通王斷裂帶沙河街組油氣成藏主控因素研究

王 利

(中國(guó)石油化工股份有限公司勝利油田分公司現(xiàn)河采油廠地質(zhì)所,山東東營(yíng) 257068）

通王斷裂帶沙河街組油氣成藏主控因素研究

王 利

(中國(guó)石油化工股份有限公司勝利油田分公司現(xiàn)河采油廠地質(zhì)所,山東東營(yíng) 257068）

通王斷裂帶地區(qū)位于濟(jì)陽(yáng)坳陷東營(yíng)凹陷南斜坡東部,沙河街組是本區(qū)的主要含油層系。通過(guò)烴源巖分析、儲(chǔ)集層類型劃分、孔隙流體動(dòng)力場(chǎng)的描述、優(yōu)質(zhì)輸導(dǎo)體系類型及斷裂構(gòu)造特征的研究,認(rèn)為牛莊洼陷烴源巖主要為沙四上和沙三段深湖相—半深湖相暗色泥巖、油頁(yè)巖,油氣以生油洼陷為中心,呈環(huán)狀或半環(huán)狀分布;沙三段大型三角洲相儲(chǔ)集砂體、沙四段中上部的濱淺湖近岸砂壩、遠(yuǎn)岸砂壩和席狀砂巖儲(chǔ)層是主要儲(chǔ)集層類型;砂體—斷層類輸導(dǎo)體系是本區(qū)優(yōu)質(zhì)輸導(dǎo)體系,牛莊洼陷北部發(fā)育的高壓型復(fù)式溫壓系統(tǒng),使油氣順著斷層、砂體向南部通王斷裂帶常壓常溫和常壓高溫區(qū)運(yùn)移。通王斷裂帶的油氣藏主要是受斷裂控制的構(gòu)造油氣藏,王家崗油田往西的中淺層是斷層類油藏的有利地區(qū),王家崗地區(qū)北部和陳官莊地區(qū)的西北部,是沙三段隱蔽油氣藏以及斷層—巖性復(fù)合型油氣藏勘探的有利勘探地區(qū)。

油氣成藏;控制因素;沙河街組;通王斷裂帶

通王斷裂帶地區(qū)位于濟(jì)陽(yáng)坳陷東營(yíng)凹陷南斜坡的東部,即牛莊洼陷以南、樂(lè)安油田以北、八面河油田以西和純化油田以東地區(qū)[1],面積約500 km2。通王斷裂帶具有良好的油氣成藏條件,在東營(yíng)組、沙一段、沙二段、沙三段、沙四段、孔店組、中生界和古生界等多套層系中發(fā)現(xiàn)油氣藏或油氣顯示,并在油氣勘探中積累了大量的基礎(chǔ)資料,但是目前對(duì)于研究區(qū)油氣成藏機(jī)制和成藏規(guī)律等的認(rèn)識(shí)還顯得不夠。本文著重對(duì)通王斷裂帶沙河街組油氣成藏因素進(jìn)行探討,以期為下一步勘探提供有益的認(rèn)識(shí)。

1 基本地質(zhì)及石油地質(zhì)特征

通王斷裂帶處于東營(yíng)凹陷南部緩坡地帶(圖1）,該地區(qū)基底埋藏淺,剛性強(qiáng),構(gòu)造上相對(duì)較為穩(wěn)定。褶皺變形主要為鼻狀構(gòu)造,其軸向與緩坡帶走向垂直或斜交,這些鼻狀構(gòu)造與不同規(guī)模和方向的斷裂組合形成規(guī)模不等的斷鼻狀構(gòu)造,如王家崗斷鼻狀構(gòu)造帶、八面河—羊角溝斷裂鼻狀構(gòu)造帶等。

圖1 東營(yíng)凹陷及通王斷裂帶構(gòu)造剖面Fig.1 Structural section of Dongying sag and Tong-Wang fault belt

