2020, Vol. 29
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2. 大庆油田采气分公司, 黑龙江 大庆 163712;
3. 大庆油田勘探开发研究院, 黑龙江 大庆 163712
2. Gas Producing Branch, Daqing Oilfield Co., Ltd., Daqing 163712, Heilongjiang Province, China;
3. Institute of Exploration and Development, Daqing Oilfield Co., Ltd., Daqing 163712, Heilongjiang Province, China
拉布达林盆地位于内蒙古自治区东北部，面积约10 000 km2，盆地勘探程度低. 1950年代曾在盆地内进行1:10万地质填图及12口浅井地质钻探工作. 石油地质勘探始于1987年，在盆地南部进行了二维地震概查和大地电磁测深勘探. 1992年核工业部航磁测遥感中心曾在盆地南部及西部边境线一带进行1:10万和局部地区1:5万航磁测量. 1994年石油天然气总公司在全盆地完成1:20万控制面积16 312 km2的重力勘探，通过此项勘探，对盆地的地质结构、构造格局和石油地质特征有了初步认识.
1.2 盆地基础地质拉布达林盆地为一断陷盆地. 在大地构造位置上，位于内蒙-大兴安岭地槽褶皱系，喜桂图旗地槽褶皱带根河复向斜之西部. 该盆地以断块构造为主，断层十分发育，盆地以断层作为其边界(图 1).
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图 1 拉布达林盆地地质图 Fig.1 Geological map of Labudalin basin 1-第四系（Quaternary);2-大磨拐河组（Damoguaihe fm.); 3-依列克得组(Yiliekede fm.); 4-上库力组（Shangkuli fm.); 5-塔木兰沟组（Tamulangou fm.); 6-上株罗统(Upper Jurassic); 7-下石炭统(Lower Carboniferous); 8-古兀古界(Paleoproterozoic);9-燕山期花岗岩(Yanshanian granite); 10-花岗斑岩(granite porphyry); 11-断层及推测断层(fault and inferred fault); 12-盆地边界(basin boundary) |
拉布达林盆地受多次构造运动和断块升降差异作用，地层发育不全，且呈零星分布.古生界缺失较多，多见于盆地边界断层两侧，中生界仅发育下白垩统.
白垩纪地层由白垩系下统塔木兰沟组(K1t)、上库力组(K1s)、依列克得组(K1y)、大磨拐河组(K1d)等兴安岭群地层构成(表 1). 下白垩统是盆地内主要地层，在盆地内普遍分布(图 1)，以火山岩为主，喷发间隙发育沉积岩. 上部以火山碎屑岩、火山岩为主，下部为火山碎屑岩夹湖沼相沉积碎屑岩(上库力组). 大磨拐河组岩性为凝灰质砂岩、泥岩、砂岩夹煤层，厚度约600 m，地层平均密度2.16 g/cm3(表 1)[1]；依列克德组主要发育玄武岩、安山玄武岩，由于是基性火山岩，平均密度相对较大，可达2.43 g/cm3，是盖层引发重力高异常的主要因素，如果不加以消除，将会使主要目的层上库力组底界深度计算偏浅；上库力组岩性为火山熔岩及正常沉积岩，平均密度较低(2.24 g/cm3)；塔木兰沟组发育中基性粗安岩、安山玄武岩，地层密度大，可达2.63 g/cm3. 盆地基底古生界地层平均密度为2.65 g/cm3，与塔木兰沟组基本一致.
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表 1 拉布达林盆地综合地层表 Table 1 Comprehensive stratigraphy of Labudalin basin |
从上述资料可以看出，拉布达林盆地盖层主要存在3个密度界面. 一个是大磨拐河组与下伏依列克得组地层之间存在-0.27 g/cm3密度差；第二个是依列克德组高密度火山岩与上库力组存在+0.19 g/cm3密度差；第三个是上库力组与塔木兰沟组之间存在-0.39 g/cm3很大的密度差，该密度差的存在，为利用重力资料反演上库力组底界深度创造了有利条件. 盆地内重力异常主要由上述密度界面引起，大磨拐河组低密度地层引起的重力低异常和依列克德组高密度地层引起的重力高是反演上库力组底界深度的干扰，可以通过浅层成像较好的地震剖面确定大磨拐河组底深及依列克德组底深，然后通过正演计算消除其影响. 值得注意的是盆地基底古生界地层平均密度为2.65 g/cm3，与塔木兰沟组几无差异，因此无法用重力资料反演该盆地基底深度.
