叠合盆地的油气分布
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发布时间：2023-09-05 06:51
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时间：2024-11-18 18:52
叠合盆地作为含油气盆地的一种特殊类型，基本石油地质条件及油气形成分布的基本特征都与其他类型的含油气盆地是相融的。花太多的笔墨就共性问题进行叙述和讨论对读者无太大帮助，也不是本专著作者的追求。而就叠合盆地油气藏形成与分布的特殊性给予特别的关注，也许会引起读者的兴趣，对相关油气区的石油地质综合研究和勘探实践会多有助益和借鉴的价值。
如前所述，叠合盆地演化历史长。在整个漫长的历史发展过程中，成盆构造背景、成盆机制、热*、盆地结构、沉积环境、相带展布与组合、层序的继承和迁移以及构造变形风格与波及范围和强度都曾经发生了至少1～2 次的重大变化。这除了使叠合盆地中某些负向单元具备多层系生储油、多期生烃和成藏、油气资源潜力大等特征以外，也造成同一盆地不同负向单元内，相同的沉积层序中油气的生成、运移与聚集成藏的效率与成藏时期、油气聚集和分布的基本面貌等也都有很大的变化。这些变化使得叠合盆地中的油气勘探，不能将从某一个层系或某一个凹陷的研究和勘探实践获得的认识，简单地用于指导新层系或新凹陷的勘探，需要依每个层系或凹陷的特殊性，在认识思路与技术选择上有所不同。本单元就叠合盆地油气形成与分布的特殊性作概略性陈述，以提醒读者在进行叠合盆地研究和勘探时留意。
（一）叠合盆地的地质结构
中国叠合盆地形成大致经历了早古生代离散阶段、晚古生代软碰撞转化阶段和中、新生代强烈碰撞与陆内变形阶段，相应产生了三大套由海相经海陆交互相到陆相的沉积层序在剖面上叠置，构成叠合盆地的三层结构。
古生代是中国*离散与聚合对立演化的主要时期。元古宙末期开始，古中国*发生离散，各*之间是裂陷形成的大洋，构成了早古生代*板块与大洋盆地“间列共生”的构造格局，在此背景上发育克拉通内盆地和克拉通边缘盆地，其中克拉通边缘盆地的较大部分在后来的板块碰撞挤压过程中被破坏，部分被保存下来，而分布于克拉通内部的台地型沉积较多地被保存。另外，*离散阶段插入克拉通内部的裂陷槽沉积也多被保存下来。晚古生代，伴随大洋盆地的逐渐缩小，构造格局也由洋-陆对峙转为陆-陆敛合，并随着大洋范围的缩小，发生陆-陆间由弱逐渐到强的碰撞，中国*开始走向联合。由于碰撞初期造山效应不太剧烈，*拼合后广泛发育泛盆地沉积，岩相、岩性横向变化不大。晚古生代晚期—中、新生代，为陆内变形和众多盆地形成阶段，中国*也由古生代的南北对立演变为东西分异。受区域构造环境控制，东西分异显著，东部地区主要受滨太平洋构造域控制，总体表现为伸展环境，先发育断陷，后受热衰减沉降作用上叠坳陷盆地，形成早期裂谷盆地与晚期坳陷盆地的叠合，形成大型断陷-坳陷叠合盆地，中生代以松辽盆地最为典型，新生代以渤海湾盆地为代表。西部地区受特提斯构造域控制，早期的克拉通陆块与变形褶皱带之间发生强烈的耦合作用，克拉通块体被封闭起来，向大型陆内坳陷盆地和前陆盆地转化，所以从中生代以来，中西部地区各*块之上都基本上发育了以坳陷湖盆为主体的沉积层系，如准噶尔盆地二叠—白垩系，鄂尔多斯盆地的石炭—二叠系与三叠—侏罗系，塔里木盆地的中生界，柴达木盆地的第三—第四系，以及四川盆地的上三叠统—白垩系。