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        曙光

        2009-12-30 08:52:28王光明
        特種油氣藏 2009年1期
        關(guān)鍵詞:元古界洼陷油氣藏

        王光明

        摘要:曙光一雷家地區(qū)特殊儲層發(fā)育,緊鄰陳家、盤山兩大生油洼陷,是形成特殊儲層油氣藏的有利場所。通過對該區(qū)特殊儲層的形成、分布、油氣成藏條件的分析研究,認(rèn)為古地形、古地貌以及古構(gòu)造運動控制該區(qū)元古界古潛山、古近系火山巖、白云巖、角礫巖等多套特殊儲層的形成與分布;不整合面、斷層面、沙四、沙三段砂巖以及元古界內(nèi)幕層狀地層為油氣向特殊儲集層中運移提供多樣化的輸導(dǎo)路徑。其研究成果為該區(qū)特殊儲層的油氣藏勘探提供了方向。

        關(guān)鍵詞:白云巖;角礫巖;玄武巖;特殊儲層;儲層分布;成藏條件;曙光—雷家地區(qū)

        中圖分類號:TEl22.2;TEl22.3文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

        引言

        曙光一雷家地區(qū)位于遼河坳陷西部凹陷中部,南起杜古2井,北到高2井,西起西部凸起,東到盤山一陳家洼陷帶,面積約400km2。該區(qū)是西部凹陷特殊儲層發(fā)育最多的地區(qū),發(fā)現(xiàn)有元古界古潛山、古近系火山巖、白云巖、角礫巖4種特殊儲層的油氣藏類型,占該區(qū)總探明石油地質(zhì)儲量的62.2%,占該區(qū)累計產(chǎn)石油總量的68.2%。因此,開展該區(qū)特殊儲層油氣藏的研究具有重要的意義。

        1特殊儲層的形成與分布特征

        1.1區(qū)域構(gòu)造背景

        該區(qū)前中生代地層為一套穩(wěn)定的海相地層。元古代呂梁運動之后,發(fā)生了一次持續(xù)時間很長的海浸,該區(qū)接受了一套以碳酸鹽為主的中上元古界海相沉積。古生代加里東運動使華北克拉通整體上升成陸,海水退出全區(qū),造成該區(qū)缺失古生界。中生代早期,印支運動使本區(qū)上升隆起,遭受強烈的剝蝕,沒有接收三疊系沉積;中生代晚期的燕山運動是本區(qū)構(gòu)造演化重大轉(zhuǎn)折時期,從以平緩的升降運動為主,轉(zhuǎn)變?yōu)橐岳瓘垟鄩K運動為主的新時期,斷裂、火山活動活躍,構(gòu)造線方向也由近東西向轉(zhuǎn)為北東向。進(jìn)入新生代,該區(qū)經(jīng)歷了拱張、裂陷、拗陷3個大的階段,沉積了古近系、新近系、第四系3套面貌不同的構(gòu)造層。在這樣的構(gòu)造背景下,發(fā)育了多套特殊的儲層。

        1.2元古界古潛山儲層的形成與分布特征

        該區(qū)古潛山主要為中上元古界地層,中生代早期印支期,受印度板塊向歐亞板塊俯沖的影響,元古界地層受到南北向擠壓應(yīng)力的作用,形成一系列近北西向褶皺,并且褶皺的軸向為近北西向(以往認(rèn)為該區(qū)褶皺的軸向為北東向)。同時發(fā)育的一系列近東西向斷層,在這些褶皺的背斜核部,張應(yīng)力發(fā)育,易遭受風(fēng)化剝蝕,最終形成背斜成谷,向斜成山的構(gòu)造格局,區(qū)域上由南向北依次發(fā)育錦古、歡古、齊古、杜古和曙古古潛山,古潛山的巖性由南向北逐漸變新,巖性也有混合花崗巖、石英巖、逐漸過渡到碳酸鹽巖。中生代晚期燕山期,受太平洋板塊向歐亞板塊俯沖的影響,該區(qū)進(jìn)入新生代盆地的演化時期,西部洼陷東側(cè)的臺安大洼斷層活動強烈,受其作用,發(fā)育一系列近北東向斷層,北東向斷層進(jìn)一步切割早期的近東西向斷層,改造古基底古潛山,將該區(qū)古潛山切割成現(xiàn)今的高、中、低3個古潛山帶。

        元古界古潛山儲層由石英砂巖、碳酸鹽巖和侵入巖組成,其中石英砂巖、碳酸鹽巖是最主要的儲集巖。本區(qū)石英砂巖分布廣泛,原生孔隙不發(fā)育,僅有少量經(jīng)改造的粒間孔和雜基間微孔。次生孔隙發(fā)育不均勻,主要是多種類型的溶蝕孔隙和膠結(jié)物或充填物的晶間微孔。碳酸鹽巖基本未見原生孔隙,次生溶蝕孔隙發(fā)育。

