内蒙古海拉尔盆地油气成藏期次分析

发布时间：2020-03-31

　　摘要：利用储层白生伊利石测年法、烃源岩生排烃史法和包裹体均一温度法等综合分析了海拉尔盆地油气成藏期次。综合分析表明：海拉尔盆地油气成藏期主要分为两个大的阶段：第一阶段油气成藏时期在距今120～80Ma，相当于伊敏组沉积时期一青元岗组沉积早期，是海拉尔盆地各凹陷最主要的成藏时期，油气大规模注入储层时期应该在距今105～90Ma，相当于伊敏组二、三段沉积时期，此时期为烃源岩大量生排烃时期，油气运移动力充足，有利于油气发生运移并聚集成藏;第二阶段为青元岗组沉积至今，青元岗组沉积以来，发生过近东西向的挤压反转，使已形成的油气藏重新调整，同时二次生成的油气继续注入成藏。优质的烃源岩、断裂和稳定的厚层泥岩是控制研究区油气藏形成和分布的主要因素。

　　关键词：海拉尔盆地;伊利石测年;流体包裹体;油气成藏期次

　　0引言

　　油气成藏期次分析是现代油气地质研究的一个热点问题，成藏期次的确定有助于正确认识油气藏的形成规律。近年来在成藏年代学研究方面取得了重要进展，总结出了多种研究方法，如储层自生伊利石年代学分析法、包体测温法、饱和压力法、圈闭形成史分析法、生排烃史分析法等-]。不同方法所确定的成藏年代意义不同，其中圈闭形成史分析法、生排烃史分析法所确定的是成藏最早的极限时间，而饱和压力法和储层自生伊利石年代学分析法可以确定成藏的年龄，包裹体测温法结合热演化史和埋藏史可以更好地确定油气成藏时期5-10l。但由于影响因素的差异，这些方法的分析精度存在一定差别，所以在确定油气成藏期时应多种方法综合分析，才能更为准确地确定油气藏的形成时期-41。

　　海拉尔盆地作为大庆油田第二大含油气盆地，原油分布层位比较广泛，在大磨拐河组、南屯组、铜钵庙组和基岩均有油气突破，已经在乌尔逊凹陷、贝尔凹陷和呼和湖凹陷获得工业油流，油气资源丰富，然而至今尚未对海拉尔盆地油气藏的形成时期进行过系统细致的分析研究。因此，加强油气成藏期次的研究对盆地油气资源评价具有重要的现实意义。本文应用多种方法研究海拉尔盆地油气成藏时期并分析油气成藏过程和控制因素，取得一些定量性的新认识，这对于该区域油气勘探具有很重要的意义。

　　1区域地质概况

　　海拉尔盆地位于内蒙古自治区呼伦贝尔盟境内，为中新生代的多旋回、叠合式、断陷-坳陷型盆地，平均海拔640m，地表为草原覆盖，盆地总面积70480km2，沉积岩最大厚度6000m，盆地基底为海西期一印支期花岗岩以及布达特群、兴安岭群地层。盆地内充填侏罗系、白坚系以及第三系、第四系地层。侏罗系、白垩系地层为盆地内主体沉积，从下至上为：铜钵庙组、南屯组、大磨拐河组、伊敏组以及青元岗组。其中主要烃源岩层是大磨拐河组、南屯组和铜钵庙组。海拉尔盆地的发育演化主要经历了地壳隆起、断陷、坳陷、萎缩4个阶段。盆地现今具有两隆三坳的构造格局，即扎费诺尔坳陷、嗟岗隆起、贝尔湖坳陷、巴彦山隆起、呼和湖坳陷。该一级构造单元可进一步细分为16个凹陷和4个凸起(图1)。目前已在3个凹陷见有工业油气流，2个凹陷见有低产油气流，6个凹陷有油气显示。其中乌尔逊凹陷和贝尔凹陷是海拉尔盆地主要产油气凹陷。

