海拉尔盆地红旗凹陷侏罗系油气来源及其勘探意义

为明确海拉尔盆地侏罗系油气来源,通过岩心和薄片鉴定、地球化学和锆石U-Pb测年分析,对红旗凹陷侏罗系进行了岩性和时代校正,明确地层年代和归属;通过饱和烃气相色谱和色谱质谱分析,开展油源对比,明确油气来源。结果表明:红旗凹陷钻遇的一套原为下白垩统铜钵庙组的饱含油砂砾岩层,其岩性应为粗面质火山角砾岩,年龄为(146.90±0.93)Ma,应归属于晚侏罗世。侏罗系油气来源有两种:①油气层下部的侏罗系源岩,与油气层构成下生上储成藏模式;②油气层侧向的白垩系源岩,构成上生下储、侧向运移模式。其上生下储模式说明上覆白垩系源岩具有向下伏侏罗系储层供烃成藏的可能性和普遍性。在以往侏罗系油气勘探以寻找自生自储和下伏源岩为主要方向的基础上,兼顾上覆白垩系源岩与下伏侏罗系储层的成藏匹配关系,可为侏罗系油气勘探提供新思路。

海拉尔盆地红旗凹陷早白垩世构造特征与变形期次的厘定

海拉尔盆地是叠置于内蒙-大兴安岭古生代碰撞造山带之上的中-新生代盆地,总体上呈北东向展布,由三坳、两隆5个一级构造单元组成,自西向东依次为扎贲诺尔坳陷、嵯岗隆起、贝尔湖坳陷、巴彦山隆起和呼和湖坳陷,其中红旗凹陷是位于贝尔湖坳陷北部的一个二级构造单元。研究表明,红旗凹陷在早白垩世经历了4个变形阶段:在早白垩世兴安岭群-南屯组沉积时期为NW-SE向伸展作用阶段,形成以大型犁式正断层为控陷断层的NE向箕状半地堑;在大磨拐河组-伊敏组一段沉积时期为NW-SE向挤压作用阶段,使早期控陷正断层发生强烈的反转作用而转化为逆断层,靠近控陷断层的NW边界由于断层上盘的逆冲而隆升,凹陷的SE斜坡带由于控陷断层在反转作用过程中深部的逆冲滑移在浅部受阻而发生的旋转式隆升,使凹陷的规模发生明显萎缩,并在凹陷的中部形成大型NE向断层转折褶皱,构成了红旗凹陷的中部断隆带;在伊敏组二段下部沉积时期为近EW向伸展作用阶段,早期控陷断层表现出正断层的特征,新形成的NE向控陷断层具有左行离散型走滑的性质;在伊敏组二段上部沉积时期为近EW向挤压作用阶段,早期控陷断层再次表现为上盘逆冲的特征,在断层上盘、靠近断层的部位形成反转背斜,并在凹陷中形成断层转折褶皱。在每一变形阶段中,红旗凹陷的构造特征在空间上存在一定的差异。

海拉尔盆地红旗凹陷构造演化及其对成藏的控制作用

在分析红旗凹陷的构造、断裂、烃源岩演化、油气成藏等特征基础上,通过恢复凹陷各期的盆地原型,认为红旗凹陷在形成与演化过程中经历了多次构造变革作用,相对于原型盆地,现今残余盆地构造格局发生较大的变化。研究认为:红旗凹陷沉积中心和沉降中心的变化表现为“跷跷板”式演化,即塔木兰沟组—南屯组沉积时期表现为东深西浅的格局,南屯组末期的构造改造使盆地沉降中心向西偏移,大磨拐河组—伊敏组沉积时期表现为西深东浅的格局,伊敏末期凹陷整体抬升,东部剥蚀严重,整体表现为西深东浅的格局定型;铜钵庙组—南屯组是红旗凹陷主要的生油层和储集层发育层段,红旗凹陷的盆地原型不仅控制了烃源岩的形成和演化,还对油气成藏过程起着至关重要的作用。

海拉尔盆地红旗凹陷烃源岩评价及有利区预测

红旗凹陷是海拉尔盆地中部断陷带油气勘探的又一重要领域。为了搞清其有效烃源岩发育情况、展布特征及有利勘探目标区,在对本区内已钻10口探井暗色泥岩地化资料分析基础上,开展原油色谱-质谱分析和生物标志化合物对比、w(TOC)和R o预测及井震标定,在地震剖面上进行暗色泥岩对比追踪等方法预测有效烃源岩的厚度及分布,结合构造、沉积相研究,确定有利勘探区。结果表明:红旗凹陷铜钵庙组及塔木兰沟组暗色泥岩有机质丰度高,有机质类型以Ⅱ1型为主,达到好烃源岩标准;凹陷的洼槽区铜钵庙组下部、塔木兰沟组暗色泥岩厚度大、分布广泛、成熟度高,为有效烃源岩。洼槽间的低隆起带和西部陡坡带发育扇三角洲沉积,生、储、盖配置好,是有利勘探部位,油藏为自生自储。

