DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2015.11.023
二连盆地反转构造反转程度定量研究及对油气成藏的影响
陈哲龙1, 2，柳广弟1, 2，卢学军3，黄志龙1, 2，罗强3，丁修建4
(1. 中国石油大学(北京) 地球科学学院，北京，102200；
2. 中国石油大学(北京) 油气资源与探测国家重点实验室，北京，102200；
3. 中国石油华北油田公司 勘探开发研究院，河北 任丘，062550；
4. 中国石油大学(华东) 地球科学与技术学院，山东 青岛，266580)
摘要：基于二连盆地8个富油凹陷的三维地震资料、录井、岩心、薄片观察以及包裹体测试资料，对二连盆地反转构造的反转程度进行定量研究，提出用剥蚀比率表征褶皱型反转构造反转程度，并统计剥蚀比率与反转构造含油气性的关系，以巴音都兰凹陷为例研究反转程度对油气成藏的影响。研究结果表明：剥蚀比率在0.22~0.46之间，即反转程度适中时，反转构造含油气性较好；适度的反转对裂谷盆地圈闭形成有建设作用，可以形成挤压反转背斜及砂岩上倾尖灭等圈闭构造；同时适度的反转挤压会促进云质储层次生孔隙和裂缝的产生，对储层的形成和改造有积极影响；此外反转引起的地层抬升影响源岩生烃及油气成藏过程：导致源岩两次生烃及油藏两期成藏，且反转程度的差异导致凹陷内深洼带油藏以早期低熟油充注成藏为主，缓坡带油藏以晚期成熟油充注成藏为主。
关键词：反转程度；剥蚀比率；圈闭形成；云质储层；成藏过程；巴音都兰凹陷；二连盆地
中图分类号：TE122.2 文献标志码：A 文章编号：1672-7207(2015)11-4136-10
Quantatitive study on inversion degree of inversion tectonics and its impact on hydrocarbon accumulation in Erlian Basin, Northern China
CHEN Zhelong1, 2, LIU Guangdi1, 2, LU Xuejun3, HUANG Zhilong1, 2, LUO Qiang3, DING Xiujian4
(1. College of Geosciences, China University of Petroleum, Beijing 102200, China;
2. State Key Laboratory of Petroleum Resources and Prospecting, China University of Petroleum, Beijing 102200, China;
3. Research Institute of Exploration and Development, PetroChina Huabei Oilfield Company, Renqiu 062550, China;
4. College of Geosciences, China University of Petroleum, Qingdao 266580, China)
Abstract: Based on the comprehensive 3D seismic, logging data, core and thin section observation, and fluid-inclusion analysis, inversion degree of inversion tectonics in Erlian basin was analyzed and erosional rate was proposed to indicate the inversion degree of fold-type inversions. The statistical relationship between the erosional rate and the hydrocarbon occurrence of inversion tectonics was studied. The results show that the mild inversion with erosional rate of 0.22-0.46 is favorable condition for hydrocarbon accumulation in inversion tectonics. Then, using Bayindulan sag as an example the inversion’s impact on hydrocarbon accumulation in Erlian basin was illustrated. The inversion plays a constructive role in trap formation, such as compressional anticline and sandstone pinch-out trap in study area; mild lateral compression exerted by inversion may induce the secondary pores and fractures in dolomitic sandstones to improve the physical property of reservoir; cooling of source rock caused by inversion uplift may shortly cease the hydrocarbon generation and results in two-stages of hydrocarbon generation and accumulation. Owing to differential inversion of tectonic belts, the reservoir in deep trough is mainly charged in early stage with low-mature oil and the reservoir in gentle slope is mainly charged in late stage with mature oil.