沉积表现为水系多、湖域广、湖进湖退频繁交替的特点。在规模较大的盆地边缘，与造山带毗邻地带发育不太典型的前陆盆地，或称为类前陆盆地。基本由陆相沉积物组成，缺乏典型前陆盆地早期阶段的被动*边缘和残留洋盆地阶段的海相沉积层序，其叠置的基础多为褶皱造山带或早期其他类型的盆地。此外，第三纪以来的强烈造山作用堆积了过厚的磨拉石沉积，使前陆盆地的几何形态在很大程度上反映这一阶段山前充填的特征，并在喜马拉雅晚期运动中遭受强烈构造变形。
归纳起来，叠合盆地的地质结构主要有以下几种形式。
1.海相克拉通盆地之上叠合中、新生代陆内坳陷盆地或前陆盆地
这类盆地形成经历了古生代克拉通盆地与中、新生代前陆盆地和陆内坳陷盆地发育过程。古生代为稳定克拉通盆地，首先发育海相而后演变为海陆过渡相沉积。中生代以来，由于中西部地区以挤压聚敛作用为主，克拉通周缘发生强烈造山作用，形成逆冲推覆构造，并在克拉通海相盆地之上叠置了前陆型盆地及陆内坳陷盆地。这类叠合盆地主要包括塔里木、四川和鄂尔多斯盆地。其结构表现为边缘复杂，褶皱-冲断带发育；腹部简单，多为平缓的隆起和坳陷间列；深部海相层序呈大隆大坳格局，浅部以区域性抬升和沉降为主，湖盆底床一般起伏不大，水进和水退波及范围较大。同时由于湖盆四周多被山脉所围限，水系很多，物源多变，同种水系形成的砂体的储层规模与物性都有很大变化。此外，岩性、岩相横向变化大，也易于岩性圈闭的形成。然而，由于坳陷湖盆面积大，地势平缓，构造变形较弱，广大盆腹地区局部构造发育差，仅发育一些披覆型低幅度构造。
准噶尔盆地和吐哈盆地与这类叠合盆地类似，只是古老基底之上覆盖的古生界层系已经卷入变形，成为褶皱基底的一部分。早期的盖层沉积从中晚石炭世开始为前陆盆地和陆内坳陷盆地，中、新生代除有短期的弱伸展作用外，也主要表现为前陆盆地和陆内坳陷盆地性质。显示了陆内坳陷盆地和前陆盆地的继承型叠合特征。
2.海相克拉通盆地之上叠合中、新生代裂谷盆地
中生代晚期以来，在中国乃至整个亚洲东部产生引张构造环境，形成一系列裂谷盆地。渤海湾盆地、南华北盆地、江汉盆地、苏北-南黄海盆地等即是叠加在古生代克拉通盆地之上的以老第三纪断陷阶段为主要成盆期的裂谷盆地，从而形成克拉通-裂谷叠合盆地。该类叠合盆地在地质结构上表现为由古生界或中生界的断块山和新生界的断陷充填所构成。古生界原型盆地难以恢复，保存在盆地中的相带，有的有烃源岩、无储盖，有的有“储”有“盖”却无“生”，生储盖组合匹配关系变化很大，断陷充填层序则一凹即是一个生烃灶，断陷发育的充分性决定了油气聚集的丰度和潜力。这类叠合盆地深、浅部油气成藏特征、潜力与分布差异很大。指导勘探的理论和技术都有很大不同。
3.中、新生代陆相断陷与坳陷叠合盆地
这类叠合盆地可以以松辽盆地和渤海湾盆地为代表，主要为陆内伸展断陷与坳陷的叠合。下部呈现明显的垒、堑相间结构，断陷湖盆中有烃源岩发育，上部则为宽缓的坳陷及长垣隆起构造，也有烃源岩发育，不同时期砂体在垂向上错落叠置，构成大规模的席状连片，并往往直接与生油层间互，构成良好的生储盖组合。断、坳叠合盆地在早、晚两个发育阶段所处的地温场有先高后低的变化，沉积组合也有很大不同。油气的分布也泾渭分明。从中国情况看，发育时代较早的盆地（如中生代）下气上油，较晚的盆地（如新生代）则下油上次生油或浅层气。由于两期盆地继承性较好，尽管深、浅层油气分布的主控因素不一，展布也有很大变化，但油气在空间分布上终归是吻合较好的。
