論油氣運(yùn)移的“高速公路”及源外找油思想①

潘樹(shù)新 衛(wèi)平生 袁劍英 王天奇 趙志魁 趙占銀 王立賢 雷 明

(1.成都理工大學(xué)沉積地質(zhì)研究所 成都 610059; 2.中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院西北分院 蘭州 730020;3.中國(guó)石油吉林油田公司 吉林松原 138001)

論油氣運(yùn)移的“高速公路”及源外找油思想①

潘樹(shù)新1,2衛(wèi)平生2袁劍英2王天奇2趙志魁3趙占銀3王立賢3雷 明2

(1.成都理工大學(xué)沉積地質(zhì)研究所 成都 610059; 2.中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院西北分院 蘭州 730020;3.中國(guó)石油吉林油田公司 吉林松原 138001)

源控論認(rèn)為,有效烴源巖的展布范圍或者生油凹陷的展布范圍控制了油氣的平面分布,油氣主要分布在距離主力生油洼陷20～30 km的范圍內(nèi)。松遼盆地西部斜坡大部分地區(qū)超出有效烴源巖的展布范圍,但在西坡發(fā)現(xiàn)了富拉爾基油田、平洋油氣田、圖牧吉油砂礦和套保油田等油區(qū)。筆者在松南西斜坡發(fā)現(xiàn)一條大型“人字”形溝谷體系,該溝谷體系對(duì)白城水系具有重要的控制作用,在河道上的探井都有良好的油氣顯示,套保和圖牧吉油田(距離主力生油凹陷達(dá)120 km)的成因也與溝谷體系有關(guān)。嫩一、二段湖相泥巖形成的區(qū)域性蓋層,溝谷體系的高孔-高滲儲(chǔ)層以及單傾斜坡使得長(zhǎng)嶺凹陷生成的油氣具備了向西部斜坡長(zhǎng)距離運(yùn)移的地質(zhì)條件。因此,盆緣發(fā)育的“人字”形溝谷體系及其控制的河道沉積是油氣長(zhǎng)距離運(yùn)移的“高速公路”,只要存在圈閉條件,沿著“高速公路”就可以實(shí)現(xiàn)“源外”找油。

源控論 盆緣溝谷體系 油氣運(yùn)移的高速公路 源外找油 松遼盆地

0 引言

油氣二次運(yùn)移是石油地質(zhì)學(xué)研究的重要內(nèi)容,也是實(shí)際勘探中要解決的重要問(wèn)題。國(guó)內(nèi)外對(duì)油氣運(yùn)移二次相態(tài)、動(dòng)力、通道、方向、數(shù)量、距離、試驗(yàn)?zāi)M等方面都取得了很大的進(jìn)展[1～16]。

20世紀(jì)50年代以來(lái),中國(guó)對(duì)油氣二次運(yùn)移通道和運(yùn)移距離得到了更為廣泛的關(guān)注,這是因?yàn)槎咧苯記Q定了油氣藏的空間分布,對(duì)油氣勘探具有重要的指導(dǎo)意義。我國(guó)學(xué)者在油氣運(yùn)移距離方面取得了豐碩的研究成果,并提出“源控論”的找油思想?！霸纯卣摗奔唇^大多數(shù)含油氣單元(包括盆地、凹陷及成油系統(tǒng)等),只發(fā)生過(guò)短距離的油氣運(yùn)移,油氣就近聚集在烴源巖分布區(qū)內(nèi)或其鄰近地帶,生烴區(qū)基本上控制了油氣田的分布范圍,這是源控論的主導(dǎo)思路,油氣的短距離運(yùn)移是源控論的核心[17]。

源控論的提出有效地指導(dǎo)了我國(guó)陸相沉積盆地的油氣勘探。但是在國(guó)內(nèi)外,經(jīng)常發(fā)現(xiàn)不少由于油氣長(zhǎng)距離運(yùn)移而形成的“源外”大型油氣田,探索這些油氣田的形成機(jī)理和分布規(guī)律有重要的理論和實(shí)踐意義。本文以松遼盆地南部西斜坡為例,對(duì)油氣長(zhǎng)距離運(yùn)移的地質(zhì)條件、“源外”油藏分布規(guī)律進(jìn)行了系統(tǒng)分析。

