鄂爾多斯盆地晚三疊世以來地層埋藏特征及其對油氣成藏的影響

鄂爾多斯盆地晚三疊世以來地層埋藏特征及其對油氣成藏的影響

0盆地地層一、三疊紀(jì)地層一、油氣成藏條件變化鄂爾多斯盆地是中國重要的含油氣盆地，其油藏主要分布在盆地南部的中生代地層中。油氣藏形成的問題一直是鄂爾多斯盆地油藏研究的主要內(nèi)容。關(guān)于盆地生態(tài)系統(tǒng)的形成過程和形成機制，研究了盆地中生態(tài)系統(tǒng)的形成條件。自印支運動結(jié)束以來，鄂爾多斯盆地多次發(fā)生構(gòu)造變化，并開始發(fā)生地層上升和剝離事件。因此，泉巖泉巖、氣田、油氣儲層、油藏等地層條件發(fā)生了變化。陳瑞等人通過地層剝削估計了鄂爾多斯盆地自三疊紀(jì)以來的構(gòu)造變化。褶皺構(gòu)造的發(fā)育導(dǎo)致天然氣運移至盆地東部和東南部。印支運動顯著降低了盆地，并減少了中生代的重要泉巖。鄂爾多斯盆地構(gòu)造階段的上升效應(yīng)是，泉巖頂部的一層被砍伐，舊地形的溫度下降，導(dǎo)致泉巖的作用。一些相關(guān)研究還得出了相同的結(jié)論。從這個角度來看，在這種結(jié)構(gòu)背景下，地層沉積形成與油氣成藏關(guān)系的研究非常重要。要了解油氣藏的形成過程和機制，總結(jié)成藏規(guī)律非常重要。目前相關(guān)研究成果較多，但總體不足。例如，從整個盆地的角度來看，油藏和成藏的特征沒有考慮在內(nèi)。相反，油氣藏在不同的區(qū)域中有一些差異，并且沒有進行比較和分析差異。此外，在地層埋育過程中，由于控制有機碳的產(chǎn)生和影響油藏的程度，缺乏深入研究和對該盆地生態(tài)油藏的深入研究，這限制了對鄂爾多斯盆地生態(tài)油藏的更深入理解。通過對鄂爾多斯盆地生態(tài)油藏特征的區(qū)域勘探，作者分析了鄂爾多斯盆地生態(tài)油藏與油氣成藏關(guān)系的區(qū)域劃分，分析了該層中泉巖和泉巖的影響特征，為深入分析鄂爾多斯盆地中生態(tài)油藏的形成條件提供了基本數(shù)據(jù)和基礎(chǔ)。1盆地剝蝕厚度及以未剝蝕為中心的地層剝蝕制度鄂爾多斯盆地中生代地層發(fā)育穩(wěn)定,構(gòu)造類型簡單,地層各接觸界面及其劃分標(biāo)志相對清晰,通過地層對比法恢復(fù)地層剝蝕厚度,利用泥巖壓實曲線法及相關(guān)研究成果進行對比和校驗.對古峰莊、姬塬、白豹、陜北、鎮(zhèn)北、西峰及洛川地區(qū)(見圖1)進行分區(qū),以彌補未能細(xì)化盆地區(qū)域上地層埋藏變化和油氣成藏關(guān)系的分析.自晚三疊世以來,鄂爾多斯盆地主要發(fā)生4期明顯的剝蝕,分別是晚三疊世(T3)末期、早侏羅世(J1)末期、中侏羅世(J2)末期和早白堊世(K1)末期.各個時期地層剝蝕厚度的恢復(fù)結(jié)果(見圖2)表明,T3末期盆地西南緣的鎮(zhèn)原—慶陽—寧縣—旬邑以南地區(qū)剝蝕厚度較高,最大超過400m.慶陽—華池一帶及定邊—鹽池以南也是剝蝕程度較高的地區(qū).未剝蝕區(qū)或剝蝕淺的地區(qū)主要分布于盆地東北緣的陜北地區(qū)和盆地中部的花池以東和環(huán)縣以北.J1末期和J2末期剝蝕,盆地中心區(qū)域地層剝蝕厚度普遍在50~250m之間.