二连盆地武川凹陷地质特征及油气藏分析

2015-08-09李惠林

河南科技 2015年8期

李惠林李恒

（内蒙古煤炭地质调查院，内蒙古呼和浩特 010010）

近几年，通过对二连盆地南部展开大规模的地震勘探，陆续发现许多新凹陷，该区侏罗世——早白垩世与盆地的其他地区相同［1-2］，经历了沉降和填充，发育多个沉积凹陷，但后期又经历了多次构造活动，现今发现的多为残留型凹陷，地质条件复杂。中石油华北油田近年对南部凹陷陆续展开勘查工作，并取得一定成果，例如对乌兰花凹陷的勘探就获得重大突破，其中红井构造兰42井获得工业油流，录井见现实59.26/29 层，其中油浸1.31m/3层、油斑6.68m/2 层、油迹2.51m/3 层。电测解释I、II类油层5.6m/2层，对931.0～934.6m抽汲求产，获得日产油6.15m3，发现了新含油构造。

武川凹陷的勘查工作仅在2000年完成首钻武1 井，2 000m 完钻，岩性以火成岩为主，含油情况还尚未摸清，因此全面研究本区地层层序及生油条件对下一步勘查工作具有重要的指导意义。本文根据该区三维地震解释资料及周边钻孔显示，系统研究了该区地层层序及构造发育状况，并对该区生油条件进行了综合评价。

1 地质背景

二连盆地群所在区域构造位置为内蒙古自治区中部，东起大兴安岭西坡，西至狼山，北接中蒙边界，南达阴山山脉北麓；该盆地群是在海西褶皱基底上发育起来的中新生代断陷盆地：基底是古生界变质岩；沉积盖层自下而上依次为：中下为侏罗统阿拉坦合力群碎屑岩含煤建造，上为侏罗统兴安岭群火山岩夹碎屑岩建造，下为白垩统巴彦花群碎屑岩含油建造及新生界松散沉积。二连盆地群构造格局特征除了NW 和SE 边界隆起外，总体格局是在大兴安岭隆起带与东乌旗隆起带以及宁城-化德隆起带之间展布的两坳一隆，即中央隆起，南北断陷成带，近北东向斜列展布的区域构造格局。

武川凹陷行政区划隶属内蒙古自治区呼和浩特市武川县，构造上位于二连盆地温都尔庙隆起南缘，乌兰花凹陷西南边，面积约1 400km2（图1），推测基底最大埋深3 500m，为北东走向［3］。

图1 武川凹陷构造位置图

2 研究区地质

2.1 构造演化

本区进入侏罗纪前，古生代褶皱基底以断裂运动为主，即沿武川县-四子王旗一线发生大规模的北西、南东向拉张作用形成了北东向断陷凹陷，首先沉积了河湖沼泽相含煤碎屑岩系-侏罗系五当沟组；随后凹陷范围继续扩展，快速堆积一套类磨拉石红色碎屑岩建造-侏罗系大青山组；侏罗系末期，武1 井位置中央火山活动，北洼槽强烈抬升，造成侏罗系强烈剥蚀，而南洼槽缓快抬升，侏罗系地层得以保存；进入早白垩世，断裂运动再次活跃，南凹进一步扩张，连续沉积了李三沟组，固阳组，早白垩世晚期由于断裂活动诱发了火山活动，在凹陷南端堆积了一套基性火山岩建造（白女羊盘组）；新生代第三系凹陷进入坳陷期，断陷“填平补齐”。

2.2 构造特征

2012年，对武川凹陷96年采集二维地震进行重新处理17 条557km，测网密度达2×3-4×8km。通过对新资料的重新分析，认为武1 井钻遇的中央火成岩带把凹陷分割成南北两个洼槽，南、北洼槽面积相当，基底埋深南洼槽较深；南洼槽地震相为成层性较好的连续反射，具有勘探的意义。通过地震资料解释，研究区构造条件简单，发育一条NE走向的正断层，断距约30～200m。区内构造圈闭特征如下表1，各地层顶面发育构造如图2、图3。