1 西斜坡地質(zhì)背景

松遼盆地西部斜坡跨越大慶和吉林兩個(gè)油區(qū),東起龍虎泡-紅崗階地,西至盆地邊界,北起齊齊哈爾以北,南以西南隆起區(qū)為界,勘探面積約4.3 X 104km2,屬較低勘探程度區(qū)?；讟?gòu)造形態(tài)為一東傾的區(qū)域單斜,在單斜背景下,發(fā)育白城-安廣鼻狀隆起和安廣、興隆山等局部凸起.1和T2反射層構(gòu)造形態(tài)基本繼承了基底構(gòu)造形態(tài),由于后期構(gòu)造,發(fā)育了一些低幅度的斷鼻和背斜構(gòu)造。構(gòu)造坡度東陡西緩,傾角0.5°～1.5°。

西斜坡勘探目的層主要為薩爾圖和高臺(tái)子油層,自20世紀(jì)60年代至今,西部斜坡從北向南先后發(fā)現(xiàn)了富拉爾基油田、平洋油氣田、圖牧吉油砂礦和套保油田等,找到阿拉新、二站和白音諾勒等氣田(圖1),顯示該地區(qū)蘊(yùn)含豐富的油氣資源,油藏類(lèi)型主要為巖性、構(gòu)造-巖性油藏。

西部斜坡大部分地區(qū)處于有效烴源巖的展布范圍之外(圖1),已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的油氣田距離主力生油洼陷分別為30～120 km。因此,超出“源控”范圍找油及源外油氣成藏的分布規(guī)律、油氣運(yùn)移路徑等問(wèn)題一直是制約本區(qū)油氣資源勘探與開(kāi)發(fā)的核心問(wèn)題之一。

關(guān)于西斜坡油氣長(zhǎng)距離運(yùn)移的問(wèn)題,大慶油田及有關(guān)學(xué)者認(rèn)為:大慶探區(qū)西斜坡的富拉爾基、平洋等油氣田的主輸導(dǎo)通道是脊?fàn)顦?gòu)造和正向構(gòu)造[19]。通過(guò)筆者近幾年在松遼盆地開(kāi)展的工作,認(rèn)為吉林探區(qū)套保油田和圖牧吉油砂區(qū)的油氣運(yùn)移途徑與大慶探區(qū)完全不同,吉林探區(qū)油氣長(zhǎng)距離運(yùn)移的主要通道為盆緣溝谷體系及其控制下的河道沉積。

圖1 研究區(qū)位置圖Fig.1 Location and tectonic division of Songliao Basin

2 西斜坡溝谷體系與油氣運(yùn)移的“高速公路”

2.1 西斜坡溝谷體系

在松遼盆地南部西部斜坡地區(qū),筆者研究發(fā)現(xiàn)一條由基底控制的大型溝谷體系,平面分布位置見(jiàn)圖1,剖面見(jiàn)圖2。該溝谷基底巖性主要為變質(zhì)巖、火山巖以及少量的花崗侵入巖,溝谷寬2～6km。從圖2可以看出,該溝谷體系具有向兩側(cè)上超充填的結(jié)構(gòu),溝谷中央地層明顯大于兩側(cè)高部位。另外由于流體侵蝕作用,地震剖面上還具有明顯的同向軸終止及破碎現(xiàn)象。通過(guò)對(duì)基底的刻畫(huà),該溝谷體系整體呈東西向展布,在白城以東地區(qū)分為兩枝,一枝延伸到白城地區(qū);另一枝延伸至圖牧吉方向(圖3),在平面上呈“人”字形展布(圖1),其中到圖牧吉地區(qū)的溝谷總長(zhǎng)度達(dá)120 km,到套保地區(qū)的溝谷約70 km。

構(gòu)造控制沉積,沉積反映構(gòu)造。西斜坡“人”字形溝谷體系對(duì)松南西斜坡白城水系的展布起著重要的控制作用,從泉頭組到姚家組,白城水系長(zhǎng)期沿此溝谷體系發(fā)育(圖4)。

通過(guò)巖相、相序、測(cè)井及地震資料的研究,西斜坡“人”字形溝谷體系充填有辮狀河和湖泊相兩種相類(lèi)型。泉頭組-姚家組沉積時(shí)期,主要以辮狀河及心灘、滯留沉積等微相構(gòu)成,主要的巖相類(lèi)型為礫巖相和砂巖相,礫巖相主要分布在河道底部,分選及磨圓性較差,是構(gòu)成滯留沉積沉積的主體(見(jiàn)圖5a);砂巖相是“人”字形溝谷體系充填的主體,以長(zhǎng)石砂巖、巖屑砂巖為主,常具平行層理、板狀交錯(cuò)、槽狀交錯(cuò)層理(見(jiàn)圖5b、5c)。嫩江組初期,由于松遼湖泊面積擴(kuò)大,整個(gè)西斜坡地區(qū)主要以湖泊相沉積為主,“人”字形溝谷體系亦被深湖相、濱淺湖相泥巖所覆蓋,主要巖相為泥巖相,具水平層理、夾薄層粉細(xì)砂巖,含植物碎屑和湖相化石(見(jiàn)圖5d),常發(fā)育生物擾動(dòng)構(gòu)造。

