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第 31 卷第 3 期张亚敏， 等 二连盆地白音查干凹陷成藏动力系统与油气勘探 文章编号 1001－3873 （2010 ） 03－0225－04 收稿日期 2009－10－19修订日期 2009－12－28 基金项目 中石化 “十条龙” 重点科技攻关项目 （P01034 ） 作者简介张亚敏 （1958- ） ， 男， 河南郑州人， 教授， 博士， 石油地质，（Tel ） 029-85403225 （E-mail ） zym_py. 二连盆地白音查干凹陷成藏动力系统与油气勘探 张亚敏 1a， 1b， 靳广兴2 （1. 长安大学 a. 地球科学与国土资源学院； b. 西部矿产资源与地质工程教育部重点实验室， 西安 710054； 2. 中国石化 中原油田分公司 地质研究院， 河南 濮阳 457001 ） 摘要 运用成藏动力系统的理论和方法， 研究了二连盆地白音查干凹陷的成藏动力系统特征。 白音查干凹陷划分为 上、 下 2 套成藏动力系统， 下部高压自源半封闭成藏动力系统在南部缓坡带和北部陡坡带形成油气富集高产； 上部低 压混源半封闭成藏动力系统在南部缓坡带形成稠油富集。近几年， 该区石油勘探连连突破， 新增储量达数千万吨， 是 老凹陷油气风险勘探获得成功的佐证。 关键词 白音查干凹陷； 成藏动力系统； 异常流体压力； 成藏模式 中图分类号 TE112文献标识码 A 含油气盆地实质上是一复杂的流体渗流的动力 系统 （或成藏动力系统 ） ， 一般由 2 部分组成 与沉积层 平行的成藏动力系统， 油气只能在其中作平行的侧向 运移； 切穿多个子系统的连通输导体系， 即一个成藏 动力系统中的油气通过它到另一系统中聚集。 正是这 2 个部分构成了沉积盆地中油气从源岩到圈闭的成 藏动力系统[1]。 本文根据含油气系统研究方法， 结合二 连盆地白音查干凹陷复杂的地质条件，把对油气生、 运、 聚的研究引入到油气勘探中， 划分成藏动力系统 并研究成藏动力系统的特征和作用机制， 旨在揭示油 气成藏分布规律， 指导油气勘探[2]。 1 白音查干凹陷石油地质特征 白音查干凹陷位于二连盆地西部边缘川井坳陷， 是发育在海西褶皱基底之上的中生界残留箕状断陷， 凹陷呈北东东方向展布， 东西长约 150 km， 南北宽 15～ 28 km， 面积约 3 200 km2（图 1 ） 。 沉积盖层自下而上由 中生界下白垩统阿尔善组 （阿一段和阿二段 ） 、 腾格尔 组、 都红木组 （都一段、 都二段和都三段 ） 、 赛汉塔拉组 和上白垩统的二连达布苏组组成。 阿尔善组、 腾格尔组、 都红木组是 3 套烃源岩， 也是主要目的层。 白音查干凹 陷油气勘探始于 20 世纪 70 年代末， 1996 年分别在 南部缓坡带达尔其构造的浅层都一段、 北部陡坡带桑 合构造深层的腾格尔组探明 2 个小规模油藏 （图 1 ） ， 1998 年在达尔其构造达 9 块都一段控制稠油石油地 质储量 1 700104t. 至 2000 年底， 已完成一定数量的 二维、 三维地震勘探及各类钻井 50 多口。 根据已有地 质、 地球物理资料分析， 认为该区油气富集程度低， 油 藏规模小， 要找到大规模储量几乎无望， 无奈停止了 钻探工作量。近年来， 通过深入系统研究该区成藏动 力系统， 构建了新的油气成藏模式， 在一度认为没有 含油远景的地方， 相继发现了高产油藏， 新增储量达 数千万吨， 2008 年新建年产能力 10104t. 2 成藏动力系统特征 根据油源、 压力及动力封闭性等特征， 对白音查 干凹陷成藏动力系统进行了不同成藏动力系统的划 分[4， 5]。 