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叠加改造型盆地油气勘探区带划分思路与方法

方成名 梁宇生 闫相宾

方成名, 梁宇生, 闫相宾. 叠加改造型盆地油气勘探区带划分思路与方法[J]. 石油实验地质, 2021, 43(6): 1078-1088. doi: 10.11781/sysydz2021061078
引用本文: 方成名, 梁宇生, 闫相宾. 叠加改造型盆地油气勘探区带划分思路与方法[J]. 石油实验地质, 2021, 43(6): 1078-1088. doi: 10.11781/sysydz2021061078
FANG Chengming, LIANG Yusheng, YAN Xiangbin. Guiding and method for division of petroleum exploration play in superimposed reformation basin[J]. PETROLEUM GEOLOGY & EXPERIMENT, 2021, 43(6): 1078-1088. doi: 10.11781/sysydz2021061078
Citation: FANG Chengming, LIANG Yusheng, YAN Xiangbin. Guiding and method for division of petroleum exploration play in superimposed reformation basin[J]. PETROLEUM GEOLOGY & EXPERIMENT, 2021, 43(6): 1078-1088. doi: 10.11781/sysydz2021061078

叠加改造型盆地油气勘探区带划分思路与方法

doi: 10.11781/sysydz2021061078
基金项目: 

国家自然科学基金企业创新发展联合基金项目 U19B6003-01

中国石化科技攻关项目 P21086-1

详细信息
    作者简介:

    方成名(1980-), 男, 博士, 研究员, 从事含油气盆地分析研究。E-mail: fangcm.syky@sinopec.com

  • 中图分类号: TE155

Guiding and method for division of petroleum exploration play in superimposed reformation basin

  • 摘要: 合理的区带划分对含油气盆地勘探评价与部署具有重要作用,但从当前的情况来看,对具有多旋回演化与复杂成藏过程的中国中西部叠加改造型盆地的区带划分研究甚少,缺乏相对统一方案。基于区带的涵义及其外延,针对叠加改造型盆地具有多套组合、多期改造、多类含油气系统复合的特点,提出了以“原型控源、迭加控藏”为主线的划分思路、方法和流程。区带划分,需要从盆地整体研究出发,分析盆地建造—改造过程中原始成藏地质要素分布及其后续的油气生成、运移与聚集,明确盆地中不同成藏组合在迭加改造过程中的含油气系统类型及其分布,揭示每类含油气系统油气聚集成藏的主控因素,并由此确定区带的类型及其边界。区带名称视含油气系统类型采用“(古)今构造单元+层系或组合+成藏主控因素”组合命名。区带划分方案对深化盆地油气富集规律认识,指导勘探实践具有指导作用。

     

  • 油气勘探区带是油气地质单元的一种,油气单元划分与演变反映了研究人员对盆地油气成藏与分布规律的认识把握。纵观几十年油气盆地研究史,国内外诸多学者提出过油气地质单元类似概念,典型的有油气聚集带[1]、含油气系统[2-3]、复式油气聚集带[4]、成藏组合/区带[5-7]。含油气系统、成藏组合相比另外两者,更强调反映油气生成、运移的充注体系。概念的提出与演化反映了人们对客观事物认识的转变,每次转变又在一定程度上促进了油气勘探工作的深入和发展。油气地质单元概念的演变过程表现为从早期的静态类比描述到动态的成因类比研究演变、支撑学术思想由“源控论”向“动态成藏”转变。

    现行国内含油气盆地的地质单元划分大多是针对结构和旋回相对简单的中国东部中新生代断陷盆地为基础建立的[8-9],油气勘探区带划分亦以其为基础进一步发展而来,研究相对成熟。然而,随着油气勘探重心向中西部改造型盆地转移,前期根据中国东部地区结构演化与油气成藏要素相对单一的盆地建立的单元划分,已然不能完全满足具有多旋回演化、多套成藏组合、多类型结构与多期次成藏的改造型盆地勘探评价技术需求。笔者通过查阅公开文献发现,至今仍没有针对中西部地区大型叠加改造型盆地勘探区带划分的统一标准与命名规则,相关研究开展亦不多。现行的叠合盆地勘探区带划分和命名随意性大,多数以今构造单元、层系、勘探领域混合划分,如泸州古隆起周缘茅三段岩溶缝洞、塔北寒武系盐下等;或以构造变形区带代替勘探区带,如南江山前断褶带;更有直接以地名、构造带或储层相带类型进行划分和命名,如涪陵侏罗系河道砂、顺北5号断裂带、鄂南古生界、杭锦旗、大牛地等。显然,现有的划分方案或区带命名不能像东部中新生代盆地一样清晰地体现出所划分区带的成藏特点与勘探部署方向,直接影响了对中西部叠加改造型盆地的油气资源评价与勘探部署。