表1 构造圈闭要素表

图2 武川凹陷武1西圈闭侏罗系五当沟组顶面（T11’）构造图

图3 武川凹陷武1西圈闭侏罗系大青山组顶面（T11）构造图

2.3 沉积特征

由于武1 井对武川凹陷不具代表性，地层划分主要根据地震、地质露头等资料，识别地层不整合面，对各层系的地震反射波阻特征进行划分，划分了4套反射层系，推测地质分层如下：

T8 反射层：白垩系固阳组（K1g）与白垩系李三沟组（K1ls）地层分界，为整合接触。

T11反射层：地震反射特征主要为中低频、中振幅、较连续，是白垩系李三沟组（K1ls）与侏罗系大青山组（J1d）地层分界，为角度不整合接触。

T11’反射层：地震反射特征主要为中高频、强振幅、连续，是侏罗系大青山组（J2d）与侏罗系五当沟组（J2w）地层分界，为整合接触，如图4。

Tg反射层：侏罗系与古生界地层分界，为区域角度不整合接触。

对应上述的地震反射层，结合二连盆地集宁地区地质露头调查资料，对武川凹陷地层及其特征进行初步推测。

图4 武川凹陷T11’地震反射层等TO图

本区发育的地层自下而上，古生界（Pz），侏罗系五当沟组、大青山组、白垩系李三沟组、固阳组，上覆第三系地层，见图5、图6。

图5 HB96-521测线地震解释剖面

图6 HB96-521测线地震地质解释剖面

①凹陷内基底古生界地层仅依靠地震资料无法准确识别，结合周边地质露头，石炭纪—二叠拉纪花岗岩类沿凹陷边缘大面积分布，推测古生界为一套花岗岩地层。

②从早古生代开始，推测首先沉积为侏罗系五当沟组（J2w），该地层露头分布于凹陷南部，由于该时期太平洋板块和华北陆块活动的加剧，本区进入断陷时期，在拉张作用下形成山间断陷凹陷，于温暖潮湿的气候条件下沉积一套河湖沼泽相含煤碎屑岩系—侏罗系五当沟组，岩性为砂岩、页岩、炭质页岩及煤层。

③侏罗系中期，断陷凹陷范围继续扩展，快速堆积一套类磨拉石红色粗碎屑岩建造—侏罗系大青山组（J1d），该地层露头分布于凹陷南部，岩性为紫红色砾岩、砂岩、粉细砂岩、泥灰岩、页岩。

④早白垩世初期，构造体制总体上为伸展拉张，沉降期先是在干旱炎热的强氧化环境下快速堆积一套红色粗碎屑岩系—白垩系李三沟组（K1ls），角度不整合于大青山组之上，该地层露头分布于凹陷西南部，岩性为灰紫色、灰黄色粗砾岩、含砾粗砂岩及砂砾岩夹砂质泥岩。

⑤早白垩世中期，气候变得较为温暖。快速堆积灰绿、黄绿色调的含煤线粗碎屑岩系—白垩系固阳组（K1g），该地层露头分布于凹陷北部，岩性主要为黄褐色、黄绿色砾岩、含砾粗砂岩、中细砂岩及粉砂质泥岩、灰绿色砂质泥岩、泥岩、黑灰色炭质泥岩夹煤层、煤线，在苦鸡壕赖钻孔中见下部层位为炭质泥岩夹煤线，铝土质页岩及含油质页岩，但未见底，厚度249m。

3 生储盖条件

3.1 烃源岩

二连盆地南部凹陷中，与油气有关的沉积地层主要为侏罗系和白垩系［4］。早中侏罗世发育湖相、扇三角洲相、河流相沉积，局部为冲积扇沉积，晚侏罗世以冲洪积相建造为特点；早白垩世早期继承了晚侏罗世的沉积，仍以冲洪积相沉积为主，到中晚期开始发育湖泊相和河流相，末期局部地区接受火山岩和次火山岩相沉积，晚白垩世为盆地的填充补齐沉积，主要为湖泛和河泛沉积。

