鄂尔多斯盆地西缘前陆中生代构造应力场转换与油气聚集关系

2015-09-05马妍

地下水 2015年4期

关键词：油气藏应力场烃源

马妍

(西北大学地质学系/国家大陆动力学重点实验室，陕西西安 710069)

鄂尔多斯盆地西缘前陆中生代构造应力场转换与油气聚集关系

马妍

(西北大学地质学系/国家大陆动力学重点实验室，陕西西安 710069)

构造应力场的变化会对岩石力学和物理性质产生影响，进而影响岩石中油气的流动与赋存以及岩石—流体的作用过程。因此“临界转换”状态下的构造应力场对油气聚集成藏有着十分重要的影响，主要表现在:构造应力场的转换总伴随有构造运动的发生，而构造运动所产生的各种裂隙、褶皱，断层等静态的地质要素为油气运移和聚集成藏提供了通道储集空间;变化的地应力场本身还会引起流体势场变化，从而控制了油气的运移与聚集。因此，研究构造应力场及其转换对油气勘探开发具有重要的理论和实际意义。

构造应力场;临界转换;流体势场;油气运移与聚集

应力是指作用在物体内的任意截面上单位面积(dF)上的内力(dP):σ=dP/dF由方向、大小和作用面位置这3要素表示的一种张量。构造应力场是在确定的空间范围内，点的应力状态的集合。因此点的应力状态是构造应力场研究的基础。

研究某个构造期在确定范围内的构造应力分布以及确定研究区不同期次的构造应力场和它们的复合叠加构造应力场的转换是古构造应力场研究的主要内容。研究构造应力场主要确定三方面的问题:定时、定向和定量问题。本次研究主要针对鄂尔多斯盆地西缘中生代进行分析研究。

图1 鄂尔多斯西缘及邻区印支期构造应力场形成的构造背景图

1 中生代构造应力场形成的区域构造背景

1.1 印支期构造应力场形成的区域构造背景

印支构造旋回是一个独立的构造发展阶段，开始于晚二叠世。在区域构造格局的演变上有其特色和重要性。鄂尔多斯地区西部与南部为例，中特提斯的构造演化与印支构造旋回的应力场有关。二叠世末期昆仑—秦岭以南地区发生裂解，形成由一系列海底裂谷带、微陆—岛链组合而成的极为复杂结构的特提斯海域。然而组成的北特提斯又从中三叠世晚期开始消减直到晚三叠世大部分消失，发生强烈的印支造山运动［1－3］(见图 1)。

1.2 燕山期构造应力场形成的区域构造背景

中晚侏罗世时期，鄂尔多斯盆地以东地区发生强烈的构造变形和抬升是由于欧亚大陆板块与古太平洋板块的相互斜向碰撞引起的［3］。这种斜向碰撞产生的挤压分量作用于鄂尔多斯地块，形成的构造应力场方向以NW－SE为主。欧亚板块与古太平洋板块斜向碰撞引起的区域构造效应以及特提斯构造动力体系的远程构造效应的联合作用的结果是研究区燕山期构造应力场形成的区域构造背景［4］(见图2)。

图2 鄂尔多斯西缘及邻区燕山期构造应力场形成的构造背景图

1.3 喜山期构造应力场形成的区域构造背景

印度板块与欧亚板块的碰撞以及碰撞期后的陆内俯冲是喜马拉雅构造旋回阶段最主要的构造事件，印度板块向北俯冲的远程构造效应的作用使鄂尔多斯盆地西南缘处于较强的挤压状态，方向为NNE－SSW。从而致使祁连褶皱带向NE方向逆冲，覆于鄂尔多斯地块之上。在印度板块、欧亚板块和太平洋板块的相互作用下，盆地相对隆升，银川地堑、河套地堑等形成，吕梁山、贺兰山相继转变为正断层控制的断块山。新特提斯构造动力体系与太平洋构造动力体系的共同作用是研究区喜山期构造应力场形成的区域构造背景［3－5］。

2 研究区油气地质条件

2.1 延长组烃源岩特征

研究区鄂尔多斯西缘延长组的暗色泥岩沉积，主要分布于平凉—灵武一线的东部，沉积厚度由西向东逐渐增加，定边—西峰一线处于湖盆中央，沉积厚度最大可达160 m［4－6］。

