束鹿凹陷西斜坡中部成藏因素分析

李冬梅，戴明建，于興河，李勝利

(1.北京溫菲爾德石油技術開發(fā)有限公司，北京 100191;2.中國地質大學，北京 100083)

束鹿凹陷西斜坡中部成藏因素分析

李冬梅1，戴明建2，于興河2，李勝利2

(1.北京溫菲爾德石油技術開發(fā)有限公司，北京 100191;2.中國地質大學，北京 100083)

束鹿凹陷存在多種圈閉類型的油藏，由于巖性復雜、斷層發(fā)育等因素，導致凹陷內(nèi)油氣成藏規(guī)律性差異很大，需要進一步認識成藏主控條件。綜合利用地震、鉆井、測井、地質及地球化學等資料，研究區(qū)內(nèi)烴源巖分布規(guī)律和斷層系統(tǒng)的發(fā)育特征，進一步總結了斷層與烴源巖的空間配置關系對區(qū)內(nèi)油氣成藏的控制作用。其中，晉105、晉95、晉93以及晉94斷塊油氣成藏均受控于斷層與烴源巖的空間配置關系。研究斷層與烴源巖的空間配置關系，對區(qū)內(nèi)可能發(fā)育的有利油氣區(qū)帶進行預測，為研究區(qū)勘探開發(fā)提供了有利的方向。

油藏;圈閉;烴源巖;成藏因素;束鹿凹陷

引 言

束鹿凹陷自1976年鉆探以來，相繼在西斜坡中部的沙二、沙三段發(fā)現(xiàn)了以晉93、晉95、晉94、晉105斷塊為代表的砂巖油藏，以晉116x井、晉98x井為代表的角礫巖、泥灰?guī)r巖性油藏，是目前束鹿凹陷西斜坡勘探較為成熟的地區(qū)，各種勘探開發(fā)資料豐富，油藏地質研究成果較多。但是，勘探實踐表明，該區(qū)油藏圈閉類型眾多，成藏與圈閉關系復雜，現(xiàn)有的研究認識難以滿足油田進一步勘探開發(fā)需求。因此，需要對研究區(qū)內(nèi)油藏的成藏機理進行深入研究和再認識，科學地預測出有利的油氣成藏區(qū)。根據(jù)研究區(qū)現(xiàn)有資料及成果，本文重點研究了斷層與烴源巖空間配置關系及其對成藏的約束或控制作用，為油氣成藏有利區(qū)帶預測提供科學依據(jù)。

1 烴源巖空間分布

束鹿凹陷烴源巖在沙一、沙三段均有發(fā)育，厚度達200～600 m，生油高峰期為館陶組中期—平原組時期。其中，沙一段烴源巖的巖性以灰色泥巖、頁巖、泥灰?guī)r、生物灰?guī)r為主，有機碳含量為0.44%，氯仿瀝青“A”含量為0.0439%，總烴含量為126 μg/g，生烴能力較差，層位較淺，屬于未熟烴源巖，源巖等級為較差;沙三段烴源巖以泥巖、泥灰?guī)r為主，有機碳含量為0.45%，氯仿瀝青“A”含量為0.0619%，總烴含量為249 μg/g，生烴能力中等—好，屬于成熟烴源巖。其中，泥灰?guī)r的排烴系數(shù)為0.4，聚集系數(shù)為0.2，氯仿瀝青“A”含量為0.18%，部分達到優(yōu)質烴源巖級別，為研究區(qū)主要烴源巖層。研究區(qū)內(nèi)干酪根為Ⅱ型和Ⅲ型，以Ⅲ型為主，生烴門限溫度達101℃，區(qū)內(nèi)烴源巖有機質生烴門限深度為 2 800 m［1］。

利用烴源巖的地化分析資料(晉97、晉98、晉116x等井)與電阻率和聲波測井響應，建立了烴源巖測井ΔlgR評價模型［2］，對西斜坡的沙河街組主要烴源巖發(fā)育進行了測井分析。根據(jù)秦建中等人烴源巖劃分標準［3］，通過烴源巖測井處理解釋對烴源巖質量進行分類評價，對分類厚度進行統(tǒng)計，獲得了束鹿凹陷中等—較好烴源巖厚度分布(圖1)。

研究表明，研究區(qū)沉積主要發(fā)生在斜坡形成的沉降過程中，隨著斜坡傾角逐漸增大，斷層活動明顯，沉積后期斷裂活動強烈，早、中期以超覆沉積為主，晚期以退覆沉積為主，頂部剝蝕作用較強，泥巖沉積與烴源巖關系密切，其空間分布特征與優(yōu)質烴源巖大體上一致［4］。研究區(qū)斜坡帶的烴源巖主要發(fā)育于斜坡帶中南部，且以中部為主，整體上表現(xiàn)為斜坡底部(斜坡內(nèi)帶)烴源巖沉積厚度大，靠近斜坡頂部(斜坡外帶)烴源巖厚度較薄。從方位上看，研究區(qū)內(nèi)的東南部中等—較好烴源巖最厚，生油能力最強，主要分布在3 000 m以下，超過了有機質生烴門限深度，具有良好的生烴能力。

