河套盆地厚层砂砾岩油藏特征及成藏主控因素：以临河坳陷吉华2X油藏为例

王会来，孙瑞娜，张锐锋，刘喜恒，刘 静，田思思，肖锦霞

(中国石油华北油田公司,河北 任丘 062552)

0 引 言

河套盆地是在前寒武系变质岩、花岗岩及石英岩基底上发育的中-新生代断陷盆地，前人对河套盆地油气成藏条件开展了大量研究工作，主要对盆地烃源岩质量、沉积储层特征和盖层条件等进行了分析[1-5]，油气成藏控制因素研究主要集中在东部斜坡带，指导钻探多口井在白垩系和古近系见到油气显示，但历经40年勘探久攻不克。仍然面临着油气成藏主控因素和富集规律不清、有利区带与突破口选择难等一系列挑战和困难。

油气成藏是油气地质学研究的核心，目前形成了包括含油气系统、成藏年代学、成藏动力学等理论和方法[6-10]。前人主要对河套盆地成藏静态要素进行分析，对油气生成、运移和聚集动态过程研究较为薄弱。

近年来，在河套盆地临河坳陷西部的吉兰泰构造带，依托重-磁-电-震等资料，精细开展构造解释和目标落实工作，构建陡带顺向断鼻成藏模式，部署钻探吉华2X等多口探井，发现下白垩统固阳组-古近系临河组巨厚砂砾岩油藏，油藏富集程度高，开发效果好。本文在对吉华2X油藏成藏条件、基本特征分析基础上，对油气成藏期次、构造演化特征等动态过程进行分析，深入探讨了其形成与富集的主控因素，对河套盆地富集油藏的持续发现，确保储量增长具有重要的指导作用，对其他盆地类似油藏的勘探具有很好的借鉴意义。

1 地质概况

河套盆地位于内蒙古自治区中部，北邻阴山山脉，南接鄂尔多斯高原，西南与贺兰山，桌子山毗邻。盆地东西长约600 km，南北宽30～90 km，面积3.84×104km2。

河套盆地勘探始于1977年，经历了石油普查(1977-1987年)、油气探索(2004-2017年)、油气勘探快速突破(2017年至今)等3个阶段[11-13]，截至2019年12月底共完钻探井47口，15口井获高产和工业油流。

2017年以来按照整体把握、系统梳理、重点突破的勘探思路，锁定临河坳陷西部吉兰泰构造带为首选突破区(图1)。首钻吉华2X井在临二段、临三段砂砾岩储层中发现油层157 m，试油获12.8 m3/d工业油流。为落实下部固阳组含油气情况，吉华4X井在固阳组发现油层185 m，试油获201.9 m3/d高产油流，实现河套盆地勘探突破。吉华2X油藏内吉华2-4X井累计钻遇I、Ⅱ类油层791 m，创造国内碎屑岩最大油层厚度记录。

图1 河套盆地临河坳陷地理位置及构造单元划分图Fig.1 Location and distribution of structural units in the Linhe Depression, Hetao Basin

2 吉华2X油藏地质特征

2.1 圈闭特征

吉华2X油藏位于河套盆地临河坳陷吉兰泰构造带东翼，狼山分支断层下降盘。狼山分支断层为继承性发育的大断层，属于板式正断层，断距为1 000～1 500 m。不同于逆牵引背斜圈闭，吉华2X构造是由于狼山分支断层分段性和差异活动，在下降盘形成横向褶皱(横向背斜)构造样式，其两侧断裂沉降速度快，轴部较慢，逐渐形成横向背斜。吉华2X构造固阳组圈闭面积8.5 km2，构造幅度600 m，顶面埋藏深度2 000～2 600 m,临河组圈闭面积8 km2，构造幅度350 m，顶面埋藏深度1 000～1 500 m，具有埋藏浅、幅度大、面积大的特点。构造上次级断层发育，走向为NE向，断距30～60 m，长度2～5 km，对圈闭具有分割作用(图2)。

图2 吉华2X油藏固一段II油组顶面构造图Fig.2 Top structural map of K1g1 II of the Jihua-2X reservoir

2.2 储盖特征

吉华2X构造油层主要分布在古近系临河组和白垩系固阳组，为巨厚砂砾岩、含砾砂岩夹薄层泥岩，单层厚度普遍为50～140 m，砂地比大于80%。固一段上部泥岩发育，单层厚度20～30 m，与下部厚层砂砾岩形成有效储盖组合。临河组泥岩欠发育，累计厚度61 m/5层，单层厚度仅为5～15 m，横向分布稳定，井间对比性强，形成特有的储盖组合(图3)。