    合理的区带划分对含油气盆地勘探评价与部署具有重要作用,叠加改造型盆地油气勘探区带划分研究是当前研究的薄弱环节。笔者基于区带的涵义及其外延,针对叠加改造型盆地具有多套组合、多期改造、多类含油气系统复合的特点,尝试性建立一种既能反映盆地油气成藏特点、又能指导勘探部署的区带划分新思路与方法,以期为含油气盆地勘探评价与部署提供理论与技术支持。

    油气勘探区带研究经历了多期演变。20世纪30年代,油气聚集带的概念首次被提出[1],其内涵是基于构造带控制油气聚集的思路,强调与构造级别的一致性为划分原则,并按圈闭类型分为5类,即构造类、生物礁、岩性类、地层类、岩性地层复合类[10-12]。该分类侧重于地层及构造圈闭样式的静态描述,适合勘探初期的宏观分析,但对于深层勘探领域的油气勘探没有太大的指导意义。

    1972年,DOW首次提出石油系统(Oil System)的概念,经过20余年的持续研究[2-3, 13-15],MAGOON和DOW于1994年将含油气系统(Petroleum System) 定义为沉积盆地中一个自然的烃类流体系统,包含了成熟的烃源岩与已形成的油气藏及油气藏形成时一切必不可少、相互关联的地质要素和作用。其范畴是指源岩进入生排烃高峰这一关键时刻,从油气窗排向相邻储集岩圈闭成藏的地域。显然,含油气系统是盆地与油气聚集区带之间的含油气单元,一个含油气系统可包含若干个油气聚集区带。该划分属于成因分类,静态与动态有机结合,适合盆地整体解剖及资源评价。

    20世纪80年代,我国学者针对渤海湾盆地多断陷、多断块、多含油气层系、多种油气藏类型的特点,提出复式油气聚集带的概念[4, 16],表现为不同构造层、多个含油层系、多种类型油气藏在时间上的叠加和空间上的复合。它是断陷盆地油气聚集带的特殊表现形式,其形成主要受二级构造带控制,发育背斜、断块构造圈闭以及地层—岩性复合圈闭。该理论重视圈闭组合形式,以静态综合描述为主,适应二级构造带成因类型,但未真正体现不同油气藏的成因及主控因素,适用于勘探早、中期的类比预测。

    1972年,加拿大地质调查协会第一次使用了勘探区带/成藏组合(Play)概念。1984年,以BAKER为代表的美国石油地质学家将勘探区带定义为地质成因相似的圈闭群[5],突出油气公司勘探开发评价的经济价值。ALLEN[6]将其定义为在一个特定地层层系中,享有共同储集层、区域盖层、油气充注体系的一组未钻探的远景圈闭和已发现的油气藏,即一个未被证实的成藏组合。该成藏组合的关键要素包括储集层、区域盖层、油气充注体系、圈闭,以及上述四要素的有效配置关系。该定义强调油气动态成因过程,同一组合内可以有不同的圈闭类型,但须是同一油气充注体系中的储盖组合体;在分类上它为含油气系统下的次级分类,适合于中低勘探程度区的分析,但未体现油气成藏富集的主控因素,不适宜指导勘探部署。国内学者对勘探区带的定义研究多从地质成因角度,内涵与国外学者较为一致,先后提出相似的表述,如“天然气聚集带/区”[17-18]、“油气区带”[7, 19-20]、“含油气区带”[21-22]等。

    国外学者所提“区带”实际上代表的是一套未证实的成藏组合,而这套成藏组合内可能有相似的原始成藏地质条件,但如果考虑盆地后期改造,那么同一成藏组合的油气成藏过程及其主要控制因素就会不同。然而,含油气系统与区带(Play)的定义均未充分考虑盆地后期改造的作用,这显然不能完全适用于经历多期改造而成藏过程复杂的叠加改造型盆地。基于研究与划分目的,油气勘探区带应为盆地内同一构造单元,具有相同沉积体系(或沉积相)和相似成藏条件的勘探目标群。同一个勘探区带内目标群在空间上应是一个联合的整体、成因上具有相似的成藏地质条件,但目标(圈闭)类型可能不一。

    国内勘探区带划分的研究趋势同样经历了从静态的描述到动态的成因成藏的研究过程,而区带分类多以地质因素、含油气类型和勘探程度划分[19, 22]。国外则更注重对区带勘探价值开展评价,多按区带含油气概率将区带划分为概念型区带(Conceptual Play)和确定型区带(Established Play),以利于油公司开展勘探程度较低地区的勘探和开发以及决策。

