滄東凹陷致密油形成條件及勘探潛力

劉國全，賈 麗

(中油大港油田分公司，天津 300280)

引 言

隨著勘探開發(fā)技術(shù)的不斷進步，致密油逐漸成為勘探的新熱點。致密油勘探開發(fā)技術(shù)發(fā)展最快的是美國，以巴肯油田為代表，借助水平井和分段壓裂技術(shù)，砂巖和碳酸鹽巖致密油已實現(xiàn)大規(guī)模開發(fā)[1]。國內(nèi)致密油勘探發(fā)展迅速，處于領(lǐng)先地位的鄂爾多斯盆地已在延長組致密砂巖中探明石油地質(zhì)儲量并開始投入開發(fā)[2]，渤海灣盆地致密油勘探也已有重要發(fā)現(xiàn)。近年來，大港油田以滄東凹陷為重點進行了一些探索，取得了一些認識。

滄東凹陷是黃驊坳陷重要的富油凹陷[3]，按照常規(guī)油藏成藏規(guī)律認識資源并開展勘探，累計探明石油地質(zhì)儲量3.98×108t，探明程度達到78%。在勘探過程中已發(fā)現(xiàn)了具有致密油特征的油氣，如在對風化店、舍女寺等構(gòu)造進行鉆探時，于孔二段烴源巖夾持的致密砂巖、泥質(zhì)白云巖中見到良好油氣顯示，并有5口井獲得工業(yè)油流。近2 a來，按照致密油勘探思路，開展地質(zhì)條件分析，針對孔西斜坡和南皮斜坡低部位進行探索性鉆探，KN9井獲工業(yè)油流，初步展示了滄東凹陷致密油勘探的潛力和前景。但滄東凹陷致密油形成條件的研究尚處于起步階段，本文試圖利用老區(qū)、老井復查資料和烴源巖、沉積儲層研究的新成果，分析滄東凹陷致密油形成條件，預測其勘探潛力和有利區(qū)帶，為致密油勘探奠定基礎(chǔ)。

1 地質(zhì)概況

滄東凹陷是以孔店組為主要含油建造的富油凹陷，古近紀湖盆經(jīng)歷2期疊加改造，孔店早期(孔三—孔一下沉積期)為統(tǒng)一坳陷型湖盆，沉積沉降中心位于棗園—王官屯—小集一帶;孔一上—沙河街沉積期湖盆出現(xiàn)差異構(gòu)造變形，北段受滄東、徐西兩大邊界斷層控制，早期湖盆中心隆凹轉(zhuǎn)換形成孔店中央背斜構(gòu)造，其翼部形成孔東、孔西兩大構(gòu)造反轉(zhuǎn)斜坡。滄東凹陷古近系自下而上發(fā)育孔三段、孔二段、孔一段、沙三段、沙一段和東營組地層，其中孔二段為深灰、黑灰色泥頁巖夾淺灰色粉細砂巖及白云巖沉積，厚度為400～600 m，是絕對主力生烴層系，也是致密油勘探的重點層系。

2 致密油形成條件

2.1 烴源巖條件

湖相優(yōu)質(zhì)烴源巖是形成致密油的物質(zhì)基礎(chǔ)[4]。滄東凹陷始新世—漸新世封閉—半封閉咸化湖盆沉積造就了孔二段主力生油層系，進一步細分為Ek1、2Ek22、Ek23、Ek244個油組。利用現(xiàn)有取心井信息，結(jié)合測井資料，對孔二段泥巖、油頁巖及砂巖、白云巖儲層進行了識別，落實了4個油組油頁巖和成熟暗色泥巖(Ro＞0.5%)分布，明確了Ek21下部、Ek22和Ek233個烴源巖“甜點段”，平面分布穩(wěn)定。Ek21下部油頁巖，厚度為20～60 m，分布面積最大(770 km2)，Ek22“甜點段”油頁巖最厚(20～100 m)，面積為659 km2。上官屯西和小集是油頁巖最發(fā)育的2個地區(qū)(圖1)。

