阿爾凹陷油氣成藏控制因素及成藏模式研究

淡偉寧

（長江大學地球物理與石油資源學院，湖北 武漢430100）

（中石油華北油田分公司勘探開發研究院，河北 任丘062552）

李曉紅，鄧國華，隋麗敏 （中石油華北油田分公司勘探開發研究院，河北 任丘062552）

阿爾凹陷位于二連盆地巴音寶力格隆起區東北部，南與巴音都蘭凹陷北洼槽相鄰，東與烏里雅斯太凹陷隔隆相望，是近幾年華北油田在二連盆地新區發現的一個新凹陷，下白堊統 （K1）沉積面積約1200km2。2008年，鉆探阿爾1井、阿爾2井、阿爾3井獲得工業油流，勘探獲得突破，經過幾年勘探開發，目前是二連油田重要的產油基地。

二連盆地是在海西地槽褶皺基底上發育起來的中生代斷陷湖盆，由多個分散的小斷陷組成，由于它們同處一個盆地，每個凹陷的基本石油地質條件相似，所以它們的油氣成藏控制因素和成藏模式具有一定的相同點。但是，每一個凹陷又是一個相對獨立個體，它們在盆地中所處的位置不同，造成油氣成藏控制因素和成藏模式各具特色，研究凹陷的成藏控制因素和成藏模式，對提高勘探成效有重要作用。

1 成藏控制因素

1.1 優質烴源巖控制油藏分布

1）烴源巖特征 阿爾凹陷發育騰一段、阿爾善組2套成熟烴源巖，與二連盆地大部分凹陷相似，它在裂陷初期的主要沉積作用是對古生界或侏羅系基底的填平補齊。但是，可能是遠離盆地南側的造山帶而原始地形平坦，阿爾凹陷下白堊統巴彥花群的下部缺失了二連盆地大部分凹陷常見沖積扇－扇三角洲－辮狀河流粗碎屑沉積組合，與基底直接接觸的阿三段是一套扇三角洲前緣和辮狀河三角洲前緣砂體與湖泊相泥巖的中－細碎屑沉積組合。在凹陷的南部甚至缺失阿三段，直接覆蓋在基底之上的阿四段以一套湖泊－湖底扇為主，夾扇三角洲前緣和辮狀河三角洲前緣砂體的沉積組合。正是由于成湖期早，且湖泊發育的時間長，導致阿爾凹陷出現了二連盆地真正意義上的騰一段和阿爾善組2套有效的烴源巖。

①騰一段。騰一段烴源巖厚度300～500m，占地層厚度70%以上。據阿爾1井、阿爾6井地化指標統計，騰一上亞段烴源巖TOC （總有機碳含量）平均3.17%，S1＋S2（生烴潛量）平均19.42mg／g，“A”（氯仿瀝青 “A”含量）平均0.1754%，總烴平均0.0659%，干酪根類型為Ⅱ1型，屬很好－好烴源巖。騰一下亞段烴源巖TOC平均1.64%，S1＋S2平均9.5mg／g，“A”平均0.156%，總烴平均0.0822%，干酪根類型為Ⅱ1型，屬于好烴源巖。

②阿爾善組。阿爾善組烴源巖厚度200～300m，占地層厚度50%以上。阿爾善組四段烴源巖TOC平均0.82%，S1＋S2平均1.96mg／g，“A”平均0.0899%，總烴平均0.0352%，干酪根類型為Ⅱ2型，屬中等烴源巖。阿爾善組三段烴源巖TOC平均1.12%，S1＋S2平均3.23mg／g，“A”平均0.1401%，總烴平均0.0352%，干酪根類型為Ⅱ2型，屬好烴源巖。

2）優質烴源巖的分布 在二連盆地的富油凹陷中，往往存在一套優質烴源巖，它對油氣成藏起重要作用。縱向上烴源巖各項有機質豐度指標隨著沉積環境的變化而變化，但往往在某一層段里，烴源巖豐度指標比鄰近層段要高出許多，達到一個峰值，而且縱向上有一定厚度，這就是優質烴源巖發育區。通過綜合多口單井地化指標發現，阿爾凹陷的優質烴源巖一般來說TOC大于2.0%，S1＋S2大于20mg／g，“A”大于0.1%，IH （烴指數）大于450mg／g。層系上，優質烴源巖主要分布在騰一上亞段和騰一下亞段的上部，TOC平均3.77%，最大6.65%，“A”平均0.326%，最大0.72%，S1＋S2最大51.37mg／g，烴源巖分布面積較廣，主要分布在凹陷中部主洼槽區。

