六盘山盆地油气成藏主控因素分析

关宝文，郑建京，许世阳，郭建明，杨 燕

(1.甘肃省油气资源研究重点实验室/中国科学院油气资源研究重点实验室，甘肃 兰州 730000；2.中国科学院大学，北京 100049)



六盘山盆地油气成藏主控因素分析

关宝文1，2，郑建京1，许世阳1，2，郭建明1，杨 燕1，2

(1.甘肃省油气资源研究重点实验室/中国科学院油气资源研究重点实验室，甘肃 兰州 730000；2.中国科学院大学，北京 100049)

为了能早日在六盘山盆地获得工业性油流，基于野外露头、最新地震、钻井资料以及前人认识，系统分析了六盘山盆地油气成藏生储盖组合、平面展布及其成藏时空匹配关系。研究表明：古近系寺口子组砂岩能作为区域性储层，含石膏层清水营组泥岩可作为区域性盖层，乃家河—马东山组低成熟度烃源岩是油气成藏的主要地质因素；油气成藏时空匹配具有良好对应关系，在埋深较大的构造圈闭区域有可能发现油气藏，罗川1、黑城和九彩1是重点研究区域。

六盘山盆地；烃源岩；油气成藏；主控因素

引 言

六盘山盆地的油气勘探工作可追溯到20世纪30年代，虽一直未取得突破，但其勘探潜力巨大，总资源量高达3.6×108t[1-3]。前人对六盘山盆地烃源岩做了大量工作，证实下白垩统李洼峡组、马东山组、乃家河组的暗色泥岩都具有一定的生烃潜力[1-2， 4-8]。前人依据盆地构造单元特征、构造样式、重力异常、钻井油气显示等提出了有利勘探区[4，9-14]，这些认识建立在较少的钻井和地震数据之上，并且是从单一方面论述有利勘探区域，对于白垩系以来的生储盖组合、平面展布及油气成藏时空匹配认识不清，油气成藏主控因素分析也鲜有研究。因此，本文利用大量新的地震、钻井资料及前人对六盘山盆地生储层组合、平面展布以及油气成藏时空匹配条件进行分析，探讨六盘山盆地油气成藏的主要因素及有利勘探区域，为该区的油气勘探提供重要指导。

1 地质背景

六盘山盆地位于青藏高原东北缘，北面是阿拉善地块，东面与鄂尔多斯地块相邻，西北为祁连地块，东南部靠北秦岭造山带。盆地主要断裂从东到西依次为西吉断裂、李俊断裂、寺口子断裂、南西华山东麓—马东山断裂、石峡口断裂、窑山—关山断裂和下马关固原断裂，断裂控制着盆地的发育(图1)。

六盘山盆地是在元古代结晶基底和加里东褶皱基底之上发育起来的以白垩系为沉积主体的中新生代湖盆[2]。六盘山盆地各种钻井多达56口，其中海参1井最深(5 828 m)。钻井揭示下白垩统发育齐全，缺失上白垩统。下白垩统从下至上依次发育三桥组(K1s)、和尚铺组(K1h)、李洼峡组(K1l)、马东山组(K1m)和乃家河组(K1n)。古近系从上至下发育寺口子组(E2s)和清水营组(E3q)。

2 石油地质条件分析

2.1 烃源岩的分布

通过对盆地内多口钻井钻遇的白垩系有效烃源岩厚度及寺口子、炭山、石砚子和火石寨剖面有机碳与暗色泥岩厚度统计[1]，在平面上明确有效烃源岩展布范围，主要沿石峡口断阶呈北西—南东向分布，生油中心主要分布在肖家湾—郑旗一带，其中盘参4井有效烃源岩厚度达600 m(图2)。

图1 六盘山盆地地质简图

2.2 烃源岩地球化学特征

早白垩世，六盘山盆地在近E—W向引张构造应力场控制下，盆地内沉积了一套巨厚的河湖相六盘山群[15-16]。海原凹陷腹部海参1井(图2)钻井揭示，在李洼峡组和马东山—乃家河组分布293.0 m和198.5 m暗色泥岩，有机质丰度达到中等—好烃源岩标准[1-2，5，8](表1)。根据六盘山盆地不同地区烃源岩丰度统计[5]，盆地中南部固原凹陷的丰度较高。

表1 海参1井下白垩统烃源岩有机质丰度参数[1-2，5，8]

