渤海灣盆地晉縣凹陷高村—高邑地區(qū)沙河街組四段綜合地質(zhì)研究及目標優(yōu)選

成曉囀

(中國大地出版社有限公司,北京 100083)

高村—高邑地區(qū)是渤海灣盆地冀中坳陷晉縣凹陷西南部主要的油氣聚集區(qū),已探明石油儲量約720×104t。其中沙河街組三段(E2s3)探明石油儲量約550×104t,約占探明石油總儲量的77%;沙河街組四段(E2s4)、孔店組一段(E2k1)探明石油儲量約120×104t,約占探明石油總儲量的17%。雖然研究區(qū)具有較多的工業(yè)油流探井,但多年來滾動勘探開發(fā)少有突破,主要原因是對構(gòu)造帶內(nèi)油氣聚集規(guī)律及成藏模式研究不夠深入[1-8]。高村—高邑地區(qū)的剩余資源量大,但各層系勘探開發(fā)程度不均衡[9-15]。其中沙河街組三段(E2s3)剩余未鉆井的圈閉規(guī)模小,周邊探井油氣顯示差,油氣資源潛力較小;孔店組一段(E2k1)巖性致密,以油氣顯示為主,獲得工業(yè)油流的井較少;沙河街組四段(E2s4)為下一步勘探開發(fā)挖潛的主要方向[16-21]。本文通過對渤海灣盆地晉縣凹陷高村—高邑地區(qū)老油藏精細剖析,結(jié)合精細地層對比、精細構(gòu)造解釋和沉積相研究,進一步明確了該區(qū)控制油氣分布的影響因素,從而為尋找沙河街組四段(E2s4)油氣藏有利勘探目標奠定了基礎(chǔ)。

1 地質(zhì)背景

高村—高邑地區(qū)位于晉縣凹陷西南部,主要受西部太行山斷裂和東部寧晉斷裂控制(圖1)。鉆井揭示該區(qū)地層自上而下依次為:第四紀更新世平原組(Qp),新近紀上新世明化鎮(zhèn)組(N2m),新近紀中新世館陶組(N1g)以及古近紀漸新世東營組(E3d)、沙河街組一段(E2s1)、沙河街組二段(E2s2)、沙河街組三段(E2s3)、沙河街組四段(E2s4)、孔店組一段(E2k1)、孔店組二段(E2k2)、孔店組三段(E2k3)[16-17]。目前,該區(qū)已發(fā)現(xiàn)的含油氣層位為沙河街組二段(E2s2)、沙河街組三段(E2s3)、沙河街組四段(E2s4)及孔店組一段(E2k1)。

2 油田地質(zhì)特征

2.1 地層對比

在前人地層對比研究的基礎(chǔ)上,重點對研究區(qū)鉆井進行了沙河街組三段(E2s3)與沙河街組四段(E2s4)分界線(相當于地震T6層位)、沙河街組四段(E2s4)與孔店組一段(E2k1)分界線(相當于地震T7層位)的對比劃分。

區(qū)域上,沙河街組三段(E2s3)為一套底粗頂細的正旋回沉積,砂巖厚度較大,底部砂地比高。巖性以細砂巖為主,含少量泥巖且顏色以紫紅色為主,整體電性特征為高自然電位負異常,多呈箱狀[22]。沙河街組四段(E2s4)由多個小型旋回組成,砂地比較沙河街組三段(E2s3)明顯降低,為典型的泥包砂組合,砂巖以細砂巖-粉砂巖為主,局部有粗砂、礫巖。泥巖以淺灰色-深灰色為主夾紫紅色,局部見少量泥灰?guī)r,自然電位異常幅度較沙河街組三段(E2s3)明顯降低,電阻率曲線多為指狀中高阻-齒狀中低阻。

較沙河街組四段(E2s4),孔店組一段(E2k1)電阻率曲線基線增高較多,泥巖以深灰色-淺灰色為主,泥巖及砂巖中的碳酸鹽含量增多,多見鈣質(zhì)泥巖及鈣質(zhì)砂巖,砂層相對不發(fā)育,滲透性砂體少,自然電位曲線較平直[23-24],砂地比明顯降低,電阻率曲線呈現(xiàn)高阻特點。