    中国中西部地区大地构造演化的多旋回性,造成发育于小克拉通之上或其边缘的盆地普遍具有演化时间长、旋回性强、运动期次多、改造复杂多样的特点[23-24]。这些盆地发育演化的特点决定了其油气成藏条件、过程的特殊性和复杂性[25],包括源储的形成时空跨度大、组合类型多、改造与油气响应过程复杂、成藏类型多。

    中国大地构造演化的长期性和复杂性决定了中西部地区叠加改造型盆地形成演化的特殊性[26]。中国大陆自元古代以来经历了多期次裂解和拼合,是以塔里木、华北、扬子等小型克拉通为核心,与羌塘、准噶尔、柴达木等20多个微型地体拼合而成的复合大陆[24, 26-27]。近年来,通过大量区域性深反射地震、盆地地震勘探与钻井,逐步揭示出各大盆地的地质结构及其成因与演化。

    中西部叠加改造型盆地主要发育在小型克拉通之上或其边缘,古板块的分离、聚敛与古洋壳的生长和消亡决定了中国海相盆地的形成及演化过程。笔者曾通过对元古代以来中国海相盆地的发育和演化进行对比研究,认为中国海相盆地演化总体经历了4个地史阶段,展现了其多期叠加发育与改造的特点(图 1)。

    图  1  中国主要海相盆地或地区原型演化序列对比
    Figure  1.  Comparison of prototype evolution sequences of main marine basins or regions in China

    中元古代—青白口纪早期,对应Columbia超大陆裂解至Rodina超大陆形成的“原中国陆”形成阶段[26],该期盆地主要发育在三大陆块的边缘,以拉张环境下发育的陆缘裂谷、离散陆缘坳陷、弧后扩张盆地为主要特征,该阶段盆地仅在华北克拉通内部有发育,发育了由裂谷向坳陷转化的盆地序列[28],成为三大陆块中唯一在克拉通内部发育中元古界烃源岩的地区。

    青白口纪晚期—志留纪,对应Rodina超大陆裂解至冈瓦纳大陆聚合的“古中国陆”形成阶段[26]。主要表现为古中国洋的裂离、扩张、消减,陆块碰撞造山或增生造山控制着扬子、华北、塔里木等小型克拉通海相盆地的形成与演化,形成裂谷—离散陆缘坳陷与台内坳陷—弧后扩张与台内坳陷—前陆盆地的演化序列。小型克拉通的特殊属性及其之间的相互作用,造成海相盆地内部强烈的构造分异,带来了不同构造单元内的沉积分异和基本油气地质条件分布的差异性[29]

    泥盆纪—中生代早期,对应于潘基亚大陆的形成到裂解的“古亚洲陆”形成阶段[26],主要表现为增生的大陆间远距离聚合和北聚南离,大陆旋回陆内盆地序列显现。北聚南离的板块运动格局及块体间相互作用方式联合控制了陆块内部的构造应力多种分配形式,产生天山—兴蒙构造带晚泥盆世—早石炭世会聚陆缘沟—弧—盆体系及其之后叠加的裂谷调整体系、南部特提斯构造域离散陆缘坳陷与裂谷并列。盆地沉积充填由以海相沉积为主向以海陆过渡相碎屑岩为主转变。

    中新生代,对应于“新亚洲陆”形成,表现为大陆边缘会聚增生和陆内挤榨—排斥形变[26],海相盆地构造格局的改变与陆内盆地序列迭加。

    塔里木、扬子、华北、准噶尔等克拉通或地块因其规模小、构造稳定性差、构造—沉积分异性强[25, 29],海相盆地发生拉张裂陷、隆升剥蚀、基底断裂活化等构造分异活动,产生多种原型沉降结构单元并列,形成充填结构差异明显的构造—沉积单元。而这种原始构造—沉积格局控制了烃源岩的发育与储集体的类型、分布以及源储组合[25]。如四川盆地川中震旦系—寒武系存在的“德阳—安岳裂陷”、川东北“开江—梁平裂陷”,裂陷带内发育优质烃源岩、裂陷带两侧则发育了高能礁滩相储集体,形成优越的源—储配置,并发现了一批大中型气田[25, 29, 30-31]

    现今盆地边界、结构往往与地史阶段原型盆地差异甚大,预测盆地边缘区油气成藏要素及其组合必须在恢复原始的构造—沉积格局基础上开展。塔里木、四川、鄂尔多斯等中西部叠加改造型盆地地史时期的盆地范围远比现今盆地要广得多,盆地周缘山前地区的勘探实践亦证实“老山”之下仍然可能存在新的油气成藏组合。如龙门山前中北段地区海堂铺—香水—晓坝冲断层之下仍然发育完整的上古生界层序、准西北地区扎伊尔山推覆体之下依然发育二叠系深湖相烃源岩层系。

