大民屯凹陷前中生界基巖石油運(yùn)聚模式探討

馬志宏

(中國(guó)石油遼河油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，遼寧盤(pán)錦 124010)

大民屯凹陷前中生界基巖石油運(yùn)聚模式探討

馬志宏

(中國(guó)石油遼河油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，遼寧盤(pán)錦 124010)

摘要：大民屯凹陷前中生界基巖探明石油地質(zhì)儲(chǔ)量占總探明石油地質(zhì)儲(chǔ)量的一半以上，是大民屯凹陷最主要的含油層。為探討影響基巖整體石油運(yùn)聚模式的類(lèi)型、建立各類(lèi)型的石油運(yùn)聚模式圖、指導(dǎo)前中生界基巖的進(jìn)一步勘探，從已知基巖油藏出發(fā)，通過(guò)開(kāi)展原油性質(zhì)、油藏剖面、構(gòu)造演化、聲波時(shí)差與埋深關(guān)系圖分析法，搞清了基巖原油類(lèi)型、油藏類(lèi)型及其分布特征，詳細(xì)分析了前中生界基巖石油運(yùn)聚條件，明確了前中生界基巖發(fā)育側(cè)向直接、垂向間接、倒灌式三種石油運(yùn)聚模式。三種運(yùn)聚模式圖的構(gòu)建，對(duì)在大民屯凹陷南部韓三家子斷階部署兩口預(yù)探井和西部斜坡帶的基巖勘探起著重要的指導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞：大民屯凹陷；基巖；整體含油；石油運(yùn)聚模式

大民屯凹陷構(gòu)造上位于遼河坳陷北段，面積約800 km2。該凹陷油氣資源非常豐富，已發(fā)現(xiàn)太古宇、元古宇、新生界古近系沙四段、沙三段、沙一段等五套含油氣層系，探明程度約64%。前中生界基巖勘探始于20世紀(jì)80年代，經(jīng)歷了潛山和基巖勘探兩大階段，其中，潛山勘探又經(jīng)歷了從高潛山、中潛山、低潛山，到潛山內(nèi)幕的勘探[1]。三十余年的油氣勘探發(fā)現(xiàn)了元古宇和太古宇兩套含油層系，投產(chǎn)了大民屯、靜安堡、邊臺(tái)、法哈牛四個(gè)油氣田，建成了國(guó)內(nèi)最大的高凝油生產(chǎn)基地。截至目前，前中生界基巖探明石油地質(zhì)儲(chǔ)量約1.9×108t，占大民屯凹陷總探明石油地質(zhì)儲(chǔ)量的一半以上，成為大民屯凹陷最重要的石油勘探領(lǐng)域。

近些年來(lái)，沈309、勝27、哈36等油藏的發(fā)現(xiàn)，證實(shí)了“低部位的基巖如果源儲(chǔ)配置關(guān)系好也可成藏”的重要認(rèn)識(shí)，使大民屯凹陷基巖的縱向勘探含油底界拓展至4 130 m。同時(shí)，說(shuō)明了大民屯凹陷前中生界基巖具有整體含油的特征。

大民屯凹陷前中生界基巖的進(jìn)一步勘探需要解決兩方面的問(wèn)題：一方面，明確石油運(yùn)聚條件和石油運(yùn)聚模式類(lèi)型，搞清它對(duì)基巖整體含油的影響和指導(dǎo)作用；另一方面，分析基巖勘探潛力，指出進(jìn)一步勘探的方向和目標(biāo)。

1前中生界基巖油藏類(lèi)型及其分布特征

1.1原油類(lèi)型

利用原油性質(zhì)分析法，對(duì)大民屯凹陷前中生界已知基巖油藏的原油性質(zhì)進(jìn)行了具體分析，明確了基巖原油有兩種類(lèi)型：高凝油和常規(guī)油。

高凝油是前中生界基巖油藏中的主要原油，多為輕質(zhì)高凝油，也有中質(zhì)高凝油。其原油密度一般小于0.9200 g/cm3；含蠟量高，一般高于20%；凝固點(diǎn)高，一般高于40 ℃，局部大于60 ℃，最高可達(dá)67 ℃。如沈229元古宇大紅峪組基巖油藏，原油密度0.8253～0.8692 g/cm3，凝固點(diǎn)44 ℃～54 ℃，含蠟量40.40%～45.19%[1]，屬于輕質(zhì)高凝油。

