大民屯凹陷西部斜坡帶沙河街組油氣成藏控制因素分析

胡振華

(中國石油遼河油田公司，遼寧 盤錦 124010)

大民屯凹陷是我國東部斷陷湖盆中油氣儲(chǔ)量豐度較高的凹陷之一［1－2］，在 800 km2的勘探面積內(nèi)已勘探到3.7億 t的地質(zhì)儲(chǔ)量，資源探明程度達(dá)64%。雖然該凹陷勘探程度很高，但是該凹陷開展二次三維地震精細(xì)采集以來［3］，隨著地震資料處理及解釋技術(shù)的不斷提高和地質(zhì)認(rèn)識(shí)的深化，該區(qū)潛山勘探仍取得了較大突破［4－5］。由于對(duì)古近系油氣藏富集規(guī)律和成藏控制因素缺乏系統(tǒng)分析和認(rèn)識(shí)，制約了該區(qū)古近系的勘探進(jìn)程。本文主要根據(jù)高精度三維地震資料的解釋成果，在已發(fā)現(xiàn)油氣藏的基礎(chǔ)上，對(duì)其類型進(jìn)行總結(jié)分析，并對(duì)油氣成藏的控制因素進(jìn)行研究，力求揭示不同類型油氣藏的分布規(guī)律，為拓展大民屯凹陷西部沙河街組勘探提供理論依據(jù)。

1 地質(zhì)概況

研究區(qū)古近系含油層系主要分布在沙四段和沙三段中下部。研究區(qū)油氣勘探始于20世紀(jì)70年代，勘探目標(biāo)主要針對(duì)古近系沙河街組三段構(gòu)造油氣藏，沙三段構(gòu)造相對(duì)單一，沒有發(fā)現(xiàn)一定規(guī)模的儲(chǔ)量。從1986年至2000年，在鉆探潛山的同時(shí)兼探沙河街組，發(fā)現(xiàn)西部沈257、沈268、沈279及沈267等沙四段砂礫巖體油藏，顯示了西部地區(qū)沙四段較好的勘探前景，但由于儲(chǔ)層變化快、油藏分布規(guī)律復(fù)雜，發(fā)現(xiàn)的油藏多孤立存在，后期勘探開發(fā)效果不理想。研究區(qū)沙三段構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單，西側(cè)受西邊界斷層控制，構(gòu)造破碎及高角度走滑斷層歸位問題等影響構(gòu)造的準(zhǔn)確落實(shí)，制約了油氣的進(jìn)一步勘探，僅發(fā)現(xiàn)沈1、沈241和沈232斷鼻和斷塊圈閉型油氣藏。東側(cè)處于中央斷裂背斜構(gòu)造帶的西翼，構(gòu)造位置相對(duì)較低，油氣成藏條件較差。2011年局部高點(diǎn)鉆探沈324井，沙三二亞段1907.3—1910.1 m井段獲得日產(chǎn)油60 m3的高產(chǎn)工業(yè)油流，展示沙三段構(gòu)造低部位的微幅構(gòu)造也具有形成油氣藏的可能。近年來，大民屯凹陷基巖勘探取得重大突破，特別是2011年勝西低潛山探明儲(chǔ)量達(dá)2470.11×104t，而古近系的勘探則相對(duì)滯后。為了加快古近系的勘探步伐，達(dá)到增儲(chǔ)穩(wěn)產(chǎn)的目的，需要對(duì)大民屯凹陷西部沙三、沙四段油氣成藏控制因素進(jìn)行分析，研究該區(qū)的油氣分布規(guī)律及油氣藏形成的主控因素，為推動(dòng)研究區(qū)古近系勘探及儲(chǔ)量發(fā)現(xiàn)提供依據(jù)。

