西部凹陷基底結(jié)構(gòu)及油氣成藏特征

劉 敬 劉寶鴻 錢寶娟等

摘要：針對(duì)西部凹陷基底各構(gòu)造層的地質(zhì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，深化基底各構(gòu)造層特征研究，深入探討基巖油氣藏成藏特征及分布規(guī)律，創(chuàng)新地質(zhì)認(rèn)識(shí)，取得了良好的勘探效果。通過研究，建立了變質(zhì)巖、碳酸鹽巖內(nèi)幕成藏模式以及基底多層結(jié)構(gòu)成藏模式，有效地指導(dǎo)了勘探實(shí)踐。陳古2、興古9等14口預(yù)探井和風(fēng)險(xiǎn)探井——趙古井的成功鉆探，有望在該區(qū)帶形成億噸級(jí)儲(chǔ)量規(guī)模。

關(guān)鍵詞：基底結(jié)構(gòu)；基巖油氣藏；內(nèi)幕成藏；多層結(jié)構(gòu)成藏；遼河油區(qū)；西部凹陷

中圖分類號(hào)：TEl22.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

前言

遼河坳陷的石油地質(zhì)勘探已有40余年的歷史。隨著地質(zhì)研究的逐步深入，油田經(jīng)歷了從初具規(guī)模到高速發(fā)展的階段。隨著勘探程度逐步增高，石油地質(zhì)的研究對(duì)象已涉及坳陷內(nèi)各層系可能成藏的各種構(gòu)造、巖性圈閉和不同類型的基巖油氣藏。

遼河坳陷西部凹陷油氣資源豐富，已累計(jì)上報(bào)探明石油地質(zhì)儲(chǔ)量15.34×10^{8t。近幾年來，基巖油氣藏勘探不斷取得突破，已成為目前西部凹陷勘探的重點(diǎn)和尋找規(guī)模儲(chǔ)量的重要領(lǐng)域。近年來，西部凹陷基巖油氣藏勘探不斷取得新成果，馬古1井深層潛山油氣藏勘探取得突破，興古7井發(fā)現(xiàn)了太古界基巖內(nèi)幕油氣藏，開拓了勘探的新領(lǐng)域。為此，加強(qiáng)西部凹陷基底結(jié)構(gòu)和特征研究，深化基巖油氣藏成藏特征及地質(zhì)理論認(rèn)識(shí)，對(duì)指導(dǎo)整體勘探部署具有重要意義。}

1區(qū)域地質(zhì)背景

1.1大地構(gòu)造位置

按槽臺(tái)學(xué)說，遼河坳陷位于華北地臺(tái)的東北部，隸屬遼冀臺(tái)向斜，它與遼東灣共同列為地臺(tái)的三級(jí)構(gòu)造單元——下遼河坳陷區(qū)，基底具有華北地臺(tái)型的地質(zhì)演化和類似的結(jié)構(gòu)特征。

按板塊學(xué)說，遼河坳陷及其鄰區(qū)均位于歐亞板塊東部陸緣區(qū)。歐亞板塊以日本島東側(cè)的深海溝為界，與太平洋板塊相鄰。在中、新生代，包括中國(guó)東部在內(nèi)的大小不同盆地的形成、演化，都與太平洋板塊向歐亞板塊的俯沖密切相關(guān)。

此外，遼河坳陷又位于郯廬斷裂帶上，在中、新生代，郯廬斷裂的活動(dòng)及運(yùn)動(dòng)方式對(duì)坳陷內(nèi)基底的改造和蓋層的發(fā)育演化都有著重大影響。

1.2基底發(fā)育演化

遼河西部凹陷位于下遼河坳陷區(qū)的西部，是在古隆起背景上發(fā)育的新生代大陸裂谷，其基底發(fā)育演化及組成具有華北地臺(tái)的共性，又與燕遼沉降帶的構(gòu)造、沉積演化密切相關(guān)。該凹陷前第三系基底由太古界、中上元古界(含部分下古生界)和中生界等不同地質(zhì)歷史時(shí)期的構(gòu)造層組成。研究區(qū)位于南起西八千，北至牛心坨，面積約2 560km^2。

