岩性油气藏  2021, Vol. 33 Issue (1): 161-174       PDF    
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柴达木盆地英雄岭南带断裂活动特征及其控藏作用
卢恩俊1,2,3, 柳少波1,2,3, 于志超1,2,3, 鲁雪松1,2,3, 成定树4    
1. 中国石油勘探开发研究院, 北京 100083;
2. 提高石油采收率国家重点实验室, 北京 100083;
3. 中国石油天然气集团公司盆地构造与油气成藏重点实验室, 北京 100083;
4. 中国石油青海油田分公司勘探开发研究院, 甘肃 敦煌 736202
摘要: 柴达木盆地英雄岭南带断裂发育,但断裂控制油气成藏的规律不太清楚。通过重新解释该地区地震剖面,分析了5条主要断裂:狮子沟断裂、Ⅰ号断裂、Ⅱ号断裂、油砂山断裂、Ⅺ号断裂,研究了断裂级次、构造样式、活动强度和演化过程,以及通过分析英雄岭南带油藏生物标志物特征和油气充注期次,探讨了断裂对油气成藏的控制作用。结果表明:①Ⅰ号、Ⅱ号、Ⅺ号断裂属于软弱层(膏盐岩+泥岩)之下断裂,形成于古近纪,其中Ⅱ号、Ⅺ号断裂由多条断裂叠加生长形成,狮子沟与油砂山断裂属于软弱层之上断裂,形成于新近纪,由单一断裂生长形成。②浅层构造带油气是深层油气向上运移的结果,控藏断裂的活动性与油气生烃期和圈闭的形成期相匹配。③断裂控藏演化分为3个阶段:下干柴沟组上段沉积期,基底断裂控制烃源岩形成;下油砂山组沉积期,滑脱断裂控制低熟油气成藏;上油砂山组沉积期,滑脱断裂控制成熟油气成藏,同时对早期低熟油气藏进行改造。不同断裂活动特征的差异性是造成英雄岭南带成藏差异性的主控因素之一。
关键词: 断裂活动性    油气成藏    构造演化    成藏期次    英雄岭南带    
Characteristics of fault activity and its control on hydrocarbon accumulation in southern Yingxiongling area, Qaidam Basin
LU Enjun1,2,3, LIU Shaobo1,2,3, YU Zhichao1,2,3, LU Xuesong1,2,3, CHENG Dingshu4    
1. PetroChina Research Institute of Petroleum Exploration & Development, Beijing 100083, China;
2. State Key Laboratory of Enhanced Oil Recovery, Beijing 100083, China;
3. Key Laboratory of Basin Structure and Hydrocarbon Accumulation, CNPC, Beijing 100083, China;
4. Research Institute Exploration and Development, PetroChina Qinghai Oilfield Company, Dunhuang 736202, Gansu, China
Abstract: Faults are widely distributed in southern Yingxiongling area, Qaidam Basin. The control of the faults on hydrocarbon accumulation is unclear. Through reinterpretation of seismic profiles in this area, five main faults were analyzed:Shizigou fault, Ⅰ fault, Ⅱ fault, Youshashan fault and Ⅺ fault. The fault grade, structural style, activity intensity and evolution process were studied, and the control effect of faults on hydrocarbon accumulation was discussed by analyzing the characteristics of biomarkers and oil and gas filling periods in southern Yingxiongling area. The results show that:(1)Ⅰ, Ⅱ and Ⅺ faults belong to the faults under the weak layer (gypsum salt rock + mudstone)and formed in Paleogene, among which Ⅱ fault and Ⅺ fault were formed by superposition of multiple faults, while Shizigou and Youshashan faults belong to faults above the weak layer, and be formed by single fault growth in Neogene.(2)Oil and gas in shallow structural belt are the result of upward migration of deep oil and gas. The activity of reservoir controlling faults matches with hydrocarbon generation period and the formation period of traps.(3)The evolution of the fault-controlling reservoir model can be divided into three stages:basement faults control the formation of source rocks in the upper Xiaganchaigou Formation; detachment faults control the accumulation of low-mature oil and gas reservoirs in the lower Youshashan Formation. detachment faults control mature hydrocarbon accumulation in the upper Youshashan Formation, and reform the early low mature oil and gas reservoirs. The difference of different fault activity characteristics is one of the main controlling factors for the difference of hydrocarbon accumulation in southern Yingxiongling area.
Key words: fault activity    hydrocarbon accumulation    structural evolution    accumulation stage    southern Yingxiongling area    
0 引言

