松遼盆地太東斜坡區(qū)葡萄花油層油水分布規(guī)律及主控因素

劉宗堡，閆 力，俞 靜，劉云燕

（1.東北石油大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，黑龍江 大慶 163318； 2.大慶油田有限責(zé)任公司 第八采油廠，黑龍江 大慶163514； 3.大慶油田有限責(zé)任公司 勘探開發(fā)研究院，黑龍江 大慶 163712）

0 引言

大型凹陷源外斜坡區(qū)油氣聚集機(jī)制與油水分布規(guī)律是石油地質(zhì)學(xué)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)，人們基于地球化學(xué)特征、構(gòu)造演化作用、層序地層學(xué)、斷裂系統(tǒng)和輸導(dǎo)體系，對不同類型斜坡油氣“宏觀”運(yùn)聚成藏規(guī)律進(jìn)行研究.付曉飛等［1］從油氣分布、成藏規(guī)律及成藏模式分析松遼盆地西部斜坡北段油氣富集規(guī)律，認(rèn)為位于油氣運(yùn)移路徑上的圈閉才是有效圈閉.李水福等［2］運(yùn)用生物降解油方法，進(jìn)行油源對比分析，采用C29藿烷替代C30藿烷計(jì)算伽馬蠟烷指數(shù)，認(rèn)為使用新伽馬蠟烷指數(shù)（伽馬蠟烷／2xC29藿烷）更能反映生物降解原油的母源水體環(huán)境.劉志宏等［3］利用區(qū)域地質(zhì)資料、鉆井資料和地震解釋成果等，確定構(gòu)造特征及變形時(shí)間，認(rèn)為阿爾金斷裂兩側(cè)發(fā)育的向斷裂逐漸收斂的近東西向背斜具有擠壓構(gòu)造特征，是阿爾金斷裂左行走滑作用派生的近南北向擠壓應(yīng)力場和遞進(jìn)變形作用的產(chǎn)物，與阿爾金走滑斷裂同時(shí)形成.劉宗堡等［4］應(yīng)用高分辨率層序地層學(xué)理論，研究10口井巖心和1 256口井測井資料，得出葡萄花油層主要儲(chǔ)層水下河道砂體比原認(rèn)識(shí)更連續(xù)，并且延伸較遠(yuǎn)，分流平原、內(nèi)前緣相帶南移36km，對深入認(rèn)識(shí)該區(qū)油藏類型、聚油規(guī)律，特別是高含水期剩余油挖潛具有重要意義.王有功等［5］將尚家地區(qū)斷裂在源巖的大量生排烴期劃分繼承性活動(dòng)斷裂和未發(fā)生活動(dòng)的遮擋斷裂，建立活動(dòng)性斷裂控制斷裂兩盤儲(chǔ)層砂巖對接側(cè)向輸導(dǎo)油的運(yùn)移模式，并研究松遼盆地尚家油田扶余、楊大城子油層，尚家油田扶余、楊大城子油層油水分布關(guān)系復(fù)雜，在油成藏運(yùn)移過程中主要受活動(dòng)性斷層控制.趙健等［6］從油氣運(yùn)移角度分析砂體在地質(zhì)歷史時(shí)期的連通、物性條件，研究塔中地區(qū)志留系柯坪塔格組砂巖，得出早期原油運(yùn)聚的瀝青砂巖和后期油氣運(yùn)聚的輕質(zhì)油砂巖的分布特征，確定二疊紀(jì)末期以來柯坪塔格組上亞段和下亞段為2個(gè)相對獨(dú)立的輸導(dǎo)層.劉宗堡等［7］運(yùn)用巖心、測井和地震等資料，分析松遼盆地長10扶余油層油氣來源、砂體展布、構(gòu)造特征和油水分布等成藏因素，認(rèn)為油空間分布主要受控于優(yōu)勢輸導(dǎo)通道.許懷智等［8］綜合利用地震、測井、巖心、巖屑分析化驗(yàn)資料及古生物資料等，研究瓊東南盆地中央峽谷形態(tài)、沉積充填特征及其油氣地質(zhì)意義，認(rèn)為峽谷不僅是碎屑物質(zhì)的通道，也是碎屑物質(zhì)卸載堆積和油氣運(yùn)移、富集的重要場所，發(fā)育隱蔽巖性和構(gòu)造—巖性復(fù)合油氣藏.劉豪等［9］應(yīng)用嚴(yán)格的地震—鉆井結(jié)合，采用強(qiáng)調(diào)客觀物理關(guān)系的方法，研究南海珠江口盆地HZ地區(qū)珠江組沉積時(shí)期，得出強(qiáng)制性水退所形成的進(jìn)積砂體能夠形成較好的形態(tài)圈閉.黃勁松等［10］運(yùn)用地震解釋成果、測井解釋資料、試油試采動(dòng)態(tài)開發(fā)數(shù)據(jù)等，研究貝爾凹陷貝中油田，得出斷層斷失作用、受晚期反轉(zhuǎn)斷層調(diào)整作用和開發(fā)過程中油動(dòng)態(tài)運(yùn)聚過程是造成貝中含油性差區(qū)或水區(qū)形成的主要控制因素.吳海瑞等［11］在沉積微相精細(xì)研究的基礎(chǔ)上，提出由小層級平面單支砂體在不同的成藏條件下控制形成的巖性、斷層—巖性圈閉為最小控油、聚油單元，并揭示垂向多個(gè)小層、平面多個(gè)單支砂體形成的圈閉，以及非圈閉在空間上復(fù)雜疊合是導(dǎo)致本區(qū)油水分布復(fù)雜的根本原因.李連生等［12］認(rèn)為對于同一構(gòu)造背景上發(fā)育的多個(gè)沉積砂體，雖然作為油氣運(yùn)移通道或儲(chǔ)集體，但是砂體與烴源巖的配置關(guān)系不同，其油氣充注量存在較大差異.黃桂雄等研究［13］表明，三肇凹陷是松北探區(qū)薩爾圖、葡萄花、高臺(tái)子油層油氣源區(qū)，其生成的油氣可從哈爾濱東和呼蘭處運(yùn)移到達(dá)松北探區(qū)，哈爾濱東和呼蘭油氣保存條件相對較好，其余地區(qū)較差.宮帥汝等［14］認(rèn)為在分支河道和水下分支河道砂體控制的區(qū)域，砂巖單層厚度大，平面上連片，最有利于油氣富集.對斜坡區(qū)不同類型斷層與成因單砂體匹配樣式及對油聚集和分布控制作用的“微觀”研究還未見報(bào)道.

