曲堤油田中南部油氣藏類型及成藏主控因素

國(guó)景星，郭衛(wèi)萍，修春紅，賀歲鋒

(1.中國(guó)石油大學(xué)，山東 青島 266555;2.中石化勝利油田分公司，山東 東營(yíng) 257000)

引 言

曲堤油田處于勘探開發(fā)的中后期，復(fù)雜油氣藏將是今后油氣勘探的重要領(lǐng)域。許多學(xué)者從多個(gè)方面對(duì)臨南地區(qū)的油氣成藏特征進(jìn)行了研究[1－9]。在前人研究的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)構(gòu)造背景、斷裂特征、沉積、儲(chǔ)層等方面的研究，運(yùn)用油氣藏精細(xì)解剖技術(shù)對(duì)曲堤油田中南部曲9－111斷塊油氣藏類型及成藏主控因素進(jìn)行分析。對(duì)老油氣田進(jìn)一步滾動(dòng)勘探及新區(qū)勘探，都具有重要的參考價(jià)值及指導(dǎo)意義。

1 地質(zhì)背景

曲堤油田位于山東省濟(jì)陽(yáng)縣唐廟鄉(xiāng)境內(nèi)。區(qū)域構(gòu)造位于惠民凹陷臨南斜坡構(gòu)造帶上，受中古生界基底隆起控制，第三系地層形成向北、西、東三面降低，向南抬高的鼻狀構(gòu)造。北以夏口斷層與臨南洼陷相鄰，南以曲堤斷層為界接濟(jì)陽(yáng)地塹，南高北低，總面積約為200 km2;曲9－111斷塊位于曲堤鼻狀構(gòu)造的南部，北為曲9斷塊，西南為曲8斷塊，面積約為10 km2，整體上為受曲9斷層和曲堤斷層控制的反向斷階帶(圖1)。

由于東營(yíng)運(yùn)動(dòng)活動(dòng)強(qiáng)烈，研究區(qū)東營(yíng)組、沙一段、沙二段地層完全剝蝕，館陶組以角度不整合直接覆蓋于沙三段和沙四上亞段之上，古近系傾角較大(0～15°)，傾向北北西。該區(qū)主要有4套含油層系，即館陶組、沙三段、沙四上亞段和沙四下亞段。沙三段和沙四段主要發(fā)育扇三角洲相，館陶組以河流相沉積為主，沉積物源具有繼承性發(fā)育特征，主要來(lái)自南部與東南部方向。

圖1 曲堤油田曲9－111斷塊構(gòu)造位置

2 油氣藏類型及分布特征

根據(jù)控制油氣聚集的圈閉成因進(jìn)行分類，曲9－111斷塊的油氣藏可歸為構(gòu)造、巖性、復(fù)合等3種類型。

2.1 構(gòu)造油氣藏

研究區(qū)斷層發(fā)育，構(gòu)造破碎，構(gòu)造油氣藏以斷塊油氣藏為主。斷塊油氣藏是指儲(chǔ)集層沿上傾方向被斷層切割，在斷層的另一盤由不滲透層或斷層泥等遮擋而形成的油氣藏，儲(chǔ)集層無(wú)明顯的構(gòu)造形態(tài)。由于封閉斷層形態(tài)的不同以及儲(chǔ)集層被多條斷層切割，斷塊油氣藏具有多種組合形式，常見(jiàn)的有弧形斷塊、交叉斷塊、多幾何形狀斷塊等[10]。研究區(qū)以后兩者為主。

2.2 巖性油氣藏

研究區(qū)位于凹陷斜坡帶，多發(fā)育扇三角洲砂體或河流砂體，由于沉積條件的不同，導(dǎo)致沉積物的巖性或物性變化，可形成巖性圈閉，研究區(qū)主要包括透鏡體和巖性上傾尖滅2種基本類型，以前者居多。

2.3 復(fù)合油氣藏

復(fù)合油氣藏是研究區(qū)最主要的油氣藏類型，主要包括斷層－地層、地層－巖性、斷層－巖性及斷層－地層－巖性等4類復(fù)合油氣藏。其中以后兩者居多，他們多與構(gòu)造、巖性有關(guān)。

2.4 油氣藏分布特征

曲9－111斷塊發(fā)育多套含油層系，縱向含油井段長(zhǎng)。垂向上油氣主要分布于館三段、沙三段和沙四下亞段，其次為沙四上亞段中部。各層段的油氣藏類型有較大差異，其中，館三段油氣藏均與地層不整合無(wú)關(guān)，沙三段均為與不整合有關(guān)的復(fù)合油氣藏，沙四段各類油氣藏均有發(fā)育。平面上油氣主要分布在斜面微構(gòu)造的高部位、斷層帶及砂巖尖滅線附近，形成多種類型油氣藏疊合、連片的斜坡復(fù)式油氣聚集帶[11]。

