建昌盆地中新元古界石油地质条件研究

马满兴，慕德梁，2，李正达

(1.中油辽河油田公司，辽宁 盘锦 124010;2.南京大学，江苏 南京 250093)

引 言

西伯利亚、非洲、东欧、印度、阿拉伯、澳大利亚等克拉通均发现中—新元古界至下寒武统原生油气藏。1977年以来在冀北—辽西地区，发现40多处中—新元古界原生的液态油苗和固体沥青，前人研究［1－2］已经证实中新元古界具有生油潜力。本文基于有机地化、构造演化、流体包裹体分析，探讨建昌盆地中新元古界主力源岩、二次生烃、勘探潜力等问题。

1 地质勘探概况

建昌盆地位于辽宁省西部，区域构造上属于燕山台褶带东段，是一个中生代叠合盆地，北临朝阳—北票盆地，南至要路沟—锦西断裂，西与叨尔登隆起为邻，东与金羊盆地为邻。盆地总体呈NNE向展布，东西宽为35 km，南北长为120 km，面积为4 200 km2。盆地周边出露有太古界建平群，元古界长城系、蓟县系、青白口系，古生界寒武系、奥陶系、二叠系，中生界三叠系、侏罗系、白垩系和新生界第四系。

2 石油地质条件

2.1 烃源岩条件

以往研究认为辽西地区中新元古界主力源岩为雾迷山组碳酸盐岩和洪水庄组泥岩［3－5］。通过分析建昌盆地中新元古界潜在烃源岩地化指标(表1)，发现该区雾迷山组绝大多数样品的TOC含量小于0.1%，平均值为0.08%，干酪根类型为Ⅰ—ⅡA，以Ⅰ型为主，Tmax介于310～486℃，为成熟—高成熟阶段。钟宁宁等［6］通过对不同有机碳含量、不同有机质类型烃源岩的模拟实验和物质平衡计算表明，地质条件下的生排烃不会导致TOC的明显降低，只有Ⅰ型有机质在生排烃效率极高的理想条件下TOC才呈现比较明显的降低。为此对雾迷山组TOC进行恢复，恢复系数采用2.8，恢复后TOC平均值为0.22%，依然低于0.5%的有效烃源岩下限，为差烃源岩;且雾迷山组地层厚度过大，有机质分散，不利于烃类聚集，因此，否定其作为建昌盆地中新元古界主力烃源岩的地位。

表1 建昌盆地中新元古界烃源岩评价

张水昌等对国内外碳酸盐岩的评价进行了广泛的调研［7］，认为海相烃源岩的评价可以按照Peters等［8］提出的评价标准，并指出关注古生代海相碳酸盐岩烃源岩的同时，不能忽视其中的泥页岩，其对油气藏的贡献可能更大。加之目前国际上海相成功勘探区主力贡献油气的源岩以海相泥岩为主，为此要更加关注研究区洪水庄组暗色泥岩。洪水庄组暗色泥岩有机碳含量平均值为1.41%，氯仿沥青“A”含量平均值为0.014 0%，生烃潜量平均值为0.56 mg/g，干酪根类型为Ⅰ—ⅡA，以Ⅰ型为主，评价为成熟阶段好烃源岩，同时洪水庄组暗色泥岩平均厚约110 m，分布稳定且遍布整个盆地，是该区主力烃源岩。

下马岭组也是该区主要烃源岩，该组存在2～4层辉绿岩床侵入，受到高温烘烤作用影响，Tmax多数在488℃左右，最高达到524℃，有机质成熟度达到高成熟阶段，但未受到侵入影响的泥岩仍为好烃源岩，与王铁冠对龙潭沟地区下马岭组的认识相符［9－10］。

