富油凹陷向斜區(qū)油氣富集控制因素及成藏分析
——以松遼盆地齊家北扶余、高臺子油層為例

張慶石

（大慶油田有限責(zé)任公司勘探開發(fā)研究院，黑龍江 大慶 163712）

齊家北地區(qū)構(gòu)造上位于松遼盆地北部中央凹陷區(qū)齊家—古龍二級構(gòu)造單元北部，主體為齊家北向斜，東臨大慶長垣和黑魚泡凹陷，西接龍虎泡階地，北與烏裕爾凹陷相連（圖1），區(qū)內(nèi)主要發(fā)育有齊家北向斜、小林克—齊西地塹、齊家北鼻狀構(gòu)造帶、喇西鼻狀構(gòu)造帶、薩西鼻狀構(gòu)造等，勘探面積約1800km2。主要目的層為青山口組的高臺子油層和泉頭組四段的扶余油層。目前，齊家北地區(qū)多口探井已在這兩個(gè)層位獲工業(yè)油流，充分顯示出該區(qū)具有良好的勘探前景。然而，研究區(qū)高臺子與扶余油層油氣平面分布差異較大，扶余油氣主要分布于齊家北向斜區(qū)的北部，高臺子油層主要分布在南部，北部零星分布，這種油氣分布的差異是何因素造成的？油氣成藏與分布受何因素控制？成藏模式如何？這些問題均是制約齊家北地區(qū)油氣進(jìn)一步勘探的關(guān)鍵。雖然前人齊家地區(qū)的油氣成藏與分布作過研究和探討[1-4]，從油氣的生成、運(yùn)移過程及成藏條件的作用等方面，分析了齊家—古龍凹陷向斜區(qū)的油氣成藏規(guī)律，對指導(dǎo)該區(qū)油氣勘探起到了非常重要的作用，但對高臺子、扶余油層綜合起來研究油氣成藏與分布的主控因素及模式的目前仍較少。因此，開展齊家北地區(qū)油氣成藏與分布主控因素及模式研究，對正確認(rèn)識其油氣成藏規(guī)律和指導(dǎo)下一步油氣勘探均具重要意義。

1 油藏類型及其分布特征

通過齊家北地區(qū)高臺子、扶余油層油藏解剖分析，齊家北地區(qū)油藏類型主要有微幅度構(gòu)造油藏、斷層—巖性油藏和巖性油藏等三種（表1）。其中微幅度構(gòu)造油藏主要發(fā)育在泰康隆起帶和龍虎泡階地；齊家凹陷內(nèi)主要發(fā)育斷層—巖性油藏和巖性油藏，斷層—巖性油藏主要發(fā)育在齊家凹陷東西兩側(cè)斜坡部位的林甸—喇嘛甸斷裂帶和齊西斷裂帶附近，巖性油氣藏主要發(fā)育在齊家凹陷內(nèi)的齊北向斜區(qū)，凹陷內(nèi)微幅度構(gòu)造背斜油藏發(fā)育最少。

表1 齊家北地區(qū)工業(yè)油流分布的構(gòu)造位置及油藏類型

齊家北地區(qū)扶余油層油水縱向分布具有明顯的上油下水特征，油氣主要分布于扶余油層的上部（扶一一油層組），中下部逐層減少，斷裂發(fā)育部位油水分異特征明顯，上部以純油層為主，向下逐漸過渡為油水同層和水層。平面上油氣分布具有北部斷裂發(fā)育部位油層厚度明顯大于南部的特征，油氣主要分布于喇西鼻狀構(gòu)造的前端和齊西斷裂帶東側(cè)。高臺子油層自上而下可分為高一、高二、高三和高四油層組，油氣主要分布于高四和高三油層組，向上逐層減少（圖2），斷裂發(fā)育部位發(fā)育的油層較多，且南部主力源巖區(qū)的油層厚度明顯大于北部非主力源巖區(qū)。

