邱貽博

(中石化勝利油田分公司，山東 東營 257015)

?

東營凹陷壓力系統(tǒng)與油氣成藏

邱貽博

(中石化勝利油田分公司，山東 東營 257015)

東營凹陷作為中國東部最為典型的陸相富油斷陷盆地之一，油氣成藏具有油藏類型多樣性、油氣分布不均衡性、有序性、成藏環(huán)境差異性的特點(diǎn)。研究表明，東營凹陷古近系普遍存在異常高壓。根據(jù)地層壓力的縱橫向分布特征將東營凹陷劃分為深部超壓系統(tǒng)、中部的過渡壓力系統(tǒng)、淺部的常壓系統(tǒng)。通過不同壓力系統(tǒng)下油藏特征差異性的分析，建立了不同壓力系統(tǒng)下的油氣成藏模式，明確了壓力結(jié)構(gòu)的差異性決定油藏類型和分布的有序性。

東營凹陷；地層壓力；壓力系統(tǒng)；壓力結(jié)構(gòu)；成藏模式

引 言

中國東部陸相斷陷盆地多具有復(fù)雜的成藏壓力環(huán)境，不同壓力環(huán)境發(fā)育不同的壓力結(jié)構(gòu)及成藏組合[1]。東營凹陷作為中國東部最為典型的陸相富油斷陷盆地之一，油氣成藏具有油藏特征多樣性、油氣分布有序性和成藏壓力環(huán)境差異性的特點(diǎn)。

1 壓力場(chǎng)分布特征

東營凹陷是一個(gè)拉張型的箕狀斷陷盆地，東營凹陷下第三系普遍存在異常高壓[2-5]。根據(jù)東營凹陷實(shí)測(cè)地層壓力資料(圖1)，東營凹陷超壓現(xiàn)象很普遍，2 200 m以上地層壓力基本保持在靜水壓力帶附近，隨埋深增加，地層壓力逐漸偏離靜水壓力，開始出現(xiàn)超壓。

圖1 東營凹陷壓力系數(shù)與埋深關(guān)系

從縱向上來看，東營凹陷可劃分成3個(gè)壓力區(qū)。常壓區(qū)：樣品點(diǎn)圍繞正常靜水壓力線分布，埋深一般小于2 200 m，壓力系數(shù)一般為1.0，局部小于1.0；壓力過渡區(qū)：樣品點(diǎn)略高于相同深度靜水壓力，位于埋深為2 200～2 800 m的深度帶，主要分布在沙河街組沙三段和沙四段，壓力系數(shù)一般為1.06～1.40；超壓區(qū)：位于凹陷最深部，樣品點(diǎn)明顯高于靜水壓力，主要分布在沙河街組沙三段和沙四段，埋深一般大于2 800 m，壓力系數(shù)一般為1.4～2.0。

從平面上來看(圖2)，東營凹陷沙四上在平面上發(fā)育多個(gè)超壓中心，分別處在利津、牛莊、博興等洼陷的沉積、沉降中心。從超壓發(fā)育的強(qiáng)度來看，利津洼陷的超壓強(qiáng)度要明顯大于牛莊和博興洼陷，壓力系數(shù)可達(dá)到1.8以上，而博興洼陷超壓強(qiáng)度則最小，壓力系數(shù)最高在1.4左右。隨著向盆地邊緣方向的延伸，地層壓力逐漸降低變?yōu)檫^渡壓、常壓。

2 壓力系統(tǒng)劃分

該文主要采用了?？松凸镜牡貙訅毫Ψ诸惙桨竅6-10]，主要根據(jù)東營凹陷實(shí)測(cè)地層壓力的縱向分布特征劃分為3大成藏壓力系統(tǒng)(圖1)。

圖2 東營凹陷沙四上亞段壓力系數(shù)平面分布

(1) 超壓區(qū)。主要位于盆地的深洼區(qū)，層系上包括了沙三下—沙四上地層，地層一般埋藏較深(東營凹陷一般在2 800 m以下)，埋深達(dá)到生烴門限深度以下，有大量生烴增壓的潛能，壓力系數(shù)一般大于1.40。