盆地東南緣剝蝕厚度高,向北及北西向地層剝蝕厚度逐漸變小,在鹽池和環(huán)縣以西地區(qū),剝蝕厚度小于50m.K1末期盆地東部剝蝕厚度超過1200m,自西向東,剝蝕厚度逐漸增大,在鎮(zhèn)原至定邊一帶剝蝕厚度最小(小于100m).自T3末期至K1末期,鄂爾多斯盆地4期剝蝕呈現(xiàn)出早期以盆地西南緣剝蝕為主,之后以東南緣抬升為主,到后期以東部抬升為主的演化特征.這與鄂爾多斯盆地自印支期以來構(gòu)造抬升演化的次序和地域上不均一抬升的特點一致,表明盆地的地層剝蝕總體上受到構(gòu)造演化的控制.同時,厚度較大的地層剝蝕區(qū)分布,特別是T3末期與盆地中形成的剝蝕溝谷的地形特征相互吻合(見圖2(a)),說明剝蝕作用下河谷下切剝蝕發(fā)揮重要作用.地層埋藏史恢復(fù)結(jié)果(見表1和圖3)表明,在鄂爾多斯盆地晚三疊世以來經(jīng)歷的4期沉降—抬升循環(huán)演化過程中,T3期是地層沉積速率最快的時期,說明這一時期整個盆地快速沉降的特點.主要沉降部位為西北—北緣的古峰莊和陜北等地,中生代最大地層埋深為盆地西北緣的古峰莊等地,超過1000m.J1—J2期間,盆地的最大沉降部位位于盆地西北緣古峰莊等地,最大中生界地層埋藏深度超過2000m,并且越向盆地以南地區(qū),埋藏深度越淺.K1期是盆地沉降幅度最大、地層沉積累計厚度最大的時期,至K1末期,盆地沉降達到最大,古峰莊、姬塬、白豹等地區(qū)的中生界最大埋藏深度普遍超過3000m,而陜北地區(qū)的在3000m以下.2層埋與油藏關(guān)系2.1早期生烴階段參照古地溫梯度數(shù)據(jù)(中生代末期(100~140Ma)異常古地溫梯度:4℃/100m,大地?zé)崃髦禐?0mW/m2;其他時代為正常地溫梯度:3℃/100m,大地?zé)崃髦禐?0mW/m2;地表溫度:15℃),進行鄂爾多斯盆地中生界主力烴源巖長7烴源巖的受熱史恢復(fù),以考察其生烴狀況.各個單井及其代表地區(qū)地層古地溫演化見圖3.在不同的地質(zhì)時期,各地的地層受熱史有所不同.由于地層的最大埋深都在K1末期,各地長7油層組達到的最大受熱溫度時間也在這一時期.根據(jù)各自的代表性井位古地溫恢復(fù)結(jié)果,古峰莊、姬塬和白豹等地區(qū)長7油層組的最大受熱溫度達到或稍微超過130℃,鎮(zhèn)北地區(qū)為125℃,西峰地區(qū)稍微超過110℃,陜北和洛川地區(qū)最小,達到或超過100℃.鄂爾多斯盆地不同地區(qū)主力長7烴源巖的受熱情況有明顯差別,并且直接影響各地區(qū)烴源巖生烴時間的先后次序.在有機質(zhì)生烴過程中,當(dāng)加熱溫度達到65℃時,有機質(zhì)即可進入早期生烴階段;當(dāng)加熱溫度達到85℃時,即可進入大量生烴階段.鄂爾多斯盆地長7烴源巖生烴階段劃分結(jié)果見圖3,各地區(qū)進入早期生烴階段的時間分別為:古峰莊地區(qū)為J2末期;鎮(zhèn)北、姬塬和白豹地區(qū)均為J3期,西峰、陜北和洛川地區(qū)均為K1期.進入大量生烴階段的時間各地有早晚差別,但均處于K1期間,K1末期隨著地層的抬升,生烴過程基本結(jié)束.隨著地層埋藏深度的持續(xù)加大,古峰莊和白豹地區(qū)古地溫達到有機質(zhì)早期生烴的65℃溫度條件,由此J2期長7烴源巖即進入早期生烴的階段,這比以前認(rèn)為的盆地在J3期進入早期生烴的時間要早.