柴達(dá)木盆地北緣馬海東地區(qū)基巖油藏成藏條件分析

李軍亮

中國(guó)石化勝利油田分公司 勘探開發(fā)研究院 山東 東營(yíng) 257015

基巖潛山油氣藏是世界油氣勘探開發(fā)的一個(gè)重要領(lǐng)域，同時(shí)也是中國(guó)油氣儲(chǔ)量增長(zhǎng)的重要組成部分[1-3]，在我國(guó)油氣勘探開發(fā)中的作用和地位越發(fā)明顯[4]。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)遼河、準(zhǔn)噶爾以及柴達(dá)木盆地基巖潛山油氣藏的規(guī)模發(fā)現(xiàn)，展示了基巖油氣藏良好的勘探前景。尤其是柴達(dá)木盆地阿爾金山前帶新近發(fā)現(xiàn)了東坪、尖北、冷北等多個(gè)大中型基巖塊狀整裝氣藏[5-8]，取得重大油氣勘探發(fā)現(xiàn)，成為柴達(dá)木盆地新的增儲(chǔ)領(lǐng)域。除此之外，位于柴北緣馬北凸起東段（以下簡(jiǎn)稱馬海東地區(qū)）的元古界基巖油藏勘探也取得了較大進(jìn)展，相繼發(fā)現(xiàn)了馬北3、山古1、山3等多個(gè)潛山油藏和含油氣構(gòu)造，成為該區(qū)除古近系之外另一有利的勘探領(lǐng)域。通過(guò)開展柴北緣馬海東地區(qū)基巖油藏成藏條件分析，在對(duì)基巖巖性、儲(chǔ)蓋特征、成藏關(guān)鍵要素研究的基礎(chǔ)上，明確了馬海東地區(qū)基巖具備形成規(guī)模油藏的有利條件，以期為研究區(qū)基巖油藏勘探和目標(biāo)優(yōu)選提供地質(zhì)理論依據(jù)。

1 地質(zhì)背景

馬北凸起位于柴北緣東段，構(gòu)造上屬于盆內(nèi)二級(jí)構(gòu)造單元馬海-大紅溝凸起的北端，北鄰尕西-魚卡侏羅系生烴凹陷。馬北凸起是中生代以來(lái)繼承性發(fā)育的低凸起區(qū)[9-10]，北部以馬仙斷裂為界與尕西凹陷相接，東部以綠南斷裂為界與綠梁山相接，是尕西凹陷侏羅系成熟油氣的有利運(yùn)聚區(qū)，已發(fā)現(xiàn)了以古近系為主要含油層段的馬海、馬北等多個(gè)油氣田[10-13]。馬海東地區(qū)位于馬北凸起的東翼，屬綠梁山前帶；受近南北向和北東-南西雙向擠壓應(yīng)力作用，發(fā)育馬仙和綠南兩大斷裂體系（圖1）。

圖1 馬北地區(qū)構(gòu)造單元?jiǎng)澐謭D

2 基巖油藏基本特征

2.1 巖石學(xué)特征

由馬海東地區(qū)鉆井巖心、野外露頭樣品薄片鑒定、X射線衍射全巖礦物分析及統(tǒng)計(jì)結(jié)果可知，研究區(qū)基巖巖性種類較多，主要包括片巖、片麻巖、云母片巖三大類，石英片巖、長(zhǎng)石片巖、云母片巖、長(zhǎng)石片麻巖、花崗片麻巖、榴輝巖、角閃巖、變質(zhì)砂巖等9種巖性。