    中生代以来,克拉通海相盆地普遍遭受多期次构造改造,盆地边缘、内部发生多期多类型的构造活动叠加,与之伴随的盆地内部结构多样、成藏要素改变、动态聚散的油气响应,形成油气的聚集、破坏、调整、次生等多种成藏类型[32-33]

    以往讨论单一旋回特性盆地“含油气系统”的有效性时,往往强调烃源岩的生排烃作用,但对于多旋回的叠加改造型盆地而言,更关注的是曾经有效的烃源岩是否还有效,或者是否还存在活动的“烃源灶”。因而,盆地原型迭加及其改造复合方式对含油气系统的形成与保持有决定性的影响,而含油气系统的风格又决定了油气藏的规模、类型、组合方式和分布规律。在叠加改造盆地中,含油气系统的有效保持受控于多种因素,例如烃源岩的深埋热演化、盖层抬升剥蚀、断裂对流体系统的沟通与破坏等[34]。现今残留盆地的类型与展布控制了含油气系统保持,也决定了油气藏保存与破坏的方式。原生保存、原生残留、原生破坏、晚期重建是可能的四种基本类型[35],其油气资源潜力大小、油气藏类型、油气分布模式迥然不同。

    前已述及,油气勘探区带的划分必须反映叠加改造型盆地演化与油气动态成藏的特点,而“原型控源、迭加控藏”则提供了一种从盆地整体与局部、原始成藏要素演变到系统整合的研究方法。它强调从盆地整体研究出发,分析盆地建造—改造过程中原始成藏地质要素分布及其后续的油气生成、运移与聚集,明确盆地中不同成藏组合在叠加改造过程中的含油气系统类型及其分布,揭示每类含油气系统油气聚集成藏的主控因素,并由此确定区带的类型及其边界(图 2)。

    图  2  叠加改造型盆地油气勘探区带划分思路与方法
    Figure  2.  Guiding and method for the division of petroleum exploration play in superimposed reformation basin

    “原型控源、迭加控藏”是以朱夏先生“活动论构造历史观”及其“3T(环境)—4S(作用)—4M(响应)”盆地分析程式[36-37]为理论依据,通过大量勘探实践与理性分析提出的规律性认识的总结。盆地原型就是一定岩石层组成在地质发展历史一定阶段的一定构造—热体制下形成发展的统一的沉降结构实体,它既是一种构造形式,也是一个沉积实体,具有自身的风格[38]。一定世代的原型结构实体在横向上可以并列,各具相应的构造—热体制,不同世代的原型结构实体则往往在纵向上通过原型序次而彼此迭加。现今盆地整体就是不同世代原型序列的并列迭加组合。依据板块运动旋回阶段形成的构造环境、原型沉降所处的岩石层组成以及原型世代形成时的构造—热体制3种要素为分类端元,张渝昌将中国含油气盆地划分出离散陆缘、离散陆内、会聚陆内和会聚陆缘等4种序列13种原型[39-40](图 3)。

    图  3  盆地原型分类方案
    据文献[39-40],略有修改。
    Figure  3.  Basin prototype classification

    “原型控源”是指不同世代盆地的原型沉降结构及其约束下的沉积充填特征对油气地质要素的形成和分布的控制模式,概括了油气盆地“成盆体制—盆地原型—沉积体系—沉积要素”之间的相互控制和从属关系。不同构造体制、不同类型的原型对烃源岩、储集岩及其组合的形成和发育均有其独特的规律。“迭加控藏”是指通过盆地演化过程恢复,动态分析地质要素在沉降、沉积及构造等地质作用下的油气响应关系,用系统整合的方法研究原型机制约束下的油气生成、运移、聚集等过程,从而达到预测油气藏类型及分布的目的。在“原型控源、迭加控藏”思想指导下,将“成藏要素描述—动态过程刻画—油气预测”与叠加改造型盆地的特点切合,按照从盆地整体到局部,即以盆地—含油气系统—区带逐级划分为原则,解决复杂结构下的油气勘探区带划分的问题,以更好地服务油气评价和勘探部署。