孔二段油頁巖主要發(fā)育段有機質(zhì)類型以Ⅰ—Ⅱ1型為主，Ⅰ型占69%，有機碳含量為1.24% ～7.39%(463個樣品)，大于2.0%的占58.7%，以Ek22下部和Ek23最高。生烴潛量大于10 mg/g的占64.8%，大于20 mg/g的占49.4%。孔二段演化程度適中，叢粒藻發(fā)育，具有“早生早排”特征，目前處于大量生油階段。按致密油烴源巖評價標準[5]，孔二段烴源巖屬于Ⅰ—Ⅱ類級別(表1)，為致密油形成奠定了重要物質(zhì)基礎(chǔ)。

圖1 滄東凹陷孔二段油頁巖分布

表1 滄東凹陷孔二段烴源巖評價

2.2 沉積儲層條件

滄東凹陷孔二段發(fā)育滄縣隆起、孔店凸起、東光凸起、徐黑凸起四大盆外物源體系和烏馬營、燈明寺、集北頭等多個子物源，受其控制發(fā)育11個三角洲沉積體，4個層序沉積體系類型和展布具有一定繼承性。古湖盆低斜坡—中心區(qū)是三角洲前緣席狀砂、碳酸鹽巖等致密儲層集中發(fā)育區(qū)(圖2)[5]，主要有3種類型致密油聚集。

(1)第1類是泥質(zhì)細粉砂巖致密油。以低斜坡區(qū)—湖盆中心Ek22、Ek242個油組最為發(fā)育。KN9井Ek24取心8.91 m，見砂巖3.25 m，砂地比為36.5%。巖性為粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖和細砂巖為主，孔隙度為6.0% ～8.5%，滲透率為0.18×10-3～0.40 ×10-3μm3，鏡下觀察，主要發(fā)育粒間、粒內(nèi)溶蝕孔和高角度裂縫(圖3)。試油壓裂后放噴，日產(chǎn)油為4.52 t/d，為典型致密油，該類儲層是當前致密油勘探的首選[8]。

圖2 滄東凹陷孔二段沉積體系

圖3 KN9井Ek24致密砂巖薄片

(2)第2類是與油頁巖互層發(fā)育的泥頁巖類和白云巖致密油。發(fā)育層段以Ek22、Ek23為主。以G995井為例，該井連續(xù)取心3次共38.5 m，白云巖累計厚度為7.4 m，占20%;油頁巖厚度為12.4 m，占32%;泥巖厚度為18.7 m，占48%。白云巖孔隙度為3.4% ～8.8%，滲透率為0.07×10-3～0.50 ×10-3μm3，溶蝕孔隙、微裂縫發(fā)育(圖4)。巖心錄井顯示，白云巖含油級別為油跡—油斑，薄片觀察油氣常見于微裂縫中，晶間孔，呈侵染狀，單偏光下一般為淺黃褐色，該類儲層也是致密油勘探的重點之一。

(3)第3類致密儲層為油頁巖本身層理縫、有機質(zhì)微孔發(fā)育(圖5)，也具有含油潛力[8]，該類儲層暫不具備展開勘探條件。

圖4 G995井Ek22白云巖中的微裂縫

圖5 W41井Ek21油頁巖薄片

2.3 源儲關(guān)系與致密油分布

根據(jù)致密油形成的沉積環(huán)境、源儲共生關(guān)系、儲層特征與分布分析，滄東凹陷存在3種致密油聚集有利組合。

2.3.1 源內(nèi)互層組合

致密儲層與生烴層互層式接觸或致密儲層呈席狀、透鏡狀直接包裹于源巖中。該組合廣泛發(fā)育于Ek21、Ek22、Ek23油組。該期湖盆范圍較大，湖平面波動頻繁，半深湖—深湖相的烴源巖與碳酸鹽巖或三角洲前緣席狀砂互層，細粒沉積物在埋深加大過程中，由于壓實作用和膠結(jié)作用，儲層逐漸致密化。同時，烴源巖也逐漸成熟，開始排烴，油氣在源儲壓差作用下克服毛細管力，以滲流擴散的方式直接注入儲集體的微米—納米級孔隙中，并將地層水驅(qū)替或部分驅(qū)替出儲層而形成致密油聚集，部分則滯留在源巖中。

