阿爾凹陷下白堊統(tǒng)不整合與油氣成藏

淡偉寧，吳劍鋒，馮 松

(中國(guó)石油華北油田分公司，河北 任丘 062552)

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阿爾凹陷下白堊統(tǒng)不整合與油氣成藏

淡偉寧，吳劍鋒，馮 松

(中國(guó)石油華北油田分公司，河北 任丘 062552)

為了搞清阿爾凹陷下白堊統(tǒng)騰一段不整合與油氣成藏關(guān)系，從分析不整合形成背景、不整合類型和空間結(jié)構(gòu)入手，利用自然電位、補(bǔ)償密度、井徑等測(cè)井曲線的電性特征，對(duì)不整合縱向結(jié)構(gòu)進(jìn)行劃分，研究不整合對(duì)油氣成藏影響。研究認(rèn)為：騰一段成熟生油層內(nèi)不整合在形成過(guò)程中，風(fēng)化淋濾改善了儲(chǔ)層物性，為油氣聚集提供了空間，形成的裂縫系統(tǒng)和溶蝕孔洞系統(tǒng)為油氣運(yùn)移提供了通道，使其成為有利的“聚油面”。上述認(rèn)識(shí)對(duì)二連盆地其他凹陷油氣成藏研究具有一定的借鑒意義。

不整合類型；不整合結(jié)構(gòu)；儲(chǔ)集性能；油氣成藏；阿爾凹陷

0 引 言

不整合在富烴凹陷中與油氣成藏有著密切的關(guān)系，既是油氣輸導(dǎo)通道，也是油氣聚集場(chǎng)所[1-6]。二連盆地富烴凹陷下白堊統(tǒng)一般發(fā)育2個(gè)區(qū)域性不整合，其中成熟生油層內(nèi)發(fā)育的不整合有利于油氣富集。統(tǒng)計(jì)表明，二連盆地不整合面上、下已探明石油地質(zhì)儲(chǔ)量約占已發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)量的80%，加深不整合與油氣藏關(guān)系的認(rèn)識(shí)對(duì)油氣勘探具有重要指導(dǎo)意義。阿爾凹陷是2008年華北油田在二連盆地新發(fā)現(xiàn)的一個(gè)富烴凹陷，勘探伊始，把騰一段成熟生油巖內(nèi)部不整合作為主要勘探層系，在第1輪鉆探中發(fā)現(xiàn)了阿爾凹陷地層-巖性油藏，油藏面積近30 km2，是二連盆地至今為止發(fā)現(xiàn)的單個(gè)最大整裝碎屑巖油藏(圖1)。在隨后的鉆探過(guò)程中又發(fā)現(xiàn)阿爾29、阿爾52等與不整合密切相關(guān)的巖性油藏，經(jīng)過(guò)3 a鉆探，累計(jì)落實(shí)預(yù)測(cè)、控制兩級(jí)石油地質(zhì)儲(chǔ)量超億噸，實(shí)現(xiàn)了高效勘探[7-8]。實(shí)踐表明，不整合對(duì)阿爾凹陷油氣成藏起到控制作用。

1 地質(zhì)背景

圖1 阿爾凹陷騰一下段油藏砂體與構(gòu)造疊合

2 不整合類型及地震特征

不整合是一個(gè)地層非連續(xù)沉積的界面，上、下2套地層的沉積間斷代表著明顯的時(shí)間間隔。根據(jù)地層的產(chǎn)狀，不整合分為平行不整合和角度不整合，其中角度不整合根據(jù)上、下地層產(chǎn)狀關(guān)系又可劃為削截、超覆等不整合接觸。在地震剖面上，通過(guò)研究騰一上、下段之間地層的接觸關(guān)系，識(shí)別出削截不整合、超覆不整合，成為判斷騰一段內(nèi)部不整合的重要依據(jù)。

