乌尔逊-贝尔凹陷构造沉积充填演化对油气成藏的控制作用 7页

2014年10月大庆石油地质与开发Oct．。2014第33卷第5期PetroleumGeologyandOil_fieldDevelopmentinDaqingVo1．33No．5DOI：10．3969／J．ISSN．1000-3754．2014．05．023乌尔逊一贝尔凹陷构造沉积充填演化对油气成藏的控制作用朱德丰刘赫高春文李军辉龚永杰侯艳平(1．大庆油田有限责任公司勘探开发研究院，黑龙江大庆163712；2．大庆油田有限责任公司勘探事业部，黑龙江大庆163453)摘要：乌尔逊一贝尔凹陷是海拉尔盆地中部断陷带两个主要的二级构造单元，是海拉尔盆地勘探主要领域。从构造演化各个阶段的沉积充填特征分析乌尔逊一贝尔凹陷油气生储盖的配置关系，探讨了构造沉积充填演化对不同构造带油气成藏的控制作用，分析了油气成藏模式及油气富集规律。研究表明：乌尔逊一贝尔凹陷构造演化控制着沉积充填特征，进而控制着生储盖的配置关系；乌尔逊一贝尔凹陷构造沉积充填特征决定了不同构造带具有不同的油藏类型及油气成藏模式，构建了构造沉积耦合控制油气成藏的3种模式，即复式箕状断陷凹中隆起带成藏模式、大型缓坡断阶带成藏模式和深小稳定洼槽型成藏模式。关键词：海拉尔盆地；乌尔逊一贝尔凹陷；构造演化；沉积体系；构造对沉积控制作用；油气成藏中图分类号：TE122．3文献标识码：A文章编号：1000-3754(2014)05—0147—07CoNTRoLSoFTHESTRUCTRALSED玎ENTATIoN，PLACEMENTANDEVoLUTIoNoNTHEoILANDGASACCUMULATIONINWUERXUN．BEIERSAGSZHUDefeng，LIUHe，GAOChunwen，LIJunhui，GONGYongjie，HOUYanping(1．ExplorationandDevelopmentResearchInstituteofDaqingOilfieldCompanyLtd．，Daqing163712，China；2．ExplorationDepartmentofDaqingOilfieldCompanyLtd．。Daqing163453，China)Abstract：Wuerxun—BeierSagsaretwomajorsecondarystructuralunitsoftheCentralFaultDepressionandmoreo-verthemainexploratoryfieldsinHailerBasin．Thematchingrelationshipamongthesourcerocks，reservoirsandcapsforthehydrocarboninWuerxun-BeierSagsareanalyzedfromtheviewpointsofthestructuralsedimentation，compactionandevolutioncharacteristics，thecontrollingactionsoftheaboveactivitiesonthepetroleumaccumula—tionindifferentstructuralbeltsarediscussed，andfinallytheaccumulatingformsandenrichinglawsarefiguredout．ThestudiesshowthatthefeaturesofthesedimentationandcompactionintheSagsdeterminethevarioustypesofoilreservoirandhydrocarbonaccumulationmodesinthedifferentstructuralbelts．