乌尔逊—贝尔凹陷岩性−地层油藏形成条件及分布规律

吴海波，李军辉，刘赫



乌尔逊—贝尔凹陷岩性−地层油藏形成条件及分布规律

吴海波，李军辉，刘赫

(大庆油田有限责任公司勘探开发研究院，黑龙江大庆，163712)

乌尔逊—贝尔凹陷是海拉尔盆地油气勘探的主区域，其剩余资源潜力较大。根据岩性−地层油藏成藏特征及分布规律，对有利勘探区带进行预测。研究结果表明：乌尔逊—贝尔凹陷发育3套主力烃源岩、6种沉积体系，发育4类储层及多个高孔隙带，经历5期构造运动，形成6次沉积间断，在垂向上形成3套生储盖组合，为岩性−地层油藏的形成提供有利的地质条件。 按照圈闭成因及其几何形态，将其发育的岩性−地层油藏划分为岩性油藏、地层油藏和复合油藏3种类型油藏。油气主要沿不整合面及不同级次湖泛面上下分布，平面上围绕生油洼槽分布，不同的构造带上岩性−地层油藏类型特征不同。经钻探新发现3个整装规模储量的岩性−地层油藏，勘探效益显著。

乌尔逊—贝尔凹陷；沉积体系；岩性−地层油藏；形成条件；分布规律

岩性−地层油藏具有隐蔽性强、勘探难度大和不易识别和发现等特点，对岩性−地层油藏的勘探是目前世界范围面临的难题[1]。近年来，随着油气勘探程度的日益提高和对地下地质情况认识的不断深入，岩性油藏不断被发现并日益受到石油地质学家的重视[2−3]。在我国的东部盆地特别是渤海湾盆地、松辽盆地和二连盆地，油气勘探难度不断加大，隐蔽油气藏，特别是岩性油气藏已成为重要的勘探对象[4]。海拉尔盆地是大庆探区松辽外围盆地中最大的一个含油气盆地，而乌尔逊凹陷和贝尔凹陷是该盆地目前发现的最有潜力的两大凹陷，已成为大庆油田后备储量的战略接替地区之一[5]。海拉尔盆地历经多年勘探，规模大、埋藏浅、构造简单的圈闭多已钻探，而形态好、面积大、成藏条件佳的构造圈闭的发现越来越难。复杂断块油气藏的勘探程度已进入较高阶段，面临严峻的勘探形势，亟待转变勘探观念，树立新的勘探理念，有意识地探索岩性−地层油藏勘探领域。2005年以来先后发现了一批规模整装的岩性−地层油藏。但是由于海拉尔盆地，具有多物源、短物源、相变快、断裂系统复杂等特点，影响了对乌尔逊—贝尔凹陷岩性−地层油藏的成藏特征的认识，从而制约了岩性油藏的勘探，目前勘探程度较低，其探明石油地质储量仅占总探明储量的27.5%。因此，从目前的勘探现状分析，由于海拉尔盆地乌尔逊—贝尔凹陷近几十年的勘探主要是基于不同类型构造带上的构造油藏，因而不论是勘探程度较高的富油凹陷还是勘探程度较低的含油气凹陷，岩性−地层油藏的勘探程度均较低，勘探潜力巨大，是发现规模整装储量及实现油气增储上产的重要勘探领域。

1 地质概况

海拉尔盆地大地构造位置处于华北板块和西伯利亚板块之间，是叠置于内蒙—大兴安岭古生代碰撞造山带之上的中新生代陆相沉积盆地，与蒙古国的塔木察格盆地实质上是一个盆地[6]。海拉尔盆地可划分为“三坳两隆”五个一级构造单元，由16个凹陷组成(图1)[7]。其中乌尔逊凹陷和贝尔凹陷是海拉尔盆地的2个二级构造单元，是该盆地最有潜力的勘探区。乌尔逊凹陷面积2 240 km2，为一南北向展布、西断东超的箕状断陷，南与贝尔凹陷、北与红旗凹陷和新宝力格凹陷局部连通。贝尔凹陷是盆地内最开阔的凹陷，面积3 010 km2[8]。其构造演化可划分为断陷发育阶段(铜钵庙组—南屯组沉积期)、断坳转化阶段(大磨拐河组—伊敏组沉积期)和坳陷发育阶段(青元岗组沉积期)具有中新生代“断−坳”叠合的组合特征[9]。白垩系为盆地主体沉积，自下而上依次为下白垩统塔木兰沟组、铜钵庙组、南屯组、大磨拐河组、伊敏组及上白垩统青元岗组[10](图1)。目前已经在基底、铜钵庙组、南屯组和大磨拐河组发现工业油气藏。

