乌里雅斯太凹陷苏布构造带油气成藏特征与勘探方向

谢静平

(中国石油华北油田分公司，河北 任丘 062552)

0 引 言

近年来，华北油田在陆相断陷洼槽聚油理论的指导下，在二连盆地洼槽区取得了地层-岩性隐蔽性油气藏勘探的成功[1-5]。乌里雅斯太凹陷南洼槽作为二连盆地油气富集的洼槽区一直是勘探的主要目标区，前人对南洼槽整体的沉积层序和储层特征都有较深入的研究，但刻画相对较粗，也存在一些认识不足的地方，特别是处于南洼槽的苏布地区，勘探程度低，对该区有利砂体精细刻画和成藏特征(特别是中深层)相关研究甚少。2019年，在新三维地震资料基础上，做了以下研究：①重新认识油源条件，坚定下洼找油信心；②重新认识沉积条件，明确有效砂体分布规律，运用多种方法、手段联合进行了砂体刻画；③重新认识储层条件，洼槽有效储层发育；④重新构建成藏模式，精雕细刻定圈闭目标。在完成相关研究工作的基础上，转变勘探部署思路，为了明确该区的砂体展布规律和油气成藏特征以及下步勘探的有利目标区，以南洼槽苏布构造带为例，分析了该区的油源和沉积储层条件，并对该区的砂体进行了刻画，明确了有利储层发育区、油气成藏模式和油气分布规律，该区的成功经验对其他富油洼槽区的勘探具有重要的理论意义和价值[6-14]。

1 区域地质特征

乌里雅斯太凹陷分为南、中、北3个次级洼槽，油气勘探主要集中在南洼槽。南洼槽凹陷结构简单，早期为不对称双断结构，后期为西北断东南超的半地堑结构。南北两侧发育苏布和木日格2个宽缓的鼻状构造，将南洼槽分割成“三洼夹两低隆”的构造格局；鼻状构造背景上发育系列小型雁列式断裂，展布与凹陷北东走向基本一致。南洼槽由西向东分别为西部陡坡带、中部洼槽带、东部斜坡带，西部陡坡带受西侧控盆边界大断裂控制；整体趋势为东高西低、北高南低。东部斜坡带为缓坡带，东部缓坡带受3个坡折及断层控制[15-16]，可进一步划分为斜坡内带、中带和外带(图1)。

图1 乌里雅斯太凹陷南洼槽构造分布及地层综合柱状图

由图1可知：研究区苏布鼻状构造带下白垩统地层自下而上发育阿尔善组、腾格尔组和赛汉塔拉组。其中，阿尔善组自下而上划分为阿一至阿四段，腾格尔组自下而上可分为腾一段和腾二段，腾一段下段划分为 Ⅳ、Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ 共4套砂组。该区主要目的层为腾一下段、阿四段和阿三段3套含油层系。该区发育阿尔善组和腾一段烃源岩，且处于成熟阶段，而腾二段埋藏较浅处于未成熟阶段，不具备生油气条件。

南洼槽阿尔善沉积时期物源供给充分，陡坡带、缓坡带两侧均发育扇三角洲，物源具有继承性，表现为东南部持续抬升西北部沉降的西北断东南超特征。腾一下段沉积时期主要物源来自陡坡带，发育扇三角洲，前缘水下分流河道、席状砂微相砂体发育，少量物源来自东部缓坡带发育的辫状河三角洲和湖底扇。Ⅳ砂组沉积时期，湖盆范围大，水体深，以一套湖侵泥岩沉积为主，为优质烃源岩；Ⅲ—Ⅰ砂组沉积时期，东部缓坡隆升，水体逐渐变浅，陡坡带物源规模逐渐变大，砂体向洼槽推进，Ⅱ、Ⅲ砂组逐次下超在Ⅳ砂组湖侵泥岩之上，沉积中心逐渐向湖盆中心迁移(图2)。苏布地区陡坡带、斜坡外带为快速堆积的平原亚相，储层物性差，向洼槽区延伸，形成前缘水下分流河道、席状砂及湖底扇等有利沉积微相。

