杏北地區(qū)扶余油層構(gòu)造單元精細(xì)劃分及其對(duì)油氣成藏研究的意義

董 立，趙 旭，付 斌，劉艷平

（1.中國(guó)石化石油勘探開(kāi)發(fā)研究院，北京 100083；2.中國(guó)石油大慶油田分公司第四采油廠(chǎng)，黑龍江 大慶 163511）

在油氣勘探過(guò)程中，構(gòu)造單元?jiǎng)澐质桥璧仄詹楹蛥^(qū)域詳查的主要任務(wù)，并為圈閉預(yù)探提供重要依據(jù)[1]。對(duì)一個(gè)地區(qū)深入開(kāi)展工作之初，首先要按照一定的規(guī)則進(jìn)行構(gòu)造單元?jiǎng)澐?，但由于受勘探初期資料缺乏等的限制，劃分方案往往比較粗略，或者不同研究人員劃分的方案存在分歧。隨著勘探工作的不斷深入以及地震、鉆井等資料的豐富，對(duì)構(gòu)造單元?jiǎng)澐謺?huì)產(chǎn)生新的認(rèn)識(shí)，進(jìn)行重新梳理和分析是很有必要的[2]。杏北地區(qū)在早期勘探階段，一般認(rèn)為其為西翼構(gòu)造較陡，東翼構(gòu)造較緩而中部相對(duì)平坦的背斜[3]，在資源評(píng)價(jià)過(guò)程中稱(chēng)之為西部陡坡帶、中央背斜帶和東部緩坡帶。經(jīng)過(guò)50多年的勘探工作，杏北地區(qū)已進(jìn)入成熟的勘探開(kāi)發(fā)階段，以往定性的構(gòu)造劃分已不能滿(mǎn)足目前地質(zhì)研究及生產(chǎn)部署的需要，進(jìn)一步的構(gòu)造單元界限的準(zhǔn)確標(biāo)定及詳細(xì)劃分是杏北地區(qū)扶余油層油氣成藏研究中的首要工作。為此，筆者在109條區(qū)域地震剖面精細(xì)解釋的基礎(chǔ)上，結(jié)合三維構(gòu)造形態(tài)及地層傾角變化對(duì)杏北地區(qū)進(jìn)行了精細(xì)的構(gòu)造單元?jiǎng)澐?，并分別對(duì)各構(gòu)造單元的油氣運(yùn)移路徑、油氣成藏模式和油藏類(lèi)型進(jìn)行了分析，以期能夠探尋目前研究區(qū)的油氣分布特征，從而指導(dǎo)下一步油氣勘探。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

杏北地區(qū)位于松遼盆地北部，南鄰中央坳陷區(qū)大慶長(zhǎng)垣杏樹(shù)崗背斜，西鄰齊家—古龍凹陷，東為三肇凹陷安達(dá)向斜，是軸向近南北的完整背斜。主要發(fā)育中、新生代沉積蓋層，自下而上依次為下白堊統(tǒng)火石嶺組、沙河子組、營(yíng)城組、登婁庫(kù)組、泉頭組，上白堊統(tǒng)青山口組、姚家組、嫩江組、四方臺(tái)組、明水組，古近系依安組，新近系大安組、泰康組和第四系[4-5]。在區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)控制下，研究區(qū)經(jīng)歷了多期構(gòu)造演化，在嫩江組沉積末期隆起形成背斜雛形，明水組沉積末期反轉(zhuǎn)作用加強(qiáng)，杏樹(shù)崗背斜幅度進(jìn)一步增大，于古近紀(jì)末期最終定型[6-7]，形成現(xiàn)今兩翼分別向東、西傾斜的背斜形態(tài)。扶余油層沉積于松遼盆地沉陷期，主要受北部拜泉物源控制，為淺水湖泊—三角洲沉積體系，河道砂體近南北向展布[8]，斷裂比較發(fā)育，主要為近北西向正斷層。

2 構(gòu)造單元精細(xì)劃分

根據(jù)SY/T 5978—1994[9]及張吉光等的調(diào)整方案[10]，杏北地區(qū)構(gòu)造單元主要分為3級(jí)，背斜屬于第三級(jí)構(gòu)造單元，對(duì)杏北地區(qū)進(jìn)行精細(xì)劃分對(duì)于盆地普查或區(qū)域詳查不具有實(shí)際意義，但對(duì)于油田勘探后期的油氣成藏規(guī)律研究及井位部署卻意義重大。長(zhǎng)期以來(lái)，杏北地區(qū)只是按照其背斜組成要素分為西部陡坡帶、中央背斜帶和東部緩坡帶，但對(duì)背斜軸部的具體位置及走向并沒(méi)有進(jìn)行過(guò)準(zhǔn)確定位，而且兩翼斜坡與中央背斜之間也沒(méi)有確定的邊界，至于陡坡或緩坡的準(zhǔn)確傾向以及傾角的變化范圍也沒(méi)有具體數(shù)據(jù)，這些對(duì)于杏北地區(qū)構(gòu)造形態(tài)的刻畫(huà)以及油氣運(yùn)移路徑的確定均有重要影響。