于温暖潮湿气候条件下沉积的河湖沼泽含煤碎屑岩系-侏罗系五当沟组，岩性为泥岩、页岩、碳质页岩及煤层；湿暖气候下快速堆积的灰绿、黄灰色调的含煤线碎屑岩系-白垩系固阳组的灰绿色泥岩、灰色碳质泥岩、页岩、煤层。五当沟组及固阳组为两套生油岩，两组烃源岩热演化均已进入成熟阶段，并处于生油高峰期。其中五当沟组烃源岩有机碳含量为2.95%～5.79%，氯仿沥青“A”含量为0.13%～0.50%，平均0.101%，总烃含量581×10-6～2 611×10-6，镜质体反射率在0.68%～0.85%，最高热解峰温（Tmax）达454°C。固阳组有机碳含量平均为1.99%，氯仿沥青“A”含量为0.027%～0.329%，平均0.101%，总烃含量470×10-6，镜质体反射率0.75%，热解最高峰温为435°C［5］。

3.2 储油层

资料分析，侏罗系中期，断陷不断扩张，快速堆积成一套类磨拉石红色碎屑岩建造-侏罗系大青山组；早白垩世初期，处于总体拉伸、沉降期干旱炎热的强氧化环境下快速堆积成一套红色粗碎屑岩系-白垩系李三沟组，为两套大的储集层系。

表2 邻井试油成果表

3.3 生储盖组合

从剖面沉积组合分析，蒙南盆地群侏罗—白垩系的生储盖组合配置上具有下生、中储、上盖组合形式，各层序还分别具备自生、自储、自盖的特点。

五当沟组下部发育的深湖—半深湖相厚层泥岩是盆地下部重要的生油层系，中部发育扇三角洲河道厚层砂体是下部生油层系的理想储层，上部既发育深湖—半深湖相泥岩又发育滨浅湖砂体，有生有储。

固阳组深湖相泥岩是上部层位的生油层又是下部层位的盖层，对于保存完整的盆地或生油凹陷，下部侏罗系做生油层和储油层，上部白垩系做盖层，这将是最理想、最有可能的生储盖组合。

4 综合评价

4.1 邻井钻探成果

武1井未见良好的油气显示。

邻凹陷兰地1 井录井在井段1 173.0～2 468.0m 共见油气显示49.22m/15 层，其中油迹3.60m/1 层，荧光45.62m/14层。测井在井段780.60～2481.00m共解释79层311.00m，其中差油层3层9.80m，水层24层106.80m，含油水层1 层2.00m，三类裂缝层4 层42.60m，致密层47 层149.80m。综合解释在井段1173.0～2467.0m 解释为差油层4层13.40m，水层1层2.00m，干层10层33.82m。

邻凹陷兰1 井录井在井段857.0～2 209.0m 共见油气显示114.96m/54 层，其中油浸1.89m/2 层，油斑3.17m/6层，油迹23.24m/12 层，荧光86.66m/34 层。测井在井段857.80～2209.40m 共解释255.6m/94 层，其中油层3.8m/1层，差油层7.4m/3 层，油水同层3.4m/1 层，含油水层26.2m/7 层，水层32.8m/9 层，干层182m/73 层。综合解释为油层3.8m/1层，差油层10.4m/4层，油水同层3.4m/1层，含油水层23.2m/6层，水层13.2m/3层，其余为干层。

4.2 油气藏分析及储量估算

研究区圈闭内有两套主要目的层，其中侏罗系大青山组圈闭面积11km2，预测圈闭含油面积8km2，油层厚度10m，单储系数3，石油地质储量240×104t；侏罗系五当沟组圈闭面积16km2，预测圈闭含油面积10km2，油层厚度10m，单储系数3，预测圈闭资源量300×104t；两层预测总资源量为540×104t。