3）優質烴源巖對油藏的控制作用 騰一段優質烴源巖生油強度最高達到700×104t／km2，對凹陷資源量貢獻大，貢獻資源量占整個騰一段資源量70%。由于阿爾凹陷油氣距離近，優質烴源巖對油藏控制作用明顯。通過對已發現的油藏位置與優質烴源巖展布平面關系研究發現，騰一段油藏分布與騰一段優質烴源巖分布具有密切關系。油藏基本分布在優質烴源巖厚度大于100m區域，在優質烴源巖發育的中心，形成阿爾凹陷最大的整裝油藏－阿爾3井油藏。從鉆探成效來看，失利的探井大多分布在優質烴源巖外或者較薄的區域。縱向上，雖然從阿爾善組到騰一段均有烴源巖分布，阿爾善組至騰一段也發現了油層，但是油層主要是分布在騰一段優質烴源巖內的砂體或附近的砂體內，已發現的油藏儲量有80%以上受優質烴源巖控制。

1.2 陡帶扇三角洲砂體是油藏的主要儲集體

1）陡帶砂體特征 二連盆地大多數凹陷陡帶一般發育小而多的扇三角洲或水下扇，這類沉積體系的砂體特點是橫向變化快，單個砂體規模一般較小。阿爾凹陷具有清晰的邊緣相和獨立的沉積體系，陡帶沉積體系遠比緩坡帶發育，下白堊統在凹陷陡坡側以斷裂與邊緣凸起或隆起對接，凹陷的陡坡側，扇三角洲砂體沿長軸方向成群分布，并且在橫向上沿著斷階錯落分布，發育數個大型的扇三角洲，在緩坡側沿斜坡向上逐層超覆。由于斷階控制了沉積坡折和水體深度的變化，往往造成扇三角洲砂體在二級和三級斷階下被厚層泥巖所掩蓋，從而形成多個良好的儲蓋組合和側向封堵。例如在阿爾3井－阿爾4井區發育的騰一下段大型塑源侵蝕扇三角洲沉積，面積在80km2以上，由于扇體面積大，直接進入主湖區，從而有利相帶面積廣，砂體平面延伸距離寬，儲層物性好。這類砂體儲層單層厚度均一，橫向連通性好，夾持在深灰色的烴源巖中，形成有利的生儲蓋組合。

2）陡帶砂體對成藏的控制作用 阿爾凹陷的主要油氣藏賦存于陡坡側或與陡坡側相關的騰一下亞段上部和 （或）騰一上亞段上部砂體中，包括扇三角洲前緣水下分流河道砂體、扇三角洲前次生滑積扇砂體和洼槽區東側湖底濁積扇砂體。這些砂體數量多、成分成熟度和結構成熟度中等，孔滲性能較好，多屬于好的和比較好的儲層。從地震剖面上可清楚地看出，這些砂體橫向連續且處于盆緣斷階下的反轉背斜高位上，并且有同沉積斷裂系統溝通下伏騰一下亞段優質烴源巖，上覆蓋層則為騰一上亞段優質烴源巖和騰二段巨厚的湖相泥巖，油源和蓋層條件十分優越。

1.3 不整合面對油氣運移和富集的控制

油氣的運移主要有3種途徑：砂體輸導、斷層垂向運移和不整合面橫向運移。油氣的大規模橫向運移主要是靠不整合面，因此，不整面形成的油氣藏越來越受到石油地質界的重視。在東北亞盆地系及二連盆地區域構造大背景下，阿爾凹陷構造演化與二連盆地其它凹陷一樣，大致經歷了3個較為完整的裂陷－反轉旋回，形成了3個裂陷亞原型以及相應的3個構造不整合面，其中位于烴源巖中的不整合面對油氣的運移和聚集成藏起到極為重要作用。