Key words: inversion degree; erosional rate; trap formation; dolomitic reservoir; accumulation process; Bayindulan sag; Erlian Basin
自G1ennie 和 Boegner首次用“反转”这一术语描述了反转构造以来，许多学者对反转构造的样式、类型及定量运动学过程等进行了研究[1-3]，其中对反转程度的定量又是反转构造研究的核心问题，目前主要的定量方法包括：Williams等[4]提出的断层反转率计算方法以及Song[5]在研究松辽盆地时提出的用水平伸缩量计算盖层褶皱型反转程度的方法；国内许多学者除采用以上方法外，还以平衡剖面技术恢复盆地伸缩量，并计算反转剥蚀量来定性描述单个反转构造的反转程度[6-7]。此外，目前对于反转程度对油气成藏的影响，国内学者多以定性描述其对圈形成等成藏条件的影响为主[8]，而国外学者研究相对深入：Morley[9]指出裂谷盆地在裂陷后期通常会经历受力机制的转变并产生反转构造，反转程度会影响圈闭的形成和破坏；Uliana等[10]在研究南美洲阿根廷中西部时发现此区域盆地普遍反转期较晚，指出反转期与生排烃期的匹配是控制这些油藏能否成藏的关键因素；Turner等[11]指出反转程度不同会导致沉积物孔隙度的改变和异常流体压力的产生，从而对盆地含油气远景产生影响。本文作者在研究二连盆地反转构造时发现本区反转构造所处断层下盘多为基底隆起，由于下盘缺失无法运用传统公式对反转率进行定量计算；且盖层褶皱型反转构造在本区发育普遍，仅仅用水平伸缩量无法定量表征其构造幅度的变化，而且在反转背景下，断层位移的实质及主要断层和小范围构造的应力分配违反了平衡剖面的基本假设[12]，因此，平衡剖面恢复技术不能作为一种定量反转盆地体积应变(即反转程度)的技术。前人对本区反转构造的特征、分类和动力学方面做了一些基础研究，而对本区反转程度如何定量及其对油气成藏的影响上研究较少，随着近10年来先后二连盆地在巴音都兰、洪浩尔舒特、阿尔凹陷等发现了反转作用形成的圈闭和油气藏[13]，如何定量研究本区的反转构造并且弄清楚反转程度对油气成藏的影响成为制约勘探的关键问题。本文作者基于大量三维地震资料及录井、测井、岩心观察、镜下薄片和包裹体分析测试资料，阐述一种新的定量计算方法，对盆地内典型反转构造的反转程度进行了计算，通过盆地模拟、岩心及薄片观察、包裹体分析等相关技术全面研究反转程度对圈闭形成、烃源岩成熟演化、储层物性、成藏期次和成藏过程的影响。
1 地质概况
二连盆地是在海西期末夷平的内蒙古—大兴安岭地槽褶皱基底上发育而来的中新生代断陷盆地，总面积为1×105 km2，共划分为“五坳一隆”6个构造单元(图1)，其由一系列具有相似发育历史的小湖盆构成，每一个湖盆都是一个相对独立的烃类生成、运移、聚集的基本单元[14]。二连盆地经历了多期的构造叠加，先后经历了早—中侏罗世的小型断陷和晚侏罗世强烈的构造反转，形成了侏罗系顶部不整合面T11；早白垩世阿尔善期的早期断陷沉积及阿尔善期末期的反转抬升，形成阿尔善组顶部不整合T8，腾格尔时期湖盆深陷及其末期的反转抬升形成腾格尔组顶部不整合T3，赛汉时期盆地整体反转抬升遭受剥蚀，在其顶部形成赛汉组顶部不整合面T2，目前残留地层主要以下白垩系沉积为主，同时也是油气富集的主要层位，故4套不整合面所对应的构造反转作用对油气的生成运聚及保存具有重要影响[15]。二连盆地经过多年勘探已在多个凹陷发现众多反转构造，其主要分布在盆地北部的阿尔、巴音都兰、洪浩尔舒特等凹陷之中，这些凹陷内反转构造普遍发育，且反转构造内含油气情况差异明显：如巴音都兰巴5背斜探明储量达到500万吨，而诸如巴35、阿尔7等构造带上却未形成规模储量，定量研究这些反转构造的反转程度及其对油气成藏的影响对于指导二连盆地50多个断陷及其他小型断陷湖盆的反转构造油气勘探具有实际意义。
