王文廣,鄒佳琦,柳成志

(東北石油大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院,黑龍江 大慶 163318)

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源外斜坡區(qū)油氣成藏主控因素及模式

王文廣,鄒佳琦,柳成志

(東北石油大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院,黑龍江 大慶 163318)

正確認(rèn)識(shí)油氣成藏規(guī)律對(duì)油氣勘探開(kāi)發(fā)意義重大。在研究沉積相、油氣藏類型及分布規(guī)律、油水分布規(guī)律的基礎(chǔ)上,通過(guò)巖心、測(cè)井和地震等資料,對(duì)松遼盆地北部朝陽(yáng)溝油田朝84-6區(qū)塊扶余油層油氣成藏與分布主控因素及成藏模式進(jìn)行探究。 結(jié)果表明:研究區(qū)油氣成藏與分布主控因素有源儲(chǔ)壓差控制油氣藏規(guī)模、構(gòu)造作用控制油氣的聚集與分異、沉積相控制油氣藏分布三種因素;油氣成藏存在斷裂側(cè)向輸導(dǎo)斜坡高位斷塊油氣聚集成藏、砂體側(cè)向輸導(dǎo)斷裂遮擋油氣聚集成藏、斷裂側(cè)向封閉垂向輸導(dǎo)巖性圈閉油氣聚集成藏三種模式。該項(xiàng)研究可以為類似地區(qū)油氣成藏主控因素及模式的分析和應(yīng)用提供參考。

主控因素;成藏模式;扶余油層;朝陽(yáng)溝油田;松遼盆地北部

0　引　言

扶余油層是朝陽(yáng)溝油田的重要產(chǎn)油層位,已獲得多口工業(yè)油流井,充分顯示出扶余油層良好的勘探前景。然而,研究區(qū)扶余油層油氣來(lái)源于三肇凹陷青一段源巖,油氣運(yùn)移過(guò)程復(fù)雜,在平面上的分布差異也較大,油氣主要分布在構(gòu)造斜坡部位,由構(gòu)造斜坡向構(gòu)造高部位油層逐漸減薄。為此,研究油氣在平面上分布的差異,以及油氣成藏與分布受哪些因素控制,有幾種成藏模式,成為對(duì)朝84-6區(qū)塊扶余油層油氣進(jìn)一步勘探開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵。許多研究人員對(duì)三肇凹陷及周邊朝長(zhǎng)地區(qū)扶余油層的油氣來(lái)源、沉積、構(gòu)造及成藏特征等作過(guò)大量探討[1-11],起到非常重要的作用,但對(duì)朝陽(yáng)溝油田特別是其中某一復(fù)雜區(qū)塊扶余油層油氣成藏與分布的主控因素及模式的研究相對(duì)薄弱。因此,筆者試圖開(kāi)展朝84-6區(qū)塊扶余油層油氣成藏與分布主控因素及模式的研究,以探究復(fù)雜局部構(gòu)造中扶余油層油氣成藏規(guī)律。

1　區(qū)域地質(zhì)概況

朝84-6區(qū)塊位于松遼盆地北部朝陽(yáng)溝階地中部翻身屯背斜的北翼,屬于背斜側(cè)翼油水過(guò)渡帶。區(qū)域內(nèi)構(gòu)造北西低、南東高,斷層分布密集,斷層走向以近SN向?yàn)橹?NW—SE向?yàn)檩o,存在少量EW向斷層,如圖1所示。這些斷層分布錯(cuò)綜復(fù)雜,單條斷層延伸長(zhǎng)度0.3～2.2 km,斷距在10～80 m之間,形成了地壘、地塹、斷階等組成的復(fù)雜短軸背斜。

圖1　朝84-6區(qū)塊扶余油層構(gòu)造模型

Fig.1Structure model of Fuyu oil layer isChao 84-6 block

研究區(qū)地層自下而上發(fā)育基底、侏羅系、第四系、白堊系下白堊統(tǒng)登婁庫(kù)組、泉頭組、青山口組、姚家組和嫩江組,缺失白堊系上白堊統(tǒng)四方臺(tái)組、明水組及第三系。開(kāi)采目的層為扶余油層,對(duì)應(yīng)于泉頭組三段上部及泉四段,可進(jìn)一步劃分為FⅠ、FⅡ、FⅢ,共三個(gè)油層組和17個(gè)小層,其中FⅠ油層組劃分為七個(gè)小層,FⅡ油層組劃分為五個(gè)小層,FⅢ油層組劃分為五個(gè)小層。目前,探明未動(dòng)用儲(chǔ)量170.62×104t,含油面積3.67 km2,扶頂海拔-950～-1 300 m,平均孔隙度12.26%,空氣滲透率1.65 mD,屬低孔-特低滲透儲(chǔ)層。地層原油黏度4.7 mPa·s,流度0.35 mD/mPa·s。