　　自生伊利石的年龄来判断储集层中油气藏的形成年龄4-”。

　　采集了研究区20多块含油气样品，样品主要分布在大磨拐河组、南屯组和铜体庙组。在扫描电镜、X衍射分析的基础上，选择有自生伊利石的样品，进行自生伊利石矿物分离;选择出适合作同位素年代学分析的样品，通过实验确定<0.um粒级的丝发状的自生伊利石为同位素测年对象。对所选样品进行了伊利石测年分析，取得了很好的结果(表1)。

　　2成藏期次分析

　　考虑本地区油气藏形成历史的复杂性，在确定油气藏形成时期时，本文将利用自生伊利石测年法、烃源岩生排烃史法和包裹体均一温度法，结合盆地热史恢复的结果来确定研究区油气藏形成时期-。

　　2.1伊利石测年结果确定油气藏形成时期砂岩储集层中自生伊利石是烃类在充填富钾的水介质储层前最晚形成的自生矿物，当油气进入储层后，其形成过程便会停止。因此，可利用自生伊利石的年龄来判断储集层中油气藏的形成年龄-71。

　　采集了研究区20多块含油气样品，样品主要分布在大磨拐河组、南屯组和铜钵庙组。在扫描电镜、X衍射分析的基础上，选择有自生伊利石的样品，进行自生伊利石矿物分离;选择出适合作同位素年代学分析的样品，通过实验确定<0.1um粒级的丝发状的自生伊利石为同位素测年对象。对所选样品进行了伊利石测年分析，取得了很好的结果(表1)。

　　测年结果表明，含油储层的伊利石测年为92.52~98.74Ma，一致性很好，油气成藏时期相当于伊敏组沉积时期(图2)。海拉尔盆地乌尔逊、贝尔、呼伦湖、呼和湖这4个深凹陷的铜钵庙组、南屯组、大磨拐河组不同层位含油储层自生伊利石测年结果具有如此好的一致性，且都在伊敏组沉积晚期，表明伊敏组沉积晚期是海拉尔盆地一次非常重要的油气成藏期(图3)。

　　2.2源岩生排烃史确定油气成藏期油气藏的形成是油气生成、运移、聚集的结果。只有油气生成并聚集了，油气藏才能形成。因此，烃源岩中油气生成和排出的主要时期就是油气藏形成的最早时间。烃源岩的主要生油期是根据生油岩热模拟实验、古地温重建与生油岩埋藏史分析，通过盆地模拟计算确定的“-.。海拉尔盆地最主要的生油凹陷乌尔逊凹陷和贝尔凹陷油气生排烃史模拟结果表明：烃源岩在伊敏组一段沉积时期(距今约120Ma)开始向外排烃，但有效源岩的成熟面积不大，排烃量较小;到伊敏组二、三段沉积时期(约105Ma)，排烃范围大幅度增大，烃源岩排烃进入高峰期。在随后的各地质历史时期，排烃范围变化不大，强度有所变化。其中伊敏组二、三段排烃量占总排烃量的近二分之一(图4、图5)。由于伊敏组沉积末期盆地发生构造抬升剥蚀，烃源岩埋深变浅，生排烃过程减弱。从青元岗组沉积期到现今，排烃量是逐渐减小的。青元岗组沉积期以来排烃量只占总排烃量的一半。因此，由烃源岩排烃史可知油气成藏时期分两个阶段：伊敏组沉积时期及青元岗组沉积以来。

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　　2.3储层流体包裹体均一温度判定油气藏形成时期

　　流体包裹体是成岩矿物结晶时所捕获的部分成矿流体。流体包裹体的成分、相态、丰度、均一温度及盐度等指数，能够反映不同成矿阶段的地球物理化学条件。流体包裹体的均一温度法可以准确确定油气藏的形成时期。其原理是在深部储层中含水包裹体形成时，包裹体只有单一液相，当包裹体样品采至地面后，温度压力降低，包裹体内液相中气体分离出来形成气液两相。实验表明在此过程中温度是主导因素。因此，在冷热台上将包裹体加热至气相消失，包裹体中只有均一液相时的温度就是包裹体在深部储层中形成的温度，根据此温度以及盆地的古地温模式和埋藏史，就可以确定包裹体形成时的地层埋深及对应的地质时代，就可确定油气藏形成时期[15-18]。