2 油氣藏類型及分布特征

2.1 油氣藏類型

(1)構(gòu)造油氣藏。研究區(qū)沙三段和沙四段均發(fā)育有構(gòu)造油氣藏，特別是在沙三段中，構(gòu)造油氣藏普遍發(fā)育，以斷塊型油氣藏為主，還發(fā)育有斷鼻油氣藏。受多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，在凹陷西邊界主干斷層及派生沈184斷層等北東向斷層控制下，古近系地層整體表現(xiàn)為一北東走向展布西傾的單斜構(gòu)造，被一系列近東西向次級(jí)斷層切割，形成多個(gè)復(fù)雜斷塊。沙四段沈279斷塊型油藏具有高部位為油氣層、低部位為水層的油氣分布特征，為典型的構(gòu)造油氣藏。大民屯凹陷西坡沙四段油氣分布特征見圖1。

圖1 大民屯凹陷西坡沙四段油氣分布特征

(2)巖性油氣藏。巖性油氣藏由儲(chǔ)層巖性或物性變化而形成的圈閉成藏，因此，巖性油氣藏既可是沉積作用(巖性圈閉)，也可是成巖后生作用(物性圈閉)而形成的圈閉成藏。其最主要的特點(diǎn)是油氣分布受巖性和物性控制明顯，主要分為砂巖透鏡體、砂巖上傾尖滅型等巖性油氣藏。由于該區(qū)沉積物源多，河流頻繁改道，因此具有形成多層次、廣泛分布的巖性油氣藏的地質(zhì)條件。沙四上亞段遠(yuǎn)端滑塌濁積扇沉積砂體被沙四段暗色泥巖包裹，優(yōu)先捕獲油氣;砂體分布范圍小、沉積厚度薄，受斷裂破壞較少，形成完整的巖性油氣藏，成為沙四段主要的油藏類型之一。

(3)構(gòu)造－巖性油氣藏。構(gòu)造－巖性油氣藏是指在一定的構(gòu)造背景下，油氣分布主要受構(gòu)造和巖性雙重控制，即油藏的高部位受斷層封堵的同時(shí)，還受儲(chǔ)層巖性、物性橫向變化的控制。西部沙四段呈北東向東傾單斜構(gòu)造形態(tài)，近東西向斷層控制下形成多個(gè)斷塊圈閉;扇三角洲砂礫巖體近源沉積，巖相、物性變化較快，形成沈257、沈268、沈278和沈281等構(gòu)造－巖性油氣藏(圖2)，油氣主要分布在構(gòu)造高部位和內(nèi)部?jī)?chǔ)層物性相對(duì)較好的部位。

圖2 大民屯凹陷西坡構(gòu)造－巖性油氣藏

2.2 油氣分布特征

研究區(qū)古近系含油層系主要分布在沙四段、沙三三和沙三四亞段。研究區(qū)沙三段構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單，東部處于中央斷裂背斜構(gòu)造帶的西翼，構(gòu)造位置相對(duì)較低，已發(fā)現(xiàn)的儲(chǔ)量零星分布在西部沈1、沈241和沈232斷鼻和斷塊圈閉中，局部地區(qū)的微幅構(gòu)造具有形成油氣藏的可能。大民屯凹陷沙四段已發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)量主要集中在西部地區(qū)，有沈257、沈268、沈279及沈267等沙四段砂礫巖體油藏和沈640、沈232等濁積巖體油氣藏。整體上研究區(qū)古近系油氣藏分布具有如下特征。

