南堡凹陷高柳地區(qū)成藏組合調(diào)研分析

高欽秋

摘要：本文通過分析前人研究成果，通過總結(jié)分析發(fā)現(xiàn)，高柳地區(qū)油氣資源豐富，生儲(chǔ)蓋組合條件較好，拾場次凹為本地區(qū)提供了良好的油氣來源，沙三二亞段扇三角洲砂巖為本地區(qū)最重要的儲(chǔ)層，沙三一亞段底部泥巖、沙三二亞段底部湖相泥巖為區(qū)域性蓋層，館陶組泥巖為局部蓋層，本地區(qū)斷層為油氣的輸送提供了良好的運(yùn)移通道。綜合分析，靠近柏各莊斷層的沙三二亞段儲(chǔ)層為油氣儲(chǔ)集的最有利部位。

關(guān)鍵詞：烴源巖;蓋層;儲(chǔ)集層;高柳地區(qū)

南堡凹陷位于渤海灣盆地黃驊坳陷之北，其北部與燕山相連，南部和東部與渤海相接，西部與津冀邊界的澗河為邊，整個(gè)構(gòu)造可以劃分為老爺廟構(gòu)造、北堡構(gòu)造、高柳構(gòu)造等多個(gè)二級構(gòu)造帶，地質(zhì)條件復(fù)雜，油氣儲(chǔ)量豐富。

目前，經(jīng)過多年滾動(dòng)勘探與開發(fā)，陸陸續(xù)續(xù)發(fā)現(xiàn)了很多大型油田，但在勘探實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)該地區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜，勘探難度大。本文以高柳地區(qū)為研究區(qū)域，重點(diǎn)分析該地區(qū)生儲(chǔ)蓋組合條件，以期為該地區(qū)勘探提供一定借鑒。高柳地區(qū)是位于南堡凹陷的東北端，是南堡凹陷內(nèi)一個(gè)受邊界斷層控制的陸相湖盆，沉積構(gòu)造特征復(fù)雜，由高尚堡構(gòu)造、柳贊構(gòu)造和拾場次凹共三個(gè)構(gòu)造單元構(gòu)成。該地區(qū)油氣資源豐富，構(gòu)造復(fù)雜，勘探難度大。

一、烴源巖

南堡凹陷是一個(gè)典型的陸相淡水湖泊沉積盆地，形成了半深湖深湖相暗色泥巖和油頁巖等優(yōu)質(zhì)烴源巖，自下而上發(fā)育沙三段、沙一段、東三段套烴源巖，油氣資源豐富[2]。本地區(qū)主要存在兩個(gè)生油中心，一個(gè)是拾場次凹，另一個(gè)是柳南次凹。拾場次凹在高柳地區(qū)在西北角，受柏各莊斷層影響，在沙三段時(shí)期強(qiáng)烈沉降，形成了以深湖和半深湖泥巖為主的優(yōu)質(zhì)烴源巖，拾場次凹的古近系沙三段、沙一段和東三段三套，分布有大量的有效烴源巖，是本地區(qū)最重要的油氣來源，在為高柳構(gòu)造帶提供油氣來源。柳南次凹在高柳地區(qū)南部，受柏各莊斷層和高柳斷層的共同影響，烴源巖主要位于沙一段和東三段。

根據(jù)前人研究，拾場次凹和柳南次凹沙三五亞段烴源巖，東營館陶時(shí)期達(dá)到成烴高峰期，東三段開始排烴，明化鎮(zhèn)時(shí)期為主要排烴期;沙一段—東三段烴源巖，東三段開始排烴，東二段-明化鎮(zhèn)時(shí)期為主力排烴期[2]。武魯亞的研究發(fā)現(xiàn)，該地區(qū)沙三四亞段烴源巖TOC含量高，有機(jī)質(zhì)類型為以II1112型為主，并含有大量的I型有機(jī)質(zhì)，鏡質(zhì)體反射率Ro）介于0.54%-1.2%之間，為優(yōu)質(zhì)烴源巖，生烴潛力巨大，油氣豐富[3]。

沙三段沉積時(shí)期，地層埋深較大約為2900～3000m，溫度較高，此時(shí)該烴源巖進(jìn)入生烴門限。在東營組和館陶組沉積時(shí)期，埋深進(jìn)一步加大，地層溫度進(jìn)一步升高，此時(shí)烴源巖生烴達(dá)到高峰期，根據(jù)前人的研究成果認(rèn)為，該地區(qū)沙三段烴源巖開始排烴的時(shí)期為東三段，隨著埋深加大溫度升高，明化鎮(zhèn)組成為主要排烴期，巖性以深灰色、灰黑色泥巖、油頁巖為主，屬于半深湖-深湖沉積體系，發(fā)育Ⅰ型和Ⅱ型干酪根，生烴潛力巨大[2]。