图1 二连盆地重点研究凹陷分布
Fig. 1 Distribution of mainly studied sags in Erlian Basin
2 反转程度定量研究
2.1 反转构造特征与形成时间
前人从不同角度对反转构造进行了分类及成因探讨[16-17]，这些分类和解释对于认识本区反转构造具有重要意义，如按构造尺度可分为盆地反转和构造反转，按几何学、运动学特征将反转分为断弯反转褶皱、断展反转褶皱、走滑反转褶皱等。本区反转构造类型基本为正反转构造，即盆地受力从早期的伸展转化为后期挤压(或压扭)，伸展盆地中的半地堑、地堑系统遭受挤压变形产生挤压构造并叠加在伸展构造之上而形成的褶皱构造，这些褶皱抵消了收缩产生的位移，而断层的活动性基本未发生改变，属于盖层褶皱型反转构造；此外，还在边界断层的上盘发育断层相关型褶皱反转构造，由于断层下盘多为基底，其活动性无法确定。这些反转构造主要发育于二连盆地各凹陷洼槽带，在后期挤压应力的作用下，原本下凸的沉积地层发生褶皱，向上回返形成上凸形态；本区典型反转构造地震剖面如图2所示，其发育部位基本均位于断陷内部洼槽区，定性观察这些反转构造的反转程度，其仅形成了洼槽带内的反转褶皱构造而并未造成其附近断层性质的改变(其断层均表现为正断层)，如巴5反转背斜和阿尔3反转背斜，其横向地震剖面上并未发现断层性质的改变，从而不能用传统的计算方法计算这些反转构造的反转率。
如前所述，平衡剖面技术不能作为一种定量反转程度的技术，但其能够用来模拟构造演化过程，从而认识反转构造的形成时间，本次研究主要采用2DMove软件。由于本区反转期持续时间较短且反转程度较弱，本次研究主要通过对平衡剖面地层起伏变化进行观察来确定反转时间，总计对3条典型剖面进行了平衡恢复，以较为典型的巴音都兰凹陷主干地震测线LN1241平衡模拟结果为例进行说明(其中定年参考华北油田内部资料)：1) 135.0~133.2 Ma阿尔善组阿3段地层开始断陷沉积，其沉积结束时剖面长度仅为21.47 km；在133.2~131.8 Ma(阿四段沉积时期)内，剖面较阿3段地层拉长15.9%，说明阿尔善期凹陷以强烈拉伸状态为主，且沉积中心主要在凹陷东部，沉积地层较厚；2) 距今131.8~124.5 Ma(腾一段沉积时期)，剖面拉长12.9%，剖面拉伸减缓，且凹陷受到微弱的挤压，因为凹陷东部洼槽带内阿尔善组地层出现了轻微的向上隆起；3) 距今124.5~112.0 Ma(腾二段沉积时期)，剖面拉长4.7%，凹陷东部深洼带进一步隆起为缓坡，且阿尔善组和腾一段地层变形明显，形成背斜构造；4) 距今112.0 Ma~至今(赛汉组及以后沉积时期)，剖面仅仅微弱拉长3.2%，盆地长期处于构造稳定缓慢隆升状态(图3)。以上分析过程说明巴音都兰凹陷反转构造形成时间主要在腾二期。按以上方法计算了阿尔凹陷和洪浩尔舒特凹陷的主要反转期分别为腾二期和赛汉期，由于反转作用对各凹陷地层影响的差异，在不同凹陷形成了不同程度的反转构造，从全盆地来看，本区反转作用主要以腾二期末为主，赛汉期末反转作用仅在个别凹陷发现，确定反转期对于反转程度的定量计算具有实际意义。
