茨榆坨潛山油氣藏源儲關系研究

鄧開成，李 軍，王建飛，韓 霞，李敬含

(1.長江大學 地球科學學院，湖北 荊州 434023；2.中油遼河油田公司，遼寧 盤錦 124010)

茨榆坨潛山油氣藏源儲關系研究

鄧開成1，李 軍2，王建飛2，韓 霞2，李敬含2

(1.長江大學 地球科學學院，湖北 荊州 434023；2.中油遼河油田公司，遼寧 盤錦 124010)

通過對茨榆坨潛山烴源巖、儲層及油氣運移等成藏要素的研究，改變了潛山單一油源的認識，認為潛山被牛居—長灘、茨西、茨北三個生烴洼陷所圍限，油氣來源多樣.構造作用、巖石類型、巖漿侵入等影響裂縫型儲層儲集性能.結合裂縫分析及巖性預測等結果，重構潛山內(nèi)幕油氣成藏模式，認為不同部位成藏優(yōu)勢不同，源儲的合理配置是潛山油氣成藏的主控因素，為深入研究及整體勘探部署奠定了基礎.圖4,表1,參11.

茨榆坨潛山；源儲關系，內(nèi)幕油藏；裂縫型儲層；成藏模式

隨著遼河坳陷陸上西部凹陷與大民屯凹陷勘探成果的不斷擴大，基巖油氣藏勘探理論的不斷實踐與完善[1-2]，作為東部凹陷最大潛山之一的茨榆坨潛山越來越凸顯其勘探重要性.該潛山勘探面積330 km2，區(qū)域分析為遼東型新太古界鞍山群地層，鉆遇探井50口，探井密度0.15口/km2，揭露潛山普遍較淺，大于300 m只有3口；以往分析可能發(fā)育風化殼型和變質巖內(nèi)幕型2種油氣藏[3].勘探始于八十年代初期，大致可分為“偶然發(fā)現(xiàn)”、“初期探索”、“勘探突破”三個階段.偶然發(fā)現(xiàn)指勘探初期，以古近系為目的層勘探偶然發(fā)現(xiàn)了太古界油氣藏，在中部地區(qū)發(fā)現(xiàn)了茨4塊風化殼油氣藏，僅探明石油地質儲量3.4×105t.初期探索階段指針對潛山鉆探茨109井，揭露810.17 m，見不同程度油氣顯示，裂縫發(fā)育深度至潛山面以下700 m，雖然試油未獲油氣流，但堅定了潛山內(nèi)幕油氣藏勘探的決心.勘探突破階段指2012年后，改變勘探風化殼及構造高點的思路，近油源、近斷裂部署的茨110井，在進入潛山364 m地層測試獲日產(chǎn)22.2 m3的工業(yè)油氣流，發(fā)現(xiàn)并證實了內(nèi)幕油氣藏的存在，實現(xiàn)了勘探新突破.該文從成藏要素研究入手，重建潛山油氣成藏模式，以期能夠豐富潛山成藏理論、為潛山勘探的可持續(xù)發(fā)展提供科技支撐.

1 烴源巖研究

1.1 烴源巖評價

以往研究認為茨榆坨潛山油源來自東側的牛居—長灘洼陷[4]，結合新采集資料，認為茨榆坨潛山被牛居—長灘、茨西、茨北三個生烴洼陷所圍限(茨北洼陷為新采集地震資料發(fā)現(xiàn))，潛山上覆的泥巖也具備一定生烴能力，油氣來源多樣，油源條件優(yōu)越.

根據(jù)地震資料綜合研究，預計牛居—長灘洼陷沙三中亞段泥巖最厚大于2 000 m，面積約220 km2，從生烴指標來看，有機碳含量平均達2.5%，為非常好烴源巖，從母源類型看，偏生油的Ⅰ型和ⅡA型，偏生氣的ⅡB型和Ⅲ型的源巖均發(fā)育，是最大、最主要油氣來源區(qū).

潛山西側的茨西洼陷，沙三中亞段暗色泥巖厚200 m左右，面積約160 km2.根據(jù)生油指標的分析數(shù)據(jù)，灣18井3 701 m總有機碳含量3.55%，3 702.10 m氯仿瀝青“A”含量為0.370 5%，灣8井3 182.02 m總有機碳含量4.96%；3 182.02 m氯仿瀝青“A”含量為0.225 7%，為好的烴源巖.其鏡質體反射率Ro為0.57%左右，具備良好的生烴能力.

