不整合在凸起區(qū)油氣成藏中的作用
——以太平油田為例

張 娟

（中國(guó)石化勝利油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，山東東營(yíng) 257015）

太平油田位于義和莊凸起，北、東分別為大王莊鼻狀構(gòu)造、四扣洼陷，勘探面積400 km2。第三系與前第三系之間的不整合接觸是該區(qū)發(fā)育的主要不整合面，由于長(zhǎng)期遭受風(fēng)化、剝蝕，不整合面具有凸凹不平、溝梁相間的古地貌特征，埋深1 000～3 000 m，總體具有南高北低特點(diǎn)，受義北、義東、義南三大斷裂帶挾持，在義和莊凸起與義東斷裂帶之間形成三排山的構(gòu)造脊梁，為四扣洼陷Es4油氣向區(qū)內(nèi)運(yùn)移提供了有利構(gòu)造背景（圖1）。

圖1 太平油田位置

該區(qū)先后發(fā)現(xiàn)了明化鎮(zhèn)組、館陶組、東營(yíng)組、沙河街組、石炭–二疊系、寒武–奧陶系等多套含油氣層系，探明了潛山風(fēng)化殼油藏、潛山內(nèi)幕油藏、地層不整合油藏、構(gòu)造（斷塊、斷鼻）油藏、巖性油藏、地層超覆油藏、復(fù)合型油藏等多種油藏類(lèi)型[1–4]。研究區(qū)含油層系多、油藏類(lèi)型復(fù)雜，導(dǎo)致本區(qū)油氣成藏規(guī)律認(rèn)識(shí)不清。本文在不整合特征研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合原油物性菱形圖、包裹體測(cè)試等手段，對(duì)油氣成藏過(guò)程進(jìn)行研究，建立油氣成藏模式。

1 不整合結(jié)構(gòu)特征研究

太平油田位于沾化凹陷義和莊凸起東翼，受頻繁構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和長(zhǎng)期的繼承性古隆起影響，大部分地層缺失，導(dǎo)致本區(qū)不整合非常發(fā)育，其中第三系與前第三系之間的不整合發(fā)育規(guī)模最大、分布范圍最廣，上下地層接觸關(guān)系表現(xiàn)為Ng/∈–O、Ng/C–P、Es1/∈–O、Es1/C–P、Es1/Mz、Es4/∈–O、Es4/C–P、Es4/Mz，該不整合控制了本區(qū)的油氣分布。

不整合主要為二層結(jié)構(gòu)，包括半風(fēng)化巖石、未風(fēng)化巖石。由于風(fēng)化淋濾作用，風(fēng)化巖石中長(zhǎng)石、方解石含量低，黏土礦物富集[5–7]，溶蝕孔洞、裂縫發(fā)育，具有滲透性好，滲透率最大可達(dá)到幾百10-3μ m2，厚度可達(dá)百米。如沾 181（Ng/O）、沾 184（Ng/O）等不整合，風(fēng)化巖石中裂縫級(jí)別為Ⅰ–Ⅲ級(jí)，裂縫及溶蝕孔洞中見(jiàn)到熒光顯示或含油包裹體。

不整合面上下巖性組合分析發(fā)現(xiàn)，太平油田主要存在兩種巖性組合樣式，分別可以作為油氣側(cè)向運(yùn)移和垂向運(yùn)移的通道。Ⅰ型組合樣式：不整合面上為泥巖，泥巖起到很好的遮擋作用，油氣主要發(fā)生側(cè)向運(yùn)移；例如沾北2井Es1/Mz不整合為I型，其不整合面之下的母巖為砂質(zhì)泥，易于風(fēng)化，不整合面之下發(fā)育2 m厚風(fēng)化黏土層，不整合面上下地層試油結(jié)果均為油層，或見(jiàn)油斑顯示，風(fēng)化黏土層起隔層作用，分隔了上下地層，上下地層油氣運(yùn)聚相對(duì)獨(dú)立。Ⅱ型組合樣式：不整合面上為滲透層（如砂巖、礫巖等），可形成滲透性“天窗”，油氣在此主要發(fā)生垂向運(yùn)移。沾北4井Es1/Mz不整合為Ⅱ型結(jié)構(gòu)，不整合面之下母巖為厚層砂巖，不易風(fēng)化，缺失風(fēng)化黏土層，不整合面之上的生物灰?guī)r試油結(jié)果為油層，不整合面下砂巖見(jiàn)油斑顯示，上下地層連通，具有共同的油水界面。