常規(guī)油在前中生界基巖油藏中較少見(jiàn)，原油黏度小于50 mPa·s，凝固點(diǎn)小于40 ℃。如哈31-16-18太古宇基巖油藏，原油密度為0.8080 g/cm3，黏度為6.27mPa·a，凝固點(diǎn)為23℃，含蠟量為28.34%，膠質(zhì)+瀝青質(zhì)含量為5.84%，屬于輕質(zhì)常規(guī)油。

1.2油藏類(lèi)型

從主測(cè)線、聯(lián)絡(luò)測(cè)線、任意連井測(cè)線方向的油藏剖面分析表明，大民屯凹陷前中生界基巖油藏都是新生古儲(chǔ)型油藏，該油藏以新生界古近系沙四段和沙三段烴源巖為生油巖，以元古宇的石英巖、碳酸鹽巖和太古宇的變質(zhì)巖為儲(chǔ)集巖。

根據(jù)油藏處于基巖的部位，將前中生界基巖油藏進(jìn)一步劃分為基巖風(fēng)化殼油藏和基巖內(nèi)幕油藏。

基巖風(fēng)化殼油藏是基巖勘探最早的一種油藏類(lèi)型，油藏位于基巖的頂部(一般在200 m以內(nèi))，它的成藏主要與元古宇的石英巖、碳酸鹽巖和太古宇的變質(zhì)巖因遭受風(fēng)化淋濾、剝蝕形成次生溶洞或孔、縫從而改善了儲(chǔ)集性能有密切的關(guān)系，有的也與其上方發(fā)育的不整合面的輸導(dǎo)供油有關(guān)；基巖內(nèi)幕油藏是在遼河坳陷太古宇變質(zhì)巖勘探中新發(fā)現(xiàn)的一種油藏類(lèi)型，油藏位于基巖風(fēng)化殼以下的內(nèi)幕巖層中，它的成藏依附于長(zhǎng)期發(fā)育的油源斷裂與鄰近的生油巖有較大的供油窗口、基巖內(nèi)幕存在巖性隔層和發(fā)育裂縫有關(guān)。

1.3油藏分布特征

平面上，前中生界基巖油藏主要集中分布于大民屯凹陷的中段，具體分布在東勝堡、靜安堡、靜北、邊臺(tái)-曹臺(tái)、安福屯、平安堡、法哈牛等七個(gè)區(qū)帶(圖1)，面積超過(guò)100 km2，還有更廣闊的勘探空白區(qū)有待于進(jìn)一步勘探。

圖1　主要基巖油氣藏平面分布示圖

縱向上，前中生界基巖油藏主要分布于元古宇(中新元古界)和太古宇(新太古界)兩套地層中，含油底界從1740m延伸至4130m，含油幅度達(dá)2 390 m。以勘探無(wú)止境的理念，基巖深層是進(jìn)一步拓展勘探的重要對(duì)象，發(fā)育內(nèi)幕油藏是勘探獲得突破的關(guān)鍵。

2前中生界基巖石油運(yùn)聚條件

基巖石油運(yùn)聚條件是指從源巖到基巖儲(chǔ)集層中發(fā)生的運(yùn)移和聚集條件，它通過(guò)決定基巖是否捕獲到石油，捕獲到的石油能否聚集等從而控制基巖的成藏。利用構(gòu)造精細(xì)解釋、層拉平恢復(fù)古地貌等技術(shù)，搞清了大民屯凹陷具有“早深陷早回返、早晚兩期斷裂系統(tǒng)和上窄下寬地質(zhì)結(jié)構(gòu)”等特殊的構(gòu)造演化特征。正是這種特殊的構(gòu)造演化特征決定了大民屯凹陷前中生界基巖具有良好的石油運(yùn)聚條件。

2.1優(yōu)質(zhì)的生油巖條件

構(gòu)造演化分析表明，早深陷早回返是指大民屯凹陷在沙四段沉積晚期強(qiáng)烈深陷，湖盆范圍達(dá)到最大；在沙三段沉積早期開(kāi)始回返，湖盆范圍縮小，直到中末期，湖盆消失。