扶余油層沉積時(shí)期,氣候干旱、炎熱,構(gòu)造沉降平穩(wěn),地形相對(duì)平坦,發(fā)源于盆地周邊訥河、拜泉、懷德、保康、白城及齊齊哈爾等方向的六條水系向盆地中心匯集,并在坳陷中心部位交匯[6-7]。該區(qū)處于三肇凹陷匯水中心的東南部,靠近西南保康和東南九臺(tái)兩個(gè)沉積體系前部的交匯地帶,重礦物分析得出該區(qū)物源主要來(lái)自?？党练e體系。沉積相類型上可以識(shí)別出河流相、三角洲相、湖泊相三種相類型,可進(jìn)一步劃分出五種亞相、15個(gè)微相類型,主要的沉積微相類型有曲流河點(diǎn)砂壩、決口扇、席狀砂、水上分流河道、分流間灣等。整個(gè)沉積體系呈現(xiàn)一套退積式沉積序列,表現(xiàn)為從下向上由曲流河段、三角洲平原向三角洲前緣、淺湖相演化的趨勢(shì),頂部以淺湖相泥巖為主,見(jiàn)圖2。

2　油氣藏類型及油水分布規(guī)律

通過(guò)對(duì)區(qū)塊內(nèi)單井和主干連井剖面中油水空間關(guān)系的分析,結(jié)合三維地震構(gòu)造層位解釋及儲(chǔ)層反演結(jié)果,得出該區(qū)主要發(fā)育斷塊油藏、斷層遮擋油藏、斷層-巖性油藏、巖性油藏四種基本油藏類型,以斷塊油藏、斷層遮擋油藏為主,其次是斷層-巖性油藏,巖性油藏僅存在于少數(shù)井的FⅠ油層組中下部及FⅡ油層組內(nèi)。

扶余油層油水分布在縱向上,總體表現(xiàn)為上油下水的分布特征,且由構(gòu)造低部位至構(gòu)造高部位含油層位由多變少,存在全井純油、上油下水、上油中同下水、油水互層、全井水層五種類型。受斷層和巖性變化影響,全區(qū)沒(méi)有統(tǒng)一的油水界面,油氣主要分布于FⅠ和FⅡ油層組,FⅠ油層組油柱高度較大,主要發(fā)育油層,局部發(fā)育油水同層、水層及水夾油層;FⅡ油層組主要發(fā)育油水同層及水層,局部發(fā)育薄油層。平面上,油層主要分布在構(gòu)造斜坡部位,FⅠ、FⅡ油層組均有分布,隨著構(gòu)造斜坡向構(gòu)造高部位油層逐漸減薄,含油區(qū)域以F Ⅰ油層組為主。

3　油氣成藏主控因素

3.1源儲(chǔ)壓差控制油氣藏規(guī)模

研究表明,朝陽(yáng)溝階地扶余油層油源來(lái)自三肇凹陷青一段源巖,油氣在源儲(chǔ)壓差的作用下由青一段通過(guò)源斷裂“倒灌”運(yùn)移進(jìn)入扶余油層,并控制扶余油層油柱的高度[7-10],源儲(chǔ)壓差越大,油氣藏規(guī)模越大。研究區(qū)塊扶余油層的油氣分布主要集中在構(gòu)造斜坡上,在構(gòu)造高部位油層少而薄。這一油氣分布規(guī)律表明,源儲(chǔ)壓差控制油氣通過(guò)源斷裂“倒灌”運(yùn)移進(jìn)入扶余油層后,由于源儲(chǔ)壓差大小的限制,油源供給并不充足,油氣只能通過(guò)斷裂和砂體側(cè)向運(yùn)移至附近圈閉內(nèi)聚集成藏,不能突破近源斷裂圈閉束縛遠(yuǎn)距離供給油氣。構(gòu)造高位只能接受構(gòu)造斜坡側(cè)向運(yùn)移來(lái)的油氣的充注,油柱的高度與油氣的充注量有關(guān),因而源儲(chǔ)壓差決定了FⅠ油層組油氣分布面積最大,FⅡ油層組油氣分布向構(gòu)造高位逐漸遞減至消失,在構(gòu)造高位油氣供給不足不能形成大規(guī)模油氣藏。