2 太平油田油氣運(yùn)移路徑

太平油田臨近四扣洼陷，洼陷發(fā)育沙四段、沙三段、沙一段三套烴源巖，厚1 200～1 600 m，有機(jī)碳含量1.0%～5.0%，以Ⅰ型干酪根為主，具有良好的生油條件。油源對(duì)比表明，太平油田油氣主要來(lái)自于四扣洼陷的烴源巖[8–9]。太平油田的油氣總體上呈現(xiàn)從洼陷區(qū)向凸起區(qū)運(yùn)移的特點(diǎn)。由于研究油氣運(yùn)移的方法大都存在一定的局限性，因此本文綜合運(yùn)用多種方法，對(duì)研究區(qū)油氣運(yùn)移方向、運(yùn)移路徑進(jìn)行研究。

2.1 流體包裹體顯微熒光分析法

流體包裹體是礦物結(jié)晶生長(zhǎng)過(guò)程中保存至今的原始成巖成礦溶液的“代表”，含有豐富的油氣成藏信息。對(duì)有機(jī)流體包裹體進(jìn)行分析和研究，可以追蹤油氣運(yùn)聚路徑、重建油藏的充注歷史[10–13]。從原油高壓物性菱形圖變化發(fā)現(xiàn)，從四扣洼陷向義和莊凸起方向，原油的高壓物性菱形圖由扁菱形向方菱形、尖菱形逐漸變化，反映出原油從四扣洼陷向義和莊凸起運(yùn)移的趨勢(shì)（圖2）。

但是通過(guò)包裹體顯微熒光分析發(fā)現(xiàn)，太平油田存在兩套相對(duì)獨(dú)立的油氣運(yùn)移通道：北部油氣運(yùn)移通道包括凸起頂部的沙一段及斜坡砂層，油藏中均發(fā)現(xiàn)兩期油包裹體，為發(fā)淡黃色熒光和發(fā)藍(lán)白色熒光的油包裹體，如沾200、沾7、沾北4、沾北2、沾46、義深3等井區(qū)；南部油氣運(yùn)移通道包括凸起頂部館陶組及南斜坡砂層，油藏中僅發(fā)現(xiàn)一期油包裹體，為發(fā)淡黃色熒光的油包裹體，如沾181井區(qū)、沾184井區(qū)。說(shuō)明油氣分別沿著這兩套運(yùn)移通道由洼陷向凸起運(yùn)移。

2.2 油氣顯示分析法

圖2 太平油田有機(jī)包裹體顯微熒光分布

油氣在通過(guò)輸導(dǎo)體系運(yùn)移時(shí)，會(huì)留下一定的痕跡，如熒光、油斑、飽含油等顯示。因此可從油氣顯示及油藏分布，結(jié)合巖心分析、試油、試采及投產(chǎn)資料，準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)油氣運(yùn)移方向和運(yùn)移路徑[14]。

館陶組油氣顯示范圍較窄，連續(xù)性差，油氣顯示厚度遞變較快，義和莊凸起與斜坡帶之間未見(jiàn)連續(xù)的油氣顯示，而且館陶組砂體多為透鏡狀，橫向連通性較差，說(shuō)明油氣通過(guò)砂體長(zhǎng)距離側(cè)向運(yùn)移的可能性不大。將其與寒武-奧陶系（Tr不整合）油氣顯示厚度等值線進(jìn)行疊合，發(fā)現(xiàn)在平面上形成較為連續(xù)的油氣分布，說(shuō)明油氣可能是通過(guò)不整合運(yùn)移過(guò)來(lái)的。在油氣注入點(diǎn)位置，不整合為Ⅱ型組合樣式，不整合面上下滲透層連通，形成滲透性“天窗”，油氣在此發(fā)生垂向運(yùn)移，進(jìn)入上部砂巖儲(chǔ)層中聚集成藏（圖3）。