1.3 存在的主要问题以往拉布达林盆地油气资源评价多局限在野外考察、取样源岩分析，缺少全面、系统的盆地构造特别是主要目的层构造及沉积岩厚度评价研究，无法开展全面的油气资源评价. 做好盆地油气资源全面评价的关键是确定主要目的层上库力组底界深度、沉积岩厚度、断陷规模等. 但由于拉布达林盆地浅层依列克德组火山岩十分发育，火山岩的反射屏蔽作用造成地震剖面深层成像差，深层构造界面识别困难，对准确了解盆地主要目的层分布及构造格局十分不利，单靠有限地震剖面无法有效解决上述问题. 由于上库力组与下伏地层存在很大密度差，可利用重力资料(图 2)反演上库力组底界深度. 而在重力反演解释建模过程中利用地震资料对浅层火山岩的良好成像来标定浅层火山岩重力模型的形态及深度，然后通过正演计算消除浅层高密度火山岩对重力反演上库力组底深的严重干扰，使重力反演减少多解性、更加准确. 重力资料与地震资料可以互为补充，发挥各自的优势. 因此，对拉布达林火山岩盆地的物探资料解释应该以重力-地震联合反演、综合解释的方式进行.
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图 2 拉布达林盆地重力异常图 Fig.2 Contour map of gravity anomaly in Labudalin basin 1-重力测区(gravity survey area); 2-重力异常(gravity anomaly ); 3-地震剖面(seismic profile) |
拉布达林盆地的重力-地震联合反演解释是在GM-SYS重磁剖面解释软件上进行，该软件可方便地加载地震剖面、输入钻井资料及实测重磁异常曲线. 实际工作中首先加载地震剖面，然后在地震剖面上利用成熟可靠的地震浅层解释成果建立重力模型，开展正演计算拟合实测重力异常数据并进行未知的深层构造界面(上库力组底界)模型构建及解释[2-7].
重力-地震联合反演解释主要步骤：1)在GM-SYS重磁剖面解释软件中加载地震剖面，并根据地震剖面确定的地层底界深度建立起大磨拐河组及依列克德组地层的重力模型. 输入该两组地层平均密度后，软件正演出上述重力模型的重力异常，该重力异常可视作反演上库力组底深的干扰，通过定量计算来消除其影响，从而减少重力反演深层界面的多解性. 2)在GM-SYS软件平台利用地震剖面建立起火山岩下、描述上库力组底界起伏特征的初始重力模型. 由于地震对深层界面成像不佳(图 3c)，上库力组初始重力模型是不可靠的，上库力组底模型正演出的理论重力异常与实测重力实测曲线(图 3a-2)对比会有较大的差异. 通过不断修改上库力组底界初始重力模型的角点坐标，不断改变上库力组模型的形态、底界深度等，计算机会实时正演整个模型的理论重力异常曲线. 通过反复将该理论重力异常曲线(图 3a-1)与重力实测曲线(图 3a-2)进行对比，当两者基本拟合并满足拟合平均方差均在0.5 mgal以内时，即可认为所设计上库力组模型的底深与地下地质实际情况相对最为接近，从而完成整个剖面上库力组底深的解释.
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图 3 地震58线重力-地震反演解释剖面 Fig.3 Gravity-seismic inversion and interpretation profile along No.58 seismic survey line a-重力异常曲线(gravity anomaly curve);b-重力模型(gravity model);c-地震剖面(seismic profile); 1 -模型正演重力异常(gravity anomaly of forward modeling); 2-实测重力异常（surveyed gravity anomaly );K1d-大磨拐河组（Damoguaihe fm); K1y-依列克得组（Yiliekede fm); K1s-上库力组(Shangkuli fm); K1t-塔木兰沟组(Tamulangou fm) |
图 3c为58线地震剖面解释结果，上库力组底层(浅蓝色)解释结果为重力反演结果. 弥补了地震剖面无法识别上库力组底深的缺憾. 其他各条地震剖面均按此方法进行了反演计算，拟合平均方差均在0.5 mgal以内. 由于地震资料对依列克德组以下层位成像差，若单靠地震资料解释主要目的层上库力组底深、基底深度等，解释结果会偏差很大，甚至是错误的.