2.1 成藏动力系统划分依据 （1 ）沉积旋回依据白音查干凹陷沉积演化存在 第 31 卷第 3 期新疆石油地质Vol． 31， No．3 2010 年 6 月XINJIANG PETROLEUM GEOLOGYJun． 2010 图 1 白音查干凹陷下部成藏动力系统平面分布 北 含油区块 成熟烃源岩稠油区块 油田 超覆线 生油窗 生气窗 系统边界 白音查干凹陷 二 锡林浩特 地 盆 连 川井 层 带 陷 洼 部 中 白音查干 坡 陡 部 北 坡 斜 部 南 层 断 拉 塔 音 白 断 翁 1 查 1 翁 2 希腊格 翁特 达 25 扎木 查 17 查 4 锡 1 锡 10 锡 4 锡 2 白 6 霍恩 查 38 查 27 白参 1 达尔其 桑合 达 39 达 2 达 1 达 6 达 3 敖轮 古尔 带 带 2010 年新疆石油地质 （3 ）流体压力依据实测地层压力研究表明， 垂 向上可分为 3 个压力带 上部静水压力带、 中部过渡 压力带和下部稳定欠压实带。都一段底部出现的异常 压力带， 在垂向上是一个高势能带， 它在洼陷区普遍 发育， 分布稳定， 而且幅度较大， 可将其上下的地层分 隔， 各自成为相对独立的流体流动单元。 综上所述， 白音查干凹陷成藏动力系统从纵向剖 面上可进一步划分为 2 套系统 下部以阿尔善组和腾 格尔组为目的层，构成了一个封闭的成藏动力系统， 油气的生成、 运移、 聚集过程均在系统内进行。 系统内 烃源层排烃的主要动力来自其自身的能量积累， 排烃 可以多种模式进行， 既有受控于含油饱和度变化的连 续烃相排烃，也有受控于异常孔隙流体压力的积累， 导致源层破裂产生微裂隙， 以幕式突破混相排烃。流 体在输导层中的运动主要受控于系统内压实流的水 势、 油势及气势。 由于异常压力界面的限制， 只能在系 统内侧向运移， 并在低势区有利的圈闭中聚集， 成为下 部高压自源封闭系统 （简称下部系统 ） 。 上部以都一段 为目的层， 本身既有封闭的成藏动力系统特征， 油气 的生成、 运移和部分聚集过程在本系统内进行， 又通过 断层、 不整合面等通道与下部成藏动力系统相沟通， 成 为上部低压混源半封闭系统 （简称上部系统 ） （图 3 ） 。 2.2 下部高压自源封闭系统 该系统烃源岩为阿尔善组和腾格尔组泥岩， 储集 层为阿尔善组和腾格尔组砂岩， 区域盖层为都红木组 稳定泥岩。埋藏史研究表明 （图 4 ） ， 阿尔善组为主力 烃源岩， 沉积始于 125106a， 开始生烃期为腾格尔组 沉积末期 （115106a ） ， 最大排烃期是在都红木组沉积 末期 （105106a ） ， 主力储集层腾格尔组形成的地质年 代距今 120106～115106a， 主力盖层为都红木组质纯 的厚泥岩， 地质年代距今 115106a～105106. 上覆岩层 为都红木组至古近-新近系， 厚度大于 1 500 m， 地质年 代为 105106a 至今。系统的关键时刻为 90106a， 形 成时间为 12510690 106a， 随后进入油气藏的保存 2 个大的旋回， 早期断陷阶段 （阿尔善组腾格尔组 沉积期） 和晚期拗陷阶段 （都红木组赛汉塔拉组沉 积期 ） ， 形成下断陷上坳陷的二元结构。 （2 ）烃源岩分布依据该凹陷发育阿尔善组、 腾 格尔组和都红木组 3 套烃源岩， 平均厚度约 1 200 m， 分布面积约 2 600 km2，具有桑合和敖伦 2 个沉积中 心 （图 1 ） ， 远景资源量 1.5108t. 