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  中国石油勘探  2023, Vol. 28 Issue (1): 83-93  DOI:10.3969/j.issn.1672-7703.2023.01.008
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引用本文 

崔海峰, 侯艳, 鲁如魁. 银额盆地现今结构及油气勘探启示[J]. 中国石油勘探, 2023, 28(1): 83-93. DOI: 10.3969/j.issn.1672-7703.2023.01.008.
Cui Haifeng, Hou Yan, Lu Rukui. Current structure of Yingen-Ejinaqi Basin and enlightenments for petroleum exploration[J]. China Petroleum Exploration, 2023, 28(1): 83-93. DOI: 10.3969/j.issn.1672-7703.2023.01.008.

基金项目

中国地质调查局油气地质调查项目"银额盆地西部—北山盆地群油气基础地质调查"(DD20190092)

第一作者简介

崔海峰(1976-),男,陕西韩城人,博士,2011年毕业于成都理工大学,正高级工程师,现从事盆地构造地质及油气综合研究方面的工作。地址:陕西省西安市友谊东路438号,邮政编码:710054。E-mail: cuihaifeng@126.com

文章历史

收稿日期:2022-08-08
修改日期:2022-12-26
银额盆地现今结构及油气勘探启示
崔海峰1, 侯艳2, 鲁如魁3     
1. 中国地质调查局西安地质调查中心;
2. 中国石油集团东方地球物理公司;
3. 西北大学
摘要: 银额盆地是国内勘探程度比较低的大型盆地之一,对盆地深层地震资料处理和解释结果的不同,导致盆地现今结构认识不清,制约了盆地油气勘探方向认识。通过已钻井解剖、地震资料重新处理、解释以及盆地构造变形分析,厘清地层时代归属问题,明确盆地深层现今结构特征和盆地类型,指出盆地油气勘探部署方向。研究认为,银额盆地中生界与前中生界不整合特征明显,表现为连续的较强能量的地震同相轴;前期认为不整合面之下呈水平连续地震反射特征的石炭系—二叠系实为多次波成像,认为石炭系—二叠系在中生界覆盖之下呈水平分布是不合理的;不整合面之上为中生代断陷盆地,主体白垩系各层段反射特征清晰;不整合之下前中生界(主体为石炭系—二叠系)表现为一系列冲断构造、复式褶皱,地震成像不连续,与地层产状有关,信噪比低。总体来看,银额盆地是发育在海西期造山带褶皱基底之上的中生代断陷盆地,前中生界发生强烈的褶皱变形和冲断构造,目前发现的油气主要来自白垩系,是油气勘探的主要层系。地质与地震相结合的分析方法有助于正确认识复杂盆地或盆地复杂区。
关键词: 银额盆地    不整合面    褶皱冲断    中生代断陷盆地    勘探启示    
Current structure of Yingen-Ejinaqi Basin and enlightenments for petroleum exploration
Cui Haifeng1 , Hou Yan2 , Lu Rukui3     
1. Xi'an Geological Survey Center, China Geological Survey;
2. BGP Inc., CNPC;
3. Northwest University
Abstract: Yingen-Ejinaqi Basin is one of the large basins with low degree of exploration in China. The multiple processing and interpretation results of deep seismic data led to unclear understanding of the current basin structure and restricted the understanding on the direction of petroleum exploration in the basin. The analysis of the drilled wells, reprocessing and interpretation of seismic data, and study on basin tectonic deformation enable to clarify the stratigraphic age, determine the current structural features of deep formations and basin type, and propose the direction of petroleum exploration in the basin. The results show that: (1) There is a distinct unconformity between the Mesozoic and Pre-Mesozoic in Yingen-Ejinaqi Basin, which is characterized by continuous seismic event with strong energy; (2) The previously regarded Carboniferous-Permian system below the unconformity with horizontal continuous seismic reflection is actually multi wave imaging since that the Carboniferous-Permian system could not be horizontally distributed below the Mesozoic; (3) It is a Mesozoic rift basin above the unconformity surface, and each layer of the Cretaceous shows clear reflection features in the main basin part; (4) The Pre-Mesozoic (mainly Carboniferous-Permian system) below the unconformity is characterized by a series of thrust structures and complex folds, discontinuous seismic imaging, and low signal-to-noise ratio. On the whole, Yingen-Ejinaqi Basin was a Mesozoic rift basin developed on the fold basement of Hercynian orogenic belt, and strong fold deformation and thrust tectonism occurred before the Mesozoic. The oil and gas discoveries are mainly obtained in the Cretaceous, which is the main formation for the petroleum exploration. The analysis method combining geology and seismic is helpful to correctly understand the complex basin or complex areas in the basin.
Key words: Yingen-Ejinaqi Basin    unconformity surface    fold-thrust    Mesozoic rift basin    enlightenment for petroleum exploration    
0 引言