通王斷裂帶地區(qū)古近系包括孔店組、沙河街組和東營(yíng)組。本次研究的目的層位為沙河街組,該套地層總體屬于以湖相和三角洲相為主的沉積(表1）,儲(chǔ)集巖類型多樣,并總體具有砂、泥巖交互發(fā)育的地層特征;儲(chǔ)集巖類型主要有河流相、三角洲、扇三角洲、深水濁積扇、滑塌濁積巖及濱淺湖灘壩等為主的儲(chǔ)集巖類型,泥巖可以作為良好的蓋層。由于在沉積過(guò)程中,緩坡塊體不斷翹傾,尤其是后期翹傾活動(dòng)較強(qiáng),使緩坡帶各類砂體不斷向湖盆中心延伸,從而形成縱向上下疊置、橫向疊合連片、分布范圍廣、厚度大的儲(chǔ)集層;其低部位與油源層直接接觸,油氣可以直接進(jìn)入儲(chǔ)集層,還可以通過(guò)輸導(dǎo)層、不整合面和油源斷層向緩坡帶運(yùn)移;同時(shí)由于緩坡帶的儲(chǔ)集層埋藏淺,有利于原生孔隙的保存和次生孔隙的發(fā)育,也為油氣儲(chǔ)集創(chuàng)造了有利條件。

表1 通王斷裂帶地層發(fā)育特征及主要沉積環(huán)境Tab.1 Formation development and main sedimentary faces of Tong-Wang fault belt

在儲(chǔ)蓋組合上,研究區(qū)發(fā)育了孔二段、沙四上亞段—沙三下亞段、沙一段三套烴源巖和沙四下亞段、沙三中亞段(洼陷中為烴源巖）—沙二段、東營(yíng)組—館陶組三套儲(chǔ)集層,以及沙四上亞段—沙三中亞段、沙一段及明化鎮(zhèn)組區(qū)域蓋層,由此形成三套有利的生儲(chǔ)蓋組合。

2 油氣藏類型及其基本特征

在本區(qū)斷層和鼻狀構(gòu)造的背景下,以圈閉形成的主要控制因素為基礎(chǔ),結(jié)合圈閉的形態(tài),儲(chǔ)層沉積特征及遮擋方式的差異,將本區(qū)發(fā)現(xiàn)的和可能發(fā)育的主要油氣藏類型劃分為構(gòu)造油氣藏、非構(gòu)造油氣藏以及復(fù)合油氣藏等類型(表2）。

表2 通王斷裂帶油氣藏類型及其基本特征Tab.2 Reservoir type and it’s main characteristics in Tong-Wang fault belt

3 油氣成藏主控因素分析

3.1 大面積分布的優(yōu)勢(shì)烴源巖構(gòu)成了本區(qū)油氣富集的物質(zhì)基礎(chǔ)

烴源巖是生成油氣的必要物質(zhì)基礎(chǔ),具備相當(dāng)大體積的優(yōu)質(zhì)且已成熟的烴源巖是油氣富集的前提。牛莊洼陷是東營(yíng)凹陷重要的生油洼陷,洼陷中大面積分布的優(yōu)勢(shì)烴源巖是廣利油田、王家崗油田、八面河油田以及草橋油田等的主要油源區(qū)(圖2）。牛莊洼陷烴源巖主要為沙四上和沙三段,為深湖相—半深湖相暗色泥巖、油頁(yè)巖、油泥巖;烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度高,均達(dá)到成熟烴源巖門限;牛莊—六戶洼陷總資源量為7.55×108t,因此分散在烴源層內(nèi)部的各種濁積砂體更是具有得天獨(dú)厚的資源優(yōu)勢(shì),有利于透鏡砂體和尖滅砂體的成藏。此外按照陸相沉積盆地以短距離運(yùn)移為主的特點(diǎn),洼陷中生成的油氣首先在距離最近的圈閉中聚集,這就造成了油氣以生油洼陷為中心呈環(huán)狀或半環(huán)狀分布的特點(diǎn)[2];在構(gòu)造規(guī)模、圈閉容積等條件相近的情況下,若含油氣圈閉的正向構(gòu)造與含源巖層的負(fù)向構(gòu)造距的距離越近,油氣藏儲(chǔ)量越大。

