蘇德爾特地區(qū)南一段斷裂向砂體側(cè)向分流運移油氣形式及其與油氣富集關(guān)系

付 廣,趙 凱,韓 旭

(東北石油大學(xué),黑龍江大慶163318)

蘇德爾特地區(qū)位于海拉爾盆地貝爾凹陷中部的蘇德爾特潛山構(gòu)造帶上,構(gòu)造上主要包括貝西洼槽和蘇德爾特潛山構(gòu)造的部分地區(qū),少量為霍多莫爾背斜帶和敖瑙海洼槽的局部地區(qū)。油氣18:09 2022-5-23鉆探結(jié)果揭示,蘇德爾特地區(qū)發(fā)育的地層由下至上分別為下白堊統(tǒng)的銅缽廟組、南屯組、大磨拐河組、伊敏組,上白堊統(tǒng)的青元崗組及新生界。目前蘇德爾特地區(qū)已發(fā)現(xiàn)的油氣主要分布在南屯組,少量分布在大磨拐河組。南一段作為主要含油氣層,其油氣主要來自南一段下部發(fā)育的源巖,屬于下生上儲式生儲蓋組合。目前,南一段已發(fā)現(xiàn)的油氣主要分布在蘇德爾特的中部地區(qū),其它地區(qū)相對較少,這是因為除了受其構(gòu)造圈閉是否發(fā)育的影響外,很大程度上還受斷裂向砂體側(cè)向分流運移油氣形式分布的影響。由此看出,能否正確認(rèn)識蘇德爾特地區(qū)南一段斷裂向砂體側(cè)向分流運移油氣形式及其與油氣聚集關(guān)系,對于正確認(rèn)識其油氣分布規(guī)律和指導(dǎo)油氣勘探均具有重要意義。

關(guān)于斷裂和砂體運移油氣前人曾做過大量研究。利用斷裂活動時期與油氣成藏期之間的關(guān)系,結(jié)合斷裂斷穿層位,劃分輸導(dǎo)斷裂類型[1-5],認(rèn)為只有油氣成藏期活動的斷裂才是輸導(dǎo)油氣的斷裂,否則就不是輸導(dǎo)油氣的斷裂;再者根據(jù)斷裂活動速率相對大小和斷層面凸面脊發(fā)育部位[6-7],預(yù)測斷裂運移油氣優(yōu)勢路徑,認(rèn)為斷裂活動速率相對較大部位和凸面脊發(fā)育部位應(yīng)是斷裂運移油氣優(yōu)勢路徑[8-11]。對砂體運移油氣而言,主要是利用地層砂地比值與砂體連通分布所需的最小地層砂地比值,預(yù)測連通砂體分布[12-14],由砂體所在地層頂面埋深預(yù)測油氣成藏期古油氣勢場分布特征,據(jù)此預(yù)測砂體所在地層頂面古構(gòu)造脊分布,兩者結(jié)合研究砂體運移油氣優(yōu)勢路徑[15-17],認(rèn)為連通砂體所在地層頂面的古構(gòu)造脊應(yīng)為砂體運移油氣優(yōu)勢路徑,否則不是砂體運移油氣優(yōu)勢路徑。這些研究成果對指導(dǎo)含油氣盆地下生上儲式斷砂配置圈閉中油氣勘探起到了非常重要的作用。

上述對斷裂和砂體運移油氣及其與油氣聚集關(guān)系研究均是分開進(jìn)行的,將二者結(jié)合起來研究斷裂向砂體側(cè)向分流運移油氣形式及其與油氣富集關(guān)系至今未見文獻(xiàn)報導(dǎo),有也僅僅是斷裂向砂體側(cè)向分流運移油氣條件及層位的研究[18-19],難以準(zhǔn)確地反映含油氣盆地下生上儲式斷砂配置圈閉中油氣運聚規(guī)律,這無疑不利于含油氣盆地下生上儲式斷砂配置圈閉中油氣勘探的深入。因此,本文利用鉆井、地震和油氣測試資料,通過確定蘇德爾特地區(qū)南一段斷裂運移油氣優(yōu)勢路徑和砂體運移油氣優(yōu)勢路徑,將二者疊合,開展其斷裂向砂體側(cè)向分流運移油氣形式研究,再與油氣分布相結(jié)合,開展斷裂向砂體側(cè)向分流運移油氣形式及其與油氣聚集關(guān)系研究,目的是正確認(rèn)識蘇德爾特地區(qū)南一段油氣分布規(guī)律并指導(dǎo)其油氣勘探。