图1 乌尔逊—贝尔凹陷地层系统及区域位置图

2 岩性−地层油藏形成的地质条件

2.1 发育3套主力烃源层

乌尔逊—贝尔凹陷自下而上主要发育铜钵庙组、南屯组和大磨拐河组一段三套烃源岩层，其中南屯组一段是主力烃源岩。源岩分析结果表明：对于铜钵庙组，有机碳质量分数为1.65%，氯仿沥青“A”质量分数为0.25%，生烃潜量为4.45 mg/g，干酪根类型以Ⅱ型为主，综合评价为中等－好烃源岩；对于南屯组，有机碳质量分数为2.16%，氯仿沥青“A”质量分数为0.17%，生烃潜量为4.65 mg/g，干酪根类型以Ⅱ型为主，综合评价达到好烃源岩标准。大一段有机碳质量分数为1.75%，生烃潜量为1.66 mg/g，氯仿沥青“A”质量分数为0.082%，干酪根类型以Ⅲ为主，综合评价达到中等烃源岩标准。其中以乌南次凹、乌北次凹、贝西次凹和贝中次凹为最佳生油区。资源评价表明，3套烃源层油气总资源量为5.01×108t，这为该区白垩系岩性−地层油藏的形成提供了重要的物质基础。

2.2 发育6种沉积体系类型

图2所示为乌尔逊—贝尔凹陷南一段沉积体系分布。盆地具有沉积洼槽小、多物源、近物源、相带窄、相变快的特点，主要发育冲积扇、扇三角洲、辫状河三角洲、河流三角洲、湖底扇和湖泊相6种沉积体系(图2)。受边界断层和凹陷内的同生断层的控制，不同构造单元砂体类型分布有所区别。陡坡带受边界断层控制，坡度大，沉积物快速入湖，形成冲积扇、扇三角洲和深水浊积扇等砂体，单个砂体分布面积不大，但数量多，厚度大，故也可形成规模较大的岩性油气聚集。缓坡带一般受多级断裂坡折控制，砂体延伸距离较远，一般发育辫状河三角洲或扇三角洲砂体，部分凹陷的缓坡带还发育滨浅湖砂坝砂体。由于坡度较缓砂体展布范围比较大，故可形成大型岩性地层油藏。洼槽带发育的湖底扇、深水浊积砂等砂体，与烃源岩直接接触，有利于形成自生自储型透镜体油气藏。

图2 乌尔逊—贝尔凹陷南一段沉积体系分布

2.3 发育4种储集层和多个异常高孔隙带

乌尔逊—贝尔凹陷油气储层主要为下白垩统铜钵庙—南屯组，储层岩石类型多样，主要由火山碎屑岩(熔结凝灰岩和凝灰岩)、火山−沉积岩(沉凝灰岩和凝灰质砂岩)、含片钠铝石砂岩和普通砂岩组成[11−12]。

图3所示为贝尔凹陷铜钵庙组、南一段、南二段储层岩石类型组成直方图。贝尔凹陷铜钵庙组—南屯组储层由火山碎屑岩、火山−沉积岩和普通砂岩组成，其中，铜钵庙组储层岩石类型主要为火山碎屑岩及火山−沉积岩和砂岩(图3(a))；南屯组一段储层岩石类型主要为火山−沉积岩、砂岩和火山碎屑岩组成(图3(b))；南屯组二段储层岩石类型主要由砂岩、火山−沉积岩和正常火山碎屑岩组成(图3(c))。图4所示为乌尔逊凹陷铜钵庙组、南一段、南二段储层岩石类型组成直方图。在纵向上储层自下而上(从铜钵庙组到南屯组)表现为火山碎屑物质含量逐渐降低、最后过渡为砂岩的演变趋势。而乌尔逊凹陷主要由砂岩、火山−沉积岩和和含片钠铝石砂岩组成，火山碎屑岩发育较少。其中，铜钵庙组储层岩石类型主要由砂岩、火山－沉积岩及含片钠铝石砂岩组成；南屯组一段储层岩石类型主要为砂岩；南屯组二段储层岩石类型主要砂岩，其次为含片钠铝石砂岩和火山－沉积岩。

