茨榆坨地區(qū)變質(zhì)巖潛山成藏條件分析

劉漢之

摘要:依據(jù)研究區(qū)的基本地質(zhì)特征,運用變質(zhì)巖潛山成藏特征分析方法分析茨榆坨地區(qū)變質(zhì)巖潛山成藏條件,認為構(gòu)造與儲層是控制油氣成藏的要因。首次采用變質(zhì)巖潛山頂界識別技術(shù)、斷裂識別技術(shù)及變質(zhì)巖裂縫預測技術(shù)等手段,有效地研究成藏條件,并建立油氣成藏模式。指出本區(qū)可發(fā)育變質(zhì)巖風化殼型或不整合面型和變質(zhì)巖內(nèi)幕型2種油氣藏;提出中高部位的潛山是尋找風化殼型或不整合面型油氣藏的有利區(qū)帶,而中、低部位的潛山是尋找變質(zhì)巖內(nèi)幕型油氣藏的有利區(qū)帶。

關(guān)鍵詞:變質(zhì)巖潛山;成藏條件;成藏模式;有利勘探區(qū);地震技術(shù);茨榆坨地區(qū)

中圖分類號:TE122.3文獻標識碼:A

引 言

古潛山油氣藏是中國東部裂谷盆地中重要的油氣藏類型[1-8],也是目前油氣勘探的重要目標之一。近年來,遼河坳陷的太古界潛山油氣藏勘探取得了重大突破,如興隆臺潛山,已在太古界儲層中上報千萬噸級的探明石油地質(zhì)儲量,而具有相同地質(zhì)演化特征的茨榆坨變質(zhì)巖潛山勘探程度及鉆探成功率均較低,因此有必要對茨榆坨潛山的成藏條件深入分析,建立研究區(qū)潛山特有的油氣成藏模式,以指導下步油氣勘探。

位于遼河坳陷東部凹陷北部的茨榆坨地區(qū)是地壘式復式油氣聚集帶,勘探面積260 km²,在古近系中已探明石油地質(zhì)儲量為5 003.46×104t,同時在基底太古界也發(fā)現(xiàn)了變質(zhì)巖油氣藏。該區(qū)太古界變質(zhì)巖勘探始于20世紀80年代初期,完鉆探井中有49口鉆遇太古界,揭露厚度在13.00～810.67 m之間,大多數(shù)井揭露厚度小于150 m。15口井在太古界解釋了油氣層,經(jīng)試油有4口探井獲低產(chǎn)油流,因出油點零散,產(chǎn)量較低,沒有形成規(guī)模。茨4井二次酸化后日產(chǎn)油為2.88 t/d,累計產(chǎn)油122.8 t;茨26-117井初期日產(chǎn)油為20.0 t/d,累計產(chǎn)油1 215 t。生產(chǎn)實踐證實太古界具備一定的勘探潛力。

茨榆坨潛山東側(cè)緊鄰東部凹陷北部地區(qū)的最大生油氣洼陷——牛居—長灘洼陷,油源對比分析結(jié)果證實,茨榆坨構(gòu)造一直是該洼陷油氣運移的主要指向[9]。近年來,借鑒其他地區(qū)太古界變質(zhì)巖的勘探經(jīng)驗,依托二次采集的三維地震資料,詳盡分析研究區(qū)油氣成藏條件,指出下步勘探方向,以期研究區(qū)變質(zhì)巖勘探取得突破。

1 太古界潛山的構(gòu)造特征

1.1 潛山演化特征

茨榆坨潛山為新生代斷塊山,其形成演化分為3個階段:一是前中生代受加里東、印支運動的影響,導致褶皺隆升或抬升剝蝕;二是在中生代受到改造,又在新生代古近紀中晚期受強烈的拉張塊斷,定型于古近紀晚期;三是在新近紀掩埋。

