張 玲

(中國(guó)石化勝利油田分公司 勘探開發(fā)研究院,山東 東營(yíng) 257015)

陳羅地區(qū)位于濟(jì)陽(yáng)坳陷沾化凹陷與東營(yíng)凹陷之間的陳家莊凸起北坡、陳家莊油田與羅家油田交匯處,是渤南洼陷油氣向陳家莊凸起油氣運(yùn)移的通道[1]。陳家莊凸起主體館陶組披覆油藏歷經(jīng)數(shù)十年的勘探開發(fā),已成為成熟開發(fā)區(qū)塊,受披覆油藏已探到邊、高密度開發(fā)井網(wǎng)現(xiàn)狀、高黏度油性等原因限制,近年來,陳家莊油田的勘探工作從陳家莊油田主體轉(zhuǎn)移到油性較稀的陳羅地區(qū),即陳家莊凸起北坡、羅家鼻狀構(gòu)造帶南部。陳羅地區(qū)為大型斜坡構(gòu)造帶,受長(zhǎng)期的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響,陳家莊北坡潛山油藏埋藏淺、產(chǎn)能高、油性好,而尤以?shī)W陶系潛山油藏為甚,近年來成為優(yōu)質(zhì)增儲(chǔ)陣地。但潛山油藏?cái)?shù)量少、規(guī)模小、構(gòu)造和成藏因素復(fù)雜,只有對(duì)潛山油藏成藏模式及其控藏因素進(jìn)行系統(tǒng)研究,才能發(fā)現(xiàn)潛山油藏的分布規(guī)律,提高潛山油藏勘探成功率。

1 陳羅地區(qū)奧陶系潛山油藏概述

1.1 陳羅地區(qū)潛山油藏勘探開發(fā)概況

陳家莊凸起北坡、羅家鼻狀構(gòu)造帶南部統(tǒng)稱為陳羅地區(qū),主要勘探面積860 km2,目前已發(fā)現(xiàn)陳家莊油田館陶組超覆油藏、羅家鼻狀構(gòu)造砂礫巖稠油油藏、古生界潛山油藏等多種油藏類型,但整體認(rèn)識(shí)程度較低。

陳北潛山油藏的勘探開發(fā)始于1993年的陳40-1井,該井鉆遇發(fā)現(xiàn)奧陶系6 m油層,試采獲得日油98 t的高產(chǎn)油流,當(dāng)年上報(bào)探明石油地質(zhì)儲(chǔ)量22×104t。2016年,陳北潛山勘探重新開啟,陳41-斜1井奧陶系自噴獲高產(chǎn),隨后在該塊開展了產(chǎn)能建設(shè)?？傮w來看,雖然奧陶系潛山勘探個(gè)數(shù)少,但質(zhì)量高。陳羅地區(qū)奧陶系潛山油藏的開發(fā)有兩個(gè)突出優(yōu)勢(shì):①油井大多是自噴生產(chǎn),且埋藏淺,鉆采成本低;②單井產(chǎn)能高,且天然能量開發(fā),效益高;再次,采收率高,陳40-1塊奧陶系油藏歷經(jīng)二十多年開發(fā),目前采收率已達(dá)到59.1%。陳北奧陶系潛山油藏作為優(yōu)質(zhì)油藏成為了新的勘探風(fēng)向標(biāo)。

1.2 陳羅地區(qū)奧陶系地層分布情況

陳羅地區(qū)地層由下古生界、上古生界、中生界基巖及上覆新生界地層組成。古生界、中生界基巖長(zhǎng)期出露地面,遭受風(fēng)化剝蝕，又由于漫長(zhǎng)的構(gòu)造活動(dòng)造成地層北東方向傾伏。陳羅地區(qū)基巖由南至北依次出露太古界、寒武系、奧陶系、石炭系、二疊系、中生界(圖1)。下古生界寒武系為海相碳酸鹽巖與頁(yè)巖交互沉積,奧陶系為塊狀海相碳酸鹽巖沉積。上古生界為海陸交互相沉積,其中石炭系為砂泥巖不等厚互層夾煤層,下部為泥巖、灰?guī)r夾煤線。二疊系為砂泥巖互層,底部以泥頁(yè)巖為主,夾薄層煤層。中生界底部為侏羅系煤系地層，中部以中、酸性噴發(fā)巖為主,夾灰色泥巖，上部以紫紅色砂泥巖組成,夾雜色礫巖。新生界組成了潛山頂部蓋層,由第三系和第四系組成,其中第三系包括沙河街組、東營(yíng)組、館陶組，第四系包括明化鎮(zhèn)組和平原組。潛山基巖上覆新地層由南向北層層超覆,地層傾角0°～10°，基巖傾角約22°,與上覆地層呈角度不整合。