银额盆地地处内蒙古自治区中西部,面积约为12.3×104km2,是中国陆上油气勘探程度最低的含油气盆地之一。盆地油气勘探主要经历了3个阶段,一是1993—1998年中国石油组织的全盆地油气勘探和潜力评价,确定以中生代断陷盆地内的白垩系为主要目的层[1],期间在居延海坳陷、达古坳陷、苏红图坳陷和查干坳陷部署重点探井和参数井10口,其中查参1井在白垩系苏红图组和巴音戈壁组见到油气显示,额1井在上石炭统花岗闪长岩潜山中见到低产油流,原油累计产量超过1×104m3。该阶段成藏模式认识为构造控油,主要探索各种类型的构造圈闭或地层圈闭上倾方向的含油气性,脊状断陷的下斜坡部位没有钻探部署。二是2008年以后中国地质调查局提出以石炭系—二叠系为主要目的层带动的一轮油气勘探工作[2]。2015年以来延长石油集团、中国石化河南油田分公司和中国石油吐哈油田公司分别在哈日凹陷[3]、拐子湖凹陷[4]和天草凹陷[5]获得高产工业油气流,油气产出部位主要在脊状断陷的下斜坡,近源成藏,但是难以形成油气产能,直到2020年勘探工作陷入困局而逐步停滞。中国地质调查局认为主要产油层系是二叠系[6-7],石油公司认为是白垩系巴音戈壁组,争论的关键是对盆地深层地震资料处理和构造解释的认识不同,导致覆盖区石炭系—二叠系的地震层位和产状认识不清,进一步影响到对盆地结构的认识。三是2019年以来银额盆地油气调查项目组强化地质和地震处理解释相结合、地表和覆盖区地层结构认识相结合,立足盆地整体结构认识,划分盆地构造单元和厘清不同阶段盆地类型,明确盆地勘探方向。梳理出两个方面关键问题:一是盆地地层结构方面,中生界(白垩系、侏罗系)和上古生界(石炭系—二叠系)时代归属以及上下叠置关系如何?二是盆地深层石炭系—二叠系地震层位和产状特征方面,其地层近水平层状反射是真实地层产状还是多次波成像?覆盖区石炭系—二叠系产状到底如何?基于上述问题,本文通过解剖已钻井、过井剖面重新处理、解释以及盆地构造变形分析,厘定中生界和前中生界时代归属与地震成像特征,建立盆地地层结构,明确盆地类型和油气勘探方向,指出低勘探程度盆地地震资料处理、解释过程中需要结合区域地质认识的工作方法。