2.2 西斜坡油氣藏的分布與溝谷體系

圖2 西斜坡溝谷體系地震剖面(剖面位置見(jiàn)圖4)Fig.2 Seismic profile of channel in the west slope of Songliao basin

西斜坡地區(qū)泉頭組-嫩江組泥巖本身沒(méi)有生烴能力。油源對(duì)比表明,套保油田和圖牧吉油砂區(qū)等“源外”油氣藏油源主要來(lái)自中央凹陷帶青山口泥巖[19,20]。松南西斜坡油氣田的分布、成因及油氣顯示規(guī)模與此溝谷體系有著重要的關(guān)系,溝谷體系的末端分別發(fā)現(xiàn)了套保油田和圖牧吉油砂區(qū)。

圖3 西坡溝谷三維可視化圖Fig.3 Visualization of 3-dimensionalmap of channel in the west slope of Songliao Basin

圖4 溝谷體系對(duì)砂巖展布的控制作用Fig.4 The channel controls the distribution of sandstones

原油甾烷ααα20SC29/(ααα20R+ααα20S)C29和原油甾烷T(mén)m/Ts的平面變化趨勢(shì)[20]也揭示西坡油氣主要來(lái)自齊家-古龍凹陷的南側(cè)和長(zhǎng)嶺凹陷的北部,油氣運(yùn)移路徑與溝谷展布基本一致。目前在該溝谷體系上的探井只有少數(shù)幾口,但都獲得了較好的油氣顯示或獲得了少量油流,并且其油氣顯示的規(guī)模明顯大于西坡其它地區(qū)。尤其值得一提的是,在該溝谷體系的上完鉆的AN6井,油氣顯示厚度達(dá)103 m,泉四段-姚家組幾乎所有砂巖都有油氣顯示,說(shuō)明該溝谷體系是油氣由東向西運(yùn)移的優(yōu)勢(shì)通道。

2.3 溝谷體系的高效運(yùn)移

運(yùn)移效率或運(yùn)聚效率為油氣的聚集量與運(yùn)移量之比,其中聚集量為疏導(dǎo)系統(tǒng)上或其上方圈閉系統(tǒng)中所聚集的有工業(yè)價(jià)值的油氣之量,運(yùn)移效率越高,聚集的油氣量就越大[16]。

目前在該溝谷體系末端發(fā)現(xiàn)的套保油田及圖牧吉油砂區(qū),資源量相當(dāng)可觀。圖牧吉油砂礦的油砂資源和套保油田探明儲(chǔ)量已達(dá)近億噸?？梢?jiàn)該溝谷體系是油氣向西坡長(zhǎng)距離運(yùn)移的高效通道。

2.4 溝谷體系的快速運(yùn)移

伊利石、油藏飽和壓力法和包裹體等成藏年代學(xué)表明[21～23],松遼盆地中淺層成藏主要為三期:嫩江組沉積末期(75 Ma)、白堊紀(jì)末期的明水組(65 Ma),古近紀(jì)末期的依安組(23 Ma),具有多期充注、幕式成藏的特點(diǎn)。而西坡成藏研究結(jié)果表明,其成藏年代主要集中在56～35 Ma(嫩末,明末-古近紀(jì)初)[24],其成藏年代甚至早于中央坳陷帶的油氣藏,表明溝谷體系是油氣長(zhǎng)距離運(yùn)移的“高速公路”。

圖5 溝谷沉積特征Fig.5 Sedimentary characters of the channel deposits

因此,盆緣發(fā)育的大型溝谷體系控制了河道的展布,這些河道是油氣運(yùn)移的“高速公路”,只要具備其它圈閉條件,超出有效烴源巖的展布范圍也可以發(fā)現(xiàn)大型油氣藏。