圖2 通王斷裂帶油氣運(yùn)移方向平面示意Fig.2 Oil migration direction of Tong-Wang fault belt

3.2 儲(chǔ)集層類型及分布控制了油氣藏分布范圍

通王斷裂帶主力含油層段實(shí)際上為兩大類不同成因的儲(chǔ)集層,一是以東營(yíng)凹陷東南部為主要物源發(fā)育在凹陷南斜坡地區(qū)的沙三段大型三角洲相儲(chǔ)集砂體(圖3）,二是東營(yíng)凹陷南斜坡區(qū)域沙四段中上部的濱淺湖近岸砂壩、遠(yuǎn)岸砂壩和席狀砂巖儲(chǔ)層(圖4）。

圖3 通王斷裂帶沙三中段砂巖厚度等值線與油藏疊合Fig.3 Sandstone thickness contour map superimposed with the reservoirs of Es3z in Tong-wang fault belt

圖4 通王斷裂帶沙四段砂巖厚度等值線與油藏疊合Fig.4 Sandstone thickness contour map superimposed with the reservoirs of Es4 in Tong-Wang fault belt

其中前緣水下分流河道及河口壩砂體儲(chǔ)層物性最好,孔隙度平均28.1%～31.4%,滲透率平均88.3×10-3～955.1×10-3μm2,是良好的儲(chǔ)層;前緣席狀砂體儲(chǔ)層孔隙度平均18.69%～21.7%,也是較好的儲(chǔ)層;其它沉積位置或者砂體不發(fā)育、或者儲(chǔ)層物性發(fā)育較差,不利于油氣成藏,因此三角洲環(huán)境砂巖油藏的分布嚴(yán)格受該三角洲儲(chǔ)集體分布的控制。

近岸砂壩靠近古湖岸線分布,成條帶狀延伸或與湖岸線相交,主要由細(xì)砂巖和含礫砂巖組成。因沉積能量相對(duì)較低,故原生孔隙稍差,但因處于構(gòu)造湖盆邊緣,埋藏淺,壓實(shí)作用不強(qiáng),大量原生孔隙得以保存,孔隙度可達(dá) 17%～30%,最高34.65%,平均滲透率大于 400 ×10-3μm2,最高達(dá)900×10-3μm2,因而形成極好的儲(chǔ)層。遠(yuǎn)岸砂壩的孔隙度平均可達(dá)18.1%,但滲透率卻只有5×10-3～30×10-3μm2。濱淺湖席狀砂在工區(qū)內(nèi)廣泛分布,其特點(diǎn)是砂層多而薄,一般小于2 m,與泥巖呈互層沉積,也是一種較有利儲(chǔ)層。

3.3 孔隙流體動(dòng)力場(chǎng)決定了油氣運(yùn)移主要方向

油氣運(yùn)移是一種三維過(guò)程,低壓異常與油氣運(yùn)移具有成因聯(lián)系[3]。東營(yíng)凹陷南斜坡古近系油氣藏的分布與古流體勢(shì)的演化有關(guān)系密切[4],無(wú)論從垂向和側(cè)向上看,流體動(dòng)力特征都決定了本地區(qū)油氣的運(yùn)移方向。從垂向上講,本地區(qū)牛莊凹陷發(fā)育高壓型復(fù)式溫壓系統(tǒng),沙四段和沙三下段烴源巖生成的油氣在深部強(qiáng)大動(dòng)力的作用下,趨向于順著斷層、砂體和不整合面向淺部較低動(dòng)力環(huán)境運(yùn)移,王家崗斷裂帶的構(gòu)造油氣藏及斷層—巖性復(fù)合油氣藏正是這一作用的結(jié)果。

從平面上講,通王斷裂帶位于常壓常溫和常壓高溫區(qū),與北部的高壓高溫區(qū)和高壓常溫區(qū)相鄰,油氣趨向于從北部向南部運(yùn)移。王家崗油田沙四段原油應(yīng)該是從北部生烴凹陷向南運(yùn)移后聚集的(圖5）,原油地球化學(xué)分析成果也表明,該地區(qū)的原油屬沙四段原油[5]。

