阿尔凹陷油气成藏控制因素及成藏模式研究

淡伟宁

（长江大学地球物理与石油资源学院，湖北 武汉430100）

（中石油华北油田分公司勘探开发研究院，河北 任丘062552）

李晓红，邓国华，隋丽敏 （中石油华北油田分公司勘探开发研究院，河北 任丘062552）

阿尔凹陷位于二连盆地巴音宝力格隆起区东北部，南与巴音都兰凹陷北洼槽相邻，东与乌里雅斯太凹陷隔隆相望，是近几年华北油田在二连盆地新区发现的一个新凹陷，下白垩统 （K1）沉积面积约1200km2。2008年，钻探阿尔1井、阿尔2井、阿尔3井获得工业油流，勘探获得突破，经过几年勘探开发，目前是二连油田重要的产油基地。

二连盆地是在海西地槽褶皱基底上发育起来的中生代断陷湖盆，由多个分散的小断陷组成，由于它们同处一个盆地，每个凹陷的基本石油地质条件相似，所以它们的油气成藏控制因素和成藏模式具有一定的相同点。但是，每一个凹陷又是一个相对独立个体，它们在盆地中所处的位置不同，造成油气成藏控制因素和成藏模式各具特色，研究凹陷的成藏控制因素和成藏模式，对提高勘探成效有重要作用。

1 成藏控制因素

1.1 优质烃源岩控制油藏分布

1）烃源岩特征 阿尔凹陷发育腾一段、阿尔善组2套成熟烃源岩，与二连盆地大部分凹陷相似，它在裂陷初期的主要沉积作用是对古生界或侏罗系基底的填平补齐。但是，可能是远离盆地南侧的造山带而原始地形平坦，阿尔凹陷下白垩统巴彦花群的下部缺失了二连盆地大部分凹陷常见冲积扇－扇三角洲－辫状河流粗碎屑沉积组合，与基底直接接触的阿三段是一套扇三角洲前缘和辫状河三角洲前缘砂体与湖泊相泥岩的中－细碎屑沉积组合。在凹陷的南部甚至缺失阿三段，直接覆盖在基底之上的阿四段以一套湖泊－湖底扇为主，夹扇三角洲前缘和辫状河三角洲前缘砂体的沉积组合。正是由于成湖期早，且湖泊发育的时间长，导致阿尔凹陷出现了二连盆地真正意义上的腾一段和阿尔善组2套有效的烃源岩。

①腾一段。腾一段烃源岩厚度300～500m，占地层厚度70%以上。据阿尔1井、阿尔6井地化指标统计，腾一上亚段烃源岩TOC （总有机碳含量）平均3.17%，S1＋S2（生烃潜量）平均19.42mg／g，“A”（氯仿沥青 “A”含量）平均0.1754%，总烃平均0.0659%，干酪根类型为Ⅱ1型，属很好－好烃源岩。腾一下亚段烃源岩TOC平均1.64%，S1＋S2平均9.5mg／g，“A”平均0.156%，总烃平均0.0822%，干酪根类型为Ⅱ1型，属于好烃源岩。

②阿尔善组。阿尔善组烃源岩厚度200～300m，占地层厚度50%以上。阿尔善组四段烃源岩TOC平均0.82%，S1＋S2平均1.96mg／g，“A”平均0.0899%，总烃平均0.0352%，干酪根类型为Ⅱ2型，属中等烃源岩。阿尔善组三段烃源岩TOC平均1.12%，S1＋S2平均3.23mg／g，“A”平均0.1401%，总烃平均0.0352%，干酪根类型为Ⅱ2型，属好烃源岩。

2）优质烃源岩的分布 在二连盆地的富油凹陷中，往往存在一套优质烃源岩，它对油气成藏起重要作用。纵向上烃源岩各项有机质丰度指标随着沉积环境的变化而变化，但往往在某一层段里，烃源岩丰度指标比邻近层段要高出许多，达到一个峰值，而且纵向上有一定厚度，这就是优质烃源岩发育区。通过综合多口单井地化指标发现，阿尔凹陷的优质烃源岩一般来说TOC大于2.0%，S1＋S2大于20mg／g，“A”大于0.1%，IH （烃指数）大于450mg／g。层系上，优质烃源岩主要分布在腾一上亚段和腾一下亚段的上部，TOC平均3.77%，最大6.65%，“A”平均0.326%，最大0.72%，S1＋S2最大51.37mg／g，烃源岩分布面积较广，主要分布在凹陷中部主洼槽区。