    遵循“原型控源、迭加控藏”的动态研究思路,叠加改造型盆地勘探区带划分可用“盆地—含油气系统—区带”逐级划分方法。

    3.2.1   盆地整体研究

    盆地整体研究的主要任务是阐明盆地原型控源、叠加改造组合类型特征,建立概括含油气盆地成盆体制—盆地原型—沉积体系—成藏要素之间的相互控制和从属关系,明晰油气成藏组合类型及其分布。主要研究内容即通过恢复关键期原型盆地、重建原型迭加改造的演化序列,分析陆缘和陆内2种体制下裂陷、坳陷、前渊、断陷等4种原型的控“源”及组合[41],推测原型控制下的原始成藏要素分布,划分迭加改造组合类型。通过盆地整体研究,需要明确盆地纵向上油气成藏组合及分布、不同成藏组合横向上迭加改造组合类型及其分布。

    3.2.2   含油气系统划分

    含油气系统划分的主要任务是分析不同迭加改造组合类型下的油气成藏要素演变及其油气聚集、调整的响应关系,明晰含油气系统类型及其纵横向空间分布。在盆地整体地质研究与认识的基础上,按成藏组合为单元,针对同一成藏组合不同的迭加改造组合类型开展油气动态成藏过程分析,明确不同迭加改造组合类型下的油气成藏要素的演变过程。通过成藏组合油气动态成藏过程的分析,划分该组合的含油气系统类型及其在平面上的分布,落实可能的原生保存、原生残留、次生调整、远源富集等4种可能油气聚集类型(表 1)。

    表  1  盆地—含油气系统—区带逐级研究与划分命名方法
    Table  1.  Basin-system-play gradual research and division naming method
    盆地 含油气系统 勘探区带类型 边界 命名规则 实例
    类型 油气聚集区
    某某盆地 天然气、石油、油气 原生保存型 相控台缘型 相带 古构造单元+层系+主控因素 ①绵阳—长宁裂陷东侧震旦系台缘带;
    ②川东坳陷西侧寒武系边缘浅滩带;
    ③满加尔坳陷寒武系台缘带
    相控台内型
    相控火山岩
    次生调整型 过渡Ⅰ带 构造 今构造单元+ 层系+主控因素 ①龙门山中北段过渡Ⅱ带下盘原地构造带;
    ②米仓山前过渡Ⅱ带断褶带
    过渡Ⅱ带
    厚皮带
    原生残留型 构造+ 相控型 构造
    相带
    古构造单元+ 层系+主控因素 ①川东坳陷西侧寒武系盐上断褶带;
    ②扬子东南陆缘坳陷灯影组台缘断褶带
    远源富集型 构造型 构造
    物性
    流体势
    今构造单元+ 层系+主控因素 ①卡塔克隆起寒武系潮坪—缓坡带;
    ②川西坳陷带侏罗系河道;
    ③准西北新近系超剥带
    断裂型
    地层型
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    3.2.3   勘探区带划分

    勘探区带划分重点任务是针对不同油气聚集类型,开展成藏富集关键因素分析,确定区带边界类型,落实勘探区带空间分布特征。

    通过对不同含油气系统或聚集区开展油气成藏富集的主控因素分析,并对主控因素进行评价分析,以其作为确定区带的类型与边界(表 1)。原生保存型含油气系统或聚集区,影响油气成藏与富集的主要控制因素为原始沉积相带,可能存在台缘型、台内型、火山岩等区带类型,而相边界则可作为区带的划分边界。次生调整型多位于盆地山前带,山前地区油气成藏具有多期成藏、晚期为主的特征,构造型是其主要的油气藏类型,大型边界断裂控制的变形结构带往往控制了油气的成藏与富集。因此构造边界一般构成次生调整型含油气系统的区带边界,而厚皮带、过渡Ⅰ带和过渡Ⅱ带则是其主要的区带类型[42]。原生残留型多分布于多层滑脱变形的构造改造区,如川东构造区。该类油气聚集区的成藏普遍具有“相控+构造”双重控制的特征,构造与相边界共同构成此类区带的边界。远源富集型是指油气经过断裂、不整合等输导体系发生远距离的运移并成藏,其成藏有别于传统意义上的成藏组合范畴,属于特殊类型的勘探区带,如顺北地区断裂带、塔中地区油气藏,其油气聚集的主控因素为断裂带、不整合、地层等,构造、物性和流体势构成区带的边界。

    区带名称往往直接反映油气成藏富集的特点,指示着油气藏类型与勘探方向。区带命名突出实用、简练的原则,即总体以“(古)今构造单元+层系或组合+成藏主控因素”组合命名:今构造单元以盆地现今二级区划名称代替,古构造单元即控制原始成藏要素形成与分布的盆地原型名称;层系或组合则为勘探的目的层系或成藏组合;成藏主控因素即区带所处含油气系统或聚集区的主控因素,最多由2项因素复合。