1.2 潛山頂面的識別

1.2.1 潛山頂面速度分析

通過對完鉆的20余口深探井的測井時差及地震速度譜數(shù)據(jù)分析,茨榆坨構(gòu)造南部在縱向上有3個速度層,沙三段至新近系的速度范圍為2 000～3 850 m/s,房身泡組的速度范圍為3 750～4 550 m/s,太古界的速度范圍為4 500～5 890 m/s。茨榆坨構(gòu)造北部由于古近系沙三段直接覆蓋在太古界頂部,因此在縱向上僅存在2個速度層。由于太古界與上覆層段的速度突增,依據(jù)速度變化在地震剖面上輔助識別潛山頂界。

1.2.2 地震地質(zhì)層位的標定

通過工作站的Syntool模塊,利用測井時差和密度曲線,來制作合成地震記錄,使合成地震記錄的波形最大程度地與地震波形相似,準確標定地震地質(zhì)層位,來精確識別潛山頂界面。

1.2.3 潛山頂界的地震反射特征

在工區(qū)的中南部太古界基底之上披蓋了較厚的房身泡組火山巖,該套火山巖地震相為強振幅、連續(xù)性好、中低頻、呈平行結(jié)構(gòu),與太古界呈平行假整合,阻抗界面不夠清晰;工區(qū)北部缺失房身泡組地層,沙三段超覆基底之上,基底頂部表現(xiàn)為強振幅,連續(xù)性較好的單個同相軸。太古界內(nèi)部為雜亂結(jié)構(gòu),為弱—中振幅、中低頻且連續(xù)性差。

1.3 斷裂特征

構(gòu)造圈閉的落實及對演化史的分析,很大程度上決定于斷裂的解釋是否合理,因此,斷裂的準確識別及合理組合是至關(guān)重要的。

1.3.1 斷裂識別

采用了相干體分析及可視化顯示技術(shù)識別斷層[10],這2種識別技術(shù)可精細刻畫一些細小的斷層。

相干體法是一種不連續(xù)性的拾取、計算手段,從常規(guī)數(shù)據(jù)體的連續(xù)性分析相干時間切片上看,夾持茨榆坨潛山且北東向展布的茨東、茨西2條主干斷層延伸方向及延伸長度均較明顯,而一些近東西向展布的次級斷層也清晰可見。

可視化技術(shù)是對反射振幅的相對加強,即對組成地層結(jié)構(gòu)的主要巖性(目標巖性)的振幅透明度加強,而削弱其他振幅。從地層意義上講,如果地層被錯斷,在橫向上表現(xiàn)出振幅不連續(xù)和頻率特征的不同,而振幅與頻率的組合在可視化顯示被強化時,將斷層識別時的多種因素的平均效應轉(zhuǎn)化為突出其中某一主要因素,因而很好地反映斷層的存在。這與連續(xù)性分析一樣,通過唯一的相關(guān)系數(shù)值在空間的分布來識別斷層。

前人研究認為該區(qū)斷裂均為北東向展布,如圖1實線所示的斷層[10];而本次斷裂識別結(jié)果與以往不同處在于近東西向斷層的刻畫,如圖1虛線所示的斷層,這些近東西向斷裂對油氣運移及變質(zhì)巖儲集條件的改造起著至關(guān)重要作用。

1.3.2 斷層組合模式

斷層的組合模式是指組成斷裂系的各組斷裂在平面上和剖面上的組合模式。茨東及茨西斷層為該區(qū)的2條主干斷層,分別與其伴生斷層組成各自的斷裂系,即茨西斷裂系和茨東斷裂系(圖2)。

茨西斷裂系的斷層組合模式為以伸展斷層組合樣式為主,即在剖面上表現(xiàn)為“Y”型、階梯型、地塹式;在平面上表現(xiàn)為狗腿式、對向式、背向式。

茨東斷裂系的斷層組合模式為以走滑斷層組合樣式為主,即在剖面上表現(xiàn)為負花狀;在平面上表現(xiàn)為線狀或分支狀。

1.4 太古界潛山構(gòu)造特征

茨榆坨潛山受基底和蓋層斷裂活動的控制,變質(zhì)巖塊體傾翹,基底整體構(gòu)造形態(tài)為西高東低、南高北低的區(qū)域東南傾的地壘。茨西、茨東斷層控制的茨榆坨構(gòu)造為一平行型背向傳遞帶, 由于北東向的茨東及茨西主干斷層各處活動強度不同,出現(xiàn)一些近東西向橫向調(diào)節(jié)斷層,致使?jié)撋綆Ц叩筒黄?形成了沿茨西斷層、茨東斷層及近東西向斷層上升盤分布的一系列單面山型潛山帶。