烃源岩埋深变化范围 大， 热演化成熟度从低成熟、 成熟直至高成熟， 组成完 整成熟演化系列， 通过原油烃源岩成熟度对比建立 热演化剖面 （图 2 ） ， 生烃门限深度 6001 000 m， 为低 熟原油， 镜质体反射率为 0.5， 饱和烃色谱正烷烃奇 偶优势为 1.2， m（C29甾烷 S ） /m［C29甾烷（SR ） ］ 为 0.25， 最大热解峰温为 435 ℃， 孢粉热变指数为 2.5； 大于 1 000 m 深度，为成熟原油，镜质体反射率为 0.75～1.3， m（C29甾烷 S ） /m［C29甾烷（SR ） ］ 为 0.35～0.53，孢粉热变指数为 3.0～3.5； 2 700 m 以下为 凝析油湿气阶段， 镜质体反射率大于 1.3， 孢粉热变 指数大于 3.5. 图 2 达尔其地区热演化剖面 深度 （m ） 有机碳 含量 （ ） 甾萜化合物 碳数分布曲线 15 20 25 30 奇偶 优势 m （C29-20S ） m ［C29-20 （S＋R ） ］ m （C31-22S ） m ［C31-22 （S＋R ） ］ 镜质体 反射率 （ ） 热解峰温 （℃ ） 产率指数成熟 阶段 孢粉色 变指数 烃指数 （mg/g ） 正构烷烃 0 0.25 0.5 0.75 m （ΣC21-） m （ΣC21） 200 400 600 800 1000 1200 1400 0 0.5 1.0 1.5 成 熟 低 成 熟 未 成 熟 123636121 20.5 1.00.2 0.42420 40435 445 氯仿A 含量 有机碳含量 总烃 有机碳 图 3 白音查干凹陷成藏动力系统划分 1 2 3 4 D （深度 ） ， km 上部系统 下 部 系 统 K1d3 K1d2 K1d1 K1t K1a1 K1d3 Pz 南北 K1a2 226 第 31 卷第 3 期张亚敏， 等 二连盆地白音查干凹陷成藏动力系统与油气勘探 时期， 保存时间为 90106a 至今 （图 5 ） ， 系统保存条 件较好[4， 5]。 2.3 上部低压混源半封闭系统 该系统为都一段的烃源岩和储集岩， 都二段作区 域性盖层， 关键成藏期为赛汉塔拉组沉积期。该套烃 源岩至今仍处在低成熟阶段， 从洼陷中心低成熟烃源 岩到凹陷边部逐渐过渡为未成熟烃源岩， 在赛汉塔拉 组沉积末期开始油气的生成运移。 在南部斜坡带形成 具规模的稠油和小规模的低熟稀油[5]（图 1 ） 。由于两 套系统间的高势能带的存在， 宏观上两套系统的侧向 运移独立进行。 下部系统向南部构造带的汇聚面积大， 成熟油资源量的2/3 向南部构造带聚集， 而北部构造带 运移距离较短， 构造幅度较大， 所以富集程度相对较 高； 上部系统， 由于低熟油粘度较大， 渗透性较高的地 层作输导层和储集层， 南部构造带的储集层条件优越， 所以形成了低熟油藏。油气运移范围大致为 2 200 km2 （图 1 ） ， 成藏动力系统勘探范围占据凹陷的近 2/3 的地 区[6， 7]。 2.4 成藏动力系统平面特征 白音查干凹陷两个成藏动力系统的 3 套烃源岩 受控于北部塔拉边界大断层， 都具有西侧桑合和东侧 敖仑 2 个次凹， 形成 2 个生烃中心， 即具有继承性， 生 烃中心范围的镜质体反射率大于 1.3，达到生气的 界限， 生气范围约 100 km2. 成熟生烃范围的镜质体反 射率大于 0.8， 有效烃源岩分布面积约为 2 000 km2. 上、 下 2 个系统的边界基本一致， 约为 2 600 km2， 系 统勘探范围占据凹陷的约 4/5 的地区，覆盖面积大， 具备一定规模。 已发现的稀油油气藏都分布在有效烃 源岩分布范围内， 已发现的稠油油气藏都分布在有效 烃源岩分布范围之外到系统的边界线之间的范围内[8] （图 1 ） 。 