4.裂谷与被动*边缘的叠合盆地
东南沿海*架诸盆地，以新生代沉积为主体，与渤海湾等新生代裂谷盆地相似，均经历早期断陷和晚期坳陷两个发展阶段。老第三纪裂陷阶段主要为陆相沉积，但坳陷阶段演变为海相沉积。
可见，叠合盆地均经历了漫长的演化历史，是海相、海陆过渡相、陆相多类型多沉积层系与不同时期不同类型沉积盆地的叠加和复合形成的大型叠合盆地。
（二）叠合盆地石油地质特征概述
如前述，中国*自显生宙以来，先后经历了古生代*板块与大洋板块分与合的演化以及中新生代以来盆-山对立的发展。古生代的克拉通板块都在中新生代衍生出规模不等的陆相沉积盆地，从而形成古生代海相-海陆过渡相与中、新生代陆相叠置发育的多旋回沉积盆地，本文称之为叠合盆地。这类盆地在漫长的历史发展中，由于不同板块及同一板块不同阶段所处构造背景不同，导致不同类型的原型盆地在垂向上叠置、平面上交叉或间列共生。因此同一个叠合盆地的不同层系或不同的负向单元内，不仅生烃与成藏的层系多，而且油气分布具有多样性。
叠合盆地中有丰富的找油气潜力，每个层系都有可能发现大中型油气田，而且大油气田往往有多个，储量增长高峰也有多个，发现的历程往往很长。
叠合盆地的发育不单单是跨越几个构造期的数套沉积层系在垂向上的堆叠，也不应该简单地理解为一个盆地发育多套生烃岩系与存在多套储盖组合和多套勘探目的层系。实际上，盆地的叠合过程使得早晚不同层系中油气的生烃机理和过程、成藏机理和过程、油气分布、各项石油地质要素特征以及资源富集、分散与保持程度等都有很大的差异和变化，产生了很多经典石油地质理论认识无法回答的问题。因此，已有的石油地质理论在用于指导叠合含油气盆地石油地质研究和油气勘探时，需要注入新的思想。要针对叠合盆地的不同层序和不同单元，采用有针对性的勘探思路，选择先进实用的勘探技术组合系列。
本节基于现阶段认识水平，对叠合盆地表现出的石油地质特征概述，并基于作者的感悟和体会，对叠合盆地油气勘探的思路、对策以及为满足不同勘探阶段认识深化的需要，就技术组合使用的必要性和价值，谈谈粗浅看法，具体详细的讨论请见本书第六章有关内容。希望通过画龙点睛式的勾绘，能引起读者关注，对叠合盆地油气分布规律的总结、理论认识的发展与未来油气勘探的突破能够有所贡献。
就现阶段而言，我们已经看到了叠合含油气盆地具有以下诸方面的石油地质特殊性。
（1）叠合盆地中深层多发育超压带。国内外已有多位学者注意到，超压条件下，烃源岩的演化不完全遵从蒂索（Tissot et al.，1978）已有的生烃模式。突出的表现是生烃门限出现的深度比以往认识的更深；液态窗下限的深度也比以往理解的更深，液态窗的跨度比以往确定的要大得多，这可能导致对油气初次运移必须考虑新的动力机制，如压差驱替形成的达西流与热蒸发排烃形成的扩散流等机制。同时深层找油的潜力将大大提高。
