滄東凹陷孔二段斜坡演化及控砂控藏機(jī)制

時筱淞　林　伶　李洪香　劉子藏　景海權(quán)

中國石油大港油田公司,　天津　300280

0　前言

滄東凹陷歷經(jīng)50多年的勘探開發(fā),針對構(gòu)造圈閉,主體構(gòu)造帶探明程度較高,找尋構(gòu)造油氣藏難以滿足精細(xì)勘探的需要,勘探思路亟待轉(zhuǎn)變。近年,隨著對巖性油氣藏成藏認(rèn)識的不斷深化,找尋巖性油氣藏成為目前精細(xì)勘探的主攻方向[1]。

滄東凹陷孔店組二段(簡稱“孔二段”Ek2)作為近年尋求巖性油氣藏勘探的重點層系,通過鉆探實施Kn 6、Kn 17、Kn 26 X 1等井獲得了很好的勘探突破,揭示了較好的巖性油氣藏特征。證實滄東凹陷孔二段斜坡區(qū)具有油氣成藏條件及巖性勘探潛力。但滄東凹陷與北鄰的歧口凹陷不同,滄東凹陷整體為一狹長狀展布凹陷[2],內(nèi)部斷裂發(fā)育并復(fù)雜化,沉積巖性多樣、橫向相變快速且控砂控藏機(jī)理復(fù)雜,如何發(fā)現(xiàn)規(guī)模油氣藏,進(jìn)一步深化與精細(xì)勘探存在難題,須針對滄東凹陷孔二段斜坡演化及其控砂控藏機(jī)制進(jìn)行系統(tǒng)研究。

1　構(gòu)造演化特征

滄東凹陷為一狹長凹陷,東西受滄縣斷裂與徐西斷裂夾持[3]。受邊界斷裂活動差異演化控制[4],孔二段斜坡演化在地質(zhì)歷史時期經(jīng)歷了以下四個階段:

1)早期孔二段沉積時為一坳陷型碟狀湖盆區(qū),邊界

及內(nèi)部斷裂不發(fā)育,地層橫向向源減薄,接受凹陷周緣四大方向物源供給,形成孔二段斜坡砂體環(huán)帶。

2)孔-段棗Ⅳ～棗Ⅴ油組沉積時期湖盆整體抬升,主干斷裂開始活動,并控制晚期地層展布及沉積體系發(fā)育,為后期成藏提供構(gòu)造背景,但仍以坳陷特征為主導(dǎo)。

3)孔-段棗0～棗Ⅲ油組沉積時期至東營沉積時期為斷陷階段,隨著邊界斷層活動性逐漸增強(qiáng),內(nèi)部斷裂復(fù)雜化?？锥蔚貙邮軘嗔鸦顒佑绊戯@現(xiàn)出南北分段的構(gòu)造格局,南皮斜坡繼承性發(fā)育,孔二段形成低角度斜坡特征,北部邊界斷裂活動強(qiáng)烈,中部孔店構(gòu)造帶作為調(diào)節(jié)區(qū)形成規(guī)模較大的張性斷裂,兩翼地層對傾掀斜,形成陡斜坡,斷裂活動性在沙河街組達(dá)到最大,并廣泛沉積,孔二段斜坡進(jìn)一步演化形成“兩類三坡一帶”的構(gòu)造格局。

4)新近紀(jì)后,為熱沉降時期,斷裂活動性減弱,斷裂不發(fā)育,構(gòu)造活動趨于穩(wěn)定。

經(jīng)歷地質(zhì)歷史時期構(gòu)造演化,滄東凹陷孔二段形成了南北分段、“兩類三坡一帶”的現(xiàn)今構(gòu)造格局(圖1):南段為寬緩大型繼承性斜坡——南皮斜坡,受走滑斷裂分隔,進(jìn)一步劃分為東、西兩帶;北段以孔店構(gòu)造帶為界,兩翼對傾掀斜形成反轉(zhuǎn)型陡斜坡——孔東、孔西斜坡;孔店構(gòu)造帶主體自北向南延伸至孔東斷層,孔東斷層下降盤形成王官屯斷鼻主體,孔東斷層上升盤孔店構(gòu)造帶主體與西南部形成的舍女寺斷鼻,兩者之間為構(gòu)造調(diào)節(jié)帶。

