東營(yíng)凹陷南斜坡西段孔一-沙四下亞段紅層成藏特征

崔建國(guó)

(中國(guó)石化勝利油田分公司地質(zhì)科學(xué)研究院,山東東營(yíng)257015)

東營(yíng)凹陷南斜坡西段孔一-沙四下亞段紅層成藏特征

崔建國(guó)

(中國(guó)石化勝利油田分公司地質(zhì)科學(xué)研究院,山東東營(yíng)257015)

孔一-沙四下亞段是紅層的主要發(fā)育層段,是東營(yíng)凹陷南部勘探程度較低的層系,具有較大的勘探潛力。該層系成藏規(guī)律復(fù)雜,油氣富集規(guī)律認(rèn)識(shí)不清。通過對(duì)成藏的系統(tǒng)剖析,明確研究區(qū)具有“三洼三層”的供油特點(diǎn),輸導(dǎo)體系分為兩種運(yùn)聚模式,提出油源斷層斷距決定上升盤有利含油層段等新的成藏認(rèn)識(shí),能夠有利的指導(dǎo)紅層的勘探,對(duì)東營(yíng)南坡油氣勘探和儲(chǔ)量接替具有現(xiàn)實(shí)的指導(dǎo)作用。

紅層;輸導(dǎo)體系;斷層;斷距;油氣成藏

紅層是指東營(yíng)凹陷斷陷初始期氧化環(huán)境下的沉積物,主要發(fā)育層段是孔一亞段和沙四下亞段。由于紅層本身不具有生油能力,雖然多口井見到油氣顯示,但由于斷裂系統(tǒng)及油氣規(guī)律復(fù)雜,一直缺乏系統(tǒng)和深入的分析,從而制約了紅層的勘探進(jìn)程。筆者通過精細(xì)解剖,明確紅層油源及其油氣富集規(guī)律,以此指導(dǎo)該區(qū)的油氣藏勘探。

1 地質(zhì)概況

1.1 構(gòu)造發(fā)育特征

東營(yíng)凹陷由于構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響,具有北斷南超的構(gòu)造特點(diǎn)。南斜坡位于東營(yíng)凹陷的南部緩坡帶,北鄰博興洼陷、利津洼陷和牛莊洼陷,是具有超剝特點(diǎn)的二級(jí)構(gòu)造單元。主要目的層孔一亞段和沙四下亞段的構(gòu)造格局受控于斷陷期的兩期“幕式”活動(dòng)。其中,孔店組沉積時(shí)期郯廬斷裂帶表現(xiàn)為左旋張裂,產(chǎn)生了多組北西向斷裂;沙四段沉積時(shí)期,經(jīng)過斷陷初始期構(gòu)造轉(zhuǎn)型的調(diào)整,整個(gè)盆地受郯廬斷裂活動(dòng)右旋平移運(yùn)動(dòng)影響,形成一系列北東走向的斷裂體系。每個(gè)斷陷伸展期后,盆地普遍經(jīng)歷了短暫的區(qū)域抬升,使部分先期發(fā)育的地層遭受剝蝕[1]。根據(jù)上述構(gòu)造特點(diǎn)可劃分為斷階構(gòu)造帶、鼻狀構(gòu)造帶、地層超剝帶。其中斷階構(gòu)造帶主要發(fā)育在凹陷帶和緩坡帶轉(zhuǎn)折處,由大量近乎平行的二、三級(jí)斷層切割形成臺(tái)階,又可細(xì)分為順向斷階帶和反向斷階帶。

1.2 地層特征

研究區(qū)自下而上發(fā)育古近系孔店組、沙河街組、東營(yíng)組、新近系、第四系平原組等。南斜坡孔二亞段和孔三亞段地層缺失,孔一亞段地層直接覆蓋在中生界地層之上,可劃分為3個(gè)砂層組。沙四段劃分為沙四上亞段和沙四下亞段,沙四下亞段進(jìn)一步劃分為兩個(gè)砂層組?？滓?沙四下亞段向南盆地邊緣表現(xiàn)為上超,與下伏地層呈角度不整合接觸,向盆地內(nèi)部逐漸過渡為整合接觸。