3）优质烃源岩对油藏的控制作用 腾一段优质烃源岩生油强度最高达到700×104t／km2，对凹陷资源量贡献大，贡献资源量占整个腾一段资源量70%。由于阿尔凹陷油气距离近，优质烃源岩对油藏控制作用明显。通过对已发现的油藏位置与优质烃源岩展布平面关系研究发现，腾一段油藏分布与腾一段优质烃源岩分布具有密切关系。油藏基本分布在优质烃源岩厚度大于100m区域，在优质烃源岩发育的中心，形成阿尔凹陷最大的整装油藏－阿尔3井油藏。从钻探成效来看，失利的探井大多分布在优质烃源岩外或者较薄的区域。纵向上，虽然从阿尔善组到腾一段均有烃源岩分布，阿尔善组至腾一段也发现了油层，但是油层主要是分布在腾一段优质烃源岩内的砂体或附近的砂体内，已发现的油藏储量有80%以上受优质烃源岩控制。

1.2 陡带扇三角洲砂体是油藏的主要储集体

1）陡带砂体特征 二连盆地大多数凹陷陡带一般发育小而多的扇三角洲或水下扇，这类沉积体系的砂体特点是横向变化快，单个砂体规模一般较小。阿尔凹陷具有清晰的边缘相和独立的沉积体系，陡带沉积体系远比缓坡带发育，下白垩统在凹陷陡坡侧以断裂与边缘凸起或隆起对接，凹陷的陡坡侧，扇三角洲砂体沿长轴方向成群分布，并且在横向上沿着断阶错落分布，发育数个大型的扇三角洲，在缓坡侧沿斜坡向上逐层超覆。由于断阶控制了沉积坡折和水体深度的变化，往往造成扇三角洲砂体在二级和三级断阶下被厚层泥岩所掩盖，从而形成多个良好的储盖组合和侧向封堵。例如在阿尔3井－阿尔4井区发育的腾一下段大型塑源侵蚀扇三角洲沉积，面积在80km2以上，由于扇体面积大，直接进入主湖区，从而有利相带面积广，砂体平面延伸距离宽，储层物性好。这类砂体储层单层厚度均一，横向连通性好，夹持在深灰色的烃源岩中，形成有利的生储盖组合。

2）陡带砂体对成藏的控制作用 阿尔凹陷的主要油气藏赋存于陡坡侧或与陡坡侧相关的腾一下亚段上部和 （或）腾一上亚段上部砂体中，包括扇三角洲前缘水下分流河道砂体、扇三角洲前次生滑积扇砂体和洼槽区东侧湖底浊积扇砂体。这些砂体数量多、成分成熟度和结构成熟度中等，孔渗性能较好，多属于好的和比较好的储层。从地震剖面上可清楚地看出，这些砂体横向连续且处于盆缘断阶下的反转背斜高位上，并且有同沉积断裂系统沟通下伏腾一下亚段优质烃源岩，上覆盖层则为腾一上亚段优质烃源岩和腾二段巨厚的湖相泥岩，油源和盖层条件十分优越。

1.3 不整合面对油气运移和富集的控制

油气的运移主要有3种途径：砂体输导、断层垂向运移和不整合面横向运移。油气的大规模横向运移主要是靠不整合面，因此，不整面形成的油气藏越来越受到石油地质界的重视。在东北亚盆地系及二连盆地区域构造大背景下，阿尔凹陷构造演化与二连盆地其它凹陷一样，大致经历了3个较为完整的裂陷－反转旋回，形成了3个裂陷亚原型以及相应的3个构造不整合面，其中位于烃源岩中的不整合面对油气的运移和聚集成藏起到极为重要作用。