    原生保存型、原生残留型含油气系统或聚集区内的区带一般采用“古构造单元+层系+成藏主控因素”命名,如绵阳—长宁裂陷西侧灯影组台缘、扬子东南陆缘坳陷灯影组台缘断褶带、满加尔陆缘坳陷寒武系外缓坡带等。次生调整型、远源富集型含油气系统或聚集区内的区带一般采用“今构造单元+层系+成藏主控因素”命名,主控因素可视情况决定是否参与命名,如卡塔克隆起寒武系潮坪—缓坡带、龙门山过渡Ⅱ带下盘原地构造带等。

    4.1.1   油气动态成藏过程分析与含油气系统划分

    四川盆地前寒武系成藏组合油气资源潜力大,已发现安岳特大型天然气藏,已成为油气勘探突破的重点领域。震旦纪灯影期,上扬子地区东缘、北缘两大离散陆缘坳陷,以及克拉通内的绵阳—长宁裂陷控制了该区烃源岩、储集相带的分布(图 4)。该套成藏组合形成之后,遭到了古生代多期坳陷、前渊的非均衡迭加改造(图 1),形成西缘山前冲断型、腹部叠加型、东部多层滑脱冲断型3种改造类型(图 4)。

    图  4  四川盆地区前寒武系区带划分
    ①绵阳—长宁裂陷西侧灯影组台缘;②绵阳—长宁裂陷灯影组陆棚;③绵阳—长宁裂陷东侧灯影组台缘;④绵阳—长宁裂陷东侧灯影组台内滩;⑤扬子东南陆缘坳陷灯影组台缘断褶带;⑥绵阳—长宁裂陷灯影组陆棚断褶带;⑦绵阳—长宁裂陷灯影组台缘断褶带;⑧绵阳—长宁裂陷西侧灯影组台内滩
    Figure  4.  Play division of Precambrian in Sichuan Basin

    腹部叠加型改造类型在原型迭加过程中控制油气成藏要素演化及油气生成、运移、聚集与调整的响应过程。后期多期坳陷、前渊非均衡的间断式迭加与转换过程中,前寒武系成藏组合油气藏类型经历了从油藏到油气藏再到气藏的相态转变,油气来源也从单一的烃源岩扩展到烃源岩、古油藏的多类型复合。油气藏位置也受迭加过程储集层古构造高点迁移演化而不断调整与再富集,并最终形成与现今构造体制相适应的原生保存型天然气(藏)分布格局。

    山前冲断改造类型在中新生代冲断改造过程中表现不同,印支晚期以来为前展式冲断变形,龙门山前因主滑脱层发育程度、冲断边界条件差异呈现南北两段式变形特征。中北段燕山晚期Ⅰ带、Ⅱ带后缘持续冲断,前缘相对稳定;喜马拉雅期表现为强烈的隆升与后缘推覆[43]。印支期—燕山早期,边冲断边形成早期油气藏;燕山晚期—喜马拉雅期,不同部位变形演化发生分异,江油—漳明断层下盘表现为构造隆升与高点迁移,江油、晓坝两条断层与陆相层系夹持过渡Ⅱ带上变形层表现为幕次冲断与隆升;而晓坝断层以西的过渡Ⅰ带、厚皮带则为强烈冲断变形与隆升。晚期变形的差异造成不同的油气行为响应,过渡Ⅱ带江油断层下盘层系为原生调整富集、而上盘为次生调整富集,过渡Ⅰ带、厚皮带则为破坏型。龙门山南段自印支晚期以来经历多期冲断,由后缘向前缘发生前展式冲断与隆升,构造形变与断裂活动强度依次变弱,过渡Ⅰ带形成次生调整型天然气聚集,厚皮带则为破坏型。

    东部多层滑脱冲断型在中新生代滑脱冲断改造中,因区域性滑脱层的有限分隔作用,油气发生层间调整改造、局部破坏的成藏过程,现今多以原生残留型天然气藏为主[35]

    4.1.2   主控因素分析与区带划分

    现今勘探证实,四川盆地灯影组天然气分布主要受优势储集层控制,原始碳酸盐岩沉积相带则决定储集层的发育程度[25, 28-31],原始沉积期原型盆地控制的镶边台地边缘、缓坡带台缘的储集层发育亦有明显差异。绵阳—长宁裂陷槽东部台缘的油气性明显好于西侧,扬子东南缘离散陆缘坳陷的边缘相带亦少有油气发现。因而盆地腹部原生保存型天然气系统或聚集区可根据原型盆地构造—沉积格局进行区带划分,区带类型以相控型为主,划分为5个区带,并以命名规则进行了区带定名(图 4)。