2.2 儲(chǔ)集空間

儲(chǔ)集空間類型及發(fā)育程度是影響基巖儲(chǔ)層儲(chǔ)集性能的重要因素［15-17］，基巖長(zhǎng)期的風(fēng)化淋濾和后期的改造作用所形成的溶蝕孔縫、構(gòu)造裂縫等對(duì)油氣儲(chǔ)集起著決定性作用[5-6、18]。巖心觀察、鑄體薄片及成像測(cè)井解釋結(jié)果表明，研究區(qū)基巖儲(chǔ)集空間包括裂縫和溶蝕孔隙兩大類共9種類型（圖2）。裂縫包括構(gòu)造縫和溶蝕縫2種，構(gòu)造縫產(chǎn)狀多樣，包括水平裂縫、斜交裂縫、低角度縫、高角度裂縫以及高角度裂縫切割低角度平行縫形成的網(wǎng)狀裂縫，以高角度縫為主（圖2a、2b、2c）。溶蝕孔大都與裂縫共存的形式出現(xiàn)，裂縫的發(fā)育為溶孔的形成提供了前提條件，裂縫對(duì)于改善基巖儲(chǔ)層的滲濾性能起著重要的作用（圖2d、2e）；溶孔及發(fā)育段溶孔連成串狀、片狀（圖2f）。

圖2 馬海東地區(qū)基巖儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間類型

2.3 儲(chǔ)層物性及含油性

基巖為裂縫和溶蝕孔雙重介質(zhì)儲(chǔ)層，研究區(qū)巖心物性分析與測(cè)井解釋結(jié)果表明，孔隙度主要范圍在2.5%～11%之間，最大可達(dá)20.34%，平均為7.0%；滲透率分布在0.1～9.6mD之間，最高為33.68mD，總體上屬低孔-低滲儲(chǔ)層。從孔滲相關(guān)性來(lái)看（圖3），馬北地區(qū)基巖儲(chǔ)層相關(guān)性一般，說(shuō)明滲透率受孔隙度的影響較小，主要受裂縫發(fā)育程度的影響。

圖3 馬北地區(qū)基巖風(fēng)化殼儲(chǔ)層物性特征

2.4 油藏類型

柴達(dá)木盆地已發(fā)現(xiàn)的基巖油氣藏多為風(fēng)化殼型構(gòu)造（斷塊）油氣藏[4-5、7]，如東坪、尖北基巖氣藏等。除此之外，還發(fā)育構(gòu)造-巖性復(fù)合油氣藏，如切6井區(qū)基巖構(gòu)造油藏。研究區(qū)已發(fā)現(xiàn)的馬北3、山古1井區(qū)基巖油藏為風(fēng)化殼斷塊油藏，受基巖內(nèi)部早期斷裂控制，各斷塊獨(dú)立成藏，不具有統(tǒng)一的油水系統(tǒng)。

3 油氣成藏要素分析

3.1 緊鄰尕西侏羅系生烴凹陷

馬北凸起緊鄰尕西侏羅系生烴凹陷，油氣源條件非常有利。尕西凹陷具有烴源巖厚度大、有機(jī)質(zhì)豐度高、演化程度適中、生烴潛力大的有利條件，是柴北緣主力生烴凹陷之一。油氣源對(duì)比分析表明，馬海、馬北油氣田、綠梁山基巖古油藏等油氣分別來(lái)自尕西凹陷中侏羅統(tǒng)湖相和煤系成熟烴源巖[12-13]。

尕西凹陷發(fā)育中侏羅統(tǒng)大煤溝組七段（J2d7）深湖、半深湖相頁(yè)巖、泥巖和五段（J2d5）湖沼相煤系暗色泥巖、碳質(zhì)泥巖、煤等兩大類烴源巖。J2d7湖相烴源巖有機(jī)碳（TOC）含量為2.23%～8.73%，平均值為5.8%；生烴潛量（S1+S2）為2.73～46.69mg/g，平均為24.23mg/g，屬于好烴源巖。有機(jī)質(zhì)以腐泥組為主，變化范圍10.7%～96.3%，平均值60.38%；其次為鏡質(zhì)組，變化范圍3.7%～83.7%，平均值35.88%；殼質(zhì)組和惰質(zhì)組含量較低，平均值分別為1.95%、1.84%；有機(jī)質(zhì)類型以Ⅰ-Ⅱ1型為主，是一套優(yōu)質(zhì)的生油巖。J2d5煤系烴源巖TOC含量為9.4%～15.06%，平均值為12.79%；S1+S2為16.7mg/g～27.7mg/g，平均為20.5mg/g，屬于中等-好烴源巖。有機(jī)質(zhì)以鏡質(zhì)組和腐泥組為主，鏡質(zhì)組分含量為3.7%～94.3%，平均值56.27%。