太東斜坡區(qū)葡萄花油層自2008年投入開發(fā)以來，由于油水分布復(fù)雜及成藏主控因素不清，多口井投產(chǎn)初期即呈現(xiàn)高含水率，嚴(yán)重制約開發(fā)區(qū)外擴(kuò)和評價(jià)區(qū)優(yōu)選.根據(jù)“單一圈閉”內(nèi)斷層與單砂體匹配樣式，筆者分析油水空間分布特征，明確斜坡區(qū)油氣成藏的主控因素，為類似大型凹陷源外斜坡區(qū)有效動(dòng)用提供指導(dǎo).

1 區(qū)域地質(zhì)概況

太東斜坡區(qū)構(gòu)造上位于松遼盆地中央拗陷區(qū)內(nèi)的三肇凹陷西部，東接宋芳屯鼻狀構(gòu)造、南臨永樂向斜、西接大慶長垣、北部與衛(wèi)星油田接壤，整體表現(xiàn)為西北高、東南低的單傾斜坡，面積約為1 000km2（見圖1）.中新生代地層自下而上沉積火石嶺組、沙河子組、營城組、登婁庫組、泉頭組、青山口組、姚家組、嫩江組、四方臺(tái)組、明水組、依安組、大安組、泰康組和第四系地層，其中上白堊統(tǒng)姚家組一段葡萄花油層為區(qū)內(nèi)主要產(chǎn)油層位.油源對比表明，太東地區(qū)油氣主要來自三肇凹陷徐家圍子向斜的青一段源巖，少量來自永樂向斜的青一段源巖，為典型的凹陷斜坡區(qū)有效烴源巖外成藏［15］.葡萄花油層沉積時(shí)期受盆地北部物源供給和湖平面頻繁波動(dòng)影響，研究區(qū)主要發(fā)育砂地厚度比較低的三角洲前緣亞相沉積體系.

