遼河坳陷深層油氣成藏主控因素分析

王群一

(中國(guó)石油遼河油田分公司 勘探開(kāi)發(fā)研究院，遼寧 盤錦 124010)

遼河探區(qū)作為我國(guó)的主要含油氣區(qū)，在近五十年的勘探中，歷經(jīng)了由古近系砂巖油氣藏到基底潛山油氣藏，由背斜、斷塊等構(gòu)造油氣藏到地層、巖性油氣藏，由凸起到凹陷，由陸地到灘海的多期、多層次、多目標(biāo)勘探，中淺層已成為高成熟區(qū)。陸上探明儲(chǔ)量集中于3500m以上的中淺層，深層探明儲(chǔ)量占比很低。

遼河探區(qū)深層作為目前乃至今后一定時(shí)期內(nèi)的重點(diǎn)勘探領(lǐng)域，具有十分優(yōu)越的地質(zhì)條件：沙河街組三、四段生油巖分布廣泛，演化程度適中，主要處于液態(tài)窗內(nèi)：而沙河街組的扇三角洲砂體、濁積扇砂體、各種成因類型的火山巖體及前古近系的潛山儲(chǔ)層為油氣的聚集、成藏提供了良好的儲(chǔ)集條件；早期多種類型圈閉為各期油氣運(yùn)移提供了良好的聚集和保存條件。已先后在曙光低潛山，清東陡坡帶獲較高產(chǎn)工業(yè)油氣流，并探明了一定規(guī)模的地質(zhì)儲(chǔ)量，證實(shí)了遼河深層具有良好的勘探前景。

1 深層油氣生儲(chǔ)蓋組合

遼河坳陷古近系具有多層次、多旋回的沉積特征，儲(chǔ)層分布范圍較廣，烴源巖具有較強(qiáng)的生烴能力，同時(shí)也是優(yōu)質(zhì)的區(qū)域蓋層。深層油氣主要分為新生古儲(chǔ)和自生自儲(chǔ)兩類成油組合[1-2]。

1.1 新生古儲(chǔ)成油組合

新生古儲(chǔ)成油組合是古近系烴源巖分布在潛山頂面或周邊，烴源巖生成的油氣通過(guò)斷層運(yùn)移至潛山儲(chǔ)層中，而烴源巖又可以做為優(yōu)質(zhì)的蓋層，形成新生古儲(chǔ)的成油組合。

1.2 自生自儲(chǔ)成油組合

自生自儲(chǔ)成油組合是在構(gòu)造活動(dòng)和沉積作用下，大部分層段砂泥巖具有很好的分異性，巖性段內(nèi)部形成的生儲(chǔ)蓋組合。

1.2.1 沙四段組合

沙四上段是在水進(jìn)過(guò)程中的沉積，發(fā)育厚層暗色泥巖，其上、下部是夾油頁(yè)巖、泥灰?guī)r、鈣質(zhì)頁(yè)巖等特殊巖性的生油泥巖，中部有大面積的扇三角洲巖體插入其間，在歡喜嶺—曙光地區(qū)的砂層集中發(fā)育段，成為良好的儲(chǔ)油層，因而形成了杜家臺(tái)油層的自生自儲(chǔ)成油組合。

1.2.2 沙三段組合

沙三段是地殼快速深陷、水進(jìn)不斷擴(kuò)大過(guò)程中的沉積。在深水環(huán)境中發(fā)育了巨厚的最優(yōu)良的烴源巖。同時(shí)，濁積砂體廣泛發(fā)育，各種濁積砂體可以直達(dá)湖盆中心，造成更為廣泛分布的儲(chǔ)層條件，它們插入烴源巖之中，形成眾多的自生自儲(chǔ)成油組合。如蓮花、大凌河、熱河臺(tái)等油層的成油組合。