图2 二连盆地典型反转构造地震剖面
Fig. 2 Seismic profiles of typical inversion structures in Erlian basin
图3 巴音都兰凹陷LN1241地震测线复原剖面
Fig. 3 Restored geological section from Ln1241 seismic line in Bayindulan sag
2.2 反转程度定量计算方法
前面已论述对反转程度的定量计算方法以及对本区反转程度计算的不适用性，所以必须寻找一种新的方法来定量本区反转构造的反转程度。研究盆地反转作用形成的力学机制，发现盆地缩短必然会造成原先沉积物的隆升及正断层的反向活动[18]，而本区反转作用相对微弱，在区内基本未发现正断层的反向位移，尤其是对于目前发现油藏聚集的反转构造，其周边断层基本表现为正位移(图2)；Mitra[1]用物理模拟实验定量分析了反转引起的断展褶皱和铲式断层反转引起的断弯褶皱的运动学过程，说明盆地的缩短必然造成地层形状的变化；Builter等[19]用实验证实了盆地的缩短会造成地层变形，阐明这些变形产生的位置；为了表征反转的幅度与原始拉张应力的比例，Eisenstadt等[20]指出即使当反转(盆地水平挤压量与水平拉伸量之比) 达到100%时，地震尺度的压缩变形仍是适中的，因此在北海南部、爱尔兰海和东北亚地区的反转构造其反转程度可达200%或更大。综上所述，盆地级别的受力变化相对复杂不易直接定量且对圈闭形成的影响机制复杂、关系不清，而本研究区内凹陷面积较小，盆地范围的反转作用不够明显，所以直接研究局部反转构造的形态变化可以反映反转构造反转程度，进而为研究其成藏提供借鉴。
沿用Williams等[4]计算断层反转率的思路，在裂陷期之后盆地受力转为挤压，必然导致盆地内地层的褶皱上返，形成沉积间断及不整合；而原始裂陷沉积地层由于层位的不同抬升高度也不禁相同，Korsch等[20]在研究澳大利亚东部裂谷盆地中等反转的盆地时发现其裂陷沉积顶部地层抬升了400 m，而基底仅仅抬升了200 m，反转作用在纵向上对于上部地层变形较大，此时期对于裂陷沉积顶面地层的剥蚀恰好记录了反转程度，因此，对于中等反转构造反转程度的定量可以采用反转前顶部层系的剥蚀量来表征。
本文结合以上思想提出一种简单易行的进行反转程度的计算方法，即剥蚀比率法。剥蚀比率法直接在地震剖面上确定反转构造位置，在确定了反转期地层后，利用参考层厚度变化率法[21]估算反转发生时裂陷沉积顶部地层剥蚀量，即地层沉积最厚处(沉积中心)地层剥蚀量，此方法排除了地层起伏及横向变化对计算结果的影响，恢复出原始地层顶面曲线(图4)，为了对比不同反转构造反转程度，提出用剥蚀比率(RE)来定量反转程度：
RE=E/L (1)
其中：E为沉积地层反转上凸最高点的剥蚀量；L为剥蚀前地层总厚度。
若所有测量长度在深度域剖面上，则可直接按比例量取计算，若在时间域下则量取时间长度后进行时深转换算成距离单位进行计算，这种方法用剥蚀比率表征了盆地缩短引起的地层褶皱变形且能够反映盆地反转构造幅度，采用比值方法又为不同凹陷内反转程度的比较研究提供了基础，对反转构造油气勘探具有重要意义。
图4 反转构造剥蚀率计算方法示意图
Fig. 4 Sketch map of graphic expression of erosional rate calculation method
3 反转程度对油气成藏的影响