图2 南洼槽腾一下沉积演化模式及沉积相

2 成岩阶段划分

苏布地区的成岩作用主要为压实和溶解作用，根据普通薄片、铸体薄片、镜质体反射率(Ro)、XRD、扫描电镜、孢粉分析等资料，将苏布地区储层成岩阶段划分为早成岩A期、早成岩B期、中成岩A期[17]。主要目的层段阿尔善组以及腾一下Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ砂组埋深为1 900.00～2 900.00 m，孢粉颜色以桔黄—棕色为主，孢粉热变指数TAI为2.5～3.0，Ro大于0.50%，伊利石/蒙皂石混层中的蒙皂石层含量(I/S中S)为20%～55%，颗粒之间以线接触为主、少量点接触，见高岭石、伊利石、白云石、方解石充填，成岩作用以溶解作用为主，发育次生孔隙，综合判断成岩阶段为中成岩A期(图3)。

图3 乌里雅斯太凹陷南洼槽成岩作用序列及孔隙演化

3 油气成藏条件

3.1 生油岩条件

南洼槽发育阿尔善组及腾一段2套厚度大、埋藏深、分布面积大的有效烃源岩。据第4次油气资源评价，该区剩余资源量丰富，但转化率较低[18]。南洼槽烃源岩有机相类型主体为D/E相，主要发育于阿尔善组顶部和腾一下段，母质主要为陆源有机质，生成的原油含硫量低，为凝析气和轻质油[19]。腾一下段综合评价为好烃源岩，阿尔善组为中等—好烃源岩。烃源岩母质类型主体为Ⅱ2—Ⅲ型，也发育Ⅱ1型。中部次洼为主生烃洼槽，中心主生烃岩腾一下段Ro为1.04%，排烃强度为75×104t/km2，阿尔善组Ro为1.20%，排烃强度为120×104t/km2。北部次洼腾一下段Ro为0.80%，排烃强度为45×104t/km2，生烃潜力大。苏布鼻状构造带成熟门限深度为1 250.00～1 550.00 m，生油高峰期埋深为1 850.00～2 050.00 m，腾一下段、阿尔善组整体位于生烃门限深度以下，油源条件有利(表1)。

表1 苏布地区烃源岩有机质丰度评价

3.2 储层条件

3.2.1 储层岩石学特征

南洼物源主要来自西部陡坡带，北部苏布地区和南部木日格地区母岩存在差异。北部苏布地区储层岩性主要为砂砾岩；碎屑颗粒含量为93%～96%，成分以石英、长石及花岗岩屑为主，少见变质岩屑；填隙物主要为泥质杂基，约为2%～6%，个别样品见少量方解石；该区主要目的层按照岩石学三端元分类，岩石学类型为岩屑长石砂岩和长石岩屑砂岩，储层长石含量高，利于形成次生溶蚀孔隙。南部木日格储层岩屑组分以凝灰岩岩屑为主，岩石学类型为岩屑砂岩。因此，北段苏布地区为花岗岩物源区，南段木日格地区为花岗岩和凝灰岩混合物源区。苏布储层粒间、粒内溶孔较木日格发育，物性好，储集空间类型多样，溶蚀孔隙发育，具备形成良好储集条件的物质基础。

3.2.2 储集空间类型

苏布地区主要目的层储集空间以粒间溶孔和粒内溶孔为主，长石溶孔及粒间溶孔相对发育，薄片资料显示溶蚀作用强，颗粒之间以线接触为主、少量点接触，且颗粒含量为93%～96%，胶结类型以接触式胶结为主，其中，北部粒间、粒内溶孔较南部发育，选取了该区太52X、太60X 2口井为例(图4)。由图4可以看出，铸体薄片内可见到粒间溶孔及粒内溶孔，储集空间还可见油质浸染。