構(gòu)造對成藏的影響涉及4個方面,即構(gòu)造位置、圈閉類型、圈閉規(guī)模和圈閉與斷層配置關(guān)系。構(gòu)造位置越高,油氣充注可能性越大,成藏越有利,所有的潛山構(gòu)造圈閉類型中,從斷背、斷鼻到斷塊,成藏有利性減弱,圈閉面積大、閉合幅度高、圈閉與斷層配置關(guān)系良好的更有利成藏。

2 儲層特征

2.1 巖石類型

據(jù)薄片分析結(jié)果統(tǒng)計,茨榆坨太古界中變質(zhì)巖約占79.05%,巖漿巖約占18.92%。據(jù)完鉆井資料分析,變質(zhì)巖系的片麻巖、混合片麻巖及混合花崗巖構(gòu)成該區(qū)的優(yōu)勢巖性序列,排列在前的巖性更容易成為儲集巖,而巖漿巖致密,很難成為儲集巖。太古界巖性組合垂向上共分出6個相鄰巖性段,從下至上依次為混合花崗巖夾花崗巖、混合花崗巖夾混合片麻巖、混合花崗巖、混合片麻巖、片麻巖夾薄層混合花崗巖、片麻巖等。

2.2 潛山儲集特征

2.2.1 變質(zhì)巖儲集體縱向分帶

在變質(zhì)巖儲層中,由于受古地形、構(gòu)造等因素的影響及風化作用的參與,使儲集空間的發(fā)育表現(xiàn)出極大的不均一性,無論在橫向上還是縱向上均有顯著的差異[11]。所謂橫向差異性即指井與井之間的差異。用薄片鑒定結(jié)果來標定地震RMS屬性,預測太古界頂部200 m范圍內(nèi)巖性平面分區(qū),如圖3所示,巖性分為4個東西向區(qū)帶。

而根據(jù)外營力影響因素、風化剝蝕程度、巖石破碎程度、孔縫發(fā)育特點、電性特征等,將儲集體在縱向上自上而下分為3個儲集帶,依次為風化破碎儲集帶、斷裂發(fā)育儲集帶和致密帶。風化破碎儲集帶為物理風化、構(gòu)造破裂復合作用而形成的一個連續(xù)的巖石破碎帶,目前該區(qū)鉆遇變質(zhì)巖井90%以上在風化破碎儲集帶中完鉆,絕大部分未鉆穿;斷裂發(fā)育儲集帶位于風化破碎帶下部,主要層段受破碎帶控制,其發(fā)育程度與構(gòu)造作用有關(guān)外,還與巖石類型關(guān)系密切,目前所鉆井大部分未曾鉆穿此帶;致密帶位于巖體的最下部,由基本上未風化過的巖石組成,沒有破碎或局部輕微破碎,構(gòu)造成因的儲集空間不發(fā)育。

2.2.2 儲集空間類型及特征

茨榆坨潛山的儲集空間分為2類:一類為構(gòu)造裂隙,另一類為在構(gòu)造裂隙基礎(chǔ)上擴大的溶蝕孔隙和溶蝕裂縫。以構(gòu)造裂隙為主的儲油氣孔隙是潛山區(qū)主要的儲集類型,常是研究裂縫的發(fā)育程度、尋找裂縫發(fā)育帶作為潛山勘探關(guān)鍵。

2.2.3 裂縫帶的地震識別

研究區(qū)太古界巖性主要為灰綠色、灰白色、肉紅色混合巖化的片麻巖和混合花崗巖,多期次的構(gòu)造活動使局部地區(qū)裂縫發(fā)育,改善了儲集條件,與有利構(gòu)造相配置,成為含油氣有利區(qū)。利用地震屬性聚類分析及地震相干分析2種方法來預測裂縫發(fā)育帶。