早深陷，使沙四段整體處于湖泊沉積環(huán)境，局部發(fā)育半深湖-深湖相，沉積了巨厚的較純的暗色泥巖和油頁(yè)巖。沙四段油頁(yè)巖分布面積可達(dá)300 km2，最大厚度為200 m，有機(jī)碳平均為7.85%，氯仿瀝青“A”平均為0.65%，總烴平均為1345.5×10-6，評(píng)價(jià)為優(yōu)質(zhì)生油巖；沙四段暗色泥巖分布面積廣，可達(dá)700 km2，最大厚度為1 800 m，有機(jī)碳平均為2.27%，氯仿瀝青“A”平均為0.10%，總烴平均為549.4×10-6，評(píng)價(jià)為好生油巖。有機(jī)地化綜合分析表明，沙四段油頁(yè)巖和暗色泥巖是形成高凝油的主要烴源巖[2]。

早回返，使沙三中下亞段處于淺湖沉積環(huán)境，沉積了較厚的暗色泥巖，其生油能力雖比沙四段的暗色泥巖和油頁(yè)巖差，但達(dá)到了較好生油巖標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)前中生界基巖油藏可能也有一定的貢獻(xiàn)[1]。而沙三中上亞段處于陸上沉積環(huán)境，不發(fā)育較純的暗色泥巖，不作為生油層。

沙四段和沙三中下亞段兩套生油層三套生油巖賦存于安福屯、平安堡、勝東、榮勝堡等新生代時(shí)期形成的生油洼陷內(nèi)，是向大民屯凹陷基巖供油的主要源泉，為大民屯凹陷前中生界基巖成藏提供了優(yōu)越的油源條件。

2.2良好的斷層輸導(dǎo)條件

構(gòu)造演化分析表明，大民屯凹陷主要發(fā)育早、晚兩期斷裂系統(tǒng)(圖2)。早期斷裂系統(tǒng)，是由前中生代形成的一系列斷裂構(gòu)成。該期斷裂開(kāi)始形成和結(jié)束時(shí)間均較早，開(kāi)始形成于新太古代或中新元古代時(shí)期，結(jié)束于沙四段或沙三中下亞段沉積時(shí)期，以北東向和近東西向?yàn)橹?。該期斷裂的發(fā)育，創(chuàng)造了基巖與生油巖的側(cè)向直接接觸，石油主要以側(cè)向運(yùn)移的方式進(jìn)入基巖中。對(duì)于基巖與生油巖側(cè)向間接接觸而言，該期斷裂主要作為運(yùn)移通道，進(jìn)行垂向運(yùn)移和輸導(dǎo)，使基巖捕獲到大量的石油。這是前中生界基巖聚集石油而成藏的關(guān)鍵因素之一。晚期斷裂系統(tǒng)，是由中生代以后形成的一系列斷裂構(gòu)成。該期斷裂主要以沙四段或沙三中下亞段沉積時(shí)期開(kāi)始形成的斷裂為主，多為北北東向、北西向和近東西向，作為大民屯凹陷沙四段、沙三段及沙一段成藏的油氣運(yùn)移通道。

圖2　早晚兩期斷裂縱向剖面示意

2.3優(yōu)越的儲(chǔ)集巖條件

大民屯凹陷前中生界基巖巖性復(fù)雜多樣，主要發(fā)育元古宇的碳酸鹽巖和石英巖、太古宇的淺粒巖、變粒巖、混合花崗巖、混合片麻巖、混合巖、片麻巖、角閃巖等，也常見(jiàn)煌斑巖和輝綠巖等巖脈。根據(jù)遼河坳陷基巖勘探實(shí)踐成果，除煌斑巖、角閃巖外，其它巖性在一定力的作用下都能形成裂縫，可作為基巖儲(chǔ)集層。

大民屯凹陷經(jīng)歷了太古宙、元古宙、中生代、新生代多期的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，特別是中生代的燕山運(yùn)動(dòng)和新生代的喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)，造成了其獨(dú)特的上窄下寬的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，不僅使得前中生界基巖具有寬闊的儲(chǔ)集場(chǎng)所，而且發(fā)育了構(gòu)造裂縫，只是不同的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)使其發(fā)育的裂縫類(lèi)型不同。燕山期，主要在左旋壓應(yīng)力場(chǎng)作用下，形成的裂縫以壓性裂縫為主；早-中喜山期和晚喜山期至現(xiàn)今，主要在右旋張扭應(yīng)力場(chǎng)作用下，形成的裂縫分別以張性裂縫、張-剪性裂縫為主。