断裂是油气藏形成与分布的重要控制因素,表现在其控制盆地构造与沉积演化,烃源岩、储层与盖层的分布,圈闭形成、油气生成、油气运聚与油气藏改造过程[1-2]。柴达木盆地受新生代构造运动的影响,盆地内断裂异常发育[3-6],形成了柴北缘"反S"型断裂系统、柴中冲起构造型断裂系统和昆北断阶带型断裂系统[6-7]。不同的断裂系统内构造演化、沉积格局、圈闭发育、油气成藏条件各异。

英雄岭南带是近年来柴达木盆地油气勘探的重点地区,该地区主要断裂位于昆北断阶带型断裂系统内部,平面上呈NW—SE向展布。断裂系统以软弱层(膏盐岩+泥岩)为界,垂向上具有"两层楼"特征:软弱层上的断裂以盖层滑脱型为主,软弱层下的断裂以基底卷入型为主。软弱层分布的差异性使得该地区东西分段、南北分带,从北向南、从西向东构造变形强度减弱[8-10]。研究区古近纪—今的构造演化可划分为3个阶段:古新世—始新世为弱裂陷阶段,以发育地堑—半地堑式构造组合为主,同时造成沉积物超覆于中生界之上;渐新世—中新世为弱挤压阶段,表现为下干柴沟组上段发育滑脱断层,同时深部构造发生反转;上新世—今为强烈挤压阶段,表现为上油砂山组底界角度不整合界面,同时形成生长背斜和滑脱褶皱等构造[11]。研究区在古近纪处于拉张构造环境,新近纪处于压扭构造环境,膏盐岩层分布的差异性造成英西构造变形时间早于英中与英东构造变形时间[8, 12]。研究区断裂类型在平面上形成"反S"型、"Z"型、弧型等,这些断裂组合形成于成盆时期和盆地改造时期[13]。研究区下部断裂系统具有持续活动的特征,一般在上干柴沟组沉积期停止活动,强烈的活动时期为路乐河组—下干柴沟组上段沉积期,如狮南Ⅱ号和狮北Ⅱ号断裂在路乐河组和下干柴沟组上段沉积期活动,而浅部层系的干北、狮北、咸南断裂仅在狮子沟组沉积期活动[14-15]。研究区优质烃源岩总体呈NW— SE向展布,与主力油田走向一致,TOC质量分数大多数超过1%,S1+ S2可达14 mg/g,有机质类型以Ⅰ和Ⅱ1为主,构造带烃源岩具有2种生烃模式,分别为可溶有机质生烃和干酪根生烃模式[16-17]。构造带储层包括2类,分别为碳酸盐岩储层和碎屑岩储层。新近系沉积相主要为辫状河三角洲前缘和滨浅湖亚相,砂体类型为水下分流河道和滩坝砂体,新近系储层的储集空间以原生粒间孔为主,粒内溶孔较少[18]。碳酸盐岩储层储集空间类型多样,主要包括晶间孔、次生溶蚀孔、裂缝,沉积相类型主要为滨浅湖—半深湖亚相[19]。盖层包括2套,分别为古近系膏盐岩盖层和新近系泥岩盖层,其中膏盐岩盖层主要分布于英西地区,向盆地边缘方向逐渐减薄,膏盐岩分布主要受古地形控制[20]。目前关于构造带油藏成藏期次存在争议,张永庶等[21-22]认为英西地区存在3期成藏,分别是E32 xg沉积期、N21 sy—N22 xy沉积期,N23 s—Q沉积期;王琳等[23]认为英西地区存在2期成藏,分别是N21 sy和N22 xy沉积期,桂丽黎等[24]认为英东地区油气成藏期次为N21 sy和N22 xy—N23 s沉积期[24]。以上学者对构造演化、烃源岩评价、储层特征、成藏期次等进行了分析,但并未分析断裂的演化与油气成藏之间的关系。因此,笔者通过对英雄岭地区主要断裂的级次、构造样式、活动性以及油藏流体特征进行研究,以期揭示断裂特征、形成演化过程及其对油气成藏的控制作用。

