阜新凹陷中北段油氣成藏主控因素分析及有利目標(biāo)預(yù)測(cè)

姜 立，王延山，吳飛勇

(中國(guó)石油遼河油田公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，遼寧盤錦 124010)

阜新凹陷油氣勘探工作始于1980年，工作主要限于阜新凹陷中北段，至今已完成二維地震4 481.675 km，其中縱線50條，橫線103條。東梁構(gòu)造帶完成三維地震滿覆蓋面積78 km2，鉆參數(shù)井2口，預(yù)探井7口。除阜參2井、阜氣1井和梁4井獲工業(yè)性氣流外，其余各井均見(jiàn)油氣顯示，但級(jí)別較低，反映該區(qū)油氣控制因素復(fù)雜。因此，需要對(duì)已鉆典型構(gòu)造進(jìn)行解剖，系統(tǒng)分析油氣成藏主控因素，以指導(dǎo)該區(qū)油氣的下一步勘探工作。

1 地質(zhì)背景

阜新凹陷位于華北地塊的東北端燕山褶皺帶東部，東側(cè)為醫(yī)巫閭山，西側(cè)為松嶺山脈，為北北東向展布的狹長(zhǎng)狀雙斷地塹型中生代凹陷，面積約2 000 km2。其基底為元古界石英砂巖、板巖及結(jié)晶白云巖和太古界變質(zhì)巖系，沉積蓋層為中生界湖相含煤建造，自下而上發(fā)育地層為義縣組(K1y)、九佛堂組(K1jf)、沙海組(K1sh)、阜新組(K1f)和孫家灣組(K2s)。研究認(rèn)為，九佛堂組和沙海組泥巖、煤為主要烴源巖，沙海組上段泥巖為區(qū)域性蓋層，沙海組下段和九佛堂組上段是本區(qū)主要勘探目的層段[1-3]。根據(jù)基底起伏、沉積厚度和斷裂活動(dòng)情況，阜新凹陷中北段可分為四個(gè)構(gòu)造帶，即海州伊嗎圖洼陷帶、民家屯洼陷帶、西部斜坡帶和東部潛山帶(圖1)。

2 油氣成藏主控因素分析

圖1 阜新凹陷中北段構(gòu)造區(qū)劃

2.1 已鉆典型構(gòu)造解剖

阜新凹陷已鉆的3個(gè)構(gòu)造涵蓋了背斜、斷背斜、斷塊、斷鼻等主要圈閉類型，已發(fā)現(xiàn)油氣藏也包括了斷背斜、斷塊、斷鼻等主要類型，這說(shuō)明阜新凹陷具備各類構(gòu)造圈閉成藏的石油地質(zhì)條件。為研究控制阜新凹陷油氣藏形成的關(guān)鍵因素，需要對(duì)凹陷已鉆的典型油氣勘探構(gòu)造進(jìn)行分析總結(jié)，分別是：東梁構(gòu)造、小胡家構(gòu)造、清河門構(gòu)造。

2.1.1 東梁構(gòu)造

東梁構(gòu)造位于海州伊嗎圖洼陷帶中部，是阜新組沉積末期構(gòu)造回返最終定型的大型反轉(zhuǎn)構(gòu)造。在沙海組上段底界構(gòu)造圖上(圖2A)，該構(gòu)造面積約為18.4 km2，閉合高度為200 m。自1991年第一口參數(shù)井——阜參1井鉆探失利后，遼河油田公司于1994-1995年在阜參2井沙海組下段獲得工業(yè)性氣流，隨后又陸續(xù)鉆探梁1井、梁2井，均有油氣顯示。

梁1井和阜參2井鉆于東梁背斜構(gòu)造的中斷塊，阜參2井在沙海組下段鉆遇扇三角洲前緣砂體，儲(chǔ)層條件優(yōu)越，鉆獲工業(yè)性氣流，722.0～772.4 m井段用10 mm油嘴測(cè)試為日產(chǎn)氣1 947 m3；而梁1井僅見(jiàn)油氣顯示，從沙海組上段底界構(gòu)造圖看，可能原因是梁1井所處構(gòu)造位置低于阜參2井，位于油水界面附近。梁2井鉆于該構(gòu)造的西斷塊，僅見(jiàn)油氣顯示，從構(gòu)造圖上看，與阜參2井相比，梁2井位于更高部位，而反轉(zhuǎn)構(gòu)造高部位應(yīng)力釋放集中，斷裂最為發(fā)育[4-5]，故圈閉封閉性差，致使梁2井鉆探失利。阜參1井位于東梁構(gòu)造東斷塊，該井油氣顯示差，沙海組下段所鉆遇地層的巖性普遍偏細(xì)，以淺湖泥巖沉積為主，儲(chǔ)層匱乏，而九佛堂組上段發(fā)育大量白云質(zhì)砂巖，儲(chǔ)集物性差，其滲透率大部分小于1×10-3μm2。