2.5 成藏动力系统剖面特点 断层是沟通白音查干凹陷 2 套成藏动力系统的 重要通道。白音查干凹陷断层的发育具有多期性， 它 不仅是构造形成的主控因素， 同时也是深部油气向浅 部运移的通道。由于断裂发育时间长， 使上升盘油气 因埋藏变浅， 后期成为稠油。图 6 是该系统可能的成 藏模式。 由于区域分布的都红木组数百米厚的泥岩成 为区域盖层， 封闭条件好， 反向断块和地垒圈闭成为 高产富集油气藏[9]。 近几年， 由于地质认识上的突破， 构建了新的成 藏模式， 使油气勘探不断突破 北部陡坡带， 由于勘探 目的层上移到储集层物性较好的浅层上部系统， 结果 在桑合构造上都一段探明了查 9 块规模储量 600104t （图 1 ） ， 当年建产能 5104t； 在南部斜坡带达尔其西 断鼻构造上发现下部系统的油气富集区块， 在腾格尔 组下部探明了达 39 块优质储量 500104t； 在北部陡坡 带桑合西构造的上部系统又发现了查 27、 查 30、 查 32、 查 35 等富集区块， 控制地质储量数百万吨； 在南部斜 坡带西段锡林浩莱构造的下部系统的锡 2 井、 锡 3 井 获高产油流， 探明优质储量上千万吨， 2008 年新建原 油年产能力 10104t. 白音查干凹陷成藏动力系统的 研究为该凹陷高效勘探奠定了科学基础。 下部系统包含阿尔善组和腾格尔组 2 套烃源岩， 油源条件好， 是近期油气勘探的主要系统。 由于南、 北 控凹断层的长期活动， 不但形成了逆牵引背斜、 鼻状 构造和断阶带等多种构造样式， 还控制着沉积砂体的 类型和展布， 沉积砂体具有近物源、 多物源、 沉积厚度 大和相变快的特点。 在南部缓坡的近中央洼陷带形成 大型辫状河三角洲、 深水浊积扇等沉积体， 经后期沉 积压实作用成为大型鼻状构造背景， 被后期小断层切 割成反向断块、 地垒、 小断鼻和顺向断块 （图6 ） ， 形成 图 4 下部成藏动力系统埋藏史 深 度 km 10050106a 层位 烃 源 岩 储 集 层 盖 层 上 覆 岩 层 K2er K1s K1d2-3 K1d1 K1t K1a2 K1a1 1 2 3 4 5 关键时刻 Ro＝0.5 Ro＝0.7 Ro＝1.2 Ro＝2.0 图 6 白音查干凹陷成藏模式 已知油藏 预测油藏 ④ ①背斜油藏 ②断块油藏 ③断鼻油藏 ④构造－岩性油藏 ⑤地层超覆油藏 ⑤① ② ③ ② ③ ① ① K1d K1t K1a Pz 达 6达 2查 3 0 1 2 3 4 D （深度 ） ， km 南北 图 5 下部成藏动力系统的成藏事件 10050106a 中生代新生代系统事件 烃源岩 储集层 盖层 上覆岩层 圈闭形成 持续时间 保存时间 关键时刻 CzK2erK1s①②③④⑤ ①K1a1； ②K1a2； ③K1t； ④K1d1； ⑤K1d23； 227 2010 年新疆石油地质 构造-岩性油气藏， 并且分布在烃源岩范围内， 具备油 气藏富集条件， 是寻找下部系统高产富集油气藏的有 利地区。 3 结 论 （1 ）白音查干凹陷成藏动力系统是一种流体运动 的复杂系统， 分为下部高压自源半封闭成藏动力系统 和上部低压混源半封闭成藏动力系统， 勘探证实油气 均富集在南部缓坡带。 （2 ）下部系统是该凹陷油气成藏的主要系统， 南 部缓坡带的近中央洼陷带区是近期油气勘探的靶区， 构造-岩性油气藏是主要油气藏类型， 小型的断层-岩 性、 小断鼻、 小反向断块是勘探的主要目标。 参考文献 ［1］ 姜建群， 胡建武． 含油气系统中流体输导体系的研究 ［J］ ． 新疆石油地质， 2000， 21 （3 ） 193－196． ［2］ 刘敬强， 李博， 田世澄， 等. 