（2）统计规律显示，储层的孔隙度和渗透率随着埋藏深度加大会变差，达到一定深度，储层就会因压实与成岩作用强烈而失去储油气的功能，变为非储层。所以按照常理，叠合盆地中深层（西部地区一般在 3500～4500m以下，东部地区一般在 2500～3500m 以下）储层条件会很差，即便存在油气聚集，资源的经济性也不好。但是，叠合盆地的中深层，储层在总体偏差的背景下，有以下几种情况可使储集物性变好，因而增加了在叠合盆地中深层发现大中型油气田的机会：①早成藏（这在叠合盆地中深层很容易发生），即现今埋藏很深的某个目的层段，在地质历史的某个时期，当埋深不够大、储层物性尚好时，就已充注了油气；后来被深埋以后，由于化学胶结等成岩作用几近终止，物性损失不大，因而在现今看来不可能再有优质储层存在的深度，仍有很好的储集层系发育着，其中的油气资源经济性还相当好，这样的例子在准噶尔盆地腹部三叠系以下的层系、塔里木盆地古生代层系都存在；②晚埋藏，即现今埋深很大的层系，实际上被深埋的时间发生很晚。在漫长的地质历史中，并未被深埋过，因而储层的成岩作用并不强烈。而当其被深埋以后，成岩作用未充分发生，因此便有很好的物性条件保存下来。这样的例子出现在塔里木盆地库车地区，那里的白垩系和下第三系现今埋深多在4500～6000m以下，但钻探结果表明，储层物性条件仍较好，天然气产量很高（例如克拉 2 气田单井日产可达（200～300）×104m3）。究其原因是这两套地层只是在距今5～20Ma才开始被深埋的。在此之前，埋藏深度多在1500～2000m左右，因而储层的压实和胶结都不很充分，故有相对优质储层在深层保持着；③受次生作用形成的储层，包括溶蚀作用形成的溶蚀淋滤带、次生白云岩、构造与岩性的联合作用形成的裂缝带、超压产生的支撑作用以及一些破碎的特殊岩类如火山岩和变质岩等，都可以在很大的深度上保存良好的物性条件。我国东部渤海湾盆地第三系沉积层系之下所发育的一些潜山、西部叠合盆地中发育的潜伏古隆起与一些盆地深层发育的火山岩体等，储集物性都不会受埋深的影响过大，可有良好的储集物性。
（3）叠合盆地发育多套烃源岩层系，有多个生烃灶，也经历了多次构造运动。除了油气的生成、运移与聚集成藏有多期次特征外，还有另外一些特点，即：①二级构造带可由多次构造运动的联合作用而产生，因而处在同一个构造带上的不同目标的形成时期有较大变化，这就导致了处于同一个区带、且与生烃凹陷配置关系相当的不同目标的含油气性，因与大量生烃和排烃时期的匹配关系不同，而有较大差别。另外，我国中西部地区发育的叠合盆地生烃灶多出现在沉积层系的中下部（如古生界与中生界中下部三叠—侏罗系），偏上部沉积层系（主要是晚侏罗统—第四系）红层与过补偿沉积偏多。而叠合盆地中很多构造带都是在喜马拉雅期、伴随着印度板块向中国*的冲撞及随之而来的愈演愈烈的挤压才产生的。这样，生烃灶与后期构造带因不同期而在分布上有很大交叉。突出的是后期构造带可以穿越石油地质条件差异很大的沉积组合区。现今处在同一带上的不同局部构造，有截然不同的石油地质条件。所以，基于一期成藏单旋回含油气盆地，总结提出的二级构造带的概念，在有些叠合盆地已不完全适用；②叠合盆地由于经历的构造变动多，那些先于构造运动发生所形成的油气，有些已被破坏了，有些在随后的多次运动中发生了不止一次的调整，使其现今所分布的部位和层段已经大大远离了其原始的生烃灶。因此，叠合盆地有些层系，尤其是古生界中的油气分布，已经超出了由对一期成藏单旋回盆地油气藏形成与分布总结而产生的“源控论”，对油气现今分布位置的预测，必须采取“顺藤摸瓜”的方式，在过程恢复与重建的基础上，仔细追踪确定油气藏现今所在的位置，这也是叠合盆地石油地质综合研究最具特点的一个方面；③对叠合盆地中所发育圈闭的理解，也似乎不同于以往。