據(jù)鉆探結(jié)果分析，控制阜新凹陷中北部油氣藏形成的關(guān)鍵因素為儲(chǔ)集條件及圈閉條件。

2.1.2 小胡家構(gòu)造

小胡家構(gòu)造位于海州伊嗎圖洼陷帶東側(cè)，處于閭山斷裂下降盤，是早期形成并繼承性發(fā)育的背斜構(gòu)造。在沙海組上段底界構(gòu)造圖上(圖2B)，其面積約為28.3 km2，閉合高度為100～200 m。該構(gòu)造勘探程度低，僅有一口探井——周1井。周1井見(jiàn)少量油氣顯示，但未形成油氣藏。鉆井資料顯示，周1井砂巖粒度整體較粗，發(fā)育大段含礫砂巖，而阜新組地層砂地比為92%，沙海組上段砂地比為66.2%，泥質(zhì)含量低，缺少封閉蓋層，同時(shí)儲(chǔ)集條件也不理想，沙海組下段及九佛堂組發(fā)育大量含礫砂巖、白云質(zhì)砂巖、灰質(zhì)砂巖，物性較差?？梢?jiàn)，蓋層及儲(chǔ)集條件是阜新凹陷中北部油氣成藏的重要控制因素。

2.1.3 清河門構(gòu)造

清河門構(gòu)造位于民家屯洼陷帶，與東梁構(gòu)造成因類似，也是阜新組沉積末期定型的大型反轉(zhuǎn)構(gòu)造。與后者不同之處是該構(gòu)造反轉(zhuǎn)強(qiáng)烈，其頂部阜新組地層剝蝕殆盡。在沙海組上段底界構(gòu)造圖上(圖2C)，其面積約為16.2 km2，閉合高度為150 m，該構(gòu)造軸部被4條北西向的斷裂切割，將此構(gòu)造分為5個(gè)斷塊，即阜清1塊、阜清1東1塊、阜清1東2塊、阜清1北1塊和阜清1北2塊。在阜清1塊， 1995年鉆探了阜清1井，全井油氣顯示較差，僅在沙海組下段見(jiàn)含油水層。

圖2 阜新凹陷典型構(gòu)造的沙海組上段底界構(gòu)造

阜清1井于沙海組下段鉆遇一套淺紅色礫巖，該層段主要發(fā)育扇三角洲平原砂礫巖沉積，九佛堂組多為含礫砂巖，儲(chǔ)集性能較差。清河門構(gòu)造在阜新組沉積末期受到強(qiáng)烈的壓扭作用，整體抬升，阜新組地層遭受剝蝕，同時(shí)形成大量斷裂，而該時(shí)期正是整個(gè)凹陷油氣運(yùn)聚的高峰期，圈閉的斷層側(cè)向封堵差，致使阜清1井難以成藏。因此，圈閉條件及儲(chǔ)層條件是控制阜新凹陷中北部油氣成藏的重要因素。

2.2 阜新凹陷中北段成藏主控因素分析

通過(guò)上述已鉆典型構(gòu)造解剖分析，阜新凹陷中北段地區(qū)在油氣成藏條件和聚集規(guī)律上存在諸多復(fù)雜性。油藏的形成受到生、儲(chǔ)、蓋、運(yùn)、圈、保等多種地質(zhì)因素綜合控制，每一項(xiàng)都有一票否決權(quán)[6]。從成藏主控因素的角度總結(jié)，除了烴源巖條件作為油氣成藏的基本控制因素之外，主要還有儲(chǔ)集條件和圈閉條件2個(gè)關(guān)鍵因素控制了該區(qū)油氣藏的形成。

2.2.1 儲(chǔ)集條件

九佛堂早期為湖盆裂陷深陷期，湖盆第一次擴(kuò)張，形成了河流、濱淺湖和深湖沉積序列，九佛堂晚期為湖盆的第一次萎縮期，其典型特點(diǎn)是扇三角洲特別發(fā)育。沙海期為湖盆再次裂陷期，湖盆第二次擴(kuò)張，沙海早期，研究區(qū)發(fā)育低位體系域的河流和扇三角洲沉積，沙海晚期，凹陷內(nèi)發(fā)育大范圍的湖相泥巖沉積，幾乎覆蓋了全區(qū)，是至關(guān)重要的區(qū)域蓋層。阜新期為湖盆第二次萎縮期，主要發(fā)育河流沼澤沉積，至孫家灣期湖盆整體拱升[7]。通過(guò)上述演化分析，沙海組下段和九佛堂組上段的扇三角洲砂體(圖3、圖4)是研究區(qū)最重要的儲(chǔ)集層，也是油氣勘探最為重要的目的層。