图3 贝尔凹陷铜钵庙组、南一段、南二段储层岩石类型组成直方图

图4 乌尔逊凹陷铜钵庙组、南一段、南二段储层岩石类型组成直方图

储层中次生孔隙的形成与分布是决定岩性地层油气藏产能和规模大小的关键。研究表明：在纵向上，贝尔凹陷铜钵庙组−南屯组发育2个异常高孔隙带，其中贝尔凹陷的第1个异常高孔隙带的埋深为1.30~ 1.80 km，第2个异常高孔隙带的埋深2.40~2.70 km；而乌尔逊凹陷的3个异常高孔隙带：第1个异常高孔隙带的埋深为1.20~2.00 km，第2个异常高孔隙带的埋深2.20~2.50 km，第3个异常高孔隙带的埋深2.70~2.74 km。储层孔隙度主要受储层岩石类型、碎屑颗粒包壳、大气水淋滤、沉积相带及无机CO2注入等因素控制[12]。

2.4 经历了5期构造运动形成6次沉积间断

乌尔逊—贝尔凹陷经历了5期构造运动，主要形成了6次沉积间断[13]。其中区域性沉积间断有3次，即下白垩统与上白垩统之间、大磨拐和组与南屯组之间、下白垩统与下伏地层之间的沉积间断；局部沉积间断有3次，分别是伊敏组与大磨拐河组之间、大二段与大一段之间、铜钵庙组与南屯组之间的沉积间断(图1)。这些间断不仅为油气运移提供了有利通道，而且在油气运移结束后对油气起到了封堵作用。

2.5 发育3套成藏组合

海−塔盆地经历了断陷期、断−坳转换期和坳陷期3个较为明显的构造演化阶段。在其演化过程中，由于受到构造、气候、沉积物供给的变化，随着湖盆周期性的扩展与收缩，沉积体系出现周期性的变化，从而造成多套砂岩储层、多套烃源岩层和盖层在纵向上相互叠置，在纵向上构成了多套生储盖组合。据此，可将乌尔逊—贝尔凹陷白垩系划分为上、中、下3套成藏组合(图1)，自下而上分别是上生下储型储盖组合(铜钵庙组、基底)、自生自储型储盖组合(铜钵庙组、南屯组)、下生上储型储盖组合(南屯组，大磨拐河组)。构造活动与沉积演化控制生储盖组合配置关系与油气富集部位，中下部组合中的铜钵庙组、南屯组是勘探的重点。

3 岩性−地层油藏类型

根据圈闭的成因及其几何形态要素，将乌尔逊—贝尔凹陷的岩性−地层油藏分为3大类、7亚类、11种类型(图5)。3大类分别是岩性油藏、地层油藏和复合油藏。其中岩性油藏和断层−岩性复合油藏是发育的主要油藏类型，也是目前岩性−地层油藏的主要勘探对象。

图5 乌尔逊—贝尔凹陷岩性−地层油藏类型模式图

3.1 岩性油藏

乌尔逊—贝尔凹陷主要发育砂岩上倾尖灭和岩性透镜体2类岩性油气藏。

1) 岩性上倾尖灭油气藏。该类油藏主要分布于乌尔逊—贝尔凹陷的斜坡上，如贝尔凹陷贝39井等油藏。主要沉积背景为水进水退较频繁变化的湖岸或古地貌变化地带。多数是因为砂岩储集层沿上倾方向发生尖灭或侧向变化，并被不渗透岩层所围限，往往穿插于泥质岩中。

2) 岩性透镜体油气藏。岩性透镜体油气藏主要分布在乌尔逊—贝尔凹陷的洼槽带，多数为洼槽带发育的湖底扇或深水浊积砂体被非渗透泥岩层包围而形成的油气藏。由于岩性透镜体位于烃源岩内，其生成的油气可直接通过渗透层运移至岩性透镜体圈闭中聚集成藏，如苏20井、乌34井等油藏。