2.2 油組劃分

通過典型井地層對比分析(圖2),發(fā)現(xiàn)沙河街組四段(E2s4)油層自上而下可劃分為3個油組:Ⅰ油組頂界以沙河街組三段(E2s3)與沙河街組四段(E2s4)泥巖凹兜為界,整體為2個正旋回砂層組組合;Ⅱ油組與Ⅰ油組以一個穩(wěn)定分布的深“V”形泥巖凹兜為界,由2組高阻近似“M”形砂層組合而成;Ⅲ油組為一組底細頂粗的正旋回砂泥巖薄互層組成,其下孔店組一段(E2k1)電阻率曲線明顯增高且呈中阻-高阻特征,自然電位曲線負異常幅度小且曲線平直。

1.自然電位曲線;2.電阻率曲線;3.沙河街組三段;4.沙河街組四段Ⅰ油組;5.沙河街組四段Ⅱ油組;6.沙河街組四段Ⅲ油組;7.孔店組一段圖2 研究區(qū)典型井地層對比圖Fig. 2 Stratigraphic correlation of the typical wells in the study area

2.3 構(gòu)造特征

晉縣凹陷西南部為箕狀斷陷,主要受西側(cè)太行山斷裂和東側(cè)寧晉斷裂控制,地層西高東低、西薄東厚。由西向東可分為5個構(gòu)造帶,分別為西部反向斷層帶、西部地塹斷裂帶、中部地壘帶、東部地塹斷裂帶和東部深凹帶(圖3)。其中,中部地壘帶、東部地塹斷裂帶主要是由一系列NE向斷層形成的斷階帶,區(qū)域內(nèi)地層東傾、產(chǎn)狀平緩,構(gòu)造幅度小,形成一系列依附于斷層的寬緩斷鼻構(gòu)造,這些寬緩斷鼻構(gòu)造是油氣優(yōu)勢運移指向區(qū)。

圖3 高村—高邑地區(qū)東西向地震剖面Fig. 3 Seismic profile of EW direction in the Gaocun-Gaoyi area

通過精細構(gòu)造解釋可知,高村—高邑地區(qū)沙河街組四段(E2s4)構(gòu)造與孔店組一段(E2k1)構(gòu)造具有繼承性。沙河街組四段(E2s4)構(gòu)造向西、西南抬升,向東傾伏;構(gòu)造圈閉相對集中發(fā)育在研究區(qū)東北部,在斷層拐彎處常形成斷鼻構(gòu)造群,如在趙60—趙78—趙76—趙94井區(qū)、趙91—趙56井區(qū)形成相對較大的斷鼻構(gòu)造圈閉,其他區(qū)域的構(gòu)造圈閉均與斷層呈平行窄條狀分布,局部構(gòu)造圈閉幅度小、數(shù)量少(圖4)。

1.構(gòu)造圈閉;2.斷層;3.砂巖百分含量等值線;4.砂巖厚度等值線/m圖4 高村—高邑地區(qū)沙河街組四段砂巖百分含量(a)及厚度(b)圖Fig. 4 Percentage content (a) and thickness(b) of sandstone in the 4th Member of Shahejie Formation, Gaocun—Gaoyi area

2.4 沉積相及儲層分布特征

受區(qū)域構(gòu)造控制,晉縣凹陷具有多物源的沉積特征,區(qū)域上發(fā)育了多個沉積體系,縱向上形成多套儲蓋組合。沉積相研究表明:沙河街組四段(E2s4)—孔店組一段(E2k1)沉積時,研究區(qū)西部以有利于儲層發(fā)育的三角洲相沉積為主,沉積相類型為三角洲平原相的分流河道以及三角洲前緣相的水下河道、河口砂壩等;東部陡帶發(fā)育近岸水下扇、扇三角洲砂體及洪塌積相礫巖體。沙河街組四段(E2s4)物源主要來自西北向和西南向。

依據(jù)高村—高邑地區(qū)沙河街組四段(E2s4)鉆井資料編制的砂巖百分含量圖(圖4(a))可知,在趙78—趙76—趙94一帶砂巖百分含量可達40%,在趙66—趙43一帶(趙56井南部)砂巖百分含量可達50%。由沙河街組四段(E2s4)砂巖厚度圖(圖4(b))可知,高村—高邑地區(qū)砂巖厚度明顯分為2個高值帶:北部砂巖主要分布在趙78—趙76—趙94一帶,砂巖厚度為40～80 m;南部砂巖主要分布在趙66—趙43一帶(趙56井南部),砂巖厚度為40～100 m,砂巖厚度分布趨勢與砂巖百分含量趨勢一致。

