鄂爾多斯盆地白沙組油氣成藏主控因素分析

鄂爾多斯盆地白沙組油氣成藏主控因素分析

準(zhǔn)噶爾盆地東部的白家海遺跡是一個遺傳因素。它經(jīng)歷了從西到東的海拔高度，成為一種傾斜的鼻狀結(jié)構(gòu)。它與海子北坡的東路接壤，靠近東道北部的阜康坍塌（圖1）。位于白家海凸起的彩南油田為我國第一個沙漠整裝油田。前人研究了彩南油田的油氣來源、層序地層,儲集層特征、構(gòu)造樣式、沉積體系、油氣運(yùn)移和斷層封閉性等[1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13]。然而,白家海凸起的油氣成藏過程與成藏機(jī)理尚缺乏系統(tǒng)性闡述,本文從油氣成藏的要素出發(fā),闡述其了成藏機(jī)理與主控因素。1疊系烴源巖的原油應(yīng)用甾烷、萜烷、碳同位素、姥植比等指標(biāo)將白家海的原油分為3類:第一類原油姥植比小于2,碳同位素值為-31.7‰~-29.6‰,規(guī)則甾烷中以C29規(guī)則甾烷為主,伽瑪蠟烷含量高;第二類原油姥植比大于3,碳同位素值為-27.5‰~-26‰,規(guī)則甾烷中以C29規(guī)則甾烷為主,伽馬蠟烷含量低,伽馬蠟烷指數(shù)小于0.1;第三類原油各項(xiàng)指標(biāo)介于第一類原油與第二類原油之間。準(zhǔn)噶爾盆地中部主要發(fā)育二疊系、三疊系和侏羅系烴源巖。除了在阜康凹陷斜坡阜5井的三疊系儲集層中發(fā)現(xiàn)三疊系烴源巖生成的原油外,在白家海凸起及阜康凹陷迄今沒有發(fā)現(xiàn)三疊系烴源巖來源的原油,因此,三疊系烴源巖發(fā)育及其生烴能力值得懷疑。根據(jù)二疊系和侏羅系烴源巖抽提物的生物標(biāo)志化合物特征,可以判斷第一類原油主要來自二疊系湖相烴源巖,第二類原油主要來自侏羅系煤系烴源巖,第三類為二疊系和侏羅系源巖的混合原油。這三類原油在縱向地層中的分布也呈現(xiàn)一定的差別:第一類原油,即來自于二疊系烴源巖的原油主要分布在下侏羅統(tǒng)八達(dá)灣組儲集層中;第二類原油,即來自于侏羅系源巖的原油主要分布在下侏羅統(tǒng)三工河組和中侏羅統(tǒng)西山窯組儲集層中;第三類原油,即混合原油主要分布在中侏羅統(tǒng)西山窯組和上侏羅統(tǒng)石樹溝群儲集層。東道海子北凹陷侏羅系烴源巖至今未進(jìn)入生烴高峰,沒有大量生烴,二疊系烴源巖在侏羅紀(jì)初期開始生烴,白堊紀(jì)末進(jìn)入凝析氣濕氣階段。阜康凹陷侏羅系烴源巖在白堊紀(jì)中期開始生烴,至今仍處于生烴高峰期。阜康凹陷沒有鉆遇二疊系烴源巖(未鉆穿侏羅系),只是推測阜康凹陷應(yīng)該發(fā)育二疊系烴源巖,而阜康凹陷內(nèi)部探井獲得的油流以及油砂抽提物的同位素和生物標(biāo)志化合物顯示為典型的侏羅系烴煤系源巖的原油[7,8,9,10,11,12,13]。另一方面,阜康凹陷中貫穿二疊系烴源巖和侏羅系儲集層的斷裂較少,缺乏合適的油氣運(yùn)移通道。綜上所述,阜康凹陷提供二疊系烴源巖原油的可能性較小,基本可以排除。因此,彩南油田的原油主要來源于東道海子北凹陷的二疊系湖相烴源巖和阜康凹陷的侏羅系煤系烴源巖。