3 成藏主控因素及成藏模式

3.1 宏觀主控因素

(1)宏觀構(gòu)造控制油氣運(yùn)移有利指向。研究區(qū)位于距離生油洼陷(臨南洼陷)相對(duì)較近的正向構(gòu)造帶(臨南斜坡帶)上，在古近紀(jì)末和新近紀(jì)，該區(qū)長(zhǎng)期表現(xiàn)為穩(wěn)定的繼承性斜坡帶，古近系向盆內(nèi)傾斜，加之其與臨南洼陷最大的鼻狀構(gòu)造——江家店鼻狀構(gòu)造的構(gòu)造軸線一致，油氣沿凸形斷面較陡處以匯聚流的形式運(yùn)移，使曲堤油田成為油氣運(yùn)移的優(yōu)勢(shì)方向。

(2)斷層活動(dòng)性控制油氣運(yùn)聚過(guò)程。趙文智等通過(guò)研究認(rèn)為，油氣聚集期停止活動(dòng)的斷層，特別是停止活動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)的斷層，多數(shù)情況下對(duì)油氣起封堵作用;而油氣聚集期活動(dòng)的斷層常具開啟性，使油氣沿?cái)鄬油ǖ烙筛邉?shì)區(qū)向低勢(shì)區(qū)運(yùn)移，或自深層向淺層縱向運(yùn)移[12－13]。

對(duì)整個(gè)曲堤油田而言，控制成藏的斷裂主要有夏口、曲10、曲9斷層和曲堤斷層。在全區(qū)大規(guī)模油氣運(yùn)移期(明化鎮(zhèn)組沉積期—現(xiàn)今)，夏口斷層中段持續(xù)活動(dòng)，斷層封閉性較差，成為曲堤油田油氣運(yùn)移的輸導(dǎo)通道;曲9、曲10和曲堤斷層從沙四到館陶組沉積時(shí)期活動(dòng)，明化鎮(zhèn)沉積時(shí)期停止了活動(dòng)，對(duì)油氣的富集起到了封堵成藏作用，這些油源斷裂對(duì)油氣成藏與富集起到了控制作用。

(3)區(qū)域性蓋層控制油氣縱向分布。區(qū)域性蓋層控制著油氣的縱向分布以及分帶性和聚油豐度，在油源充足和儲(chǔ)集層良好的前提下，直接位于區(qū)域蓋層之下的層段通常最富集油氣，且蓋層厚度越大，其封閉性越好。

研究區(qū)發(fā)育2套區(qū)域性蓋層，即館三段中上部和沙四上亞段4砂層組，館三段含油層系和沙四下亞段含油層系分別位于2套區(qū)域性蓋層之下，為本區(qū)含油性最好的層段。此外，在各組地層中還發(fā)育眾多局部蓋層，厚度為5～10 m，如沙三段中下部和沙四上亞段1砂層組，其下伏沙四上亞段2砂層組和沙四上亞段3砂層組中油氣同樣較為富集。

3.2 微觀主控因素

(1)低級(jí)序斷層控制油氣局部聚集。復(fù)雜斷塊油田斷層的封堵性研究對(duì)實(shí)際挖潛增效具有重要意義[14]。根據(jù)前人研究，結(jié)合本區(qū)實(shí)際情況認(rèn)為，當(dāng)斷層泥比率[15]SGR≥0.45時(shí)，在斷裂帶內(nèi)可形成比較連續(xù)的泥巖涂抹。由研究區(qū)內(nèi)7條斷層側(cè)向封堵性統(tǒng)計(jì)，除局部側(cè)向連續(xù)外，絕大多數(shù)起遮擋作用，對(duì)斷塊油氣藏及與斷層有關(guān)的復(fù)合油氣藏起到主要控制作用。

(2)沉積微相控制油氣平面分布。在沉積相帶的控制下，儲(chǔ)層物性的橫向變化較大。在本次研究中，選取多個(gè)典型層位對(duì)各沉積微相的砂體物性及含油情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，分別以館三段和沙四下亞段某小層為例(表1、2)。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，對(duì)辮狀河沉積環(huán)境而言，66.7%的油氣分布在心灘和河道充填微相內(nèi)，33.3%分布在道間灘地內(nèi);對(duì)扇三角洲前緣而言，84.4%的油氣分布在水下分流河道和天然堤微相內(nèi)，15.6%的油氣分布在水下分流河道間微相內(nèi)。因河道砂的砂體厚度較大，泥質(zhì)含量少，其孔隙度、滲透率相對(duì)較高，且連通性較好，能優(yōu)先儲(chǔ)集油氣，是主要儲(chǔ)集體。另一方面，并不是所有的河道砂體都富含油氣，低部位砂體連通性差可能使得油氣運(yùn)移受阻，導(dǎo)致高部位有效砂體含油性差，不能形成油氣藏。