2.1 削截不整合

削截是不整合最典型的地質(zhì)現(xiàn)象之一，凹陷的削截現(xiàn)象常見(jiàn)于構(gòu)造變形活躍區(qū)域。騰一下段末期，構(gòu)造反轉(zhuǎn)使得構(gòu)造活躍區(qū)域已沉積的騰一下段地層發(fā)生掀斜、褶皺等產(chǎn)狀變化，剝蝕作用使地層翹起端遭受剝蝕。削截現(xiàn)象在地震剖面上很容易識(shí)別，表現(xiàn)為不整合界面地震反射清楚、連續(xù)，不整合面之下的地層有明顯的剝蝕，并與不整合面呈角度相交關(guān)系(圖2a)。

圖2 阿爾凹陷騰一段不整合主要類型

2.2 超覆不整合

超覆不整合主要形成于斜坡帶與洼槽區(qū)以及陡坡帶與洼槽區(qū)的過(guò)渡區(qū)域，可分為上超、下超關(guān)系。阿爾凹陷騰一下段遭受剝蝕后，再次大規(guī)模湖侵，騰一上段在不整合面形成上超、下超沉積現(xiàn)象。超覆在地震剖面上容易識(shí)別，一般表現(xiàn)為不整合界面與下伏地層地震反射近于平行，而不整合界面之上的地層呈現(xiàn)出上超或下超關(guān)系(圖2b)。

2.3 平行不整合

平行不整合一般形成于洼槽弱構(gòu)造區(qū)。洼槽區(qū)與周緣地區(qū)受強(qiáng)構(gòu)造作用不同，其在構(gòu)造反轉(zhuǎn)中表現(xiàn)為騰一下段垂直整體抬升，造成沉積中斷，騰一上段再垂直整體沉降接受沉積。平行不整合在地震剖面上為一組強(qiáng)振幅、連續(xù)性好的地震反射，其特征為不整合上、下地震反射波組平行，較容易識(shí)別和進(jìn)行層位追蹤(圖2c)。

3 不整合空間結(jié)構(gòu)及電性特征

3.1 不整合面之上的巖石

不整合面之上的巖石指緊鄰不整合面之上，上覆巖層底部的一套巖石。巖石類型有底礫巖、砂礫巖等粗碎屑巖石，也有粉砂巖、泥巖等細(xì)碎屑巖石，地層產(chǎn)狀有超覆和平行不整合2種類型。巖石類型和產(chǎn)狀受局部構(gòu)造起伏及沉積相帶影響。在阿爾凹陷主體區(qū)域，緊鄰不整合面之上的粗碎屑巖石不發(fā)育，如阿爾4井不整合空間結(jié)構(gòu)為在不整合面之上是一套厚度約為30 m的深灰色泥巖，泥巖之上才發(fā)育一套湖侵砂礫巖(圖3)。

3.2 風(fēng)化黏土層

風(fēng)化黏土層是在物理風(fēng)化的基礎(chǔ)上， 經(jīng)過(guò)生物、化學(xué)風(fēng)化作用形成的細(xì)粒殘積物[2]。巖性、氣候、沉積間斷或暴露時(shí)間等直接影響風(fēng)化黏土層的發(fā)育， 其厚度為數(shù)米至十余米， 一般是區(qū)域性蓋層。凹陷不整合風(fēng)化黏土層與上覆騰一上段底部地層巖性同為深灰色泥巖，巖性錄井不易分辨出來(lái)，但從測(cè)井電性特征中能夠進(jìn)行識(shí)別。例如，阿爾4井風(fēng)化黏土層與不整合之上的騰一上段泥巖相比，主要特征表現(xiàn)為：一是補(bǔ)償密度曲線數(shù)值降低，騰一上段泥巖補(bǔ)償密度數(shù)值為2.49 g/cm3左右，風(fēng)化黏土層補(bǔ)償密度數(shù)值降低至2.35 g/cm3左右；二是風(fēng)化黏土層井段有明顯的擴(kuò)徑現(xiàn)象，由23 cm擴(kuò)大至31 cm，擴(kuò)徑現(xiàn)象反映風(fēng)化黏土層巖性非常細(xì)、較為疏松，結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定(圖3)。統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)23口探井在不整合風(fēng)化黏土層井段均存在補(bǔ)償密度數(shù)值降低和擴(kuò)徑現(xiàn)象，綜合分析認(rèn)為，凹陷風(fēng)化黏土層厚度為3～8 m。