图2 六盘山盆地白垩系有效烃源岩等厚图(据尹娟[1]修改)

下白垩统烃源岩的干酪根氢碳比为1.2～1.4，氧碳比为0.12～0.20，母质类型以Ⅱ型干酪根为主，Ⅰ型干酪根占少量；根据显微组分分析，乃家河组—马东山组以湖藻及浮游生物为主，有机质显微组分中类脂组占90%以上，壳质组低于5%，具有较好的生烃能力；李洼峡组具有低等水生生物和陆源高等植物混合母源特征，有机质类型以腐泥腐殖型为主，生烃性能差的镜质组和惰质组含量较高，多占到35%～60%，最高可达88%，因此，李洼峡源岩生烃能力相对较差[1， 5]。

有机质成熟度是烃源岩评价的基本参数，其演化程度决定了烃源岩是否达到生油高峰。海参1井揭示(表2)，李洼峡组(K1l)烃源岩Ro平均值为1.07，孢粉颜色指数为3.0～3.9，平均为3.6，其最高热解温度峰值为479℃，平均为447.3℃，演化到成熟阶段；乃家河(K1n)—马东山组(K1m)烃源岩Ro平均值为0.65%，孢粉颜色指数为2.3～2.9，平均为2.6，其最高热解温度峰值为443℃，平均值为433.2℃，处于低熟—生烃门限阶段[1- 2]。

表2 海参1井下白垩统烃源岩成熟度参数[1-2]

盆地南部固原凹陷盘中2井乃家河—马东山组Ro为0.86%～0.87%，基本达到成熟阶段；盘浅1井、盘参4井Ro值分别为0.60%～0.73%和0.60%～0.69%，以低成熟为主[5]。

2.3 始新世寺口子组储层特征

寺口子组(E2s)不整合发育于乃家河组(K1n)之上，在马东山东侧(图1)出露较多。在该地区观测到的寺口子组主要以砖红色中厚层含石英砾长石粗砂岩和厚层—巨厚紫红色长石石英中、细砂岩为特征，属于河流相沉积环境[17]。在同心丁家二沟剖面观测到的寺口子组整体上也是砖红色，发育厚层紫红色砾岩，夹粗砂岩透镜体和厚层粉砂岩。平面上，寺口子组分布广、厚度大，最厚可达480 m(图3)。一般渗透率为123×10-3～129×10-3μm2，平均孔隙度为15.0%～28.9%[18]，属于好储集层。

野外观测到下白垩统节理发育(图4a)，下白垩统生油凹陷内砂岩发育少，加上生油岩层灰质成分多，裂缝发育，可以形成储油空间[4，6]，但是下白垩统储集层物性远远不如寺口子组。

2.4 渐新统清水营组盖层特征

清水营组直接发育于寺口子组砂岩之上，岩性主要以厚层紫红色、桔红色泥岩和泥质粉砂岩为主要特征，并且以发育一套含膏岩层为主要特征(图4b)，反映出当时气候逐渐干旱的湖相环境[19-20]。清水营组厚度平均为350～850 m(图3)，分布比较广、厚度大，可以作为一套区域性的盖层。

图3 六盘山盆地清水营组和寺口子组等厚图

图4 六盘山盆地马东山组和清水营组露头照片

3 成藏条件分析

3.1 成藏条件时空匹配性

早白垩世，伸展作用强烈，六盘山盆地整体断陷沉降接受沉积；晚白垩世，盆地隆升，构造变形主要以差异升降和褶皱为主[9]，与古近系形成角度—微角度不整合，这成为白垩系烃源岩层与古近系储层之间油气运移的通道。喜山时期，印度板块与欧亚板块碰撞，在强烈挤压应力作用下，盆地内中生代正断层形成正反转构造，盆地内的断裂(如石峡口断层)出现上逆下正的特征[21]，对于油气藏的保存也起到封闭和遮挡作用；构造挤压使地层发生断裂和褶皱，形成以断鼻为主的构造圈闭和良好的断裂、裂缝疏导系统。此时，盆地内白垩系烃源岩中南部处于低成熟阶段，西南缘的逆冲推覆构造作用，使得深埋的白垩系烃源岩演化程度升高[22]。因此，喜山期有很好的成藏时空匹配关系，形成以白垩系为烃源岩、寺口子组为储层和清水营组为盖层以及白垩系李洼峡组烃源岩层自生自储的原生油气藏(图5)，这已经在海参1井的钻井过程中得到证实。