砂巖百分含量及厚度圖中的砂巖分布具有較強的指向性,說明該區(qū)主要物源來自西北部及西南部。沙河街組四段(E2s4)屬于辮狀河三角洲沉積體系,在近物源方向形成辮狀河河道沉積,在湖岸線附近形成三角洲沉積體系。根據(jù)砂巖分布特征并結(jié)合構(gòu)造形態(tài)特征,預測趙78—趙76—趙94一帶是巖性-構(gòu)造油藏和巖性油藏形成的有利區(qū)。

3 油氣富集規(guī)律及油藏特征

高村—高邑地區(qū)沙河街組四段(E2s4)油藏勘探開發(fā)程度較低,油氣富集規(guī)律及影響因素認識有待進一步加深。從已發(fā)現(xiàn)的出油井點及已投入開發(fā)油藏的區(qū)域分布情況看,獲得工業(yè)油流的井主要分布在斷層控制的斷鼻構(gòu)造圈閉范圍內(nèi)。本文通過分析趙76斷塊已開發(fā)的沙河街組四段(E2s4)油藏的油層分布特征及控制油氣分布的影響因素,明確油氣富集規(guī)律。

3.1 縱向油水分布特征

從趙76斷塊垂直構(gòu)造走向的油藏剖面圖(圖5)可知,油層主要分布在Ⅰ油組、Ⅱ油組及Ⅲ油組頂部。Ⅰ油組、Ⅲ油組儲層分布相對較穩(wěn)定,Ⅱ油組儲層物性變化較大,同一砂層組內(nèi)部油水界面不統(tǒng)一。

1.油層;2.水層;3.致密層;4.斷層;5.剖面線;6.井位;7.等深線/m;8.電阻率曲線;9.自然電位曲線;10.油組編號圖5 趙76斷塊垂直構(gòu)造走向油藏剖面圖Fig. 5 The reservoir profile in vertical tectonic strike of Zhao 76 fault block

從趙76斷塊平行構(gòu)造走向的油藏剖面圖(圖6)可知,油藏呈小型背斜構(gòu)造形態(tài),構(gòu)造高部位儲層較發(fā)育,物性較好。兩側(cè)儲層明顯減薄,致密層增加,儲層呈上傾尖滅的形態(tài)。油層分布變化較大,同一砂層組內(nèi)部呈油水界面不統(tǒng)一、油水分布受儲層物性控制的特點。

1.油層;2.水層;3.致密層;4.斷層;5.剖面線;6.井位;7.等深線/m;8.電阻率曲線;9.自然電位曲線;10.油組編號圖6 趙76斷塊平行構(gòu)造走向油藏剖面圖Fig. 6 The reservoir profile in paralling tectonic strike of Zhao 76 fault block

3.2 平面油水分布特征

從不同砂層組含油面積圖(圖7)可知,油藏西南部Ⅰ油組Ⅰ砂組油水界面深度較東北部略高。從井點儲層特征分析,主要是由儲層物性差異造成的。Ⅱ油組Ⅰ砂組油水界面深度在油藏中部有明顯的差異,結(jié)合平行于構(gòu)造走向砂體分布特點,認為主要是同一砂層組中砂體不連通造成的。Ⅲ油組Ⅰ砂組油水界面主要受其兩側(cè)巖性的變化控制。

圖7 趙76斷塊沙河街組四段Ⅰ油組Ⅰ砂組(a),Ⅱ油組Ⅰ砂組(b)和Ⅲ油組Ⅰ砂組(c)含油面積圖Fig. 7 The oil-bearing area of oil group Ⅰ sand group Ⅰ(a), oil group Ⅱ sand group Ⅰ(b), oil group Ⅲ sand group Ⅰ(c) in the 4th Member of Shahejie Formation in Zhao 76 fault block

綜上可知,各油組油水界面不統(tǒng)一,油水分布受巖性控制。

3.3 油藏類型

根據(jù)上述構(gòu)造、儲層、油水分布特征可知,趙76斷塊沙河街組四段(E2s4)發(fā)育NE向斷層與NW向砂體配合形成的巖性—構(gòu)造油藏,各砂層組內(nèi)部獨立含油單元的油水界面受巖性控制。同時,從平行于構(gòu)造的油藏剖面圖(圖6)可知,部分砂體在構(gòu)造高點兩側(cè)形成上傾尖滅的巖性油藏類型。

4 有利目標優(yōu)選

通過分析高村-高邑地區(qū)構(gòu)造、沉積環(huán)境、儲層分布、趙76斷塊已有油藏特征,認為沙河街組四段(E2s4)存在巖性-構(gòu)造油藏和巖性油藏的勘探潛力,研究區(qū)南部砂巖厚度(砂巖百分含量)高值區(qū)存在較大的構(gòu)造圈閉,具有勘探潛力。