图3 吉华2-4X井古近系-白垩系综合柱状图Fig.3 Integrated column diagram of the Paleogene and Cretaceous strata, well Jihua 2-4X

古近系-白垩系物源来自西部陡带，具有近源堆积的特点，为扇三角洲前缘沉积。砂砾成分以石英、长石为主，岩屑都以变质岩为主，占6%～20%。分选中等-差，磨圆度次棱-次圆状，颗粒接触关系主要为点式，孔隙类型都以粒间孔、粒内破碎孔为主。

物性较好的储层主要分布在吉华2X构造核部，与沉积相的分布相吻合，表现为扇主体部位，分流河道发育，砂砾岩分选性好，孔隙度11.6%～19.8%，平均为14.9%，渗透率1.94×10-3～243×10-3μm2，平均为4.59×10-3μm2；而向扇体侧翼分流河道数量减少，储层物性变差，孔隙度6.4%～14.7%，平均为11%，渗透率0.04×10-3～54.5×10-3μm2，平均为14×10-3μm2。

2.3 油层分布特征

吉华2X油藏是一个构造层状油藏，油气纵向上分布在E3l1、E3l2、E3l3、K1g1I油组和K1g1II油组，油层单层厚度2～103 m，吉华2-4X井钻遇最大油层厚度791 m，为国内油层厚度最大的碎屑岩油藏(图4)。

图4 吉华2X区块油藏剖面图Fig.4 Oil reservoir profile in the Jihua-2X block

K1g1II油组具有面积大、充满度高、油层厚、油水关系简单、油质相对较好的特点。该油组具有统一的油水系统，油层单层厚度为20～103 m，平均钻遇油层厚度76.6 m，含油面积8.5 km2，油藏充满度100%，测试单层产量为14.6～301.8 m3/d，原油密度平均0.84 g/cm3，黏度11.8 MPa·s，这可能与固一段上部盖层发育有关。

相对于K1g1II油组，K1g1I油组油层厚度薄，平均钻遇油层厚度16 m，含油面积3.4 km2，油藏充满程度为45%；临河组E3l1、E3l2、E3l3各层段平均钻遇油层厚度37.3～89.3 m，含油面积0.3～1.8 km2,油藏充满程度为4%～25%，自下而上逐渐减小。临河组油水关系复杂，构造内部被小断层切割成若干块，不同断块具有不同的油水界面，同一断块不同油组为不同油水系统。临河组盖层厚度薄导致原油性质较差，原油密度0.86～0.94 m3/d，黏度19.3～215.4 MPa·s。

吉华2X油藏油层厚度大、丰度高，探明地质储量3 622万吨，具有较好的开发效益，2018年12月—2020年5月累计生产原油7.4万吨。

3 成藏主控因素

3.1 洼槽区固阳组高排烃动力的成熟烃源岩是形成富集油藏的必要条件

临河坳陷主要发育下白垩统固一段和渐新统临三段2套有效的烃源岩层系(图5)。受沉积中心迁移影响，临三段烃源岩主要分布在临河坳陷北部，隆1井深灰色泥岩TOC平均值为1.34%，最大值为5.1%；生烃潜量平均值为6.55 mg/g，最大值为39.72 mg/g；总烃平均值为0.092%，最大值为0.199%；氯仿沥青“A”平均值为0.246 1%，最大值为0.565 6%；有机质类型以Ⅰ-Ⅱ1型为主，综合评价为好烃源岩。固一段烃源岩主要分布在坳陷中部，JHZK9井固阳组深灰色泥岩的总有机碳含量(TOC)平均值为1.33%，最大值为4.08%；生烃潜量平均值为6.86 mg/g，最大值为24.2 mg/g，有机质类型为Ⅱ1-Ⅱ2，评价为中等-好烃源岩(表1)。目前已钻井均位于滨浅湖相带，推测临河坳陷的深湖-半深湖相带发育高丰度的优质烃源岩，生烃条件要好于滨浅湖相带。

图5 河套盆地临三段、固一段烃源岩等厚图Fig.5 Contour map of the E3l3 and K1g1 source rocks in the Hetao Basin

表1 临河坳陷下白垩统固一段烃源岩综合评价表

吉华2X构造紧邻淖西洼槽，油源条件有利。通过原油与烃源岩生物标志化合物的对比分析表明，吉华2X油藏原油来自固一段烃源岩。原油低姥植比(Pr/Ph<0.5)、伽马蜡烷含量高、反映强还原咸化湖盆沉积环境；孕甾烷高，胆甾烷优势，β胡萝卜烷含量低的，与吉华18X井固一段暗色泥岩生标特征相似；重排甾烷高，说明油源来自洼槽区固一段成熟烃源岩(图6)。

