六盘山盆地南部白垩系油气成藏条件分析

2016-08-24赵海华

石油地质与工程 2016年4期

关键词：六盘山白垩东山

郑　丹，赵海华

(中国石化胜利油田分公司勘探开发研究院，山东东营 257061)

六盘山盆地南部白垩系油气成藏条件分析

郑丹，赵海华

(中国石化胜利油田分公司勘探开发研究院，山东东营 257061)

六盘山盆地白垩系为主要勘探层系之一，在南部下白垩统中见较多油气显示，展示较好的勘探潜力。通过对烃源岩、储盖特征、圈闭以及油气运聚史等各种地质要素进行梳理和评价，明确其对油气成藏的控制作用。结果表明，盆地南部下白垩统李洼峡组中段和马东山组两套烃源岩具有一定的生烃能力，白垩系发育两套储盖组合，其中储集层具有低孔低渗、与烃源岩相互叠置且累计厚度大的特点；受构造活动的影响，油气在晚白垩世和渐新世晚期发生过两个期次充注；盆地南部各成藏要素间时空匹配关系较为合理，弱改造区的古油藏以及强改造区的完整构造圈闭为下一步勘探的有利方向。

六盘山盆地；白垩系；烃源岩；油气运移；成藏条件

六盘山盆地处于河西走廊北西向构造带和鄂尔多斯盆地近南北向构造带的交接部位，面积约9 000 km2(图1a)。盆地经历多期构造运动叠加改造，为一个具有多旋回构造特征的叠合盆地[1-4]。六盘山盆地油气勘探始于20世纪50年代，在盆地南部地表断裂带附近及露头泥岩裂缝中发现油苗、沥青等油气显示，展示出该区较好的勘探前景。但勘探过程中因受多种复杂地质因素的控制，该区域钻井多为油斑、油迹、荧光等显示，并未发现有规模聚集的油气藏，因而一直困扰着本地区的勘探。本文通过梳理盆地南部控制油气成藏的各种地质条件，分析成藏的有利区域，以指导下步勘探。

图1　六盘山盆地区域构造位置及南部地质图

1　白垩系地层发育特征

六盘山盆地白垩系普遍缺失上白垩统地层，仅有下白垩统沉积，与上覆渐新统寺口子组呈微角度不整合接触。下白垩统自下而上发育下白垩统三桥组(K1s)、和尚铺组(K1h)、李洼峡组(K1l)、马东山组(K1m)和乃家河组(K1n)(图1b)，其中三桥-和尚铺组主要发育三角洲平原-前缘相灰黄色、紫红色中-细粒砾岩、砂岩；李洼峡组沉积时期水体动荡频繁，主要发育滨浅湖-半深湖过渡相薄层紫红色砂岩和细砂岩、灰色泥岩夹砂质泥岩；进一步可以划分为上、中、下三段，上段和下段主要为紫红色砂岩和细砂岩，中段发育多层灰色泥岩，中间夹薄层砂质泥岩和泥质砂岩；马东山组发育半深湖-深湖相暗色泥岩、灰质泥岩，局部夹薄层鲕粒灰岩、油页岩和石膏；盆地南部乃家河组主要发育一套咸化湖沉积的膏岩和膏泥岩。

2　烃源岩特征及分布

六盘山盆地南部白垩系发育下白垩统马东山组和李洼峡组中段两套烃源岩。其中马东山组以半深湖-深湖相灰色、深灰色泥岩为主，在马东山、硝口等地泥岩裂缝中多见沥青，表明其曾经发生过生烃过程。该套烃源岩主要分布在马东山断层西侧的古断陷湖盆中心，呈北北西向条带状展布，累计最大厚度约380 m，位于寺口子-马东山东缘一带(图2a)。野外露头及钻井地化数据结果显示，该套烃源岩TOC质量分数平均为1.77%，有机质以Ⅰ、Ⅱ型为主，Ro为0.36%～0.8%，为未熟-低熟演化程度(表1)。总体而言，该套烃源岩丰度和类型较好，但成熟度偏低，推测在盆地中心应为一套优质生油岩。

李洼峡组中段主要为半深湖相灰色泥岩，为有利烃源岩发育层段。在中段多套薄砂层中钻井见到油斑、荧光等显示，化验油斑样品规则甾烷呈“L”构型，且具有高重排甾烷和伽马蜡烷含量以及高姥值比，与李洼峡组中段烃源岩特征类型具有亲缘性。该套烃源岩分布范围与马东山组相似，累计最大厚度约350 m，位于寺口子-马东山-硝口一带(图2b)。地化数据显示其TOC质量分数平均为0.72%，类型以Ⅱ1、Ⅲ为主，Ro分布范围为0.48%～1.2%，为低熟-成熟演化程度(表1)。该套烃源岩丰度和类型一般，但成熟度相对较高，具有一定的生烃能力。