2.2 储层条件

2.2.1 碳酸盐岩类

雾迷山组储层，以白云岩为主，叠层石、硅质岩发育，野外露头见油苗显示。该类储层具有比较发育的原生孔隙，虽后期被充填，仍具有一定的粒间、晶间孔隙，加之次生溶蚀孔、洞。溶蚀孔洞形状不规则，孔径大小不等，孔喉半径较大，孔隙度为0.0% ～4.7%，平均为1.82%，露头岩样渗透率最大为8.04×10－3μm2，属特低孔低渗碳酸盐岩储层。雾迷山组顶部溶蚀现象比较明显，面孔率达4.70%，可以作为优质储集层;铁岭组各段的储层主要为白云岩、灰岩，泥灰岩、白云质灰岩、硅质灰岩，孔隙度为0.1% ～3.2%，面孔率为2.07%，露头岩样渗透率最大为0.202×10－3μm2，属特低孔特低渗碳酸盐岩储层。碳酸盐岩在构造应力的作用下极易产生构造裂缝，纵横交叉成网状(图1 a)，虽然后期被部分充填、全充填，依然会大大增加渗透率，冰沟地区铁岭组灰岩裂缝发育，有黑色液态沥青渗出(图1 b)。

2.2.2 砂岩类

下马岭组粉砂质页岩夹粉砂岩、细粒含铁石英砂岩(图1 c)，原生孔隙，粒间溶孔、残余粒间溶孔发育，孔隙度为15% ～25%;龙山组下部为灰白、灰黄色中厚层、薄层含砾中粗粒长石石英砂岩、海绿石石英砂岩，夹粉砂质页岩、细砾岩，具有交错层理，显示高能水动力环境，储集类型为孔隙型(图1 d)，23个露头样品薄片分析，孔隙度为0.03% ～18.2%，平均孔隙度为3.83%，最大孔隙半径为41.54 ～200.32 μm，平均孔隙半径为 11.6 μm，属特低孔储层。

2.3 生储盖组合

建昌地区中新元古界野外剖面观察和丈量过程中，曾在许多剖面的不同层系中见到各种级别的油气显示，主要集中分布于雾迷山组白云岩、铁岭组底部砂岩、铁岭组白云岩及龙山组石英砂岩中。根据研究区源岩、储层、盖层分布，认为可以构成4个完整的生储盖组合，即洪水庄组—雾迷山组生储盖组合、洪水庄组—铁岭组—下马岭组生储盖组合、下马岭组自身页岩、砂岩生储盖组合及下马岭组—龙山组生储盖组合。其中洪水庄组—雾迷山组生储盖组合与洪水庄组—铁岭—下马岭生储盖组合分布广泛，从西南部的老庄户到北部喀左、玉皇庙均有出露，推测其在研究区中生界覆盖区之下分布极为稳定，是主要勘探目标。

图1 建昌盆地中新元古界露头储层特征

2.4 构造条件

2.4.1 构造特征

通过分析区域地质图件和解释二维地震资料，编制了建昌盆地中新元古界顶界断裂展布图(图2)。认为九佛堂逆断层、杨树沟逆断层和建昌断层持续活动，在其之间形成了一系列北西向、近东西向调节断层，在盆地西侧主要发育与收缩构造有关的牵引背斜、断鼻等圈闭，在盆地东侧发育与伸展构造有关的滚动背斜、断鼻等圈闭。

2.4.2 构造演化

图2 建昌盆地中新元古界顶界断裂展布

研究区在晚三叠世以前，为稳定的地台发展阶段，发生过3次区域性沉降和2次区域性抬升;从晚三叠世开始，地台开始活化，进入强烈的造山活动阶段。对研究区构造演化起决定作用的主要为印支运动和燕山运动。印支运动主幕印支Ⅱ幕发生在中、晚三叠世之间，是该区第1次造山运动，以塑性褶皱为主，构造形迹主要为近东西向;晚侏罗世末期发生的燕山Ⅱ幕是该区主要运动，九佛堂逆断层、杨树沟逆断层等强烈活动，直至消亡。从早白垩世义县期燕山Ⅲ幕开始活动，大地构造发生明显变化，由挤压应力场转变为伸展应力场，形成伸展构造，建昌断层等正断层开始活动，在九佛堂期正断层活动强烈，形成白垩世断陷盆地，建昌盆地基本构造格局开始形成，中新元古界再次深埋，部分地区开始二次生烃。同时髫髻山期和义县期发生玄武岩、安山岩喷发活动，对缓解建昌盆地中新元古界冷盆效应起到了重要作用，促进了烃源岩生排烃，即第2次大规模生排烃期。