1 区域地质概况

银额盆地范围隶属古亚洲洋构造体系域[8-9],西伯利亚、塔里木、哈萨克斯坦、阿拉善等诸多大小不一的板(地)块将其围限,这些块体的离散、会聚、俯冲与碰撞直接或间接地影响甚至制约着石炭纪—二叠纪盆地、中生代盆地的形成与演化、构造改造以及构造格局的形成。同时,阿尔金断裂带(或分支)、红石山断裂带、恩格尔乌苏断裂带等区域性构造带以及盆地周围北大山、雅布赖—哈拉乌山和狼山等边界断裂的长期活动,使得盆地构造更加复杂,最终形成北东向隆(起)坳(陷)相间的主体构造形态,并继承改造了先期近东西向褶皱与断裂构造,同时叠加了后期北西向和近南北向断裂,三者共同构成研究区现今构造几何学基本格架。石炭纪—二叠纪和中生代的盆地类型不同,中生代的银额盆地是发育在海西期造山带褶皱基底之上的断陷盆地,呈现出北东向展布的隆起和坳陷结构[10],包括居延海坳陷、绿园隆起、务桃亥坳陷、哨马营隆起、达古坳陷、苏红图坳陷、宗乃山隆起、尚丹坳陷、苏亥图坳陷、查干坳陷和本巴图隆起(图 1)。隆起区主要由前中生界各种岩性构成,坳陷区可分为多个凹陷和凸起。其中,凹陷主体由中生界下白垩统构成,盆地西北部和东南部白垩系之下局部发育侏罗系;凸起主体由前中生界各种岩性构成,顶部被上白垩统覆盖。

图 1 银额盆地构造单元划分图 Fig. 1 Division of structural units in Yingen-Ejinaqi Basin

白垩系是发现油气的主要层系,自下而上分为下白垩统巴音戈壁组、苏红图组、银根组和上白垩统乌兰苏海组。不同凹陷地层岩性组合有差异,巴音戈壁组岩性可以分为3段:下段(巴一段)为盆地发育早期阶段的河流—冲洪积相沉积,岩性以杂色、红色砂砾岩为主;中段(巴二段)以湖相沉积为主,以灰色、灰黑色泥岩、粉砂质泥岩为特征,是烃源岩发育的主要层段[11-13];上段(巴三段)岩性以灰色、灰褐色和红色砂岩、粉砂岩及粉砂质泥岩为主。苏红图组为整合于下伏巴音戈壁组的一套中基性火山岩,岩性主要为黄绿色、紫红色安山岩、玄武岩、砂岩、粉砂质泥岩及泥岩。银根组与上、下地层呈角度不整合接触,主要为一套泥岩为主夹细砂岩的河流相沉积,岩性为大套暗紫色、棕红色、深灰色泥岩[14]与杂色细砂岩、粉砂质泥岩不等厚互层。上白垩统乌兰苏海组分布广泛,盆地东部出露较多,岩性以粒度不等的砂岩和泥岩为主,多见石膏夹层。侏罗系分布局限,主要为断陷边部的冲积扇、河流相过渡到中心的湖沼和湖泊相,下部岩性为灰绿色砾岩、粗砂岩夹碳质页岩、煤层,上部岩性为灰绿色、黑色泥岩和黑色页岩,夹粉砂岩和石灰岩,砂岩内含有沥青。前中生界(石炭系—二叠系)构成了盆地的褶皱基底,盆地范围内石炭系—二叠系近东西向展布,受构造改造影响其变形和变质程度不一,残余地层分布规律还不清楚。总体来看,以宗乃山隆起为界,北部二叠系出露较多,南部主要为石炭系出露。石炭系—二叠系岩性组合为碎屑岩、火山岩和碳酸盐岩,以碎屑岩为主,火山岩次之,碳酸盐岩分布不均匀。盆地范围内西部、东部岩性组合差异比较大,西部岩性主体为海相火山岩,不同层段发育海相碎屑岩、泥岩和碳酸盐岩,局部地区侵入岩发育;东部岩性主体为海相碎屑岩、泥岩和碳酸盐岩,不同层段发育海相火山岩。目前在下白垩统、侏罗系和石炭系—二叠系见到工业油气流,油气主要来自下白垩统巴音戈壁组湖相泥岩和中—下侏罗统湖相泥岩、页岩,形成白垩系、侏罗系和石炭系—二叠系3套储盖组合(图 2)。侏罗系和白垩系的烃源岩分布在中生代凹陷内,被多个凸起分隔形成各自独立的油气系统,石炭系—二叠系烃源岩分布特征不清楚,与强烈的构造改造相关,大体上近东西分布,二者的地表风化特征差异较大(图 3)。从已发现油气凹陷的烃源岩地球化学分析结果看,中—下侏罗统烃源岩Ro在0.51%~1.17%之间,处于低成熟—成熟阶段,干酪根类型以腐泥—腐殖型为主[15]。白垩系巴音戈壁组烃源岩Ro在0.60%~2.34%之间,处于低成熟—高成熟阶段,大部分处于成熟—高成熟阶段[16-17],干酪根类型以腐泥—腐殖型和腐殖型为主。石炭系—二叠系烃源岩零星出露,在钻井和地表不同位置的热演化程度差别较大,Ro在1.41%~4.60%之间,处于高成熟—过成熟阶段,干酪根类型以腐泥—腐殖型和腐殖型为主。