　　应用包裹体均一温度法判定油气藏形成时期，精确恢复盆地埋藏史及热演化史十分重要，尤其是盆地热演化史，甚至可以直接用于判断油气藏形成时期[1-4]。海拉尔盆地伊敏组沉积末期经历了较大的抬升剥蚀，伊敏组沉积之后剥蚀厚度与再沉积厚度的关系如何对油气藏形成时期的判定十分重要。从盆地热演化史研究结果可知，海拉尔盆地可分为两种凹陷，一种是超补偿凹陷，另一种是欠补偿凹陷。

　　对海拉尔盆地乌尔逊凹陷和贝尔凹陷10块样品进行了流体包裹体测温研究，包裹体样品采样深度为869~2783m，层位为大磨拐河组、南屯组及铜钵庙组。包裹体主要分布于石英微裂隙、石英脉和胶结物方解石中。包裹体均一温度结果表明，研究区砂岩样品包裹体均一温度范围有两个，即87~105℃和140℃以上(表2)。根据恢复的埋藏史和热演化史判断，其中低温组87~105C的包裹体代表了地层曾经经历的最高古地温，高温组可能代表了深部来源的流体的温度。乌尔逊凹陷均一温度的低温组主要分布在88~105℃范围。贝尔凹陷均一温度的低温组主要分布在87~102℃之间。

　　根据乌尔逊凹陷苏l02井(表2中Sl02)南屯组包裹体均一温度为91~100℃和苏13井(表2中S13)南屯组包裹体均一温度为92~99℃，结合乌尔逊凹陷海参4井热演化史判定，乌尔逊凹陷南屯组砂岩油气藏形成于120~100Ma，相当于伊敏组沉积时期(图6)。苏6井(表2中S6)大磨拐河组油侵砂岩包裹体均一温度为97~103℃，海参1井(表2中Hel)大磨拐河组包裹体均一温度为88~92℃，乌10井(表2中W10)大磨拐河组包裹体均一温度为94~105℃，根据乌尔逊凹陷海参4井热演化史和海参1井热演化史判定，大磨拐河组油侵砂岩样品所经历的温度在伊敏组沉积时期及新生代以来都不可能超过88℃，大磨拐河组中的油气是下部南屯组和铜钵庙组生成的油气运移到大磨拐河组中成藏的(图6、图7)，新生代以来南屯组和铜钵庙组二次生成的油气继续向上运移到大磨拐河组中。因此，乌尔逊凹陷大磨拐河组砂岩油气藏形成时期有两期，分别为伊敏组沉积时期及新生代以来两个时期。

　　贝尔凹陷南屯组油浸砂岩样品(表2中B301、B302)中包裹体均一温度为87～102oC，平均为94.5℃。从埋藏史及古地温演化与均一温度的关系分析，贝尔凹陷南屯组油气藏形成时期分为两个阶段：120～80Ma以及新生代以来(图8)。贝尔凹陷德2井(表2中D2)大磨拐河组油浸砂岩包裹体均一温度为93～99℃，平均为96.6℃，根据贝尔凹陷热演化史判断该井段地层自沉积以来古地温不可能超过80~C，因此德2井大磨拐河组的油气应来自更深部位的南屯组和铜钵庙组。新生代以来南屯组和铜钵庙组二次生成的油气继续向上运移到大磨拐河组中。因此，贝尔凹陷大磨拐河组油气藏形成时期有两期，分别为120～80Ma及新生代以来两个阶段。

　　由乌尔逊凹陷和贝尔凹陷热演化史和埋藏史可知，青元岗组沉积以来，虽然地层遭受剥蚀，地层降温，在凹陷中心部位，但是由于上覆地层的深埋，地层温度仍然很高，烃源岩热演化程度很高，南屯组和铜钵庙组烃源岩继续向外排烃，二次生成的油气继续向上运移到圈闭中聚集成藏。由烃源岩排烃史可知，青元岗组沉积以来，排烃量占总排烃量的一半，排烃量虽然是逐渐较小的，但排烃过程没有停止。因此，青元岗组沉积至今是海拉尔盆地第二个大的成藏阶段。