為了預測裂縫發(fā)育區(qū),首先通過PAL模塊提取振幅、頻率各類屬性,結(jié)合已知井的情況,對單個屬性進行分析,并對屬性進行聚類分析,最終選擇與裂縫相關(guān)的屬性:頻譜峰值、相關(guān)時移、相關(guān)組分p1,應用rave模塊對上述屬性進行聚類分析,根據(jù)交會圖上的某些屬性點的分布與平面和剖面相應位置的對應關(guān)系對裂縫發(fā)育帶進行了預測。如圖4所示,白線圈定范圍為預測裂縫發(fā)育區(qū)。裂縫發(fā)育區(qū)主要位于茨東、茨西斷裂帶以及近東西向斷層發(fā)育的地區(qū)。勘探效果較好的潛山探井(牛76、茨4等井)大都位于裂縫發(fā)育區(qū)。部分裂縫發(fā)育區(qū)尚未勘探,是下一步潛山勘探有利區(qū)。

多口井的裂縫發(fā)育方位頻率圖顯示,裂縫以北東向和近東西向2組方位最發(fā)育,與茨榆坨潛山北東向和東西向2組斷層展布相一致,裂縫面主要平行斷層面,與斷層產(chǎn)狀一致。因此,使用相干體分析方法來預測裂縫發(fā)育區(qū)。相干切片上的不相干區(qū)、較相干區(qū)和相干區(qū)分別對應地質(zhì)意義上的裂縫發(fā)育帶(區(qū))、裂縫較發(fā)育帶(區(qū))、裂縫不發(fā)育帶(區(qū))。離斷層越近,裂縫越發(fā)育。

3 油氣成藏模式

3.1 油氣成藏模式

研究區(qū)長期活動的茨東斷裂、潛山內(nèi)部潛山網(wǎng)狀斷裂系統(tǒng)、區(qū)域頂蓋不整合作用,形成斷層—不整合—儲集體3者構(gòu)成的工區(qū)有效的的油氣輸導體系。牛居—長灘洼陷沙三中下段烴源巖生成的豐富油氣,沿斷層與不整合面組成的運移通道、在變質(zhì)巖圈閉中側(cè)向運移聚集,形成潛山油氣藏。

茨東斷層緊鄰牛居—長灘洼陷,對茨榆坨太古界潛山油氣藏的形成起到了運移通道作用。油氣首先進入洼陷內(nèi)鄰近烴源巖多個相互連通砂體,在先存的斜坡背景下,油氣沿這些連通砂體向斜坡上傾方向運移,通過茨東斷層經(jīng)側(cè)向、垂向運移進入潛山內(nèi),然后再沿斷層及不整合輸導體系經(jīng)側(cè)向運移,遇到合適的圈閉就聚集成藏。在潛山內(nèi)運移是不均勻的、有些部位運移阻力大、有些部位運移阻力小,而油氣總是沿著優(yōu)勢方向—阻力小的方向運移、多為由下至上、由東至西,這就決定了油氣沿運移通道作特殊“線狀”運移而不是作“面狀”運移。因此,只有位于油氣特殊“線狀”運移通道上的圈閉,才能形成潛山油氣藏(圖5)。

3.2 可能發(fā)育的油氣藏類型

從形成機制上看,太古界潛山油氣藏類型屬于構(gòu)造油氣藏,從儲層類型上看,為裂縫型油氣藏,從生儲蓋組合來說屬于新生古儲型油氣藏。概括起來,該區(qū)發(fā)育的油氣藏類型有2種:一是變質(zhì)巖頂部風化殼型或不整合面型油氣藏,這種油氣藏主要發(fā)育在茨西斷層附近的中、高部位的潛山,且潛山頂部離古近紀早中期活動劇烈的斷層較近。由于位置高,是東側(cè)牛巨—長灘古近系生油洼陷的油氣主要運移指向;離斷層近,致使太古界儲層經(jīng)受改造,儲集條件更優(yōu)越。二是變質(zhì)巖內(nèi)幕型油氣藏,這種油氣藏主要發(fā)育茨東斷層附近的中、低部位的潛山,且潛山內(nèi)幕有優(yōu)越斷裂發(fā)育儲集帶。這類油氣藏由于距油源近,油氣充注的程度高。