阿爾凹陷沉積特點和二連盆地大多數凹陷一樣，巖相變化快，砂體輸導油氣距離短，同時，斷層不是十分發育，斷層和砂體對油氣運移作用不明顯，因此不整合面成為油氣運移的重要通道，尤其是成熟生油層內不整合面是最有利的 “聚油面”。騰一段內部發育的區域性不整合面對油氣運聚起主要控制作用。首先，騰一段是凹陷烴源巖質量最好的層段，騰一段內部不整合面具有油源優勢，它直接接受上下相鄰烴源層排出的烴類，同時大量接受沿著砂礫巖輸導層側向運移來的烴類，然后油氣沿著不整合面附近有利的圈閉中優先成藏。其次，不整合面之上騰一上亞段沉積時，湖盆發育進入了一個廣盆湖盆發育時期，發育了一套橫向分布穩定、范圍廣、連續性好的區域性蓋層，進入成藏期后，這套區域性蓋層對油藏起良好保存作用。同時，騰一上亞段也是一套良好生油巖，可以向不整合面供油。第三，區域性的不整合面往往是一個構造運動結束另一個構造運動的開始，因此許多斷層均終止于不整合面，進而油氣垂向運移也終止于不整合面。從賽漢塔拉期開始，盆地發育由斷陷轉入坳陷發育階段以及回返抬升階段，阿爾凹陷斷裂活動不明顯，穿透巨厚的蓋層能力降低，這也為油氣在騰一段下部聚集提供了保障。

從阿爾凹陷的勘探成果看，主要含油層系也是分布在成熟生油層內不整合面上下，其中又以騰一段內部不整合面以下的騰一下亞段最為富集，不整合面上下的油藏占已發現油藏80%以上。

2 油氣成藏模式

阿爾凹陷的油氣成藏模式有碎屑巖和潛山2大類 （見圖1），碎屑巖成藏模式占主導地位。

圖1 阿爾凹陷油氣成藏模式圖

2.1 碎屑巖油藏成藏模式

1）陡坡帶低位背斜－扇三角洲前緣成藏模式 在阿爾凹陷東側陡坡帶與洼槽區交界處，騰一下亞段扇三角洲前緣水下分流河道砂體向洼槽區不斷推進，砂體大面積分布且物性較好，砂體靠近沉積中心且覆蓋厚暗色泥巖之上，又有上覆的騰一上亞段和騰二段的大套暗色泥巖封蓋，形成良好的生儲蓋組合。沉積物在差異壓實作用下逐漸形成正向構造，騰一下亞段沉積末期的構造擠壓反轉又加劇了構造幅度，并且在構造的頂部產生縱張正斷層系統，構成良好的巖性－構造圈閉的雛形。隨后，在騰一上亞段和騰二段沉積期的新一輪裂陷－反轉旋回的拉張應力場中，背斜頂部的反向正斷層系進一步發展成為地塹式縱張塌陷而形成背斜。由于砂體物性好、構造背景與砂體配置關系佳、油源充足的特點，這種地方的成藏條件十分優越，據此建立了陡坡帶低位背斜－扇三角洲前緣成藏模式。以該模式作為指導落實圈閉，鉆探了阿爾3井、阿爾4井、阿爾41井等，均在騰一下亞段獲得高產油流，發現了阿爾3大型構造－巖性油藏。

2）陡坡帶反轉構造翼部－扇三角洲前緣成藏模式 陡帶發育多個大型的扇三角洲沉積體，不同亞相的砂體儲層物性差異大，物性好的砂體有利于成藏。二連盆地各個凹陷邊緣的扇三角洲根部和扇面河道是粗碎屑快速堆積的地方，恰好也是反轉構造發育的主體位置，砂體由于搬運距離短，來不及磨圓和分選，造成了沉積物儲集物性差，含油性也差。相反，反轉構造的西側翼部，大致處于扇三角洲中部與前緣過渡區，相當于扇面河道與水下分流水道過渡區，由于經過了一定的水流分選，砂體儲層物性較好，含油性變好。阿爾凹陷也不例外，在反轉構造作用下，東側陡坡背斜構造帶中的每個構造主體大多數對應著扇根部位，而構造翼部大致對應著扇三角洲中部與前緣過渡區，當條件適宜時其砂體也可以向下延伸到洼槽區邊緣，因此規模較大，其側下方有巨厚的優質烴源巖，上面有巨厚的蓋層，也有較好的油氣成藏條件。結合構造位置和沉積相帶構建了陡坡帶反轉構造翼部－扇三角洲前緣成藏模式。以這種模式作為指導，鉆探了沙麥背斜翼部的阿爾2井和阿爾22井，發現了沙麥油藏。