孔一段地層以紅色、紫紅色、棕紅色泥巖與灰白色砂巖互層為主,部分地區(qū)巖性出現(xiàn)“全紅”,即砂巖、泥巖顏色都以紫紅、棕紅、桔紅色等紅色調(diào)為主。沙四下亞段地層以紅色泥巖夾灰色泥巖及灰色砂巖為主。從盆地內(nèi)部向盆地邊緣暗色地層逐漸減少,紅色地層逐漸增多。

2 沉積儲(chǔ)層特征

孔一-沙四下亞段處于盆地初始裂陷期,氣候干旱—半干旱,主要發(fā)育沖積扇、河流相、漫湖三角洲、漫湖灘壩等相類型,其中沖積扇和河流相是最重要的沉積相類型。沖積扇可進(jìn)一步劃分扇根、扇中、扇端亞相。沖積扇主要分布在盆地南坡,具有多物源的特點(diǎn),扇體前方則發(fā)育洪水期形成的漫湖灘壩沉積。通過巖心觀察與實(shí)驗(yàn)分析認(rèn)為,紅層儲(chǔ)層儲(chǔ)集性能主要受控于沉積微相,沖積扇扇中-河流相辮狀水道砂體具有較好的儲(chǔ)層條件。相同埋深下孔一亞段儲(chǔ)層物性好于沙四下亞段,按照已上報(bào)儲(chǔ)量孔隙度下限6%計(jì)算,孔一亞段、沙四下亞段有效儲(chǔ)層最大埋深可達(dá)3.70 km。

3 油氣藏主控因素

受孔一-沙四下亞段油藏構(gòu)造、地層與砂體三重因素的控制,主要形成構(gòu)造油藏、巖性油藏、地層油藏及復(fù)合油藏。宏觀上,油氣藏分布受構(gòu)造背景和主斷裂的控制,其中油氣輸導(dǎo)和構(gòu)造背景控制著油氣富集,油源斷層斷距決定了上升盤為有利含油層段;微觀上砂體邊界控制油層空間展布。

3.1 油氣來源

研究區(qū)油源條件復(fù)雜,具有“三凹三段”的油源特點(diǎn)。以油源研究及不同類型原油空間分布研究為基礎(chǔ),結(jié)合油氣運(yùn)移地球化學(xué)研究的新認(rèn)識(shí),認(rèn)為油氣藏在平面上可接受利津、博興和牛莊3個(gè)凹陷的原油?？v向上可劃分為沙四下亞段、沙四上亞段、沙三下亞段三套烴源巖。

由于受構(gòu)造、斷層輸導(dǎo)體系的控制作用,研究區(qū)不同地區(qū)接受的油源不同。西部金家-樊家地區(qū)的原油主要來自博興凹陷沙四上亞段烴源巖,同時(shí)亦有沙三下亞段烴源巖的貢獻(xiàn)[2];中部的純化地區(qū)油源為利津凹陷沙四段;東部的陳官莊-王家崗地區(qū)油源為北部的沙四段下烴源巖;另外,北部的小營(yíng)、平南及濱東地區(qū)紅層油氣主要來源自博興凹陷的沙三下亞段(圖1)。結(jié)合油氣分布表明,利津、博興和牛莊3個(gè)凹陷烴源巖生成的油氣平面上可以供給整個(gè)南坡范圍,縱向上可以深達(dá)孔店組深部。