1)有机质丰度

整理分析了研究区2口探井和2条地质剖面上的48个泥岩样品的有机质丰度资料。结果是:有机碳含量最高值为8.77%，最低值为0.02%，平均值为2.01%。延长组烃源岩主要为好的烃源岩(见图3)，占样品总量的62.5%。

2)有机质类型

中生界延长组前陆地区烃源岩可分为上、中、下三部分，其中长1—长3和长9—长10为腐殖型生烃母质(Ⅲ型干酪根)，它是一种有利于成气但产油率较低的母质;中部长7烃源岩有机质以腐泥型—混合型母质为主(Ⅰ－Ⅱ干酪根)，它是一种有利于生油，产烃率高的母质。

图3 延长组泥岩有机碳(TOC)分布直方图

3)热演化程度

延长组各个层段的有机质成熟度不同，长1—长3段泥岩干酪根、煤岩反射率值主要分布在0.661% ～0.787%之间，为低成熟—成熟阶段，长4+5—长9段泥岩干酪根、煤岩反射率主要分布在0.74% ～1.07%之间，基本达到成熟阶段。

2.2 储盖组合特征分析

中生界延长组研究区储层是由冲积扇、扇三角洲、辫状河、河湖三角洲等砂体组成。其中，渗透砂岩厚度为10～30 m，孔隙度在10% ～18%之间，渗透率在15～35×10－3μm2之间。长10－长8砂岩类型主要以长石砂岩，长7－长1砂岩特征是石英含量较高(60% ～76%)，长石含量在21% ～39%之间，岩屑不超过10%。

2.3 圈闭类型及其形成

圈闭是油气聚集和保存的场所。它通常必须具有两个基本条件:一是有储集的空间，二是具备遮挡条件。表1是研究区可能存在的圈闭类型。

3 构造应力场转换与油气聚集关系

油气作为流体矿产，随着所处环境的变化极易发生流动从而改变其位置和分布状态［6－8］。所以油气赋存既受成盆期前和成盆期构造格局的控制，也受成盆期后构造运动的影响。以继承性挤压作用为主、间断性弱伸展作用为辅是研究区中生代构造活动的动力学背景。影响研究区油气聚集与成藏的因素表现为以下两方面。

表1 鄂尔多斯西缘可能存在的圈闭类型

3.1 构造应力场转换对油气聚集和油气成藏条件的破坏作用

1)对原始生烃坳陷的构造改造与破坏

这种构造改造与破坏直接影响到原始生烃坳陷的保存程度，并且保存程度在很大程度上直接决定着研究区的油气勘探前景［6］。

2)对原生油气藏的构造改造与破坏

它主要表现在(1)构造抬升使油气藏埋深变浅，保存条件变差，导致原生油气藏中已捕集的油气泄露、散失。(2)强烈的断裂－褶皱使成藏的圈闭条件发生改变，油气发生调整运移，纵向上形成叠覆于原生油气藏之上的次生油气藏，原生油气藏就变成空圈闭等［9］。

3.2 构造应力场转换对油气聚集和油气成藏条件的建设作用

1)对烃源岩生烃条件的改善作用逆冲推覆构造使地层重复叠置，可能影响烃源岩厚度、埋深和下盘源岩热演化程度增加，为油气藏的形成奠定了物质基础。虽然构造运动导致上盘烃源岩的保存条件变差，但是处于下盘的烃源岩能得到较好的保存［6，10］。

2)对油气成藏的促进作用

构造运动为油气聚集成藏提供了良好的条件。主要表现在(1)构造复杂地区构造裂缝的发育能有效地改善储层的储集性能。(2)主冲断层对油气聚集具有明显的控制作用，局部的断裂构造是油气成藏的有利场所，至今油气发现大都集中在主冲断层附近。(3)构造发育的地区能形成多种类型的构造圈闭，如背斜、岩性－半背斜圈闭等，同时断裂可作为油气运移的通道，并促使油气在断裂两侧局部富集，使得油气藏沿断裂两侧形成串珠状分布［11－13］。