图 2 银额盆地地层格架及生储盖组合示意图 Fig. 2 Stratigraphic framework and source rock-reservoir-cap rock assemblages in Yingen-Ejinaqi Basin
图 3 银额盆地及周缘不同层系暗色泥岩野外露头照片 Fig. 3 Field outcrop photos of dark mudstones of various formations in Yingen-Ejinaqi Basin and its peripheral areas
2 盆地深层石炭系—二叠系地震反射特征

要明确盆地石炭系—二叠系地震层位和反射特征,首先需要确定地层时代归属,也就是主要产油层系是白垩系巴音戈壁组(或侏罗系)还是二叠系,分歧主要在地震和钻井层位划分上,地表露头上白垩系巴音戈壁组(或侏罗系)与二叠系岩性组合和成岩胶结程度等方面差异明显,二者的变形样式也明显不同,白垩系或侏罗系明显角度不整合于下伏石炭系—二叠系之上。认识分歧起于居延海坳陷乌珠尔凹陷,涉及3个方面:一是钻井岩心见到二叠纪叶肢介化石[18],认为地层为二叠系,但是化石的鉴定定名是新属新种,其不能用来确定地层时代,且同井段获取了大量孢粉化石,发现大量只有中生代才会出现的生物群落[19],孢粉面貌与西部邻近的北山地区大量发现的含煤地层孢粉特征一致[15],其在西北地区具有区域性和普遍性,确定是中—上侏罗统,不是二叠系。二是乌珠尔凹陷深层地震资料信噪比低,成像连续性差,过井地震资料石炭系表现为近水平的层状分布,岩性为火山岩或侵入岩,岩体时代为晚石炭世。根据前期石炭系和二叠系之间整合接触的地质认识[2],认为石炭系火山岩(或侵入岩)之上地层为二叠系,这样就造成了与盆地中部凹陷白垩系巴音戈壁组的时代争论,实际上钻井揭示的白垩系巴音戈壁组三段岩性组合与地表巴音戈壁组建组剖面一致,不应存在认识分歧,地表不整合面上、下的地层变形样式差异明显。三是根据乌珠尔凹陷形成的地层时代结论推断整个盆地不整合面之上的地层均为二叠系,造成了与侏罗系或白垩系巴音戈壁组地震层位争论[20],进而引起了主要产油层系的认识分歧。因此,解决分歧的焦点是如何认识深层地震反射成像特征。

2.1 石炭系—二叠系水平分布认识不合理

2015年以来延长石油集团[21]、中国石化河南油田分公司、中国石油吐哈油田公司[5]以及中国地质调查局西安地质调查中心开展了多轮次的采集和处理技术攻关,中生界地震资料品质大幅度提高,盆地深层地震资料成像连续性差,信噪比比较低。以居延海坳陷乌珠尔凹陷的DZ16-04二维地震测线为例(图 4),剖面上有一能量较强的反射同相轴,其上下地层产状呈水平状。沿测线部署蒙额参1井揭示,强反射同相轴之下为上石炭统致密的中基性火山岩[22],厚度达1711.4m,表现为近水平层状波组特征;强反射同相轴之上为碎屑岩,地震成像较好,信噪比高。乌珠尔凹陷还有蒙额地1井和额探2井,过井二维地震剖面反射特征相似,强能量的反射同相轴之下分别为花岗岩和火山岩,厚度也比较大,也是近水平的连续层状反射。据此有学者提出中生界覆盖区之下石炭系—二叠系近水平分布[2],认为强能量反射同相轴之上为二叠系,造成的结果是深层地震资料解释均是水平模式,与地表不符。