(2) 壓力過渡區(qū)。主要位于中部地層和盆地的斜坡區(qū)，層系上主要包括了沙三中上的地層以及沙三下—沙四上斜坡區(qū)的部分地層，地層埋深中等，在垂向上或平面上位于超壓區(qū)的上方和側(cè)翼(埋深為2 200～2 800 m)，壓力系數(shù)為1.06～1.40。

(3) 常壓區(qū)。主要是指以靜水壓力為主的常壓區(qū)，主要位于上部地層及盆地的邊緣，層系上主要是指沙二段及以上的地層，同時(shí)也包括了沙三、沙四段盆緣的大部分區(qū)域，地層埋深較淺(埋深一般在2 200 m以上)，壓力系數(shù)為0.90 ～1.06。

按照東營凹陷壓力系統(tǒng)劃分的原則，可以看到(圖2)，東營凹陷沙四上亞段超壓區(qū)(壓力系數(shù)大于1.40)主要包括了北部的利津—牛莊以及南部的博興兩大超壓區(qū)。其中北部的利津—牛莊超壓區(qū)范圍較廣，包括了利津、牛莊洼陷的大部分區(qū)域，整個(gè)超壓區(qū)連為一片；南部的博興超壓區(qū)范圍相對(duì)較小，主要局限在博興的深洼區(qū)。深洼區(qū)的三四級(jí)斷層對(duì)壓力系統(tǒng)的分割作用并不明顯，河125斷裂帶及中央隆起帶仍處于超壓區(qū)范圍內(nèi)。壓力過渡區(qū)(壓力系數(shù)為1.06～1.40)主要位于超壓區(qū)的外圍，平面上呈環(huán)帶狀分布，埋深中等。常壓區(qū)(壓力系數(shù)為0.90～1.06)主要分布在盆地的邊緣，埋深較淺。

3 不同壓力系統(tǒng)下油藏特征的差異性

(1) 油藏類型的多樣性、有序性。以東營凹陷沙四上亞段灘壩砂油藏為例，在靠近洼陷的超壓區(qū)，地層壓力大，油氣充滿度高，油藏類型以低孔巖性油藏為主，油氣藏?zé)o明顯的邊底水，非油層即干層；在盆地斜坡的中部，為地層壓力的過渡區(qū)，油藏類型以中孔構(gòu)造-巖性油藏為主，油氣充滿度也較高，局部可見到油水間互；在盆地邊緣的構(gòu)造高部位的常壓區(qū)，油藏類型以高孔構(gòu)造油藏為主，油氣充滿度較低，油水間互現(xiàn)象比較普遍，具有明顯的邊底水。高壓低孔巖性油藏、低超壓中孔構(gòu)造-巖性油藏、常壓高孔構(gòu)造油藏呈環(huán)帶狀疊合連片分布。

(2) 原油物性的差異性、分區(qū)性。在不同的壓力系統(tǒng)下原油物性具有明顯的差異性和分區(qū)型。在壓力系數(shù)大于1.40的超壓區(qū)，原油性質(zhì)較好，密度一般都小于0.89 g/cm3，以輕質(zhì)油為主。在壓力系數(shù)為1.06～1.40的壓力過渡區(qū)，原油性質(zhì)有所變化，原油密度有部分大于0.90 g/cm3，雖然還是以輕質(zhì)油為主，但是中質(zhì)油比重有所增大。在壓力系數(shù)為0.90～1.06的常壓區(qū)原油性質(zhì)變化較大，原油密度變化范圍寬泛，數(shù)值為0.84～0.99 g/cm3，輕質(zhì)油和中質(zhì)油所占比重相當(dāng)，但重質(zhì)油比重明顯增大。