潛山北側的茨北洼陷內(nèi)茨623井證實，沙三中亞段暗色泥巖較發(fā)育.結合地震資料，認為洼陷內(nèi)烴源巖最厚超過600 m，最大埋藏深3 500 m，從生油指標看，茨623井2 474.7 m總有機碳含量1.67%，氯仿瀝青“A”含量為0.065 9%，為較好烴源巖.

1.2 油源對比

研究整理76份飽和烴色譜資料和41份飽和烴色質譜資料，對茨榆坨潛山原油與上覆古近系、牛居古近系以及茨西大灣古近系的原油及烴源巖的譜圖特征和生物標志物參數(shù)進行了油源對比.

首先從原油飽和烴氣相色譜圖看出：茨榆坨潛山中北段原油與牛居古近系原油譜圖特征在分布與組成上具有較強的對比性，碳數(shù)分布較寬，介于nC14-nC36，主碳峰均位于C20之前，呈現(xiàn)單一的前峰型特征，顯示出原油母源具有較好的有機質類型；在色譜參數(shù)的對比上也具有較為接近的特征(表1)，Pr/Ph普遍位于1～2之間，指示母源為半咸

水弱還原沉積環(huán)境，Pr/nC17、Ph/nC18均小于1，奇偶優(yōu)勢OEP值大都位于1～1.1，說明原油成熟度較高.而茨西大灣古近系原油飽和烴氣相色譜圖呈現(xiàn)出近似對稱的雙峰型的特征，碳數(shù)分布較寬，介于nC7-nC37，表明原油有低等藻類和高等植物的雙重貢獻；色譜參數(shù)中Pr/Ph為2.87，接近于3，指示母源為淡水氧化沉積環(huán)境，與茨榆坨潛山中北段的原油特征不同.

表1 茨榆坨潛山周邊地區(qū)原油色譜參數(shù)Tab.1 The chromatographic parameters of oil in surrounding area of buried mountains in Ciyutuo

從烴源巖以及原油的甾烷(m/z217)質譜圖上可看出(圖1)：

圖1 茨榆坨潛山周邊地區(qū)原油及烴源巖甾烷(m/z217)質譜圖Fig.1 The mass spectrum of oil and hydrocarbon source rocks sterane (m/z217) in surrounding area of buried mountains in Ciyutuo

(1)牛居—長灘洼陷、茨西洼陷以及潛山上覆古近系的沙三中亞段烴源巖均富含4-甲基甾烷，說明母源有淡水藻類貢獻；而沙三上亞段烴源巖具有高C29甾烷的特征，說明母源有更多高等植物貢獻；而潛山周邊的原油均富含4-甲基甾烷，因此，推斷該區(qū)原油以沙三中亞段源巖貢獻為主.(2)從譜圖特征看，茨110井潛山原油與牛居原油特征具有較強的可比性，而潛山南段西側的茨66側井古近系沙一段原油譜圖特征與茨西洼陷沙三中亞段的烴源巖具有一定的可比性.

根據(jù)譜圖特征和參數(shù)相似性原則，推測潛山中北段原油來自牛居—長灘洼陷深層成熟的沙三中亞段源巖，而茨西洼陷沙三中亞段烴源巖可以為南段提供油氣資源.

2 儲集條件研究

茨榆坨潛山的儲集空間主要為構造裂隙和溶孔、溶縫.儲集性能主要受裂縫發(fā)育情況控制，影響因素有構造作用、巖性、巖漿侵入等[5].優(yōu)質儲層多位于近斷裂或斷裂構造帶內(nèi)的構造裂隙發(fā)育帶中.

2.1 裂縫形成的構造背景

茨榆坨潛山是受塊斷-掀斜方向相反的、北東向的茨西和茨東斷層夾持而形成的翹傾斷塊地壘山.其構造形態(tài)為西高東低，北高南低，區(qū)域上向東南傾.根據(jù)埋深、分布、斷層控制作用，由西向東，可分為高、低二個臺階，由南至北分為南、中、北三個潛山帶：南段潛山為一陡傾窄斜坡，東、西側埋深分別為5 100 m、1 900 m，斷層稀疏，東西向距離小，潛山上覆較厚的房身泡組玄武巖地層，最厚達1 450 m以上.中部潛山帶埋深2 100～4 600 m，呈西高東低的單斜構造形態(tài)，斷裂較發(fā)育.北部潛山帶為一緩傾斜坡，西側埋深2 050 m，東側埋深4 000 m左右，斷層發(fā)育，上覆房身泡組火山巖厚度較小(如茨34井12.5 m).