近年来，随着二连盆地反转构造内高产油藏的不断发现，反转构造与油气运聚的关系及反转对油气成藏的影响引起人们的广泛关注，前人普遍认为构造反转会带来地层抬升剥蚀破坏油气成藏条件，但这种负面作用被夸大了[22]，Macgregor为了研究反转裂谷盆地的含油气远景将裂谷盆地根据反转程度分为3种类型[23]：简单裂谷盆地，即在盆地内基本未发现反转构造；局部反转盆地，即局部地区发生反转；区域反转盆地，即整个盆地范围的反转抬升，认为前2种类型的盆地，含油气远景较好，勘探成功率高。二连盆地在早白垩系整体上属于裂陷阶段，反转作用相对裂陷作用规模较小，仅发现于局部凹陷内部，本文作者通过综合研究本区反转作用在油气成藏中的作用后，认为当剥蚀比率RE介于0.22~0.46之间时，即适度的反转程度对油气成藏具有建设性作用。
本次研究以巴音都兰凹陷为例，其凹陷内反转构造发育普遍，且反转构造内油气已探明地质储量达1 000万t以上，占到宝力格油田探明储量的40%左右，其中巴5油藏为后期受反转挤压形成的背斜油藏，此种背斜油藏在阿尔凹陷和洪浩尔舒特凹陷洼槽带也有发现，在本区反转构造形成的油藏中具有一定的代表性。
3.1 反转程度适中形成有利圈闭构造
对于处在拉张背景下的裂陷盆地来说，反转挤压是形成圈闭构造的有利作用力，前人在此方面已经形成共识，反转作用可以形成多种圈闭构造，如挤压背斜圈闭，断块圈闭等，但并非所有圈闭都储存了油气，这说明反转作用并不是总能形成有效圈闭。为了进一步探寻反转程度与反转构造圈闭有效性的关系，本次研究运用式(1)计算了盆地内3个反转现象较明显的凹陷内的18条经过反转构造三维地震剖面的剥蚀比率，其RE介于0.06~0.80之间，反转期包括腾二期及赛汉期，这些反转构造均位于生油洼槽内，其下覆源岩均为有效源岩，通过油源对比研究，已证实油气均来自其本地源岩，但统计这19个反转构造上已钻井位岩心含油级别及试油数据，发现其存在明显差异(图5)，RE过小或者过大均不利于油气的聚集；RE过小(＜0.22)，剥蚀量相对较小，说明反转程度轻微，不易形成圈闭形态，岩层变形较小油气流经此处运移后仅留下油迹或荧光等痕迹，钻井也多为干层或水层，油气显示级别较低(如阿尔7、洪参1等圈闭)；RE过大(＞0.46)，剥蚀作用强烈，导致油藏抬升至地表被破坏(如巴音都兰包楞油藏)或形成后期断层破坏了原先的背斜圈闭构造，油气调整至浅层圈闭或散失(如洪浩尔舒特东洼槽海流特构造圈闭)；综合研究认为本研究区内RE最有利的范围是介于0.22~0.46之间，在反转程度适中的条件下，反转作用形成的具一定构造起伏的背斜圈闭可以圈闭油气，且不至于形成散失断层破坏油气 藏，这对于预测本区内反转构造的含油气远景具有实践意义。
此外，反转作用形成了多种多样的油气藏类型(图6)，除了巴5挤压背斜型油藏外，反转还可以使原来沉积时下倾的砂体变为上倾，形成砂岩上倾圈闭；巴音都兰凹陷为巴9油藏原先处于斜坡带之上，来自西部物源的砂体向东推进形成下倾砂体，但伴随腾二后期的反转，其下倾段转为上倾，从而形成有效圈闭，形成了巴9岩性上倾油藏。反转作用相对较弱的阿尔凹陷罕乌拉地区，烃源岩发育条件良好，勘探初期钻探阿尔51井，虽见少量油气显示，但未获得工业油流，说明其反转程度不足以形成有效圈闭，导致油气不能聚集成藏。反转作用较强烈的巴音都兰包楞油藏，其目前勘探成果主要以稠油为主，后期的反转导致其阿尔善组地层部分出露地表，破坏了油气藏，在地表可见稠油油砂。
图5 二连盆地反转构造圈闭含油气性统计直方图