3.2 良好的儲(chǔ)蓋組合

馬北凸起基巖經(jīng)長(zhǎng)期風(fēng)化淋濾、溶蝕作用以及多期次強(qiáng)烈運(yùn)動(dòng)的改造，形成了大量的溶蝕孔隙和裂縫，在基巖頂部形成了良好的風(fēng)化殼儲(chǔ)層。受風(fēng)化淋濾程度及古地形的影響[19]，風(fēng)化殼頂部早期形成的裂縫和溶蝕孔縫被不同程度的充填，根據(jù)風(fēng)化殼充填和上覆蓋層發(fā)育及組合的差異，將基巖儲(chǔ)蓋組合劃分為2種類型。

第一類是以位于繼承性高部位的馬北1—馬北3井區(qū)為代表，風(fēng)化殼裂縫和溶蝕孔隙較發(fā)育，且基本未被充填，進(jìn)入基巖即為良好儲(chǔ)集層。儲(chǔ)層上部直接覆蓋古近系下干柴溝組下段的辮狀河沉積體系，在地層的中上部發(fā)育一套泥地比75%～80%、單層泥巖厚3～10m、累計(jì)度140～180m，且橫向分布穩(wěn)定的區(qū)域性蓋層，與下伏基巖風(fēng)化殼形成良好儲(chǔ)蓋組合，目前已發(fā)現(xiàn)的馬海、馬北、馬海東等油氣藏均位于該套蓋層之下。

第二類是以位于凸起斜坡區(qū)和低部位的山古1、山3井區(qū)等為代表，該類風(fēng)化殼儲(chǔ)層裂縫較為發(fā)育，但基本被后期的泥質(zhì)、方解石、石英等礦物充填，在風(fēng)化殼頂部形成一層厚10～22m的致密層。

3.3 有效的網(wǎng)狀輸導(dǎo)體系

馬北地區(qū)古近系油氣藏勘探結(jié)果表明，油氣主要由馬仙斷裂、下干柴溝組下段骨架砂體構(gòu)成的復(fù)合輸導(dǎo)體系進(jìn)行運(yùn)移[13]。由于該區(qū)古近系為常壓油氣藏，油氣運(yùn)移至凸起區(qū)后發(fā)生倒灌進(jìn)入下覆基巖中聚集成藏的可能性較?。灰虼伺c油源斷裂溝通的基巖內(nèi)部斷裂是油氣運(yùn)移的主要通道，也是基巖能否成藏的關(guān)鍵。

3.3.1 油源斷裂

研究區(qū)發(fā)育馬仙、綠南兩大基底卷入式油源斷裂。由馬仙斷裂上、下盤地層厚度及接觸關(guān)系來(lái)看（圖4①），可以確定漸新世—上新世馬仙斷裂表現(xiàn)為同沉積斷裂特征，晚白堊世、古-始新世及第四紀(jì)為非同沉積斷裂階段。斷裂活動(dòng)性分析也表明，馬仙斷裂自漸新世以來(lái)持續(xù)活動(dòng)，活動(dòng)速率分別為121 m/Ma、57 m/Ma和76 m/Ma，第四紀(jì)斷裂活動(dòng)性最強(qiáng)，活動(dòng)速率達(dá)866m/Ma，造成斷裂上盤馬北凸起新近系大范圍剝蝕。