图6 临河坳陷原油及烃源岩生物标志化合物特征Fig.6 Biomarker characteristics of crude oil and source rocks in the Linhe Depression

3.2 继承性鼻状构造与厚层砂体有效配置是形成富集油藏的保障

邻近生油中心的鼻状构造处于油气运移的低势区，油气沿着脊线运移，在构造高部位的圈闭中聚集成藏。鼻状构造能否成为油气运移有利指向区和聚集区取决于构造的形成时间以及构造与砂体的配置关系。

流体包裹体数据分析认为，吉华2X油藏具有两期充注的特点，第一期充注包裹体主峰温度为110～115 ℃，对应新近纪上新世(2.1 Ma)持续埋藏阶段，第二期充注包裹体主峰温度为95～100 ℃，对应第四纪(1.1 Ma)构造反转抬升阶段。

吉华2X构造形成时间早，白垩系固阳组沉积时期(145.5 Ma)，由于狼山分支断层差异活动，在断层下降盘形成多个相对独立的横向背斜。古近系-新近系沉积时期，横向背斜继承性发育。伴随新近纪末构造反转，地层整体向南掀斜，局部调整改造，形成现今统一的鼻状构造形态(图7)。吉华2X构造形成时间早于固一段烃源岩生排烃时期(上新世-第四纪)，油气成藏时间配置关系好。

图7 狼山分支断层下降盘构造演化剖面图(剖面位置见图8)Fig.7 Tectonic evolution profile in the downthrown block of Langshan branch fault (profile location in Fig.8)

吉华2X构造轴部狼山分支断裂沉降速度慢，在上升盘形成继承性物源通道。因此，在构造主体部位扇三角洲分流河道砂体厚度大，砂地比极高(大于80%)，储层物性好，为油气富集成藏提供了良好的储集空间(图8)。由于吉华2X构造两翼断裂强烈沉降，从而形成独特的构造形态和砂体展布特征，砂体与构造的有效配置控制油气运移方向[14-15]。

图8 吉兰泰构造带固阳组沉积相图Fig.8 Guyang Formation sedimentary facies in the Jilantai tectonic belt

3.3 发育优质的运移通道是实现纵向多层系油气富集的关键

油气运移通道是沟通圈闭和油源的桥梁，然而，具有运移通道并不一定形成油气富集。高效输导体系是油气富集成藏的重要条件[16-17]。吉华2X井构造主要发育鼻状背景下厚层扇三角洲砂体、持续活动油源断层构成该地区重要的油气运移通道，控制形成固一段自生自储和临河组下生上储油藏。

吉华2X构造固一段扇三角洲砂体分布稳定、厚度大，向洼槽区成分成熟度与结构成熟度增加，侧向与固一段优质烃源岩侧向对接。新近系沉积时期，淖西洼槽区固一段优质烃源岩生成的充足油气优先通过鼻状构造-砂体输导脊进行横向运移，在构造高部位富集成藏。固一段上部泥岩发育，提供了良好的盖层条件，形成自生自储式油藏。该类成藏组合形成条件比较简单，在生油区内只要有储层和圈闭就有油，虽然经历了后期的调整改造，仍然形成较高油气富集程度(图9)。

吉华2X构造临河组成藏与狼山分支断层紧密相关。新近纪末-第四纪，狼山分支断层持续活动，沟通下部固一段油藏，油气沿断层进行垂向运移。狼山分支断层下降盘临河组储层单层厚度大(50～140 m)、砂地比高(大于80%)，侧向与太古界变质岩潜山对接，油气在浮力作用下优先向储集条件好的临河组进行充注，形成下生上储式油藏。该组合具有含油井段长、圈闭充满程度低的特点，靠近狼山分支断层位置油层厚度大，远离断层位置油气厚度薄(图9)。

4 结 论

(1)河套盆地西部陡带吉华2X油藏形成具有3个主要控制因素，即洼槽区固阳组高排烃动力的成熟烃源岩、砂地比极高的扇三角洲相储集体配套继承性发育鼻状构造、畅通无阻的运聚通道。成藏主控因素分析揭示了河套盆地古近系-白垩系油气富集规律，有效指导了该盆地潜力区带优选与富集油藏的发现。

(2)吉华2X油藏的发现坚定了在河套盆地寻找富集油藏的信心。河套盆地发育古近系和白垩系两套广覆式分布的咸化烃源岩，环洼正向构造带继承性发育，为油气运聚有利区，晚期断裂活动有利于油气复式聚集，勘探前景广阔。