潛山形成、裂縫發(fā)育主要受控于茨西、茨東斷層及伴生斷層，茨西斷層活動時間和強度具有階段性和波動性，東營組末期活動最弱.茨東斷長期繼承性發(fā)育，東營末期受走滑擠壓明顯，斷層落差自下而上減小，由南向北斷距增大.

潛山形成演化可分三階段[3]：一是中生代侏羅紀早期受加里東和印支運動影響，褶皺隆升或抬升剝蝕；二是受到中生代燕山運動的改造，致使前新生界多半出露地表遭受風化剝蝕或未接受沉積，造成潛山表面的地形起伏，形成潛山雛形；三是新生代經(jīng)歷了掀斜塊斷—差異性拱張剝蝕—整體沉陷并被新生界披覆的形成演化過程，古新世中晚期(房身泡組時期)受強烈的張扭塊斷，始新世(沙三段時期)遭受沉陷并被上覆沉積層披覆.

因此，潛山受長期構造活動影響，裂縫較發(fā)育，綜合斷層發(fā)育強度、上覆巖性組合，潛山中段、北段比潛山南段更易形成裂縫.

2.2 裂縫形成的巖性背景

茨榆坨潛山主要由太古界鞍山群變質巖系和火成巖組成，巖性復雜多樣[3-4].鉆井揭示厚度13.0 m(茨604井)到 1 444 m(茨111井)不等.主要巖石類型包括混合花崗巖、片麻巖、變粒巖等中深變質巖類和碎裂巖、碎斑巖、糜棱巖等動力變質巖類，還有少量煌斑巖、輝綠巖等侵入巖類.有效儲層為碎裂化混合花崗巖與黑云母二長片麻巖.

平面上，混合花崗巖主要分布于南、北地區(qū).巖性主要為混合花崗巖、碎裂混合花崗巖， 內(nèi)部存在多種被充填的構造裂隙與淋濾風化溶孔.片麻巖主要分布于中部地區(qū).從縱向巖性組合看，高臺階以片麻巖類為主與部分混合花崗巖互層，低臺階除前兩類外，可能發(fā)育變粒巖等.從可能形成裂縫情況看，低臺階好于高臺階.

2.3 裂縫發(fā)育規(guī)律

郝琦等針對裂縫型儲層及控制因素作過研究[6]，裂縫發(fā)育帶有一定規(guī)律性，主要發(fā)育方向北東、北西和近東西向.茨西、茨東斷層兩側裂縫普遍發(fā)育，茨東斷層附近裂縫發(fā)育程度高于茨西斷層；中、小規(guī)模斷層分叉、交匯點和內(nèi)彎部位，裂縫相對發(fā)育；碎裂化花崗巖與混合花崗巖、混合巖及部分片麻巖等多發(fā)育破碎裂縫、成帶性強，相干切片上可見相干程度降低，而大部分片麻巖與混合片麻巖這類片狀巖石一般形成微裂縫，相干切片上難分辨.從潛山內(nèi)幕不同層段相干數(shù)據(jù)體沿層切片可見，由于巖性變化和風化作用、構造作用因素，裂縫在潛山頂面開度較大、分布廣且孔隙度相對較高；由頂面往下，分布面積呈變小趨勢，表現(xiàn)出平面不均一性和縱向成層性.

從裂縫平面發(fā)育情況看，中段潛山帶裂縫最發(fā)育，在低臺階牛76井附近有一裂縫發(fā)育區(qū)，北段其次，南段最差.從縱向發(fā)育情況看，潛山面以下700 m仍有裂縫發(fā)育，如茨109井成像測井顯示2 705 m～2 735 m發(fā)育10條張開縫，6條閉合縫，傾向各異.

2.4 儲集性能影響因素

1)構造作用.構造作是斷裂形成、裂縫發(fā)育與分布的最主要控制因素[7]，鉆探證實及巖心統(tǒng)計表明，茨東、茨西及其伴生斷裂帶附近裂縫發(fā)育.這些裂縫儲集空間是巖石在構造應力作用下發(fā)生破裂變形的結果，各類巖石中廣泛存在，由于巖性結構、構造和組成礦物成份不同，構造裂縫發(fā)育特征也不一樣.多期網(wǎng)狀裂隙及多種物質充填，是多期構造運動改造儲層的有利證據(jù)(圖2).