2 油藏解剖及油水分布規(guī)律

2.1 油藏解剖及控油特征

不同類型油藏的形成具有特殊的聚集機(jī)制，是構(gòu)造背景、斷層特征和砂體展布規(guī)律等控藏要素有效的時(shí)空匹配.太東地區(qū)葡萄花油層為向東南方向傾沒的簡單斜坡，斷層特征主要發(fā)育近南北向的正斷層分割斜坡區(qū)“塹—壘”相間，同時(shí)淺水三角洲的儲(chǔ)層沉積特征控制葡萄花油層，發(fā)育低砂地厚度比和北北西向分流河道，即在北西—南東向傾沒的斜坡背景下，近南北向斷層與北西向分流河道砂體小角度相交匹配，形成多種組合樣式的斷層—巖性油藏.

分析斜坡區(qū)51個(gè)單一控油圈閉斷層與單砂體匹配樣式，認(rèn)為斜坡區(qū)圈閉類型主要?jiǎng)澐譃?大類4亞類，由于斜坡區(qū)主要微相類型為平面連續(xù)且延伸較遠(yuǎn)的分流河道，斷層—巖性圈閉占92%，而局部斷層與河道砂體平常，造成駝狀的席狀砂或河口壩聚油，形成少量巖性圈閉油藏.圈閉要素和動(dòng)態(tài)產(chǎn)能分析表明：由于反向斷層圈閉幅度高、面積大和上傾方向下降盤泥巖遮擋，斷層—巖性圈閉內(nèi)聚油效果最好（見表1）.

表1 斜坡區(qū)圈閉類型及控油特征

2.2 油水分布特征

太東斜坡區(qū)油平面分布具有東西分帶特征，受4條近南北向“斷層帶”分割控制，斜坡區(qū)自東向西依次可以劃分為5個(gè)斷階帶.由于油氣東西向側(cè)向運(yùn)移、源外斜坡區(qū)油氣供給整體不足和斷層帶側(cè)向遮擋影響，5個(gè)斷階帶含油面積比率自東向西逐級減少，含油性逐漸變差，且油平面上多位于斷層帶的鄰近生油凹陷一側(cè)（單一斷階帶西側(cè)的高部位），受斷層側(cè)向封閉性差異影響，各斷階帶不同部位油氣聚集高度和分布范圍差異較大，但整體表現(xiàn)為上油下水特征（見圖2）.

油氣垂向分布特征整體與儲(chǔ)層砂巖發(fā)育特征一致，如各單元砂巖有效累計(jì)厚度與砂巖累計(jì)厚度變化規(guī)律相同，受葡萄花油層垂向上先水退后水進(jìn)沉積演化序列影響，各單元砂巖厚度和有效厚度發(fā)育“雙峰”特征，油氣主要分布在葡萄花油層中部的低水位期，特別是葡萄花油層上部PⅠ22單元沉積時(shí)期，物源供給和波浪改造作用較強(qiáng)，席狀砂大面積穩(wěn)定發(fā)育，導(dǎo)致儲(chǔ)層砂體最發(fā)育（見圖3）.統(tǒng)計(jì)各時(shí)間單元含油砂體占全部砂體的比率，發(fā)現(xiàn)葡萄花油層中部PⅠ22—PⅠ7單元含油砂體比率最大，其同樣位于葡萄花油層中部的低水位期，即平面連續(xù)性較好的分流河道微相砂體廣泛發(fā)育，同時(shí)這些單元沉積時(shí)期湖水淺、水下分流河道發(fā)育、砂體側(cè)向連通性好，構(gòu)成葡萄花油層油氣側(cè)向遠(yuǎn)距離優(yōu)勢輸導(dǎo)層位.