3.2 地层油藏

乌尔逊—贝尔凹陷地层油气藏又可分为地层超覆油气藏、地层不整合油气藏和潜山油气藏。

1) 地层超覆油气藏。该类油气藏一般分布在盆地边缘斜坡带上部或凸起上，如贝西生油洼陷中生成的油气沿不整合面、断层或砂体侧向运移到贝西斜坡带上部的圈闭中聚集成藏，以贝D8井等油藏为代表。

2) 地层不整合油气藏。地层不整合遮挡油气藏主要分布在凹陷的斜坡带、盆地内部的古隆起、古凸起的周缘。由于盆地经历了多期次构造运动，沉积砂体常被抬升剥蚀，后来又被新沉积的非渗透泥岩层遮挡，在不整合面之下易形成地层不整合油气藏。如贝37井、苏33井、霍3井等油藏。

3) 潜山油气藏。潜山油藏目前主要分布在贝尔凹陷，主要发育基岩风化壳型和基岩裂缝型2种潜山油气藏。

基岩风化壳型油藏以贝34井为代表，由于贝西次凹内烃源岩生成的油气沿不整合面侧向运移或沿断层面垂向运移至苏德尔特构造带，在基岩风化壳型圈闭中易形成该类油气藏。

基岩裂缝型油藏主要分布在苏德尔特构造带，该区的泥质岩中裂缝和孔隙较为发育，既是主要储集空间类型，同时也是渗滤输导的通道，在苏德尔特发育的岩性圈闭易形成该类油气藏，以贝14、贝16井为典型代表。

3.3 复合油藏

乌尔逊—贝尔凹陷的复合油藏主要断层−岩性油藏、断层−地层油藏2类。该油藏类型控制因素较复杂，既受构造条件控制也受岩性和地层条件控制，主要分布于断层较发育且地层和岩性变化较大的地区。

3.3.1 断层−岩性油藏

乌尔逊—贝尔凹陷断层−岩性油藏主要受岩性和断层2种因素封闭和控制，可进一步细分为顺向断 层−岩性型、反向断层岩性型、断鼻−岩性型和背斜−岩性型4种类型。

顺向断层−岩性型油藏主要发育在乌尔逊凹陷乌东斜坡带，如乌31井、乌27井等油藏。其特点是断层倾向与地层倾向方向一致，断层倾角大于地层倾角，上倾受顺向断层摭挡，侧翼受岩性因素控制。

反向断层型油藏主要发育在贝尔凹陷的贝中次凹和贝西南斜坡带，其断层倾向与地层倾向相反，上倾受顺向断层摭挡，侧翼受岩性控制，如希12井、贝D8井等油藏。

断鼻−岩性型油藏在贝西南斜坡带和乌北次凹有所发育，主要是在鼻状构造背景下岩性侧向尖灭而形成的油藏，以贝301、贝302井、苏46井油藏为代表。

背斜−岩性油藏是在背斜构造背景下岩性侧向尖灭而形成的油藏，如巴13井等。

3.3.2 断层−地层油藏

断层−地层油藏主要受断层和地层2种因素封闭和控制，其在上倾方向主要靠地层不整合面遮挡(或不整合面和断层共同遮挡)，侧向靠断层遮挡封闭。主要发育在断层比较发育的斜坡带高部位，如乌28井 油藏。

4 岩性−地层油藏分布规律

海拉尔盆地乌尔逊—贝尔凹陷白垩系岩性地层油藏的分布主要受古地形、有效储层的分布范围、有效烃源岩的分布范围、地层不整合面以及构造等因素的控制，油气主要富集在沉积洼槽带边缘、大型缓坡坡折带、洼槽区内低凸起带和断阶型陡坡坡折带，并围绕洼槽呈环状分布。