圖3 阿爾4井不整合空間結(jié)構(gòu)

3.3 半風(fēng)化巖石

半風(fēng)化巖石是不整合結(jié)構(gòu)中最主要的部分，在不整合形成過(guò)程中， 褶皺及斷裂等構(gòu)造作用可形成大量構(gòu)造裂縫，大氣、淡水沿早期形成的裂縫下滲，使下伏巖層發(fā)生巖溶，形成大量風(fēng)化裂縫和溶蝕孔洞， 因此，半風(fēng)化巖層中裂縫和次生孔隙極為發(fā)育[1-5]，是良好的儲(chǔ)集層。在騰一下段沉積時(shí)期，沿凹陷東部陡帶至洼槽區(qū)發(fā)育有多個(gè)面積較大的扇三角洲前緣砂體，在抬升剝蝕后形成不整合，半風(fēng)化巖層的巖石類型主要有砂礫巖、含礫砂巖，風(fēng)化作用使得扇三角洲前緣砂體儲(chǔ)集性能得到明顯改善。在阿爾4井半風(fēng)化巖石帶(1 874～1 935 m)測(cè)井曲線中，自然電位負(fù)異常幅度大，反映儲(chǔ)層物性較好，井徑、聲波、補(bǔ)償密度等曲線跳躍，反映裂縫較為發(fā)育。而在半風(fēng)化巖石以下，雖然巖性沒(méi)有變化，還是砂礫巖，但是各條曲線較為平直，反映儲(chǔ)層物性差，較為致密(圖3)。

4 不整合對(duì)油氣成藏的影響

凹陷不整合位于騰一段成熟生油層內(nèi)，對(duì)油氣成藏的影響表現(xiàn)為：一是改善不整合面之下半風(fēng)化巖石的儲(chǔ)集性能，為油氣聚集提供空間；二是為油氣運(yùn)移提供通道，接受騰一上段、騰一下段烴源巖生排出的烴類或接受沿著砂礫巖輸導(dǎo)層側(cè)向運(yùn)移來(lái)的烴類。

4.1 不整合對(duì)砂體儲(chǔ)層物性改造作用

以阿爾3地層-巖性油藏為例，儲(chǔ)集層為騰一下段不整合半風(fēng)化砂礫巖，油藏構(gòu)造幅度為500 m，滿洼槽分布，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)底水，富集程度受控于儲(chǔ)集性能，受構(gòu)造影響較小。不同構(gòu)造位置3口井的油層儲(chǔ)集物性具有相同特征：不整合半風(fēng)化砂礫巖的自然電位負(fù)異常幅度由上而下逐漸減小，說(shuō)明儲(chǔ)層物性逐漸變差。

阿爾3井不整合面深度為1 784 m，之下12 m井段儲(chǔ)層孔隙度為10%～15%，水平滲透率為50×10-3～200×10-3μm2，粒間、粒內(nèi)溶孔發(fā)育，屬中低孔、中滲儲(chǔ)層。砂礫巖埋深至1 850 m，距不整合面約66 m時(shí)，孔隙度降低至3%～5%，水平滲透率小于2×10-3μm2，屬特低孔、特低滲儲(chǔ)層。阿爾4井不整合面深度為1 874 m，之下13 m井段儲(chǔ)層孔隙度為7%～15%，水平滲透率為2×10-3～180×10-3μm2，粒間，粒內(nèi)溶孔發(fā)育，屬中低孔、中滲儲(chǔ)層。砂礫巖埋深至1 945 m，距不整合面約71 m時(shí)，孔隙度小于3%，水平滲透率小于2×10-3μm2。阿爾3-208井不整合面深度為2 175 m，之下10 m井段儲(chǔ)層孔隙度為8%～10%，水平滲透率為50×10-3～100×10-3μm2，測(cè)井曲線變化特征表明，距不整合面越遠(yuǎn)，儲(chǔ)層物性越差(圖4)。

