胡力海洼陷油气成藏主控因素研究

2013-09-26许晓宏长江大学地球科学学院湖北武汉430100

长江大学学报(自科版) 2013年26期

许晓宏，李威（长江大学地球科学学院，湖北武汉 430100）

胡力海洼陷是钱家店凹陷下白垩统沉积最厚、面积最大的次级洼陷，洼陷呈北东－北北东向展布。研究工区位于胡力海洼陷北部，长约24.8km，宽约12km，面积约200km2，由东部缓坡带和中央洼槽带组成。该区主要发育九佛堂组和沙海组2套生油层系，构造背景、断层发育及有利的储集相带控制了部分油气的运移和圈闭的形成，从而主体上控制了油气的分布[1]。下面，笔者对该区油气成藏主控因素进行深入分析，为下一步油气勘探工作提供参考。

1 成藏条件

1.1 烃源岩

胡力海洼陷主要发育九佛堂组和沙海组2套生油层系。九佛堂组生油岩是断陷发育中早期的产物，沙海组是断陷发育中晚期的产物。根据钻井显示，工区范围内暗色泥岩分布广，厚度大。九佛堂组地层以半深湖－深湖相灰黑色泥岩为主，沙海组地层以浅湖－半深湖相深灰泥岩为主，洼陷北部发育有黑色泥岩和褐色油页岩。

生油岩有机质丰度是生油岩评价的重要指标之一，是含油气盆地油气生成的物质基础，胡力海洼陷的主要目的层有机质丰度统计如下（见表1）。从表1中可以看出，九佛堂组属于好生油岩，沙海组下段属于较好生油岩，阜新组属于差生油岩。

通过对干酪根元素、镜质体反射率等地化特征的分析，九佛堂组上段和下段生油母质分别为Ⅱ1－Ⅱ2型，沙海组为Ⅲ型。有机质成熟门限深度为1400m，低熟带为1400～1700m，1700m以下为生烃排烃阶段。从生油期上看，九佛堂组生油岩在沙海末期已经进入生油期，可以形成一定规模的油气藏；至阜新中晚期，九佛堂组全部进入生油期，生油岩全部成熟，达到生烃排烃的高峰期，沙海组下段的暗色泥岩段在阜新中晚期进入生油期，阜新末期，由于盆地整体抬升，地层遭受剥蚀，使一部分刚进入生油高峰期的九佛堂组生油岩未能充分完成生烃排烃过程，同时也使具有较好生烃能力的沙海组下段的暗色泥岩长期处于低成熟阶段，生烃排烃能力受到很大影响。而沙海组上段和阜新组的生油岩至今未进入生油门限。

表1 胡力海洼陷有机质丰度

1.2 储集层

该区碎屑岩储层是胡力海洼陷的主要储集岩，其中以MSC1、MSC2中期旋回层序最为发育。通过岩心观察、薄片鉴定和粒度分析，分析得出工区内储层岩石的成分成熟度和结构成熟度较低。区内储集层中石英和长石的含量较低，不稳定主份岩屑含量较高，大约有50%以上，岩屑主要为凝灰岩，广泛分布于九佛堂组中。粒度分析表明，大多数岩石都是几种不同粒径组成的混合体，仅有极少数岩石在某一粒径范围超过了50%，且泥质含量较高。根据观察分析，某些碎屑岩几乎包含了从砾到泥所有粒径区间的组分，这表明沉积物没有经过长距离搬运与分选就堆积沉积下来了，据粒度分析可以看出，分选性为差或者较差。碎屑岩以次圆－次棱为主，岩心观察中，磨圆性差别较大，既有磨圆较好的砾石，也有几乎没有磨圆的次棱状砾石。同时，不稳定组分的含量较高，也反映了区内岩石的结构成熟度较低[2]。

胡力海洼陷主要为砂砾岩，孔隙度一般为10%～16%，渗透率绝大多数小于1×10－3μm2。孔隙度随着深度的增加而减小，在1500m以上，孔隙度集中在10%～20%，在1500m以下，孔隙度大多小于10%，仅有少部分在10%～15%之间，孔隙类型以次生粒间孔、粒内溶孔为主。目的层埋藏越浅，储集物性越好。

1.3 盖层与遮挡条件

盖层是位于储集层之上能够封隔储集层使其中的油气免于向上逸散的保护层。盖层条件对油气藏的形成起着至关重要的作用。在研究区MSC1中期旋回（九佛堂组下段）凝灰岩和凝灰质泥岩分布于扇三角洲扇根沟道间微相和近岸水下扇辫状沟道间微相。在研究区MSC3-MSC5及MSC2中期旋回（九佛堂组上段）广泛分布暗色泥岩。MSC2中期旋回顶部和MSC3中期旋回的大套泥岩成为1～4号圈闭很好的盖层，MSC1中期旋回顶部和MSC2中期旋回底部的薄层泥岩成为5号圈闭的盖层，为防止油气逸散提供了很好的遮挡条件。