3 斜坡區(qū)油氣聚集與分布主控因素

油氣運(yùn)聚過程是成藏期構(gòu)造背景、儲(chǔ)層展布、輸導(dǎo)特征和遮擋條件等多元成藏要素綜合匹配的過程，現(xiàn)今油氣分布特征主要受不同構(gòu)造背景和遮擋條件下的斷層與單砂體配置關(guān)系影響.太東斜坡區(qū)葡萄花油層受單斜坡構(gòu)造背景、分流河道微相為主的淺水三角洲前緣儲(chǔ)層、低砂地厚度比為主的砂體匹配斷層輸導(dǎo)體系、源外油源供給不足和斷層側(cè)向封閉性差異等影響，油氣藏形成具有特殊的機(jī)制和分布規(guī)律.

3.1 油氣聚集部位

構(gòu)造對油氣聚集與分布具有重要的控制作用，不同級別構(gòu)造單元控制油氣聚集規(guī)模，如三級構(gòu)造控“勢”，控制成藏期油氣運(yùn)聚場；四級構(gòu)造控“圈”，控制圈閉類型及邊界范圍，影響圈閉內(nèi)油氣聚集樣式；五級構(gòu)造控“油”，控制單一圈閉內(nèi)油水分布特征.太東斜坡區(qū)為三肇凹陷西部的一個(gè)三級構(gòu)造單元，從油氣成藏期（嫩江組末期）開始即為凹陷中心生成油氣向大慶長垣遠(yuǎn)距離側(cè)向運(yùn)移的繼承性構(gòu)造斜坡，受斜坡區(qū)地層傾向、斷層帶分割遮擋和油氣東西向運(yùn)移影響，可以劃分為5個(gè)四級構(gòu)造“斷階帶”，每個(gè)斷階帶為一個(gè)獨(dú)立的四級構(gòu)造單元，同時(shí)單一斷階帶內(nèi)部受構(gòu)造部位、斷層組合、巖性邊界、斷層側(cè)向封閉性和運(yùn)移方向等影響，油氣主要聚集在每個(gè)斷階帶的構(gòu)造高部位，其認(rèn)識(shí)與目前發(fā)現(xiàn)的探明儲(chǔ)量區(qū)分布范圍一致（見圖2）.

3.2 儲(chǔ)層沉積特征及砂體展布

松遼盆地葡萄花油層沉積時(shí)期，古地形平緩，氣候干旱［16］，太東地區(qū)主要發(fā)育淺水三角洲前緣亞相沉積，微相類型主要為低水位期向湖盆中心延伸較遠(yuǎn)的水下分流河道和高水位期波浪改造作用形成的河控席狀砂，其他類型微相不發(fā)育（見圖4和圖5）.由于斜坡區(qū)油氣成藏期地形坡度小，且不發(fā)育東西向的晚期輸導(dǎo)斷層，導(dǎo)致平面連續(xù)、發(fā)育且延伸較遠(yuǎn)的水下分流河道成為斜坡區(qū)油氣輸導(dǎo)主要通道，油沿著分流河道進(jìn)入斜坡區(qū)后逐漸向兩側(cè)河控席狀砂中側(cè)向運(yùn)移和聚集，即斜坡區(qū)水下分流河道和河控席狀砂為葡萄花油層油氣儲(chǔ)集優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層.