3 油气充注期次

图3 冰沟剖面铁岭组底部砂岩和老达杖子剖面雾迷山组白云岩包裹体分析

本次研究在冰沟剖面铁岭组底部砂岩和老达杖子剖面雾迷山组白云岩采集样品，进行油气包裹体分析。根据包裹体的类型和产状，将其划分为2期(图3):第1期包裹体(图3 a)为深褐色、灰褐色的富沥青液烃包裹体，伴生的含烃盐水包裹体均一温度为80～120℃，主要分布于石英次生加大边内，液烃为主;第2期(图3 b)为沿砂岩、白云岩微裂隙分布的包裹体，呈淡黄色，发绿色、黄绿色荧光，液烃、气烃均有，且气烃含量比第1期增多，包裹体均一温度为120～140℃。根据构造发育史，认为第1次成藏应在印支运动之前，稳定地台发展阶段中新元古界源岩埋深曾达到2 500 m左右，有机质开始进入大规模生排烃阶段的初期，主要以液烃产物为主，后因早三叠世末的印支运动被抬升至地表或近地表，形成的油气藏被破坏，形成重质油或沥青。第2次成藏期在侏罗纪—白垩纪，由于中生代裂陷盆地的发育，中新元古界源岩再一次被深埋，并超过原来曾经达到的最大埋深和温度，烃源岩开始二次生烃，且此时烃源岩已进入高成熟阶段，生成湿气，并在储层中再次聚集成藏。因此结合冰沟、老达杖子剖面油气包裹体资料，认为建昌盆地中新元古界原生油气存在多期充注，并且后期油气充注重要，与欧光习［11－12］、张敏［13］等对冀北—辽西地区中新元古界油气活动期次的认识相似。

4 勘探潜力分析

4.1 资源量估算

根据建昌地区雾迷山组、洪水庄组、铁岭组及下马岭组烃源岩等厚图，碳酸盐岩烃源岩和泥质烃源岩的氢指数及其在高成熟演化阶段的降解率，采用氢指数法计算中新元古界烃源岩生烃量和资源量。中新元古界总生油量为87.34×108t，总生气量为102 870×108m3。由于中新元古界距今时代久远，经历了多次构造运动，运聚系数取值较低，根据区块构造特征，油运聚系数取值为2% ～4%，气运聚系数取值为0.5% ～1.0%，最终计算结果为油资源量为2.30×108t，气资源量为660×108m3，仅洪水组生成和聚集的油资源量为0.62×108t，气资源量为108×108m3，表明建昌盆地中新元古界资源潜力巨大，且主要勘探目的层油气资源量可观。

4.2 勘探方向

根据建昌盆地中新元古界石油地质条件，认为最有利勘探区域为盆地中南部地区(图2)，北部成藏条件略差，主要是因为盆地北部地层埋藏较浅，虽然早期可能成藏，但中新元古界的二次生烃范围较小，无法提供足够的油气。应首先勘探盆地东南部汤神庙断块区，该地区烃源岩埋深大，有利于二次生烃和保存，且断块圈闭紧邻生烃洼陷，油气运聚距离短，有利于就近成藏;其次探索西部杨树沟逆冲断裂、九佛堂逆冲断裂的上盘，此处牵引背斜发育，且主动盘裂缝发育，能够形成良好储集空间，是油气聚集的有利场所，但存在盖层条件变差的风险;再次可以探索东北部木头城子断块和老爷庙断鼻，此处存在二次生烃概率降低的风险。

5 结论

(1)建昌盆地中新元古界洪水组暗色泥岩是主力烃源岩，洪水庄组—雾迷山组生储盖组合及洪水庄组—铁岭—下马岭生储盖组合是重要勘探目标，勘探潜力巨大。

(2)中新元古界存在不少于2期的油气充注，且后期油气充注对现今油气勘探较重要。

(3)依据建昌盆地中新元古界构造特征，寻找原生油气藏，应该选择盆地内构造稳定，在烃源岩第2次大规模生烃之前或同时形成并且后期没有受到破坏的圈闭，同时考虑到断裂对储层的改造作用，依照“一占三沿(占高点、沿长轴、沿扭曲、沿断裂)”的原则，认为汤神庙断块、九佛堂逆断层上盘具有良好油气勘探前景。

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