2目前的地質(zhì)背景眾所周知,油氣主要是沿著優(yōu)勢運(yùn)移通道進(jìn)行運(yùn)移的,而優(yōu)勢運(yùn)移通道往往只占總輸導(dǎo)體的1%~10%。在白家海凸起優(yōu)勢運(yùn)移通道主要為辮狀河三角洲骨架砂體與構(gòu)造脊組成的復(fù)合運(yùn)移通道,以及貫穿二疊系烴源巖和侏羅系儲集層的斷裂。貫穿二疊系烴源與侏羅系的斷層主要分布在白家海凸起與東道海子北凹陷過渡地帶,在靠近阜康凹陷地帶此類斷裂不甚發(fā)育。東道海子北凹陷二疊系烴源巖在侏羅紀(jì)初期開始生烴,白堊紀(jì)末進(jìn)入凝析氣濕氣階段,在這個時期斷層處于開啟狀態(tài),為二疊系烴源巖油氣運(yùn)移的垂向通道。彩南油田另一類原油主要來自于阜康凹陷的侏羅系煤系烴源巖,三工河組二段的砂體在白家海凸起發(fā)育較廣,從白家海凸起斜坡一直到凸起東北部的彩8井區(qū)均有展布。三工河組二段砂體為辮狀河三角洲砂體,主要為中砂巖,粒度粗,孔隙度和滲透率相對偏高,形成油氣運(yùn)移優(yōu)勢通道。白家海凸起經(jīng)歷了多期構(gòu)造運(yùn)動的改造,其中對白家海凸起演化起關(guān)鍵作用的是燕山運(yùn)動和喜馬拉雅運(yùn)動。燕山運(yùn)動分為3幕,Ⅰ幕發(fā)生在中侏羅世西山窯期末,Ⅱ幕發(fā)生在侏羅紀(jì)末期,Ⅲ幕發(fā)生在白堊紀(jì)末期;喜馬拉雅構(gòu)造運(yùn)動發(fā)生在古近紀(jì)末期。在恢復(fù)剝蝕厚度的基礎(chǔ)上,恢復(fù)了白家海各個時期的古構(gòu)造格局。燕山運(yùn)動Ⅰ幕時,白家海凸起在白家1井附近開始發(fā)育;燕山運(yùn)動Ⅱ幕白家海凸起構(gòu)造形態(tài)完整,構(gòu)造高點(diǎn)轉(zhuǎn)移至彩43—彩47井周圍;燕山運(yùn)動Ⅲ幕構(gòu)造高點(diǎn)東移至彩401井—彩南油田周圍;喜馬拉雅運(yùn)動期,白家海凸起發(fā)生大幅度掀斜,成為一個向西南傾沒的單斜構(gòu)造,即為白家海凸起侏羅系現(xiàn)今構(gòu)造形態(tài)。在白家海凸起演化過程中,構(gòu)造脊基本上是從阜康凹陷開始向白家海凸起高點(diǎn)展布,該構(gòu)造脊與三工河組砂體疊合構(gòu)成了阜康凹陷油氣向白家海凸起運(yùn)移的復(fù)合優(yōu)勢運(yùn)移通道。3油氣成藏模式與油氣運(yùn)移機(jī)制白家海凸起的油氣主要分布在單斜的斜坡處,而不是構(gòu)造的高點(diǎn)。古構(gòu)造分析發(fā)現(xiàn),油氣主要分布在古構(gòu)造高點(diǎn)處,彩南油田彩47井區(qū)油藏位于燕山運(yùn)動Ⅱ幕時的構(gòu)造高點(diǎn),彩南油田主體位于燕山運(yùn)動Ⅲ幕的古構(gòu)造高點(diǎn)。東道海子北凹陷二疊系烴源巖開始大量生烴時,貫穿二疊系和侏羅系的斷層處于開啟狀態(tài),為烴類穿層運(yùn)移的優(yōu)勢通道,烴類運(yùn)移至白家海凸起后,凸起的構(gòu)造高點(diǎn)正處于彩南油田的彩47井區(qū)附近,油氣在其中聚集成藏。