圖1 束鹿凹陷西斜坡中等—較好烴源巖分布

2 斷層發(fā)育特征

地震與鉆測井資料的斷層解釋結果顯示，研究區(qū)斷層全部為拉張性正斷層。主要發(fā)育順向斷層和逆向斷層2種類型，順向斷層斷裂面與斜坡傾向一致，逆向斷層斷裂面與斜坡面接近垂直。斷層走向主要為NE—SW，調整斷層顯示不同的扭轉走向，局部近E—W。

研究區(qū)主要順向斷層有2條，有逆向斷層5～7條。斷層長度為0.6～20.0 km，斷距為10～150 m，斷裂深度受區(qū)域構造控制。斜坡內(nèi)帶區(qū)斷層深度較大，可斷裂至烴源巖地層;外帶區(qū)斷層深度較小，最深斷至不整合面附近。從整體上分析，研究區(qū)斷層發(fā)育呈現(xiàn)復雜的網(wǎng)狀特征，受其控制的斷塊規(guī)模普遍偏小，面積為0.5～11.8 km2。依據(jù)地震和測井資料對研究區(qū)斷層、斷塊進行參數(shù)統(tǒng)計(表1)，顯示了研究區(qū)斷層復雜，規(guī)模較小等特點。

為了進一步認識研究區(qū)斷層發(fā)育特征，通過對過井、鄰井投影剖面油藏發(fā)育與斷層發(fā)育關系的研究(圖2)，認為3條規(guī)模較大的斷層分別斷至烴源巖層，發(fā)育于館陶時期的喜山II幕構造運動時期，活動劇烈，斷裂發(fā)育，烴源巖達到成熟期。進一步通過油源對比以及油品資料分析，證實研究區(qū)油氣藏的油氣來源主要來自于沙三段烴源巖，油氣在生烴高峰期沿著活動的斷層垂向上運移，依靠側向不同巖性對接封堵［5］及頂部封蓋，成藏于斷塊的脊部。如晉95斷塊油藏，順向斷層與反向斷層的上盤派生的補償斷層使得油氣運移方向分流，為補償斷層斷塊油藏的形成提供了條件，如晉93斷塊﹑晉94斷塊油藏。

表1 束鹿凹陷中部典型斷塊斷層參數(shù)

圖2 束鹿西斜坡中部斷層與油藏發(fā)育特征關系

3 源－斷配置成藏分析與有利區(qū)帶預測

在油氣成藏的生、儲、蓋、運、圈、保6大要素中，各要素的合理配置是形成油氣藏特別是大油氣藏的關鍵［6］。其中，烴源巖規(guī)模及有機質豐度、成熟度是決定生烴量的關鍵要素，運移通道是油氣成藏的基本條件，在成藏分析中必須加以重點研究。束鹿凹陷西斜坡中部油藏勘探開發(fā)的成果表明，油藏分布以反向正斷層控油為主，斷層斷距較小，斷層兩側儲層發(fā)育，圈閉面積小、幅度低，含油寬度窄，縱向上形成多套油層，靠近斜坡外帶的順向斷層控油的油藏很少，這主要取決于斷層發(fā)育區(qū)域與烴源巖的豐度關系，館陶時期發(fā)育的斷至烴源巖層的斷層形成了油氣運移的主要通道——油源斷層，不同于反向斷塊在順向斷塊上盤鉆錄井顯示油氣活躍，但缺少實際的油氣層，在油氣成藏中主要起到溝通儲層與烴源巖的疏導作用。在發(fā)育油源斷層的厚層烴源巖區(qū)域，所形成的油氣藏含油面積較大，如晉95斷塊油藏。

油藏形成受烴源巖和斷層空間上的配置關系影響，同時，時間上的配置關系也同樣控制了油氣藏的形成，與油氣沿著油源斷層的垂向運移能力、油源充足程度、斷層開啟與封閉等多種因素有關［7－10］。從研究區(qū)地層縱剖面上來看，斷層與油藏發(fā)育關系顯示了斷層控油的特征，同時也顯示了斷層與地層不整合對油氣的輸導作用。其中，油源斷層是主要的疏導層，形成了以沙二、沙三段為主的晉95、晉93、晉94、晉105等多個斷塊油藏，主要烴源巖發(fā)育于研究區(qū)中部，充足的油源供給通過油源斷層輸導在斜坡上傾部位緊鄰烴源巖區(qū)聚集成藏，形成構造油藏，如晉95、晉105、晉93以及晉94斷塊油藏。而巖性油氣藏(如晉古7、晉116x、晉98x等井)遠離烴源巖，缺乏油源斷層輸導，圈閉成藏效果明顯變差(圖2、3)。綜合分析認為，研究區(qū)油氣成藏的主控因素是烴源巖分布與油源斷層的配置關系。