    川东原生残留型天然气系统或聚集区成藏富集则受储集层的发育程度影响,也受中新生代以来断裂构造改造控制,原始沉积相带与后期构造改造联合控制了该区天然气成藏与富集。区带划分依据“相带+构造样式”进行划分,划分出3个勘探区带(图 4),命名采用“古构造单元+勘探层系+相带与构造样式”组合进行定名,如扬子东南陆缘坳陷灯影组台缘断褶带。

    龙门山前次生调整型天然气系统或聚集区的天然气油气成藏与分布受现今变形带结构样式控制,以构造型区带为主。区带的划分突出变形带,将龙门山中北段划分为4个区带(图 5),南段则划分为2个。米仓—大巴山次生调整型天然气系统或聚集区划分与龙门山前带类似,此处不再赘述。

    图  5  龙门山中北段次生调整型含油气系统区带划分与命名
    ①龙门山中北段厚皮带冲断系震旦系;②龙门山中北段过渡Ⅰ带冲断系古生界;③龙门山中北段过渡Ⅱ带上盘冲断系震旦系;④龙门山中北段过渡Ⅱ带下盘原地古生界—中生界构造带
    Figure  5.  Play division and naming of secondary adjustment type petroleum system in north-central section of Longmen Mountain

    随着轮探1井的突破,塔里木盆地台盆区寒武系盐下组合成为油气勘探的热点。然而,盐下领域因勘探程度较低、地震资料品质不高、埋深大、油气地质条件地区差异大等因素,全盆地的勘探区带划分研究难度大,研究薄弱。

    塔里木盆地台盆区寒武系盐下领域经历了南、北离散陆缘坳陷(C1)、台内坳陷(C1O2)、弧后前陆(O2-S)、台内坳陷(D-P2)、挤榨前渊与台内坳陷并列(P3-T)、挤榨前渊并列(J-Q)几个阶段(图 1)。早中寒武世南北两大离散陆缘坳陷及其向台内坳陷的转变控制了玉尔吐斯组烃源岩、肖尔布拉克组储集相带展布及其组合。塔中中央隆起带因缺乏烃源岩,不发育原地纵向成藏组合。盐下成藏组合受后期原型迭加及差异化改造影响,塔北、塔南地区主体形成叠加型改造类型,而塔中地区为断褶型改造类型。

    构造演化与油气成藏过程分析表明,区域性分布的寒武系膏盐岩很好地分隔了塔北、塔南叠加型迭加改造区盐上、盐下两套成藏系统[44-45],发育的走滑断裂影响范围有限,主体为原生保存型含油气系统(图 6)。塔中断褶型改造区因处于多期构造活动的叠加区,断裂、不整合面发育,本地原生成藏组合不发育,烃源主要来自南北两侧远距离运移供给,形成塔中远源富集型含油气系统(图 6)。

    图  6  塔里木盆地台盆区寒武系盐下肖尔布拉克组勘探区带划分
    ①满加尔陆缘坳陷寒武系外缓坡带;②满加尔陆缘坳陷寒武系中缓坡带;③塔北台内坳陷寒武系内缓坡带;④塔北陆缘坳陷寒武系外缓坡带;⑤塔北陆缘坳陷寒武系中缓坡带;⑥卡塔克隆起寒武系潮坪—缓坡带;⑦巴楚隆起寒武系潮坪—缓坡带;⑧塔南陆缘坳陷寒武系内中缓坡带;⑨塔南陆缘坳陷寒武系中缓坡带;⑩塔南陆缘坳陷寒武系外缓坡带
    Figure  6.  Play division of the Cambrian presalt Xiaoerbulake Formation in the platform-basin area of Tarim Basin

    盐下领域钻井分析表明,巴楚隆起及塘古巴斯坳陷西北缘的12口钻井全部失利的原因为油气充注差,而塔南、塔北地区钻遇该套成藏组合的井均钻遇油气,且储集性能影响油气富集程度。据此,将塔北、塔南两个原生保存型含油气系统依据沉积相带共划分出8个勘探区带,塔中远源富集型含油气系统划分为2个勘探区带,并依命名规则进行了定名(图 6)。

    (1) 油气勘探区带是指同一构造单元,具有相同沉积体系(或沉积相),具有相似成藏条件的勘探目标群。同一个勘探区带内目标群在空间上是一个联合的整体、成因上具有相似的条件,但目标(圈闭)类型可能不一。

    (2) 叠加改造型盆地油气成藏条件的特殊性表现在:盆地具有多期叠加发育与改造,形成纵向多套成藏组合与多种迭加改造组合类型;原型盆地的构造—沉积格局控制了油气成藏地质要素及组合分布、原型迭加过程中的构造改造及其复合控制着含油气系统的形成与保持。