圖2 齊家北地區(qū)高臺子—扶一油層油氣縱向分布圖

2 油氣富集的控制因素分析

2.1 青山口組有效源巖控制扶余、高臺子油層油氣主要分布范圍

通過對區(qū)內(nèi)探井生儲蓋組合特征和油源對比表明研究區(qū)高臺子、扶余油層的油氣主要來源于齊家向斜區(qū)的青一段烴源巖。同時(shí)，與周邊凹陷的青一段油源對比也表明，本區(qū)的高臺子、扶余油層原油均來源于本地K1qn泥巖[5-6]。其中主要烴源巖層青一段源巖有機(jī)碳含量平均為2.3579%，氯仿瀝青“A”含量平均為0.4033%，鏡質(zhì)體反射率平均為0.86%，屬于優(yōu)質(zhì)成熟烴源巖(表2)。青一段和青二三段的有機(jī)質(zhì)類型以Ⅰ型干酪根為主，其次是Ⅱ1型干酪根為主，少量Ⅱ2型干酪根。

表2 齊家凹陷區(qū)的青山口組與泉頭組烴源巖特征

從目前探井揭示油氣分布與源巖成熟度和生烴強(qiáng)度關(guān)系，扶余油層和高臺子油層這兩套含油層系的含油氣顯示、低產(chǎn)油層及工業(yè)油層井主要以青一段頂面Ro≥0.8的有效烴源巖為核心，排油強(qiáng)度普遍大于100×104t/km2。而當(dāng)烴源巖Ro＜0.8 時(shí)，只在零星的構(gòu)造高部位或斷層附近獲工業(yè)油層或低產(chǎn)油層，絕大多數(shù)探井的砂巖儲層以水層或干層為主。

綜合有效烴源巖分布與含油顯示，齊家北地區(qū)扶余油層與青一段烴源巖的這種上生下儲式的直接接觸關(guān)系，高臺子油層與青一段主力烴源巖下生上儲以及高臺子油層所具有的源儲互層型的直接接觸關(guān)系，為油氣快速進(jìn)入儲層聚集創(chuàng)造了有利條件。烴源巖生成的油氣在超壓及流體勢場的作用下，以斷裂或微斷裂為主要疏導(dǎo)體系，優(yōu)先供給鄰近的上下砂巖儲層，靠近烴源巖的儲層基本上都可以捕獲來自烴源巖排出的油氣，具有近源優(yōu)勢聚集成藏的有利地質(zhì)條件。因此，在宏觀上有效烴源巖與儲層的接觸關(guān)系控制著扶余、高臺子油層含油的主要分布范圍，而齊家北地區(qū)大面積分布的青一段及其青二三段有效源巖為油氣聚集成藏提供了豐富的物質(zhì)基礎(chǔ)，凹陷內(nèi)的主力烴源巖區(qū)仍是今后油氣勘探的重點(diǎn)領(lǐng)域。

2.2 斷裂帶與構(gòu)造高部位是油氣富集的有利部位

斷層密集帶發(fā)育特征對凹陷不同構(gòu)造部位油氣的優(yōu)勢輸導(dǎo)和聚集部位具有重要控制作用[7-8]。齊家北地區(qū)長期發(fā)育的斷層較少，主要斷穿的層位是T2斷層，由T2斷層向上斷穿的層位逐漸減少（圖3），主要是T2-T1g4斷層或T1g4-T1g3斷層。斷裂密集帶主要發(fā)育在齊西斷裂帶、小林克斷裂大和長垣西側(cè)的林甸—喇嘛甸斷裂帶，齊家向斜內(nèi)部斷裂不發(fā)育，斷裂密集帶的發(fā)育主要與南北向的基底斷裂相關(guān)，呈近南北向條帶狀展布。