3.2構(gòu)造作用控制油氣的聚集與分異

研究區(qū)構(gòu)造發(fā)育經(jīng)歷了嫩江組沉積末期、明水組沉積末期、伊安組沉積末期三次主要幕式構(gòu)造運(yùn)動(dòng)期次,形成一系列正向構(gòu)造[6]。扶余油層在嫩江組沉積末期開(kāi)始構(gòu)造反轉(zhuǎn),明水組沉積末期定型,形成了斷塊、斷背斜等構(gòu)造圈閉,這些構(gòu)造為油氣提供了良好的聚集空間。青一段源巖在嫩江組沉積末期開(kāi)始生烴,在明水組沉積末期、古近系和新近系沉積末期達(dá)到生烴高峰期,地層超壓形成并達(dá)到高峰。斷層自形成后在嫩江組沉積末期、明水組沉積末期活動(dòng)開(kāi)啟,成為油氣運(yùn)移的輸導(dǎo)通道,因而明水組沉積末期成為扶余油層油氣成藏的主要時(shí)期。從油氣聚集成藏的場(chǎng)所來(lái)看,也主要在這些正向構(gòu)造帶上。此外,油、水受重力分異作用明顯,總體上表現(xiàn)為油分布在水層的上面,水在構(gòu)造的底部,呈現(xiàn)良好的重力分異特征。如朝80-4井下水上油,向構(gòu)造高位朝82-2井下油中同上油,再向構(gòu)造高位朝86-2井下同上油,再到朝90-4井為純油層,整體呈現(xiàn)了上油下水的分異特征,如圖3所示。種種跡象表明,構(gòu)造作用對(duì)油氣的聚集與分異,有著明顯的控制作用。

圖3　扶余油層油水縱向分布特征

3.3沉積相控制油氣藏分布

油氣經(jīng)開(kāi)啟斷層垂向運(yùn)移到有效儲(chǔ)層砂體內(nèi)側(cè)向運(yùn)移至有利的圈閉中才能聚集成藏,而砂體的發(fā)育及展布受沉積相控制。如朝78-10井FⅠ4小層為油層,沉積相類型為河道微相,砂體厚度5.6 m,而鄰井朝76-6井FⅠ4小層為泥巖層,沉積相類型為河道間微相,砂體厚度0 m。相鄰不遠(yuǎn)的井由于沉積相的差異,含油性差別較大。沉積相結(jié)合試油結(jié)果分析得出,沿NE—SW方向展布且多期發(fā)育的曲流河砂體特別是河道構(gòu)成了FⅠ、FⅡ油層組儲(chǔ)集層的主體格架,其次是決口扇及三角洲河道砂體。三角洲發(fā)育橫向多變的分流河道砂體,多形成巖性油氣藏[3]。曲流河河道砂體連續(xù)性越好,延伸距離越遠(yuǎn),油氣側(cè)向運(yùn)移的距離就越遠(yuǎn),可在距油源斷裂較遠(yuǎn)的區(qū)域內(nèi)聚集成藏,見(jiàn)圖4。由此可見(jiàn),有利儲(chǔ)集相帶是油氣富集的載體,沉積相對(duì)油氣藏分布起到明顯的控制作用。

圖4　朝84-6區(qū)塊扶余油層砂體高分辨率反演剖面

Fig.4High-resolution inversion profile of sand body of Fuyu oil layer in Chao 84-6 block