阿尔凹陷沉积特点和二连盆地大多数凹陷一样，岩相变化快，砂体输导油气距离短，同时，断层不是十分发育，断层和砂体对油气运移作用不明显，因此不整合面成为油气运移的重要通道，尤其是成熟生油层内不整合面是最有利的 “聚油面”。腾一段内部发育的区域性不整合面对油气运聚起主要控制作用。首先，腾一段是凹陷烃源岩质量最好的层段，腾一段内部不整合面具有油源优势，它直接接受上下相邻烃源层排出的烃类，同时大量接受沿着砂砾岩输导层侧向运移来的烃类，然后油气沿着不整合面附近有利的圈闭中优先成藏。其次，不整合面之上腾一上亚段沉积时，湖盆发育进入了一个广盆湖盆发育时期，发育了一套横向分布稳定、范围广、连续性好的区域性盖层，进入成藏期后，这套区域性盖层对油藏起良好保存作用。同时，腾一上亚段也是一套良好生油岩，可以向不整合面供油。第三，区域性的不整合面往往是一个构造运动结束另一个构造运动的开始，因此许多断层均终止于不整合面，进而油气垂向运移也终止于不整合面。从赛汉塔拉期开始，盆地发育由断陷转入坳陷发育阶段以及回返抬升阶段，阿尔凹陷断裂活动不明显，穿透巨厚的盖层能力降低，这也为油气在腾一段下部聚集提供了保障。

从阿尔凹陷的勘探成果看，主要含油层系也是分布在成熟生油层内不整合面上下，其中又以腾一段内部不整合面以下的腾一下亚段最为富集，不整合面上下的油藏占已发现油藏80%以上。

2 油气成藏模式

阿尔凹陷的油气成藏模式有碎屑岩和潜山2大类 （见图1），碎屑岩成藏模式占主导地位。

图1 阿尔凹陷油气成藏模式图

2.1 碎屑岩油藏成藏模式

1）陡坡带低位背斜－扇三角洲前缘成藏模式 在阿尔凹陷东侧陡坡带与洼槽区交界处，腾一下亚段扇三角洲前缘水下分流河道砂体向洼槽区不断推进，砂体大面积分布且物性较好，砂体靠近沉积中心且覆盖厚暗色泥岩之上，又有上覆的腾一上亚段和腾二段的大套暗色泥岩封盖，形成良好的生储盖组合。沉积物在差异压实作用下逐渐形成正向构造，腾一下亚段沉积末期的构造挤压反转又加剧了构造幅度，并且在构造的顶部产生纵张正断层系统，构成良好的岩性－构造圈闭的雏形。随后，在腾一上亚段和腾二段沉积期的新一轮裂陷－反转旋回的拉张应力场中，背斜顶部的反向正断层系进一步发展成为地堑式纵张塌陷而形成背斜。由于砂体物性好、构造背景与砂体配置关系佳、油源充足的特点，这种地方的成藏条件十分优越，据此建立了陡坡带低位背斜－扇三角洲前缘成藏模式。以该模式作为指导落实圈闭，钻探了阿尔3井、阿尔4井、阿尔41井等，均在腾一下亚段获得高产油流，发现了阿尔3大型构造－岩性油藏。

2）陡坡带反转构造翼部－扇三角洲前缘成藏模式 陡带发育多个大型的扇三角洲沉积体，不同亚相的砂体储层物性差异大，物性好的砂体有利于成藏。二连盆地各个凹陷边缘的扇三角洲根部和扇面河道是粗碎屑快速堆积的地方，恰好也是反转构造发育的主体位置，砂体由于搬运距离短，来不及磨圆和分选，造成了沉积物储集物性差，含油性也差。相反，反转构造的西侧翼部，大致处于扇三角洲中部与前缘过渡区，相当于扇面河道与水下分流水道过渡区，由于经过了一定的水流分选，砂体储层物性较好，含油性变好。阿尔凹陷也不例外，在反转构造作用下，东侧陡坡背斜构造带中的每个构造主体大多数对应着扇根部位，而构造翼部大致对应着扇三角洲中部与前缘过渡区，当条件适宜时其砂体也可以向下延伸到洼槽区边缘，因此规模较大，其侧下方有巨厚的优质烃源岩，上面有巨厚的盖层，也有较好的油气成藏条件。结合构造位置和沉积相带构建了陡坡带反转构造翼部－扇三角洲前缘成藏模式。以这种模式作为指导，钻探了沙麦背斜翼部的阿尔2井和阿尔22井，发现了沙麦油藏。