3.2 輸導(dǎo)體系

圖1 油氣源、供油層段與構(gòu)造關(guān)系

紅層不具有生油能力,油氣只有通過有效輸導(dǎo)體系才能聚集成藏。根據(jù)源巖與圈閉的接觸關(guān)系,可將輸導(dǎo)體系分為源巖-圈閉側(cè)向?qū)有秃驮磶r-(斷層+骨架砂體)-圈閉階梯輸導(dǎo)型兩種類型(圖2),其中,油源斷層的作用尤其關(guān)鍵,油源斷層直接決定了紅層受油層系。根據(jù)紅層與上覆地層的沉積組合關(guān)系,研究區(qū)油源斷層具有3個(gè)條件:①切入烴源巖;②斷距大于150 m;③以東西向和北東向斷層為主[3]。凹陷內(nèi)部生成的油氣沿?cái)鄬酉蚰线\(yùn)移,具備油源條件的層段逐漸加深。油源斷層、骨架砂體與構(gòu)造脊匹配,即形成油氣運(yùn)移的優(yōu)勢(shì)路徑,非優(yōu)勢(shì)運(yùn)移路徑油氣在主要油源斷層上升盤富集。

圖2 油氣輸導(dǎo)模式

3.3 構(gòu)造背景

構(gòu)造背景決定了油氣聚集。研究區(qū)鼻狀構(gòu)造高部位是油氣運(yùn)移的重要指向,油氣相對(duì)富集,其中受北西向老斷層控制的鼻狀構(gòu)造帶是油氣聚集的最有利地區(qū)。目前發(fā)現(xiàn)的含油氣區(qū)主要位于研究區(qū)金家-樊家、純化-草橋、王家崗和八面河4個(gè)鼻狀構(gòu)造帶上(圖1)。

3.4 斷層作用

東營(yíng)南斜坡沙四下—孔店組發(fā)育有多條斷層。二、三級(jí)斷層向下多斷至中生界和古生界,向上可斷至沙河街組,為主要的控油斷層,控制著油氣藏在區(qū)域上的分布;四級(jí)斷層展布規(guī)律差,為區(qū)塊內(nèi)的主要封擋斷層,控制單砂體的含油性[4]。

斷層對(duì)該區(qū)油氣成藏的控制作用主要表現(xiàn)在以下3個(gè)方面:

(1)斷層輸導(dǎo)。研究區(qū)油源斷層發(fā)育與否是成藏的首要因素,油源斷層兩端的地層對(duì)接決定了紅層的含油層段。平面上延伸較遠(yuǎn)或剖面上切割較深的斷裂,起到了側(cè)向溝通遠(yuǎn)處油源、垂向溝通深部油源的作用,烴源巖排出的油氣沿這些斷裂運(yùn)移聚集至砂巖儲(chǔ)層形成油藏。斷層的組合方式?jīng)Q定了輸導(dǎo)過程中供烴層段的變化,順向斷階層段逐漸下移,反向斷塊層段逐漸上升。北西向斷層控制聚油背景。東西、北東向斷層控制了油氣來源。

(2)斷層斷距。受斷層活動(dòng)差異性的影響,油源斷層不同部位斷距不同,導(dǎo)致源儲(chǔ)對(duì)接關(guān)系不同。分析認(rèn)為,油源斷層斷距決定了上升盤有利含油層段,即與下降盤源巖直接對(duì)接的上升盤儲(chǔ)層成藏最為有利,而且下降盤源巖埋深決定了上升盤成藏深度。另外,最靠近生油凹陷的油源斷層決定了南部紅層成藏深度(圖3)。研究表明,斷距與供油層系存在以下關(guān)系,沙四下亞段成藏要求斷距為150～200 m,孔一亞段上部成藏要求斷距大于400 m,孔一亞段下部成藏要求斷距大于600 m。