4.1 平面上围绕烃源造及周边分布

平面上，乌尔逊—贝尔凹陷内发育多个生油洼槽，为油藏形成提供了丰富、优质的资源基础，烃源层生成油气通过砂体、断裂或不整合等向周边各类型圈闭运聚，凹陷内构造、岩性等多种油藏类型共生，形成了横向叠加连片的复式油气聚集区带，油藏主要分布在生烃洼槽内或周边断裂构造带上(图6)。面积较大的生烃洼槽一般油气储量规模较大，如苏仁诺尔、乌南、贝中等油田；发育在凹陷中部的洼槽(凹中洼)易形成“满凹含油”的富油洼槽，如贝中次凹油藏。经勘探证实，已发现油藏均位于烃源造内部或者周边，可见，围绕烃源造周边进行勘探部署将是今后勘探的重点方向(图4)。

图6 乌尔逊—贝尔凹陷烃源灶与油藏叠合图

4.2 纵向上沿不整合面及不同级次湖泛面上、下分布

乌尔逊—贝尔凹陷经历了5期构造运动，主要形成了6次沉积间断。这6次沉积间断形成的6个不整合面不仅为区域性油气运移提供了有利通道，而且在油气运移结束后对油气起到了封堵作用。尤其是南屯组上、下的不整合面是最有利的“聚油面”[14]。铜钵庙组、南屯组和大磨拐河组一段3套成熟生油层上、下的不整合面是最有利的“聚油面”。目前海拉尔盆地已提交的探明储量中有39%发现于铜钵庙组，54.6%发现于南屯组。这些油藏主要分布在南屯组最大湖泛面上下及T3，T23和T22不整合面附近(图7~10)。

4.3 横向上不同区带发育的岩性油藏类型不同

构造带类型与岩性油藏的形成和分布有密切的联系，不同的构造部位岩性油藏的发育特征存在明显的差别。在箕状断陷盆地中的陡坡带、缓坡带、继承性洼槽区及中央构造带上都不同程度地发现了岩性 油藏。

1) 在断控陡坡带的断层下降盘，沉积了较厚的低位域砂体，且储层物性良好，而发育在低位域砂体之上的湖侵域和高位域早期优质烃源岩既是其直接的油源岩，也是低位域砂体的盖层，构成了良好的生储盖组合。断控断层的生长指数大，并易形成断面泥质涂抹层，造成侧向封堵，形成有利的断层封闭，因此，在断控陡坡带附近容易形成断层−岩性和岩性油藏，可多点成藏富油。单个油藏油柱高度不大，油水系统多，油水分异不彻底，但油藏复合体范围内总的油层厚度较大，如贝西斜坡油藏(图7)。

图7 断阶型陡坡坡折带油气成藏模式图

2) 继承性深、小洼槽带一般是盆地的沉积中心，也是凹陷的油源中心，岩性圈闭最发育。洼槽带广泛发育着低位扇三角洲或辫状三角洲前缘砂体，直接被生油岩所包围或侧向交叉接触，具备优先捕获油气的先决条件，受控陷断裂和同沉积断裂的作用，洼槽内构造复杂化，发育断阶带和低凸起带，有利的生储盖组合配置关系使得在断阶陡坡坡折带、洼槽区内低凸起带形成以断层−岩性、构造−岩性和砂岩透镜体等油藏为主的油气聚集带，如贝中次凹油藏(图8)。

图8 继承性深洼槽区油气成藏模式图

3) 洼槽区的中央构造带，左右逢源，是油气运移的指向。加之构造带上的断块、断鼻等圈闭与洼槽区烃源岩形成良好的运聚组合关系，因此，洼槽区内发育的断裂构造带易于形成以岩性或构造−岩性等复合油藏为主的油气聚集区带，如霍多莫尔构造带油藏等 (图9)。

图9 洼槽区中央构造带油气成藏模式图

4) 在缓坡断阶带上，受同沉积断裂的控制，辫状河三角洲或扇三角洲砂体发育，储层物性良好，且由于缓坡带是低势区(相对于生油凹陷中心来说)，紧邻生油中心，是油气运移的指向区，发育的低位域砂体与湖侵域和高位域早期的厚层泥岩组合，容易形成断层−岩性和岩性油藏，油层分布较稳定，厚度大，产能高，油藏规模大，如乌东斜坡油藏(图10)。

