物性好、處于油氣運(yùn)移指向區(qū)，上覆中新統(tǒng)泥巖蓋層封蓋條件好，生儲(chǔ)蓋組合配置好。近期松 5井漸新統(tǒng)臨河組勘探突破進(jìn)一步證實(shí)這是最具有潛力的勘探區(qū)帶。

圖12 河套盆地臨河坳陷油氣主要成藏模式圖（剖面位置見(jiàn)圖1）

吉西凸起帶基巖裂隙-構(gòu)造圈閉有利區(qū)帶。按照儲(chǔ)集空間類(lèi)型劃分為兩個(gè)勘探方向：①基巖裂隙有利區(qū)，儲(chǔ)集層為元古界片麻巖頂部裂隙層，油源來(lái)自松探 1井西北的洼槽，經(jīng)不整合面和斷裂向上運(yùn)移，在致密結(jié)晶圍巖的阻擋下聚集成藏，鉆孔230、吉華鉆孔2、吉華鉆孔 7等鉆孔發(fā)現(xiàn)的油藏就屬于這種類(lèi)型，但油藏規(guī)模受控于裂隙的發(fā)育程度；②以吉華2X井油藏為代表的斷坡帶滾動(dòng)背斜目標(biāo)區(qū)，該區(qū)緊鄰北部深凹陷，油源充足，下白堊統(tǒng)濱淺湖相碎屑巖物性好，石油沿不整合面和斷裂運(yùn)移，在滾動(dòng)背斜圈閉中聚集成藏。

北部深凹陷構(gòu)造-巖性圈閉有利區(qū)帶。該區(qū)帶是河套盆地臨河地區(qū)下白堊統(tǒng)和漸新統(tǒng)半深湖相烴源巖發(fā)育中心，地形較為平緩，局部構(gòu)造不發(fā)育，儲(chǔ)集層為三角洲前緣和水下扇砂體，具有形成巖性圈閉和構(gòu)造-巖性圈閉的條件。雖然目前該區(qū)勘探目的層埋藏較深（漸新統(tǒng)大于4 500 m、下白堊統(tǒng)大于5 000 m），但隨著鉆井、試油技術(shù)和工藝的進(jìn)步，一定會(huì)取得勘探的重大突破。

7 結(jié)論

通過(guò)臨河坳陷石油地質(zhì)特征和成藏特征綜合研究認(rèn)為：狼山斷裂、杭五斷裂、黃河斷裂控制了坳陷沉積演化與生烴中心，經(jīng)歷了早白堊世拗陷期、新生代斷陷期沉積演化階段。發(fā)育白堊系固陽(yáng)組、古近系臨河組兩套烴源巖，有機(jī)質(zhì)豐度高，Ⅱ1型及Ⅰ型為主，生烴潛力大，因埋深變化大，低成熟到高、過(guò)成熟階段均有分布。發(fā)育固陽(yáng)組、臨河組碎屑巖儲(chǔ)集層，埋深小于5 000 m的儲(chǔ)集層物性較好。吉西凸起發(fā)育基巖風(fēng)化裂縫儲(chǔ)集層并發(fā)現(xiàn)石油?？碧桨l(fā)現(xiàn)斷塊型、斷背斜型、基巖裂縫型油藏，為低成熟—成熟原油，來(lái)自固陽(yáng)組及臨河組生油巖。研究表明臨河坳陷資源豐富、勘探潛力大，固陽(yáng)組及臨河組是主要勘探目的層，杭五斷裂帶、吉西凸起帶、北部深凹陷區(qū)是有利勘探地區(qū)。