表1 館三段3砂層組沉積微相與油氣的關(guān)系

表2 沙四下亞段1砂層組3小層沉積微相與油氣的關(guān)系

(3)不整合面對(duì)油氣富集有重要影響。沙三段、沙四上亞段上部油氣主要富集于剝蝕線附近，油氣藏類型均為與不整合遮擋有關(guān)的復(fù)合油氣藏，離剝蝕線的遠(yuǎn)近成為油氣富集程度的控制因素之一。由此可知，不整合面對(duì)油氣富集起到至關(guān)重要的作用，既可作為油氣運(yùn)移的通道，又可形成地層圈閉，捕獲來(lái)自下傾方向的油氣[16]。

(4)微構(gòu)造控制油氣相對(duì)富集程度。沙河街組沙三段、沙四上亞段沉積時(shí)期是區(qū)內(nèi)斷層斷裂活動(dòng)的主要時(shí)期，導(dǎo)致研究區(qū)沙河街組的微構(gòu)造較為發(fā)育，包括正向微構(gòu)造、斜面微構(gòu)造和負(fù)向微構(gòu)造3種類型。同一開發(fā)時(shí)期的井，同一含油小層中位于正向微型構(gòu)造部位的井的含水率相對(duì)于位于負(fù)向微型構(gòu)造部位的井的含水率要低，而含油飽和度卻相對(duì)較高。即微構(gòu)造對(duì)剩余油分布起到一定的影響作用。

3.3 成藏模式

圖2 研究區(qū)油氣成藏模式

根據(jù)油氣成藏過(guò)程及油氣分布特點(diǎn)，認(rèn)為研究區(qū)在斷層、不整合面及砂巖輸導(dǎo)層組成的復(fù)合輸導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)下，形成階梯狀輸導(dǎo)成藏模式，并以垂向輸導(dǎo)為主(圖2)。來(lái)自臨南洼陷沙三段生油層的油氣首先沿夏口斷裂帶向南部曲堤地區(qū)運(yùn)移，繼而在曲堤地壘中沿四級(jí)斷層進(jìn)行垂向或側(cè)向輸導(dǎo)，進(jìn)入另一側(cè)儲(chǔ)層后沿砂體或不整合面繼續(xù)運(yùn)移，形成斷層—連通砂體(不整合)—斷層—連通砂體(不整合)的階梯狀運(yùn)移方式。該輸導(dǎo)體系使得研究區(qū)縱向多層段含油，且其層位由洼陷到凸起階梯狀上升，橫向上呈條帶分布，含油豐度高。

4 結(jié)論

(1)研究區(qū)的油氣藏類型包括構(gòu)造、巖性、復(fù)合油氣藏3種。構(gòu)造油氣藏主要是指斷塊油藏，包括交叉斷塊油藏、多幾何形狀斷塊油藏;巖性油氣藏包括透鏡型巖性油藏和上傾尖滅型巖性油藏;復(fù)合型油氣藏包括斷層－地層、地層－巖性、斷層－巖性以及斷層－地層－巖性復(fù)合型油藏。

(2)研究區(qū)縱向含油井段長(zhǎng)，主要有館三段、沙三段、沙四上亞段和沙四下亞段4套含油層系。其中，館陶組油氣藏均與地層不整合無(wú)關(guān)，而沙三段均為與不整合有關(guān)的復(fù)合油氣藏，沙四段各類油氣藏均有發(fā)育。平面上多種類型油氣藏疊合、連片，形成斜坡復(fù)式油氣聚集帶。

(3)以目前已發(fā)現(xiàn)的油氣藏分布特征為基礎(chǔ)，進(jìn)一步從洼陷和區(qū)塊2個(gè)層次對(duì)其成藏主控因素展開剖析。宏觀上，大型寬緩鼻狀構(gòu)造的構(gòu)造背景決定了曲堤油田為油氣運(yùn)移的優(yōu)勢(shì)方向;油源斷層活動(dòng)期與油氣運(yùn)移期的良好配置控制了油氣運(yùn)聚過(guò)程;區(qū)域性蓋層控制了油氣縱向分布特征;微觀上，首先，低級(jí)序斷層控制油氣局部聚集;其次，沉積微相控制油氣平面分布;此外，不整合及微構(gòu)造也對(duì)油氣成藏及分布有一定影響。

(4)研究區(qū)在斷層、不整合面及河流、三角洲砂體組成的復(fù)合輸導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)下，形成階梯狀輸導(dǎo)成藏模式，并以垂向輸導(dǎo)為主。

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