(1)優(yōu)勢(shì)巖相控制油氣分布。研究區(qū)靠近西部物源區(qū)，沙四段和沙三段沉積類型多樣，繼承性發(fā)育不同類型儲(chǔ)集體。沙四段扇三角洲相沉積砂礫巖體近源堆積范圍廣，沿安福屯西斷層控制的溝槽中，多個(gè)扇體由南到北呈朵葉狀分布。前緣水下分支流河道厚度較大，達(dá)200～300 m，沈257和沈268扇三角洲前緣砂礫巖體為油氣聚集的有利場(chǎng)所。水進(jìn)體系域滑塌濁積扇沉積體被暗色泥巖包裹，易形成巖性油氣藏。研究區(qū)已發(fā)現(xiàn)的勝21、勝25、沈230等濁積巖體普遍含油，單層厚度薄，為透鏡狀展布，平面上具有一定的分布范圍。沙三段沉積時(shí)期，由于后期構(gòu)造抬升，沉積相由扇三角洲相逐漸過渡為河流相，且該區(qū)一直處于主要物源的供給區(qū)，儲(chǔ)集砂體分布相對(duì)穩(wěn)定，有利的砂體與有利的構(gòu)造圈閉相配置，控制著油氣藏的分布。

(2)有利的構(gòu)造部位控制油氣富集。大民屯凹陷發(fā)育2套斷裂系統(tǒng)［6－7］，北東向西掉斷層控制潛山和沙四段油氣藏的形成，東西向南傾斷層影響沙三段構(gòu)造油氣藏的形成。對(duì)于沙四段這種大套的砂礫巖體油氣藏，有利的構(gòu)造條件控制油氣分布。目前該區(qū)發(fā)現(xiàn)的沈257、沈268、沈279等油氣藏普遍具有斷裂背斜圈閉或斷塊圈閉的構(gòu)造形態(tài)，即使對(duì)于北東向展布的單斜圈閉，南北兩側(cè)受砂巖巖性控制，油氣也主要分布在構(gòu)造高部位。

(3)斷層控制油氣在縱向上的分布。斷層對(duì)油氣分布的控制作用主要表現(xiàn)在2個(gè)方面:一是運(yùn)移通道作用;二是側(cè)向封堵作用。大民屯凹陷特殊的埋藏史使沙三三亞段－沙四段處于異常高壓封閉中［8］，沙三二與沙三三亞段之間構(gòu)成的封隔箱頂板呈區(qū)域性分布，阻止了油氣的向上運(yùn)移。局部地區(qū)斷裂活動(dòng)持續(xù)進(jìn)行，特別是晚期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，對(duì)封隔箱起到一定的破壞作用，油氣沿?cái)鄬哟瓜蜻\(yùn)移。三臺(tái)子洼陷內(nèi)發(fā)育的花狀構(gòu)造和榮勝堡洼陷發(fā)育的泥巖底劈構(gòu)造也進(jìn)一步印證了晚期構(gòu)造活動(dòng)對(duì)深層油氣保存、淺層油氣聚集的影響。從沈186泥巖壓實(shí)曲線也可看出，西部邊界斷層、沈184斷層活動(dòng)時(shí)期較長(zhǎng)，至館陶期仍有活動(dòng)，為油氣的多期次垂向運(yùn)移提供了條件，研究區(qū)內(nèi)沈241塊沙三二亞段油氣聚集就是油氣沿?cái)鄬酉蛏线\(yùn)移的例證(圖3)。同時(shí)，斷裂發(fā)育地區(qū)油氣相對(duì)富集，特別是對(duì)于沙四段厚層砂礫巖體，儲(chǔ)層垂向滲率條件較差，斷裂對(duì)于低滲透儲(chǔ)層的改造起主要作用，從沈268塊勘探開發(fā)效果看，靠近斷裂附近，油層厚度大，油氣相對(duì)富集。

圖3 大民屯凹陷泥巖壓實(shí)曲線

3 油氣藏成藏控制因素分析

3.1 優(yōu)質(zhì)生油巖是油氣成藏的基礎(chǔ)

大民屯凹陷是“小而肥”的生油洼陷，沙四段發(fā)育多個(gè)生油洼陷。研究區(qū)內(nèi)分布有安福屯、平安堡生油洼陷，其南北與榮勝堡洼陷、三臺(tái)子洼陷相接，為油氣成藏提供了良好的保證。生油巖主要有沙四段暗色灰黑色泥巖、灰褐色油頁巖和沙三段泥巖，分布范圍廣，沉積厚度大。