圖1 陳羅地區(qū)潛山地層剖面

陳羅地區(qū)下古生界奧陶系潛山為碳酸鹽巖海相地層,沉積穩(wěn)定?；鶐r頂面由于長(zhǎng)期受風(fēng)化剝蝕及構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的改造,表現(xiàn)為典型的侵蝕地貌特征[2]。陳羅地區(qū)剝第三系奧陶系地層平面上分布在羅西斷層以東、陳8—陳48-斜2線以北、羅807—羅古斜7線以南地區(qū),由南至北出露地層細(xì)分為冶里-亮甲山組、馬家溝組、八陡組,各組地層平面分布比例約為冶里-亮甲山組∶馬家溝組∶八陡組=1∶5∶1。奧陶系地層為塊狀地層,頂部埋深1 350～2 050 m,地層厚度0～500 m。

2 陳羅地區(qū)奧陶系潛山斷塊分型研究

2.1 陳羅地區(qū)潛山構(gòu)造演化過程

晚三疊世末發(fā)生的印支運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致華北產(chǎn)生NE-SW向擠壓為主的應(yīng)力場(chǎng),在擠壓應(yīng)力場(chǎng)的作用下,太古界、古生界發(fā)生褶皺,形成了NW-SE向延伸的義和莊-陳家莊背斜構(gòu)造帶,同時(shí),背斜頂部產(chǎn)生羅西斷層等正斷層,并使老地層遭受風(fēng)化剝蝕。

中侏羅世末發(fā)生的燕山運(yùn)動(dòng)I幕和晚侏羅世末發(fā)生的燕山運(yùn)動(dòng)Ⅱ幕都導(dǎo)致郯廬斷裂帶發(fā)生右旋,研究區(qū)產(chǎn)生了近南北向或北北東向的西傾斷層。早白堊系系末發(fā)生的燕山運(yùn)動(dòng)Ⅲ幕導(dǎo)致郯廬斷裂帶發(fā)生左旋,研究區(qū)形成了北東-南西向展布的斷裂體系。經(jīng)過燕山運(yùn)動(dòng),背斜高部位形成了凸起、低凸起、潛山的雛形。

新生代時(shí)期的喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)是印度洋板塊由南向北擠壓俯沖和太平洋板塊由東向西擠壓俯沖綜合作用的結(jié)果,該時(shí)期郯廬斷裂帶都表現(xiàn)為右旋剪切走滑。至館陶組沉積時(shí)期,古凸起、隆起全部被覆蓋[3]。

2.2 陳羅地區(qū)奧陶系潛山斷塊分型

陳羅地區(qū)奧陶系潛山經(jīng)歷了印支期以來的多期構(gòu)造變動(dòng),發(fā)育了一系列正斷層,并延伸至潛山內(nèi)幕;這些切割至潛山內(nèi)幕的大斷層多為同沉積斷層,但在新生代時(shí)期的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)中,老斷層垂直斷裂活動(dòng)減弱,在基巖面之上地層的斷距遠(yuǎn)小于潛山內(nèi)幕地層。

該區(qū)正斷層以反向(遮擋)斷層為主,順向(盆傾)斷層為輔。所謂“反向斷層”實(shí)質(zhì)是針對(duì)斷層傾向來說的,斷層朝凸起方向傾斜的斷層即為反向斷層,反之,則為順向盆傾斷層。研究區(qū)基巖構(gòu)造整體呈現(xiàn)南高北低形態(tài),且由于研究區(qū)斷裂系統(tǒng)呈現(xiàn)北東-南西向或近東西向展布,反向斷層的下降盤一般位于東南部或南部。斷層的發(fā)育造就了多個(gè)小型斷塊,根據(jù)順向斷層、反向斷層的平面關(guān)系[4],把斷塊細(xì)分為4種類型:地壘型、反向屋脊型、地塹型、順向斷階型(圖2)。

圖2 奧陶系潛山斷塊類型

(1)地壘型。早期反向斷塊被后期斷陷湖盆活動(dòng)形成的順向盆傾斷層切割而成,斷塊規(guī)模較小,一般為0.1～0.5 km2。陳羅地區(qū)在大型反向斷層(斷距大于100 m)附近易形成地壘型斷塊,該類型斷塊若成藏,則單井產(chǎn)能較高,且能量充足,穩(wěn)產(chǎn)時(shí)間較長(zhǎng)。