2.1 背斜軸部及形態(tài)確定

背斜軸部（構(gòu)造脊）是背斜構(gòu)造一翼向另一翼過(guò)渡的轉(zhuǎn)折端，是背斜形成過(guò)程中應(yīng)力最集中、斷層及裂縫最發(fā)育的位置，也是油氣運(yùn)移和聚集的優(yōu)勢(shì)位置[11]。為了準(zhǔn)確地確定背斜的形態(tài)及背斜軸部位置，首先由北向南選取均勻覆蓋全區(qū)的15條地震剖面進(jìn)行重點(diǎn)刻畫(huà)，從每條剖面上確定出背斜構(gòu)造的最高點(diǎn)，然后相應(yīng)地在構(gòu)造圖上標(biāo)定位置，最終確定出杏北地區(qū)背斜軸部的具體位置。通過(guò)地震資料獲得的扶余油層頂面三維構(gòu)造形態(tài)可以看出，由北往南，背斜軸部逐漸向東偏移，整體是一個(gè)北北西—南南東走向、西翼陡窄而東翼寬緩的不對(duì)稱(chēng)背斜（圖1）。

圖1 杏北地區(qū)扶余油層頂面三維構(gòu)造形態(tài)

2.2 構(gòu)造單元界限劃分

地層傾角變化研究是劃分構(gòu)造單元的一種重要手段，為了準(zhǔn)確確定西翼、東翼斜坡及中央背斜之間的具體分界，計(jì)算了杏北地區(qū)扶余油層頂面的地層傾角。結(jié)果表明，地層傾角在西部和東部存在2個(gè)高值條帶，西部?jī)A角較大，約為3°～10°，高值區(qū)分別位于西北角（4.5°～10°）和西南角（4.5°～7.5°），反映出西北角為一北西傾向的局部斜坡，西南角為一南西傾向的局部斜坡；東部相對(duì)較為平緩，傾角約為2°～5°，中部?jī)A角變化不大，基本小于2°，這也反映出杏北地區(qū)背斜構(gòu)造西翼較陡、東翼較緩而中央背斜軸部相對(duì)平坦的特征。顯然，根據(jù)傾角的變化和扶余油層頂面三維構(gòu)造形態(tài)可以刻畫(huà)出斜坡帶與中央背斜帶的準(zhǔn)確位置，并且可以將西部陡坡帶進(jìn)一步細(xì)分，勘探初期統(tǒng)稱(chēng)的西部陡坡帶并不是一個(gè)傾向一致、統(tǒng)一的簡(jiǎn)單斜坡，其西北角和西南角傾向角相差近90°，其中，西北角斜坡傾向?yàn)楸蔽飨?，與研究區(qū)斷裂走向近于垂直；而西南角斜坡傾向?yàn)槟衔飨?，與斷裂走向近于平行，因此，它們?cè)诘貙印獢鄬优渲藐P(guān)系及成藏模式上迥然不同，需要?jiǎng)澐譃?個(gè)不同的構(gòu)造單元來(lái)分別研究其油氣成藏特征。

圖2 杏北地區(qū)扶余油層構(gòu)造單元精細(xì)劃分

綜上所述，在遵循原有構(gòu)造單元命名的基礎(chǔ)上，將杏北地區(qū)扶余油層細(xì)分為4個(gè)構(gòu)造單元，即西北斜坡區(qū)、西南斜坡區(qū)、中央背斜帶和東部緩坡帶，其中中央背斜帶與東部緩坡帶仍沿用原有命名，取消原來(lái)西部陡坡帶的命名，將中央背斜帶以西區(qū)域劃分為西北斜坡區(qū)和西南斜坡區(qū)（圖2）。構(gòu)造單元的精細(xì)劃分必須確定出各構(gòu)造單元之間的分界線(xiàn)。在盆地級(jí)的構(gòu)造單元?jiǎng)澐种?，界限劃分主要依?jù)重磁力場(chǎng)特征、斷裂規(guī)模和展布、基巖出露與基底起伏以及沉積巖厚度變化[2]，而在二級(jí)或三級(jí)構(gòu)造單元?jiǎng)澐种?，主要考慮目的層邊界斷裂、地層缺失線(xiàn)或斜坡構(gòu)造拐點(diǎn)等特征。綜合考慮傾角的變化、大規(guī)模斷裂和斜坡構(gòu)造拐點(diǎn)以及油田生產(chǎn)的需要，制定了杏北地區(qū)扶余油層的構(gòu)造單元界限劃分標(biāo)準(zhǔn)：①沿背斜軸部延伸方向，以?xún)蓚?cè)傾角發(fā)生明顯變化的1400 m構(gòu)造等值線(xiàn)和西南側(cè)由3條北西向展布斷層連接而成的大規(guī)模反向斷層為界，劃分中央背斜帶和兩翼斜坡帶；②大規(guī)模反向斷層在西部陡坡帶的延伸恰好是西部陡坡帶西北斜坡區(qū)和西南斜坡區(qū)的構(gòu)造拐點(diǎn)，以斷裂為界劃分西北斜坡區(qū)和西南斜坡區(qū)（圖2）。