1 斷裂和砂體運移油氣優(yōu)勢路徑及其分布特征

由蘇德爾特地區(qū)已發(fā)現(xiàn)油氣藏的典型油氣藏解釋剖面可知,該區(qū)南一段油氣成藏模式是南一段下部源巖生成的油氣通過斷裂向上運移,因受上覆大一段下部區(qū)域性泥巖蓋層阻擋,向南一段上部砂體中側(cè)向分流運移,已進(jìn)入到南一段上部砂體中油氣再側(cè)向運移,最后在斷砂配置圈閉中聚集成藏[20-21](圖1)。由此不難看出,斷裂和砂體是其油氣運移的輸導(dǎo)通道。

圖1 蘇德爾特地區(qū)構(gòu)造及地層特征

1.1 斷裂運移油氣優(yōu)勢路徑分布特征

蘇德爾特地區(qū)南一段內(nèi)并不是所有斷裂均可成為輸導(dǎo)斷裂,只有連接源巖和目的層,且在油氣成藏期即伊敏組沉積末期活動的斷裂才能成為油氣成藏的輸導(dǎo)斷裂。由三維地震資料解釋成果可知,蘇德爾特地區(qū)南一段內(nèi)發(fā)育3種類型斷裂(圖2),但只有Ⅰ型和Ⅱ型斷裂才能成為輸導(dǎo)油氣斷裂,因為它們連接了南一段下部源巖和上部儲層,且在油氣成藏期——伊敏組沉積晚期活動。圖3展示了蘇德爾特地區(qū)南一段斷裂向砂體側(cè)向分流運移油氣形式與油氣富集關(guān)系。由圖3可以看出,蘇德爾特地區(qū)南一段內(nèi)僅發(fā)育3條輸導(dǎo)油氣斷裂,走向皆為北東東向,其中F1斷裂平面延伸相對較長,主要分布在研究區(qū)中北部;F2斷裂平面延伸長度小于F1斷裂,主要分布在研究區(qū)西部邊緣;F3斷裂平面延伸長度最小,主要分布在研究區(qū)東北部。

圖2 蘇德爾特地區(qū)斷裂類型劃分示意

由三維地震資料讀取蘇德爾特地區(qū)3條輸導(dǎo)油氣斷裂斷層面現(xiàn)今埋深。采用地層古埋深恢復(fù)方法[22]恢復(fù)3條斷裂斷層面在油氣成藏期的古埋深,利用公式(1)計算其斷層面古油勢能值,由斷層面古油勢能等值線匯聚線,便可以得到蘇德爾特地區(qū)南一段3條輸導(dǎo)油氣斷裂運移油氣優(yōu)勢路徑分布如圖4 所示。由圖3和圖4可以看出,F1斷裂發(fā)育a,b,c,d 4條運移油氣優(yōu)勢路徑,其中a,b分布在其中西部,而c,d分布在其東北部;F2斷裂只發(fā)育1條運移油氣優(yōu)勢路徑e,分布在其東北部;F3斷裂發(fā)育f,g 2條運移油氣優(yōu)勢路徑,分別分布在其中部和東北部。

圖4 蘇德爾特地區(qū)南一段輸導(dǎo)油氣斷裂運移油氣優(yōu)勢路徑厘定

(1)

式中:Φ為斷層面流體勢能;Z為斷面埋深;P為斷層面流體壓力;ρ為不同埋深處油氣密度;g為重力加速度,取9.8m/s2。

1.2 砂體運移油氣優(yōu)勢路徑分布特征

油氣勘探結(jié)果表明,并非所有砂體均可運移油氣,只有連通砂體方可運移油氣。油氣鉆探結(jié)果揭示,蘇德爾特地區(qū)南一段主要為扇三角洲沉積,砂體相對發(fā)育。由鉆井資料統(tǒng)計得到蘇德爾特地區(qū)南一段地層砂地比值如圖5a所示。由圖5a可以看出,蘇德爾特地區(qū)南一段地層砂地比值高值區(qū)主要分布在其東部,砂地比值可達(dá)到85%;其次是西部邊部,砂地比值可達(dá)到75%;中部的南部和北部地層砂地比值相對較小,小于18%。由貝爾凹陷南一段地層砂地比值與目前已發(fā)現(xiàn)油氣分布之間的關(guān)系,可以得到含油氣砂體所在地層最小地層砂地比值約為18%(圖5b),可將其作為蘇德爾特地區(qū)南一段砂體連通所需的最小地層砂地比值。因為只有砂體連通,油氣才能在其內(nèi)運移和聚集,油氣鉆探才會有油氣發(fā)現(xiàn),否則無油氣發(fā)現(xiàn)。據(jù)此可以得到蘇德爾特地區(qū)南一段連通砂體分布(圖5a),可以看出,蘇德爾特地區(qū)南一段砂體連通分布區(qū)主要分布在東部和西部,中部地區(qū)僅中部局部地區(qū)砂體連通,而其南部和北部砂體皆不連通。