通過對高村—高邑地區(qū)油氣顯示井、出油井和產(chǎn)油井點進行普查篩選,優(yōu)選出趙76斷塊下降盤構(gòu)造-巖性疊合區(qū)、趙94井區(qū)砂體優(yōu)勢分布區(qū)作為沙河街組四段(E2s4)下一步的勘探評價目標區(qū)域。

4.1 趙76斷塊下降盤構(gòu)造—巖性油藏

該井區(qū)具有相對優(yōu)越的油氣成藏條件。

(1) 具有較好的構(gòu)造背景。該井區(qū)位于已開發(fā)區(qū)塊趙78與趙76斷塊之間,處于油氣富集帶,且從全區(qū)油藏分布看,西部地塹斷裂帶的每一個斷階均有油氣分布,趙76斷塊下降盤同屬于西部地塹斷裂帶,與已開發(fā)區(qū)塊趙78、趙76油藏具有相似的構(gòu)造條件,具有含油氣潛力。

(2) 儲層發(fā)育有利。從區(qū)域整體儲層分布情況看,趙78—趙76—趙94連線方向是砂巖集中分布發(fā)育的有利區(qū)域(圖4),趙76斷塊下降盤位于砂巖的優(yōu)勢分布區(qū)。

(3) 圈閉規(guī)模較大。趙76斷塊下降盤發(fā)育3個圈閉,南部小斷層與趙76斷層相交形成封閉的小型構(gòu)造圈閉,圈閉面積約1.2 km2,若評價獲得成功,可滾動建產(chǎn)。北部2個圈閉面積分別為0.33 km2、0.8 km2,且均無井鉆探。

綜上所述,建議在該井區(qū)部署設計1、設計2、設計3等3口井(圖8),對該區(qū)沙河街組四段(E2s4)油層進行評價。考慮到該區(qū)域在沙河街組三段(E2s3)普遍存在構(gòu)造控制的短牙刷狀油藏,建議在鉆探沙河街組四段(E2s4)油藏的同時,設計順斷層鉆進的定向斜井,兼顧上部油藏。

圖8 趙76斷塊下降盤設計井Fig. 8 The planned well of downthrown block in Zhao76 fault block

4.2 趙94井區(qū)巖性油藏

趙94井區(qū)位于趙76斷塊低部位,沙河街組四段(E2s4)、孔店組一段(E2k1)儲層油氣顯示較活躍,具有較好的評價潛力。

(1) 儲層較厚,由趙76斷塊向趙94井區(qū)沙河街組四段(E2s4)明顯加厚,巖性從細砂巖變?yōu)榉凵皫r,砂層數(shù)量明顯增加。

(2) 地震屬性提取的振幅資料(圖9)反映,趙94井區(qū)振幅特征與趙76斷塊近似,兩井區(qū)之間振幅屬性存在低值區(qū),結(jié)合兩井區(qū)之間儲層縱向分布的變化特點,兩井區(qū)之間存在巖性上傾尖滅的巖性油藏。

圖9 趙76—趙94井區(qū)振幅屬性Fig. 9 The amplitude attribute of Zhao 76—Zhao 94 well block

綜上所述,建議以趙94構(gòu)造高部位沙河街組四段(E2s4)顯示層為目標部署評價井1口,評價沙河街組四段(E2s4)巖性油藏潛力。

5 結(jié)論

(1)渤海灣盆地晉縣凹陷高村—高邑地區(qū)沙河街組四段(E2s4)剩余資源量大,具有較大的勘探潛力,是下一步開展評價工作的目標層系。

(2)將沙河街組四段(E2s4)劃分為3個油組,建立了地層等時格架。沙河街組四段(E2s4)、孔店組一段(E2k1)頂面構(gòu)造具有繼承性,且在趙76斷塊下降盤發(fā)育獨立斷塊,無評價井鉆探。

(3)晉縣凹陷具有多物源的沉積特征,研究區(qū)沙河街組四段(E2s4)主要物源供給方向為WN向和WS向。

(4)沙河街組四段(E2s4)油藏油水界面受巖性變化控制,具有形成巖性-構(gòu)造油藏、巖性油藏的地質(zhì)條件。優(yōu)選趙76斷塊下降盤構(gòu)造-巖性疊合區(qū)、趙94井區(qū)砂體優(yōu)勢分布區(qū)作為沙河街組四段(E2s4)下一步油藏評價目標區(qū)。