圖3 齊家北地區(qū)東西向地震剖面圖

目前已發(fā)現(xiàn)的工業(yè)油流和高產(chǎn)井均分布在斷裂帶附近，且斷裂的斷距普遍大于20m，同時(shí)斷層發(fā)育部位的油層厚度也明顯高于斷層不發(fā)育的部位。同時(shí)，斷裂發(fā)育部位油水分異較好，多以純油層為主或具有上油下水特征。斷裂不發(fā)育部位，油層主要發(fā)育在高四底部或扶一油層組上部（扶一一油層），如齊家凹陷區(qū)中部，且油水分異較差，多為油水同層或含油水層為主。斷裂密集帶部位油層厚度大，一般4～12m，斷裂不發(fā)育處的油層厚度一般只有2～4m。并不是所有的斷層密集帶均表現(xiàn)為控藏富集特征，如齊西斷裂帶長期發(fā)育整體不利于油氣在扶余油層和高四油層組的富集成藏。

2.3 砂體類型與斷裂的匹配關(guān)系是油氣成藏的關(guān)鍵因素

齊家北地區(qū)的扶余、高三高四油層主要發(fā)育三角洲前緣亞相的分流河道和砂壩砂體，砂體的展布方向主要受北部和西部等物源體系控制。針對齊家北油田的精細(xì)解剖研究表明，油氣成藏與富集主要受砂體類型與斷層、構(gòu)造的配置關(guān)系控制（圖4）。油層主要發(fā)育在斷裂帶附近的正向構(gòu)造上，油層多厚度大，油水分異好，且多富集在斷背斜、斷塊、斷層遮擋等圈閉內(nèi)的河道砂體、砂壩等儲集層內(nèi)，在斷背斜的斜坡處或斷階帶、半地塹、斷層不發(fā)育的低部位油層厚度小、油水分異差或以水層為主。斷裂不發(fā)育的正向構(gòu)造油層亦不發(fā)育。

斷裂對砂體的切割也是成藏的關(guān)鍵因素，區(qū)內(nèi)斷裂多以近南北向展布為主，北西向、北東向展布的河道砂體與南北向斷裂的切割，有利于形成斷層—巖性油藏，而砂體與斷層同向展布不易成藏，目前這樣的部位亦未獲工業(yè)油氣發(fā)現(xiàn)，如金82、古709。斷裂不發(fā)育部位的扶余油層上部和高四油層下部的油層主要為河道砂體，其次是砂壩砂體，由于斷裂不發(fā)育油水分異較差多為油水同層或含油水層，如高臺子油層金57 井、金58 井，扶余油層的金42 井、杜36 井、金58 井，席狀砂、砂壩等砂體含油顯示較差。