1 区域地质背景

柴达木盆地位于青藏高原东北部,被阿尔金断裂、祁连山断裂和昆仑山断裂所夹持,是我国西部典型的陆相山间盆地。柴达木盆地含油气系统可以分为柴北缘侏罗系含油气系统、柴西古近系—新近系含油气系统、三湖第四系含油气系统、德令哈石炭系含油气系统[25][图 1(a)]。

下载原图 图 1 柴达木盆地英雄岭南带主要断裂分布和地层柱状图 (a)柴达木盆地构造单元划分;(b)英雄岭南带主要断裂与油气藏分布;(c)英雄岭南带地层综合柱状图 Fig. 1 Distribution of main faults and stratigraphic column of southern Yingxiongling area, Qaidam Basin

英雄岭南带位于柴西含油气系统主力生烃凹陷(茫崖凹陷)内部,为晚喜山期新构造运动形成的隆起区,从西向东依次划分为英西、英中、英东等3个构造段[图 1(b)]。浅层已发现狮子沟、花土沟、游园沟、油砂山、英东等油田,深层已发现英西油田,剩余油气资源潜力大,勘探前景广阔。研究区自下而上发育古新统路乐河组(E1+2 l),始新统下干柴沟组下段(E31 xg)、下干柴沟组上段(E32 xg),渐新统上干柴沟组(N1 sg),中新统下油砂山组(N21 xy)、上油砂山组(N22 sy),上新统狮子沟组(N23 s)等地层[图 1(c)]。烃源岩主要包括下干柴沟组上段混积岩(碳酸盐岩+泥岩)和上干柴组泥岩,其中以下干柴沟上段混积岩为主,是整个英雄岭南带油气藏最主要的贡献者[17-18]。储层可以分为古近系碳酸盐岩和新近系碎屑岩储等2种类型[18-20]。下干柴沟组上段沉积了区域分布的膏盐岩和泥岩,既是有效盖层,也是冲断构造的滑脱层,本文将该套地层称为软弱层,分隔英雄岭地区上部的碎屑岩与下部的碳酸盐岩等2套储层,对深层碳酸盐岩储层中的油气起到良好的封盖作用[20, 26]。新近纪晚期构造挤压运动导致研究区发生反转隆升,形成浅层反转构造,为浅层油气的聚集提供了良好的场所[11, 27]

2 断裂生长模型与活动性定量评价

根据断裂生长的数量,将断裂生长模式划分为单条断裂生长模式和多条断裂生长模式。目前,一般用断距-埋深曲线图与位移-距离曲线图来分别判断断裂倾向与走向的生长过程。

2.1 单条断裂生长模型与活动性定量评价

单条断裂生长模式表明(图 2):断裂在三维空间中的生长具有椭球体几何学特征[28-32],其纵剖面是椭圆面,在断裂横剖面投影上,断裂是一条连续的曲线,断裂长度与断裂位移量成正比,其断距在生长的中心位置达到最大,从中心向两端逐渐递减[33-35]。单条断裂生长主要是由于地震造成断裂沿着半径方向延伸,从而形成位移与长度更大的断裂[36-37] [图 2(a)]。

下载原图 图 2 单条断裂生长模型与活动性判断(据文献[31, 39]修改) Fig. 2 Single fault growth model and activity judgment

单条断裂的生长过程包括2种类型:持续性生长与再活化生长[37]。持续性生长的特征为:在断距-埋深曲线图上,断距在曲线中点处达到最大,向两端逐渐递减,整体呈椭圆曲线形态[图 2(b)]。再活化生长的特征为:在断距-埋深曲线图上,断距先随埋深增加逐渐增加,接着断距保持不变,然后断距随着埋深增加继续增加[图 2(c)]。二者在位移-距离曲线图上曲线形态一致,都呈单一的椭圆形态[图 2(d)]