不同壓力系統(tǒng)下成藏動(dòng)力的差異可能是成藏特征差異性的根本原因[11-18]。例如在超壓區(qū)，油氣成藏的動(dòng)力主要是烴源巖的生烴超壓，烴源巖中的油氣在此驅(qū)動(dòng)下直接進(jìn)入相鄰儲(chǔ)層，油氣成藏受有效儲(chǔ)層影響，油藏類型主要是巖性油氣藏為主，同時(shí)超壓強(qiáng)度越大，油氣的充滿程度越高。在壓力過渡帶和常壓區(qū)，烴源巖的生烴能力已經(jīng)基本結(jié)束，油氣基本上沒有了從烴源巖向儲(chǔ)層運(yùn)移的內(nèi)在動(dòng)力，主要靠儲(chǔ)層的側(cè)向和斷層的垂向運(yùn)移，油氣成藏的動(dòng)力主要是靠流體的排驅(qū)壓力差以及油氣自身的浮力。其中常壓區(qū)油氣受構(gòu)造的影響較大，在浮力的驅(qū)動(dòng)下，油氣經(jīng)過長距離運(yùn)移，主要在構(gòu)造的高部位成藏，以構(gòu)造油藏為主，油氣充滿度較低；而壓力過渡區(qū)是位于超壓區(qū)和常壓區(qū)的過渡區(qū)域，油藏類型也往往具有這2個(gè)壓力區(qū)的特征，類型以構(gòu)造-巖性復(fù)合有藏為主，油氣充滿度中等。

4 不同壓力系統(tǒng)下油氣成藏模式

在壓力系統(tǒng)劃分、油藏特征統(tǒng)計(jì)及典型油藏解剖的基礎(chǔ)上，建立了不同壓力系統(tǒng)下油氣成藏模式，明確了壓力結(jié)構(gòu)的差異性決定了油藏類型和分布的有序性(圖3)。

4.1 高壓環(huán)境成藏模式

高壓環(huán)境主要分布在東營凹陷的沉積、沉降中心，壓力系數(shù)大于1.40的超壓區(qū)內(nèi)。該區(qū)域是烴源巖的有利發(fā)育區(qū)，烴源巖開始生烴后，壓力逐漸積累，當(dāng)源巖的生烴超壓大于相鄰儲(chǔ)層的毛細(xì)管力時(shí)，源巖中的油氣在生烴超壓的作用下向相鄰儲(chǔ)層排放，油氣具有“超壓”驅(qū)動(dòng)模式，以垂向輸導(dǎo)為主，可見生烴超壓的強(qiáng)度控制了油氣的分布范圍。在此環(huán)境下東營凹陷沙四上亞段灘壩砂油藏應(yīng)該具有大范圍連續(xù)分布、縱向上多層疊置的特點(diǎn)。高壓環(huán)境下油氣成藏的特點(diǎn)有效指導(dǎo)了東營凹陷超壓區(qū)灘壩砂巖的規(guī)?？碧?，將灘壩砂巖的有利勘探范圍由局部構(gòu)造拓展至整個(gè)占凹陷面積1/2以上的超壓區(qū)。

“十一五”以來，在洼陷內(nèi)有效儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上，在利津洼陷西部超壓區(qū)先后部署的梁755、梁760、利673、利674等11口探井均取得成功，獲得7～23 t/d的工業(yè)油流，2011年底整體上報(bào)了利津洼陷西部高壓區(qū)梁75—梁76區(qū)塊沙四上亞段灘壩砂油藏探明石油地質(zhì)儲(chǔ)量為8 464×104t，成為自進(jìn)入隱蔽油氣藏勘探以來，勝利油田一次性上報(bào)巖性油藏儲(chǔ)量最大的區(qū)塊。