在主断陷所有地震剖面的重力-地震联合反演解释的基础上，对全盆地没有地震剖面的地区利用地震剖面解释成果做约束，对重力资料采用三维密度界面反演方法求出整个盆地的上库力组底深. 根据此结果，编制了拉布达林盆地上库力组底界深度等值线图(图 4)和拉布达林盆地巴彦哈达断陷上库力组沉积岩厚度图(图 5).
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图 4 拉布达林盆地上库力组底界深度等值线图 Fig.4 Isobaths of the bottom of Shangkuli Formation in Labudalin basin 1 -重力测区(gravity survey area); 2-盆地边界(basin boundary ); 3-构造单兀界线（tectonic boundary ); 4-上库力组底深（bottom depth of Shangkuli fm.); 5-地震剖面(seismic profile ) |
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图 5 巴彦哈达断陷上库力组沉积岩厚度等值线图 Fig.5 Isopach of sedimentary rock of Shangkuli Formation in Bayanhada fault depression 1-地震剖面（seismic profile); 2-厚度等值线（thickness contour) |
从重力-地震联合反演解释的上库力组底界深度图(图 4)可以看出，拉布达林盆地形态具有自南向北拗隆相间的格局，可以将盆地整体一级构造单元划分为北部拗陷区、乌尔根隆起以及南部拗陷区，与重力异常分区特征(图 2)基本一致. 其中规模较大、上库力底深最大的南部拗陷区主要构造轴向为北东走向，为全盆地面积最大的拗陷区，面积约5120 km2. 南部拗陷区上库力组底界深度在0~3.2 km之间，上库力组底深最大处在北东走向的巴彦哈达断陷，达3.2 km，为全盆地规模最大、推测基底最深的断陷，面积3350 km2. 从地震剖面(图 3)看，该凹陷中正常沉积岩及兴安岭群火山岩的厚度都比较大.
通过重力-地震联合解释编制的拉布达林盆地巴彦哈达断陷上库力组沉积岩厚度(图 5)，正常沉积岩主要分布在凹陷深度最大的巴彦哈达断陷，呈北东向条带状分布，厚度0~1200 m，平均厚度 620 m，分布面积943 km2. 从本次重力-地震联合解释成果看，巴彦哈达断陷具有凹陷深度大、面积大、沉积岩厚度最大的特点，是拉布达林盆地油气有利勘探区. 这一认识可为整个盆地的石油地质评价提供依据.
3 盆地油气勘探潜力分析 3.1 油气形成条件根据对拉布达林盆地油气形成条件分析，古生界石炭系是分布最广的一套地层. 石炭系由一套浅海、半深海和海陆交互相的碳酸盐岩组成，具有一定的有机物质，厚度约1500 m. 盆地内盖层发育多期火山岩，但在火山喷发间隙中尚有一定厚度的正常碎屑岩沉积，如下白垩统上库力组中部、下部不同程度地见有粉砂岩、砾岩、泥岩. 白垩系下统大磨拐河组上部含煤碎屑岩沉积段，相当于邻区海拉尔盆地的大磨拐河组，由湖泊沼相粉砂岩、泥岩夹多层煤组成，厚800 m，具有较好的油气形成条件.
综合上述，晚古生代石炭纪时期，拉布达林盆地接受浅海、海陆交互相沉积，环境有利于有机质向石油转化. 中生代以来燕山运动盆地以断块差异升降活动为主，沿大断裂处产生长期快速沉降的深断陷，为形成较大的湖泊沼泽，以及大量有机质的生存和保存提供了良好的条件.
3.2 烃源岩条件及资源量计算拉布达林盆地盖层沉积岩有2套，即下白垩统大磨拐河组和上库力组.
大磨拐河组为一套河湖相含煤细碎屑岩沉积建造，煤田钻孔揭示，岩性为中细砂岩、黑色泥岩夹多层煤，厚度大于600 m，分布于巴彦哈达断陷内. 从相关的地球化学分析资料看，盆地内大磨拐河组的暗色泥岩具有一定的生油能力. 有机碳范围值[8]为0.44%~4.28%，平均为1.75%；氯仿沥青“A”范围值为0.043%~0.14%，平均为0.072%；生烃潜量(S1+S2)范围值为0.24%~10.99%，平均为2.92%. 综合评价已达到中等生油岩标准. 有机质类型属Ⅲ类，演化程度较低，镜质体反射率值为0.42%~0.85%，处于低成熟阶段. 采用氯仿沥青“A”法推算油气资源量[9]为0.52×108 t.