2.2 多条断裂叠加生长模型与活动性定量评价

多条断裂在空间中的生长分为3个阶段:单一断裂生长阶段、多条断裂软连接阶段、多条断裂硬连接阶段[38-40]。①在单一断裂生长阶段,每条断裂以椭球体几何方式生长;②在多条断裂软连接阶段,多条断裂的端部彼此平行叠置,此阶段通常会形成转换带;③在多条断裂硬连接阶段,平行叠置的断裂端部会发生分叉作用,形成次级断裂,这些次级断裂相互连接,使转换带破裂,从而形成一条规模更大的断裂。

多条断裂叠加生长的特征为(图 3):在断距-埋深曲线图与位移-距离曲线图上,在断裂生长连接部位,垂向断距处于极小值,以此为界限,曲线上下2部分具有单独的椭圆形态[39]

下载原图 图 3 多条断裂叠加生长模型与活动性判断(据文献[39]修改) Fig. 3 Multi-faults superposition growth model and activity judgment
3 英雄岭南带断裂活动性定量评价 3.1 断裂级次划分

根据断裂在平面上对油气藏的分割作用(参见图 1),将英雄岭南带划分为5条主要断裂:Ⅰ号断裂、Ⅱ号断裂、狮子沟断裂、油砂山断裂、Ⅺ号断裂。断裂系统整体具有"两层楼"式结构特征:根据软弱层在纵向上的分布位置,将断裂划分为软弱层上断裂与软弱层下断裂。由于油砂山断裂与Ⅺ号断裂贯穿于英中与英东地区的油气藏,故将油砂山断裂与Ⅺ号断裂划分为东、西共2段。

软弱层上断裂包括狮子沟断裂、油砂山断裂,向下滑脱于软弱层中。狮子沟断裂延伸长度大约为30 km,控制了浅层狮子沟背斜带。油砂山断裂在平面上延伸长度大于50 km,贯穿英中与英东地区,控制了2个地区浅层构造的形成(表 1)。软弱层上滑脱断裂都属于二级断裂。软弱层下断裂包括Ⅰ号断裂、Ⅱ号断裂以及Ⅺ号断裂(表 1),向上冲断消失于软弱层中,但并未断穿软弱层,向下切入盆地基底。Ⅰ号断裂、Ⅱ号断裂延伸长度均小于20 km,控制了英西深层含油气构造。Ⅺ号断裂在平面上延伸长度大于100 km,主要分布于英中与英东地区,控制了2个地区的深层构造。Ⅰ号断裂、Ⅱ号断裂属于三级断裂,Ⅺ号断裂属于一级断裂。

下载CSV 表 1 英雄岭南带断裂要素统计 Table 1 Description of faults in southern Yingxiongling area
3.2 断裂构造样式

英雄岭南带从西到东强度逐渐减弱,断裂的构造样式由复杂到简单。选择研究区3条典型的地震剖面来分析断裂剖面组合特征(图 4)。

下载原图 图 4 英雄岭南带不同构造段断裂地震剖面特征 T1.狮子沟组底界;T'2.上油砂山组底界;T2.下油砂山组底界;T3.上干柴沟组底界;T4.下干柴沟组上段底界;T5.下干柴沟组下段底界;TR.路乐河组底界 Fig. 4 Seismic profile characteristics of faults in different structural segments in southern Yingxiongling area

英西地区以L200测线为代表,在软弱层以上,狮子沟断裂上盘下油砂山组翼部的地层厚度比其中心位置的地层厚度大,这是由于断层传播褶皱效应造成的,狮子沟断裂及其次生断裂倾向相反,形成"反Y字型"组合;在软弱层以下,Ⅰ号断裂、Ⅱ号断裂具有明显的叠瓦反冲组合特征,断裂北倾;软弱层上与软弱层下主要断裂的倾向一致[图 4(a)]。

英中地区以L1200测线为代表,在软弱层以上,油砂山断裂西段上盘的上油砂山组翼部地层厚度比其中心位置的地层厚度大,表明油砂山断裂西段为同沉积挤压断裂;在软弱层以下,Ⅺ号断裂西段叠瓦前冲于油砂山断裂西段尾端,断裂南倾,Ⅺ号断裂西段与次级断裂形成"Y字型"构造样式,Ⅺ号断裂西段及与之平行的次级断裂断入基底[图 4(b)]。