3.3 斷層側(cè)向封閉性及油氣富集高度

斷層封閉性對油氣運(yùn)移和聚集具有重要的控制作用，主要體現(xiàn)在成藏期輸導(dǎo)和晚期遮擋2個(gè)方面［17］.太東斜坡區(qū)葡萄花油層頂?shù)装l(fā)育大套厚層泥巖，斷層垂向封閉性較好，影響斜坡區(qū)油氣垂向聚集高度和平面分布特征主要為斷層側(cè)向封閉性.通過對研究區(qū)典型斷層控制圈閉的解剖認(rèn)為：葡萄花油層單砂層厚度較小，一般為2～3m；斷層斷距一般為15～45m，遠(yuǎn)大于單砂層厚度；葡萄花油層三角洲前緣儲(chǔ)層泥質(zhì)含量高，砂地厚度比一般小于30%，因此決定斜坡區(qū)葡萄花油層斷層側(cè)向封閉性的主要參數(shù)為“shale gouge ratio簡稱SGR”，利用Traptester軟件對斜坡區(qū)斷層側(cè)向封閉性進(jìn)行定量評價(jià)，得出斷層側(cè)向封閉的平均烴柱高度為50m，且受源外斜坡區(qū)油源整體供給不足和斷層面局部滲漏影響，油平面分布具有“互補(bǔ)”特征（見圖6），如果下一個(gè)斷階帶斷層局部側(cè)向封閉性也較差，油氣就會(huì)沿著滲漏點(diǎn)向下一個(gè)斷階帶繼續(xù)運(yùn)移（見圖6（b））；第一條斷階帶斷層側(cè)向封閉性較好，下一個(gè)斷階帶圈閉含油性較差（見圖6（c））；第一條斷階帶斷層下部側(cè)向封閉性較差，油氣沿滲漏點(diǎn)向下一個(gè)斷階帶運(yùn)移，第一條斷階帶斷層下部側(cè)向封閉性差，油氣向下一個(gè)斷階帶運(yùn)移，如果下一個(gè)斷層封閉性較好，油氣就會(huì)較好聚集成藏（見圖6（d））.

3.4 油氣富集層位

不同構(gòu)造部位斷層與砂體的合理匹配對油氣聚集和分布具有重要的控制作用，斷層主要表現(xiàn)為封閉性和走向，砂體主要表現(xiàn)為微相類型及與斷層是否相交，構(gòu)造主要表現(xiàn)為單一圈閉內(nèi)高低.統(tǒng)計(jì)斜坡區(qū)斷層走向?qū)τ蜌夥植嫉目刂谱饔茫耗媳毕蚝捅睎|向斷層控油最好，有效控油斷層比率達(dá)到96.7%；北北向和北西西向斷層控油最差，有效控油斷層比率為14.2%，其中4條控油斷層還與北西向斷層交叉組合控油；研究區(qū)近東西向斷層不發(fā)育，均為控油斷層.斜坡區(qū)葡萄花油層各時(shí)間單元所有鉆遇水層的失利井原因：斷層與砂體平行、斷層側(cè)向封閉性差、無河道砂體和圈閉構(gòu)造低部位，其中后兩者是造成斜坡區(qū)失利井的主要因素（見圖7）.因此，斜坡區(qū)單一斷階帶高部位，并且與斷層交叉匹配和斷層側(cè)向封閉有效范圍內(nèi)的河道砂體為油氣聚集單元.

4 結(jié)論

（1）太東斜坡區(qū)葡萄花油層油平面分布受“斷層帶”分割具有東西分帶特征，垂向分布受沉積演化和優(yōu)勢輸導(dǎo)通道影響主要分布在葡萄花油層中部，油藏類型主要為單傾斜坡背景下的近南北向斷層與北西向河道砂體匹配形成的斷層—巖性油藏.

（2）大型凹陷源外斜坡區(qū)油聚集與分布主控因素為單一“斷階帶”高點(diǎn)控制油氣聚集部位；淺水三角洲水下分流河道和河控席狀砂構(gòu)成油氣優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層；斷層側(cè)向封閉性影響油氣垂向富集高度和平面“互補(bǔ)”特征；斷層與砂體匹配樣式?jīng)Q定油氣富集層位.

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