當然各類圈閉的面積及閉合幅度決定油氣藏的規(guī)模,儲層的儲集條件決定油氣的富集程度。

4 有利勘探區(qū)預測

下步勘探方向在斷裂較發(fā)育、構(gòu)造及油源條件較優(yōu)越的茨榆坨構(gòu)造的中北段。有利區(qū)有2個:一是茨西斷裂系附近的中、高潛山,是尋找風化殼型或不整合面型變質(zhì)巖油氣藏的有利部位;二是茨東斷裂系附近的中、低潛山,是尋找變質(zhì)巖內(nèi)幕型油氣藏的有利部位。

5 結(jié) 論

(1) 研究認為茨榆坨潛山的成藏主控因素有2個:一是構(gòu)造因素,二是儲層因素,構(gòu)造是基礎(chǔ),儲層是關(guān)鍵,二者缺一不可。

(2) 利用相干體和可視化顯示技術(shù)識別斷層,北東向斷層為主干斷層,近東西向斷層為次級斷層,確定各組斷層的組合模式。

(3) 太古界整體構(gòu)造特征是西高東低,南高北低,傾向東南。在茨東、茨西及近東西向斷裂上升盤發(fā)育一系列單面山型潛山帶。

(4) 利用地震屬性聚類分析及相干分析法預測太古界儲層的裂縫發(fā)育區(qū),裂縫區(qū)與斷層發(fā)育帶有較好的相關(guān)性,離斷層越近,裂縫越發(fā)育。

(5) 建立了研究區(qū)太古界變質(zhì)巖油氣藏的成藏模式,認為該區(qū)可發(fā)育變質(zhì)巖頂部風化殼型或不整合面型和變質(zhì)巖內(nèi)幕型2種油氣藏。

(6) 指出中、高部位的潛山是變質(zhì)巖風化殼型或不整合面型油氣藏發(fā)育的有利區(qū)帶;中、低部位的潛山是變質(zhì)巖內(nèi)幕型油氣藏發(fā)育的有利區(qū)帶。

參考文獻:

[1] 張一偉,熊琦華,等.陸相油藏描述[M].北京:石油工業(yè)出版社,1997:13-17.

[2] 李德生.中國油氣勘探的理論與實踐[J].世界科技研究與發(fā)展,2003,25(4):1-6.

[3] 杜金虎,鄒偉宏,費寶生,等.冀中拗陷古潛山復式油氣聚集區(qū)[M].北京:科學出版社,2002:490-517.

[4] 董冬,陳潔.斷陷盆地潛山油氣藏體系的形成、分布和勘探—以濟陽坳陷為例[J].石油勘探與開發(fā),2000,27(6):26-27.

[5] 胡見義,徐樹寶,童曉光.渤海灣盆地復式油氣聚集區(qū)(帶)的形成和分布[J].石油勘探與開發(fā),1986,13(1):1-8.

[6] 孟衛(wèi)工,陳振巖,等.潛山油氣藏勘探理論與實踐——以遼河坳陷為例[J].石油勘探與開發(fā),2009,36(2),136-143.

[7] 慕德梁.遼河坳陷興隆臺古潛山深部油藏地質(zhì)特征及勘探意義[J].特種油氣藏,2007,14(3),16-19.

[8] 郝琦,查明,等.遼河東部凹陷潛山油氣藏特征及油氣分布規(guī)律[J].成都理工大學學報:自然科學版,2006,33(3),246-251.

[9] 查明,郝奇,等.遼河東部凹陷茨榆坨低位潛山油氣成藏研究[J].石油大學學報,2003,27(4):1-10.

[10] 鄒才能,張穎,等.油氣勘探開發(fā)實用地震新技術(shù)[M].北京:石油工業(yè)出版社,2002:240-257,435-450.

[11] 游振東,王方正,等.變質(zhì)巖巖石學教程[M].武漢:中國地質(zhì)大學出版社,1988:199-203.

編輯 林樹龍