英东地区以L2000测线为代表,在软弱层以上,油砂山断裂东段上盘的上油砂山组翼部地层厚度比其中心位置的地层厚度大,表明油砂山断裂东段为同沉积挤压断裂;在软弱层以下,Ⅺ号断裂东段楔形挤入于油砂山东段断裂尾端,Ⅺ号断裂东段与其伴生的次级断裂形成"Y字型"组合,油砂山断裂东段与其伴生的次级断裂形成"反Y字型"组合[图 4(c)]。

3.3 断裂活动性分析

目前,研究断裂活动性的方法主要有:生长指数法[41]、位移-长度法[42]、古落差法[43-44]、断距-埋深法[39-40]、活动速率法[33]、古滑距法[45]、断点移动法[46-47]、滑动速率法[48]、地层楔形体法[49]。由于断距-埋深曲线需要小层精确划分、断裂在剖面上延伸超过3 km以及不存在软弱层,故断距-埋深曲线法不适用于本研究区。所以,本文使用生长指数法来解析研究区主要断裂的垂向活动性。断裂生长指数是指断裂上盘沉积物厚度与断裂下盘对应地层的沉积物厚度的比值。若断裂在某一地质时期生长指数为1,代表断裂在该地质年代不活动;若生长指数大于1,代表断裂在该地质年代形成于拉张环境;若生长指数小于1,代表断裂在该地质年代形成于挤压环境。应用生长指数需要断裂两盘地层厚度变化明显,以及需要对地层进行去压实和去剥蚀化作用恢复,研究区主干断裂两侧地层厚度变化明显,故采用视生长指数来判断断裂的活动年代。

英雄岭南带主要断裂在不同时期的活动性存在差异,且同一断裂不同位置在同一时期的活动性也有差异(表 2)。英西Ⅰ号、Ⅱ号断裂生长指数图[图 5(a)]表明:Ⅰ号断裂、Ⅱ号断裂都在路乐河组(E1+2)、下干柴沟组下段(E31)沉积期形成,规模逐渐扩大,但是二者的位移-距离曲线[图 5(b)(c)]表明:Ⅰ号断裂是由单一断裂形成;Ⅱ号断裂的位移-距离曲线存在2个极小值点,是由3条较小的断裂连接而成,而Ⅱ号断裂在生长指数剖面上的活动时期是连续的,造成这种差异的原因是受断裂级次的影响(三级断裂在剖面上断开的地震反射层比较少)

下载CSV 表 2 英雄岭南带主要断裂活动强度分析 Table 2 Analysis of main fault activity intensity in southern Yingxiongling area
下载原图 图 5 英雄岭南带主要断裂生长活动过程 Fig. 5 Main fault growth process in southern Yingxiongling area

英中Ⅺ号断裂西段视生长指数图[图 5(a)]表明:在路乐河组沉积期与下干柴沟组下段沉积期,断裂生长指数为1,代表断裂不活动,而英东Ⅺ号断裂东段视生长指数图[图 5(a)]表明:在路乐河组沉积期,断裂生长指数为1.53;下干柴沟组下段沉积期,断裂视生长指数为1.2,断裂持续活动。位移-距离曲线表明Ⅺ号断裂由2条断裂连接形成。

狮子沟断裂视生长指数图[图 5(a)]表明:在上干沟组(N1 sg)沉积期,其生长指数为1;断裂未形成;在下油砂山组(N21sy)与上油砂山组(N22xy)沉积期,其视生长指数小于1,代表狮子沟断裂生长,形成于挤压环境,且活动性逐渐增强。位移-距离曲线表明狮子沟断裂是由单一断裂生长形成[图 5(e)]。

油砂山断裂东段、西段视生长指数图[图 5(a)]表明:在上干柴沟组—下油砂山组沉积期,断裂生长指数为1,代表断裂尚未形成。在上油砂山组沉积期,视断裂生长指数小于1,表明断裂形成于挤压环境,断裂开始形成。位移-距离曲线表明油砂山断裂是由单一断裂生长形成[图 5(f)]。