由于叠合盆地中有些沉积层系要么是在造山背景下的过补偿充填（如西部地区第三系再生前陆盆地充填层系），要么是在干旱环境中沉积的（如西部广大地区的白垩系、中下三叠统），要么是在无明显分异背景下形成的泛盆地沉积（如华北克拉通上的寒武—奥陶系、石炭—二叠系与北方地区的侏罗系），因而在有些盆地生储盖匹配不理想。有些有储、有盖却无生油层，有些有生、有盖却没有储层，还有些有生、有储，盖层发育又不理想。因而对圈闭有效性的理解应考虑更全面一些。一些看似很完整的背斜构造，实际上由于或缺少储层，或缺少封闭性，或不具备与烃源岩的沟通关系，而不能称为有效圈闭，需要在系统研究的基础上仔细甄别。
（4）叠合盆地有丰富的油气资源，但油气分布相当复杂。因此，叠合盆地中大油气田的发现不完全遵从已有的简单发现模式，往往有多阶段，而且大发现往往延续的历史很长。此外，由于叠置复合于同一坳（凹）陷中的不同层系所处的盆地背景、原盆地类型与热*都有很大不同，且叠置层系之间又难免发生过较大的构造变动。因此，剖面上相互为邻的两个层系中，油气生成、聚集与分布都可能存在很大变化。不能从对一个层系的油气勘探获得的认识和经验，简单地照搬用于指导新层系的勘探和认识。这就需要针对不同层系的特点，选择不同的勘探思路和技术，这样对叠合盆地的勘探找油气工作才不会走弯路。同样，每一个新层系或者新坳（凹）陷经过一段时间的勘探和认识积累，就会有新的突破，使大油气田的发现有多个，储量增长呈现多阶段。
凡此种种，都是叠合盆地不同于以往石油地质认识的方面，需要勘探家在与叠合盆地打交道时特别注意。而中国海相层序与世界海相石油地质的不同，本书相关章节都有系统讨论，在此就不一一列举了。
（三）叠合盆地油气分布评价和预测技术
基于叠合盆地的特殊性，对叠合盆地的研究思路应采用“顺藤摸瓜”的方法，针对不同层系、不同勘探阶段采用有效配套的评价研究方法和勘探技术。
叠合盆地的基本特征是多套生烃层系在同一个凹陷中集中发育与不同生烃凹陷在平面上并列发展，油气生成、运移、聚集和调整甚至破坏都往往有多次性。对叠合盆地油气分布研究总的指导思想是：追踪油气成藏的全过程，即“顺藤摸瓜”，以便发现历史上和现今形成的所有油气藏（图1-15）。
图1-15是一幅说明顺藤摸瓜、开展过程研究，以便有效发现叠合盆地中油气资源的图示。图中花盆可以看做是生烃灶，花的枝干看做是油气运移与成藏的过程，而花朵可看做是成藏要素组合关系，亦即有良好匹配就可成藏，亦即“结果”。而果实就是客观的油气成藏了。在很多情况下，地质家的找油气过程，就像让盲人说出一个花盆中哪个枝干上挂有花朵，哪个枝干上又挂有果实一样。而一个盲人要正确回答这一问题的过程，首先是要先摸到花盆，然后从花的根基开始，一枝一枝地向上摸起，直至摸到所有果实和花朵而结束。这样的一个过程，实际上是一个以过程恢复为主导的研究思路。由于叠合盆地中油气的生成、运移和成藏往往表现出多期与多次性，基于对一次生烃和成藏过程的分析研究认识，对叠合盆地多期次生烃和成藏过程的预测往往表现出很大的误差，会大大影响勘探的成功率。因此，我们建议开展以过程重建和恢复为主导的石油地质综合研究，是客观评价叠合盆地油气资源潜力与有效发现油气藏分布的重要途径。
图1-15 叠合盆地研究思路———顺藤摸瓜（盆花模式）