海拉尔盆地红旗凹陷构造层特征及构造演化

利用二、三维地震资料及钻井成果,对海拉尔盆地红旗凹陷的构造层及构造演化特征进行了研究。根据不整合界面、构造发育特征及地层组合情况,将研究区沉积地层由下至上划分为3个一级构造层,经历了晚侏罗世断陷发育阶段、早白垩世断陷发育阶段、早白垩世断坳发育阶段、晚白垩世坳陷发育阶段4个阶段。不同构造层构造特征不同:中-上侏罗统构造层以伸展构造样式为主,形成箕状结构火山岩断陷;下白垩统构造层以伸展构造样式和伸展-走滑构造样式为主,形成箕状结构断陷;上白垩统构造层以反转构造样式为主。该研究结果对明确红旗凹陷地质结构及油气勘探具有指导意义。

红旗凹陷典型构造变形特征及物理模拟

红旗凹陷是经历了多期建造与改造的叠合盆地,现今难以见到原型盆地的面貌,导致断裂体系的形成机制复杂,在建造期、改造期断裂系统的发育机制,断裂系统之间的迁就、利用、切割改造关系尚不清楚。因此其构造演化及形成机制至今仍然存在较大的分歧。基于相似性原理,首次在研究区运用构造物理模拟实验方法,对凹陷北西边界红西断层控制作用下的伸展和挤压形成的构造样式及演化规律进行研究,以再现动力学演化过程,并取得了与实际地质情况较高的吻合度。结果表明,凹陷受到间歇性的伸展和挤压力的影响,共经历了断陷期(塔木兰沟组-南屯组一段)、断坳转换期(南屯组二段-伊敏组)和坳陷期(青元岗组)三个构造演化阶段。在变形过程中,内部形成的调节断层发育具有期次性,断陷期的发育的断层终止在南屯组一段顶面,断坳转换期发育的断层终止在伊敏组顶面。可见凹陷的构造样式主要受犁式控陷断层和区域伸展、挤压作用的共同影响。

红旗凹陷南屯组沉积特征及优势储集相带分析

综合运用了地震、岩芯、录井、测井等方面的资料,在区域构造背景下详细地分析了红旗凹陷在南屯组沉积时期主要发育的沉积体系类型及其平面展布特征,认为研究区主要发育有扇三角洲、湖底扇及湖泊三种类型的沉积体系,其中扇三角洲沉积主要发育在西侧的红西陡坡带内,东侧缓坡带内发育范围较小,前缘砂体向前推进过程中遇断裂坡折带发生滑塌,在HS6等井区处形成湖底扇沉积体系,湖泊沉积体系主要发育在西侧陡坡带和东侧缓坡带间的洼槽区内。对不同微相类型岩芯样品的物性特征进行分析发现,扇三角洲前缘水下分流河道和湖底扇中扇辫状沟道微相物性特征好,是最有利的油气储集相带;扇三角洲平原分流河道微相次之,为较有利的油气储集相带。

先存构造对断层后期生长及形态的影响:以海拉尔盆地红旗凹陷为例

红西断层作为红旗凹陷的边界断裂长期控制着凹陷的形成演化与油气成藏,目前对断层的识别刻画及生长模式的认识还存在诸多不足.以地震剖面精细解释为基础,确定红旗凹陷几何学特征及边界条件,结合控制变量法进行多组构造物理模拟实验;将实验结果与红旗凹陷基底顶面构造图各项参数进行对比,最终确立红西断层先存构造的规模及断层的演化模式.实验结果显示,红旗凹陷先存构造总体规模至少占整个边界断层现今长度的50%,即34 km以上.红西断层的构造演化具有孤立断层(先存构造)分段发育→“软连接”→“硬连接”的生长模式,并且在断层转换部位发育典型的中继构造.

海拉尔盆地红旗凹陷典型剖面构造物理模拟及构造演化特征

海拉尔盆地为我国东北地区典型的含油气陆相裂谷盆地,成盆过程经历过多期建造与改造叠加,形成机制复杂。红旗凹陷为海拉尔盆地北部一个二级构造单元,目前为止勘探程度较低,但勘探潜力巨大。因此研究凹陷的构造演化模式对今后的油气勘探开发能起到举足轻重的作用。本次研究在地震剖面解释与几何学分析的基础上运用构造物理模拟实验对该区域开展构造研究,并建立起运动学与动力学模型。研究发现:盆地伸展与反转阶段水平应力主要为NW-SE方向,红旗凹陷内普遍发育的“扫帚状”构造与“尖底锅状”构造的形成机制是由于多期伸展过程中经历两期构造反转作用的结果,且伸展建造作用为主,反转改造作用相对较弱。凹陷内大型正牵引构造主要受到控陷断层的倾角大小、断层面形态以及因岩性差异所导致的断层面摩擦系数变化等因素影响。在以45°控陷断层为边界的凹陷内,次级断裂靠近控陷断层、断距规模大,正牵引现象不明显;在以30°控陷断层为边界的凹陷内,次级断裂远离控陷断层、断距规模小,正牵引现象发育。此次发现修正了挤压反转作用决定论的传统观点。