同時(shí),在工區(qū)北部較深部位,沙三中雖然呈現(xiàn)高壓特征,但其中發(fā)育的砂體相互不聯(lián)通,捕集的油氣在后期高壓下無(wú)法進(jìn)一步運(yùn)移,只能形成超壓巖性油藏,通王斷裂帶北側(cè)的沙三段牛莊三角洲及前緣濁積砂巖油藏就是這種類型。

3.4 優(yōu)質(zhì)輸導(dǎo)體系類型及結(jié)構(gòu)控制了油氣富集部位

圖5 通王地區(qū)沙四段溫—壓系統(tǒng)與油氣藏分布Fig.5 Temperature-pressure system and reservoirs distribution of the forth segment of Shahejie formation in Tong-Wang fault belt

油氣主要在較高孔滲輸導(dǎo)層、古間斷面和斷裂及裂縫系統(tǒng)中運(yùn)移[6]。王家崗斷裂帶屬于典型的砂體—斷層類輸導(dǎo)體系,除砂體外因素外,王家崗地區(qū)油氣的富集可能與該斷裂帶北部若干條近東西向斷層的發(fā)育有關(guān),這種東西向斷層進(jìn)一步溝通了牛莊凹陷的源巖與王家崗斷裂帶上的斷層圈閉(圖6）;而陳官莊及其以西地區(qū)則是砂體或斷層類單一類型的輸導(dǎo)層,因不發(fā)育近東西向的油源斷層,而且砂體本身不夠發(fā)育,加上與近北東向的斷層對(duì)接不充分,造成陳官莊及以西地區(qū)油氣富集程度較低(圖7）。

3.5 斷裂構(gòu)造帶的發(fā)育決定了本地區(qū)斷層類油氣藏的分布

斷裂活動(dòng)是絕大多數(shù)油氣圈閉或聚油構(gòu)造背景形成的主控因素[7],大部分油氣首先在距洼陷近的構(gòu)造翼部斷塊區(qū)聚集[8],在構(gòu)造位置上通王斷裂帶位于牛莊生油凹陷的邊緣,近北東方向的斷裂帶構(gòu)成了油氣向南運(yùn)移的一道屏障,使得該斷裂帶成為非常有利的油氣聚集部位。

圖6 王家崗連片三維Inline610波阻抗反演剖面Fig.6 The inversed wave impedance profile of contiguous three-dimensional Inline610 in Wangjiagang region

圖7 陳官莊連片三維Inline101波阻抗反演剖面Fig.7 The inversed wave impedance profile of contiguous three-dimensional Inline101 in Chenguanzhuang region

總體上講,本地區(qū)沙四段—沙三段和沙二段斷層類油氣藏主要發(fā)育嚴(yán)格受通王斷裂帶控制,通王斷裂帶已發(fā)現(xiàn)的油氣藏主要是受斷裂控制的構(gòu)造油氣藏,該類油氣藏是油氣二次運(yùn)移的結(jié)果(圖 8）。

圖8 通王斷裂帶沙河街組油氣藏平面分布Fig.8 The plane distribution map of reservoirs in Shahejie Formation of Tong-Wang fault belt

4 通王斷裂帶油氣勘探方向

從目前的勘探情況來(lái)看,工區(qū)沙四段和沙二段的油氣藏主要發(fā)育在等壓型復(fù)式溫壓系統(tǒng)轉(zhuǎn)型結(jié)合部位;在平面上它們處于常溫常壓區(qū)或高溫常壓區(qū)附近;在流體勢(shì)平面資料上它們位于高勢(shì)區(qū)向低勢(shì)區(qū)的過(guò)渡帶上。這一類油氣藏的分布進(jìn)一步揭示了一個(gè)規(guī)律,即連通性好的地區(qū),其斷層類油氣藏主要趨向于分布在中淺層,深部一般油氣不很富集,因此通王斷裂帶上已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的油氣藏以構(gòu)造類油氣藏為主,王家崗油田往西的中淺層成藏條件也相對(duì)較好,是該類油氣藏的有利勘探地區(qū)。通王斷裂帶北側(cè)靠牛莊洼陷方向,沙三中下段發(fā)育的濁積砂、三角洲前緣分流河道砂和河口壩砂體已經(jīng)形成了牛莊砂巖油藏的主體,也是通王斷裂帶隱蔽油氣藏的有利勘探對(duì)象。在王家崗地區(qū)北部和陳官莊地區(qū)的西北部,也在沙三中段發(fā)現(xiàn)兩個(gè)支三角洲前緣河道和河口壩沉積,它們也應(yīng)該是非常有利的含油氣砂體;在沙二段和沙四段,本地區(qū)發(fā)育大量的濱岸灘壩砂體,厚度雖然不大,但產(chǎn)能卻相當(dāng)高,也應(yīng)是今后勘探的重要領(lǐng)域(圖9）。