燕山運(yùn)動Ⅲ幕,白家海凸起高點(diǎn)遷移至現(xiàn)今的彩南油田主體,成為油氣有利的指向區(qū)域,阜康凹陷侏羅系原油沿著三工河組砂體-構(gòu)造脊構(gòu)成的優(yōu)勢運(yùn)移通道運(yùn)移至彩南油田聚集成藏,因此,彩南油田原油以侏羅系烴源巖原油為主。喜馬拉雅運(yùn)動期,白家海凸起發(fā)生大幅度掀斜,成為一個單斜的鼻狀構(gòu)造。這種掀斜運(yùn)動導(dǎo)致了油藏的調(diào)整,前期聚集的油藏在這種高角度的掀斜作用下,向新形成的高點(diǎn)遷移,部分原油運(yùn)移至彩8井區(qū),并在該處聚集成藏。目前發(fā)現(xiàn)的彩8井區(qū)產(chǎn)油層為三工河組,而西山窯組和八道灣組中發(fā)現(xiàn)原油較少。這是因?yàn)榘说罏辰M和西山窯組油藏主要是斷層-巖性油氣藏,地層傾角的變化只會改變油氣藏的傾斜角度,油氣界面會發(fā)生一定角度的調(diào)整,但油氣較少發(fā)生再次運(yùn)移;而三工河組發(fā)育良好的砂體,在白家海凸起展布廣,背斜油藏變?yōu)閱涡庇蜌獠?油氣沿著連通的砂體運(yùn)移至高點(diǎn)聚集成藏。因此,喜馬拉雅運(yùn)動期的調(diào)整影響三工河組油藏的再分配與再聚集。侏羅系烴源巖白堊紀(jì)末開始大量生烴,侏羅系的原油沿著三工河組砂體運(yùn)移至燕山運(yùn)動Ⅲ幕的古構(gòu)造高點(diǎn),即現(xiàn)今的彩南油田;而東道海子北凹陷的烴源巖由于斷裂輸導(dǎo)能力降低,基本停止供烴,因此,彩南油田的原油主要來自侏羅系。從阜康凹陷至彩南油田大約有60~80km的距離,對于陸相盆地來說,如此遠(yuǎn)距離的運(yùn)移是較為少見的。阜康凹陷的原油能夠如此遠(yuǎn)距離的運(yùn)移主要是3個原因。①具備良好的輸導(dǎo)條件,三工河組二段砂體與構(gòu)造脊復(fù)合是油氣運(yùn)移的優(yōu)勢通道。②阜康凹陷超壓為油氣運(yùn)移的動力,阜康凹陷董1井鉆遇超壓油氣藏,壓力系數(shù)高達(dá)1.96.阜康凹陷處于生烴中心,生烴作用產(chǎn)生的強(qiáng)超壓為油氣進(jìn)行遠(yuǎn)距離運(yùn)移提供了強(qiáng)勁的驅(qū)動力。③浮力的作用,白家海凸起經(jīng)歷燕山運(yùn)動Ⅱ幕、Ⅲ幕和喜馬拉雅運(yùn)動,地層傾角越來越大,其浮力在油氣運(yùn)移方向的分量不斷增大,為油氣在砂體中進(jìn)行二次運(yùn)移提供動力。綜上所述,白家海凸起的油氣成藏機(jī)理與主控因素主要是輸導(dǎo)體系、烴源巖生排烴以及古構(gòu)造的時空配置關(guān)系,三者良好的耦合關(guān)系是油氣成藏的決定性因素。①東道海子北凹陷二疊系烴源巖生排烴時,油氣沿處于開啟狀態(tài)的斷裂運(yùn)移至侏羅系儲集層中聚集成藏,主要聚集在現(xiàn)在的彩南油田西部彩47井區(qū)等油藏,阜康凹陷開始大量供烴時,位于東道海子北凹陷的斷裂基本不具備輸導(dǎo)能力,因此,油氣主要來自阜康凹陷侏羅系烴源巖。②阜康凹陷侏羅系烴源巖在原油沿著構(gòu)造脊-三工河組砂體構(gòu)成的復(fù)合運(yùn)