圖3 太平油田油氣顯示厚度及運(yùn)移方向疊合

2.3 剖面上油氣運(yùn)移路徑研究

從沾181–義古26井剖面上分析發(fā)現(xiàn)，斜坡區(qū)的義古 26、沾 3井區(qū)不整合頂部均為泥巖層覆蓋，為Ⅰ型組合樣式，而在凸起頂部沾183、沾181等井區(qū)不整合頂部為砂巖或礫巖，可形成滲透性“天窗”，為Ⅱ型組合樣式。因此油氣在斜坡區(qū)應(yīng)以側(cè)向運(yùn)移為主，在凸起頂部以垂向運(yùn)移為主。

通過(guò)沾181井包裹體GOI分析發(fā)現(xiàn)，不整合面上砂體GOI值為0.59%，不整合面下灰?guī)r的GOI值為2.85%，說(shuō)明館陶組油氣是通過(guò)斷層–不整合運(yùn)移過(guò)來(lái)的。（圖4）。

圖4 沾181–邵141井剖面油氣運(yùn)移方向及路徑

3 太平油田油氣成藏模式

3.1 油氣成藏期的確定

對(duì)太平油田包裹體分析認(rèn)為，研究區(qū)主要存在兩期含油包裹體（圖5），第一期油包裹體均一溫度為65 ℃～85 ℃，主要產(chǎn)出于石英顆粒內(nèi)裂紋、穿石英顆粒裂紋、長(zhǎng)石溶蝕孔洞中，以發(fā)淡黃色熒光的成熟油為主；第二期油包裹體均一溫度為90 ℃～110 ℃，在石英顆粒內(nèi)裂紋、穿石英顆粒裂紋、石英次生加大邊、方解石膠結(jié)物中均有檢測(cè)到，以發(fā)藍(lán)白色熒光的高熟油為主。

圖5 太平油田Ng組油包裹體及其同期鹽水包裹體均一溫度分布

結(jié)合太平油田典型井的埋藏史與包裹體測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)認(rèn)為太平油田曾發(fā)生過(guò)兩期油氣成藏：第一期為7.0～3.8 Ma，發(fā)生于館陶末–明化鎮(zhèn)早期；第二期為3.2～0 Ma，發(fā)生于明化鎮(zhèn)末–第四紀(jì)，以第一期成藏為主。

3.2 油氣成藏模式

通過(guò)對(duì)太平油田不整合面以及斷裂組成的輸導(dǎo)格架研究，結(jié)合成藏期分析認(rèn)為，太平油田存在兩期油氣成藏過(guò)程，輸導(dǎo)路徑以及輸導(dǎo)格架不同，第一期成藏發(fā)生在館陶末–明化鎮(zhèn)早期，不整合面埋深較淺，壓實(shí)程度低，滲透性較好，油氣從四扣洼陷深處烴源巖排出后，發(fā)生二次運(yùn)移過(guò)程，油氣通過(guò)義東斷層輸導(dǎo)至淺層后，由于在斜坡區(qū)不整合結(jié)構(gòu)以Ⅰ型為主，進(jìn)入不整合后主要進(jìn)行側(cè)向運(yùn)移，油氣運(yùn)移至凸起區(qū)后，通過(guò)“天窗”位置，發(fā)生垂向運(yùn)移，進(jìn)入不整合面上的館陶組、沙一段砂體中聚集成藏，為斷層–不整合輸導(dǎo)成藏模式。

第二期成藏發(fā)生在明化鎮(zhèn)組沉積期到第四系沉積期，隨著埋深的加大，不整合面滲透性降低，而且不整合面下的儲(chǔ)集空間大都被早期油氣充注，油氣以縱向沿?cái)嗔演攲?dǎo)為主，油氣通過(guò)義東斷層進(jìn)行垂向運(yùn)移，進(jìn)入到與斷層相接的館陶組、東營(yíng)組砂體中聚集成藏，為斷層–砂體輸導(dǎo)成藏模式（圖 6）。

圖6 太平油田油氣成藏模式

4 結(jié)論

（1）太平油田不整合發(fā)育，不整合結(jié)構(gòu)以二層結(jié)構(gòu)為主，具有較好的滲透性，是重要的輸導(dǎo)層，本區(qū)不整合存在兩種巖性組合樣式，對(duì)油氣分別起側(cè)向輸導(dǎo)和垂向輸導(dǎo)作用。