通過(guò)對(duì)其進(jìn)行三軸破裂壓力試驗(yàn)，并結(jié)合試油、試采資料和測(cè)井評(píng)價(jià)成果，建立了大民屯凹陷新太古界基巖儲(chǔ)集巖序列：從淺粒巖到變粒巖，再到混合花崗巖、混合片麻巖、混合巖、片麻巖，基巖儲(chǔ)集巖依次相對(duì)變差。由此可見(jiàn)，優(yōu)越的儲(chǔ)集巖條件決定了大民屯凹陷前中生界基巖具有極好的聚集條件。

2.4特殊的超壓封蓋條件

依據(jù)井的聲波時(shí)差與埋深的關(guān)系圖，大民屯凹陷發(fā)育的沙四段和沙三中下亞段的厚層泥巖樣偏離了正常趨勢(shì)線，有所增大，這是由于厚層泥巖易于形成超壓的緣故。通過(guò)綜合分析，認(rèn)為大民屯凹陷主要存在兩個(gè)超壓面。上超壓面中部埋深大致在2 200 m，發(fā)育于沙三中下亞段內(nèi)；下超壓面中部埋深大致在3 000 m，發(fā)育于沙四段內(nèi)，最大壓力系數(shù)可達(dá)1.7 MPa。這兩個(gè)超壓面的存在，除了為石油運(yùn)移提供動(dòng)力外，主要對(duì)前中生界基巖成藏起著極好的區(qū)域封蓋作用。同時(shí)，下超壓面受上超壓面封蓋的影響，石油主要向下運(yùn)移或側(cè)向運(yùn)移，使大民屯凹陷前中生界基巖聚集豐富的石油。

3前中生界基巖石油運(yùn)聚模式[3-6]

優(yōu)質(zhì)的生油巖條件、良好的斷層輸導(dǎo)條件、優(yōu)越的儲(chǔ)集巖條件和特殊的超壓封蓋條件決定了大民屯凹陷前中生界基巖具有獨(dú)特的石油運(yùn)聚模式，共分為以下三種運(yùn)聚模式。

3.1側(cè)向直接運(yùn)聚模式

元古宇或太古宇基巖與沙四段生油巖(或沙三中下亞段生油巖)側(cè)向直接接觸，沙四段生油巖(或沙三中下亞段生油巖)生成的石油側(cè)向運(yùn)移至與其直接接觸的基巖儲(chǔ)集層中聚集。位于東勝堡潛山的勝13太古宇基巖油藏屬于此種運(yùn)聚模式。勝13油藏為高凝油藏，原油密度(20℃)為0.8399 g/cm3，凝固點(diǎn)為46℃，含蠟量為33.42%，它是東西兩側(cè)的沙四段生油巖生成的石油主要以側(cè)向運(yùn)移的方式，運(yùn)移至黑云斜長(zhǎng)變粒巖或混合花崗巖儲(chǔ)集層中聚集而成藏(圖3)。

圖3　側(cè)向直接運(yùn)聚模式

3.2垂向間接運(yùn)聚模式

元古宇或太古宇基巖與沙四段生油巖(或沙三中下亞段生油巖)間接接觸，沙四段生油巖(或沙三中下亞段生油巖)生成的石油沿早期發(fā)育的斷層和沉積結(jié)束發(fā)育的斷層作垂直向上運(yùn)移，再沿不整合面或裂縫運(yùn)移至基巖儲(chǔ)集層中聚集。哈31-16-18太古宇基巖油藏屬于此種運(yùn)聚模式。哈31-16-18油藏為正常輕質(zhì)油藏，它是西南側(cè)榮勝堡洼陷內(nèi)的沙三中下亞段生油巖生成的石油沿長(zhǎng)期發(fā)育的法哈牛斷層作垂直向上運(yùn)移，再沿沙四段與太古宇之間的不整合面進(jìn)行側(cè)向運(yùn)移至混合花崗巖儲(chǔ)集層中聚集而成藏(圖4)。哈31井在太古宇3 432.38～3 471.02 m井段見(jiàn)到高凝油，分析認(rèn)為，它也屬于此種運(yùn)聚模式，可能是東側(cè)的沙四段生油巖生成的石油沿早期發(fā)育的斷層或沙四段沉積時(shí)期結(jié)束發(fā)育的斷層作垂直向上運(yùn)移，再沿沙四段與太古宇之間的不整合面進(jìn)行側(cè)向運(yùn)移至混合片麻巖和黑云斜長(zhǎng)片麻巖儲(chǔ)集層中聚集。