图4 苏布地区储层孔隙特征

此外，该区主要目的层储层也具有较好的孔隙结构，分析该区太52X、太60X 2口井主要目的层不同深度的样品的数字岩心资料可知，弛豫时间为1～10、10～100、100～10 000 ms分别代表小、中、大孔，从区间孔隙度分析，太52X井储层孔径分布以中大孔径为主，可动流体孔隙度占主要部分，反映储层可动部分的大中孔隙所占比例较大， 太60X井反映储层以小孔径为主，中大孔径较发育，总体来说孔隙结构较好(图5，图例表示油层深度和对应样品号)。

图5 苏布地区埋藏深度与物性关系

3.2.3 储层物性

乌里雅斯太凹陷南洼槽储层岩石矿物成分总体分选差，呈次棱角状，颗粒呈接触式分布、排列紧密，结构及成分成熟度较低；石英颗粒普遍见次生加大边；长石颗粒相对偏粗，部分已深泥化。储层岩石物性总体上较差，孔隙度为6.5%～9.4%，平均为8.6%，渗透率为0.7～19.9 mD，平均为7.6 mD，以低—特低孔、低—特低渗储层为主(表2)。储层物性受母岩类型、沉积相带、成岩演化、有机酸溶蚀等因素影响，砂体埋深大，仍可形成有效储层。

表2 苏布地区岩石物性统计

3.3 储盖组合条件

腾一下段Ⅳ砂组湖侵域沉积的湖泛泥岩生烃能力强，为良好的生油岩；上覆腾一下段Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ砂组为良好的储层，砂组之间的泥岩为良好的盖层。阿尔善组砂砾岩和暗色泥岩互层构成了良好的储盖组合；其上是腾一段早期(Ⅳ砂组)湖侵域沉积的湖泛泥岩 ，在纵向上形成良好的生储盖组合。因此，苏布鼻状构造邻近洼槽区的生烃强度较大、具有较大规模的储集砂体，位于油气运聚的主汇流方向上，腾二段末期为大量排烃期，构造、圈闭形成的时间早于烃源岩大量生排烃期，时空配置关系较好，油气优势聚集，具备规模富集油气藏的成藏条件。

4 油气成藏模式

4.1 成藏机理

长石作为碎屑岩中易溶矿物，溶解度受到温度、压力、pH值、有机酸等因素的影响。苏布地区平均地温梯度为0.042 ℃/m(二连盆地平均为3.890 ℃/m)，地层压力系数为0.82～1.08，地层压力随着深度加深而增大。深埋于洼槽内的烃源岩含有丰富的有机质，进入成熟阶段，在高温高压条件下有机质发生降解排烃，自身产生孔隙和有机酸，在水和CO2参与下，长石与有机酸产生络合作用发生溶解是产生次生孔隙的主要成因机制[20-21]。苏布鼻状构造带储层碎屑岩的长石含量高，在酸溶增孔作用下，垂向上发育多个异常孔隙带，南洼槽在2 000.00～3 200.00 m发育多个异常孔隙带，形成储层“甜点”段，使得深层也有寻找优质富集油藏的储层条件(图6)。

图6 苏布地区埋藏深度与物性关系

4.2 油气成藏模式

油气成藏模式是油气藏形成和赋存状态的高度概括[22]。在上述油气成藏条件和成藏机理分析的基础之上，构建了苏布鼻状构造带3种成藏模式(图7)。

图7 乌里雅斯太凹陷苏布地区油气成藏模式

4.2.1 常规油藏横向构造聚集，有利砂体富集油藏模式

中、浅层发育构造-岩性、地层油藏。阿尔善组末期地层遭受剥蚀，与上覆的腾一段形成不整合接触，中次洼和北次洼生成的油气通过不整合面、砂体和油源断层等疏导体系经过侧向运移和垂向运移到腾一下段和阿尔善组砂组中，腾一下段砂体沉积前苏布构造区形成横向构造带，对沉积砂体的展布起到了控制作用，翼部砂体发育，腾一下段Ⅳ砂组下倾方向与洼槽区暗色泥岩对接，上倾方向与不整合面形成地层不整合遮挡油气藏；腾一下段Ⅲ砂组下倾方向与洼槽区暗色泥岩对接，在鼻状构造的高部位受断层遮挡形成构造-岩性油气藏[23]，因此，中浅层腾一下段构建了常规 “横向构造聚集，有利砂体富集油藏”模式。