二、儲(chǔ)層

本地區(qū)沉積時(shí)位于凹陷沉積中心，沙河街組厚度較大，東營組地層缺失厚度較薄，東營組由于受到侵蝕和淋濾等作用的影響厚度較薄部分地區(qū)缺失。馬頭營凸起為本地區(qū)提供了充足物源，沉積了厚層砂巖，形成了扇三角洲、近岸水下扇和近源、陡坡沖積扇，沉積了大量砂體，形成了良好的儲(chǔ)集體。

根據(jù)康海濤等人[1]的研究，沙三五亞段為本地區(qū)的初始裂陷期，斷層強(qiáng)烈下降，產(chǎn)狀較陡;沙三四～沙三一亞段為持續(xù)裂陷期，構(gòu)造抬升幾首剝蝕，斷層活動(dòng)強(qiáng)烈，;沙三一～東營組時(shí)期裂陷逐漸萎縮，西南莊斷層和柏各莊斷層活動(dòng)減弱，但是高柳斷層卻活動(dòng)強(qiáng)烈。

夏迪[4]結(jié)合大量巖心資料、測井資料，并閱讀前人研究成果，對高柳地區(qū)沙三段各時(shí)期沉積及砂體展布特征進(jìn)行了研究，對該地區(qū)沉積演變進(jìn)行了揭示。通過研究發(fā)現(xiàn)，沙三五和沙三四時(shí)期該地區(qū)湖盆處于初始擴(kuò)張階段，水體較淺，砂體主要分布在北部、東北部靠近栢各莊斷層底部。沙三三時(shí)期湖盆擴(kuò)張強(qiáng)度變大，斷層活動(dòng)性變強(qiáng)，砂體面積變大延伸至湖盆中心，形成范圍較大的扇三角洲沙三二～沙三一時(shí)期湖盆沉降變慢，扇三角洲繼續(xù)增大擴(kuò)張，但是對于儲(chǔ)層有力的砂體主要分布在靠近斷層附近。

王友凈[5]對高尚堡深層北區(qū)沙三段二、三亞段沉積特征與砂體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)研究。根據(jù)研究，低可容納空間下和高可容納空間下，砂體的形態(tài)不同。在低可容納空間下，易發(fā)育連通性好的片狀砂體;在高可容納空間下砂體，側(cè)向相變快，砂體不連片。

趙穎等[6]針對高柳地區(qū)沙河街組儲(chǔ)層進(jìn)行了地化研究，通過分析，該地區(qū)沙河街組儲(chǔ)層主要為低孔、低滲—特低滲儲(chǔ)層，儲(chǔ)層孔隙度在3%—18%之間，滲透率較低。在3250—3800東營組不整合面附近存在一淋濾通道，次生孔隙發(fā)育。

根據(jù)前人研究，經(jīng)過總結(jié)分析可以得出：（1）由于沙三五亞段斷層產(chǎn)狀較陡，整體上以湖泊相為主，在水進(jìn)體系域柳西地區(qū)主要是深湖亞相和半深湖亞相，柳中地區(qū)則為淺湖亞相，物源主要來自于東部的馬頭營凸起，但由于構(gòu)造活動(dòng)較弱，物源供給不足，僅在柳東地發(fā)育小型近岸水下扇，扇體規(guī)模較小隨著湖平面的相對下降，深湖，半深湖亞相范圍有所減小，小型扇三角洲的規(guī)模有所增大。整體上這一時(shí)期相對湖平面較高，湖底較平坦，發(fā)生湖侵，沉積大套泥巖。（2）沙三四～沙三一亞段，由于柏各莊和西南斷層活動(dòng)強(qiáng)烈，扇三角洲不斷向湖盆中心推進(jìn)，由于物源的不斷注入，在這個(gè)時(shí)期扇三角洲不斷發(fā)育，扇體規(guī)模較大，在靠近斷層附近，近岸水下扇發(fā)育。此時(shí)，扇三角洲和近岸水下扇成為研究區(qū)最重要的儲(chǔ)層。（3）該地區(qū)沙河街組儲(chǔ)層物性一般，在東營組附近有一淋濾面可以作為油氣運(yùn)輸?shù)耐ǖ馈?/p>

三、蓋層

蓋層可以阻擋油氣的垂向運(yùn)移，對于油藏的形成至關(guān)重要。蓋層的好壞直接影響油氣在儲(chǔ)集層中的聚集和保存，良好的蓋層具有較高的排替壓力，油氣難以通過其運(yùn)移，能起到良好的封閉作用，常見的蓋層有泥巖、頁巖、蒸發(fā)巖和致密灰?guī)r.