自中元古代始(1800—800Ma)，在華北地臺(tái)的北緣，內(nèi)蒙地軸內(nèi)側(cè)，以薊縣為中心長(zhǎng)期發(fā)育坳槽型海相沉積，主體走向呈東西向，延伸到遼寧境內(nèi)，由于受內(nèi)蒙地軸與沈陽一山海關(guān)古隆起控制，轉(zhuǎn)向北東方向，這就是華北地臺(tái)上重要的構(gòu)造單元一燕遼沉降帶。該帶的發(fā)育是自西向東逐步擴(kuò)展，中元古代早期海槽僅延伸到遼西朝陽地區(qū)，至中元古代大紅峪、高于莊組沉積時(shí)期，海槽進(jìn)一步向北東方向擴(kuò)展，進(jìn)入西部凹陷范圍，楊莊、霧迷山組亦在原范圍內(nèi)發(fā)育，沉積了一套碳酸鹽建造為主的海相沉積。區(qū)內(nèi)缺失相當(dāng)于南方震旦系的地層。

經(jīng)過約2.7×10^{8a的抬升、剝蝕，華北地臺(tái)進(jìn)入穩(wěn)定的廣海沉積演化階段(即早古生代地質(zhì)時(shí)期)，時(shí)限大致為530-438Ma。中奧陶沉積末期，全球性的加里東運(yùn)動(dòng)使華北地區(qū)整體抬升，遭受剝蝕夷平。直至白堊紀(jì)初，西部凹陷范圍才接受廣泛分布的小型斷陷沉積。}

1.3基底地層特征

前人研究認(rèn)為，大致以清源一山海關(guān)(古陸)為界，遼東、遼西的前第三系有著明顯的差異，并歸納為遼東型、遼西型2大類。西部凹陷的基底以遼西型為主，大洼以南的清水洼陷基底、中央凸起南段的海外河潛山及以南的基底應(yīng)歸屬遼東型。遼西型與遼東型地層存在如下區(qū)別：

(1)遼西型太古界變質(zhì)程度較深，以混合花崗巖、片麻巖為主，副變質(zhì)巖較少；遼東型太古界以副變質(zhì)巖較多為特征，可見較多的斜長(zhǎng)角閃巖、淺粒巖、變粒巖等。

(2)遼東型缺少中元古界，上元古界與古生界十分發(fā)育；遼西型中元古界十分發(fā)育，上元古及古生界不如遼東型發(fā)育，地層厚度較薄。

(3)侏羅紀(jì)晚期，遼西地區(qū)開始隆起，盆地迅速消亡。因此，上侏羅統(tǒng)成為侏羅紀(jì)盆地的最高層位，火山巖發(fā)育。遼東地區(qū)則不同，侏羅紀(jì)的大部時(shí)間里處于隆起狀態(tài)，從侏羅紀(jì)晚期開始裂陷直至早白堊世，因此遼東地區(qū)的晚中生代盆地的最低層位是上侏羅統(tǒng)。

2基底地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征

本區(qū)鉆遇的太古界應(yīng)分屬2個(gè)構(gòu)造單元。小洼以北，包括興隆臺(tái)潛山鉆遇的太古界呈北東向展布，應(yīng)屬山海關(guān)一清源古陸的北段；清水洼陷、歡喜嶺、齊家、西八千等地區(qū)鉆遇的太古界是山海關(guān)一清源古陸的南段。通過區(qū)域地質(zhì)背景分析認(rèn)為，大紅峪組沉積時(shí)期，燕遼沉降帶的范圍已到達(dá)盤錦、沈陽、鐵嶺地區(qū)。元古界分布范圍主要在凹陷中、北段西側(cè)的杜家臺(tái)一曙光地區(qū)，呈北東向展布，與東側(cè)太古界多為斷層接觸關(guān)系，局部地段尚可呈現(xiàn)超覆接觸關(guān)系。

綜合分析認(rèn)為，區(qū)內(nèi)元古界基底結(jié)構(gòu)是一個(gè)北東軸向的內(nèi)部結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜的殘留向斜，屬曙光向斜的南段。在燕遼沉降帶經(jīng)燕山運(yùn)動(dòng)回返成臺(tái)褶帶期間，區(qū)內(nèi)元古界經(jīng)歷強(qiáng)烈褶皺、斷裂等構(gòu)造變動(dòng)，在西側(cè)出現(xiàn)一組北東走向的逆沖斷層，同時(shí)還發(fā)育一組北西走向的平錯(cuò)斷層，使基底結(jié)構(gòu)進(jìn)一步復(fù)雜化。