3 構(gòu)造單元精細(xì)劃分對(duì)油氣成藏研究的意義

3.1 構(gòu)造單元控制油氣運(yùn)移方向和路徑

油—巖對(duì)比結(jié)果表明，杏北地區(qū)扶余油層油氣來(lái)自西側(cè)齊家—古龍凹陷青山口組一段烴源巖[12]，由齊家—古龍凹陷青一段烴源巖排烴強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果可知，在大慶長(zhǎng)垣杏北地區(qū)西北和西南部分別存在2個(gè)高值區(qū)，西北部排烴強(qiáng)度達(dá)400～1280 t/km2，西南部排烴強(qiáng)度達(dá)400～560 t/km2，均可為杏北地區(qū)扶余油層提供油氣。因此杏北地區(qū)扶余油層油氣來(lái)自西北和西南2個(gè)方向。

將背斜西翼分為西北斜坡區(qū)和西南斜坡區(qū)后發(fā)現(xiàn)，背斜的北部軸端及西北斜坡區(qū)傾向正對(duì)著西北排烴強(qiáng)度高值區(qū)，而西南斜坡區(qū)傾向正對(duì)著西南排烴強(qiáng)度高值區(qū)，并且2個(gè)局部斜坡傾角均較大，沿斜坡具備較大的流體勢(shì)梯度，恰是油氣由西側(cè)向背斜高部位側(cè)向運(yùn)移的優(yōu)勢(shì)通道方向，而在構(gòu)造單元細(xì)分之前則認(rèn)為背斜西翼整體為西傾的，研究區(qū)正西側(cè)不存在排烴強(qiáng)度高值區(qū)，不利于油氣側(cè)向運(yùn)移，這也是長(zhǎng)期以來(lái)杏北地區(qū)油氣運(yùn)移路徑解釋不清的根本原因。

油氣在運(yùn)移過(guò)程中化學(xué)成分會(huì)發(fā)生有規(guī)律的變化，必然導(dǎo)致其物理性質(zhì)改變，當(dāng)沿油氣運(yùn)移方向以層析作用占主導(dǎo)地位時(shí)，原油密度和粘度一般均減小，而當(dāng)氧化作用占主導(dǎo)地位時(shí)，則相反[13]。為了進(jìn)一步明確其油氣運(yùn)移路徑，對(duì)沿西北、西南斜坡區(qū)向構(gòu)造高部位以及沿背斜軸部自北向南的原油密度變化進(jìn)行了分析，結(jié)果表明，沿西北斜坡區(qū)自西北向東南方向、沿西南斜坡區(qū)自西南向東北方向、沿背斜軸部由北向南方向，原油密度均逐漸變大。由此說(shuō)明，油氣自西側(cè)分別沿2個(gè)局部斜坡和背斜軸部發(fā)生運(yùn)移，共存在3條油氣運(yùn)移路徑（圖3），而東部緩坡帶不存在油氣運(yùn)移路徑。

3.2 構(gòu)造單元控制油藏類(lèi)型和油氣富集部位

通過(guò)構(gòu)造單元精細(xì)劃分發(fā)現(xiàn)，不同構(gòu)造單元的地層傾向與斷層走向、砂體展布及油氣運(yùn)移方向之間有著不同的匹配關(guān)系，主要存在4種情況。

第一，在西北斜坡區(qū)斷裂走向與地層傾向近平行，油氣優(yōu)先沿?cái)嗔炎呦蛴筛邉?shì)區(qū)向低勢(shì)區(qū)運(yùn)移，此情況下形成油氣運(yùn)移的高效通道（圖3中AB），但不容易形成斷層遮擋，油氣基本沿?cái)嗔堰\(yùn)移至構(gòu)造高部位后聚集成藏，因此西北斜坡區(qū)雖然鄰近油源區(qū)，但油氣并不富集，目前只有3口井獲得工業(yè)油流，僅占整個(gè)研究區(qū)油氣總量的7%。