1.4 圈闭类型

构造研究表明，MSC1、MSC2中期旋回沉积时期，断裂活动强烈，断块差异活动加剧，古地形反差大，盆地急剧下沉，周边山地上升，使盆地和周边高差悬殊，碎屑物质供应充足。盆地主体为半深湖－深湖相，碎屑物质沿盆地西侧断裂带形成一系列水下扇，低缓的东部斜坡带则形成带状或席状的扇三角洲沉积体系，水下扇及扇三角洲滑塌则形成湖盆中央的深水浊积扇。盆地的断裂活动、斜坡背景上的水下扇及扇三角洲沉积、深湖泥岩中的浊积扇为断块、岩性、断层－岩性复合圈闭及油气藏的形成提供了极为有利的条件。

综合分析，胡力海洼陷西北断阶带发育断块为主的构造圈闭，东部构造斜坡与扇三角洲上倾尖灭砂体可形成构造－岩性圈闭，中部洼陷带的水下浊积扇砂体被包围于深湖相泥岩之中，极易形成砂岩透镜体岩性圈闭。

1.5 运移条件

油气优势路径模拟得到的油气优势运移预测结果表明，油气从胡力海中央洼陷烃源区开始向盆地边缘高部位运移，但并非均匀地向四周扩散，形成了指向西北、东部的2个主要优势运移方向。勘探实践证明，盆地西北边缘的钱2井已发现油气。

断层在地质历史中可表现为开启和封闭2种状态，开启断层构成了油气运移的纵向通道，运移路径可以穿越断层由下降盘到达上升盘。而封闭断层则阻碍油气的运移，可改变输导体中油气运移的路线或形成圈闭及油气藏。

胡力海洼陷九佛堂组上段发育近岸水下扇、浊积扇、扇三角洲等沉积相带的砂体，主沟道或主河道位置砂地比值高，储层物性好，是优势运移路径发育部位，而泥岩为主的沉积相带由于缺乏有效输导体，油气运移难以发生。

2 成藏控制因素

2.1 构造背景

胡力海洼陷南北长，东西窄，来自东西方向的物源深入，使得盆地内储层广泛分布；多期次的构造运动，特别是中晚期受构造反转作用的影响，区域隆起，形成了东北－西南走向凹槽构造，工区北高南低，横向上东高西低[3]。这种构造背景控制了砂层展布范围和总的油气运移的流体势，使得斜坡区既是储层发育区，又是油气运聚的主要指向区。

该区构造具有较好的继承性，整体构造格局基本一致。洼陷被断层分割为3个断裂带（见图1）：西部Ⅰ号断裂带为陡坡带，构造主要为北高南低的断块或断鼻构造，内部被小断层进一步分割为多个小断块；东部Ⅲ号断裂带为向西单斜地层，上倾方向被断层所封闭缓坡带；中央Ⅱ号断裂带为洼槽带，构造主要为单斜地层上倾方向及两侧被2条断层所夹持的断垒地块。在这种构造背景下，断块圈闭、断层－岩性复合圈闭、岩性圈闭均有形成，为各类油气藏的形成提供了良好条件。

图1 胡力海洼陷断裂分区图

2.2 断层封堵性

一般来说，断层活动期间起着油气通道作用，在断层静止期，断层封堵性受断层力学性质、断层剪切带、泥岩涂抹带、断层两盘岩性配置关系等众多因素控制，因此即使同一条断层在不同的层位，不同部位其封堵性也是不同的。

通过对构造精细解释发现，油气分布受断层控制明显，断层封堵性对该区油气富集具有至关重要的影响[4]。1号圈闭为断层－岩性圈闭，位于中央洼陷带北斜坡低部位，在东西两侧由早期的近南北向的2条断层封堵（见图2）。3号圈闭为断块圈闭，位于西部断阶带北部构造高部位，在东西两侧由早期的近南北向的断层和后期的一条小断层封堵（见图3），南北2侧同样由早期的近南北向的断层和后期的一条小断层所封堵。

图2 1号圈闭地震剖面图

2.3 储层物性

沉积作用控制了碎屑岩储层的成分、结构、粒度、分选、厚度及原始孔隙结构等特征，是深层有效储层发育的内因，是影响储层储集性能的地质基础，不同沉积微相砂岩储集性能之间存在明显的差异。胡力海洼陷西部主要为近岸水下扇相沉积，其中，辫状沟道频繁摆动迁移，砂体多期复合叠置，发育规模大，横向连片性较好。储层物性具明显相控规律[5]，据不同沉积微相孔、渗统计结果（见表2）分析，储集砂体中，扇根主沟道、扇中辫状沟道储集物性较好，孔隙度大于11%，渗透率大于3×10－3μm2，其次为扇中辫状沟道间，孔隙度平均值为7.9%，渗透率大约为2×10－3μm2。胡力海东部为扇三角洲相，其中前缘砂体孔隙度较好，但因杂基含量较高，渗透率小于1×10－3μm2。