3.4 断裂演化与构造恢复

在断层活动性分析基础上对英雄岭南带构造演化史进行了恢复,结果表明英雄岭南带从古近纪到新近纪的构造演化经历了4个阶段(图 6)。

下载原图 图 6 英雄岭南带不同构造段演化过程 Fig. 6 Evolution process of different structural segments in southern Yingxiongling area

路乐河组(E1+2 l)—下干柴沟组下段(E31xg)沉积期,英雄岭南带处于断陷阶段,以发育基底正断层为典型特征,其中,Ⅰ号断裂、Ⅱ号断裂、Ⅺ号东段上盘的沉积物厚度明显大于其下盘的沉积物厚度,形成地堑/地垒式构造,为断块、岩性圈闭的发育提供了条件,而英中地区的Ⅺ号断裂西段在该时期尚未形成,断裂两侧地层厚度变化不明显。

下干柴沟组上段(E32 xg)沉积期,英雄岭南带快速沉降,沉积了区域性的优质碳酸盐岩烃源岩。

上干柴沟组(N1sg)—下油山组(N21xy)沉积期,整个英雄岭南带处于坳陷阶段,沉积了区域性泥岩盖层(N1),而在N21沉积期,狮子沟断裂开始形成,由于断裂的传播褶皱效应,形成低幅度的狮子沟褶皱带,造成断裂两盘的下油砂山组地层厚度不一致,此时英西深层的构造圈闭发生了反转,形成断层遮挡型圈闭。

上油砂山组(N22sy)沉积期—今,整个英雄岭南带处于快速挤压抬升阶段,此时,油砂山断裂也开始形成,表现为油砂山断裂上盘的上油砂山组厚度小于其下盘的地层厚度,此时英东的微幅度圈闭扩大成为断背斜圈闭。

4 油气藏流体特征与断裂控藏模式 4.1 英雄岭南带油气藏生物标志物特征

英雄岭南带浅层原油是深层原油通过断裂向上运移的结果,从而造成深层原油的Pr/Ph与Ga/C30 H值和浅层原油的生物标志物特征相似(表 3)。英雄岭南带生物标志物特征连井剖面(图 7)表明:①英西深层原油的w(Pr)/w(Ph)值小于0.33,w(Ga)/w(C30 H)值为0.73~0.90,而浅层花土沟与游沟原油的w(Pr)/w(Ph)值小于0.3,w(Ga)/w(C30 H)值为0.74~0.88,二者的生物标志物特征相似,表明深层原油可通过狮子沟断裂运移到英西背斜;②英中深层原油的w(Pr)/w(Ph)值小于0.20,w(Ga)/w(C30 H)值为0.89,而英中浅层原油的w(Pr)/w(Ph)值可达0.29,w(Ga)/w(C30 H)值为0.81,这可能是英东原油通过油砂山断裂运移到英中背斜,与英中地区的原油发生了混合,造成浅层原油的盐度含量较低;③英东深层原油的w(Pr)/w(Ph)值为0.51,w(Ga)/w(C30 H)值为0.30,而英东浅层原油的w(Pr)/w(Ph)小于0.5,w(Ga)/w(C30 H)值为0.20~0.30,与深层原油生物标志物特征相似,深层原油通过油砂山断裂直接运移到英东背斜。烃源岩与原油的w(C29 20S)/ [w(C2920S)+w(C2920R)]与w(C29αββ)/[w(C29αββ)+ w(C29 ααα)]交会图(图 8)表明:英西与英东N1烃源岩的w(C29 αββ)/[w(C29 αββ)+ w(C29 ααα)]为0.2~0.35,绝大部分小于0.27,属于未熟—低熟阶段;深层E32烃源岩w(C29 20S)/[w(C29 20S)+ w(C29 20R)]为0.3~0.6,既有成熟烃源岩,也有低熟烃源岩;英西浅层(N1)原油w(C29 αββ)/[w(C29 αββ)+ w(C29 ααα)]基本都在0.43以下,属于低熟原油,而英东N21与英西E32原油的w(C29 20S)/[w(C29 20S)+w(C29 20R)]均为0.3~0.6,低熟油与成熟油均有分布(图 8),这表明浅层原油是E32烃源岩排烃通过断裂向上运移的产物。