        2.3古近系特殊儲層的形成與分布特征

        古近紀(jì)早期,西部洼陷構(gòu)造演化的拱張期,在陳家洼陷和臺安洼陷的過渡部位,地幔物質(zhì)上涌,巖漿分布規(guī)律主要沿斷層呈裂隙式噴出;同時,受古地形控制沿曙古17—曙古92井—線以及曙古150—曙古97—曙74—線展布,并向四周高部位減薄。

        該套玄武巖的原生孔隙大部分被充填,有效孔隙主要為裂縫。巖體頂部氣孔較發(fā)育,且受風(fēng)化淋濾和構(gòu)造裂縫的影響,儲集性能得到明顯改善,孔隙度較發(fā)育,可成為優(yōu)質(zhì)的火成巖儲層。

        裂陷期早期,即沙四期,臺安大洼斷層在牛心坨段構(gòu)造活動強烈,在該區(qū)活動相對平緩,且當(dāng)時氣候干旱炎熱,水體深度淺(0~3 m),平靜,周邊水系不發(fā)育,碎屑物質(zhì)注入湖盆較少。分析該區(qū)巖石組成礦物有方解石、白云石、膠磷石、黃鐵礦、鐵白云石和有機質(zhì)等,前3種礦物組分的形成條件要求pH值在7.2~8.5之間,說明該區(qū)的沉積環(huán)境為弱還原一還原環(huán)境,水性質(zhì)為弱堿性至堿性。易在該區(qū)的湖灣和水下古隆起部位發(fā)育碳酸鹽巖沉積。巖性空間展布特征分析,從沉積邊界到沉積中心,粒屑灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r和灰質(zhì)白云巖、泥灰?guī)r和泥質(zhì)白云巖依次展布;從巖性顆粒特征和厚度分布特征上看,從沉積邊界到沉積中心,碳酸鹽巖顆粒從粗到細(xì),厚度由薄變厚。建立該區(qū)碳酸鹽巖沉積模式:粒屑灰?guī)r發(fā)育于的近岸水下隆起的周圍,白云質(zhì)灰?guī)r和灰質(zhì)白云巖發(fā)育于濱淺湖的斜坡區(qū)域,泥質(zhì)白云巖和泥灰?guī)r發(fā)育于半深湖的沉積中心附近,沉積條帶沿沉積中心的長軸方向呈北東一南西帶狀展布(圖1)。

        陳家洼陷東部,由于臺安大洼斷層活動劇烈,且斷層傾角大,在該區(qū)形成陡坡,中央凸起的母源物質(zhì)順陡坡滑塌入湖,并沿臺安一大洼斷層發(fā)生短距離的搬運,碎屑物質(zhì)未經(jīng)長距離分選磨圓,因此該區(qū)沙四段發(fā)育含母源成分高的角礫巖沉積(圖2)。

        據(jù)巖心觀察,沙四段碳酸鹽巖宏觀裂縫中層內(nèi)縫、穿層縫最發(fā)育,縱橫向分布比較穩(wěn)定,并且層內(nèi)縫被穿層縫貫通。

        微觀孔隙結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,包括微裂縫、晶間孔、晶間溶蝕孔等;構(gòu)造裂縫發(fā)育,早期該區(qū)遭受區(qū)域性水平拉伸,產(chǎn)生一系列NE向張性裂縫,晚期隨著臺安大洼斷層活動中心逐漸向南遷移,在高升隆起與中央凸起兩剛性體地質(zhì)體之間產(chǎn)生相對的擠壓應(yīng)力作用,致使該區(qū)碳酸巖產(chǎn)生一系列近Ew向張性裂縫,不同方向的裂縫交織在一起,為該區(qū)油氣提供了良好的儲積空間。沙四段角礫巖非均質(zhì)性強,孔隙主要有原生孔隙和次生孔隙,原生孔隙包括巖石中顆粒支撐的粒間孔隙和基質(zhì)中的微孔隙,以粒間孔隙為主;次生孔隙是成巖作用產(chǎn)生的孔隙,包括溶蝕孔隙和構(gòu)造運動形成的裂縫。

        3特殊儲層油氣成藏條件分析

        3.1充足的油源條件

        西部凹陷發(fā)育沙四段、沙三段、沙一二段及東營組4套烴源巖。研究區(qū)內(nèi)形成了盤山、陳家兩大生油洼陷,為曙光一雷家地區(qū)油氣藏的形成提供了豐富的油源基礎(chǔ)。

        沙四上段烴源巖有機質(zhì)豐度高,類型好。有機碳含量一般在2%~3%,洼陷中心部位高達(dá)4%~5%;有機質(zhì)類型主要為I型和Ⅱ型;生烴中心生烴強度可達(dá)1000×104t/km2以上。

        沙三段烴源巖分布廣,是一套富含有機質(zhì)的暗色泥巖。有機碳含量一般在2%左右,洼陷中心部位高達(dá)3%以上;有機質(zhì)類型主要為Ⅱ。型,其次為I型和Ⅱ型。