遼河地區(qū)中生界構(gòu)造單元按盆地成因可分為大型斷陷盆地、小型斷陷盆地以及其他地區(qū)3種類型。而西部凹陷的中生界結(jié)構(gòu)更有其特殊性，即邊部間有外部斷陷伸入，中部既有缺失，又有山間、山麓堆積。

西部凹陷基巖分布可劃分為6個(gè)帶，分別是凹陷西部邊緣潛山帶、西斜坡古潛山帶、曙光低潛山帶、興隆臺(tái)古潛山帶、東部陡坡小洼一冷123古潛山帶和牛心坨古潛山帶。這6個(gè)潛山帶中，曙光低潛山及其以西地區(qū)，包括杜家臺(tái)古潛山、曙光古潛山、勝利塘古潛山等均為中上元古界及古生界，余者均為太古界變質(zhì)巖系。

3基巖儲(chǔ)層特征

3.1儲(chǔ)層巖石學(xué)特征及分布

遼河坳陷西部凹陷元古界、太古界變質(zhì)巖系油氣儲(chǔ)集巖，由一套區(qū)域變質(zhì)巖、混合巖以及極少量受構(gòu)造作用改造成的碎裂(動(dòng)力)變質(zhì)巖組成。

西部凹陷碳酸鹽巖類型包括顆粒碳酸鹽巖、泥微晶碳酸鹽巖、混積巖等。

遼河坳陷內(nèi)殘留有古近紀(jì)火山巖，但以中生界火山巖為主。中生界火山巖由下至上從偏基性逐漸過渡到中性、中一酸性、酸性。

西部凹陷基巖儲(chǔ)層巖性復(fù)雜，分布非均質(zhì)性強(qiáng)。古生界、中上元古界的碳酸鹽巖儲(chǔ)集體主要發(fā)育在西部緩坡帶北部的高升潛山及曙光古潛山，呈北東向帶狀展布。

變質(zhì)巖儲(chǔ)層巖石以淺粒巖、混合巖等暗色礦物含量較少的巖性為主，約占85％。受構(gòu)造影響的碎裂(動(dòng)力)變質(zhì)巖只在興隆臺(tái)潛山個(gè)別地區(qū)發(fā)現(xiàn)。淺粒巖、混合巖類主要分布在杜家臺(tái)潛山、馬

圈子潛山、歡喜嶺潛山、小洼潛山及牛心坨潛山北部小部分地區(qū)，極少數(shù)變質(zhì)巖孤立地分布于曙光古潛山，角閃質(zhì)巖類呈縱向分布在雷家潛山，片麻巖類在興隆臺(tái)潛山和雙臺(tái)子潛山發(fā)育。變質(zhì)巖儲(chǔ)集體巖性橫向上呈條帶狀展布，縱向上呈層狀展布。

中生界火山巖呈孤島狀零散分布于歡喜嶺潛山、興隆臺(tái)潛山和齊家古潛山。

3.2儲(chǔ)集層及儲(chǔ)集空間類型

按結(jié)構(gòu)分類可分為內(nèi)層型(內(nèi)幕型)、山頭型和層錯(cuò)型。按儲(chǔ)集空間組合分類可分為溶洞一裂縫型、宏觀裂縫型和微觀裂縫型。

按巖性分類可分為碳酸鹽巖儲(chǔ)層、火成巖儲(chǔ)層和變質(zhì)巖儲(chǔ)層。

儲(chǔ)集空間主要分為2類，分別為孔洞和裂縫?？锥吹陌l(fā)育主要見于碳酸鹽巖和火山巖中，裂縫主要有構(gòu)造縫、溶蝕縫、礫間縫、風(fēng)化縫、晶間縫和解理縫。