3）洼槽區－物性封閉成藏模式 洼槽區是湖底濁積扇發育的地方，多期次的濁積砂體互相疊加形成密集的砂泥互層，濁積砂體經過2次水攜作用，物性條件較好，又包裹在巨厚的湖相泥巖之中，封閉成藏條件較好，由此構建了洼槽區－物性封閉成藏模式。阿爾61井就屬于這種成藏模式，油層分布在阿爾善組四段烴源巖中，儲層是長石石英砂巖，成分成熟度高，試油獲得了自噴高產油流。這類模式的油藏，由于湖底扇砂體規模不大，因此油藏規模也不大，但是它的砂體物性好，油源充足，往往是富集高產區塊。

4）緩坡帶坡折－辮狀河三角洲前緣成藏模式 在凹陷西側的斜坡帶，主要是辮狀河三角洲的沉積模式，辮狀河三角洲都具有長期發育的特征。由于有較長距離的搬運磨圓和一定程度水攜分選作用，特別是在靠近洼槽區的辮狀河三角洲前緣水下分流河道砂體，具有較高的成分成熟度和結構成熟度，物性條件較好。由于斜坡坡度不大，地形較緩，所以這類砂體具有分布面積廣，單層厚度薄的特點。斜坡區多發育有沉積坡折，坡折帶是沉積環境和水動力條件突然改變的轉折處，沿著坡折帶的走向，呈裙帶狀展布一系列扇三角洲或辮狀河三角洲沉積體。這些砂體往往伸入生油洼槽中，被優質烴源巖包圍，油源和封蓋條件非常好，容易形成富集的油藏。由此構建了緩坡帶坡折－辮狀河三角洲前緣成藏模式，以這種模式在阿爾凹陷已發現了阿爾17井、阿爾23井、阿爾52井等多個油藏。

圖2 阿爾凹陷基底潛山 （火成巖、變質巖）裂縫型儲層油氣成藏模式

2.2 潛山油藏成藏模式

阿爾凹陷的古生界基底和二連盆地一樣，在經歷了印支期的大幅拱升，燕山期強烈的塊斷運動之后，造成了區內古潛山的類型多種多樣，目前已知的主要類型有內幕型、風化殼型和斷棱式等，與之對應有以下3種潛山成藏模式。

1）逆傾坡潛山內幕成藏模式 凹陷周緣地質露頭表明，古生界巖性較為復雜，尤其在斜坡地區。但也正是不同巖性之間物性 （剛性、塑性）差異造成裂縫發育程度的不同，剛性巖石裂縫發育成為儲層，上覆塑性巖石的裂縫不發育而成為蓋層，從而在潛山腹地形成儲蓋組合，由此構建了逆傾坡潛山內幕成藏模式 （圖2（a））。

2）斷塊潛山成藏模式 斷塊潛山是受斷層控制的基底斷塊，其成藏模式取決于油源、蓋層及基底頂部風化殼的儲集條件 （圖2（b））。阿爾凹陷成湖期早，覆蓋在斷塊潛山之上的阿三段和阿四段生油巖厚度大、質量好，尤其是在凹陷西側緩坡部位，上覆地層既是烴源層也是好蓋層。斷塊潛山成藏的關鍵在于基底頂部風化殼及裂縫發育程度，也就是潛山的儲集條件。這種油藏在緩坡帶和陡坡帶都有發育。其圈閉在緩坡帶主要由基底次級地壘兩側反向正斷層挾持的斷塊構成，在陡坡帶則由邊緣階梯狀斷層挾持的斷階構成。

3）殘丘潛山成藏模式 在阿爾凹陷西側斜坡帶上發育有多個由古生界基底經過褶皺變質、風化剝蝕形成的古生界殘丘潛山 （圖2（c））。殘丘山的儲集條件主要取決于風化殼的發育程度。阿爾62井、阿爾26井等在鉆探古生界凝灰巖殘丘潛山，見到薄層的氣測異常，有熒光和油跡顯示。雖然該成藏模式沒有見工業性油藏，應該是阿爾凹陷下步勘探重點關注的方向。

3 結 語

阿爾凹陷具備二連盆地富油凹陷普遍的石油地質特征，烴源巖發育、資源量大，具有良好的構造背景和生儲蓋組合，除此之外，它還具有自身獨特的石油地質特征，大規模反轉構造背景和陡帶物源豐富形成大規模扇三洲砂體。阿爾凹陷從勘探獲得突破到實現快速高效勘探，正是把握好了這些獨特的石油地質特征，構建了合理成藏模式指導圈閉落實、優選鉆探的結果。阿爾凹陷的發現，豐富了二連盆地油氣成藏的認識。