3 松南“源外”油氣藏的形成條件

3.1 儲(chǔ)層物性好

李明誠(chéng)認(rèn)為輸導(dǎo)層中的滲透性地層、不整合面、斷層和裂縫都是油氣側(cè)向運(yùn)移和垂向運(yùn)移的主要通道[9,10,15]。其中儲(chǔ)層的連通孔隙是油氣進(jìn)行二次運(yùn)移的基本通道,且儲(chǔ)層物性越好,油氣在儲(chǔ)層中運(yùn)移就越快、距離越長(zhǎng);儲(chǔ)層物性越差,油氣運(yùn)移則越慢、距離越近。西斜坡地區(qū)尤其是溝谷體系砂地比高達(dá)80%以上,儲(chǔ)層物性好,孔隙度20%～35%,平均為27.1%;滲透率最高達(dá)9 552 X10-3μm2,屬于高孔-高滲儲(chǔ)層。所以,油氣在溝谷體系中運(yùn)移,受到的阻力較小。

3.2 良好的區(qū)域性蓋層

松南西斜坡具有區(qū)域性分布的蓋層,即嫩一、二段泥巖,泥巖的總厚度50～150 m左右。優(yōu)越的泥巖蓋層直接覆蓋在姚家組儲(chǔ)層之上,使得油氣在向西運(yùn)移時(shí),散失量很小,非常有利于油氣的長(zhǎng)距離運(yùn)移(圖6)。

圖6 西斜坡油氣成藏模式圖Fig.6 Hydrocarbon accumulation pattern of the west slope area

3.3 側(cè)向斷層少及單傾斜坡

斷層既是油氣運(yùn)移的有利通道,也可作為油氣運(yùn)移的遮擋物,其在油氣運(yùn)移中的作用要根據(jù)實(shí)際情況分析而定。西斜坡地區(qū)整體為一東傾斜坡,并且側(cè)向斷層很少發(fā)育,這對(duì)油氣的長(zhǎng)距離運(yùn)移十分有利。

4 結(jié)論及啟示

(1)松遼盆地西部斜坡存在大量的“源外”油氣藏。研究表明,套保油田及圖牧吉油砂區(qū)的成藏與聚集與盆緣發(fā)育的溝谷體系有關(guān)。因此,盆緣發(fā)育的溝谷體系及其控制下的河道沉積是油氣高效、快速運(yùn)移的“高速公路”。

(2)在盆緣勘探中,應(yīng)當(dāng)注意這些大型溝谷體系。只要存在圈閉條件,完全可以跳出有效烴源巖的展布范圍來(lái)尋找“源外”油氣藏。

承蒙審稿專(zhuān)家和編輯對(duì)本文初稿提出有益建議,謹(jǐn)致謝忱。期望通過(guò)本文能促進(jìn)中國(guó)“源外”油氣藏的研究和勘探。

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Expressway of Hydrocarbon M igration and the Thought to Find the Reservoirs beyond the Region of Source Rock

PAN Shu-xin1,2WEIPing-sheng2YUAN Jian-ying2WANG Tian-qi2WANG Jian-gong2ZHAO Zhi-kui3ZHAO Zhan-ying3WANG Li-xian3LEIMing2
(1.Sedimentary Institute of Chengdu University of Technology,Chengdu 610059; 2.Research Institute of Petroleum Exp loration&Development-Northwest(NWGI),PetroChina,Lanzhou 730020; 3.Jilin Oilfield,CNPC,Songyuan Jilin 138001)

According to source control theory,most reservoirs lie in ambient region of source rock.The kernel content of“Source Control Theory”is that oil&gasmigration distance is short.Most of them distribute between 20 km and 30 km.The west slope in the Songliao basin is outside of source rock distribution.However,several oilfield have been found in thewest slope,such as Fulaerji,Pingyang,Taobao,Tumujiand so on.A large channel is found in the west slope and this research shows that this channel control distribution of Baicheng&Honggang river system.The channel and its river system is themost effectivemigration way for the reservoirs in the west slope.The wells in this channel all have good signs oilmigration.The regional cap formed by the lacustrine shale in NenⅠandⅡmembers, sandstone of high porosity and high permeability in the channel,and single slanted slope provide the geologic conditions for the hydrocarbon generated in Changelin Sag tomigrate towards the west slope the channel and its river is a kind of expressway of hydrocarbonmigration.Therefore,it is possible thatexplorermay seek reservoirs alone expressway beyond the region of source rock.

source control theory;fluvial channels;expressway of hydrocarbon migration;reservoirs beyond resource;Songliao Basin

潘樹(shù)新 男 1974年出生 在讀博士 沉積學(xué)及石油地質(zhì)學(xué) E-mail:ltpan@126.om

TE122.1

A

1000-0550(2011)03-0599-06

①?lài)?guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目(編號(hào):2007CB209604)資助。

2010-03-02;收修改稿日期:2010-09-15