圖1　滄東凹陷孔二段構(gòu)造格局劃分簡圖及結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征地震剖面

2　沉積與儲層

2.1　沉積背景

滄東凹陷孔二段總體為亞熱帶潮濕氣候下的封閉湖盆沉積環(huán)境,為孔店組最大湖泛期沉積,屬欠補(bǔ)償深凹。平面上發(fā)育了一套連片分布富含有機(jī)質(zhì)的優(yōu)質(zhì)烴源巖,主要為黑色頁巖、深灰色泥巖和油頁巖[5],面積超過 1 000 km2,累計厚度均在50 m以上,最高達(dá)400 m,埋深適中,既是優(yōu)質(zhì)的烴源巖,也是穩(wěn)定的區(qū)域蓋層。受周緣滄縣隆起、孔店凸起、東光凸起、徐黑凸起四大盆外物源體系影響,盆內(nèi)發(fā)育10個規(guī)模不等的三角洲朵葉體,即:薛官屯、滄縣、舍女寺、葉三撥、烏馬營、燈明寺、集北頭、王官屯、望海寺及孔店三角洲(圖2)[6-8]。南部地貌相對平緩,砂體展布范圍廣,延伸遠(yuǎn);北部砂體展布相對局限,以短軸扇體為主。10個三角洲朵葉體沿湖盆邊緣環(huán)帶狀分布,外環(huán)為三角洲前緣常規(guī)砂巖發(fā)育帶;內(nèi)環(huán)為低斜坡及湖盆中心細(xì)粒沉積巖發(fā)育帶;中環(huán)為兩者交互相帶。

圖2　滄東凹陷孔二段沉積朵葉體示意圖

2.2　儲層特征

滄東凹陷儲層可劃分為三類:常規(guī)砂巖儲層、細(xì)粒沉積巖儲層及兩者交互區(qū)帶。

2.2.1常規(guī)砂巖儲層

2.2.2細(xì)粒沉積巖儲層

內(nèi)環(huán)帶細(xì)粒沉積區(qū)巖性復(fù)雜,發(fā)育致密砂巖、白云巖及過渡巖類[9]。致密砂巖多以粒度較細(xì)的泥質(zhì)粉砂巖為主,分選差,粗砂-礫呈斑狀分布;白云巖類主要以泥晶、粉晶白云巖為主,發(fā)育晶間孔、溶蝕孔及微裂縫,油氣易儲存于層理縫、微裂縫中,此外,對于微晶白云巖,油質(zhì)瀝青易于充填晶間空隙并侵染晶體,為細(xì)粒沉積區(qū)油氣成藏提供場所[10-12];過渡巖類主要為含泥砂質(zhì)云巖、含白云巖的泥質(zhì)粉砂巖等,成分多樣,無突出的優(yōu)勢礦物,裂縫發(fā)育。

3　控砂機(jī)制及成藏模式

3.1　斜坡區(qū)控砂機(jī)制

以構(gòu)造及沉積為背景,建立斜坡控砂機(jī)制,解決了斜坡帶巖性圈閉形成及預(yù)測這一技術(shù)難題。

3.1.1繼承型斜坡控砂機(jī)制

繼承性斜坡為砂體展布提供了較為穩(wěn)定的構(gòu)造背景。孔二段時期來自東光凸起的物源碎屑沿寬緩斜坡自高部位向低部位順斜坡方向供砂,砂體在低角度斜坡通過侵蝕溝槽區(qū)向湖盆中心方向輸送并廣泛沉積,砂體厚且物性好。受單一坡折帶[13]及凹槽影響,砂體經(jīng)過坡折帶時可容納空間變化,碎屑物受順向慣性影響快速卸載,于緊鄰坡折帶低部位砂體富集[14]。故南段繼承性斜坡為南高北低的低角度緩坡,控砂機(jī)制表現(xiàn)為凸起順向供砂、侵蝕溝槽輸砂、單一坡折及凹槽控砂、斜坡中高部位富砂(圖3)。