下载CSV 表 3 英雄岭南带生物标志物参数 Table 3 Biomarker parameters of southern Yingxiongling area
下载原图 图 7 英雄岭南带原油生物标志物特征连井剖面 Fig. 7 Well-tie section of crude oil biomarker characteristics in southern Yingxiongling area
下载原图 图 8 英雄岭南带烃源岩与原油甾烷异构化交会图 Fig. 8 Crossplot of sterane isomerization of source rocks and crude oil in southern Yingxiongling area
4.2 英雄岭南带成藏期次特征

英雄岭南带油气充注期次与控藏断裂的活动性匹配良好。以英西地区为例,狮3-1井的储层包裹体类型以黄色和蓝色荧光油包裹体为主(图 9)。第1类为成熟度较低的黄色荧光油包裹体,单偏光下为棕黄色[图 9(a)],荧光下为黄白色—黄色[图 9(b)],气液比为5%~25%,此类包裹体发育范围大,丰度较高,多呈不规则椭圆状,主要分布在石英和碳酸盐岩矿物中,反映早期成岩环境有利于包裹体发育,表明第1期低熟油气充注。第2类为成熟度较高的蓝色荧光油包裹体,单偏光下多为无色[图 9(c)],荧光下为淡蓝色—蓝色[图 9(d)],气液比大多为20%~40%,蓝色荧光包裹体形状变化较大,多为不规则状,主要赋存于石英愈合缝和碳酸盐岩胶结物中,此类包裹体的丰度较低,说明后期原油充注时,成岩作用较弱,成岩环境不利于包裹体形成。通过对与油包裹体伴生的盐水包裹体测温得到,与黄色荧光油伴生的盐水包裹体的均一温度主要为85~110 ℃,主峰为100~105 ℃,取90 ℃作为黄色油包裹体形成的古地温。与蓝色荧光油伴生的盐水包裹体的均一温度为115~ 140 ℃,其中主峰位于120~125 ℃,取115 ℃作为其形成的古地温[图 10(a)]。结合埋藏史与热史分析,推测黄色荧光包裹体形成时间约为距今14 Ma,代表下油砂山组沉积期低熟油气充注。此时,英西狮子沟控藏断裂开始生长,从而形成狮子沟背斜带的雏形,为低熟油气的充注提供了良好的聚集场所。蓝色荧光包裹体形成时间约为距今6 Ma,代表上油砂山组沉积期成熟油气充注[图 9(c)]。在此阶段,狮子沟断裂继续生长,狮子沟背斜规模扩大,由于差异聚集原理,成熟油气驱替低熟油,向浅部层位富集,从而造成浅部层系油气成熟度较低,而深部层系会发生成熟度混乱的现象。由于第2期油气充注时间较长,会造成成熟油气量占主体地位,从而使深部层系整体富集成熟油气,低熟油气为辅[图 10(b)]。

下载原图 图 9 英西狮3-1井储层流体包裹体显微特征 (a)黄色荧光油包裹体,E32,4 379 m,单偏光;(b)黄色荧光油包裹体,E32,4 379 m,镜下荧光;(c)蓝色荧光油包裹体,E32,4 377 m,单偏光;(d)蓝色荧光油包裹体,E32,4 377 m,镜下荧光 Fig. 9 Microscopic characteristics of fluid inclusions in well Shi 3-1 in Yingxi area
下载原图 图 10 英西地区储层盐水包裹体均一温度(a)与油气成藏期次(b) Fig. 10 Homogeneous temperature of reservoir saline inclusions(a)and oil and gas accumulation periods(b)in Yingxi area
4.3 英雄岭南带油气成藏组合特征

英雄岭南带在纵向上主要形成3套储盖组合(图 11):①第1套生储盖组合:E32混积岩既作为生油层,又作为储集层和盖层,在纵向上构成了自生自储的组合类型。E32作为最主要的烃源岩,油气生成时,由于烃源岩与膏盐岩互层式产出,造成油气封闭在盐体内部。②第2套生储盖组合:E32混积岩作为生油层和盖层,E31和E1+2砂岩作为储集层,在纵向上形成上生下储的组合类型。E32由于生烃憋压使得生成的多余油气排替到其之下地层内部。③第3套生储盖组合:E32作为生油层,N21与N22的砂质岩类与裂缝作为储集层,N21,N22,N23泥质岩类作为盖层,形成下生上储式的组合类型,E32生成的油气通过断裂以垂向运移的方式在浅层(N21,N22)储集层中富集,上覆厚层泥岩盖层封堵。