    (3) 叠加改造型盆地油气成藏条件与过程的特殊性决定了其区带划分必须遵循“原型控源、迭加控藏”的动态研究思路,即“盆地—含油气系统—区带”的逐级划分:从盆地整体研究出发,分析盆地建造—改造过程中原始成藏地质要素分布及其后续的油气生成、运移与聚集,明确盆地中不同成藏组合在迭加改造过程中的含油气系统类型及其分布,揭示每类含油气系统油气聚集成藏的主控因素,并由此确定区带的类型及其边界。区带名称视含油气系统类型采用“(古)今构造单元+层系或组合+成藏主控因素”组合命名。

    (4) 基于“原型控源、迭加控藏”的油气勘探区带划分方法适用于中国中西部地区叠加改造型盆地,应用此方法划分的区带能够更好地服务于盆地油气富集规律的研究与勘探实践活动,提升勘探部署的科学性和效率。

  • 图  1  中国主要海相盆地或地区原型演化序列对比

    Figure  1.  Comparison of prototype evolution sequences of main marine basins or regions in China

    图  2  叠加改造型盆地油气勘探区带划分思路与方法

    Figure  2.  Guiding and method for the division of petroleum exploration play in superimposed reformation basin

    图  3  盆地原型分类方案

    据文献[39-40],略有修改。

    Figure  3.  Basin prototype classification

    图  4  四川盆地区前寒武系区带划分

    ①绵阳—长宁裂陷西侧灯影组台缘;②绵阳—长宁裂陷灯影组陆棚;③绵阳—长宁裂陷东侧灯影组台缘;④绵阳—长宁裂陷东侧灯影组台内滩;⑤扬子东南陆缘坳陷灯影组台缘断褶带;⑥绵阳—长宁裂陷灯影组陆棚断褶带;⑦绵阳—长宁裂陷灯影组台缘断褶带;⑧绵阳—长宁裂陷西侧灯影组台内滩

    Figure  4.  Play division of Precambrian in Sichuan Basin

    图  5  龙门山中北段次生调整型含油气系统区带划分与命名

    ①龙门山中北段厚皮带冲断系震旦系;②龙门山中北段过渡Ⅰ带冲断系古生界;③龙门山中北段过渡Ⅱ带上盘冲断系震旦系;④龙门山中北段过渡Ⅱ带下盘原地古生界—中生界构造带

    Figure  5.  Play division and naming of secondary adjustment type petroleum system in north-central section of Longmen Mountain

    图  6  塔里木盆地台盆区寒武系盐下肖尔布拉克组勘探区带划分

    ①满加尔陆缘坳陷寒武系外缓坡带;②满加尔陆缘坳陷寒武系中缓坡带;③塔北台内坳陷寒武系内缓坡带;④塔北陆缘坳陷寒武系外缓坡带;⑤塔北陆缘坳陷寒武系中缓坡带;⑥卡塔克隆起寒武系潮坪—缓坡带;⑦巴楚隆起寒武系潮坪—缓坡带;⑧塔南陆缘坳陷寒武系内中缓坡带;⑨塔南陆缘坳陷寒武系中缓坡带;⑩塔南陆缘坳陷寒武系外缓坡带

    Figure  6.  Play division of the Cambrian presalt Xiaoerbulake Formation in the platform-basin area of Tarim Basin

    表  1  盆地—含油气系统—区带逐级研究与划分命名方法

    Table  1.   Basin-system-play gradual research and division naming method

    盆地 含油气系统 勘探区带类型 边界 命名规则 实例
    类型 油气聚集区
    某某盆地 天然气、石油、油气 原生保存型 相控台缘型 相带 古构造单元+层系+主控因素 ①绵阳—长宁裂陷东侧震旦系台缘带;
    ②川东坳陷西侧寒武系边缘浅滩带;
    ③满加尔坳陷寒武系台缘带
    相控台内型
    相控火山岩
    次生调整型 过渡Ⅰ带 构造 今构造单元+ 层系+主控因素 ①龙门山中北段过渡Ⅱ带下盘原地构造带;
    ②米仓山前过渡Ⅱ带断褶带
    过渡Ⅱ带
    厚皮带
    原生残留型 构造+ 相控型 构造
    相带
    古构造单元+ 层系+主控因素 ①川东坳陷西侧寒武系盐上断褶带;
    ②扬子东南陆缘坳陷灯影组台缘断褶带
    远源富集型 构造型 构造
    物性
    流体势
    今构造单元+ 层系+主控因素 ①卡塔克隆起寒武系潮坪—缓坡带;
    ②川西坳陷带侏罗系河道;
    ③准西北新近系超剥带
    断裂型
    地层型
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-03-04
  • 修回日期:  2021-08-18
  • 刊出日期:  2021-11-28

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