1.2.3 沙一、二段組合

沙二段沉積時(shí)期是新旋回開(kāi)始。在水進(jìn)過(guò)程中，湖盆兩側(cè)發(fā)育扇三角洲砂體，沙一時(shí)期是由進(jìn)一步水進(jìn)到水退的過(guò)程，在扇三角洲發(fā)育的同時(shí)，沉積了較厚的泥巖。在縱向上，相對(duì)集中的砂巖發(fā)育段與泥巖段互層，自下而上形成了興隆臺(tái)油層、黃金帶、于樓油層的成油組合。其中興隆臺(tái)油層除沙一、二段本身有烴源巖外，還有下伏的沙三段烴源巖，并以沙一段泥巖作蓋層，構(gòu)成區(qū)域性的生儲(chǔ)蓋組合。因此興隆臺(tái)油層的成油組合是古近系十分重要的成油組合。

2 深層油氣富集規(guī)律

深層油氣的概念限定了油氣范圍主要局限在盆地深陷帶的主體及周邊。遼河坳陷縱向勘探層系主要包括古近系沙河街組一段——四段含油氣層系及其覆蓋下的前古近系潛山；平面勘探區(qū)主要包含斜坡低斷階、中央斷裂構(gòu)造帶、洼陷帶及陡坡帶幾種類型的構(gòu)造區(qū)帶。不同沉積凹陷之間以及同一凹陷的不同構(gòu)造區(qū)帶，深層油氣成藏的地質(zhì)條件不同，因而油氣分布及富集程度具有較大差異。探討這種差異性對(duì)預(yù)測(cè)各凹陷、各區(qū)帶深層勘探潛力，優(yōu)選有利勘探目標(biāo)，指導(dǎo)進(jìn)一步勘探十分重要[3]。

2.1 主力生油洼陷的分布和資源豐度分別控制深層油氣的分布和富集程度

在我國(guó)陸相斷陷盆地中，“源控論”已被大多數(shù)石油地質(zhì)家和勘探工作者所接受。即油氣主要富集于主力生烴洼陷周邊。遼河坳陷內(nèi)的主力生油洼陷是受控盆主干斷裂活動(dòng)控制的長(zhǎng)期持續(xù)發(fā)育的深洼陷，如西部凹陷中、南部的陳家洼陷、清水—鴛鴦溝洼陷，東部凹陷北部的牛居—長(zhǎng)灘洼陷等。在新生代裂谷擴(kuò)張期，這些洼陷持續(xù)沉降，處于半深湖—深湖沉積環(huán)境，烴源層分布廣泛，沉積巨厚，尤其主成盆期發(fā)育的沙三、四段烴源巖，有機(jī)質(zhì)豐度高，母質(zhì)類型好，且位于3500m以下的深層區(qū)內(nèi)，正處于成熟～高成熟演化階段，生烴能力強(qiáng)，是深層的主力烴源巖層。受洼陷周邊深層聚油區(qū)的構(gòu)造、沉積條件限制，油氣主要圍繞生油中心分布。亦即，主力生烴洼陷的展布決定了油氣富集區(qū)的展布；與其直接毗鄰的正向構(gòu)造帶和延伸到生油洼陷中的各類砂礫巖體是油氣優(yōu)先聚集的主要場(chǎng)所。而油氣的富集程度主要取決于生油洼陷的資源豐度。

如西部凹陷中南部存在兩個(gè)主力生油洼陷—盤山—陳家洼陷和清水—鴛鴦溝洼陷。其沉積演化特點(diǎn)決定了這兩個(gè)洼陷也是盆地內(nèi)生烴強(qiáng)度最大，油氣資源豐度最高的兩個(gè)洼陷。受這兩個(gè)主力生油洼陷所控制，西部凹陷中南部地區(qū)油氣資源也最為富集，雖然目前西部凹陷中、南部深層勘探程度還很低，但從中淺層勘探成果和深層已發(fā)現(xiàn)油氣藏的含油規(guī)模分析，主力生油洼陷的資源豐度必然影響、控制著深層聚油區(qū)的油氣富集程度。