        3.2類型多樣的輸導(dǎo)路徑

        該區(qū)特殊儲層油氣藏的供油方式各不相同(圖3)??拷屯菹莸男鋷r油氣藏以區(qū)域性

        不整合面和斷層為油氣運移途徑;沙四段角礫巖和白云巖油氣藏本身就處于生油洼陷中,在上覆地層的壓力下,烴源巖中排出的油氣,既可側(cè)向進(jìn)入儲層,亦可直接向下注入儲層,形成自生自儲型油氣藏。

        新生古儲是該區(qū)元古界古潛山油氣藏的重要供油方式。油氣運移路徑研究認(rèn)為,本區(qū)古潛山成藏主要有以下4種運移路徑:

        (1)古潛山頂面的不整合面是重要的側(cè)向運移路徑。尤其是古近系沙四段與房身泡組火山巖之間的區(qū)域不整合面,裂縫發(fā)育,是油氣長距離側(cè)向運移的重要通道。

        (2)古潛山直接與上覆生油層接觸,局部缺失火山巖構(gòu)成“天窗”,形成油氣垂向下運移良好的通道。

        (3)古潛山不與上覆生油層接觸,沙三段、沙四段的烴源巖排出的烴類不能直接運移至古潛山儲層中,但北東向正斷層把玄武巖層錯斷開,使古潛山儲層與烴源巖直接接觸(中、低古潛山帶),形成供油窗口。

        (4)沙三、沙四以及成層元古界古潛山地層內(nèi)幕的輸導(dǎo)層,也能將油氣運移至高部位的古潛山圈閉成藏。其中地層傾向?qū)τ蜌膺\移具有控制作用。同時,古潛山內(nèi)幕板巖隔層的存在,使古潛山油氣藏縱向分布成層性成為可能,為該區(qū)古潛山油藏之下找油藏的勘探思路提供依據(jù)。

        3.3區(qū)域性蓋層的存在

        蓋層是形成油氣藏不可或缺的因素,該區(qū)沙四、沙三段的暗色泥巖即是優(yōu)質(zhì)的生油巖,也是該區(qū)相對穩(wěn)定的區(qū)域性蓋層,其中沙三段泥巖厚度最大可超過400m,大面積的區(qū)域被厚度超過100m的泥巖所覆蓋。阻止了油氣向淺層運移,也是該區(qū)油氣藏主要形成在下部較老地層的主要原因。

        4特殊儲層油氣藏分布規(guī)律

        通過對該區(qū)特殊儲層分布特征與油氣成藏條件的研究,認(rèn)為元古界古潛山巖性分布具有分帶性,元古界古潛山油氣藏為新生古儲型油氣藏,目前在中、低古潛山帶都已發(fā)現(xiàn)油氣藏,而對于高古潛山帶,研究認(rèn)為來自盤山、陳家生油洼陷的油氣沿不整合面、斷面、以及元古界古潛山、沙三、沙四段內(nèi)幕的輸導(dǎo)層運移至高古潛山帶圈閉聚集成藏,沙三、沙四段地層邊界控制著高古潛山帶油氣運移的范圍。古近系房身泡組的火山巖在斷層附近構(gòu)造裂縫發(fā)育,為油氣富集提供有效的空間,該區(qū)火山巖油氣藏主要沿斷裂發(fā)育區(qū)分布。沙四段碳酸鹽巖油氣藏的分布受構(gòu)造高部位和古地貌雙重控制,古地貌控制巖性分布,構(gòu)造高部位控制油氣的指向區(qū),陳家洼陷西側(cè)由洼陷邊部向沉降中心一次發(fā)育粒屑灰?guī)r油氣藏、白云質(zhì)灰?guī)r或灰質(zhì)白云巖油氣藏,沿洼陷長軸向分布。沙四段角礫巖直接被暗色泥巖所包裹,形成自生自儲型油氣藏,沿臺安一大洼斷層呈北東向展布。

        5結(jié)論

        (1)本次研究實現(xiàn)了“三項突破”:一是實現(xiàn)了西部凹陷火山巖油氣藏勘探的突破;二是實現(xiàn)了在負(fù)向構(gòu)造內(nèi)特殊儲層巖性油氣藏勘探的突破;三是實現(xiàn)了西部凸起油氣勘探的突破。

        (2)曙光一雷家地區(qū)是西部凹陷特殊儲層發(fā)育最多的地區(qū),是目前乃至今后勘探的重要目標(biāo)區(qū),不斷深化對該區(qū)特殊儲層油氣藏的研究和認(rèn)識,積累總結(jié)勘探工作的新經(jīng)驗,對于指導(dǎo)下步勘探工作具有非常重要的意義。

        致謝:本文得到了中油遼河油田公司勘探開發(fā)研究院陳振巖總地質(zhì)師的指導(dǎo)與幫助,謹(jǐn)表誠摯感謝!

        參考文獻(xiàn):

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