Fig. 5 Statistical histogram of oil bearing properties of inversion structures in Erlian basin
图6 二连盆地不同反转程度油藏剖面
Fig. 6 Reservoir profiles of different inversion degrees and their well-test results
3.2 反转程度差异导致烃源岩成熟史的不同
裂谷盆地在断陷沉积过程中往往会经历受力机制的改变，由前期的拉张断陷转变为短期的挤压抬升，形成不整合面，由于沉降和抬升的变化必然会影响地层的埋藏史及热史的变化，从而影响油气生成和聚集。通过研究典型井埋藏史和生烃史，搞清凹陷内沉积地层埋藏过程和烃源岩的成熟史及生烃过程，本次模拟采用IES公司的Petromod-1D盆地模拟软件，并将地层按岩性进行区分，用孔-深关系对埋藏史模型进行约束，用实测镜质体反射率(Ro)数据对热史模型进行约束，综合采用泥岩压实曲线法，镜质体反射率法和地层趋势外推法对剥蚀厚度进行恢复，最后对巴音都兰凹陷进行了源岩成熟史研究。
从深洼带巴5井地层埋藏史上可以看出其沉积过程在阿尔善初期较快，阿尔善末期小规模抬升后，腾一期继续埋深至腾二期末发生强烈反转，形成腾格尔组顶部不整合界面，快速的埋藏压实有利于源岩生成烃类的排出；从生烃曲线上可以看出阿尔善组中下部主力烃源岩在腾一段沉积末期—腾二段沉积早期经历了第1次深埋生烃，Ro最大可达0.7%，随后由于构造反转作用地层埋藏变浅，生烃强度减弱，在赛汉期又伴随第2次沉积埋藏，阿尔善组底部源岩Ro再次达到0.7%以上，经历了2次生烃(图7)，随后伴随盆地整体稳定抬升2次埋藏深度相差不大，从生烃模拟曲线上也能看出，2次生烃速率基本相等。而在缓坡部位的巴9井阿尔善组源岩也经历了2次深埋排烃，但第1次埋藏相对较浅，阿尔善组主力源岩Ro在0.7%附近，第2次生烃相对于第1次则更为重要，阿尔善组主力源岩Ro可达0.9%，形成第2次生烃高峰。这说明在凹陷内不同构造部位的油藏其有效源岩供烃窗口存在差异，由于反转作用的影响，主力源岩主要生烃期均为两期但强度不同，深洼部位源岩由于反转作用影响2次生排烃过程相似，而缓坡部位的源岩以第2次生排烃为主。结合前面对圈闭形成时间的研究，深洼带反转圈闭形成时间越早，成藏条件越优越，而缓坡部位的圈闭形成只要早于第2次生排烃期即可，第1次生排烃过程微弱，对成藏贡献较小。
图7 巴音都兰凹陷不同构造带典型井阿尔善组源岩生烃史图
Fig. 7 Hydrocarbon generation history of Aershan formation source rock in different structural belts in Bayindulan sag
此外，通过研究油藏内原油性质也证明了以上结论。深洼带巴5油藏阿尔善组原油成熟度较低，其碳优势指数(CPI)最大达到1.39，C29甾烷20S/(20S+20R) (即甾烷C-20位上S地质构型与S地质构型和R生物构型之和的比值)成熟度小于0.35，密度为0.912 3 g/cm3，黏度达到479.23 mPa·s；而缓坡带巴9油藏阿尔善组原油成熟度较高，其CPI小于1.2，C29甾烷20S/(20S+20R)成熟度达到0.45以上，原油密度为 0.882 3 g/cm3，黏度为47.23 mPa·s；经油源对比研究，其原油均为各自本地源岩生成，未发生长距离运移，故反转作用影响了凹陷内不同构造部位源岩成熟史，为深洼带内油藏原油为低熟而缓坡带油藏为成熟的“不寻常”现象提供了合理解释。