4　油氣成藏模式

油藏解剖和油氣分布與成藏主控因素空間匹配關(guān)系研究表明,三肇凹陷青山口組生成的油氣在源儲(chǔ)壓差的作用下,沿?cái)鄬?裂縫)、砂體垂向下排到扶余油層,沿儲(chǔ)層砂體、斷層向構(gòu)造位置較高的背斜、斷層和斷層-巖性等圈閉中聚集形成油氣藏[11]。油氣側(cè)向運(yùn)移經(jīng)過(guò)斷裂側(cè)向輸導(dǎo)到斜坡高位斷塊,形成斷塊油氣藏;油氣在砂體中側(cè)向運(yùn)移至封閉斷裂,形成斷層遮擋油氣藏;油氣經(jīng)側(cè)向封閉垂向開(kāi)啟斷裂運(yùn)移至砂體內(nèi)部側(cè)向運(yùn)移聚集成藏,形成斷層-巖性油氣藏、巖性油氣藏。因此,研究區(qū)內(nèi)油氣成藏存在斷裂側(cè)向輸導(dǎo)斜坡高位斷塊油氣聚集成藏、砂體側(cè)向輸導(dǎo)斷裂遮擋油氣聚集成藏、斷裂側(cè)向封閉垂向輸導(dǎo)巖性圈閉油氣聚集成藏三種模式(圖5)。源儲(chǔ)壓差、構(gòu)造作用、沉積相等因素控制了油氣藏規(guī)模、油氣的聚集與分異、油氣藏分布。在背斜緩坡部位多形成斷塊油藏,在背斜陡坡部位多形成斷層遮擋油藏、斷層-巖性油藏、巖性油氣藏。

圖5　朝84-6區(qū)塊扶余油層剖面及油氣運(yùn)聚成藏模式

Fig.5Hydrocarbon accumulation pattems of Fuyuformation Chao 84-6 block

5　結(jié)　論

研究區(qū)塊扶余油層成藏與分布主控因素及成藏模式,得出如下結(jié)論:

(1)油層主要發(fā)育斷塊油藏、斷層遮擋油藏、斷層-巖性油藏、巖性油藏四種基本油藏類型,以斷塊油藏、斷層遮擋油藏為主,其次是斷層-巖性油藏。

(2)油水關(guān)系主要表現(xiàn)為上油下水的分布特征,且由構(gòu)造低部位至構(gòu)造高部位含油層位由多變少,存在全井純油、上油下水、上油中同下水、油水互層、全井水層五種類型。

(3)油氣成藏的主控因素有源儲(chǔ)壓差控制油氣藏規(guī)模,構(gòu)造作用控制油氣的聚集與分異,沉積相控制油氣藏分布。

(4)油氣成藏存在斷裂側(cè)向輸導(dǎo)斜坡高位斷塊油氣聚集成藏、砂體側(cè)向輸導(dǎo)斷裂遮擋油氣聚集成藏、斷裂側(cè)向封閉垂向輸導(dǎo)巖性圈閉油氣聚集成藏三種模式。

[1]馮志強(qiáng),張順,馮子輝.在松遼盆地發(fā)現(xiàn)“油氣超壓運(yùn)移包絡(luò)面”的意義及油氣運(yùn)移和成藏機(jī)理探討[J].中國(guó)科學(xué):地球科學(xué),2011,41(12):1872-1883.

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(編輯徐巖)

Main controlling factors and models analysis of oil and gas accumulation in slope area outside oil source area

WANG Wenguang,ZOU Jiaqi,LIU Chengzhi

(School of Geosciences,Northeast Petroleum University,Daqing 163318,China)

This paper is devoted to a novel study necessitated by the realization that digging deeper into the law behind oil and gas accumulation is of a greater significance to gas exploration and development.This study probes deeply into the main controlling factors and models of oil and gas accumulation and distribution of Fuyu oil layer in Chaoyanggou oilfield of the northern Songliao Basin Chao 84-6 block and this is based entirely on the study of sedimentary facies,reservoir types,distribution laws and oil and water distribution rules,along with the study of well logs and seismic data.The results show that the oil and gas accumulation and distribution are mainly controlled by three factors：pressure difference between source rock and reservoir controlling reservoir scale;internal agency controlling assembling and differentiation of oil and gas;and sedimentary facies controlling reservoir distribution.Oil and gas accumulation are governed by three modes：fracture of lateral slope transporting high block oil and gas accumulation reservoir,oil and gas migrating through sand bodies and sealed by antithetic faults,fracture of lateral lithologic traps closed vertical transporting hydrocarbon accumulation reservoir.The research may serve as a reference for analysis and application of main controlling factors and modes of hydrocarbon accumulation in similar areas.

main controlling factors;accumulation model;Fuyu oil layer;Chaoyanggou oilfield;northern Songliao Basin

2014-12-29

王文廣(1958-),男,遼寧省朝陽(yáng)人,教授,碩士,研究方向:沉積相和石油儲(chǔ)層,E-mail:wwg580303@163.com。

10.3969/j.issn.2095-7262.2015.02.008

P618.13

2095-7262(2015)02-0152-05

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