图10 断阶型大型缓坡坡折带油气成藏模式图

5 有利勘探方向

陆相盆地由于沉积相变快，油气多以近烃源岩的短距离运移为主，因此，确定陆相湖盆有利勘探区带时，生烃凹陷的确定是关键，有利勘探区带多围绕生烃凹陷呈环带分布。因此，在乌尔逊—贝尔凹陷进行有利区带预测时主要以资源潜力(油源条件)为基础，以构造背景和沉积体系为核心，以岩性地层油藏分布规律为依据，围绕生油洼槽及周边进行岩性−地层油藏有利勘探区带的优选[1]。有利区带的选择，主要遵循以下原则：1) 位于主力生油洼槽内及边缘，油源充足；2) 储层发育的有利沉积相带，扇(辫状河)三角洲前缘砂体，同时兼顾断裂走向与砂体的配置关系；3) 寻找继承性发育、保存较好的大型缓坡断阶带，同时兼顾烃源岩的位置及断裂与砂体的配置关系；4) 早期断陷，后期稳定发育的小、深洼槽，岩性油藏相对富集。

根据以上的综合分析与选区原则，在乌尔逊—贝尔凹陷优选出以下7个地层岩性油藏的有利区带：苏仁诺尔构造带、乌东斜坡地区、巴彦塔拉构造带、贝西北次凹、苏德尔特构造带、贝西南次凹和贝中次凹(图11)。其中在乌东斜坡、苏德尔特和贝中次凹这3个区带经钻探获得成功，新发现了3个储量达 5 000×104以上的整装规模的岩性−地层油藏，勘探经济效益显著。

图11 乌尔逊—贝尔凹陷岩性地层油藏分布

6 结论

1) 乌尔逊—贝尔凹陷发育3套主力烃源岩、6种沉积体系，发育4类储层及多个高孔隙带，经历了5期构造运动，形成6次沉积间断，在垂向上形成3套生储盖组合，为岩性−地层油藏的形成提供了有利的地质条件。

2) 岩性−地层油藏纵向上沿不整合面及不同级次湖泛面上下分布，平面上围绕烃源造及周边分布，横向上不同区带发育的岩性油藏类型不同。不同的构造部位岩性油藏的发育特征存在明显差别。

3) 在洼槽带边缘、大型缓坡坡折带、洼槽区内低凸起带和断阶型陡坡坡折带是具有较大潜力的勘探领域，进而预测出苏仁诺尔构造带、乌东斜坡地区、巴彦塔拉构造带、贝西北次凹、苏德尔特构造带、贝西南次凹和贝中次凹等7个区带，是下步实现油气增储上产的主力方向，也是今后勘探的重点。

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(编辑 陈爱华)

Formation condition and distribution rule of lithologic and stratigraphic reservoirs in Wurxun—Beir Sag

WU Haibo, LI Junhui, LIU He

(Exploration and Development Research Institute, Daqing Oilfield Company Limited, Daqing 163712, China)

Wurxun—Beir Sag is the main area of oil and gas exploration in Hailar Basin and it has a great potential of residual hydrocarbon resources. According to hydrocarbon accumulation characteristic and distributing rule of the lithologic and stratigraphic reservoirs, the favorable exploration direction was predicted by comprehensive analysis method. The results indicate that there are three sets of regional source rocks, six depositional systems, four types reservoirs and many abnormal high porosity zones and develop five structural movements and six depositional breaks and contains three source-reservoir-caprock assemblages. These properties offer the favorable geological condition for forming the lithologic and stratigraphic reservoirs. Based on the origin and geometry of traps, the reservoirs are divided into lithologic reservoir, stratigraphic reservoir and compound reservoir. The oil and gas distribute mainly through unconformity surface and different flooding surfaces, and around the source trough. The characteristics of lithologic and stratigraphic reservoirs in different structural belts are different. Three full-scale lithologic and stratigraphic reservoirs were founded by drilling. The distinct exploration benefits were obtained.

Wurxun—Beir Sag; depositional systems; lithologic and stratigraphic reservoirs; formation condition; distribution rule

10.11817/j.issn.1672-7207.2015.06.028

TE121

A

1672−7207(2015)06−2178−10

2014−06−13；

2014−08−20

国家973项目(2009CB219306)(Project (2009CB219306) supported by the National Basic Research Development Program (973 Program) of China)

吴海波，博士，高级工程师，从事石油地质勘探研究；E-mail：wuhaib@petrochina.com.cn