圖3 紅層成藏模式

(3)斷層封堵。斷層在不同時(shí)期、不同層段的封閉性差異,致使絕大多數(shù)油氣沿?cái)鄬痈患?同時(shí)斷層產(chǎn)生和活動(dòng)的時(shí)期不同,對(duì)油氣運(yùn)聚的作用也不同。此外,構(gòu)成圈閉的斷層兩盤巖性對(duì)接關(guān)系決定了斷層封堵,進(jìn)而影響了圈閉豐度[5]。在砂泥巖層系中,橫穿斷層面的運(yùn)移主要決定于斷層兩盤并置的巖性,如果砂巖層與泥巖層并置,那么橫穿斷層面的運(yùn)移將很難發(fā)生,此時(shí)斷層主要起封堵作用。如果斷距比較小或是砂巖層很厚,斷層兩盤仍有砂巖層相通則存在橫穿斷層面的油氣二次運(yùn)移。

3.5 儲(chǔ)層因素

儲(chǔ)層的沉積類型對(duì)油氣的運(yùn)移起到一定控制作用。沖積扇和河流相沉積砂巖儲(chǔ)層厚度大,連通性好,油氣可長(zhǎng)距離運(yùn)移;水下淺灘,砂體互不連通,油氣橫向運(yùn)移條件差;南部沖積扇與北部淺灘體系之間存在儲(chǔ)層不發(fā)育的條帶,阻礙了油氣的橫向輸導(dǎo)。沉積相帶不同,其含油性和油藏類型有所不同,如沖積扇扇中亞相(砂巖百分含量大于30%)主要形成構(gòu)造油藏;沖積扇扇端、洪漫灘(砂巖百分含量約為10%～30%)可形成構(gòu)造-巖性油藏。

儲(chǔ)層發(fā)育程度與順向和反向斷層的配置關(guān)系決定了成藏范圍。對(duì)于反向斷層,南斜坡西段的斷層均可成藏,而東段在儲(chǔ)層厚度小于斷層斷距,且斷層斷距小于150 m的情況下才可能成藏;對(duì)于順向斷層,無論是南斜坡東段還是西段,其成藏條件是儲(chǔ)層厚度小于斷層斷距,而且西段斷層斷距小于300 m,東段斷層斷距小于200 m。

3.6 壓力作用

壓力系數(shù)的高低影響了含油井段和油井產(chǎn)量。根據(jù)壓力系數(shù),從凹陷到緩坡帶可依次劃分為常壓區(qū)、過渡區(qū)和常壓區(qū)。高壓區(qū)壓力系數(shù)大于1.35,儲(chǔ)層控制油氣富集,油藏類型以巖性油藏為主,非油即干;過渡區(qū)壓力系數(shù)為1.35～1.2,油氣充滿度較高;常壓區(qū)壓力系數(shù)小于1.2,油氣充滿度低,低部位明顯含水,斷裂起控制作用,油藏類型以構(gòu)造、斷塊油藏為主。

4 結(jié) 論

紅層油氣成藏規(guī)律復(fù)雜,受油源、斷層、儲(chǔ)層、壓力等多種地質(zhì)因素的復(fù)合控制。具有“三凹三層”的供油特點(diǎn),北西向鼻狀構(gòu)造帶與北東向油源斷層共同控制宏觀油氣聚集。油氣輸導(dǎo)是油氣成藏的關(guān)鍵,主要有兩種運(yùn)聚模式。油源斷層斷距決定上升盤有利含油層段,儲(chǔ)層發(fā)育程度與斷裂組合樣式控制了油藏類型。

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[3] 張善文.濟(jì)陽坳陷第三系隱蔽油氣藏勘探理論與實(shí)踐[J].石油與天然氣地質(zhì),2006,27(6):731-740,761.

[4] 李丕龍.斷陷盆地油氣聚集模式及其動(dòng)力學(xué)特征[J].石油大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2000,24(4):26-28.

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[責(zé)任編輯] 辛艷萍

P618.13

A

1673-5935(2011)01-0004-03

2010-10-19

崔建國(guó)(1960-),男,山東成武人,中國(guó)石化勝利油田分公司地質(zhì)科學(xué)研究院工程師,主要從事油氣地質(zhì)綜合研究。