圖3 東營凹陷不同壓力系統(tǒng)油氣成藏模式

4.2 過渡環(huán)境成藏模式

過渡環(huán)境主要分布在東營凹陷的緩坡帶，地層壓力系數(shù)為1.06～1.40的壓力過渡區(qū)內(nèi)，平面上位于超壓區(qū)的外圍，縱向上主要位于超壓區(qū)的上方。超壓區(qū)內(nèi)生成的油氣在超壓驅(qū)動(dòng)下，向上和向側(cè)向運(yùn)移，進(jìn)入壓力過渡區(qū)內(nèi)。此時(shí)，烴源巖的生烴能力已經(jīng)基本結(jié)束，油氣主要受油柱兩端的排驅(qū)壓力和自身浮力驅(qū)動(dòng)，在斜坡區(qū)運(yùn)聚成藏，具有“壓浮”驅(qū)動(dòng)模式。在過渡壓力環(huán)境中，油氣的成藏屬于典型的旁生側(cè)儲(chǔ)式、下生上儲(chǔ)式，油氣來源于緊鄰的超壓區(qū)，超壓區(qū)生成的油氣在斷裂和砂體的匹配下發(fā)生側(cè)向和垂向運(yùn)移。在該區(qū)域，油氣的運(yùn)移距離相對(duì)較短，油氣的充滿程度也較高，局部可見到油水互層和邊底水，油藏類型以構(gòu)造-巖性油藏為主，目前在利津洼陷的西斜坡、博興—利津洼陷結(jié)合部的純化構(gòu)造帶、牛莊洼陷東坡的廣利—王家崗地區(qū)均發(fā)現(xiàn)了大量的油氣分布，油氣具有緊鄰超壓區(qū)呈環(huán)帶狀分布的特點(diǎn)。

4.3 常壓環(huán)境成藏模式

常壓環(huán)境主要分布在東營凹陷的盆緣，地層壓力系數(shù)在1.0左右的正常壓力區(qū)內(nèi)。由于此處位于洼陷邊緣部位，地層埋藏淺、孔隙度較大、油氣運(yùn)移的阻力較小、地層超壓不發(fā)育，僅僅依靠浮力為油氣運(yùn)移提供動(dòng)力，具有“浮力”驅(qū)動(dòng)模式。該區(qū)油氣受構(gòu)造的影響較大，往往沿著構(gòu)造脊形成優(yōu)勢(shì)運(yùn)移通道，在構(gòu)造的高部位聚集成藏，形成一定規(guī)模的構(gòu)造類或地層類油藏，例如東營凹陷南部的金家、草橋和八面河油田。此外，由于距離源巖區(qū)較遠(yuǎn)，油氣經(jīng)過長距離的運(yùn)移，散失量較大，該區(qū)油氣充滿程度相對(duì)較低，可見到明顯的邊底水，并且油氣具有零星分布的特點(diǎn)。

5 結(jié) 論

(1) 東營凹陷作為中國東部最為典型的陸相富油斷陷盆地之一，油氣的成藏具有油藏類型多樣性、油氣分布不均衡性、成藏環(huán)境差異性的特點(diǎn)。

(2) 東營凹陷下第三系普遍存在異常高壓，根據(jù)地層壓力的縱橫向分布特征將東營凹陷劃分為三大成藏壓力系統(tǒng)：深部超壓區(qū)(壓力系數(shù)大于1.40)、中部的壓力過渡區(qū)(壓力系數(shù)為1.06～1.40)、淺部的常壓區(qū)(壓力系數(shù)為0.90～1.06)。

(3) 在壓力系統(tǒng)劃分、油藏特征統(tǒng)計(jì)及典型油藏解剖的基礎(chǔ)上，建立了高壓、過渡、常壓3種不同壓力系統(tǒng)下油氣成藏模式。在靠近洼陷的超壓區(qū)為高壓環(huán)境成藏模式，地層壓力大，油氣充滿度高，油藏類型以巖性油藏為主，油氣藏?zé)o明顯的邊底水；在盆地斜坡的壓力過渡區(qū)為過渡環(huán)境成藏模式，油藏類型以構(gòu)造-巖性油藏為主，油氣充滿度也較高，局部可見到油水間互；在盆地邊緣的常壓區(qū)為常壓環(huán)境成藏模式，油藏類型以構(gòu)造油藏為主，油氣充滿度較低，油水間互現(xiàn)象比較普遍，具有明顯的邊底水。

[1] 郝芳. 超壓盆地生烴作用動(dòng)力學(xué)與油氣成藏機(jī)理[M]. 北京： 科學(xué)出版社，2005：239-242.

