東濮凹陷裂縫性砂巖油氣藏主控因素及成藏模式

趙良金,楊廣林,王瑞飛,黃新文,李新軍,安紅梅

(1.中國科學院廣州地球化學研究所;2.中國石化中原油田分公司勘探開發(fā)科學研究院;3.中國石化中原油田博士后科研工作站;4.中國石化中原油田分公司)

東濮凹陷裂縫性砂巖油氣藏主控因素及成藏模式

趙良金1,2,楊廣林2,王瑞飛3,黃新文2,李新軍2,安紅梅4

(1.中國科學院廣州地球化學研究所;2.中國石化中原油田分公司勘探開發(fā)科學研究院;3.中國石化中原油田博士后科研工作站;4.中國石化中原油田分公司)

渤海灣盆地臨清坳陷東濮凹陷中央隆起帶北部發(fā)現(xiàn)三疊系裂縫性砂巖油氣藏,油氣主要富集在巖石節(jié)理、裂縫、縫洞中,基質(zhì)不含油。通過對油氣族組成、穩(wěn)定碳同位素組成及生物標志化合物進行油氣地球化學研究,認為東濮凹陷三疊系砂巖裂縫性油藏原油來源于古近系,油藏類型為新生古儲式;天然氣來源于石炭-二疊系,氣藏類型為古生新儲式。在油氣地球化學研究的基礎(chǔ)上,分析東濮凹陷三疊系砂巖裂縫性油藏成藏條件,認為供烴條件、儲集空間、構(gòu)造部位是油氣成藏的主控因素。供烴條件決定油氣藏規(guī)模、裂縫提供油氣儲集空間、構(gòu)造控制油氣成藏位置。根據(jù)東濮凹陷中央隆起帶北部不同地區(qū)三疊系儲集層構(gòu)造特征、供烴條件、油氣藏特征,總結(jié)出東濮凹陷北部三疊系砂巖裂縫性油氣藏的3種成藏模式,即:雙斷雙向供烴成藏、單斷雙向供烴成藏、單斷單向供烴成藏。圖10表1參15

東濮凹陷;三疊系;裂縫性砂巖儲集層;主控因素;成藏模式

1 研究區(qū)地質(zhì)背景

2007年,中原油田在渤海灣盆地臨清坳陷東濮凹陷中央隆起帶北部文明寨、戶部寨、衛(wèi)城等地區(qū)發(fā)現(xiàn)了三疊系裂縫性砂巖油氣藏(見圖1)。油氣藏位于繼承性發(fā)育的構(gòu)造帶,處于濮城—前梨園生油洼陷的油氣運移方向。目的層段為中、下三疊統(tǒng),自上而下劃分為二馬營組、和尚溝組及劉家溝組(見圖2),是一套陸相紅色砂泥巖互層,巖性致密,地層厚度500～800 m;油氣主要富集在巖石節(jié)理、裂縫、縫洞中,基質(zhì)不含油。此類油氣藏在國內(nèi)尚屬首次發(fā)現(xiàn),認識其油氣來源、成藏控制因素及成藏模式對指導該區(qū)下一步勘探具有重要的意義[1-4]。

2 油氣地球化學特征

2.1 油源對比

通過與文明寨地區(qū)、濮衛(wèi)次凹古近系烴源巖、原油性質(zhì)[5-7]對比,認為三疊系原油來自古近系烴源巖,油藏類型為“新生古儲”式。

2.1.1 族組成

原油族組分含量受烴源巖沉積背景、母質(zhì)、原油演化程度等因素控制。在烴源巖有機質(zhì)性質(zhì)相近的前提下,成熟度高的原油具有較高的烴類含量和較低的極性組分含量[6]。

