茫汉断陷成藏条件分析及区带优选

2014-03-06孙宜朴中石化石油勘探开发研究院北京100083

石油天然气学报 2014年6期

孙宜朴（中石化石油勘探开发研究院，北京100083）

1 区域地质概况

茫汉断陷位于内蒙古自治区通辽市（原哲里木盟）的开鲁县、奈曼旗、库伦旗境内，是哲中坳陷中部的一个次级负向构造单元［1～7］。其西北与舍伯吐隆起和陆家堡断陷相邻，东南与哲东南隆起相接，西与东明凸起及八仙筒断陷相隔，东与东苏日吐凸起及龙湾筒断陷相望（图1）。断陷呈北北东向狭长条带状展布，南北长约97km，东西宽约6～32km，面积2150km2，基底最大埋深5000m。

图1 茫汉断陷构造位置示意图

2 成藏条件分析

2．1 地层特征

茫汉断陷基底为元古界和古生界，上覆白垩系齐全。早白垩世发育义县组、九佛堂组（Kj）、沙海组（Ks）、阜新组；晚白垩世发育泉头组、青山口组、姚家组、嫩江组、四方台组和明水组（表1）。其中，Kj和Ks为区内主要勘探层系。Kj下部为深灰色泥岩与薄层灰褐色油页岩互层，夹少量凝灰质泥岩；上部为深灰色凝灰质泥岩夹薄层凝灰质砂岩、棕褐色油页岩、泥灰岩。Ks以深灰色泥岩为主夹浅灰色粉、细砂岩、砂砾岩，底部油页岩较发育，自下而上粒度逐渐变细，泥岩逐渐由灰色变为红绿杂色继而变为紫红色。

表1 茫汉断陷地层层序表

2．2 沉积特征

通过对区内单井相、地震相以及沉积相的分析认为，茫汉断陷为典型的断陷湖盆沉积，发育扇三角洲、辫状河三角洲、滨浅湖、半深湖和深湖等沉积相类型［3］。

2．2．1 九佛堂组沉积时期

Kj沉积时期，茫汉断陷呈现为一个规模较大的断陷湖盆，主要发育扇三角洲、半深湖及滨浅湖相沉积（图2）。

扇三角洲主要发育于断陷西北部和东南部的边缘处。在西北边界发育有3个相对集中的扇三角洲进积体，其中最北部的规模较大，其他2个稍小，均沿剥蚀边界分布。在南东边界发育有2个扇三角洲进积体，呈不规则的扇状向盆地内延伸。断陷北部和西南部剥蚀边界内各发育一个小型的扇三角洲砂体。哈图北部发育一个北北西向展布的辫状河三角洲沉积砂体。湖盆的西南部发育半深湖相沉积，总体为北东向展布，与西北部和东南部发育的扇三角洲接触。半深湖沉积相带内，发育多个水下扇，以上游扇体为物源，通过垮塌、滑坡和浊流作用再次沉积形成。水下扇多发育于上倾坡度较大、下倾较缓的斜坡上，位于浅湖与半深湖过渡地带。

2．2．2 沙海组沉积时期

Ks沉积时期，断陷深湖区面积扩大，扇三角洲分布面积缩小。主要发育扇三角洲、辫状河三角洲、滨浅湖、半深湖及深湖等沉积相类型（图3）。

半深湖沉积区呈北东－南西向展布，与西北部和东南部剥蚀边界区域发育的扇三角洲和辫状河三角洲接触。相对于Kj沉积时期而言，剥蚀边界处的扇三角洲和辫状河三角洲沉积区域缩小甚至消失，在哲参2井以东、图1井以北有一规模较大的深湖区，为该期的沉积沉降中心。

2．3 烃源岩特征

从图1井和哲参2井钻探结果来看［8～11］，Kj和Ks暗色泥岩为断陷的主要烃源岩，其厚度均为50～400m，断陷南部图1井附近为沉积中心，暗色泥岩厚度最大（图4、5）。