3.3 适度的反转程度可以改善储集层物性
反转作用引起的地层抬升可以使脆性储层尤其是碳酸盐岩产生裂缝，进而可以提高储层渗透率，这些裂缝是在地层埋深到最大以后以及伴随反转剥蚀，导致上覆地层的卸载的整个过程中逐渐发展的，此外局部构造抬升所带来的地层溶蚀孔隙等也是改善储层物性的有利因素。因此，反转作用可以改善储集层的物性，尤其在含碳酸盐岩的脆性地层中。
二连盆地各凹陷在阿尔善组上部及腾一段普遍发育一种白云质泥岩及白云质砂岩组成的地层，此类储层具有低渗透-致密的特点，反转作用的发生对此类地层物性起到明显的改善作用。以巴音都兰凹陷为例，其储层受胶结物中碳酸盐含量较高的影响，物性普遍较差，孔隙度平均为16.03%，渗透率为9.36×10-3 μm2，为低孔特低渗储层。在勘探初期，普遍认为此凹陷储层发育较差。通过研究发现，其阿尔善组储层岩石处在晚成岩阶段，成岩作用较强，胶结作用以碳酸盐胶结为主，次生加大现象比较普遍，原生孔隙不发育，以次生孔隙为主，但阿四段溶蚀作用比较强烈，形成较多溶孔，这与受到后期挤压产生的压溶作用有关，并且在反转挤压背斜核部形成的高角度构造裂缝的基础上形成构造溶蚀缝，其形态不规则，缝壁不平整，溶蚀现象明显，对储层物性产生有利影响(图8)。裂缝的发育对巴I号构造阿四段特殊岩性储层的储集物性起着重要的作用，主要表现在2个方面：一方面是裂缝本身作为油气的储集空间对提高储集层孔隙度有很大贡献，另一方面是裂缝作为一种特殊的储集空间具有发育规模较大，纵向和横向延伸距离远的特点，正好弥补了特殊岩性储层孔隙互不连通的缺点，能有效提高储层渗透率，从而改善特殊岩性储层的储集物性。腾二段沉积末期的构造应力反转，使巴I号构造抬升形成大型反转背斜构造，在此过程中，巴I号构造阿尔善组地层中白云质和钙质含量高，脆性较强，在反转应力的作用下发生刚性形变，形成层间裂缝和构造裂缝，测井资料证实，巴24井、巴10井、巴5、巴51等井阿四段裂缝发育，通过岩心观察，巴28井、巴51等井都发育有明显裂缝，而且裂缝的含油性较好，且这些裂缝发育在白云质，钙质粉砂岩和泥岩储层中具有良好的后期压裂改造潜力，巴10、巴5、巴51井压裂试油均获高产工业油流，取得了良好的压裂改造效果。
图8 二连盆地巴音都兰凹陷云质储层孔隙及裂缝特征
Fig. 8 Characteristics of pores and fractures of dolomitic reservoir in Bayindulan sag, Erlian basin
3.4 反转油藏成藏期次与成藏过程
石油成藏期次是油气成藏研究中的核心问题，通过研究本区流体包裹体镜下与荧光特征，确定巴音都兰地区阿尔善组砂岩储层内主要发育2个期次的含烃盐水包裹体。第1期油气包裹体发育于石英颗粒成岩次生加大早中期，流体包裹体发育丰度存在差异，洼槽带巴48井含油气包裹体丰度(GOI)约为4，缓坡带巴9井GOI约为2，该期包裹体均为呈深褐色或灰褐色的液烃包裹体，荧光特征不明显，且包裹体均一温度主要分布在50~70 ℃之间。第2期油气包裹体发育于石英颗粒成岩次生加大期后，发育丰度不一，其中巴48井GOI约为1%，巴9井GOI约为7%，包裹体均为沿切穿石英颗粒及其次生加大边的微裂隙成线 状/带状分布；包裹体内液烃呈淡黄色、黄色为主，显示黄色荧光；其中，液烃包裹体约占15%，气液烃包裹体约占85%。第2期包裹体均一温度主要分布在70~90 ℃之间(图9)。