圖2 多期裂縫與多種物質 茨37井黑云母鉀長片麻巖，2 468 m 正 0.6 mm×0.46Fig.2 Multiphase cracks and various substances,Potassium biotite gneiss of 37 #

2)巖石類型和礦物種類.(1)巖石類型.構造應力是儲層裂縫形成的外因，巖性則為內(nèi)因.變質巖儲集空間發(fā)育情況與暗色礦物含量有關.暗色礦物含量大于15%的片麻巖，構造成因的儲集空間發(fā)育差，易被泥質和碳酸鹽巖礦物充填，細微裂縫為主，延伸短；暗色礦物含量小于15%的片麻巖，受力后易破碎、儲集空間發(fā)育.混合花崗巖和混合片麻巖，其結構均勻、質地堅硬致密、性脆、暗色礦物含量少，易破裂，構造成因的儲集空間發(fā)育，構造裂縫開度多大于10 mm、為中大縫、孔隙度達3%～7%，滲透率超過10×10-3μm2，如茨26-118井混合花崗巖出油段有效孔隙度平均6.4%，滲透率達11.2×10-3μm2.

統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，巖石類型碎裂化、黑云母含量小于10%的混合花崗巖與黑云母含量小于12%的黑云母二長片麻巖和鉀長片麻巖為最能形成并被保存儲集空間的巖類，其次為混合花崗巖、花崗巖、黑云母含量小于15%的片麻巖，黑云母含量大于20%的變質巖、巖漿巖難形成儲層.

(2)主要造巖礦物.長石節(jié)理最易形成儲集空間；在構造縫隙部位及長石晶間的原生縫隙易發(fā)生溶蝕淋濾作用，使縫隙開度變大.石英比較穩(wěn)定，強力作用下也出現(xiàn)破裂，但多愈合.易蝕變礦物黑云母不僅易形成蝕變?nèi)芸?，且受力后易沿解理裂開，形成加寬的解理縫；受強力或長期受力，也可發(fā)生碎裂或變形.黑云母含量和儲層物性呈負相關，研究表明黑云母含量5%～15%的巖石在相同受力與風化溶蝕條件下，形成的孔縫更多、孔滲性較好，更利于形成優(yōu)質儲層，此機理有待深入探索.

3)巖漿侵入.巖脈沿早期的裂縫侵入，同時巖脈侵入會產(chǎn)生更多的裂隙，多口潛山井鉆遇了輝綠巖或煌斑巖等巖脈，如茨110井潛山侵入巖厚136 m/3層，晚期巖脈的侵入利于潛山油氣成藏[7]，并與構造裂縫發(fā)育程度關系很大(侵入巖脈越多，構造裂縫越發(fā)育)，例如茨4塊潛山內(nèi)部發(fā)育大量構造裂縫，在茨26-118井進山不足100米見到破碎帶.而茨40井進山250余米未見裂縫與巖脈侵入，茨4塊裂縫發(fā)育程度好于北部茨40塊，勘探證實茨4塊形成油氣藏而茨40塊見良好油氣顯示.

4)溶蝕(淋濾)作用.溶蝕(淋濾)作用發(fā)育程度一般與巖性和構造兩因素有關，形態(tài)不規(guī)則，其寬度往往是構造裂隙的數(shù)倍，一般孔徑可達0.05 mm～1 mm，在構造裂隙拐彎處，礦物的交匯等處易出現(xiàn)，溶孔大部分孤立，少數(shù)連成小片.如茨22-136井2 209.84 m為云煌巖，總孔隙度為6.5%～7.0%、溶孔孔隙度為5.5%～6.0%，占總孔隙度85%～86%，可見溶孔孔隙為主要儲集空間.很多文獻做過系統(tǒng)研究[4]，不詳述.

3 成藏綜合分析

3.1 供油窗口與有利儲層的合理配置是潛山成藏的關鍵

油源條件與儲層因素是潛山基巖油氣成藏主要控制因素[8，9]，二者的有利配置是油氣成藏的關鍵.茨東斷層和茨西斷層長期繼承性活動，是油氣運移的必經(jīng)之路，為油氣向潛山運移提供了良好通道.從供油窗口分析來看，在潛山中北段的東側，牛居—長灘洼陷自南向北，在牛602井所在主測線向北開始出現(xiàn)供油窗口，油氣通過供油窗口運移至潛山內(nèi)部，在茨16—牛76井一帶供油窗口最大(圖3)；因此該區(qū)域最利于內(nèi)幕油藏形成，茨110井即

在此區(qū)域.在潛山中南段的西側，茨西洼陷自南向北，在茨13井所在主測線向北供油窗口開始消失，其中在灣1、茨109等井附近局部供油窗口較大.