圖5 蘇德爾特地區(qū)南一段地層砂體連通分布預(yù)測結(jié)果a 連通砂體分布;b 砂體連通所需最小地層砂地比值

利用蘇德爾特地區(qū)南一段頂面現(xiàn)今埋深,采用地層古埋深恢復(fù)方法[22]恢復(fù)其油氣成藏期的古埋深,依照公式(1)計算其古油勢能值,再由其古油勢能等值線法線匯聚線,可以得到蘇德爾特地區(qū)南一段頂面古構(gòu)造脊分布;然后與南一段連通砂體分布區(qū)疊合,可以得到其砂體運移油氣優(yōu)勢路徑分布(圖6)。由圖6可以看出,蘇德爾特地區(qū)南一段連通砂體發(fā)育7條運移油氣優(yōu)勢路徑,主要分布在其中部,由東至西分別為①,②,③,④,⑤,⑥,⑦。這7條運移油氣優(yōu)勢路徑均由北向南延伸,②,③,④,⑤,⑥向中部匯聚。

圖6 蘇德爾特地區(qū)南一段頂面古油勢能分布

2 斷裂向砂體側(cè)向分流運移油氣形式及其分布特征

將上述已確定的斷裂運移油氣優(yōu)勢路徑分布和砂體運移油氣優(yōu)勢路徑分布疊合,可以得到蘇德爾特地區(qū)南一段斷裂向砂體側(cè)向分流運移油氣形式分布(圖3)。由圖3可以看出,蘇德爾特地區(qū)南一段斷裂向砂體側(cè)向分流運移油氣形式主要有以下4種。

1)匯聚型斷裂向砂體側(cè)向分流運移油氣形式。這種形式是斷裂運移油氣優(yōu)勢路徑和砂體運移油氣優(yōu)勢路徑直接連接,最有利于斷裂運移油氣向砂體運移油氣轉(zhuǎn)換,油氣運移散失量最小,易形成油氣大規(guī)模聚集成藏。這種匯聚型斷裂向砂體側(cè)向分流運移油氣形式在蘇德爾特地區(qū)南一段主要分布在F1斷裂的a,b,c處。

2)先發(fā)散后匯聚型斷裂向砂體側(cè)向分流運移油氣形式。這種形式是斷裂運移油氣優(yōu)勢路徑與砂體運移油氣優(yōu)勢路徑之間被一段無優(yōu)勢路徑的連通砂體相隔,較有利于斷裂運移油氣向砂體運移油氣轉(zhuǎn)換,因為斷裂運移油氣優(yōu)勢路徑雖未與砂體運移油氣優(yōu)勢路徑直接連接,但斷裂運移油氣經(jīng)過一段無優(yōu)勢路徑砂體的分散運移損失后,便可進(jìn)入到砂體運移油氣優(yōu)勢路徑中匯聚運移,也可形成一定規(guī)模的油氣聚集。這種先發(fā)散后匯聚型斷裂向砂體側(cè)向分流運移油氣形式在蘇德爾特南一段主要分布在F1斷裂的d處。

3)發(fā)散型斷裂向砂體側(cè)向分流運移油氣形式。這種形式是斷裂運移油氣優(yōu)勢路徑與無優(yōu)勢路徑的砂體運移連接,不利于斷裂運移油氣向砂體運移油氣轉(zhuǎn)換,造成油氣運移大量散失,難以形成大規(guī)模油氣藏。這種發(fā)散型斷裂向砂體側(cè)向分流運移油氣形式在蘇德爾特南一段主要分布在F2斷裂的e處。

4)斷裂無法向砂體側(cè)向分流運移形式。這種形式是斷裂運移優(yōu)勢路徑未與連通砂體連接,斷裂運移油氣不能向砂體運移油氣轉(zhuǎn)換,油氣無法聚集成藏。這種斷裂向砂體側(cè)向分流運移油氣形式在蘇德爾特南一段主要分布在F3斷裂的f,g處。

3 與油氣聚集關(guān)系

由圖3可以看出,蘇德爾特地區(qū)南一段目前已發(fā)現(xiàn)了3處油氣儲量范圍區(qū),其中,中部油氣儲量范圍最大,其次是東部油氣儲量范圍,西部油氣儲量范圍最小。將上述已確定的蘇德爾特地區(qū)南一段斷裂向砂體側(cè)向分流運移油氣形式分布與已發(fā)現(xiàn)油氣儲量范圍疊合,發(fā)現(xiàn)二者之間具有較好的對應(yīng)關(guān)系。