利用流体包裹体均一温度分布特征，结合本地区的古地温和埋藏史，可以确定油藏的成藏期次，利用GOI可以限定其成藏方式，进而综合分析反转油藏的成藏过程。第1期包裹体形成时间较早，大致在腾一末期(130~124 Ma)，第2期包裹体形成较晚，大致在赛汉期末(105~100Ma)，由于反转作用的影响，不同构造部位的油藏经历了不同的成藏过程，造成了原油性质的差异。在反转作用发生前，洼槽带巴5背斜构造经历第1次埋藏过程，此时烃源岩处于低熟状态(Ro≈0.5%~0.7%)，形成了低熟油油藏，GOI约为4%，而此时处于缓坡带的巴9油藏也经历了第1次充注，但由于其圈闭还未完全定型，且大部分源岩相对埋藏较浅未熟，生成油气较少，GOI约为2%；随后，在腾二末期发生较大规模的反转作用，使洼槽带巴5背斜进一步隆起，缓坡带巴9井地区在巴I号断层的控制下开始下沉形成后期洼槽，此时生烃作用基本停止；此后进入赛汉期，整个凹陷开始下沉接受新一轮沉积，此时烃源岩开始2次生烃，由于此时巴9井阿尔善组源岩相对埋藏较深(Ro≈0.9%)，其生成油气以成熟油为主，且GOI较高(约为7%)，说明巴9油藏成藏以第2次源岩成熟生烃充注为主；而处于原洼槽区的巴5井阿尔善组源岩整体处于反转隆起区，第2次埋藏仍相对较浅，其源岩成熟度较低(Ro≈0.7%)，导致油藏原油成熟度仍然不高，GOI约为1%，说明第2次生烃对成藏的贡献不大。
图9 巴音都兰凹陷阿尔善组油藏成藏期次图
Fig. 9 Oil accumulation period of Aershan formation reservoir in Bayindulan sag
4 结论
1) 研究了二连盆地反转构造的独特样式及特点，用平衡剖面技术恢复了本区典型剖面演化过程，得出二连盆地下白垩统反转作用主要发生时间为腾二期末和赛汉期末，并提出用剥蚀比率来定量表征褶皱型反转构造的反转程度，并论证了此方法的可行性。
2) 主要以二连盆地巴音都兰凹陷为实例，对反转作用对裂谷盆地油气成藏的影响进行了深入研究。统计了盆地内18个反转构造的剥蚀比率与构造含油气性的关系，得出当剥蚀比率介于0.22~0.46之间时，反转程度适中，对圈闭形成具有建设性作用，且油气充注形成挤压背斜油藏和砂岩上倾尖灭油藏等类型；而且适度的反转还能够引起云质储层孔隙溶蚀作用的发生及裂缝的发育，改善储集性能；此外，反转还会导致凹陷内不同构造部位烃源岩成熟演化的差异，并形成2次强度不同的生烃高峰，深洼槽部位的巴5油藏其圈闭形成期较早(腾一末期)，由于反转作用导致源岩2次埋藏深度较浅，成熟度不高，2期低熟油充注以早期为主；缓坡部位的巴9油藏，圈闭形成期较晚(腾二期末)，第1期(腾一末期)低熟油充注贡献较小，主要以第2期(赛汉期)成熟油充注成藏为主。
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(编辑 杨幼平)
收稿日期：2014-12-30；修回日期：2015-03-12
基金项目(Foundation item)：中国石油华北油田公司重大项目(HBYT-YJY-2011-JS-429) (Project(HBYT-YJY-2011-JS-429) supported by the PetroChina Huabei Oilfield Company)
通信作者：柳广弟，教授，博士生导师，从事油气成藏机理与资源评价研究；E-mail: lgd@cup.edu.cn