姬塬和鎮(zhèn)北地區(qū)在J3期開始生烴,而洛川、陜北和西峰地區(qū)受到地層埋藏深度條件的限制,早期生烴時間是K1早中期,比傳統(tǒng)認(rèn)為的J3期時間要晚.因此,在盆地的不同地區(qū),由于地層埋藏情況和受熱情況不一致,導(dǎo)致生烴時間上出現(xiàn)延遲或提前.在地域上盆地西北部地區(qū)最早進入生烴階段,之后是中部地區(qū),南部和東部地區(qū)最后進入早期生烴階段.整個盆地達到最大生烴階段的時間基本在K1期.2.2早期生烴活動及油氣成藏模式鄂爾多斯盆地主要油藏分布區(qū)基本具備早期生烴到大量生烴的溫度條件.由于各個地區(qū)地層埋藏條件不同,其生烴條件和后期保存條件相應(yīng)存在差別,進而引起油氣成藏各異.鄂爾多斯盆地中新生代地層先后經(jīng)歷印支、燕山和喜山構(gòu)造運動的改造,特別是盆地周緣地區(qū),這種作用極為強烈,地層被抬升剝蝕和構(gòu)造變形,造成油藏幾乎被完全破壞.在盆地主體區(qū),構(gòu)造對地層的影響明顯減弱.近年來,人們懷疑構(gòu)造一定程度上影響主體區(qū)油氣藏的形成和保存,但是對于作用程度和影響機制的了解目前還處于探索之中,巖性地層仍然是最主要的油氣藏封閉層.因此,地層的埋藏厚度和巖性組合是控制油氣藏保存條件的重要因素,也是文中討論的主要依據(jù).古峰莊地區(qū)處于天環(huán)向斜的核部,該區(qū)產(chǎn)油層位相對較少,主要集中在長7油層組以下層位,油氣基本來源于長7烴源巖.該地區(qū)J2期地層埋藏深度達到2010m,沉積速率為30.7m/Ma(見表1).同時在該地區(qū)延長組長7及以上地層,特別是侏羅系發(fā)育多套煤系地層和泥(頁)巖地層,形成很好的巖性封閉層,在構(gòu)造上有利于油氣的聚集保存.該地區(qū)長7烴源巖發(fā)育相對較差,生烴能力與盆地沉降中心相比較弱(見圖2),加之這一地區(qū)早期(J2)的有機質(zhì)生烴持續(xù)時間也較短(見圖3(a)),造成早期生烴階段油氣來源不足而不易成藏,甚至主要生烴階段的產(chǎn)烴量也可能較少.因此,目前古峰莊地區(qū)保存的油氣主要是在大量生烴階段形成的,溫度相對較高(大于120℃,見圖3(a)),這種推測被儲層有機包裹體均一溫度的分析結(jié)果證實(見圖4(a)).西峰地區(qū)是鄂爾多斯盆地的主力產(chǎn)油區(qū),產(chǎn)油層位較多,長8、長7及長6油層組等是主力產(chǎn)油層,烴源巖主要為長7含有機質(zhì)泥巖.該區(qū)烴源巖發(fā)育好,生烴能力較強(見圖2).西峰地區(qū)長7烴源巖進入早期生油階段的時間較晚(K1),但經(jīng)歷的時間較長,并且處于埋藏速度高,持續(xù)埋深增大的情況下(見表1和圖3(e)).上部侏羅系發(fā)育多套煤系地層和泥(頁)巖地層,形成很好的巖性封閉條件.因此,早期生成的油氣易于被保存而成藏.目前,已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這種早期低溫(60~80℃)油氣藏(見圖4(b)).進入大量生烴階段,最大埋深為2000m左右,古地溫最高僅為110℃左右,明顯較低(見圖3(e)),有機質(zhì)的生烴能力未完全被釋放.