Indetail，threeformsoftheaccumulationmodesareestablished：theupliftbeltformintheduplexdustpan-typefaultdepression，thefaultter-racezoneformwithalargegentleslopeandsmall-deepstablelowform．Keywords：HailerBasin；Wuerxun—BeierSags；structuralevolution；depositionalsystem；structuralcontrolling收稿日期：2014—06—23基金项目：中国石油天然气股份公司重大科技专项“大庆油田原油4000万吨持续稳产关键技术研究”(2011E一1202)。作者简介：朱德丰，男，1963年生，教授级高级工程师，博士，从事石油地质综合研究工作。E—mail：zhudefeng@petrochina．com．cn ·148·大庆石油地质与开发2014焦actiononthedeposition；oilandgasaccumulation断陷盆地构造幕演化控制了地层沉积充填演裂陷I期是凹陷的初始裂陷期，沉积塔木兰沟化，同沉积断裂坡折带控制着古地貌发育，进而控组，发育在乌尔逊凹陷北部，沉降速率总体较低，制着物源方向及沉积扇体的展布方向。构造沉积充总沉降速率为20—50m／Ma，主要发育冲积扇、滨填演化对油气成藏控制作用分析是近年来断陷盆地浅湖和火山岩沉积，以区域性角度不整合沉积在下油气成藏分析的重要内容。海拉尔盆地是叠置于华伏的基底岩系之上(图1)。北板块和西伯利亚板块之间的蒙古一大兴安岭古生裂陷Ⅱ期是裂陷的稳定发育期，沉积铜钵庙代碰撞造山带之上的中新生代陆相沉积盆地，属于组。断块差异沉降，构造沉降速率20～80m／Ma，中亚一蒙古地槽的一部分。多期构造叠加导致盆地总沉降速率50—100m／Ma，沉降速率较小，湖水构造复杂、沉积类型多样。纵向上油气分布层位浅，发育断陷冲积一浅湖型层序。铜钵庙组为裂陷多，油气成藏的控制因素多样。前人曾从多角度分初期泛盆沉积建造，物源充足，砂体发育，呈现冲析油气分布规律¨J，但在构造沉积充填演化对油积扇、扇三角洲等砂体由四周向凹陷中心汇聚的特气成藏控制作用方面还缺乏系统研究。点，表现为“广盆、浅水”的沉积水体环境。裂陷Ⅲ期是强烈沉降期，沉降速率增大，沉积1研究区概况南屯组，是断陷鼎盛期，断层继承性活动，并且强度急剧增加，可容空间迅速增大，湖平面迅速上海拉尔盆地位于中国内蒙古境内，面积44210升，之后凹陷回返，局部地区低位域欠发育，主要km，东侧为大兴安岭海西褶皱带，西侧为额尔古为断陷深湖一半深湖型层序，整体经历了南一段纳加里东褶皱带，北侧与拉布达林盆地相连。海拉“深盆深水”向南二段的“广盆、浅水”的沉积水尔盆地为一中新生代盆地，划分为三坳两隆5个一体环境转化过程。Sq3和sq4层序盆地构造沉降速级构造单元，由16个凹陷组成，凹陷总面率100—200m／Ma，总沉降量130～380m，下部积25260km。乌尔逊一贝尔凹陷位于内蒙古呼伦南一段以扇三角洲和湖底扇沉积为主，整体表现为贝尔大草原上的海拉尔盆地中部，整体呈北东向展退积，顶部为最大湖泛面，发育的暗色泥岩是盆地布，西部与嵯岗隆起毗邻，东部与巴彦山隆起相的主要源岩；其中sq4层序发育期的沉降速率最接，南与蒙古国接壤，面积5250km。盆地基底大，使盆地可容纳空间迅速增大，形成半深湖和深为前古生界和古生界；沉积盖层为兴安岭群塔木兰湖环境，沉积物粒度相对变细，主要发育扇三角沟组、铜钵庙组和南屯组，扎赉诺尔群大磨拐河洲、辫状河三角洲和湖底扇沉积体系。