2.3.2 源上緊密接觸組合

致密儲層位于大面積分布的烴源巖之上，并與其緊密接觸。該組合出現(xiàn)在孔二段上部—孔一段下部，以孔東斷層下降盤為代表?？锥螣N源巖為供烴層系，與其緊密接觸的孔一段下部沖積扇砂體在深埋、成巖過程中形成致密儲層。烴源巖生成的油氣在源儲壓差的作用下短距離垂向運移至上覆致密砂巖儲層中，形成致密油聚集。

2.3.3 近源側(cè)接組合

致密儲層位于烴源巖側(cè)翼，與其呈指狀交錯。該組合出現(xiàn)在古湖盆低斜坡區(qū)三角洲前緣與半深湖相的交接地帶[9]。隨著地層埋深的加大，儲層逐漸致密化，烴源巖逐漸成熟，生成的油氣克服毛細管阻力短距離側(cè)向運移至與烴源巖呈指狀交互的砂巖致密儲層中，形成致密油聚集。

3 勘探潛力與有利靶區(qū)

根據(jù)烴源巖和沉積儲層成果，結(jié)合構(gòu)造解釋和演化研究認識，初步明確了孔二段縱向上發(fā)育上下2類“甜點段”:一是Ek22上部、Ek24和部分地區(qū)孔一下致密砂巖儲層甜點段;二是Ek21下部、Ek22下部和Ek23油頁巖與白云巖互層段。平面上近物源主砂體區(qū)形成常規(guī)油藏，古湖盆低斜坡—湖盆中心油頁巖分布區(qū)形成致密油，二者疊合連片。按照“油頁巖厚度大于50 m、Ro值為0.5% ～1.0%、致密砂巖厚度大于10 m和白云巖比較發(fā)育”這4個原則，初步圈定了古湖盆中心及低斜坡區(qū)致密油為有利勘探區(qū)，面積達150～200 km2，其中孔東斷層下降盤和官西地區(qū)是首選勘探的有利靶區(qū)(圖6)。

4 結(jié)論

(1)滄東凹陷具備致密油形成條件，孔二段黑褐色泥巖、油頁巖，厚度大(一般大于200 m)，分布廣，有機質(zhì)含量較高(TOC均值大于2.9%)，且大部分已經(jīng)進入成熟階段(Ro值為0.5% ～1.3%)，為致密油形成提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。廣泛分布的細粒沉積和碳酸鹽巖，是致密油聚集的主要場所。二者互層和近源匹配，致密油聚集條件優(yōu)越。滄東凹陷具有常規(guī)油、致密油疊加連片分布，整體含油的特點，在勘探程度日益提高的情況下，致密油成為重要的勘探接替領(lǐng)域。

(2)滄東凹陷孔二段4個油組和部分地區(qū)的孔一下段是致密油勘探的主要層系，發(fā)育源內(nèi)互層組合、源上緊密接觸組合和源側(cè)組合，存在致密砂巖、過渡巖類和油頁巖3類致密儲層，其中致密砂巖和與油頁巖互層發(fā)育的過渡巖類是目前勘探的重點。

(3)斜坡低部位—凹陷中心是致密油聚集有利區(qū)，面積為150～200 km2，其中孔東斷層下降盤 和官西地區(qū)是首選勘探的有利靶區(qū)。

圖6 滄東凹陷孔二段致密油潛力區(qū)分布

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