图2　六盘山盆地南部马东山组(a)和李洼峡组中段(b)暗色泥岩厚度展布特征

表1　六盘山盆地南部烃源岩品质参数

3　储盖特征

根据岩相特征，研究区白垩系大致可以划分为李洼峡组下段储集层-李洼峡组中段盖层和李洼峡组上段储集层-(马东山组-乃家河组)盖层两套储盖组合。前者以李洼峡组下段和中段薄砂层为储集层，孔隙度为1.16%～10.2%，平均为3.5%，渗透率为(0.01～6.4)×10-3μm2，平均0.4×10-3μm2，属特低孔低渗储层，以上覆中段泥岩为盖层；后者以李洼峡组上段砂岩为储层，孔隙度为2.08%～9.93%，平均为4.8%，渗透率(0.01～4.26)×10-3μm2，平均1.43×10-3μm2(表2)，属低孔低渗储层，以上覆马东山组泥岩和乃家河组膏泥岩为盖层。

值得注意的是李洼峡组中下段的薄砂储集层，单层厚度为3～6 m，累计厚度可达400 m左右，虽然储集层孔渗条件差，但由于与成熟烃源岩相互叠置，油气更容易在其中聚集，应该是盆地南部最有希望的勘探层系。

4　圈闭条件

晚侏罗世到早白垩世，六盘山盆地受张应力控制，发育一系列北西向展布的同生断层，为一张性断陷盆地；晚白垩世到古新世，盆地遭受整体抬升剥蚀，缺失上白垩统和古新统地层；始新世到渐新世为盆地稳定沉降期；渐新世末，受喜山运动的影响，六盘山盆地进入以压扭走滑构造作用为主的新生代盆地发育阶段[5-6]。盆地在白垩纪早期断陷阶段，其沉积受缓坡带三角洲水下分流河道砂与陡坡带扇三角洲扇体的控制，以发育透镜型和上倾尖灭型岩性圈闭为主[7]；渐新世以来盆地南部遭受强烈压扭改造，褶皱构造发育，主要形成断背斜、断鼻等圈闭类型[8]。

表2　六盘山盆地南部储层物性参数

5　油气运聚及成藏特征

通过对盆地南部某钻井李洼峡组中段2930 m处含油岩心薄片的观察，发现大量油相有机包裹体以及与其伴生的盐水包裹体，主要集中在石英颗粒中，少量分布于石英次生加大边，大小为3～7 μm，呈群分布。本次研究采用与有机包裹体同生的盐水包裹体来测定温度[9]，实验测得同期盐水包裹体形成的均一温度的主峰为78～89 ℃。结合该井地层埋藏史及烃源岩热演化史可以看出(图3)，油气可能发生了两期次充注：第一期发生于晚白垩世中晚期68～76 Ma，与盆地第一次抬升时期相一致；第二期发生于渐新世23～32 Ma，与盆地第二次挤压抬升时期相一致。

图3　六盘山盆地南部地层埋藏史及油气充注史

据前人分析，早白垩世末期六盘山盆地地层埋深和古地温达到最高[10-11]，两套烃源岩此时为最大热演化程度，开始不同程度演化生烃。后期地层遭受整体抬升，地层静水压力减小，当源岩和储层间压力差突破临界压力之后开始发生排烃过程，即对应油气的第一期次充注。古近纪以来地温梯度持续降低，地层埋深也相对较浅，井点处烃源岩达不到再次生烃条件，但渐新世末期强烈的构造活动可能使古油藏遭受破坏，其中的油气发生再分布，即对应油气的第二期次充注。

另外，由于盆地南部砂体低孔低渗的特点，地层水交替能力弱，不利于油气的侧向运移，断层、裂缝应为主要的二次运移通道[12-13]。通过对马东山断层的活动性分析认为[14]，盆地南部在早白垩世李洼峡组和乃家河组沉积时期、晚白垩世-古新世以及渐新世末期三个时期的活动强度较大，油气发生运移的概率较高，而且与包裹体指示的两期油气充注的时间相吻合。据此可以推断，盆地南部白垩系油气运移高峰期应在晚白垩世中晚期以及渐新世晚期，主要富集在与烃源岩互层的砂体中，或者沿断裂和裂缝垂向运移至浅层物性好的部位聚集成藏。

通过对比各成藏要素的匹配性可以看出(图4)，六盘山盆地南部白垩系烃源岩、储盖层的发育特征以及圈闭形成时间、油气运移聚集时期等成藏要素在时间和空间上的配置关系较好，有利于油气聚集成藏。其中晚白垩世油气充注主要形成一些岩性和构造类油气藏，在构造改造弱的区域这些油气藏有可能保存至今形成古油藏；渐新世晚期油气则主要聚集在同时期形成的一些构造圈闭之中。因此，盆地南部勘探的关键在于寻找弱改造区的古油藏以及强改造区的完整构造圈闭。