濟陽坳陷凸起帶淺層氣成藏主控因素及模式

段海鳳

（中國石化勝利油田分公司地質(zhì)科學研究院，山東 東營 257015）

0 引言

濟陽坳陷經(jīng)過20 多年的勘探，平面上已在4 個凹陷（東營、沾化、車鎮(zhèn)、惠民），7 個凸起（孤島、埕東、義和莊、陳家莊、濱縣、青城、廣饒），2 個中央隆起帶（東營、惠民）和2 個斜坡帶（東營南斜坡、沾化南斜坡）發(fā)現(xiàn)了天然氣，與石油一樣，形成了一個完整天然氣藏系列，按地域分布，基本上遍布整個濟陽坳陷。對濟陽探區(qū)的淺層天然氣（埋深800～1 500 m）進行了資源評價，總資源量為1 042×108m3，目前探明程度為34.4%，仍有約700×108m3的淺層天然氣有待探明。通過對濟陽坳陷淺層天然氣探明儲量的統(tǒng)計，65.3%的探明天然氣集中在凸起帶。

濟陽坳陷凸起帶是在下第三系基巖背景上發(fā)育的大型披覆背斜構(gòu)造。該構(gòu)造與洼陷相連，甚至多面臨洼，油源非常豐富。凸起帶淺層氣藏［1］的分布表現(xiàn)出較強的規(guī)律性，單個氣藏都是孤立的小型或微型氣藏，但在富集區(qū)帶上又呈集中的成片分布，具有較高的開采價值。

目前勝利油區(qū)深層氣沒有形成產(chǎn)能的有效接替，深層天然氣探明程度較低，后備儲量不足，因此加大淺層氣藏的勘探和開發(fā)力度，尋找類似的氣田并快速有效地進行開發(fā)，對緩解能源緊張和該類氣藏滾動勘探和開發(fā)起著重要的作用。

1 凸起帶淺層氣藏類型及分布規(guī)律

1.1 氣藏類型多且分布廣

濟陽坳陷天然氣藏類型較為豐富，按圈閉的成因和性質(zhì)可劃分為構(gòu)造、巖性、地層3類6種類型氣藏，其中以砂巖透鏡體巖性氣藏最為多見，其次為構(gòu)造—巖性氣藏。淺層氣藏分布廣，幾乎在生油洼陷周緣地帶的館陶組和明化鎮(zhèn)組中均可形成。

1.2 氣藏分布與富集受斷層控制

濟陽坳陷第三系構(gòu)造變動的主要形式是斷裂。這些斷裂包括控凹（洼）大斷層、（洼）凹陷內(nèi)部斷層和斜坡帶溝通下第三系的階梯狀斷層。斷層是網(wǎng)毯式成藏體系［2］中“網(wǎng)”的主要組成部分，它溝通了源巖與儲層，使油氣沿斷層向上運移至淺層，在有利部位形成斷層—巖性、巖性等氣藏。不同級別的斷層對沉積發(fā)育、構(gòu)造形成和油氣聚散有不同的控制作用。其中控凹斷層產(chǎn)生早、延伸長、斷距大、繼承性強，控制著古生界潛山及上覆披覆背斜構(gòu)造的形成，成為油氣運移的主要通道；作為控凹斷層所派生出的次級斷層形成一條斷裂帶，成為油氣分布聚集的網(wǎng)絡。因此，斷層的發(fā)育程度是決定新近系淺層氣是否富集的一個重要因素，對油氣聚散有明顯的控制作用。

1.3 氣藏與稠油油藏共生且分布在外環(huán)

受溫度和壓力的控制，濟陽坳陷天然氣藏呈環(huán)帶狀分布，自坳陷中心向外緣天然氣呈溶解氣—氣頂氣—氣層氣的環(huán)狀分布狀態(tài)。高溫高壓條件下，天然氣呈溶解狀態(tài)賦存于原油中，當油氣以混相形式沿斷層和不整合面等通道向盆地上傾方向運移時，隨地溫降低以及地保壓差的減小，呈溶解狀態(tài)的氣體從石油中脫離，成為游離的氣體。由于天然氣比石油活躍，運移距離比油藏遠得多，氣藏的形成就是這些游離氣體聚集的結(jié)果，一般表現(xiàn)為氣頂氣和氣層氣兩種產(chǎn)狀。勘探實踐表明，館下的氣藏一般為氣頂氣藏，底部為稠油油藏，稠油的上方及側(cè)上方為氣藏，在明化鎮(zhèn)組地層中發(fā)現(xiàn)了大量的氣層氣藏。

1.4 淺層氣主要分布在東營和沾化凹陷新近系地層中

對已探明的淺層氣儲量進行分區(qū)統(tǒng)計，沾化凹陷氣層氣占探明儲量的56.07%，東營凹陷占30.96%，為淺層氣的主要富集區(qū)。由于坳陷東部的沾化、東營凹陷厚層泥質(zhì)巖發(fā)育廣泛，烴源巖有機質(zhì)類型較多、含量豐富、演化程度高，對淺層氣藏的形成與保存十分有利。同時對氣藏探明儲量深度和層位進行了統(tǒng)計，埋深在800～1 500 m 間的氣藏占了絕對優(yōu)勢，為81%，含氣層位以明化鎮(zhèn)組和館陶組為主，約占總儲量的80%。