对哲参2井24块暗色泥岩样品进行地球化学测试分析发现：Ks样品的总有机碳质量分数（w（TOC））为0．25%～2．24%，平均1．37%；生烃潜量（w（S1＋S2））为0．03%～12．34%，平均4．05%；氯仿沥青 “A”质量分数（w（“A”））为0．004%～0．194%，平均0．061%。Kj样品的w（TOC）为0．14%～1．97%，平均1．12%；w（S1＋S2）为0．03%～10．9%，平均4．09%，w（“A”）为0．004%～0．191%，平均0．076%。Kj与Ks干酪根类型以Ⅱ2型为主，其次是Ⅱ1型，Ⅰ型和Ⅲ型较少。结合镜质体反射率（Ro）来反映区内烃源岩成熟度，Ks暗色泥岩的Ro为0．5%～0．65%，有机质整体处于低成熟演化阶段。对于Kj，根据其埋深不同，有机质成熟度也存在一定的差异。Kj上段1600m以上，烃源岩样品Ro为0．65%～0．70%之间，处于低成熟演化阶段；埋深大于1600m，烃源岩Ro大于0．70%，有机质进入成熟演化阶段；而Kj下段，Ro为1．48%～1．55%，有机质处于高成熟演化阶段。

图2 茫汉断陷Kj沉积相图

图3 茫汉断陷Ks沉积相图

图4 茫汉断陷Kj暗色泥岩厚度图

图5 茫汉断陷Ks暗色泥岩厚度图

综上所述，茫汉断陷下白垩统中，Ks烃源岩有机质丰度相对较高，属中等源岩，有机质类型相对较好，以Ⅱ2型为主，含少量Ⅲ型，烃源岩处于低成熟演化阶段，对油气生成具有一定的贡献。而Kj烃源岩达到好－较好标准，有机质类型以Ⅱ2型为主，大部分处于成熟演化阶段，埋深较大处已进入高成熟演化阶段。茫汉断陷南部洼陷的主力烃源岩应为分布于中央深洼带内的Kj暗色泥岩。

2．4 储层特征

研究区Kj上段砂体厚度变化较大，哲参2井以南砂体较为发育，厚度大于360m （图6）；Ks砂体厚度一般介于20～100m之间，断陷中心厚度较大，向两侧斜坡逐渐变薄（图7）。物性分析结果表明：Ks孔隙度介于2%～13．51%之间，平均为8．6%；渗透率介于1．22～19mD之间，平均为6．7mD；Kj隙度介于1．4%～11．8%之间，平均为5．5%；渗透率介于1～2．72mD之间，平均为1．26mD。故茫汉断陷Ks储层具有低孔－低、特低渗特征，而Kj储层具有特低孔、超低孔－特低渗、超低渗特征，储层物性由浅层至深层逐渐变差。但Kj砂体明显较Ks发育，断陷中心的水下扇和斜坡上的扇三角洲为区内有利的储集相带［5］。

图6 茫汉断陷Kj砂岩厚度图

图7 茫汉断陷Ks砂岩厚度图

2．5 生储盖组合特征

研究区区域性盖层为Ks中、上部大套泥岩组合，为最高水位时期沉积形成的一套稳定的细粒沉积。其单层泥岩厚度介于15～35m之间，平均可达20m，全区分布相对稳定，可连续追踪。除区域性盖层外，研究区内仍发育一定数量的局部盖层，只要薄层泥岩组合达到一定厚度即可局部封盖油气，如Kj内的泥岩即可局部封盖其下部形成的油气藏。

通过分析茫汉断陷储层及盖层分布特征，对比周边陆家堡、钱家店、龙湾筒断陷的主要出油层位［6，9］，总结出区内2套典型的储盖组合：①以Kj中部砂砾岩为储层，上部泥岩为盖层；②以Kj顶部及Ks底部砂岩为储层，Ks泥岩为盖层。其中，第2套储盖组合在区内平面上分布更为稳定，且邻近于成熟的优质烃源岩。

3 区带评价及优选

结合构造解释和区域地质研究成果发现，茫汉断陷共发育6个构造带，分别为南部断阶带、中央洼陷带、中央次洼带、西部斜坡带、东部陡岸带、北部凸起带（图8）。其中，南部断阶带紧邻生烃洼陷，具良好的油气源条件；发育大型的断鼻及断背斜构造，形成时间早，易于捕获油气；断裂规模较大，以正断层为主，可沟通烃源岩及储层并改善储集性能；其上部构造稳定，断裂发育较少，有利于油气藏的保存。综合上述特征，南部断阶带为研究区内最有利勘探区带。