组、伊敏组，贝尔湖群青元岗组、新近纪呼查山组断坳转换期盆地总体的沉降速率有所减弱，沉和第四系。积大磨拐河组，构造沉降速率30～80m／Ma，总沉2盆地构造沉积充填演化特征降量70～150m，与下伏地层呈明显的不整合或角度不整合接触关系。sq5时期以滨浅湖一半深湖沉海拉尔盆地的构造演化控制着沉积充填特征，积为主，局部发育辫状河三角洲和湖底扇沉积体不同演化时期的沉积体系类型、堆积样式都体现出系。sq6沉积期总体为浅湖沉积环境，发育沿盆地旋回变化的特点，反映出盆地充填演化具有多期幕轴向进积的河流三角洲。式的特点。运用回剥法通过去压实和古水深及坳陷期沉降速率急剧降低，总沉降速率20～沉积物重力均衡校正，对凹陷内沉降速率最大的地50m／Ma，构造沉降速率10～30m／Ma，沉积伊敏区进行定量分析。乌尔逊～贝尔凹陷盆地演化过程组，盆地范围逐渐扩大，差异沉降较小，为坳陷型具有多个沉降阶段，分别为裂陷期(150．8～131．0沉降盆地，发育滨浅湖和曲流河三角洲沉积体系。Ma)、断坳转换期(131．0—125．0Ma)和坳陷期(125．0—88．5Ma)。其中裂陷期细分为裂陷I期、3构造沉积充填演化对不同构造带油裂陷Ⅱ期和裂陷Ⅲ期。每一个幕式的断陷构造活动藏类型的控制作用对应着一个二级层序，代表了一个断陷构造幕的沉构造带类型与油藏的形成和分布密切相关，积充填。 第33卷第5期朱德丰等：乌尔逊一贝尔凹陷构造沉积充填演化对油气成藏的控制作用·149·层序白垩划分盆地构造演化年龄系系统组怕垩段段／Ma釜蓍羹界喜面三下二白垩二级沉降速率／(m·Ma)沉降速率／(m．Ma)级级层序组100200300400100200300400航岗伊敏大磨拐河南屯陷1l1I11l二一二一Sq8总体沉降速率髂勰孔弘5500500VT1T断裂停止Sq7局部再活动T2一断坳转换期Isq6IT21⋯ⅣSq5I断裂停止搪B再活动l【J晚期断陷sq4．Ⅲ裂陷Ⅲ幕强烈断陷135．5T3⋯一铜钵I庙裂陷Ⅱ幕北北东向断裂活动’140．2．塔未兰裂陷I幕沟初始期断陷全盆地削截面北西向断裂活动150．8⋯、／、—，、，一级层序界面基底岩系(乌尔逊凹陷)(贝尔凹陷)I州洋口河流辑】口扣J流三角洲口辫状河三角洲豳滨浅湖l深湖一半深湖口湖底扇l瞄舶洲口州，B{扁口,NilJ岩l花岗岩图l乌尔逊一贝尔凹陷构造演化与沉积充填序列Fig．1StructuralevolutionsandsedimentaryfillingsequencesofWuerxun—BeierSags受构造及沉积充填演化控制，不同的构造部位油藏起带中部，由北东东向和JLJI~东向内部断层进一步的发育特征存在明显的差别。在箕状断陷中，陡坡切割，形成了大小不等的复杂断块。带、缓坡带、继承性洼槽区及中央构造带上都发育在断陷期苏德尔特构造带基本上没有形成明显了不同油藏。乌尔逊一贝尔凹陷发育大型缓坡的隆起带，以扇三角洲一半深湖沉积为主。在南屯断阶带、深小稳定洼陷带和凹中隆起带3种主要类组沉积后该带东西两侧边界断裂活动加剧，构造差型油气聚集区带。异抬升，发生区域性剧烈的翘倾反转掀斜构造运3．1复式箕状断陷凹中隆起带油气聚集特征动，南屯组及其以下地层均卷入变形，形成有利的3．1．1晚期稳定型隆起带油气成藏模式古背斜构造背景。在大磨拐河组沉积时，构造带整晚期稳定型隆起带主要是断陷晚期受断裂特殊体下沉，沉积了大磨拐河组较厚的泥岩作为区域性几何形态变形控制形成的负向构造中央新生的正向盖层。晚期构造稳定，油源主要来自两侧的生烃中构造，往往是在主动裂陷时期强烈的伸展变形导致心，具有优越的成藏条件。油气富集于构造带紧邻的基底隆升。生烃中心一侧的潜山断阶带和断隆带上的基岩顶或乌尔逊一贝尔凹陷只有苏德尔特属于这种类基岩内幕地层及上覆的南屯组中，在断层复杂化的型。