3 油氣成藏模式

油氣成藏模式是特定范圍內(nèi)的一組同類型油氣藏具有相似的控制條件（或共性），如源巖條件、構(gòu)造部位、形成機(jī)制等單一或者多要素復(fù)合模型的概括。成藏模式應(yīng)是基于成藏主控因素的復(fù)合分析，隨勘探程度的提高和研究程度的深入，成藏模式會進(jìn)一步隨認(rèn)識而深入。齊家北地區(qū)整體的成藏控制可概括為“源控主要油氣分布，斷裂、構(gòu)造控制油氣富集，砂體控制油藏類型”，可分為以下幾種成藏模式：①源內(nèi)凹陷低部位“先直排后側(cè)向分配透鏡體巖性”成藏模式，該類成藏模式主要發(fā)育研究區(qū)深凹低部位成熟源巖區(qū)，青一段及青二三段成熟源巖排出的油以超壓為主要?jiǎng)恿?，斷裂及為裂隙為油儲溝通的主要通道，向上下或鄰近源巖層的儲層以“直排或倒灌”方式，在超壓及浮力作用下進(jìn)入儲集砂體再通過側(cè)向運(yùn)移聚集在有效圈閉中成藏。從扶余、高三高四油層沉積相展布分析，由于向斜區(qū)低部位埋藏較深，儲層物性差，砂體較孤立連通性差，不易于油氣長距離側(cè)向運(yùn)移，且在斷層不發(fā)育部位油水分異較差，形成源內(nèi)“先直排后側(cè)向分配透鏡體巖性”成藏模式，這種成藏模式具有近源、供烴早、持續(xù)長、多期供油等特點(diǎn)，斷裂發(fā)育部位多發(fā)育純油層。②源內(nèi)“斜坡帶斷層（或構(gòu)造）—巖性復(fù)合”成藏模式，該類成藏模式主要發(fā)育于西側(cè)小林克—齊西地塹構(gòu)造帶和東側(cè)的喇西—薩西鼻狀構(gòu)造帶，該區(qū)烴源巖成熟度Ro在0.8～0.9 之間，雖然自身范圍內(nèi)烴源巖處于成熟狀態(tài)，但其排烴強(qiáng)度遠(yuǎn)低于向斜區(qū)中心部位需要主力源巖區(qū)的側(cè)向供給。源內(nèi)西側(cè)構(gòu)造比較單一，構(gòu)造圈閉不發(fā)育，南北向?yàn)橹鞯臄鄬优c東西向、北東向展布的扶余油層條帶狀河道砂或高三高四油層的三角洲沉積的透鏡狀、條帶狀砂體切割，形成上傾方向受斷層遮擋型的巖性—斷層圈閉，但齊西斷裂長期發(fā)育，整體上不利于油藏的保存，但有利于油氣向地塹內(nèi)的高三高四油層的巖性圈閉或微幅度構(gòu)造圈閉聚集，該區(qū)有利的巖性—斷層圈閉及正向構(gòu)造最有利于聚集成藏；源內(nèi)東側(cè)構(gòu)造較發(fā)育、斷裂密集，主要發(fā)育斷層（或構(gòu)造）—巖性油層。整體上，源內(nèi)東西兩側(cè)斜坡或地塹內(nèi)有利于形成源內(nèi)“斜坡帶斷層（或構(gòu)造）—巖性復(fù)合”成藏模式，這種成藏模式具有油源充足、多期供油、油層厚度大、斷砂配置優(yōu)等為特點(diǎn)，斷裂發(fā)育部位油水分異好。③源外“側(cè)向運(yùn)移巖性—斷層（構(gòu)造）復(fù)合”成藏模式，該類成藏模式的圈閉主要發(fā)育在新發(fā)—一心微幅度構(gòu)造帶內(nèi)以及長垣西側(cè)帶內(nèi)，這些區(qū)域生烴能力差，主要依賴于有效源巖內(nèi)的油氣供給。成藏主要靠自身儲層側(cè)向運(yùn)移的油氣，通過儲層長距離側(cè)向輸導(dǎo)，在斷層遮擋或構(gòu)造高部位聚集成藏，具有“斷層—巖性、構(gòu)造—巖性的復(fù)式”聚集特征。鼻狀構(gòu)造向凹陷的傾沒端和鄰凹兩側(cè)最鄰近生油凹陷的斷裂帶，具有“近水樓臺先得月”的優(yōu)勢，最先捕獲油氣，是油氣富集成藏的最有利部位。

4 結(jié)論

（1）齊家北地區(qū)的扶余、高臺子油層主要油氣藏類型為微幅度構(gòu)造、斷層—巖性和巖性油氣藏等3種。凹陷區(qū)主要為巖性油藏和斷層—巖性油藏，斷裂帶附近油氣更為富集。

（2）油氣成藏與分布主控因素為：①青山口組有效源巖控制扶余、高臺子油層油氣主要分布范圍；②斷裂帶與構(gòu)造高部位是油氣富集的有利部位；③砂體類型與斷裂的匹配關(guān)系是油氣成藏的關(guān)鍵因素。

（3）齊家北地區(qū)扶余、高臺子油層有3種成藏模式：①源內(nèi)先直排后側(cè)向分配透鏡體巖性成藏模式；②源內(nèi)斜坡帶斷層疏導(dǎo)斷層—巖性復(fù)合成藏模式；③源外側(cè)向運(yùn)移反向斷層遮擋的巖性—斷層復(fù)合成藏模式。