圖3　繼承斜坡控砂及控藏模式

3.1.2反轉(zhuǎn)型斜坡控砂機(jī)制

孔東、孔西斜坡受沉積及構(gòu)造反轉(zhuǎn)雙重控制,砂體展布與南段繼承性斜坡有較大差異。北段受滄東凹陷東西向窄型限制,碎屑物沉積輸送范圍局限,橫向變化快,碎屑物向湖盆中心方向快速相變,巖性變化劇烈。隨著斜坡構(gòu)造演化階段的逐次進(jìn)行,近物源方向厚砂體區(qū)反轉(zhuǎn)形成現(xiàn)今的低斜坡區(qū),遠(yuǎn)物源方向富泥及薄砂帶形成現(xiàn)今的中高斜坡區(qū),因相變較快,砂體向上傾方向尖滅[15]。故北段反轉(zhuǎn)型斜坡控砂機(jī)制表現(xiàn)為斜坡低部位富砂、中高部位富泥、砂體上傾尖滅為泥巖的特征(圖4)。

圖4　反轉(zhuǎn)斜坡控砂及控藏模式

3.2　斜坡區(qū)成藏模式

綜上所述,滄東凹陷孔二段斜坡區(qū)形成兩種油氣運聚模式,一是近源垂向運聚模式[21-25]，以小集地塹帶為例,烴源巖排烴后,油氣垂向運聚進(jìn)入孔二段富集成藏;此外上覆棗V油組與孔二段繼承性斜坡緊密接觸,油氣向棗V油組底部大面積充注,形成構(gòu)造背景下的巖性油氣藏,后期構(gòu)造演化斷裂開啟,油氣沿斷面向棗V油組中上部和棗IV油組近源距垂向充注,形成構(gòu)造-巖性、構(gòu)造油氣藏。二是源巖內(nèi)部側(cè)向運聚模式,以南皮斜坡為例,隨著烴源巖排烴階段的進(jìn)行,由致密相小孔隙向過渡巖相大孔隙、常規(guī)砂巖大孔隙運移,并由低部位向高部位富集成藏,形成斜坡區(qū)巖性油氣藏。

4　結(jié)論

1)滄東凹陷孔二段為亞熱帶潮濕氣候下的封閉湖盆沉積環(huán)境,受盆外四大物源體系影響,共發(fā)育10個三角洲朵葉體,朵葉體沿湖呈環(huán)帶狀展布,外環(huán)為三角洲前緣常規(guī)砂巖發(fā)育帶,內(nèi)環(huán)為細(xì)粒沉積巖發(fā)育帶,中環(huán)為兩者交互相帶。

2)滄東凹陷孔二段“兩類三坡一帶”構(gòu)造格局與多物源環(huán)湖沉積匹配。以構(gòu)造和沉積為背景,建立斜坡控砂控藏機(jī)制:繼承性斜坡控砂機(jī)制表現(xiàn)為順向供砂、侵蝕溝槽輸砂、單一坡折及凹槽控砂、斜坡中高部位富砂的特征;反轉(zhuǎn)型斜坡控砂機(jī)制表現(xiàn)為斜坡低部位富砂、中高部位富泥、砂體上傾尖滅的特征。

3)滄東凹陷孔二段常規(guī)油與致密油有序分布、連片聚集滿凹含油,形成了近源垂向運聚模式和源巖內(nèi)部側(cè)向運聚模式兩種油氣運聚模式。