(2)反向屋脊型。反向斷層遮擋控制的斷鼻構(gòu)造,不受其他斷層切割或僅受反向斷層切割。陳羅地區(qū)在小型反向斷層附近易形成該類型斷塊,勘探潛力比地壘型略差。

(3)順向斷階型。斷塊由一條或多條順向盆傾斷層構(gòu)成,縱向上為階梯狀向凸起抬升,斷裂發(fā)育早、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng),大部分為基底斷裂。古生界潛山在后期新生代斷陷湖盆拉張應(yīng)力下,基礎(chǔ)構(gòu)造層塊沿剪切破裂面發(fā)生斷裂產(chǎn)生伸展構(gòu)造,兩盤巖體通過旋轉(zhuǎn)掀斜來彌合塊體之間的空隙空間,易形成平行排列的順向斷階。該類型斷塊分布在陳羅地區(qū)北部、羅家斜坡帶南部。

(4)地塹型。位于兩排潛山之間的下降盤,在研究區(qū)分布個(gè)數(shù)較少。

3 陳羅地區(qū)潛山油藏成藏模式與控藏因素

3.1 生儲(chǔ)蓋組合特征

陳羅地區(qū)油源主要來自北部渤南洼陷。渤南洼陷沙四上亞段和沙三中、下亞段發(fā)育2套主力烴源巖。烴源巖埋深多在3 000 m以上,有機(jī)碳含量較高,TOC一般在1.0%以上,最大可達(dá)13.7%。氯仿瀝青“A”的含量為0.01%～1.257%,總烴含量為707～7 657 μg/g。總體上看,渤南洼陷烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度較高,屬于好-極好烴源巖。3 500 m左右烴源巖鏡質(zhì)體反射率超過0.7%,在5 000 m左右可達(dá)2.23%,有機(jī)質(zhì)一般處在成熟-高成熟階段。

陳羅地區(qū)奧陶系潛山巖性主要為灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r、白云巖。儲(chǔ)集空間類型可分為孔隙、裂縫、溶洞三大類,孔隙又包括晶間孔隙和晶間溶孔,裂縫又包括構(gòu)造縫、層面縫和溶蝕縫,溶洞又包括溶蝕洞和晶簇洞。在奧陶系巖心鑄體薄片資料中,裂縫、溶蝕、溶塌現(xiàn)象和縫合線特征明顯。

陳羅地區(qū)奧陶系潛山儲(chǔ)層晶間溶孔的發(fā)育主要受巖性影響,白云巖出露地表易發(fā)育溶蝕孔洞,而灰?guī)r易溶解形成大型的溶洞。裂縫發(fā)育受巖性、厚度、構(gòu)造部位及埋藏深度的控制,有3個(gè)特點(diǎn):白云巖巖性裂縫發(fā)育,且厚度越小越發(fā)育;近主斷層裂縫發(fā)育;埋藏越淺裂縫越發(fā)育。巖溶的發(fā)育受構(gòu)造部位控制,高部位巖溶發(fā)育。巖溶高地和斜坡上以溶蝕為主,儲(chǔ)層發(fā)育,巖溶盆地以充填為主,儲(chǔ)層不發(fā)育。

陳羅地區(qū)奧陶系潛山直接上覆地層為館陶組、東營(yíng)組、沙一段,出露地表時(shí)間長(zhǎng),接受風(fēng)化、淋濾作用徹底,碳酸鹽巖儲(chǔ)層平行古風(fēng)化殼大面積分布,溶孔、溶洞發(fā)育較多,以小溶孔為主局部有大洞。裂縫發(fā)育,且近主斷層部位連通性更好。位于巖溶高地的部位巖溶作用明顯,通過鉆井已證實(shí)。

由于陳羅地區(qū)奧陶系潛山上覆地層由南至北層層剝蝕,潛山蓋層由南至北分別為館陶組、東營(yíng)組、沙一段。東營(yíng)組底部有一套10～30 m的厚層泥巖,封堵性極好。館陶組地層為砂泥巖互層,底部由南至北剝蝕,只有館陶組底部為泥巖地層覆蓋于潛山之上時(shí),才能成為蓋層,但館陶組泥巖厚度較薄,只有1～5 m,封蓋條件一般。沙一段底部為滲透性的生物灰?guī)r或含礫砂巖,泥巖地層較少,封蓋條件較差。