圖1 東濮凹陷北部研究區(qū)位置圖

鉆入三疊系的3口井原油飽和烴含量分別為39.44%、40.67%、42.39%,芳烴含量分別為 27.46%、30.22%、28.10%,具有低烷烴含量、高芳烴含量、高非烴含量、含瀝青質(zhì)的特征,與文明寨地區(qū)沙河街組原油族組成接近(見圖3),同時反映三疊系的原油成熟度相對較低[8],與周邊古近系的原油族組成相近,說明其原油很可能來源于熱演化程度相對較低的古近系沙三段烴源巖。

2.1.2 原油的穩(wěn)定碳同位素組成

從穩(wěn)定碳同位素類型曲線(見圖4)可以看出:鉆入中生界的3口井(衛(wèi)75-10井、衛(wèi)75-3井、衛(wèi)77-3井)原油組分碳同位素數(shù)值和類型曲線變化趨勢與古近系原油(明397井、明462井)及衛(wèi)305井、衛(wèi)325井、衛(wèi)18-5井、衛(wèi)35井、衛(wèi)20井古近系沙三段烴源巖相似,而與上古生界泥巖、煤巖差距較大,表明文明寨地壘中生界原油與古近系原油具有同源性,油源為濮衛(wèi)次凹或馬寨次凹沙三段、沙四上亞段烴源巖。

2.1.3 生物標志化合物

三疊系原油飽和烴色譜表征成熟度參數(shù) OEP、CPI及環(huán)境參數(shù) Pr/Ph值均小于1.0;原油的 OEP、CPI值分別為0.94～0.99和0.92～0.93。在高碳數(shù)范圍內(nèi)有微弱的偶數(shù)碳優(yōu)勢分布(見圖5),主峰碳為nC24、nC28。原油含有豐富的姥鮫烷和植烷,Pr/Ph值分布在0.40～0.42,具有明顯植烷優(yōu)勢,說明原油母源生成于咸水深湖相強還原環(huán)境[6]。

圖2 研究區(qū)中、下三疊統(tǒng)綜合柱狀圖

圖3 文明寨地區(qū)沙河街組、三疊系原油族組成

中生界原油甾萜烷特征與沙三段、沙四上亞段原油特征相近,C27—C29甾烷分布為近乎對稱的“V”型(C27≥C29＞C28),成熟度較低,應(yīng)具有同源性[8,9](見圖6)。奧利烷作為“斷代”生物標志化合物,地質(zhì)上出現(xiàn)在白堊紀以后[10]。中生界原油中發(fā)現(xiàn)少量奧利烷,反映其應(yīng)為古近系泥巖排烴的產(chǎn)物。尤其是原油中伽馬蠟烷化合物含量甚高(伽馬蠟烷/C31值為1.98～2.52),與衛(wèi)305-4井古近系烴源巖含豐富的伽馬蠟烷化合物相對應(yīng),說明原油來源于高鹽環(huán)境的古近系烴源巖。

2.2 氣源對比

產(chǎn)自三疊系的天然氣具有下列特征(見表1)。

①組分特征:CH4含量大多大于94%,C1/C2+值大于19,屬于干氣,與東濮凹陷文留地區(qū)文23氣田典型煤成氣特征相似。

②碳同位素組成特征:δ13C1值為 -30.18‰～-30.10‰、δ13C2值為 -25.45‰～ -25.00‰,與文 23氣田天然氣(δ13C1值為 -29.60 ‰～ -27.98 ‰、δ13C2值為-25.72‰～-23.30‰)非常接近。

表1 戶部寨、文23氣田天然氣族組成及同位素組成

③稀有氣體同位素特征:衛(wèi)79-9井40Ar/36Ar值為1 084.05,與文 23氣田40Ar/36Ar值分布范圍(1 092.80～1 411.80 m)相當。

氣源對比分析[11-15]表明,戶部寨三疊系天然氣來自石炭-二疊系煤系烴源巖,為古生新儲式氣藏。

3 成藏控制因素

3.1 供烴條件

東濮凹陷北部前梨園、濮衛(wèi)、柳屯—海通集、衛(wèi)西、觀城等主要生油次洼具有豐富的油氣源條件。三疊系構(gòu)造與烴源巖配置關(guān)系決定油氣富集程度。