沙四下段油頁巖分布在安福屯斷層以東地區(qū)，面積為260 km2，厚度為100～280 m。綜合各項(xiàng)地化指標(biāo)，沙四段油頁巖有機(jī)質(zhì)豐度最好，有機(jī)碳含量異常高，最高達(dá)10.52%，平均為8.56%，氯仿瀝青“A”和總烴含量都高于其他層位，屬于好－極好生油巖。沙四上段泥巖全區(qū)廣泛分布，最大厚度達(dá)1000 m，平均厚度達(dá)300～500 m，TOC平均為1.9%，氯仿瀝青“A”含量為0.07%，總烴含量為(165～500)×10－6，綜合評(píng)價(jià)屬于中等－好生油巖(表1)。

大民屯凹陷烴源巖的生烴潛力受有機(jī)質(zhì)豐度的制約，TOC小于1.0%的地層的生烴潛量(S1+S2)小于1.0 mgg，有機(jī)碳含量與生烴潛能之間的正相關(guān)性說明大民屯凹陷的有機(jī)質(zhì)質(zhì)量較好，沙四段下部生烴潛量明顯高于其他層位(平均可達(dá)24%)，為油氣的形成提供了良好的物質(zhì)基礎(chǔ)。

表1 大民屯凹陷西部沙四段生油巖有機(jī)質(zhì)豐度統(tǒng)計(jì)表

3.2 有利圈閉控制著油氣的聚集

研究區(qū)圈閉的形成與構(gòu)造、沉積的共同作用有關(guān)，即以構(gòu)造圈閉、原生型地層巖性圈閉以及二者的復(fù)合圈閉為主，尤以復(fù)合型圈閉為主，其對(duì)應(yīng)的油藏類型包括構(gòu)造油氣藏、巖性油氣藏和構(gòu)造－巖性油氣藏，構(gòu)造－巖性這種復(fù)合油氣藏最為發(fā)育。

圈閉不但控制著油氣藏的構(gòu)造形態(tài)、發(fā)育規(guī)模和埋藏深度，還影響著油氣的分布特征，構(gòu)造油氣藏具有構(gòu)造高點(diǎn)控油、邊底水分布的特點(diǎn)。本區(qū)靠近西部物源，扇三角洲前緣砂壩、水下分流河道及遠(yuǎn)端滑塌濁積巖等砂體廣泛發(fā)育，儲(chǔ)層的巖性、物性變化很快，具有形成巖性圈閉的地質(zhì)條件。實(shí)際上，單純的構(gòu)造圈閉或非構(gòu)造圈閉都較為少見，絕大多數(shù)為二者的復(fù)合圈閉。根據(jù)儲(chǔ)層預(yù)測(cè)結(jié)果，對(duì)全區(qū)已發(fā)現(xiàn)的油氣層進(jìn)行了橫向追蹤。結(jié)果表明，沙三段主要發(fā)育構(gòu)造油氣藏，沙四段單純的構(gòu)造圈閉和巖性圈閉較少，95%以上為構(gòu)造與巖性的復(fù)合圈閉。

3.3 有效儲(chǔ)層是油氣成藏的關(guān)鍵

在一定的構(gòu)造和沉積條件下，儲(chǔ)集體發(fā)育程度、儲(chǔ)集性能的好壞等因素影響油氣的分布。只有當(dāng)砂體內(nèi)部的孔滲條件達(dá)到一定臨界值時(shí)，砂體才能接受來自外部烴源巖中的油氣，構(gòu)成有效儲(chǔ)層。研究表明，有效儲(chǔ)層的形成受沉積作用、成巖作用和構(gòu)造活動(dòng)共同影響。沉積作用中母巖性質(zhì)、搬運(yùn)距離、水動(dòng)力機(jī)制等因素控制碎屑巖成分、結(jié)構(gòu)特征以及優(yōu)勢(shì)巖相帶原生孔隙的發(fā)育狀況;壓實(shí)、膠結(jié)、溶蝕及交代等一系列成巖作用控制原生孔隙的保存和次生孔隙的形成，這些都直接影響到碎屑巖的儲(chǔ)集條件。構(gòu)造作用對(duì)低孔－特低滲砂礫巖體儲(chǔ)層的改造作用也十分顯著。