圖3 束鹿西斜坡中部油藏類型分布

根據(jù)烴源巖分布與油源斷層的配置關系，在沉積層序分析的基礎上，結合斷層發(fā)育特征，分析儲層、圈閉的發(fā)育情況，指出研究區(qū)的有利成藏區(qū)為斜坡外帶的Es2—Es3地層，其中，內(nèi)帶地區(qū)以Es3下為主要成藏區(qū)。

4 結論

(1)研究區(qū)烴源巖主要發(fā)育在斜坡中部的緩坡內(nèi)帶。

(2)斜坡帶上發(fā)育的順向、反向斷層與烴源巖斷層的空間關系決定了油氣輸導和油氣成藏。

(3)油源斷層以順向斷層為主，可發(fā)育多期次油氣運移，反向油源斷層易于形成油氣圈閉的有效側向遮擋層，控制了形成油氣藏的有利區(qū)帶的展布。

(4)烴源巖與斷層發(fā)育的有利配置關系是斷層切割烴源巖，其中，斷層距離烴源巖生烴中心區(qū)域越近越有利于形成油藏。據(jù)此可以預測研究區(qū)外帶和內(nèi)帶多個潛力油藏區(qū)域，為研究區(qū)油氣勘探開發(fā)提供了有利鉆井目標區(qū)。

［1］梁狄剛，曾憲章，王雪平，等.冀中凹陷油氣的生成［M］.北京:石油工業(yè)出版社，2001:58－65.

［2］王貴文，朱振宇，朱廣宇.烴源巖測井識別與評價方法研究［J］.石油勘探與開發(fā)，2002，29(4):50－52.

［3］江其勤.石油地質樣品分析測試技術及應用［M］.北京:石油工業(yè)出版社，2006:69－78.

［4］昌建波，吳欣松，姚睿.莫里青斷陷雙陽組巖性油氣藏成藏主控因素分析［J］.特種油氣藏，2010，17(2):48－53.

［5］趙政權，徐天昕，劉鳳蕓，等.順向斷鼻構造的圈閉條件分析——以冀中坳陷束鹿凹陷中部為例［J］.石油天然氣學報，2008，30(3):213 －216.

［6］龐雄奇.油氣成藏機理研究圖集［M］.北京:石油工業(yè)出版社，2003:8－18.

［7］趙密福，劉澤容，信荃麟，等.控制油氣沿斷層縱向運移的地質因素［J］.石油大學學報:自然科學版，2001，(25)6:21－24.

［8］徐海霞，劉大錳，曾翔宇，等.葡北鞍部地區(qū)斷層封閉性演化及其對成藏的控制作用［J］.石油天然氣學報，2008，30(1):32 －37.

［9］Doughty P T.Clay smear seal and fault sealing potential of an exhumed growth fault，Rio grande Rift，New Mexico［J］.AAPG Bulletin，87(3):427 －444.

［10］付廣，高倩.凹陷區(qū)邊部上生下儲式油成藏主控因素及模式——以松遼盆地肇41—州58區(qū)塊葡萄花油層為例［J］.特種油氣藏，2010，17(4):15－18.

Analysis of hydrocarbon accumulation factors in the middle of west slope of Shulu depression

LI Dong － mei1，DAI Ming － jian2，YU Xing － he2，LI Sheng － li2
(1．Winfield Oil Services Ltd．，Beijing100191，China;2．China University of Geosciences，Beijing，100083，China)

Reservoirs with different kinds of traps exist in Shulu depression and the hydrocarbon accumulation patterns differ greatly within the depression due to complicated lithology and well－developed faults，so the major control conditions of the accumulations need further understanding．This paper comprehensively used the seismic，drilling，logging，geologic and geochemical data，investigated the distribution patterns of the source rocks and the development features of fault systems in the study area，and summarized the control function of the spatial configuration between faults and source rocks on the hydrocarbon accumulations in the area．The hydrocarbon accumulations in fault block Jin105，Jin95，Jin93 and Jin94 are all controlled by the spatial configuration between faults and source rocks．The investigation of the spatial configuration between faults and source rocks could predict the potential favorable oil and gas zones and provide guidance for the exploration and development of the study area．

reservoir;trap;hydrocarbon source rock;hydrocarbon accumulation factor;Shulu depression

TE122.3

A

1006－6535(2012)01－0031－03

20110407;改回日期20110426

國家自然科學基金“陸相湖盆斜坡帶順坡流與沿坡流相互作用機理及沉積構型響應”(41072084)

李冬梅(1972－)，女，工程師，1995年畢業(yè)于西南石油大學礦產(chǎn)地球物理專業(yè)，2010年畢業(yè)于中國地質大學(北京)資源勘查工程專業(yè)，獲博士學位，現(xiàn)主要從事石油地質綜合研究工作。

編輯 黃華彪