2.2 主力生油層系控制了深層主要富油氣層位

深層區(qū)內(nèi)的主力烴源巖為裂谷主要成盆期發(fā)育的沙三、四段烴源巖，根據(jù)已發(fā)現(xiàn)油氣藏的生、儲(chǔ)、蓋組合特征，以“自生自儲(chǔ)”和“新生古儲(chǔ)”聚油方式為主，由于晚期切割深層構(gòu)造的斷裂較少，深層烴源巖生成的油氣很難發(fā)生穿層位垂向運(yùn)移，因此，深層油氣主要富集于主力烴源巖層上、下的儲(chǔ)集體內(nèi)。如已發(fā)現(xiàn)的曙光低潛山油藏，油源主要為上覆沙四段烴源巖層，在陳家洼陷和駕掌寺洼陷中則發(fā)現(xiàn)了具有一定規(guī)模的沙三段自生自儲(chǔ)油氣藏。

2.3 儲(chǔ)集體的規(guī)模和質(zhì)量是深層油氣富集的關(guān)鍵

深層區(qū)內(nèi)，發(fā)育有包括前古近系潛山和下古近系砂礫巖體在內(nèi)的多種類型儲(chǔ)集體，不同巖性、不同成因類型的儲(chǔ)集體，儲(chǔ)集性能不同，儲(chǔ)油氣能力也有很大的差異。勘探實(shí)踐證實(shí)，對(duì)于下古近系深層的砂巖儲(chǔ)層而言，儲(chǔ)層特征和儲(chǔ)層規(guī)模是深層油氣富集的重要因素，大面積連續(xù)分布的優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層是形成巖性圈閉和構(gòu)造—巖性圈閉的關(guān)鍵因素。在深層區(qū)受強(qiáng)烈成巖作用影響，砂巖儲(chǔ)層的儲(chǔ)油物性一般較中淺層明顯變差。但在有利沉積相帶的特定的沉積埋藏條件下，深部?jī)?chǔ)層仍可保持較大儲(chǔ)集空間[4]。根據(jù)沉積條件分析，盆地深陷期形成的湖底扇砂體是深層油氣聚集的主要儲(chǔ)集體。尤其中扇亞相砂體，不但具有一定的沉積厚度和展布范圍，而且經(jīng)過(guò)了較長(zhǎng)距離的搬運(yùn)，砂泥巖分異性變好，具有保持較大儲(chǔ)集空間的原始沉積條件。此外，在深陷期欠補(bǔ)償沉積條件下，巨厚的砂泥巖互層沉積是深層形成異常高壓帶的必要地質(zhì)條件，盆地模擬研究和鉆探已經(jīng)證實(shí)，遼河坳陷各洼陷深層區(qū)存在著異常高壓發(fā)育帶，壓力系數(shù)可達(dá)1.3以上，這不但有利于原生孔隙的保存，而且在高壓背景下，配以粘土礦物轉(zhuǎn)化、烴類進(jìn)入和裂解等地質(zhì)作用，也有利于次生孔隙的發(fā)育，如牛深2井4200m以下的孔隙度仍可達(dá)11%，其儲(chǔ)集物性大大高于正常演化趨勢(shì)值，具有較好的開(kāi)發(fā)效果。