圖9 通王斷裂帶砂巖體預(yù)測(cè)示意Fig.9 Sandbody forecast in Tong-Wang fault belt

[1]趙陽(yáng),劉震,宋書君.渤海灣盆地東營(yíng)凹陷南區(qū)通王斷裂帶下第三系成藏動(dòng)力及輸導(dǎo)體系特征[J].石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì),2004,26(6）:557-561.

[2]劉興材,錢凱,吳世祥.東營(yíng)凹陷油氣場(chǎng)環(huán)對(duì)應(yīng)分布論[J].石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì),1996,17(3）:185-191.

[3]劉曉峰,解習(xí)農(nóng).東營(yíng)凹陷低壓系統(tǒng)的特征及成因機(jī)制[J].石油與天然氣地質(zhì),2002,23(1）:66-69.

[4]宋書君,劉建民,王寧.東營(yíng)凹陷巖性油藏成藏機(jī)制研究[J].石油勘探與開(kāi)發(fā),2003,30(1）:47-48.

[5]張林曄,蔣有錄,劉華,等.東營(yíng)凹陷油源特征分析[J].石油勘探與開(kāi)發(fā),2003,30(3）:61-64.

[6]劉震,張善文,趙陽(yáng),等.東營(yíng)凹陷南斜坡輸導(dǎo)體系發(fā)育特征[J].石油勘探與開(kāi)發(fā),2003,30(3）:84-86.

[7]陸先亮.渤海灣盆地新生代斷裂活動(dòng)及其對(duì)含油氣系統(tǒng)和油氣分布的影響[J].油氣地質(zhì)與采收率,2005,12(3）:31-36.

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A study on the controlling factors of petroleum accumulation in Shahejie Formation in Tong-Wang fault belt

Wang Li
(Xianhe Oil Production Plant of SINOPEC Shengli Oilf ield Company,Dongying257000）

Tong-Wang fault belt is located in the east of the south slope of Dongying Sag,Jiyang Depression.Shahejie Formation is the major oil-bearing layer in this area.Through the research on hydrocarbon source rocks,reservoir rocks,pore fluid dynamic field,high quality transportation system and the fracture characteristics,etc.,it is determined that the hydrocarbon source rocks in Niuzhuang Sag are mainly subdeep lacustrine-deep lacustrine dark mudstone and oil shale of Es4s and Es3.The distribution of oil and gas is circular or semi-circular with oil-generation subsag as the center;major types of reservoir in this area are the large delta reservoir sandbodies of Es3 and the littoral-shallow lacustrine nearshore sand bar,offshore sand bar and sheet sandstone of Es4s and Es4z.Sand-fault transportation system is high quality transportation system in this area.Oil and gas moves along fault and sand body from north to Tong-Wang fault belt in the south where normal pressure with normal temperature and normal pressure with high-temperature exists.Oil-gas reservoirs in Tong-Wang fault belt are structural reservoirs which controlled by faults.The middle-shallow formationsof western Wangjiagang oil field are favorable areasfor fault reservoirs and northern Wangjiagang region and the northwestward Chenguanzhuang region are favorable exploration areas for subtle reservoirs and fault-lithologic combination reservoirs.

petroleum accumulation;controlling factor;Shahejie formation;Tong-Wang fault belt

TE122.3

A

10.3969/j.issn.1008-2336.2010.01.014

1008-2336(2010）01-0014-07

2009-10-31;改回日期:2009-12-15

王利(1969—）,女,工程師,石油地質(zhì)專業(yè),現(xiàn)從事地質(zhì)勘探研究工作。E-mail:wangl1126@163.com。