圖4 馬北地區(qū)基巖斷裂發(fā)育特征

3.3.2 基巖內(nèi)部網(wǎng)狀斷裂

馬北凸起西段、中段受馬仙斷裂左旋壓扭作用的影響，發(fā)育3組北西走向的派生壓扭斷裂[14]，派生斷裂向馬仙斷裂方向收斂，向東南方向散開，沿馬仙斷裂呈“帚狀”分布（圖1）。3組派生斷裂與派生的次一級(jí)斷裂組成平行、Y字、反Y字型斷裂組合樣式，構(gòu)成馬北凸起中、西段基巖優(yōu)勢(shì)輸導(dǎo)通道（圖4a）。尕西凹陷成熟油氣沿馬仙油源斷裂垂向運(yùn)移，派生斷裂體系垂向—橫向運(yùn)移至基巖風(fēng)化殼中聚集成藏。

馬北凸起東段的馬海東地區(qū)受馬仙、綠南斷裂的雙重控制，經(jīng)多期、雙向逆沖擠壓改造，在基巖中形成馬仙、綠南2組北西走向的派生斷裂體系（圖1）。在剖面上2組斷裂分別與馬仙、綠南斷裂平行，2組斷裂之間相互切割，形成網(wǎng)格狀斷裂組合樣式；其下部與馬仙油源斷裂直接溝通，上部直接溝通基巖內(nèi)幕、風(fēng)化殼和上覆古近系儲(chǔ)層，是油氣再次運(yùn)移、分配的主要通道。來(lái)自尕西凹陷的油氣通過(guò)馬仙、綠南斷裂垂向運(yùn)移，沿基巖內(nèi)部網(wǎng)狀斷裂再次運(yùn)移，依次充注基巖內(nèi)幕、基巖風(fēng)化殼和古近系圈閉，形成基巖內(nèi)幕和風(fēng)化殼斷塊油藏。

4 油氣成藏模式

柴達(dá)木盆地基巖油氣藏基本屬于源外成藏[19]，馬海東地區(qū)的基巖也具有相同特征，輸導(dǎo)條件在油氣成藏過(guò)程中起著至關(guān)重要的作用。尕西凹陷中侏羅統(tǒng)湖相源巖在中新世以來(lái)進(jìn)入生排烴高峰期，現(xiàn)今仍處于成熟-高成熟演化階段。溝通油源的馬仙、綠南斷裂自漸新世以來(lái)持續(xù)活動(dòng)，與尕西凹陷生排烴期具有良好的匹配關(guān)系，構(gòu)成尕西凹陷成熟油氣向源外凸起區(qū)垂向運(yùn)移的主要通道；由馬仙、綠南斷裂派生的2組斷裂體系多期活動(dòng)、相互切割，在基巖內(nèi)部形成的網(wǎng)狀斷裂體系及大量裂縫，是油氣二次運(yùn)移、再分配進(jìn)入基巖風(fēng)化殼儲(chǔ)層中的直接通道；其縱橫向延伸及展布也決定著油氣在平面上的分布，形成沿?cái)嗔逊植嫉娘L(fēng)化殼斷塊油藏，如馬北302、馬北3、山古1、山3井區(qū)基巖風(fēng)化殼油藏等（圖5）。

圖5 馬北地區(qū)東段基巖成藏模式圖

5 結(jié)論

（1）馬北地區(qū)基巖主要發(fā)育片巖、片麻巖、云母片巖等3類9種巖性；儲(chǔ)集空間包括裂縫和溶蝕孔隙2類9種類型，以構(gòu)造縫、溶蝕縫為主，其次為溶蝕孔；儲(chǔ)集物性以低孔低滲儲(chǔ)層為主，裂縫的發(fā)育不僅控制溶蝕孔縫的發(fā)育，更直接影響儲(chǔ)層的滲濾性能和產(chǎn)量。

（2）緊鄰富烴凹陷、良好的儲(chǔ)蓋組合、有效的網(wǎng)狀輸導(dǎo)體系構(gòu)成馬海東地區(qū)優(yōu)越的“源-斷-儲(chǔ)”配置，是研究區(qū)基巖成藏的關(guān)鍵要素。

（3）馬北凸起基巖油藏屬源外成藏，馬海東地區(qū)具備發(fā)育基巖風(fēng)化殼、低位潛山、內(nèi)幕斷塊等多種類型油藏的有利條件，是下步勘探的有利方向和目標(biāo)類型之一。