图 4 过蒙额参1井地震剖面(前期地震资料) Fig. 4 Seismic profile cross Well Meng'ecan 1 (previous seismic data) (a)巴隆乌拉白垩系;(b)潮水盆地青土井侏罗系;(c)蒙根乌拉二叠系;(d)大狐狸山石炭系
2.2 石炭系—二叠系地震反射为杂乱或高陡特征

银额盆地深层石炭系—二叠系水平分布认识存在以下几个矛盾:一是钻井揭示的火山岩或侵入岩非常致密,难以在内部形成地震波阻抗界面,也就不会形成连续层状波组特征;二是划分为二叠系的碎屑岩岩性与露头区二叠系在成岩作用和变形特征上差异明显;三是蒙额参1井钻后的VSP成像,表现为高陡反射(图 4),与地震成像反射特征不一致。

首先,野外露头调查结果表明盆地范围内石炭纪以来地层经历了3期褶皱变形,前中生界发育两期褶皱变形,变形强烈区域发生紧闭、倒转褶皱,两期褶皱近共轴叠加,轴迹均呈北西西—近东西向,枢纽向东倾伏。侏罗纪—白垩纪地层经历了第三期褶皱变形,褶皱轴迹呈北东向,形态极为宽缓,两翼产状平缓,近横跨于前两期褶皱之上。与褶皱伴生发育依次发育北西西向(近东西向)、北西向、北东向和近南北向4组不同时期、不同方向、不同性质和不同力学背景的断裂构造,可以分为压(扭)性和张(扭)性两大类,压(扭)性断裂发育在石炭系—二叠系及其以下地层中,走向为北西西向和北西向;张(扭)性断裂发育在侏罗系—白垩系,走向为北东向和近南北向。两类断层在盆地形成和演化过程中均有不同程度的构造反转。总体来看,地表露头剖面上中生界和古生界构造样式差异比较大(图 5),前者变形较弱,后者变形强度大,局部伴生强烈的变质作用,二者之间发育明显的角度不整合,分属上、下不同的构造层,前中生界构成了银额中生代断陷盆地的褶皱基底,认为中生界覆盖区之下石炭系—二叠系水平分布是不合理的,不符合构造变形分析的地质常识。

图 5 银额盆地扎敏敖包地表构造剖面图 Fig. 5 Surface structural section of Zhamin'aobao area in Yingen-Ejinaqi Basin

其次,开展了银额盆地地震资料重新处理工作,对盆地重点坳陷地震资料进行了系统对比分析,在居延海坳陷、达古坳陷、苏红图坳陷及尚丹坳陷等重点地区的地震剖面上,中生界与前中生界之间均发育一个强波阻抗界面,只有中国地质调查局采集完成的地震剖面上前中生界层状反射特征明显,成像差异主要与处理过程中成像速度场选取有关[23-26],反映出深层地震成像速度存在较强的多解性,明显表现出中生代覆盖区石炭系—二叠系整合接触且未变形变质的地质认识[2]指导了地震资料处理过程,反过来讲处理过程中成像速度的选择迎合了上述地质认识。