西斜坡發(fā)育不同類型的沉積砂體為油氣成藏提供了豐富的儲(chǔ)集空間。沙四段扇三角洲前緣砂體沉積厚度較大，呈扇群分布，平面及縱向有一定的分布。儲(chǔ)集巖結(jié)構(gòu)成熟度普遍較低，埋深一般大于2800 m，原生孔隙已降低至10%，在此深度以下的砂巖必須依靠次生孔隙才能成為有效的儲(chǔ)層。盡管成巖作用可形成一定次生孔隙，但孔隙之間連通性較差，黏土礦物充填、碳酸鹽膠結(jié)及石次生加大又降低了孔隙之間的連通性，影響油氣平面分布與垂向滲濾。斷裂作用一方面形成大的油源斷層，使沙四段儲(chǔ)集體和生油巖得以有效溝通，油氣在縱深和平面不斷運(yùn)移;另一方面產(chǎn)生微裂縫，對(duì)低孔－特低滲儲(chǔ)層的儲(chǔ)集空間和滲透性能改善起重要作用。沈257、沈268等井沙四段含油層段儲(chǔ)層孔隙度普遍小于15%，滲透率一般為1×10－3μm2，屬于低孔－特低滲儲(chǔ)層，初期試油一般為干層，經(jīng)后期壓裂后產(chǎn)能較高。同時(shí)從已知油氣藏中油氣分布情況可以看出，油氣依附的主要斷層分布在構(gòu)造高部位，靠近斷層的儲(chǔ)集體油層厚度大、產(chǎn)能較好。

沙三段儲(chǔ)集體為三角洲相和河流相沉積，儲(chǔ)層的成分成熟度和結(jié)構(gòu)成熟度相對(duì)較高，同時(shí)埋深相對(duì)較淺，一般小于2600 m，原生孔隙得到一定保存，儲(chǔ)集性能好，與有利的構(gòu)造位置相匹配，具有很好的含油性。

3.4 多類型生儲(chǔ)蓋組合是油氣成藏的必要條件

研究區(qū)發(fā)育沙四段和沙三四亞段2套優(yōu)質(zhì)烴源巖，其中沙四段烴源巖又可分為下部的油頁巖和中上部的湖相泥質(zhì)烴源巖。儲(chǔ)集層廣泛發(fā)育，主要包括沙四扇三角洲前緣砂體和濁積砂體、沙三段的扇三角洲和三角洲砂體。沙三二、沙三三段之間廣泛分布的壓力封隔層構(gòu)成良好的區(qū)域蓋層條件。根據(jù)研究區(qū)蓋層、儲(chǔ)層和烴源巖層的相對(duì)位置和特征，可以把生儲(chǔ)蓋組合劃分為互層式、側(cè)變式和串通式3種。

互層式生儲(chǔ)蓋組合指在地層剖面上生油層與儲(chǔ)層相互交替出現(xiàn)，生油層既是烴源層又是蓋層，如研究區(qū)沙三四亞段三角洲前緣砂壩砂體與湖相泥巖組合。