圖4　垂向間接運(yùn)聚模式

在第一、第二種運(yùn)聚模式(以沙四段生油巖為供油源巖)中，上、下超壓面作為良好的區(qū)域主封蓋面，控制著元古宇或太古宇基巖油藏的聚集。生油豐度和供油窗口控制著基巖油藏的富集程度和含油底界。

3.3倒灌式運(yùn)聚模式

倒灌式運(yùn)聚模式是指沙四段生油巖直接上覆于元古宇或太古宇基巖之上，其生成的石油受下超壓面超壓的影響以倒灌式向靜壓力系數(shù)較低的下伏基巖儲(chǔ)集層中直接運(yùn)移而聚集，或是沙四段生油巖間接上覆于元古宇或太古宇基巖之上，其生成的石油沿早期發(fā)育的斷層或沙四段沉積時(shí)期結(jié)束發(fā)育的斷層先垂直向下運(yùn)移，再側(cè)向運(yùn)移至基巖儲(chǔ)集層中聚集。沈232元古宇基巖油藏屬于此種運(yùn)聚模式。沈232油藏位于安福屯潛山，在3 456～3 494 m、3 631～3 650 m井段試油，酸化措施后日產(chǎn)油分別為9.8 t、8.2 t，均為高凝油藏，原油密度(20 ℃)平均約為0.8499 g/cm3，凝固點(diǎn)平均為43.5 ℃，含蠟量平均為34.97%。它是自身沙四段生油巖生成的石油沿早期發(fā)育的斷層或沙四段沉積時(shí)期結(jié)束發(fā)育的斷層先垂直向下運(yùn)移，再側(cè)向運(yùn)移至石英巖、泥質(zhì)白云巖和白云質(zhì)灰?guī)r儲(chǔ)集層中聚集而成藏(圖5)。

倒灌式運(yùn)聚模式是大民屯凹陷基巖成藏的一種特有的運(yùn)聚模式，控制了民屯凹陷前中生界基巖的整體含油。

4結(jié)論

特殊的構(gòu)造演化特征決定了大民屯凹陷前中生界基巖具有良好的石油運(yùn)聚條件。通過(guò)將其中的兩個(gè)或多個(gè)因素組合在一起，探討并構(gòu)建了石油運(yùn)聚模式，主要有側(cè)向直接、垂向間接和倒灌式三種運(yùn)聚模式。其中，倒灌式運(yùn)聚模式是大民屯凹陷較為特別的運(yùn)聚模式，形成了大民屯凹陷前中生界基巖的整體含油局面。

圖5　倒灌式運(yùn)聚模式

以三種運(yùn)聚模式為指導(dǎo)，通過(guò)綜合評(píng)價(jià)，優(yōu)選南部的韓三家子斷階基巖進(jìn)行勘探，部署了哈38、哈39井，一旦它們鉆探成功，可推動(dòng)南部基巖的整體勘探進(jìn)程。同時(shí)，認(rèn)為西部斜坡帶基巖勘探程度低，已發(fā)現(xiàn)元古宇和太古宇多個(gè)出油點(diǎn)，隨著進(jìn)一步的深化勘探研究，有望取得突破，成為大民屯凹陷今后勘探的重要儲(chǔ)量接替領(lǐng)域。

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編輯：吳官生

文章編號(hào)：1673-8217(2016)02-0021-04

收稿日期：2015-12-28

作者簡(jiǎn)介：馬志宏，高級(jí)工程師，1969年生，1991年畢業(yè)于江漢石油學(xué)院石油地質(zhì)勘查專(zhuān)業(yè)，現(xiàn)從事油氣地質(zhì)綜合研究工作。

中圖分類(lèi)號(hào)：TE112.12

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A