3.2 油气成藏主控因素综合分析

白垩系烃源岩有2套，李洼峡组和乃家河—马东山组。李洼峡组烃源岩虽然属于成熟阶段，但是暗色泥岩集中段厚度薄、总有机碳含量较低(0.64%)、母质生烃能力差，且李洼峡组储层不发育，储集物性差，因此不能形成良好油气藏。乃家河—马东山组烃源岩有机质含量达到好的标准，并且生烃能力较好，但是属于未成熟—低成熟阶段，油气生成量也较小，虽然上部寺口子组存在良好的储集层，但无法形成大规模油气藏。

综上可知，六盘山盆地具备生、储、盖条件(图4)，成藏的时空关系也具有良好对应关系。但是，未形成良好的油气藏的主要原因是乃家河—马东山组烃源岩演化程度低，另外白垩系砂岩储集层的物性差。

图5 海参1井生储盖组合

3.3 重点勘探区域

综上可知，寺口子组(E2s)主要发育河流相砂岩，可作为很好的储层，上覆清水营组(E3q)主要发育较厚、区域性泥岩，泥质粉砂岩和一套含膏岩层，下覆白垩系烃源岩可以提供油气来源。在埋深较大的潜伏构造区域内可能发现油气藏，根据最新钻井和地震资料(图1)得到寺口子组底构造图(图6)。

寺口子组(E2s)底构造图上(图6)，识别出罗川1、黑城和九彩13个构造圈闭，对应有效烃源岩较厚(图2)。罗川1圈闭西邻海原凹陷，海参1井显示李洼峡组埋深为4 008 m，有机质达到成熟，为油气注入提供了良好的油源，东面是石峡口逆冲断阶带，化学勘探结果显示石峡口断阶带有明显的油气异常展布[23]，并且罗川1构造圈闭闭合面积达到313 km2，闭合度达600 m，储集层厚度也达到300～400 m(图3b)。黑城和九彩1构造圈闭是断鼻，南面是固原凹陷，北面是海原凹陷的南面斜坡带，化学勘探结果油气显示异常[23]。浅井钻探中，寺口子组也见到了油气显示，固原断裂带附近寺口子砂岩中见有油砂[5]。清水营组盖层直接覆盖在寺口子组砂岩上面，且厚度达到300～800 m(图3a)。因此这3个构造圈闭是重点勘探区域。

图6 寺口子组底构造图

4 结 论

(1) 六盘山盆地具有较厚的烃源岩展布，乃家河—马东山组烃源岩有机质丰度高，有机质类型好，但属低成熟—生烃门限阶段，在一定程度上制约了油气生烃量。李洼峡组下部烃源岩属于成熟阶段，但是生烃能力差，生烃量有限。

(2) 寺口子组(E2s)砂岩和清水营组(E3q)含石膏层泥岩可分别作为区域性的储层和盖层，与下覆烃源岩可以形成很好的生储盖组合，并且油气成藏时空匹配较好。

(3) 勘探实践证明，只有在成熟烃源岩分布区才有较高的油气勘探成功率，所以制约六盘山盆地油气成藏的最主要因素是白垩系烃源岩演化程度低，但是不排除在埋深较大的潜伏构造区域找到好的油气藏，如罗川1、黑城、九彩1圈闭是重点研究区域。

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编辑 刘兆芝

20140827；改回日期：20141128

中国科学院知识创新工程青年人才类重要方向项目“阿尔金断裂东段左旋走滑构造转换及其控油研究”(KZCX2-EW-QN112)；中国科学院西部行动计划项目“准噶尔盆地东部低熟气资源潜力与有利勘探区预测”(KZCX2-XB3-12)；中国科学院“西部之光”人才培养计划“准东地区侏罗系各类烃源岩的生排烃特征及生烃潜力评价”(Y404RC1)；甘肃省重点实验室专项(1309RTSA041)

关宝文(1987-)，男，2010年毕业于河南理工大学地质工程专业，现为中国科学院地质与地球物理研究所兰州油气资源研究中心硕博连读研究生，主要从事含油气盆地构造分析研究。

10.3969/j.issn.1006-6535.2015.01.004

TE122.1

A

1006-6535(2015)01-0016-06