具体分析乌珠尔凹陷地震成像有以下特点:一是地震剖面上中生界底为一强波阻抗界面,由该界面产生的层间及全程多次波较发育,导致中深层速度多解性增强;二是石炭系—二叠系变形强烈,反射界面不连续,深层波场极其复杂,资料信噪比低,速度谱能量团发散,不确定性强。针对难题确定速度建模思路:一是从已知井出发的外推模式,具体是从已知测井合成地震记录上明确中生界内部、中生界底等主要反射层反射特征,结合井钻遇的地层岩性特征,判断垂向上各地层速度合理范围,在信噪比高的层段,速度建模以速度谱上的能量团为准,信噪比低的层段,采用速度扫描和处理解释结合方式,减少速度多解性;二是从过井剖面确定的速度点出发的外推模式,剖面上白垩系底和中生界底(侏罗系底)速度点是确定的,以确定CMP点速度模式为基准,分别向左右两边外推,平缓过渡,不允许有剧烈跳动,以此对居延海坳陷涉及所有地震测线进行速度建模;三是处理和解释相结合,低信噪比且构造复杂区域,采取模式化速度建场模式。整个速度建场过程中,地质先验信息辅助降低速度多解性,建立合理速度场,保证地震反射合理成像,增加可解释性。从乌珠尔凹陷的DZ16-04二维地震测线CMP1650速度谱来看(图 6),中生界底界是一个强反射界面,对应的速度点为一个聚焦很好的能量团。向下随着地层埋深增大,地层压实作用增强,地层速度会不断变大,因此该能量团垂向之下的一系列能量团均不是真实地层反映。在速度谱上定出相对关键的拐点位置,将这些拐点连线并稍作平滑,即建立了该点的垂向速度场,同时以该点的速度规律为基准,向左(小)右(大)点号方向外推,最终建立全测线的空间速度分布规律。从最终重新处理结果来看,中生界与古生界之间波阻抗界面明显,界面之下杂乱反射,没有连续的成像轴,局部存在高陡构造,这与地表地层变形和致密火山岩成像特征一致(图 7)。以此速度建模思路,对盆地重点坳陷二维测线进行了重新处理和解释,有效地区分了盆地中生界和古生界(石炭系—二叠系)。

图 6 过蒙额参1井叠加剖面(a)和CMP1650速度谱(b) Fig. 6 Stacked section (a) and CMP1650 velocity spectra (b) cross Well Meng'ecan 1 v—速度,m/s
图 7 过蒙额参1井地震剖面重新处理结果(剖面位置见图 1) Fig. 7 Reprocessing results of seismic profile across Well Meng'ecan 1 (section location is in Fig.1)
3 盆地现今结构及勘探启示 3.1 现今结构特征

根据银额盆地地表调查和重点坳陷地震资料重新处理解释结果,居延海坳陷天草凹陷、苏红图坳陷哈日凹陷和艾西凹陷、达古坳陷拐子湖凹陷以及尚丹坳陷乌力吉凹陷等地震剖面上,中生界底均发育一能量较强的波阻抗界面,界面之上地层产状平缓,正常沉积层或较弱变形;界面之下多为杂乱反射或褶皱冲断构造,地层产状较陡。盆地深层西部、东部地层地震反射特征差异明显,西部主要为杂乱反射,岩性为厚层致密火山岩和侵入岩,局部发育褶皱冲断构造(天草凹陷);东北部多为褶皱冲断构造,岩性以碎屑岩为主,局部为火山岩(乌兰凹陷);东南部为杂乱反射,岩性多为变质岩(乌力吉凹陷);中南部多为倾斜地层,岩性以大理岩为主(拐子湖凹陷)。界面之上为中生界白垩系或侏罗系,之下为前中生界(石炭系—二叠系),二者变形样式差异明显。界面上下岩层交角有大有小,陡缓不一,视上覆岩层叠置在下伏岩层背斜、向斜等不同构造侵蚀面之上而不同(图 8)。值得注意的是,盆地深层石炭系—二叠系的分布以及二者之间界线是不清楚的,地震资料很难有效识别。2019—2020年在苏红图坳陷艾西凹陷持续开展了地震采集、处理攻关,并部署了地质调查井,盆地深层成像取得一定的进展,但也证实了石炭系—二叠系分布的复杂性和造山带褶皱基底属性,地层变形强烈,产状变化较大,并有一定的变质现象。地震剖面上二叠系与石炭系之间存在一波阻抗界面,目前没有钻井钻穿,其地质意义很难标定,此外更深层还存在一系列波阻抗界面(4~5s),单炮分析是真实的地层反映,其地质意义也未知(图 9)。