1.5 氣藏規(guī)模小，分布零散，儲集物性好

大多數(shù)氣藏為小型氣藏。大于50×108m3的只有平方王氣藏；（30～50）×108m3的有孤東、孤島、墾西3個區(qū)帶；（10～20）×108m3的氣藏有永安鎮(zhèn)、飛雁灘和花溝地區(qū)；小于10×108m3的氣藏有22 個。氣藏埋藏淺，一般小于1 500 m，呈透鏡狀分布，砂體分布零散，面積小、地質(zhì)儲量小。淺層氣藏沉積物以泥巖為主，砂巖顆粒較細。砂巖埋藏淺，成巖性差，孔隙度高，滲透性好，孔隙度一般在30%左右，滲透率為800～1 500 mD，屬高孔高滲儲層。

2 凸起帶淺層氣成藏與分布的主控因素

根據(jù)同位素［3-4］、輕烴等各項指標的對比分析結(jié)果，該區(qū)天然氣碳同位素值與烴源巖甲烷碳同位素值十分接近，吻合較好，說明凸起帶上的淺層天然氣主要來源于相鄰或臨近洼陷沙河街組的烴源巖，為油氣共生窗內(nèi)形成的油型氣，見表1?？梢娫搮^(qū)淺層氣成藏的關鍵是油氣如何運移和聚集的。

表1 研究區(qū)天然氣碳同位素值與烴源巖碳同位素值對比表

2.1 良好的儲蓋組合

濟陽坳陷上第三系沉積相的演化大致經(jīng)歷3個階段，即館陶組早期沖積扇—辮狀河發(fā)育階段，館陶組中期至晚期辮狀河—低彎度曲流河發(fā)育階段，明化鎮(zhèn)早期泛濫平原亞相廣泛發(fā)育的高彎度曲流河發(fā)育階段。儲層類型十分豐富，儲集砂體主要包括河道充填砂體、河道邊緣砂體、決口扇砂體、泛濫平原砂體。這些砂體埋藏淺，壓實程度低，物性好，即使泛濫平原相及河道間砂體也具有較高的孔、滲條件。明下段和館一段是濟陽坳陷凸起帶上淺層氣藏的主要含氣層位，天然氣主要分布在泛濫平原亞相，河道邊緣亞相。

濟陽坳陷館陶組一段至明化鎮(zhèn)組下段泛濫平原相泥巖為蓋層，覆蓋全區(qū)所有凸起，分布較穩(wěn)定，控制著淺層氣的聚集成藏和分布。各類儲集砂體呈透鏡狀、條帶狀夾于厚層泛濫平原亞相泥質(zhì)巖，構(gòu)成了有利的儲蓋組合類型，如圖1。

2.2 有利的運移通道和豐富的圈閉類型

濟陽坳陷上第三系構(gòu)造變動的主要形式是斷裂。斷層發(fā)育對油氣聚散有明顯的控制作用。濟陽坳陷已發(fā)現(xiàn)的氣藏（田）大多受斷層控制或與斷層有關，而且由于斷層活動多期性，在不同層位地層中形成多期圈閉，往往斷層活動到什么層位，天然氣就運移到什么層位圈閉中聚集成藏。凸起帶多以斷層和不整合面與生烴凹陷相通，有利于天然氣運移。同時凸起帶中發(fā)育多種構(gòu)造圈閉、構(gòu)造—巖性圈閉，是最有利的聚氣構(gòu)造。

圖1 濟陽坳陷淺層氣藏氣井儲蓋組合分析圖

3 凸起帶淺層氣成藏模式

凸起帶是在前第三紀基巖背景上發(fā)育的第三系披覆構(gòu)造［5-7］。該帶天然氣成藏主要取決于蓋層、斷層以及不整合面等油氣運移通道。根據(jù)披覆構(gòu)造形成時間、儲集層特征、圈閉類型和油氣分布特點，可以把凸起帶淺層氣成藏模式細分為3種。

3.1 雙斷式凸起帶成藏

以孤島凸起含氣區(qū)為例，如圖2所示。孤島披覆背斜構(gòu)造［8］位于沾化凹陷東部，為下第三系形成的披覆構(gòu)造。凸起南北均為大斷層，新近系覆蓋了整個凸起，圈閉面積100 km2，閉合高度110 m。背斜南北兩側(cè)以陡傾斷層與生烴洼陷沙河街組烴源巖相通，輕質(zhì)組分開始分離，油氣沿斷層向背斜中的館陶組及淺層運移，重質(zhì)組分則在低級別圈閉中聚集，易形成下油上氣的分布格局。在南北方向上，油氣分布受斷層控制，東西方向受背斜形態(tài)控制，含油氣段較長，可達230 m，儲集層橫向變化較大。