苏德尔特构造带位于贝尔凹陷中部(图2)。潜山圈闭和南一段披覆构造圈闭中聚集成藏，形成构造带近东西展布，受北东向和近东西向断层切割断裂潜山复式油气聚集带。油藏为断鼻、断块以及分为几个大的断块，断块走向北东东向。在断块隆潜山油藏、地层油藏(图3)。 ·l50·大庆石油地质与开发霍l2井贝4O井贝l4井贝l6井德8井口扇三角洲平原口扇三角洲前缘_辫状河扇三角洲前缘I滨浅湖_一半深湖一深湖_■湖底扇[]油藏图2晚期稳定型隆起带油气成藏模式(苏德尔特构造带)Fig．2H)drocarbonaccumulatingmodelinlate—periodstable-typeupliftbelt(SuderteStructuralBelt)海参2井霍3—3井[]扇二角洲前缘[]滨浅湖_一半深湖一深湖_●油藏园断层及层位3晚期改造型隆起带油气成藏模式(霍多莫尔构造带)Fig3H5drocarbonaccumulatingmodelinlate-periodretbrmed—tS．peupliftbelt(HuoduomuoerStructuralBelt)3．1．2晚期改造型隆起带油气成藏模式一段稳定泥岩，特别到了大二段沉积时期湖盆范围晚期改造型隆起是指持续隆升型的凹中隆，南较广，边界断层活动变弱。伊敏组沉积时期以稳定屯组末期定型，后期改造强烈，伊敏组末期发生张沉降为主，地层沉积稳定，厚度较大。伊敏组沉积扭走滑运动，具有晚期改造强烈的特点。霍多莫尔末期受区域张扭性作用力，沿着北东向断裂带发生构造带表现为一个晚期改造型隆起。长期继承性发剪切变形形成走滑断裂带，在构造带顶部断裂复杂育的断裂构造带，在铜钵庙组沉积时期沉积地层化。青元岗组沉积时期，受到区域挤压应力发生反薄，甚至在高部位缺失。在南一段沉积时期，该构转变形，构造带进一步复杂化。通过西侧断层与南造带为水下低凸起，沉积地层较厚。南二段沉积时屯组烃源岩接触，油气沿大断裂从贝两次凹北洼槽期为持续的低隆起，沉积地层较薄。在南屯组沉积向霍多莫尔构造带运移聚集。霍多莫尔构造带南屯末期受到区域挤压应力作用抬升遭受剥蚀，南二段组一段沉积时期，发育来自东北部物源的大型扇I=三及南一段上部均遭受剥蚀缺失，仅残留南一段下角洲沉积，构造带总体位于扇三角洲前缘相带，发部。大磨拐河组沉积时期湖盆不断扩张，沉积了大育多期扇三角洲前缘水下分流河道砂体，砂体分布 第33卷第5期朱德丰等：乌尔逊一贝尔凹陷构造沉积充填演化对油气成藏的控制作用·l5l·范围较广，错叠连片分布，为油气的聚集提供了良典型的例子为乌东缓坡构造带(图4)，乌东斜坡好的储集空间。主要含油层位为南一段、大二段和物源主要来自于北东、南东两个方向，沿缓坡发育潜山，油气主要分布于靠近生烃中心一侧的断裂构长轴物源的辫状河三角洲一湖泊沉积体系和短轴物造带中。南一段油藏主要受早期北东向断裂和不整源的扇三角洲湖泊沉积体系。构造带外接凸起，内合面控制，为断块油藏和地层不整合油藏。油气从临洼陷，地层的现今坡度小(0。～30。)，翘倾作断层下降盘的洼槽区沿断层和不整合面向断垒高部用持续缓慢，地层超覆不整合发育，缓坡上发育的位运移成藏，断层和不整合面作为良好的运移通顺向断裂有利于油气复式阶梯状向上运移，油气在道。走滑断层控制大二段油藏的形成与分布，形成外带、中带和内带发生分异聚集。外带紧临凸起，断块油藏和岩性一构造油藏。伊敏组末期发生的张沉积相以三角洲平原为主，沉积物相对较粗，砂岩扭性走滑运动形成一系列负花状构造，主断裂沟通发育，是形成地层、岩性油气藏的主要地区，但乌南屯组油源，形成次生油藏(图3)。尔逊一贝尔凹陷后期反转构造活动，形成一系列反3．2缓坡断阶带油气聚集特征向断层，形成封堵，导致在外带找到油气较少。