图 8 银额盆地重点凹陷地震剖面图(剖面位置见图 1) Fig. 8 Seismic profiles of key sags in Yingen-Ejinaqi Basin (section location is in Fig.1)
图 9 银额盆地苏红图坳陷艾西凹陷地震剖面(剖面位置见图 1) Fig. 9 Seismic profile of Aixi Sag in Suhongtu Depression, Yingen-Ejinaqi Basin (section location is in Fig.1)

根据地层变形特征,银额盆地现今结构主体分为上、下两个构造层,从油气勘探角度前中生界构成了盆地褶皱基底,油气勘探主要层系为中生界。至于古生界的石炭系—二叠系,其原型盆地争论也比较大。近些年来石炭系—二叠系作为油气勘探新层系主要基于陆内裂谷盆地认识[2],认为石炭系—二叠系之间整合接触,原始沉积油气地质条件有利;发育石炭纪—二叠纪与中生代叠合盆地,具有形成复合油气系统的地质条件。支撑这种观点主要证据就是盆地深层水平状地震反射特征,以此认为中生界覆盖区之下的石炭系—二叠系近水平分布,没有发生强烈的构造变形改造。实际上水平层状地震反射为多次波成像,不是真实地层反射特征,也就是说中生界覆盖区之下的石炭系—二叠系变形与地表是一致的,石炭系—二叠系的变形与上覆是否存在中生界没有关系,整体来看其构成了盆地的褶皱基底。分析认为银额石炭纪—二叠纪的原型盆地,应该不是一个统一盆地,而是由北向南由残余洋盆、岛弧相关盆地拼合而成,现今表现为造山带。

3.2 地震资料解释启示

银额盆地现今结构的认识对油气勘探至关重要,可以厘清盆地由几个构造层构成,明确构造层形成的盆地类型及其之间的叠加改造关系,进而分析油气成藏条件和勘探领域。地震资料解释是认识盆地结构的有效手段,对于复杂盆地或盆地复杂区往往多解性比较强,需要地质与地震相结合的分析方法。石炭系—二叠系新层系新领域的提出,带动了银额盆地的油气勘探,引领了石油企业的勘探投入。2015年以来延长石油集团、中国石油吐哈油田公司和中国石化河南油田分公司共部署钻井60口,部署三维地震965.1km2,二维地震5500.72km,盆地实现了油气发现但难以形成产能,这与前期认为盆地石炭系—二叠系海相新层系勘探潜力大、前景好的认识极不吻合,究其原因是地震资料解释的不合理导致盆地结构认识出现偏差。主要有以下方面启示:一是要立足整体认识盆地结构,实现地表和覆盖区地层岩性和变形特征的认识统一,实现地表、钻井和地震的认识统一;二是地质分析和地震处理解释相结合,按照构造层确定构造解释方案,需要注意的是同一构造层的同期变形样式是一致的,与晚期地层的是否覆盖无关;三是速度建模要充分考虑地质特征和地震数据分析结果,地质认识可以约束速度建模,地震数据分析也可以指正地质认识,相互结合才可以构建合理的速度模型,实现合理的地震处理成像。

3.3 油气勘探方向

根据盆地现今结构认识和地层分布格架,可以看出银额盆地是发育在前中生代褶皱基底之上的中生代断陷盆地,近年来提出的石炭系—二叠系新层系和新领域,所谓的二叠系实际上为中生界白垩系或者侏罗系,这与盆地内石油公司的钻探结果也一致。因此,盆地油气勘探的方向主要围绕中生代油气来源,主要成藏层系为白垩系巴音戈壁组,其次还有石炭系—二叠系,形成了新生新储和新生古储两种成藏模式(图 10),一直探索的古生古储成藏模式也有一定进展。

图 10 银额盆地油气成藏模式示意图 Fig. 10 Sketch map of hydrocarbon accumulation pattern in Yingen-Ejinaqi Basin