1）儲蓋層。儲層主要為館陶組河流相砂巖，館一段和明化鎮(zhèn)組下部泛濫平原相泥巖為蓋層。

2）氣藏類型。發(fā)育有披覆背斜構(gòu)造油氣藏、巖性氣藏、地層不整合氣藏、構(gòu)造—巖性氣藏，砂巖透鏡體巖性氣藏為主。

3）其他實例。濟陽坳陷具有類似特征的油氣藏還有孤東油氣田和埕東油氣田等。

圖2 雙斷式凸起帶成藏模式圖

3.2 單斷式凸起帶成藏

以單家寺凸起含氣區(qū)為例，如圖3所示。單家寺含氣區(qū)所處區(qū)域背景為濱縣凸起［9］東南坡和凸起頂部。下第三系地層向凸起層層超覆減薄和尖滅。上第三系館陶組地層在凸起頂部直接覆蓋于基巖之上、明化鎮(zhèn)地層整合覆蓋全區(qū)。濱縣凸起基巖由前震旦系花崗片麻巖組成，上覆地層自下而上依次為館陶組、明化鎮(zhèn)組。背斜構(gòu)造南北以長期繼承性活動的邊緣斷層與洼陷生烴源巖相接，天然氣沿斷層和不整合面同時進行垂向和側(cè)向運移。該區(qū)發(fā)育3套含氣層系，具體如下。

1）儲蓋層。除館一段和明化鎮(zhèn)組下部曲流河砂巖外，還有館二段和館三段辮狀河砂巖及太古界花崗片麻巖。明化鎮(zhèn)組下部和館一段泛濫平原沉積的泥巖為直接蓋層，其中前震旦系為該區(qū)基巖。巖性為角閃斜長片麻巖，局部具有分布不均的裂縫孔隙。油氣主要沿斷層和風化面運移并在風化殼附近富集，如單66 井，在1 076～1 100 m 井段中7 mm 氣咀試氣64 201 m3／d。

圖3 單斷式凸起帶成藏模式圖

2）氣藏類型。砂巖透鏡體巖性氣藏、構(gòu)造—巖性氣藏、地層不整合遮擋氣藏和地層超覆不整合氣藏。

3）其他實例。具有此類特征的氣藏還有陳家莊凸起［10］氣藏等。

3.3 其他凸起帶成藏

以林樊家凸起［11］含氣區(qū)為例，如圖4。其構(gòu)造位置位于東營凹陷與惠民凹陷之間，是一個在中生界低隆起上發(fā)育起來的構(gòu)造，構(gòu)造比較簡單，館陶組底面為北東傾向的單斜構(gòu)造，構(gòu)造南部被林南斷層切割，該斷層控制了林樊家凸起構(gòu)造的形成和發(fā)育。凸起基底主要由前第三系地層組成，其上為上第三系館陶組、明化鎮(zhèn)組地層及第四系地層直接披覆于基底之上。凸起在構(gòu)造上極不對稱，該區(qū)主要發(fā)育一組近東西向的主斷層，其中南部以林南斷層與凹陷相通，北部為第三系地層層層超覆于凸起的邊界形成角度低緩的斜坡帶。該區(qū)的天然氣主要由生油凹陷沿林南斷層和次生斷層運移到館陶和明化鎮(zhèn)組地層聚集成藏。本區(qū)已知的含氣層系主要為明下段。

1）儲蓋層。儲集砂體主要包括河道充填砂體、河道邊緣砂體、決口扇砂體，這些砂體埋藏淺，壓實程度低，物性好。由于明下段曲流河沉積特征，各類儲集砂體呈透鏡狀、條帶狀夾于厚層泛濫平原亞相泥質(zhì)巖，構(gòu)成了該區(qū)有利的儲蓋組合。如林氣1井在792.3～796.9 m 井段的河道邊緣砂體中6 mm 油咀獲日產(chǎn)43 660 m3的高產(chǎn)天然氣流。

2）氣藏類型。以砂巖透鏡體巖性氣藏、構(gòu)造—巖性氣藏為主。

3）其他實例。青城凸起氣藏也屬于此種類型。

圖4 其他凸起帶成藏模式圖

4 結(jié)論

1）濟陽坳陷凸起帶淺層氣藏是在一大型披覆背斜構(gòu)造背景上形成的，主要受上第三系良好的區(qū)域蓋層和斷層控制，氣藏類型多、分布廣、儲層物性好，但氣藏規(guī)模小、分布零散，主要分布在東營凹陷和沾化凹陷，與稠油藏共生，明下段和館一段是其主要含氣層位。

2）根據(jù)披覆構(gòu)造形成時間、構(gòu)造特征、油氣分布特點、儲集層特征和圈閉類型，可以把凸起帶淺層氣成藏模式細分為3種類型。

3）氣藏成藏模式不同，油氣富集規(guī)律也有差異。

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