3.3儲(chǔ)集層儲(chǔ)集性能

西部凹陷基巖巖性多為變質(zhì)巖類，孔隙度整體非均質(zhì)性強(qiáng)。隨著深度增加，孔隙度值減小。

孔隙度最發(fā)育的巖性為碳酸鹽巖類，為I類儲(chǔ)集巖；孔隙度較發(fā)育的巖性為變質(zhì)石英砂巖和石英巖等淺粒巖類、混合花崗巖及部分火山巖類(凝灰?guī)r)，為Ⅱ類儲(chǔ)集巖；火山角礫巖、片麻巖、混合片麻巖類為第Ⅲ類儲(chǔ)集巖；斜長(zhǎng)角閃巖為第Ⅳ類儲(chǔ)集巖。

4基巖油氣成藏條件

4.1烴源巖條件

西部凹陷發(fā)育古近系沙四段、沙三段、沙一二段及東營(yíng)組4套烴源巖。由于其形成環(huán)境、母源輸入、生烴演化和潛山匹配關(guān)系等方面存在差異，決定其對(duì)油氣成藏貢獻(xiàn)不同。

沙四段烴源巖發(fā)育于裂谷初始裂陷階段，該套烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度高，類型好。有機(jī)碳一般在2％-3％，洼陷中心部位有機(jī)碳高達(dá)4％-5％。有機(jī)質(zhì)類型主要為I型和Ⅱ。型，是一套極好烴源巖。

沙三段烴源巖機(jī)質(zhì)豐度高、類型好。有機(jī)碳一般在2％左右，洼陷中心部位有機(jī)碳高達(dá)3％以上。有機(jī)質(zhì)類型主要為Ⅱ。型，其次為I型和Ⅱ。型，是一套優(yōu)質(zhì)烴源巖。

4.2輸導(dǎo)體系

分析研究表明，西部凹陷油氣以側(cè)向運(yùn)移為主，油氣沿凹陷上傾方向，由洼陷至斜坡、由低至高、由近油源圈閉向遠(yuǎn)油源圈閉運(yùn)移。

通過對(duì)潛山油氣運(yùn)移途徑分析認(rèn)為，主要有如下幾種運(yùn)移路徑：

(1)潛山直接與上覆生油層接觸，局部缺失火山巖構(gòu)成“天窗”，形成油氣垂向上運(yùn)移良好的通道。

(2)生油洼陷及生油層中的油氣通過不整合面和相互交切的斷面，與斷至深洼中的斷層相溝通，依次側(cè)向注入到遠(yuǎn)近不等的潛山圈閉中”]。

(3)房身泡組火山巖中發(fā)育的裂縫為油氣的垂向運(yùn)移提供了重要的通道。

4.3基巖油藏的成藏模式

依據(jù)不同的主控因素，建立了研究區(qū)多種成藏模式的分類方案。

(1)依據(jù)距離油源的遠(yuǎn)近可將成藏模式劃分為3種類型：源域內(nèi)型潛山成藏模式、源邊型潛山成藏模式和源外型潛山成藏模式。

(2)依據(jù)潛山的埋藏深度可將成藏模式劃分為3種類型：低潛山成藏模式、中潛山成藏模式和高潛山成藏模式。

(3)依據(jù)潛山儲(chǔ)層發(fā)育的位置和特征將成藏模式劃分為3種類型：碳酸鹽巖內(nèi)幕潛山成藏模式、變質(zhì)巖內(nèi)幕潛山成藏模式和全山型(山頭型)潛山成藏模式。

(4)依據(jù)圈閉、油源、輸導(dǎo)層及儲(chǔ)層的配置關(guān)系可將成藏模式劃分為3種類型：外生內(nèi)儲(chǔ)倒置型成藏模式、側(cè)向接觸式成藏模式和斷面或不整合面遠(yuǎn)距離輸導(dǎo)源外型油氣成藏模式。