新生新储成藏模式:烃源岩主要来自白垩系巴音戈壁组二段湖相泥岩和页岩,在巴音戈壁组二段暗色泥岩及其上下砂岩中近源成藏,哈日凹陷的延哈参1井[27]、拐子湖凹陷的拐参1井以及天草凹陷的天6井均为此模式。

新生古储成藏模式(潜山油气藏):烃源岩主要来自白垩系巴音戈壁组二段湖相泥岩和页岩、中侏罗统湖相泥岩和页岩,在石炭系—二叠系火山岩、侵入岩和变质岩构成的古潜山成藏,路井凹陷的额1井[28]和拐子湖凹陷的拐6井均为此模式。

古生古储成藏模式还在探索当中,根据近3年在苏红图坳陷艾西凹陷部署的地质调查井,蒙苏地1井钻穿中生界钻遇上二叠统暗色泥岩,变形很强没有变质,见到明显的气测异常,泥岩TOC为0.7%~0.89%,Ro为1.41%~2.05%。蒙苏地3井钻穿中生界进入二叠系,地层变形强烈并见到白云母、红柱石和矽线石变质矿物,变质程度较高,钻探结果与地震资料深层成像连续性差一致(图 11)。

图 11 蒙苏地1井和蒙苏地3井岩心照片 Fig. 11 Core photos of Well Mengsudi 1 and Well Mengsudi 3 (a)蒙苏地1井,2753~2755m,二叠系碳质泥岩,变形较强未变质;(b)蒙苏地3井,1346.70~1352.70m,二叠系蚀变含云母斜长变粒岩,原岩是砂泥岩;(c)蒙苏地3井,748.35~748.85m,白垩系砾岩和二叠系含石榴斜长白云母石英片岩

总体来看,银额盆地油气勘探的重点层系是中生界,主体是白垩纪断陷群。根据中生界底界构造单元划分最新结果,隆起区面积占到盆地面积的1/3,坳陷内的凸起面积占比接近1/3,与中生界油气成藏有关的凹陷群总面积接近5×104km2,其中有的凹陷底部白垩系湖相黑色泥岩和页岩不发育或不具备生烃条件。石炭系—二叠系变形强烈,靠近断层附近地层近乎直立分布,地表和钻井均可以看到,其不同组、段分布和岩性组合分布规律不清楚,其成藏条件有待于进一步研究。初步认为晚古生代发育岛弧、碰撞带和被动陆缘,发育残余洋盆、弧后盆地和陆缘裂谷盆地,不同原型盆地的充填不同,构造改造和变形样式也不同,油气成藏条件也不同,未来需分区认识寻找弱变形区域并评价其生烃和成藏条件。

4 结论

(1)银额盆地现今结构主体分为中生界和前中生界(石炭系—二叠系)上、下两个构造层,二者构造变形特征差异明显,中生界地震资料品质较好,前中生界成像连续性差,主要表现为火山岩杂乱反射、褶皱冲断构造等,石炭系—二叠系分布和界线还不清楚。

(2)银额盆地石炭系—二叠系地震反射特征为杂乱、不连续或高角度波阻抗特征,并非连续层状,这与其地表变形样式一致,即石炭系—二叠系发生构造变形改造与是否盖于中生界之下没有关系,地表和覆盖区之下的变形样式一致,应易于区分。

(3)银额盆地是叠置在前中生代褶皱基底之上的中生代断陷盆地,晚古生代盆地还不是一个统一盆地,现今表现为造山带,地层强烈变形形成褶皱冲断构造,造成地震成像品质较差,信噪比低。弱变形区域石炭系—二叠系有一定的地震反射成像,需要持续探索其含油气性。

(4)在勘探程度比较低的盆地开展地震资料处理和解释,需要结合盆地区域构造变形特征,地表和覆盖区分析相结合,地质和地震分析方法相结合,才可以避免得出不合理的结论。银额盆地地震资料上强能量反射的同相轴之上为中生界,不是二叠系,中生界白垩系是油气勘探的重点层系。

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