文明寨地區(qū)三疊系構(gòu)造為雙斷式地壘構(gòu)造,兩側(cè)均與古近系沙三下亞段、沙四段烴源巖大面積接觸,雙向供烴,供烴條件好。

衛(wèi)城構(gòu)造形似地壘,三疊系構(gòu)造是衛(wèi)西斷層控制的單斷潛山,西與馬寨次洼沙三段、沙四段烴源巖接觸,但接觸面積不大,局部地區(qū)還與沙三中亞段鹽巖接觸;衛(wèi)城構(gòu)造東側(cè)三疊系東傾延伸至濮衛(wèi)次洼,古近系覆蓋在三疊系之上,小斷層溝通烴源巖。衛(wèi)城構(gòu)造供烴有限,油氣富集程度低。

戶部寨構(gòu)造與衛(wèi)城構(gòu)造相似,由衛(wèi)西斷層控制單斷潛山,戶部寨氣田氣源來自下伏石炭-二疊系烴源巖,西盤下降的衛(wèi)西斷層直接與烴源巖溝通,有利于石炭-二疊系烴源巖生成的天然氣向上運移到三疊系圈閉中聚集成藏。

西部斜坡帶是長垣斷層、石家集斷層控制的斷階構(gòu)造,油氣來自柳屯—海通集洼陷。因長垣、石家集斷層斷距大,三疊系未能與沙三段、沙四段主力烴源巖接觸,供烴靠長垣、石家集斷層溝通。

3.2 儲集空間

多種資料證實,研究區(qū)砂巖基質(zhì)不含油,僅砂巖裂縫含油:①4口取心井證實裂縫含油,砂巖基質(zhì)不含油;②巖心抽提基質(zhì)不含油;③衛(wèi)77-3井測試資料反映主要是裂縫系統(tǒng)出油,基質(zhì)流體未參與流動;④4口井熒光薄片證實基質(zhì)基本不含油,僅個別井段巖心樣品少量含油,如衛(wèi)77-3井4塊樣品僅在2 955.00 m見一條微細裂縫含油(含油比例約2.07%),但分布不均勻,衛(wèi)77-4井6塊樣品僅在2 861.93 m含少量油(裂縫附近樣品,含油比例約4.27%)且分布不均,熒光為黃色、橙褐色、褐色光,明472井3塊樣品僅在2 323.68 m樣品含油(含油比例約10%);⑤鑄體薄片、壓汞資料表明基質(zhì)孔隙結(jié)構(gòu)以微孔和微喉為主,基質(zhì)孔隙度1%～6%,屬于非儲集層—特差儲集層,不具備儲集能力。裂縫既是儲集空間又是滲流通道。

三疊系不整合面頂部沉積了一套軟泥巖,平面分布穩(wěn)定,為三疊系區(qū)域性蓋層;三疊系砂巖內(nèi)部裂縫發(fā)育,縱向裂縫分段發(fā)育,泥巖裂縫欠發(fā)育,砂巖裂縫發(fā)育段與泥巖段及砂巖裂縫發(fā)育段與砂巖裂縫欠發(fā)育段構(gòu)成良好的儲蓋組合,油藏類型為裂縫性油藏。

3.3 構(gòu)造部位

由試油、試采資料,構(gòu)造高部位油藏富集程度高,向低部位逐漸過渡為油水層和水層。衛(wèi)77塊二馬營組Ⅰ砂層組高部位的衛(wèi)75-4井日產(chǎn)油48～50 t,低部位衛(wèi)77-4井為油水同層,更低部位的衛(wèi)77-5井試油為水層,衛(wèi)77塊其他油層組以及明471斷塊不同砂層組同樣具有這一特征。不同斷塊、不同砂層組具有不同的油水界面,為典型的構(gòu)造層狀油藏(見圖7)。