圖4 阿爾凹陷不整合面以下砂礫巖儲(chǔ)層變化特征

研究表明，阿爾3油藏騰一下段儲(chǔ)層物性除了受沉積相帶控制之外，另一個(gè)重要控制因素是風(fēng)化淋濾對(duì)儲(chǔ)層的改造。不整合面之下半風(fēng)化砂礫巖距不整合面越近，受風(fēng)化淋濾改造越強(qiáng)，儲(chǔ)層物性越好；反之，儲(chǔ)層物性較差。騰一下段油層厚度一般為20～70 m，說(shuō)明不整合對(duì)儲(chǔ)層改造一般不超過(guò)70 m，超出改造影響范圍，電測(cè)特征一般為致密層。

4.2 不整合對(duì)油氣的運(yùn)聚作用

一般來(lái)說(shuō)，油氣輸導(dǎo)體系主要包括斷層或裂縫、滲透性砂體和不整合[10]。不整合是阿爾凹陷油氣匯集運(yùn)移的重要通道。不整合對(duì)油氣運(yùn)移方式主要有2種：一是不整合面之上底礫巖的連通孔隙形成運(yùn)移通道；二是不整合面之下半風(fēng)化巖石的裂縫系統(tǒng)和溶蝕孔洞系統(tǒng)形成通道[3]。凹陷不整合面之上騰一上段底礫巖不發(fā)育，以大套深灰色泥巖為主，是區(qū)域性蓋層，油氣運(yùn)移主要依靠半風(fēng)化巖石形成的通道。凹陷具有二連盆地典型的油氣地質(zhì)特征，油氣橫向、垂向運(yùn)移距離不遠(yuǎn)，不整合更大程度體現(xiàn)為油氣就近運(yùn)移、就近聚集的作用[12]。研究表明，騰一段優(yōu)質(zhì)烴源巖內(nèi)部不整合是有利的“聚油面”，砂礫巖儲(chǔ)層既是油氣的運(yùn)移通道，也是油氣的儲(chǔ)集體，生成的油氣通過(guò)不整合進(jìn)行短距離運(yùn)移或者直接進(jìn)入騰一下段圈閉成藏。不整合對(duì)油氣運(yùn)聚影響的認(rèn)識(shí)對(duì)洼槽區(qū)勘探及構(gòu)建地層-巖性油藏成藏模式具有指導(dǎo)作用。

5 結(jié) 論

(1) 騰一段不整合主要有3種類型：削截不整合、超覆不整合和平行不整合。大多地區(qū)不整合面之上的巖石為一套深灰色泥巖與風(fēng)化黏土層形成了區(qū)域蓋層，不整合半風(fēng)化砂礫巖經(jīng)過(guò)風(fēng)化淋濾作用形成的裂縫和溶蝕孔洞改善了儲(chǔ)層物性，是油氣運(yùn)移通道和儲(chǔ)集層。

(2) 利用測(cè)井曲線的電性特征能夠有效識(shí)別不整合縱向結(jié)構(gòu)，研究了風(fēng)化淋濾對(duì)不整合之下半風(fēng)化巖石的改造作用，并明確了其對(duì)儲(chǔ)層的影響深度。

(3) 騰一段不整合對(duì)凹陷油氣成藏具有重要作用：一是騰一下段砂礫巖進(jìn)行改造形成更好儲(chǔ)集層，二是風(fēng)化黏土層是區(qū)域性良好蓋層，三是不整合為油氣運(yùn)移提供通道。該認(rèn)識(shí)對(duì)二連盆地其他凹陷研究油氣成藏和構(gòu)建地層-巖性圈閉具有一定的借鑒意義。

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編輯 張 雁

10.3969/j.issn.1006-6535.2016.05.007

20160325；改回日期：20160707

中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司重大專項(xiàng)“華北油田上產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)800萬(wàn)噸關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用”(2014E—35)

淡偉寧(1971-)，男，高級(jí)工程師，1996年畢業(yè)于石油大學(xué)(華東)石油與天然氣地質(zhì)勘查專業(yè)，現(xiàn)從事石油地質(zhì)綜合研究和油氣勘探工作。

TE122.1

A

1006-6535(2016)05-0030-04