地层划分与成藏动力子系统 划分之比较及统一性研究 ［J］ . 石油天然气学报， 2007， 29 （5 ） 19－22. ［3］ 田世澄， 陈永进， 张兴国， 等. 论成藏动力系统中的流体动 力机制 ［J］ . 地学前缘， 2001， 8 （4 ） 329－336. ［4］ 刘静江， 刘池洋， 王震亮. 从含油气系统到成藏油气系统 油气系统研究新动向 ［J］ ．地质评论， 2008， 54 （6 ） 801- 806． ［5］ 吴亚东， 赵文智， 邹才能， 等. 松辽盆地南部岩性-地层油 气藏成藏规律 ［J］ ． 新疆石油地质， 2006， 27 （1 ） 19－22． ［6］ Terken J M J， Frewin N L．The Dhahaban petroleum systems of Oman ［J］ ． AAPG Bulletin， 2000， 84 （4 ） 523-544. ［7］ Terken J M J， Frewin N L， Indrelid S L．Petroleum systems of Oman charge timing and risks ［J］ ． AAPG Bulletin， 2001， 85 （10 ） 1 817－1 846. ［8］ RittsBD．Mesozoictectonicsandsedimentation， andpetroleum systems of the Qaidam and Tarim basins， NW China［D］ ． Standford， California Stanford University， 1998． ［9］ Demaison G, Huiziga B T. 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In resent years, the breakthrough of petroleum exploration with several tens of million tons of incremental reserves in this area proves this theory and can be successfully applied to the risk oil exploration of old sags. Key Words Baiyinchagan sag; hydrocarbon accumulation; dynamic system; abnormal fluid pressure; reservoir-ing pattern 川科 1 井在海相层喜获高产工业气流 2010 年 4 月 5 日， 中国石化勘探南方分公司在川西平原的川科 1 井试油， 喜获不含硫化氢的优质天然气流， 日产量 86.8104m3. 这是该地区海相上三叠统马鞍塘组首次钻获高产工业气流。 川科 1 井是中国石化部署在四川盆地川西坳陷孝泉丰谷构造上的钻探海相油气的重点区域探井。 该井于 2007 年 3 月 20 日开 钻， 2009 年 8 月钻至井深 7566.5 m 完钻。 该井钻探过程中海相地层油气显示总体不好。 完钻后， 勘探南方分公司组织科研人员在单井 资料精细描述的基础上， 针对马鞍塘组开展综合研究， 取得了全新的认识 马鞍塘组发育着滩相沉积的孔隙型储集层， 岩溶储集层发 育， 邻近烃源岩， 具有良好的成藏条件。在此基础上， 确定了重点测试马鞍塘组。 川科 1 井马鞍塘组的勘探突破， 拓展了四川盆地海相油气勘探领域， 揭示了川西地区大面积分布的马鞍塘组海相地层良好的勘 探前景。 （本刊编辑部 ） 228