3.2 陳羅地區(qū)潛山油藏成藏模式

通過對(duì)近年來鉆探的25個(gè)奧陶系獨(dú)立潛山斷塊“斷塊分型”研究,發(fā)現(xiàn)地壘、反向屋脊型斷塊成藏有利,有3 m以上蓋層(泥巖、致密灰?guī)r等)的地壘型和反向屋脊型斷塊均能成藏,而順向斷階型和地塹型潛山斷塊均不成藏。

陳家莊凸起附近NE向斷層末梢應(yīng)力釋放,導(dǎo)致上升盤易形成斷鼻、背斜等正向構(gòu)造形態(tài)[5]。油氣由東北部渤南洼陷向南部陳家莊凸起運(yùn)移時(shí),經(jīng)過陳家莊凸起北坡,遇到下切至潛山內(nèi)幕的反向斷層,沿油氣來源一側(cè)(上升盤)斷裂面向上倒灌,若遇良好蓋層條件則可成藏。反之,若油氣運(yùn)移途徑順向斷層,則沿?cái)嗔衙孢\(yùn)移至另一側(cè)上升盤高部位,油氣來源一側(cè)(下降盤)不能匯聚成藏(圖3)。由此認(rèn)為陳羅地區(qū)奧陶系潛山油藏成藏模式為反向斷層控制的殘丘山構(gòu)造油藏。

圖3 陳羅地區(qū)潛山油藏成藏模式

3.3 陳羅地區(qū)潛山油藏主控因素及其對(duì)油井產(chǎn)能的影響

陳羅地區(qū)奧陶系為塊狀潛山油藏,儲(chǔ)層巖性多以裂縫性、溶孔性灰?guī)r、白云巖或侵入巖為主。在潛山基巖出露面,由于接受風(fēng)化淋濾作用,縫洞型儲(chǔ)層在區(qū)域內(nèi)普遍發(fā)育。陳羅地區(qū)位于渤南洼陷油氣往陳家莊凸起運(yùn)移的通道,油氣來源與運(yùn)移情況也較落實(shí),遇到反向屋脊或地壘型圈閉,只需有良好的封堵條件(反向斷層和上覆蓋層)則可成藏。主控因素主要為反向斷層和上覆蓋層的控藏條件[6]。

反向斷層和蓋層的規(guī)?？刂坪鸵?guī)模。反向斷層的規(guī)?？刂迫﹂]含油高度;蓋層的規(guī)模影響含油飽和度的充盈。根據(jù)地壘型和反向屋脊型斷塊的含油規(guī)模數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),含油高度與反向遮擋斷層的斷距基本相當(dāng)。同一斷塊類型,由于所處平面部位和遮擋斷層斷距不同,含油規(guī)模差異較大。平面上呈現(xiàn)鼻狀主體高部位向兩翼延伸,含油氣顯示逐漸變差;南北方向上,由于反向斷裂活動(dòng)的差異,導(dǎo)致油氣充注程度高低不一,以陳北大斷層做反向遮擋的斷塊充注程度最高,向兩側(cè)降低。

反向斷層和蓋層的規(guī)模對(duì)油井的產(chǎn)能有較大影響。根據(jù)實(shí)際鉆探斷塊的統(tǒng)計(jì),反向斷層斷距大于100 m、蓋層厚度大于10 m的斷塊,油井初期產(chǎn)能在30 t/d以上,且含水小,甚至不含水;反向斷層斷距在50 m以下或蓋層厚度在5 m以下的斷塊,油井產(chǎn)能在5 t/d以下,含水則在70%以上(圖4)。

圖4 反向斷層垂向斷距和蓋層厚度對(duì)油井產(chǎn)量的影響氣泡

4 結(jié) 論

(1)陳羅地區(qū)奧陶系潛山油藏的成藏主要受反向斷層和蓋層條件的控制,反向斷層和蓋層的規(guī)模對(duì)油井的產(chǎn)量有較大影響。

(2)反向斷層斷距大于50 m、蓋層厚度大于5 m的地壘型、反向屋脊型潛山斷塊生產(chǎn)預(yù)期較好。

(3)應(yīng)用該研究結(jié)果對(duì)陳羅地區(qū)奧陶系潛山油藏進(jìn)行勘探工作,重點(diǎn)評(píng)價(jià)反向屋脊型、地壘型構(gòu)造的反向斷層及蓋層遮擋性,可提高勘探成功率。