[2] 劉曉峰，解習(xí)農(nóng).東營凹陷流體壓力系統(tǒng)研究[J].地球科學(xué)——中國地質(zhì)大學(xué)學(xué)報(bào)，2003，28(1)：78-86.

[3] 吳偉，李小梅，鄒靈，等.博興洼陷沙四段異常壓力分布規(guī)律及形成機(jī)理[J].油氣地質(zhì)與采收率，2008，15(3)：20-22.

[4] 張守春，張林曄，査明，等.東營凹陷壓力系統(tǒng)發(fā)育對(duì)油氣成藏的控制[J].石油勘探與開發(fā)， 2010，37(3)：289-296.

[5] 鄭和榮，黃永玲，馮有良.東營凹陷下第三系地層異常高壓體系及其石油地質(zhì)意義[J].石油勘探與開發(fā)， 2000，27(4)：67-70.

[6] 孫冬勝，金之鈞，呂修祥，等.沉積盆地超壓體系劃分及其與油氣運(yùn)聚關(guān)系[J].石油與天然氣地質(zhì)，2004， 25(1)：14-20.

[7] 何新貞.東營凹陷壓力系統(tǒng)特征分析[J].油氣地質(zhì)與采收率，2002，9(4)：21-23.

[8] 李林濤，鄧克，張建華，等.歧口凹陷歧深地區(qū)古近系多層超壓體系特征[J].特種油氣藏，2010，17(6)：38-41.

[9] 吳孔友，查明，鐘建華. 準(zhǔn)噶爾盆地超壓系統(tǒng)分布及其演化[J].地質(zhì)科學(xué)，2006，41(4)：636-647.

[10] 李陽，王建偉，趙密福，等.牛莊洼陷沙河街組超壓系統(tǒng)發(fā)育特征及其演化[J].地質(zhì)科學(xué)，2008，43(4)：712-726.

[11] 柳廣弟，孫明亮.剩余壓力差在超壓盆地天然氣高效成藏中的意義[J].石油與天然氣地質(zhì)， 2007，28(2)：203-208.

[12] Hua Baoqin. Abnormal formation pressures and oil_gas migration in China[J]. Sciencein China(Series B)，1995，38(7)：888-896.

[13] John M hunt. Generation and migration of petroleum from abnormally pressured fluid compartments[J]. AAPG Bulletin，1990，74(1)：1-12.

[14] 蔣有錄，譚麗娟，榮啟宏，等.東營凹陷博興地區(qū)油氣成藏動(dòng)力學(xué)與成藏模式[J].地質(zhì)科學(xué)，2003，38(3)：413-424.

[15] 陳中紅，查明. 東營凹陷流體超壓封存箱與油氣運(yùn)聚[J].沉積學(xué)報(bào)，2006，24(4)：607-615.

[16] 姜建群，胡建武，李明葵. 鶯瓊盆地高溫超壓環(huán)境有機(jī)質(zhì)熱演化及成烴模式探討[J].特種油氣藏，2000，7(2)：4-7.

[17] 陳中紅，查明.東營凹陷烴源巖超壓體系特征及勘探意義[J].大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，2004，23(3)：11-13.

[18] 鮑曉歡，郝芳，方勇.東營凹陷超壓儲(chǔ)層的不同類型及其成藏意義[J].大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，2007，26(5)：33-35.

編輯 張 雁

20141010；改回日期：20150203

國家科技重大專項(xiàng)＂渤海灣盆地精細(xì)勘探關(guān)鍵技術(shù)＂(2011ZX05006)

邱貽博(1977-)，男，高級(jí)工程師，2000年畢業(yè)于石油大學(xué)(華東)應(yīng)用地球物理專業(yè)，2007年畢業(yè)于該校地質(zhì)資源與地質(zhì)工程專業(yè)，獲博士學(xué)位，現(xiàn)從事石油地質(zhì)勘探工作。

10.3969/j.issn.1006-6535.2015.03.014

TE121.1

A

1006-6535(2015)03-0058-04