針對研究區(qū)的蓋層，不同的學(xué)者研究的結(jié)果，大致相同。劉彥君[2]通過研究認(rèn)為，研究區(qū)經(jīng)歷了多次沉積旋回，每期旋回中的湖擴(kuò)體系域湖相泥巖和高水位體系域三角洲平原相的泥巖段都是很好的區(qū)域及局部性蓋層。李振鵬[7]認(rèn)為烴源巖和蓋層在可容空間較大、可容空間形成速率較高時(shí)，容易形成，該地區(qū)沙二及沙一段發(fā)育的細(xì)粒泥巖可以作為良好的蓋層。張敬藝[8]通過研究發(fā)現(xiàn)，沙三二亞段頂部發(fā)育一套穩(wěn)定的深湖相泥巖，泥巖厚度150-200米左右，對沙三三亞段油氣藏的形成和保存起到區(qū)域蓋層的作用。范雪松認(rèn)為除了沙三二亞段之外，沙三四亞段同樣為湖泛期，有利于蓋層的發(fā)育。

根據(jù)前人研究，經(jīng)過總結(jié)分析可以得出：研究區(qū)經(jīng)歷了多次沉積旋回，每次沉積旋回均會(huì)形成部分泥巖，但具有遮擋油氣運(yùn)移的良好蓋層，主要是分布在沙三一亞段底部、沙三二亞段底部和館陶租。不同地區(qū)，由于構(gòu)造作用，沉積中心發(fā)生遷移，導(dǎo)致泥巖蓋層在不同區(qū)帶厚度不均。

四、生儲(chǔ)蓋組合特征

高柳地區(qū)沙河街組構(gòu)造活動(dòng)可以分為四個(gè)階段，分別為初始裂陷期、快速裂陷期、裂陷萎縮期、坳陷期，分別對應(yīng)沙三五亞段、沙三四～沙三一亞段、沙一段—東營組和館陶組?？焖倭严萜诒容^長，斷層活動(dòng)強(qiáng)烈，斷層通過性好，油氣可以在斷層中上下運(yùn)移，有利于將深部烴源巖形成的油氣運(yùn)移到淺層。

通過分析研究區(qū)沙河街組共發(fā)育三套生儲(chǔ)蓋組合。上部生儲(chǔ)蓋組合以沙三一亞段底部泥巖為區(qū)域性蓋層，沙三二亞段扇三角洲為主要儲(chǔ)集層，油氣主要來源于拾場次洼沙烴源巖，屬于下生上儲(chǔ)型[9];下部生儲(chǔ)蓋組合以沙三二亞段底部湖相泥巖為區(qū)域性蓋層，該區(qū)域蓋層厚度大，蓋層封閉性好，拾場次洼內(nèi)沙三四亞段的油頁巖為主要源巖層，沙三三亞段扇三角洲前緣砂體為主要儲(chǔ)集層，該儲(chǔ)集層砂體粒度較粗，儲(chǔ)層物性好，兩套生儲(chǔ)蓋組合主要以斷裂作為垂向輸導(dǎo)，砂體作為側(cè)向輸導(dǎo);第三套生儲(chǔ)蓋組合為柳西地區(qū)，以館陶組泥巖為局部蓋層，沙一段為儲(chǔ)層，油氣主要來源于柳南次凹，油氣沿高柳斷層進(jìn)入柳贊地區(qū)背斜構(gòu)造，形成含油氣構(gòu)造，此種油氣儲(chǔ)量少，部分油氣容易沿?cái)鄬酉蛏仙⑹У簟?/p>

五、油氣預(yù)測分析

綜合烴源巖、儲(chǔ)集層和蓋層等信息，本地區(qū)主要含油氣區(qū)應(yīng)位于靠近柏各莊斷層附近的三角洲前緣砂體中，由于儲(chǔ)集物性較好，有拾場次凹烴源巖提供充足的油氣供應(yīng)，沙三一亞段可以作為良好的蓋層，生儲(chǔ)蓋組合良好。因此，建議在本地區(qū)勘探重點(diǎn)方向應(yīng)為靠近柏各莊斷層附近的沙三二亞段儲(chǔ)層。

參考文獻(xiàn)：

[1]康海濤，王宏語，樊太亮，等.南堡凹陷高柳地區(qū)沙三段構(gòu)造-層序地層特征[J]巖性油氣藏，2015，27（6）：31-32.

[2]劉彥君. 南堡凹陷柳贊區(qū)塊巖性-地層油氣藏預(yù)測研究[D].中國地質(zhì)大學(xué)（北京）2008，21-22.

[3].武魯亞.南堡凹陷高柳地區(qū)深層油氣成藏條件及主控因素.第八屆中國含油氣系統(tǒng)與油氣藏學(xué)術(shù)會(huì)議.2015

[4]夏迪. 高柳地區(qū)沙三段沉積相平面展布特征.[J]勘探開發(fā)，2017，1（5）：118.

本文受泰山學(xué)院青年教師科研基金項(xiàng)目資助（QN-01-202004）