由于該地區(qū)K1末期的地層抬升幅度相對很小(250m)(見圖2(d)),至今延長組的埋藏深度多在2000m以下,有利于油藏的保存.因此,油氣成藏也體現(xiàn)中溫(100~110℃,見圖3(d))的特點(見圖4(c)).姬塬地區(qū)與白豹、鎮(zhèn)北地區(qū)油氣成藏條件較為相似,主力延長組產(chǎn)層包括長8、長6和長4+5等.長7烴源巖發(fā)育較好,生烴能力較好.早期生烴始于J3期至K1早期,期間J3末期的抬升幅度相對較弱,同時延長組埋藏深度持續(xù)增加,巖性地層中包含多層泥巖和煤,有利于早期生成的烴類的保存(見圖3(b)、(c)).大量生烴階段溫度最高達到130℃,有利于烴類的生成.該階段延長組最小埋深在2000m以下,而K1末期持續(xù)至今地層抬升幅度相對于其他地區(qū)也較小(450m)(見表1和圖2(d)),這2個地區(qū)有利于油氣的封存和油氣藏的形成.因此,該地區(qū)已發(fā)現(xiàn)油氣的形成溫度范圍為低溫到高溫(60~120℃,見圖3(b)、(c),見圖4(d)).陜北地區(qū)延長組主力產(chǎn)層為長6,長7烴源巖發(fā)育較好(見圖2).該地區(qū)地溫達到早期和大量生烴所需要的溫度條件,最大古地溫僅為120℃(見圖3(f)),在早期生烴階段和大量生烴階段的油氣皆有可能得到保存,正常古地溫條件下成藏溫度一般較低.陜北地區(qū)在K1末期之后地層抬升幅度最大,一般都超過1000m(見表1和圖2(d)).這種相對較淺的地層埋藏深度對于油氣藏形成的巖性封閉條件極為不利,影響油氣的聚集和保存.洛川地區(qū)長7烴源巖發(fā)育一般,位于生油中心邊部,生烴能力一般.該地區(qū)地溫達到早期和大量生烴所需要的溫度條件,但最大古地溫僅為100℃,并且持續(xù)時間較短(見圖3(g)),限制油氣的生成.該地區(qū)延長組在K1末期最大埋藏深度接近2000m(見表1和圖3(g)),并且之后的抬升最強,地層剝蝕厚度大(超過1000m)(見表1和圖2(d)),其埋深條件在盆地所有地區(qū)中是最差的.現(xiàn)今保留的油氣藏主要為該地區(qū)烴源巖在大量生烴溫度階段生成的烴類,或者由地勢抬升造成其他地區(qū)油氣運移而來的油氣.因此,該地區(qū)的油氣成藏條件較差,成藏規(guī)模有限.總之,地層埋藏和演化狀況在油氣成藏過程中起到重要的控制作用.對于具有較好長7烴源巖發(fā)育條件和生烴能力的地區(qū),如姬塬、白豹、西峰、陜北地區(qū),油源充足;埋藏越迅速、深度越大,保存條件越有利、成藏潛力越大.長7烴源巖發(fā)育條件不太好的地區(qū),如洛川地區(qū)能否規(guī)模成藏取決于其后期的保存條件.古峰莊地區(qū)具有很好的埋藏和保存條件,成藏規(guī)模主要取決于該地區(qū)長7烴源巖的生烴潛力.3盆地西北緣古峰莊地區(qū)(1)在鄂爾多斯盆地晚三疊世以來經(jīng)歷的4期(T3、J1、J2、K1)沉降—抬升循環(huán)演化過程中,不同地區(qū)的沉積埋藏深度和埋藏速率存在明顯差異.T3期是地層埋藏速率最快的時期,主要沉降部位西北—北緣的古峰莊和陜北等地區(qū),最大中生代地層埋深為盆地西北緣的古峰莊等地區(qū).J1—J2期間盆地的最大沉降部位位于盆地西北緣古峰莊等地區(qū);K1期是盆地沉降幅度最大、地層沉積累計厚度最大的時期,古峰莊等地區(qū)相對于陜北地區(qū)中生界最大埋藏深度普