圖3 杏北地區(qū)扶余油層油水平面分布

第二，中央背斜帶為構(gòu)造高部位，并且北端與油源區(qū)毗鄰，構(gòu)造脊（背斜軸部）作為高效的油氣運(yùn)移通道（圖3中CD），運(yùn)移方向與斷裂斜交，容易形成背斜巖性或斷層遮擋油藏。另外，構(gòu)造脊運(yùn)移路徑與西北斜坡區(qū)運(yùn)移路徑交匯，在中央背斜帶北端形成得天獨(dú)厚的油氣聚集區(qū)，形成目前杏北地區(qū)扶余油層主要的油氣產(chǎn)能，共有15口工業(yè)油流井、2口低產(chǎn)油流井和3口油水同層井，占研究區(qū)所有含油井的40%以上。中央背斜帶南端失利的主要原因包括：①遠(yuǎn)離西北油源區(qū)，而西南油源區(qū)油氣受大型反向斷裂遮擋無(wú)法運(yùn)移至中央背斜帶南端；②儲(chǔ)層連通性較差[14]。

第三，西南斜坡區(qū)運(yùn)移路徑（圖3中EF）與斷裂近垂直相交，并且此構(gòu)造單元內(nèi)斷裂基本為反向斷層，下盤(pán)儲(chǔ)層容易與上盤(pán)青山口組泥巖部分對(duì)接形成側(cè)向封堵，不利于油氣運(yùn)移，但在其下盤(pán)一側(cè)極易形成斷層上傾遮擋的斷層-巖性圈閉，因此目前也形成了較好的油氣聚集，共有12口工業(yè)油流井、1口低產(chǎn)油流井和3口油水同層井，占研究區(qū)所有含油井的30%以上。

第四，背斜軸部以東具有油氣產(chǎn)能的井均位于中央背斜帶內(nèi)，整個(gè)東部緩坡帶雖然面積較大，但鉆遇井均為水層或干層，而非勘探初期認(rèn)為的含油性相對(duì)較差。分析其成藏失利原因主要有2點(diǎn)：①遠(yuǎn)離油源區(qū)；②不存在油氣運(yùn)移的有效路徑（油氣不能跨過(guò)中央背斜帶由低勢(shì)區(qū)向高勢(shì)區(qū)運(yùn)移）。

綜上所述，研究區(qū)4個(gè)構(gòu)造單元具有不同的油氣成藏模式和油氣富集部位，但如果不進(jìn)行構(gòu)造單元精細(xì)劃分或構(gòu)造單元界限劃分不清，則會(huì)導(dǎo)致成藏規(guī)律復(fù)雜，主控因素不清楚，因此，在油田勘探后期進(jìn)行精細(xì)的構(gòu)造單元?jiǎng)澐质强偨Y(jié)油氣分布規(guī)律的重要基礎(chǔ)，根據(jù)不同構(gòu)造單元油氣成藏的差異性特征設(shè)計(jì)相應(yīng)的井位部署方案，從而有效降低勘探風(fēng)險(xiǎn)。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)構(gòu)造單元精細(xì)劃分，將杏北地區(qū)扶余油層細(xì)分為西北斜坡區(qū)、西南斜坡區(qū)、中央背斜帶和東部緩坡帶4個(gè)構(gòu)造單元。西北斜坡區(qū)傾向?yàn)楸蔽飨?，與中央背斜帶北端正對(duì)齊家—古龍凹陷青山口組一段西北排烴強(qiáng)度高值區(qū)，而西南斜坡區(qū)傾向?yàn)槟衔飨?，也正?duì)西南排烴強(qiáng)度高值區(qū)，此3個(gè)區(qū)域具有得天獨(dú)厚的油氣運(yùn)移條件，因此，新的劃分方案合理地解釋了原來(lái)西部陡坡帶作為一個(gè)整體西傾的簡(jiǎn)單斜坡所無(wú)法解釋的油氣運(yùn)移問(wèn)題。

各構(gòu)造單元內(nèi)地層傾向、斷裂走向與油氣運(yùn)移方向有著不同的匹配關(guān)系，油氣運(yùn)移方向與斷裂走向近平行的西北斜坡區(qū)油氣不富集，而中央背斜帶構(gòu)造脊兩側(cè)及西南斜坡區(qū)油氣運(yùn)移路徑受斷層遮擋，油氣較為富集；東部緩坡帶遠(yuǎn)離油源區(qū)且不存在油氣運(yùn)移路徑，不能形成油氣聚集，這與目前勘探實(shí)踐結(jié)果相吻合。

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