下载原图 图 11 英雄岭地区成藏组合分布 Fig. 11 Distribution of reservoir accumulation assemblages in Yingxiongling area

典型的油气藏解剖以及区域性油气藏的综合分析表明,英雄岭南带的生储盖匹配存在一定的差异:①英西地区以深层和浅层组合为主,构造和油气藏形成时间相对较早,油气富集层位较多,深层油气以成熟油气为主,含有少量低熟油气,而浅层油气成熟度较低;②英中与英东地区深层钻井数量较少,本文仅阐述浅层油藏组合特征,浅层录井以及分析测试表明,英中与英东的构造和油气藏以发育较浅层储盖组合为主,圈闭和油气藏形成时间相对较晚,以成熟油气为主。

4.4 断裂控藏模式

英雄岭南带的软弱层下的基底断裂都在古近纪形成,基底断裂会形成地堑/地垒式结构,晚期发生构造反转,形成断块、断背斜圈闭等;英雄岭南带的软弱层上的滑脱断裂都在新近纪形成,形成断层传播褶皱,控制背斜的形成。在断裂、圈闭构造、油气藏流体特征研究的基础上,以英西地区为代表,建立了受断裂控制的油气藏形成模式(图 12)。

下载原图 图 12 英西地区油气运聚成藏模式 Fig. 12 Hydrocarbon migration and accumulation model in Yingxi area

下干柴沟组上段(E32xg)沉积期,受张性断层(Ⅺ号断裂)的影响,形成了咸水湖相烃源岩,英西烃源岩埋藏浅,生烃门限高[图 12(a)]。

下油砂山组沉积期(N21xy),狮子沟滑脱断裂形成,控制狮子沟背斜带雏形形成,同时狮子沟断裂滑脱于膏盐岩内部,与基底断裂发生"搭接",盐体内部的低熟油气运移到浅层断层相关褶皱构造聚集成藏[图 12(b)]。

上油砂山组(N22 sy)沉积期—今,狮子沟浅层断裂活动性增强,烃源岩生成成熟油气,部分聚集于膏盐岩层下部,形成以断层遮挡的断块油气藏、烃源岩内部的湖相碳酸盐岩致密油藏;部分沿断裂运移到浅层,与早期低成熟油气混合,形成以完整背斜圈闭为主的构造油气藏[图 12(c)]。

受构造演化和烃源岩生烃时期不同的影响,英东与英西地区成藏略有不同,英西地区油气成藏开始时间早,N21 xy和N22 sy等2期成藏作用表现明显。英东地区油气成藏开始时间晚,以N22 sy晚期成藏作用为主[14, 23-24]

5 结论

(1) 英雄岭南带存在5条主要断裂,各断裂的生长活动时期差异明显。Ⅰ号断裂、Ⅱ号断裂、Ⅺ号断裂形成于古近纪,其中,Ⅱ号断裂由3条断裂叠加形成,Ⅺ号断裂是由2条断裂叠加形成,Ⅰ号断裂是由单一断裂生长形成。狮子沟断裂与油砂山断裂都在新近纪由单一断裂生长形成。

(2) 英雄岭南带浅层油气是深层油气通过断裂向上运移的产物,油气充注、圈闭演化与断裂活动匹配性良好。浅层油藏中的成熟油气是来自古近系烃源岩的产物,狮子沟、油砂山等滑脱断裂活动时期,恰好是圈闭与油气充注的时期,深层油气通过断裂运移到浅层圈闭中。

(3) 英雄岭南带断裂控藏演化分为3个阶段:下干柴沟组上段沉积期,基底断裂活动控制生烃断陷的形成,其中,Ⅺ断裂控制烃源岩发育;下油砂山组沉积期,断裂控制低熟油气成藏,狮子沟滑脱断裂发育,形成背斜雏形,低熟油气开始充注;上油砂山组沉积期—今,狮子沟断裂和油砂山断裂活动均达到最大,背斜带定型,成熟油气开始充注,油气藏发生调整改造。

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