2.4 早期、長(zhǎng)期繼承性發(fā)育的中央斷裂構(gòu)造帶是油氣富集的主體

根據(jù)生烴洼陷控制油氣富集區(qū)展布的規(guī)律，鄰近生油洼陷展布的復(fù)式圈閉帶最有利于復(fù)式油氣聚集帶的形成。由于各復(fù)式圈閉帶圈閉組合類型和構(gòu)造演化特點(diǎn)不同，油氣藏分布格局及油氣富集程度差異較大。其中，早期、長(zhǎng)期繼承性發(fā)育的中央斷裂構(gòu)造帶最有利于油氣富集。主要由于該類型復(fù)式圈閉帶圈閉類型多樣，既存在前古近系的基底古隆起，又發(fā)育大型的披覆背斜構(gòu)造，在構(gòu)造側(cè)翼，往往形成構(gòu)造巖性圈閉和巖性圈閉；同時(shí)，由于多期次斷裂切割的改造，構(gòu)造帶主體部位還可形成斷背斜、斷塊、斷鼻等多種類型構(gòu)造圈閉，該類型復(fù)式圈閉帶空間展布規(guī)模大，整體圈閉形態(tài)完整。受基底斷塊山存在的控制，該類型復(fù)式圈閉帶長(zhǎng)期、繼承性發(fā)育，各類圈閉形成較早，可接受各時(shí)期運(yùn)移來(lái)的油氣。處于洼中隆起的構(gòu)造位置，四周為生油巖所包圍，油氣源十分充足。發(fā)育扇三角洲前緣亞相和湖底扇中扇亞相等有利儲(chǔ)集體，具有油氣富集高產(chǎn)的重要儲(chǔ)集條件[5-6]。

3 深層油氣分布特征

遼河坳陷發(fā)育大面積、多層系的烴源巖、多種類型的儲(chǔ)集層，多類型的圈閉展布在凹陷的各個(gè)部位，并有良好的封蓋條件，油氣資源豐富，具有“滿凹含油”的特點(diǎn)。但是，在多期斷裂活動(dòng)的作用下，遼河坳陷構(gòu)造復(fù)雜，構(gòu)造破碎、斷層多、斷塊小，這就決定了油藏分布具有復(fù)雜特征，主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面。

3.1 縱向分布特征

目前，自下而上已在太古宇、元古宇、古生界、中生界、古近系和新近系地層中發(fā)現(xiàn)11套含油氣層系。但縱向上油氣分布存在不均一性，已發(fā)現(xiàn)油氣主要分布在古近系地層中，其次分布在太古宇、東營(yíng)組、元古界和館陶組地層中，館陶組、中生界和房身泡地層中分布較少。

3.2 油氣平面分布特征

3.2.1 主要含油氣層系具有遷移性

隨沉降中心遷移，優(yōu)質(zhì)源巖分布區(qū)有規(guī)律遷移，導(dǎo)致凹陷不同部位主力含油氣層位不同。西部凹陷從北到南含油層系越來(lái)越新，北部主要為沙三段、沙四段油氣藏，南部則以沙二段和沙三段油藏為主，東營(yíng)組和沙一段也獲得了工業(yè)油氣流。大民屯凹陷含油層系向西向南逐漸變新，東部主要為沙三段油氣藏，西部主要為沙四段油氣藏。東部凹陷沉降中心遷移不明顯，油氣分布主要受斷層控制，油氣主要分布在東營(yíng)組、沙一二段及沙三段地層中。

3.2.2 圍繞生油洼陷呈環(huán)帶狀分布

已發(fā)現(xiàn)的深層油氣藏在平面上圍繞生油洼陷呈環(huán)帶狀分布。緩坡帶多數(shù)是斷塊油氣藏和滾動(dòng)背斜、超覆披覆背斜油氣藏為主，部分發(fā)育巖性油氣藏和斷鼻、地層超覆油氣藏；陡坡帶以斷階型斷塊油氣藏為主，含少數(shù)逆沖斷裂褶皺背斜油氣藏和滾動(dòng)背斜油氣藏；凹陷中心則是斷塊油氣藏和同生背斜油氣藏，以及巖性油氣藏和潛山油氣藏等[7]。

3.2.3 從凸起到洼陷油氣藏呈階梯狀分布

由于稠油油藏、凝析氣藏的分布受構(gòu)造埋深影響較大，稠油油藏一般分在比較淺的部位，而凝析氣藏分布在比較深的部位，因此，自斜坡區(qū)邊緣向凹陷區(qū)，稠油油藏、稀油油藏、凝析氣(油)藏依次呈階梯狀分布。