3.2 不同部位不同類型油氣藏成藏優(yōu)勢不同

潛山周緣生烴洼陷內(nèi)生成的油氣，通過茨東、茨西斷層側向、垂向運移進入潛山，然后再沿潛山內(nèi)部各組斷裂系統(tǒng)以及風化殼不整合面進行油氣二次運移[9]，在適當部位聚集成藏(圖4).從茨東斷層的發(fā)育情況看，在中部地區(qū)其花狀構造樣式最為明顯，推測為應力集中地區(qū)，同時其上覆玄武巖厚度適中，裂縫最發(fā)育.茨西斷層走滑特征沒有茨東斷層明顯.從巖性分布看，均為混合花崗巖與片麻巖互層為主.按源儲配置關系及裂縫發(fā)育程度不同[10-11]，認為中部潛山發(fā)育風化殼及內(nèi)幕油氣藏、北部潛山發(fā)育風化殼油藏、南部潛山發(fā)育內(nèi)幕油藏同時可兼探房身泡組玄武巖.靠近茨東斷層附近的中北部低臺階成藏最有利.

圖3 茨東斷層上盤太古界與下盤源巖接觸關系圖Fig.3 The contact relation between Achaean group of hanging side and source rock of heading side

以此依據(jù)，“整體研究，分帶部署”了茨113等十余口探井，初步形成了千萬噸級儲量規(guī)模，實現(xiàn)由“表層找油”到“縱深勘探”、由“單源成藏”到“多源勘探”的轉變.潛山油藏非均質性較強，隨著完鉆井資料的豐富，對其油氣成藏規(guī)律將有更深刻認識.

4 結 論

1)改變了茨榆坨潛山單一油源的認識，認為潛山被牛居—長灘、茨西、茨北三個生烴洼陷所圍限，油氣來源多樣.中段內(nèi)幕型油氣藏的油源來自于牛居—長灘洼陷.

2)潛山儲集空間主要為構造裂縫和溶孔、溶縫.潛山中段和北段，尤其茨東斷裂帶附近裂縫最發(fā)育.構造作用、巖石類型及巖性、溶解作用、巖漿侵入等影響儲層儲集性能.優(yōu)質儲層多位于近斷裂或斷裂構造帶內(nèi)的構造裂隙發(fā)育帶中，裂縫帶多和巖脈伴生，黑云母含量小于15%的片麻巖可作為較優(yōu)儲層.

3)油氣來源與儲層的合理配置是潛山成藏的關鍵.認為中部潛山發(fā)育風化殼及內(nèi)幕油氣藏、北部潛山發(fā)育風化殼油藏、南部潛山可能發(fā)育內(nèi)幕油藏同時可兼探上覆玄武巖.

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Biography：Deng Kai-cheng,female,born in 1972,senior political engineer,master of engineering,research direction for geology.

Study on the Relationship Between the Origin and Reservoir of Oil in Buried Mountains in Ciyutuo

DENG Kai-cheng, LI Jun, WANG Jian-fei, HAN Xia, LI Jing-gan

(1.College of Earth Sciences,Yangtze University,Jingzhou 434023,China;2.Liaohe Oilfield Branch of China Petroleum,Panjin 124010,China)

This paper has made a research on the reservoir-forming elements including source rocks,reservoirs,hydrocarbon migration and so on in buried mountains in Ciyutuo.A new understanding of reservoir forming characteristics has been brought out.It is considered that the buried mountains are surrounded by three hydrocarbon-generation depressions which are respectively Niuju-changtan,Cixi and Cibei;and the source of oil and gas is diverse.The property of fracture reservoir is influenced by Tectonic actionism,rock types,and magmatic intrusion,etc.Combining with fracture analysis and lithology prediction,researchers of this paper hold the idea that hydrocarbon accumulation superiority is different in different position and proper configuration of the origin and reservoir is the key factor.The foundlings of this paper lay a foundation for further research and overall exploration in this area.4figs.,1tab.,11refs.

buried mountains in Ciyutuo;relationship between the origin and reservoir;interior reservoir;fractured reservoir;accumulation model

2015-10-12

國家科技支撐計劃課題(編號：2012BAC26B05)

鄧開成(1972-)，女，河南信陽人，高級政工師，研究方向：地質勘探.

2095-7300(2015)04-022-07

TE122

A