4 成藏模式

三疊系油氣藏受油氣源、裂縫發(fā)育程度和構(gòu)造條件的共同控制,油氣主要來自古近系沙三段、沙四段烴源巖和石炭-二疊系煤系烴源巖,油氣沿斷裂、不整合面運移至三疊系,再由裂縫系統(tǒng)運移到構(gòu)造高部位的裂縫、縫洞中聚集成藏。裂縫既是儲集空間又是滲流通道,供烴條件決定油藏規(guī)模和富集程度。

根據(jù)中央隆起帶北部不同地區(qū)三疊系構(gòu)造特征、供烴條件、油氣藏特征,總結(jié)出東濮凹陷北部三疊系砂巖裂縫油氣藏的3種成藏模式:雙斷雙向供烴成藏,如文明寨、衛(wèi)城油藏(見圖8);單斷雙向供烴成藏,如戶部寨氣藏、濮城油藏(見圖9);單斷單向供烴成藏,如西部斜坡慶祖集、胡狀集、馬寨油藏(見圖10)。

5 結(jié)論

東濮凹陷三疊系砂巖裂縫性儲集層原油來源于古近系,油藏為新生古儲式;天然氣來源于石炭-二疊系,氣藏為古生新儲式。

東濮凹陷三疊系裂縫性油氣藏成藏主控因素為烴源巖、裂縫、構(gòu)造活動,供烴條件決定油氣藏規(guī)模、裂縫提供儲集空間、構(gòu)造控制成藏位置。

東濮凹陷三疊系裂縫油氣藏具有3種成藏模式:雙斷雙向供烴成藏、單斷雙向供烴成藏、單斷單向供烴成藏。

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Key controlling factors and reservoir-forming model of the fractured sandstone reservoirs in Dongpu Sag

Zhao Liangjin1,2,Yang Guanglin2,Wang Ruifei3,Huang Xinwen2,Li Xinjun2,An Hongmei4

(1.Guangzhou Institute of Geochemistry,Chinese Academy of Sciences,GuangZhou510000,China;2.Geophysical Research Institute,Sinopec Zhongyuan Oilf ield Company,Puyang457001,China;3.Postdoctor Workstation,Sinopec Zhongyuan Oilf ield,Puyang457001,China;4.Zhongyuan Oilf ield Company,Sinopec,Puyang457001,China)

Triassic fractured sandstone reservoirs have been found in the north of Central Uplift in Dongpu Sag,Linqing Depression,Bohai Bay Basin.Hydrocarbons accumulate in joints,fractures,and cavities.There is no oil in the matrix.The analysis of group component,stable carbon isotopic compositions and biomarker,and the geochemical characteristics of the oil and gas show that the oil comes from the Palaeogene and the oil reservoir is new bed-generating and old bed-storing;the gas comes from Carboniferous-Permian and the gas reservoir is old bed-generating and new bed-storing.Based on the geochemical characteristics of the oil and gas,the forming conditions were analyzed.The main controlling factors of reservoir formation are source rock,storage space,and structural location.The condition of hydrocarbon generation controls the reservoir scale,the fracture controls space,and the structure controls the oil/gas reservoir location.Based on the Triassic reservoir characteristics of structure,condition of hydrocarbon generation and oil/gas reservoir,the reservoir models were summarized,i.e.two-fault and two-way hydrocarbon supply model,one-fault and two-way hydrocarbon supply model,one-fault and one-way hydrocarbon supply model.

Dongpu Sag;Triassic;fractured sand reservoir;main controlling factor;reservoir modeling

TE122.1

A

1000-0747(2010)02-0196-07

趙良金(1963-),男,湖北黃岡人,博士,中國石化中原油田勘探開發(fā)科學研究院教授級高級工程師,主要從事油田開發(fā)及地球化學方面的研究工作。地址:河南省濮陽市,中國石化中原油田分公司科技部,郵政編碼:457001。E-mail:zlj@zydzy.com

2009-05-29

2009-12-02

(編輯 王大銳 繪圖 曾雙福)