3）洼槽区－物性封闭成藏模式 洼槽区是湖底浊积扇发育的地方，多期次的浊积砂体互相叠加形成密集的砂泥互层，浊积砂体经过2次水携作用，物性条件较好，又包裹在巨厚的湖相泥岩之中，封闭成藏条件较好，由此构建了洼槽区－物性封闭成藏模式。阿尔61井就属于这种成藏模式，油层分布在阿尔善组四段烃源岩中，储层是长石石英砂岩，成分成熟度高，试油获得了自喷高产油流。这类模式的油藏，由于湖底扇砂体规模不大，因此油藏规模也不大，但是它的砂体物性好，油源充足，往往是富集高产区块。

4）缓坡带坡折－辫状河三角洲前缘成藏模式 在凹陷西侧的斜坡带，主要是辫状河三角洲的沉积模式，辫状河三角洲都具有长期发育的特征。由于有较长距离的搬运磨圆和一定程度水携分选作用，特别是在靠近洼槽区的辫状河三角洲前缘水下分流河道砂体，具有较高的成分成熟度和结构成熟度，物性条件较好。由于斜坡坡度不大，地形较缓，所以这类砂体具有分布面积广，单层厚度薄的特点。斜坡区多发育有沉积坡折，坡折带是沉积环境和水动力条件突然改变的转折处，沿着坡折带的走向，呈裙带状展布一系列扇三角洲或辫状河三角洲沉积体。这些砂体往往伸入生油洼槽中，被优质烃源岩包围，油源和封盖条件非常好，容易形成富集的油藏。由此构建了缓坡带坡折－辫状河三角洲前缘成藏模式，以这种模式在阿尔凹陷已发现了阿尔17井、阿尔23井、阿尔52井等多个油藏。

图2 阿尔凹陷基底潜山 （火成岩、变质岩）裂缝型储层油气成藏模式

2.2 潜山油藏成藏模式

阿尔凹陷的古生界基底和二连盆地一样，在经历了印支期的大幅拱升，燕山期强烈的块断运动之后，造成了区内古潜山的类型多种多样，目前已知的主要类型有内幕型、风化壳型和断棱式等，与之对应有以下3种潜山成藏模式。

1）逆倾坡潜山内幕成藏模式 凹陷周缘地质露头表明，古生界岩性较为复杂，尤其在斜坡地区。但也正是不同岩性之间物性 （刚性、塑性）差异造成裂缝发育程度的不同，刚性岩石裂缝发育成为储层，上覆塑性岩石的裂缝不发育而成为盖层，从而在潜山腹地形成储盖组合，由此构建了逆倾坡潜山内幕成藏模式 （图2（a））。

2）断块潜山成藏模式 断块潜山是受断层控制的基底断块，其成藏模式取决于油源、盖层及基底顶部风化壳的储集条件 （图2（b））。阿尔凹陷成湖期早，覆盖在断块潜山之上的阿三段和阿四段生油岩厚度大、质量好，尤其是在凹陷西侧缓坡部位，上覆地层既是烃源层也是好盖层。断块潜山成藏的关键在于基底顶部风化壳及裂缝发育程度，也就是潜山的储集条件。这种油藏在缓坡带和陡坡带都有发育。其圈闭在缓坡带主要由基底次级地垒两侧反向正断层挟持的断块构成，在陡坡带则由边缘阶梯状断层挟持的断阶构成。

3）残丘潜山成藏模式 在阿尔凹陷西侧斜坡带上发育有多个由古生界基底经过褶皱变质、风化剥蚀形成的古生界残丘潜山 （图2（c））。残丘山的储集条件主要取决于风化壳的发育程度。阿尔62井、阿尔26井等在钻探古生界凝灰岩残丘潜山，见到薄层的气测异常，有荧光和油迹显示。虽然该成藏模式没有见工业性油藏，应该是阿尔凹陷下步勘探重点关注的方向。

3 结 语

阿尔凹陷具备二连盆地富油凹陷普遍的石油地质特征，烃源岩发育、资源量大，具有良好的构造背景和生储盖组合，除此之外，它还具有自身独特的石油地质特征，大规模反转构造背景和陡带物源丰富形成大规模扇三洲砂体。阿尔凹陷从勘探获得突破到实现快速高效勘探，正是把握好了这些独特的石油地质特征，构建了合理成藏模式指导圈闭落实、优选钻探的结果。阿尔凹陷的发现，丰富了二连盆地油气成藏的认识。