（2）太平油田油氣由四扣洼陷向義和莊凸起方向運(yùn)移，存在兩套相對(duì)獨(dú)立的油氣運(yùn)移通道，第一期油氣主要沿著斷層–不整合面進(jìn)行運(yùn)移，第二期油氣主要沿著斷層–砂體進(jìn)行運(yùn)移。

（3）太平油田第一期成藏期7.0～3.8 Ma，發(fā)生于館陶末–明化鎮(zhèn)早期，油氣沿著斷層–不整合面輸導(dǎo)，在凸起頂部及斜坡區(qū)成藏；第二期成藏期3.2～0 Ma，發(fā)生于明化鎮(zhèn)末–第四紀(jì)，油氣通過(guò)斷層–砂體輸導(dǎo)，在斷層緊鄰的砂體中聚集成藏。

[1] 王秉海，錢(qián)凱．勝利油區(qū)地質(zhì)研究與勘探實(shí)踐[M]．北京：石油大學(xué)出版社，1992：181–187．

[2] 王永詩(shī)，石砥石．濟(jì)陽(yáng)坳陷新近系地層油藏特征[J]．油氣地質(zhì)與采收率，2006，13（1）：44–46．

[3] 張家震，王永詩(shī)，王學(xué)軍．渤海灣盆地義和莊凸起北坡成藏特征與油藏分布規(guī)律[J]．石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，2003，25（4）：362–365．

[4] 石砥石．濟(jì)陽(yáng)坳陷太平油田網(wǎng)毯式油氣成藏體系研究[J]．成都理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2005，32（6）：592–596．

[5] 王永詩(shī)，徐國(guó)盛，胡遠(yuǎn)來(lái)．濟(jì)陽(yáng)坳陷義和莊古潛山溶蝕、裂縫發(fā)育帶灰色–遺傳識(shí)別[J]．成都理工學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2002，29（2）：173–180．

[6] 趙樂(lè)強(qiáng)，張金亮，宋國(guó)奇，等．義和莊凸起東區(qū)前第三系頂部風(fēng)化殼結(jié)構(gòu)發(fā)育模式及對(duì)油氣運(yùn)聚的影響[J]．沉積學(xué)報(bào)，2008，26（3）：435–444．

[7] 陳濤，蔣有錄，宋國(guó)奇等．濟(jì)陽(yáng)坳陷不整合結(jié)構(gòu)地質(zhì)特征及油氣成藏條件[J]．石油學(xué)報(bào)，2008，29（4）：499–503．

[8] 蔡忠東，單保杰，張沖．沾化凹陷四扣洼陷油源對(duì)比[J]．大慶石油地質(zhì)與開(kāi)發(fā)，2005，24（4）：11–14．

[9] 張枝煥，曾艷濤，張學(xué)軍，等．渤海灣盆地沾化凹陷渤南洼陷原油地球化學(xué)特征及成藏期分析[J]．石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，2006，28（1）：54–58．

[10] 張文淮，陳紫英．流體包裹體地質(zhì)學(xué)[M]．湖北武漢：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)出版社，1993：10–25．

[11] 劉平，夏斌，唐在秋，等．北部灣盆地潿西南凹陷儲(chǔ)集層流體包裹體[J]．石油勘探與開(kāi)發(fā)，2008，35（2）：164–169．

[12] 陳建平，查明，周瑤琪．有機(jī)包裹體在油氣運(yùn)移研究中的應(yīng)用綜述[J]．地質(zhì)科技情報(bào)，2000，19（1）：61–64．

[13] 歐光習(xí)，李林強(qiáng)，孫玉梅．沉積盆地流體包裹體研究的理論與實(shí)踐[J]．礦物巖石地球化學(xué)通報(bào)，2006，25（1）：1–11．

[14] 劉華，蔣有錄，陳濤，等．陸相斷陷盆地油氣有效輸導(dǎo)體系識(shí)別——以東營(yíng)凹陷中央隆起帶為例[J]．石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)， 2008，30（3）：232–235．