中带在缓坡断阶带上，由于受同沉积断裂的控制，为缓坡主体，断层较发育，以发育断鼻构造和盆倾断辫状河三角洲或扇三角洲砂体较发育，且储层物性层为特征，并且扇三角洲前缘最发育，断层与扇三角良好，同时由于缓坡带是低势区，紧邻生油中心，洲前缘相砂体配合，多形成中小型构造一岩性油藏，是油气运移的有利指向区。根据缓坡带断裂与地层还可以形成中小型断块潜山油藏。而内带为沉降中倾向的关系，结合海一塔盆地油气富集带的特点，心，盆倾断层较发育，并且断层对沉积作用不明显。建立了缓坡同向断阶型和缓坡反向断阶型两种油气该地区扇三角洲、低位扇体等发育。在斜坡带上面成藏模式。向生油洼槽的鼻状构造，处于流体势场中的低位能3．2．1缓坡同向断阶型油气成藏模式势区，是油气运移的指向和主要途径，内带是寻找中缓坡同向断阶带在海拉尔盆地比较发育，最为等规模断层一岩性油气藏的有利场所。[]扇三角洲[]辫状河三角洲圈■湖相圜湖盆扇回常规油[]凝析c衄重质淮三三]断层图4缓坡同向断阶型油气成藏模式(乌东斜坡带)Fig4Hydrocarbonaccumulatingmodelinthetypeofflataccordantfaultstep(WudongSlopeBelt)3．2．2缓坡反向断阶型油气成藏模式埋、后断、后翘”的特点；后期反向断层对沉积缓坡反向断阶型以贝尔凹陷呼和诺仁构造带最不起控制作用，储层主要为缓坡上发育的扇三角洲为典型。缓坡带发育一系列反向阶状断块组合为特前缘砂体，同样也具有“面积大、厚度薄、岩性征，绝大多数断层对沉积不具有控制作用，圈闭类细、分布广”的特点；油气沿断超缓坡反向断阶型以断鼻为主，主要发育断块油藏。断陷结构上以的断鼻圈闭分布，油井产量一般比较高，如贝301缓坡反向断阶非常发育为特征；演化上具有“早区块(图5)。油藏主要受构造控制，边界受沉积 ·152·大庆石油地质与开发口崩一伯洲、口扇三角洲前缘8量圉滨浅湖一半深湖一深湖口油藏[断层及层位图5缓坡反向断阶型油气成藏模式(贝尔凹陷呼和诺仁构造带)Fig．5H)，drocarbonaccumulatingmodelintheb，peoffiatreversefaultstep(HuhenuorenStructuralBeltofBeierSag)砂体边界影响，为反向断层遮挡的构造油藏。所包同或侧向交叉接触，具备优先捕获油气的先决3．3深小稳定洼槽带油气聚集特征条件。控陷断裂的活动使洼槽内构造复杂化，发育早期断陷，后期稳定发育的小、深洼槽区通常断阶带和低凸起带，有利的生储盖组合配置关系使在南一段优质烃源岩之下广泛发育着低位扇三角洲得在断阶陡坡坡折带、洼槽区内低凸起带形成以断或辫状三角洲前缘的砂体，局部发育水进体系域近层一岩性、构造一岩性和砂岩透镜体等油气藏为主岸水下扇或滑塌浊积扇深入洼槽区，直接被生油岩的油气聚集带(图6)。口扇三角洲内前缘l扇三角洲外前缘口前三角洲席状砂口辫状河角洲_深湖口半深湖I油层[三三]断篡图6深小稳定型低凸起带油气成藏模式(贝中次凹)Fig．6Hydrocarbonaccumulatingmodelinthedeep—smallstable-typelowerupliftbelt(BeizhongSubsag) 第33卷第5期朱德丰等：乌尔逊一贝尔凹陷构造沉积充填演化对油气成藏的控制作用·153．贝中次凹受东西两侧断层的控制，在次凹内发定洼槽型成藏模式。育相向而掉的正断层形成次级地堑，在次凹中部形参考文献：成低凸起带，构成“双断阶一洼一坡”的构造格局。次凹后期构造改造弱，具有良好的保存条件。[1]沈华，刘俊，刘建党．贝尔凹陷褶皱构造样式及成因分析次凹东部紧邻大型物源区，以扇三角洲沉积体系为[J]．中国矿业，2005，14(3)：79．