4.2.2 非常规致密砂砾岩油气藏模式

阿尔善组储层次生孔隙发育经历了2期溶蚀作用，在不整合被掩埋前，大气淡水淋滤等表生成岩作用对储层产生强烈的改善作用；在不整合被埋藏后，当流体运移经过时再次对不整合面上、下储层产生溶蚀改造作用。腾一下段Ⅳ砂组厚层湖相泥岩为良好的顶板条件，阿尔善组为大型扇三角洲沉积，砂砾体发育规模大，为油气储集的场所，上覆腾一下Ⅳ砂组烃源岩通过不整合面疏导，阿尔善烃源岩通过层间疏导，源岩生烃过程中产生有机酸流体，沿不整面流动，对不整合面附近的砂体酸溶改造，形成深层有效储层。油源、运移、储集条件都好，气油比高，阿四段上部构建了非常规致密砂砾岩油气藏模式。

4.2.3 非常规泥页岩油气藏模式

该类油气藏形成于优质的烃源岩条件，有机质生成液体石油和天然气，体积膨胀，而泥页岩较致密，压力不容易释放，导致微孔隙和裂缝的形成，并以其为主要储集空间， 且微孔隙和裂缝系统封闭性好，生成的油气就地储存，为自生自储式油气藏[24]，阿尔善组四段下部构建了非常规泥页岩油气藏模式。

聚油区带从浅层鼻状隆起区到深层凹陷区呈连续型分布。致密砂砾岩油气藏具有物性差、非均质性强、储层展布规律复杂等特点，选用合理的储层改造以及打水平井等措施能使得该类油气藏得到有效开发动用[25-27]。加强致密砂砾岩油气藏的攻关研究，对于二连盆地的下洼勘探来说是一个新的领域和突破。由于3种成藏模式的存在，在纵向上烃源岩热演化程度控制气油比，具体表现为：0.7%

5 勘探效果与下步方向

苏布鼻状构造区部署钻井5口，4口井发现较厚油层，3口获高产工业油流，太52X井腾一段Ⅲ砂组抽汲求产日产油为28.14 t/d；太50X井腾一段压后日产油为16.89 t/d；太60X阿尔善组放喷获日产为34.47 t/d高产油流，为目前二连盆地深层获自然产能最高的井。越靠近洼槽区气油比越高，向凝析油气藏过渡，深层原油品质好，降低了成藏有效储层物性的下限，有利于洼槽区成藏。目前该地区已上报预测储量为4 000×104t以上，控制储量为1 400×104t以上。乌里雅斯太南洼槽苏布地区的勘探成果是下洼找油的成功实践，坚定了在下洼区物性差的中深层地区仍然可以找到自然产能高的富集油藏的信心，极大拓展了洼槽区的勘探空间，明确了下步勘探目标和方向。即在接近中次洼低洼部位部署探井，探索南洼槽致密砂砾岩油气藏领域。此外，中洼槽与南洼槽具有相同地质背景，中洼槽是新区勘探突破的现实地区，也是乌里雅斯太凹陷的下步勘探方向。

6 结 论

(1) 苏布鼻状构造区具有好的生油、储层条件、储盖组合等成藏条件，时空配置关系好，油气优势聚集，具备规模富集油气藏的成藏条件。

(2) 苏布鼻状构造区碎屑岩储层长石含量高，长石作为碎屑岩中易溶矿物在表生和深埋条件下，受地表水、高温高压和有机酸等作用，垂向上发育多个异常孔隙带，是油气储集的良好场所。

(3) 创新建立了常规 “横向构造聚集，有利砂体富集油藏”、非常规 “致密砂砾岩油气藏”和非常规“泥页岩油气藏”3种成藏模式，对油气的横向和纵向分布特征有很好的预测作用。其中，非常规对于二连地区下洼勘探是一个新的领域，有着极其重要的意义。