圖3 阜新凹陷中北段沙海組下段沉積相

在沉積相及砂體控制的基礎(chǔ)上，儲(chǔ)層物性也是影響油氣富集的一個(gè)關(guān)鍵因素[8-9]。儲(chǔ)層評(píng)價(jià)表明本研究區(qū)為中-低滲層，孔隙結(jié)構(gòu)為中-細(xì)喉，影響了油氣層的產(chǎn)能，但仍存在3個(gè)孔隙發(fā)育帶，其中第一孔隙發(fā)育帶位于阜新組和沙海組上段，其埋藏淺，壓實(shí)作用較弱，其孔隙類型主要為原生粒間孔，滲透性較好，目前淺孔油氣開(kāi)采主要分布于該層；第二孔隙發(fā)育帶位于沙海組下段，處于成熟門限之下，為有機(jī)質(zhì)演化脫羧形成，孔隙類型以次生溶孔為主，屬中-低滲透層，是本區(qū)主要儲(chǔ)層分布段；第三孔隙發(fā)育帶位于九佛堂上段，孔隙類型主要為次生溶孔和裂縫，該段也是本區(qū)潛在的重要儲(chǔ)層。

圖4 阜新凹陷中北段九佛堂組上段沉積相

2.2.2 圈閉條件

通過(guò)區(qū)域構(gòu)造分析，早白堊世末期的燕山運(yùn)動(dòng)，是形成目前阜新凹陷構(gòu)造形態(tài)的一次主要運(yùn)動(dòng)，強(qiáng)烈的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)造成阜新凹陷整體抬升剝蝕，缺失上白堊統(tǒng)和古近系及新近系沉積[10-11]，同時(shí)也影響構(gòu)造圈閉的封堵性。這次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)使早期斷層復(fù)活，并形成一些新斷層，其中大部分?jǐn)嘀粮沸陆M，甚至孫家灣組，這些斷層大多呈開(kāi)啟狀態(tài)，與此同時(shí)，阜新凹陷正處于油氣運(yùn)聚高峰期，導(dǎo)致斷層對(duì)圈閉側(cè)向封堵性差，其結(jié)果造成油氣顯示井段長(zhǎng)、淺孔和地表油氣苗活躍，使油氣藏的儲(chǔ)量豐度降低[12]。因此，不完全依靠斷層封堵的圈閉，即背斜、斷背斜或斷鼻構(gòu)造圈閉為本區(qū)勘探優(yōu)選對(duì)象。

3 有利目標(biāo)預(yù)測(cè)

從油氣地質(zhì)條件、勘探潛力及成藏規(guī)律分析，下一步勘探目標(biāo)選擇應(yīng)首要考慮圈閉形成要素和圈閉與儲(chǔ)層的合理配置。據(jù)此，預(yù)測(cè)出伊嗎圖北圈閉和艾友東圈閉2個(gè)有利目標(biāo)。

伊嗎圖北圈閉位于伊嗎圖洼陷中部，在沙海組下段底界構(gòu)造圖上，該圈閉面積約為3.5 km2，閉合高度100 m，頂點(diǎn)埋深為1 050 m(圖5A)。艾友東圈閉位于東部潛山帶的中部，在沙海組上段底界構(gòu)造圖上該圈閉面積為12 km2，閉合高度100 m，頂點(diǎn)埋深300 m；在沙海組下段底界構(gòu)造圖上該圈閉面積為16 km2，閉合高度150 m，頂點(diǎn)埋深700 m(圖5B)。這兩個(gè)圈閉緊鄰伊嗎圖洼陷，處于有利烴源巖油氣指向區(qū)；其九佛堂組及沙海組下段發(fā)育扇三角洲砂體，具有良好的儲(chǔ)集條件且沙海組上段發(fā)育的湖湘泥巖厚度穩(wěn)定，為較好蓋層，條件優(yōu)于周1井區(qū)；兩個(gè)圈閉的斷裂與源巖連通較好，為油氣運(yùn)移提供良好的通道，且不完全依賴斷層封堵，圈閉封閉性優(yōu)于梁2、阜清1井區(qū)。綜上所述，伊嗎圖北圈閉及艾友東圈閉具備了油氣成藏的多方面有利條件，在砂體、構(gòu)造和運(yùn)移等有效成藏要素的匹配下，分別形成斷鼻、斷背斜油氣藏。

圖5 阜新凹陷有利圈閉的沙海組下段底界構(gòu)造

4 結(jié)語(yǔ)

(1)對(duì)已鉆典型構(gòu)造解剖分析，從成藏主控因素的角度總結(jié)，除烴源巖條件作為油氣成藏的基本控制因素之外，主要有儲(chǔ)層條件、圈閉條件2個(gè)關(guān)鍵因素相互作用控制了阜新凹陷油氣藏的形成。

(2)通過(guò)對(duì)圈閉形成要素、圈閉與儲(chǔ)層合理配置的研究，預(yù)測(cè)了伊嗎圖北斷鼻圈閉和艾友東斷背斜圈閉2個(gè)有利目標(biāo)。

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