[2]冯志强，任延广，张晓东，等．海拉尔盆地油气分布规律及主，分布范围较大；次凹西侧临近物源区小，扇三下步勘探方向[J]．中国石油勘探，2004，9(4)：19—22．角洲沉积体系向地堑内推进距离短；同时还发育北[3]陈守田，刘招君，刘杰烈．海拉尔盆地构造样式分析[J]．部的辫状河三角洲沉积体系，这些扇体在空间错叠吉林大学学报：地球科学版，2005，35(1)：39—42．连片。沉积沉降中心靠近凹陷东南部，以东侧断层[4]陈均亮，吴河勇，朱德丰，等．海拉尔盆地构造演化及油气边缘最为发育。贝中次凹具有整体含油的特点，以勘探前景[J]．地质科学，2007，42(1)：147—159．[5]刘志宏，万传彪，任延广，等．海拉尔盆地乌尔逊一贝尔凹中部和西部相对富集。主要含油层为南屯组、铜钵陷的地质特征及油气成藏规律[J]．吉林大学学报：地球科庙组。油藏主要受构造、断层、古地貌和沉积相带学版，2006，36(4)：527534．控制。西部断裂构造带的油藏类型主要为构造一岩[6]刘赫，李军辉，张祥国．海拉尔盆地乌尔逊凹陷下白垩统层性和岩性油藏；中部低凸起构造带为复式油气聚集序构成样式分析及油气成藏预测[J]．地质科学，2011，46带，油藏类型主要为南屯组的构造一岩性油藏和潜(4)：983—993．[7]冯有良，徐秀生．沉积构造坡折带对岩性油气藏富集带的控山构造油藏；东部断裂构造带油藏类型主要为构造制作用——以渤海湾盆地古近系为例[J]．石油勘探与开发，一岩性油藏和岩性油藏。2006，33(1)：22-31．[8]黄传炎，王华，肖敦清，等．板桥凹陷断裂陡坡带沙一段层4结论序样式和沉积体系特征及其成藏模式研究[J]．沉积学报，2007，25(3)：386—391．(1)乌尔逊一贝尔凹陷构造沉积充填演化对[9]冯有良，李思田，解习农．陆相断陷盆地层序形成动力学及烃源岩分布的控制决定了油气分布具有以洼槽为中层序地层模式[J]．地学前缘，2000，7(3)：119—131．心的多个运聚单元。发育多个主烃源灶区，为油气[10]林畅松，张燕梅，李思田，等．中国东部中生代断陷盆地幕藏形成提供了丰富、优质的资源基础，烃源层生成式裂陷过程的动力学响应和模拟模型[J]．地球科学，2004，29(5)：583-588．油气通过砂体、断裂或不整合等向周边各类型圈闭[11]林畅松，刘景彦，张英志，等．构造活动盆地的层序地层与运聚，凹陷内构造、岩性等多种油藏类型共生存构造地层分析——以中国中、新生代构造活动湖盆分析为例在，形成了叠加连片的复式油气聚集区带。[J]．地学前缘，2005，12(4)：365—374．(2)乌尔逊一贝尔凹陷经历了多期构造演化，[12]林畅松．沉积盆地的构造地层分析——以中国活动盆地研究为例[J]．现代地质，2006，20(2)：185—194．不同构造幕的演化控制了不同层序的构成样式和沉[13]曲方春，霍秋立，付广，等．乌尔逊凹陷“源、断、势”控积充填模式。铜钵庙组沉积时期处于初始裂陷一裂藏作用及模式[J]．大庆石油地质与开发，2012，31(1)：陷期，为浅湖盆层序，发育扇三角一滨浅湖沉积体13—18．系；南屯组沉积时期处于强烈裂陷期，为半深一深[14]渠永红，付晓飞，王洪宇．裂陷盆地断层相关圈闭含油气性湖盆层序，发育扇三角洲、水下扇一湖泊沉积体控制因素分析——以海拉尔一塔木察格盆地塔南凹陷为例系。[J]．大庆石油地质与开发，2011，3O(1)：38-46．[15]赵亮．主控断裂在南贝尔凹陷的控藏作用[J]．特种油气(3)构造与沉积共同作用决定了不同构造带藏，2013，20(4)：5O一52．具有不同的油藏类型及油气成藏模式。构建构造沉积控制油气成藏的3种模式：复式箕状断陷凹中隆编辑：刘桂玲起带成藏模式；大型缓坡断阶带成藏模式；深小稳