(5)依據(jù)潛山勘探的難易程度將油氣成藏模式劃分為隱伏型潛山成藏模式和顯露型潛山成藏模式。

5基巖油氣藏勘探及效果分析

5.1興隆臺(tái)一馬圈子潛山帶

該潛山帶為西部凹陷的基巖隆起帶，具有非常優(yōu)越的油源條件和封蓋條件。馬古1井和興古7井在太古界獲得高產(chǎn)工業(yè)性油氣流，表明興隆臺(tái)地區(qū)低潛山以及潛山深層均富集油氣。馬古3井首次在遼河盆地4300m深潛山發(fā)現(xiàn)了油氣層，這對(duì)于認(rèn)識(shí)深層潛山儲(chǔ)層物性條件，縱向上突破含油氣深度界限都具有重大的地質(zhì)意義。2006年完鉆的預(yù)探井興古8井，評(píng)價(jià)井興古7—1、興古7—3井，開發(fā)井興氣9井在潛山深層均見到較好的油氣顯示，從而發(fā)現(xiàn)了潛山內(nèi)幕油氣藏，創(chuàng)新了地質(zhì)認(rèn)識(shí)，開拓了勘探的新領(lǐng)域。

2007—2008年，利用新采集的城市三維地震資料在太古界重新落實(shí)有利面積95km^{2，預(yù)測(cè)資源量28500×104t，部署了興古9、陳古2等14口預(yù)探井。}

陳古2井和興古9井在太古界試油分別獲得35.52m^{3／d和13.7 t／d的工業(yè)性油氣流，興古12井在太古界試油獲得日產(chǎn)油54.8m3／d、日產(chǎn)氣9147m3／d的高產(chǎn)工業(yè)性油氣流。}

5.2冷家潛山一中央凸起南部?jī)A沒端潛山帶

該潛山帶緊鄰清水和陳家洼陷，具有良好的烴源巖條件，沙三段成為該潛山的有利蓋層。多期強(qiáng)烈的構(gòu)造活動(dòng)不僅為為裂縫的發(fā)育提供了有利的條件，同時(shí)深大斷裂也構(gòu)成油氣運(yùn)移的主要通道。

該帶勘探面積約600km²，在太古界最新落實(shí)圈閉面積83km²，預(yù)測(cè)資源量11 620×104t。通過綜合研究，首選位于工區(qū)中北部的洼57南潛山作為勘探目標(biāo)，部署了總公司級(jí)風(fēng)險(xiǎn)探井——趙古1井。該井在太古界井段試油，壓裂后5mm油嘴放噴求產(chǎn)，日產(chǎn)油31.89m³／d，日產(chǎn)氣2574m³／d。

趙古1井的鉆探成功，實(shí)現(xiàn)了中央凸起基巖油氣藏勘探的重大突破，同時(shí)展現(xiàn)了其廣闊的勘探前景。

5.3西部斜坡潛山帶

該潛山帶毗鄰鴛鴦溝洼陷、清水洼陷和盤山洼陷，具有新生古儲(chǔ)的有利油源條件。

西部斜坡潛山帶是基巖勘探程度比較高的地區(qū)，大部分已發(fā)現(xiàn)的潛山油藏位于該構(gòu)造帶。通過對(duì)該帶已發(fā)現(xiàn)油藏的評(píng)價(jià)，認(rèn)為緊鄰?fù)菹莸脑催吷浇驮矗刹貤l件較好，而且大部分潛山均未發(fā)現(xiàn)明顯的油水界面，按照潛山內(nèi)幕油氣藏的新認(rèn)識(shí)，在以往探明油藏的下部仍然存在進(jìn)一步探索的空間。

杜古潛山主體部位為一古地貌圈閉。通過工作，新落實(shí)圈閉2個(gè)，面積7km²，預(yù)測(cè)資源量3260×10⁴t，部署了杜古105和杜古106井2口預(yù)探井。

杜古105井潛山全井段套裸測(cè)試，折算日產(chǎn)油75t／d。該井在探明儲(chǔ)量界面之下獲得高產(chǎn)工業(yè)油流，充分展示了西部潛山帶的整體勘探潛力。

6結(jié)束語

由于對(duì)復(fù)雜地下地質(zhì)條件認(rèn)知的局限性，地質(zhì)認(rèn)識(shí)的突破就成為勘探發(fā)現(xiàn)的最大潛力。近幾年來，遼河坳陷西部凹陷基巖油氣藏的勘探不斷取得新進(jìn)展，綜合分析認(rèn)為，創(chuàng)新認(rèn)識(shí)是勘探取得成功的關(guān)鍵。只有不斷的探索求新，才能使石油勘探之路越走越寬，越走越輝煌。

參考文獻(xiàn)：

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