对叠合盆地油气分布的研究流程可归结为“六定”，即对生烃灶的分布、质量与在油气形成中的主次作用首先要准确定位；接着就要对各生烃层系大量生烃和排烃与接踵而至的主要成藏时间要准确定期（包括已形成油气藏的大规模破坏与调整时间），以定准油气系统形成的关键时刻，也就是含油气系统划分与评价关键成图界面的选择；在确切掌握各生烃灶大量生烃和成藏的时间后，要仔细选择成图界面，研究流体历史和流体势，从而确定油气大规模运移的方向、油气资源的空间分配、划分和评价含油气系统，对系统内油气资源潜力要做到准确定量，同时对不同区带与目标含油气性优劣做到准确定级。
一言以蔽之，对叠合盆地的研究要有针对性、层次性和综合性。
叠合盆地油气成藏在时空上的复杂性，要求我们研究中更应注重层次性。一般来说，开展一个地区的研究工作，首先要明确盆地所处的区域构造位置、盆地类型（拉张、走滑、挤压）。然后首先开展区域地质综合研究，包括建立系统、正常的地层层序与区域岩相岩性组合和空间变化。分析确定盆地演化历史与各构造期构造性质与变形特征。结合露头地质调查、重磁电资料及区域地震大剖面解释与标定，确定盆地的基本构造面貌，划分构造单元，确定主力凹陷、主要目的层段与主要区域性生储盖组合，并对各凹陷作分级评价。在筛选出主力凹陷之后，基于深化地质认识与主要区带选择的需要，需要加密二维地震测线，并通过构造解释落实具体的区带面貌与部分重点区带上局部构造的几何形态。在此基础上，选择参数井井位钻探，获取详细的第一性资料并进行系统多类型分析，以达到对盆地生烃历史、沉积历史与构造历史的详细了解。一系列工作完成后，要实现对含油气系统的评价，从中筛选出重点区带，并对有利目标开展更细致的石油地质综合研究，搞清具体生储盖组合空间展布，油气成藏要素与过程在三度空间的组合关系，从中对各目标含油气的把握性与风险以及可供油气宿住的最大空间进行更具体的评价，以指导预探井的部署。在这个阶段，三维地震勘探、层序地层学、储层描述技术、圈闭评价技术、盆地与含油气系统模拟技术等对于客观选择有利勘探区带和最优化选择钻探目标，制定合理的部署方案都是十分重要的。而一旦一个区带钻探获得突破以后，围绕着扩大发现规模与速度而部署的预探和评价钻探工作，就需要在前一个阶段研究和技术使用的基础上，把工作做得更细，诸如对油气运移优势通道的研究、油气在整个区带空间分配的研究、油气藏范围内油气充注历史、油藏特征研究以及整个区带和各有利目标范围内储层横向连续性、非均质性与盖层质量空间变化、断层空间上的封闭性与开启性等，都需要依需求而选择恰当有效的技术进行具体的评价。有些是前一个阶段已经使用的，诸如三维地震相干技术、储层反演技术、层序地层学技术等，本阶段再用，就要求在精度、详细程度与针对性上更好。此外，还要引入油藏地球化学、断层封堵分析技术、断层倾角检测技术、油藏描述技术等，就具体问题通过研究提出客观的结论和认识。
总之，叠合盆地的石油地质综合研究与找油气勘探工作需要根据勘探阶段和任务的需要，有选择地使用技术，并通过技术组合，力求达到“1+1大于2”的效果。叠合盆地每一个阶段的研究和勘探工作都不应该是无层次、无选择的石油地质研究与勘探技术使用的大集成，而要有明确的任务和目标，研究的重点与技术的使用也应从针对性和有效性入手作仔细的甄选。这样，叠合盆地的研究和勘探才会有高水平和高效益。