在匯聚型斷裂向砂體側(cè)向分流運移油氣形式分布處的F1斷裂a,b,c附近,南一段已發(fā)現(xiàn)的油氣儲量范圍最大,這是因為該區(qū)斷裂運移油氣優(yōu)勢路徑與砂體運移油氣優(yōu)勢路徑連接,有利于斷裂運移油氣向砂體運移轉(zhuǎn)換,下伏南一段下部源巖生成的油氣經(jīng)此斷裂向砂體側(cè)向分流運移可有效地向其附近聚集,油氣運移損失量最小,最有利于油氣大規(guī)模聚集成藏,發(fā)現(xiàn)的油氣儲量范圍最大。

在先發(fā)散后匯聚型斷裂向砂體側(cè)向分流運移油氣形式分布的F1斷裂d附近,南一段已發(fā)現(xiàn)的油氣儲量范圍中等,這是因為該區(qū)雖然斷裂運移油氣優(yōu)勢路徑未與砂體運移油氣優(yōu)勢路徑直接連接,但經(jīng)過一段連通砂體發(fā)散運移后,仍可連接砂體運移優(yōu)勢路徑,可以較有效地使斷裂運移油氣向砂體運移油氣轉(zhuǎn)換,下伏南一段下部源巖生成的油氣經(jīng)此斷裂向砂體側(cè)向分流運移可較有效地向其附近聚集,油氣運移損失量較小,較有利于油氣大規(guī)模聚集成藏,發(fā)現(xiàn)的油氣儲量范圍中等。

在發(fā)散型斷裂向砂體側(cè)向分流運移油氣形式分布的F2斷裂e附近,南一段已發(fā)現(xiàn)的油氣儲量范圍最小,這是因為該區(qū)斷裂運移油氣優(yōu)勢路徑未與砂體運移油氣優(yōu)勢路徑連接,不利于斷裂運移油氣向砂體運移油氣轉(zhuǎn)換,下伏南一段下部源巖生成的油氣經(jīng)此斷裂向砂體側(cè)向分流運移不能有效地向其附近聚集,油氣運移損失量較大,不利于油氣大規(guī)模聚集成藏,發(fā)現(xiàn)的油氣儲量范圍最小。

在斷裂無法向砂體側(cè)向分流運移油氣形式分布處的F3斷裂f,g附近,南一段至今未發(fā)現(xiàn)油氣儲量,這是因為該區(qū)斷裂運移油氣優(yōu)勢路徑連接的是不連通砂體,斷裂運移油氣無法向砂體運移油氣轉(zhuǎn)換。下伏南一段下部泥巖生成的油氣經(jīng)此斷裂向砂體側(cè)向分流運移不能向其附近聚集,因而無油氣儲量發(fā)現(xiàn)。

上述蘇德爾特地區(qū)南一段目前已發(fā)現(xiàn)油氣分布與斷裂向砂體側(cè)向分流運移形式之間的關(guān)系,說明了上述斷裂向砂體側(cè)向分流運移油氣形式的研究成果是可靠的。

4 結(jié)論

1)蘇德爾特地區(qū)南一段斷裂向砂體側(cè)向分流運移油氣形式有4種:①匯聚型斷裂向砂體側(cè)向分流運移油氣形式,主要分布在F1斷裂的a,b,c處;②先發(fā)散后匯聚型斷裂向砂體側(cè)向分流運移油氣形式,主要分布在F1斷裂的d處;③發(fā)散型斷裂向砂體側(cè)向分流運移油氣形式,主要分在F2斷裂的e處;④斷裂無法向砂體側(cè)向分流運移油氣形式,主要分布在F3斷裂f,g處。

2)蘇德爾特地區(qū)南一段斷裂向砂體側(cè)向分流運移油氣形式不同,油氣富集程度不同。在匯聚型斷裂向砂體側(cè)向分流運移油氣形式分布的F1斷裂a,b,c附近,最有利于油氣運移和聚集,發(fā)現(xiàn)的油氣儲量范圍最大;在先發(fā)散后匯聚型斷裂向砂體側(cè)向分流運移油氣形式分布的F1斷裂d附近,較有利于油氣運移和聚集,發(fā)現(xiàn)的油氣儲量范圍中等;在發(fā)散型斷裂向砂體側(cè)向分流運移油氣形式分布的F2斷裂e附近,不利于油氣運移和聚集,發(fā)現(xiàn)的油氣儲量范圍最小;在斷裂無法向砂體側(cè)向分流運移油氣形式分布的F3斷裂f,g附近,無油氣運移和聚集,因而無油氣儲量發(fā)現(xiàn)。