側(cè)變式生儲(chǔ)蓋組合是由于巖性、巖相在空間上的變化而導(dǎo)致生、儲(chǔ)、蓋層在橫向上發(fā)生變化而形成的。這種組合多發(fā)育在斷陷型生油凹陷向邊緣斜坡過渡帶或隆起的斜坡上，由于巖性、巖相橫向發(fā)生變化，以生油層和儲(chǔ)層同屬一層為主要特征，二者以巖性的橫向變化方式相接觸，油氣以橫向的同層運(yùn)移為主。沙四段扇三角洲和滑塌濁積扇沉積砂體與沙四段湖相泥巖呈橫向指狀交叉式過渡，構(gòu)成側(cè)變式生儲(chǔ)蓋組合。沙三段三角洲的前緣相砂體直接下超沉積在沙四的湖相泥巖之上，構(gòu)成一個(gè)向上變粗、變淺的旋回，由于有多個(gè)三角洲旋回，在剖面上三角洲前緣砂體與同期的湖相泥巖在大范圍內(nèi)也構(gòu)成側(cè)變式組合，在小范圍內(nèi)構(gòu)成互層式組合。

串通式組合是次生成油組合，即生油層與儲(chǔ)油層在縱向上不直接相接，而是由于斷層和不整合面的串通作用將生油層生成的油氣運(yùn)移到儲(chǔ)油層中。研究區(qū)沙三二段和沙三三段的絕大多數(shù)生儲(chǔ)蓋組合屬于此類。同時(shí)由于沙四段大套砂礫巖體內(nèi)部垂向滲濾作用較差，有效斷層的串通作用也是油氣成藏的關(guān)鍵因素。

4 結(jié)論

通過對(duì)遼河盆地大民屯凹陷西部沙河街組油藏類型及其特征研究表明，研究區(qū)存在3種類型油氣藏，即:構(gòu)造油氣藏(斷塊油氣藏、斷鼻油氣藏)、構(gòu)造－巖性油氣藏、巖性油氣藏，總體具有油水分布復(fù)雜多變、儲(chǔ)層橫向變化快、控制因素復(fù)雜等特點(diǎn)。精細(xì)解剖已開發(fā)油藏，總結(jié)出該區(qū)油氣藏主要受4種因素控制:(1)沙四段巨厚的烴源巖為油氣成藏提供了堅(jiān)實(shí)的物質(zhì)基礎(chǔ);(2)斷裂發(fā)育，多期構(gòu)造活動(dòng)及沉積作用形成多種圈閉類型，為油氣聚集提供了有利場(chǎng)所;(3)沉積砂體繼承性發(fā)育，有效儲(chǔ)集砂體與適宜的構(gòu)造條件相匹配是油氣運(yùn)移的主要場(chǎng)所;(4)不同類型生儲(chǔ)蓋配置關(guān)系形成多元化成藏組合類型，這些條件決定該區(qū)具有良好的油氣成藏條件，控制不同層系、不同構(gòu)造部位發(fā)育不同類型的油氣藏，對(duì)油氣分布具有重要影響。

［1］翟光明.中國石油地質(zhì)志:遼河油田［M］.北京:石油工業(yè)出版社，1993:361-391.

［2］李曉光，陳振巖，單俊峰，等.遼河油田勘探40年［M］.北京:石油工業(yè)出版社，2007:72-156.

［3］陳振巖，陳永成，郭彥民，等.大民屯凹陷精細(xì)勘探實(shí)踐與認(rèn)識(shí)［M］.北京:石油工業(yè)出版社，2007:133-142.

［4］孟衛(wèi)工，陳振巖，李湃，等.潛山油氣藏勘探理論與實(shí)踐:以遼河坳陷為例［J］.石油勘探與開發(fā)，2009，36(2):136-143.

［5］牟春.大民屯凹陷基巖油氣成藏特征研究［J］.石油地質(zhì)與工程，2011，25(3):57-62.

［6］姚繼峰，廖興明，于天欣.遼河盆地構(gòu)造分析［J］.斷塊油氣田，1995，2(5):21-26.

［7］郭偉.大民屯凹陷西部斜坡帶地震資料解釋和構(gòu)造特征研究［D］.成都:西南石油大學(xué)，2007.

［8］邱芳，劉吉群.大民屯凹陷成藏動(dòng)力系統(tǒng)劃分及特征研究［J］.海洋石油，2006，26(4):23-28.