下白垩统上库力组也发育沉积岩. 在野外地质调查过程中，在上库力东南山剖面的上库力组中发现了沉积岩，沉积岩中含有动植物化石. 吉林大学在该盆地石油地质调查[10-11]发现了软沥青，经源岩生物标志物对比来自上库力组油页岩，表明该区曾发生石油的生成与运移，有机质类型为ＩＩ型，有机碳含量大于1%，生烃潜量大于5×10-3，达到好烃源岩标准. 取样探槽岩性主要为灰黑色油页岩与灰白色泥灰岩互层，夹薄层凝灰岩、凝灰质砂岩、凝灰质页岩和泥岩，其烃源岩厚度近40 m，未见底. 该套源岩评价数据与同属于大兴安岭火山岩构造带的大杨树火山岩盆地在火山喷发间隙形成的下白垩统九峰山组良好烃源岩可以类比. 上库力组与九峰山组的化石也可以进行对比，可能具有相类似的烃源岩发育条件. 相比大磨拐河组源岩，上库力组烃源岩埋藏深度较大，推测该组烃源岩成熟度好，是盆地最有希望的源岩，也表明了该盆地是值得开展油气勘探的有利盆地. 盆地西南部巴彦哈达断陷上库力组源岩埋深较大，具有更好的演化条件，是该盆地油气勘探的有利地区.
根据拉布达林盆地巴彦哈达断陷油气资源评价(表 2)，采用“体积密度法”计算了盆地巴彦哈达断陷上库力组油气资源量. 结果显示，沉积岩平均厚度620 m，面积943 km2，油气资源量为0.61×108 t.
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表 2 拉布达林盆地巴彦哈达断陷油气资源评价表 Table 2 Eyalnation of petroleum resources for the Bayanhada fault depression |
体积密度法是根据沉积岩单位体积中油气储量的密度参数(t/km3)来估算勘探程度相对较低的沉积盆地油气资源量的一种方法. 其计算公式为：
| $ Q = V \cdot A $ |
其中Ｑ为沉积盆地中油气总资源量(t)；Ｖ为沉积岩的体积(
关于储量密度参数选择[7]上，可以根据前苏联石油地质学家米费·德瓦里对世界上20多个已知含油气盆地分类统计结果得出的经验数值而取得.
在开展重力-地震联合反演解释后，拉布达林盆地巴彦哈达断陷基本具备了油气资源评价条件，初步计算统计巴彦哈达断陷油气资源量为大磨拐河组0.52×108 t，上库力组0.61×108 t，合计1.13×108 t.
3.3 储层条件根据野外油气地质考察取样资料，拉布达林盆地下白垩统沉积岩储集层可能为砂岩和裂缝等2种储集层类型，以砂储集层为主. 储层物性分析砂岩孔隙度5.99%~27.16%，平均为13.6%；渗透率0.03×10-3~6.73×10-3 μm2，平均为0.7×10-3 μm2. 胶结类型以孔隙式为主.
本区由于构造运动频繁，断裂十分发育并具有继承性、多方向性和多期活动性的特点. 断层不仅作为油气运移的良好通道，在有良好局部盖层存在下，多组不同方向多期断裂活动的断裂改造也会使火山岩因裂隙、裂缝的大量发育成为油气储层.
总体来看，从综合物探及油气研究的角度来看，拉布达林盆地较好的油气勘探潜力，需要进一步的勘探工作.
4 结论1)通过在GM-SYS软件平台开展重力-地震联合反演解释，比较理想地消除了盖层火山岩的重力干扰效应，成功地反演了主要目的层上库力组底界深度. 认为拉布达林盆地南部拗陷区巴彦哈达断陷面积大、地层厚度大，是沉积岩主要发育区，为全盆地最有利勘探区. 推算油气资源量1.13×108 t，具有较好勘探前景，值得进一步开展勘探工作.
2)在火山岩覆盖盆地开展重力-地震联合反演解释可以有效发挥重力勘探、地震勘探手段各自的技术优势，使各种资料相互补充、验证，在研究确定盆地深层构造界面和特殊地质体分布方面具有独特优势，使解释的地质成果更加趋近实际地质情况，可以很好地提高低品质地震资料的利用价值.
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