遼東灣地區(qū)遼西低凸起油氣田成藏地質(zhì)條件的差異

李濰蓮,劉 震,劉俊榜,夏慶龍,周心懷

(1.中國石油大學(xué)油氣資源與探測國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 102249; 2.中國海洋石油總公司天津分公司,天津 300452)

遼東灣地區(qū)遼西低凸起油氣田成藏地質(zhì)條件的差異

李濰蓮1,劉 震1,劉俊榜1,夏慶龍2,周心懷2

(1.中國石油大學(xué)油氣資源與探測國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 102249; 2.中國海洋石油總公司天津分公司,天津 300452)

在油氣藏特征、油氣來源、輸導(dǎo)體系等綜合對比分析的基礎(chǔ)上,總結(jié)了遼東灣地區(qū)遼西低凸起 JZ20-2凝析氣田、JZ25-1S油氣田、SZ36-1油田 3個(gè)大中型油氣田成藏模式的差異性。JZ20-2為單向雙源成藏模式,以東營組二段下亞段—東營組三段區(qū)域超壓蓋層分隔,上部東營組正常地層壓力油藏為遼中北洼東營組三段烴源巖排出的油氣沿東營組二段三角洲砂體運(yùn)聚而成,下部沙河街組及潛山超壓凝析氣藏則是由遼中北洼沙河街組烴源巖釋放出的超壓凝析油氣沿不整合運(yùn)聚而成。JZ25-1S為雙向油源混合型成藏模式,遼西凹陷的油氣沿西側(cè)遼西 1號、遼西 2號邊界斷層垂向運(yùn)移到遼西低凸起,同時(shí)遼中凹陷油氣沿東斜坡不整合、砂體側(cè)向運(yùn)移,最終兩個(gè)方向油氣在 JZ25-1S構(gòu)造沙河街組二段砂體或太古界潛山儲(chǔ)集體混合聚集成藏。SZ36-1為單向油源成藏模式,遼中南洼的油氣沿油源斷層-三角洲砂體大規(guī)模、長距離運(yùn)移至 SZ36-1構(gòu)造東營組二段砂體中聚集成藏。

油-源對比;輸導(dǎo)體系;油氣成藏模式;油氣藏特征;遼西低凸起;遼東灣

遼東灣地區(qū)為渤海灣盆地的一個(gè)次級構(gòu)造單元,是下遼河坳陷在海域的延伸部分。郯廬斷裂新生代右行走滑運(yùn)動(dòng)控制了該區(qū)北東走向凹凸相間的構(gòu)造格局[1,2],自西向東依次是遼西凹陷、遼西低凸起、遼中凹陷、遼東凸起、遼東凹陷。遼中凹陷、遼西凹陷均為主力生烴凹陷,又均可細(xì)分為北、中、南 3個(gè)次洼。遼西低凸起東以斜坡與遼中凹陷相鄰,西以遼西 1號、遼西 2號和遼西 3號斷層為界與遼西凹陷相鄰,具有“凹中隆”的特點(diǎn),是油氣聚集的有利區(qū)帶[3],遼東灣目前已發(fā)現(xiàn)的億噸級儲(chǔ)量的大油氣田 SZ36-1,JZ25-1S和天然氣地質(zhì)儲(chǔ)量超過 100×1012m3的 JZ20-2凝析氣田都位于此帶,充分顯示了該區(qū)帶巨大的勘探潛力(圖 1)。SZ36-1,JZ25-1S,JZ20-2油氣田雖同處于遼西低凸起,但位于其不同的部位,成藏條件和成藏過程存在差異,導(dǎo)致其油氣藏特征不同。前人針對某個(gè)油氣田開展過油氣藏特征的研究[4～9],但對這 3個(gè)典型油氣田成藏特征的差異性缺乏系統(tǒng)分析和對比。通過油氣藏特征、油氣來源、輸導(dǎo)體系等的綜合對比分析,總結(jié)這 3個(gè)油氣田成藏模式的差異性,以期對認(rèn)識遼東灣地區(qū)油氣成藏、指導(dǎo)油氣勘探有一定啟發(fā)。

1 油氣藏特征的差異

1.1 JZ20-2凝析氣田

JZ20-2凝析氣田位于遼西低凸起北端,西以遼西 3號斷層與遼西凹陷相鄰,東南側(cè)以斷續(xù)發(fā)育傾向南東的正斷層向遼中凹陷下傾。由于斷層切割,構(gòu)造被分為南、中、北3個(gè)高點(diǎn)(圖1)。基底為元古界和中生界組成的潛山,其上為古近系和新近系披覆背斜。整個(gè)構(gòu)造長約 21 km,寬約 2～3 km。

JZ20-2凝析氣田上部東營組油藏為斷塊控制的正常地層壓力層狀油藏,只存在于中高點(diǎn),儲(chǔ)層為東二段上亞段三角洲相的粉、細(xì)砂巖,流體為低熟-成熟油,地面原油密度 0.836～0.883 g/cm3,粘度 6.8～14.4 mPa·s。下部沙河街組及潛山凝析氣藏為受巖性和斷背斜共同控制的具有底油、底水的異常高壓塊狀凝析氣藏 (壓力系數(shù)為 1.56～1.70),在南、中、北 3個(gè)高點(diǎn)都存在,是 JZ20-2凝析氣田的主力油藏系統(tǒng),儲(chǔ)層由沙河街組一段、二段碳酸鹽巖臺(tái)坪相白云巖、中生界火山巖及元古界混合花崗巖組成,流體主要為高成熟凝析氣,地面凝析油密度 0.750～0.760 g/cm3,粘度小于1 mPa·s。

1.2 JZ25-1S油氣田

JZ25-1S油氣田位于遼西低凸起中北段,西以遼西 1號、遼西 2號斷層為界與遼西凹陷相鄰,東側(cè)向遼中凹陷下傾。構(gòu)造被遼西 2號斷層分割為東西兩個(gè)高點(diǎn) (圖 1)?；诪樘沤鐫撋?其上為古近系和新近系披覆半背斜。整個(gè)構(gòu)造長24 km,寬 9 km。

JZ25-1S油氣田沙河街組二段油氣藏為斷背斜控制的正常地層壓力、邊水層狀油氣藏,其中沙河街組二段氣藏為低-微凝析油含量、帶油環(huán)的凝析氣藏,儲(chǔ)集層為辮狀河三角洲前緣亞相含礫砂巖,地面原油密度 0.854～0.922 g/cm3,粘度 5.10～36.39 mPa·s,地面凝析油密度0.727～0.780 g/cm3,粘度 0.56～1.04 mPa·s。太古界潛山油藏為正常地層壓力、底水塊狀裂縫性油藏,儲(chǔ)集層以片麻巖及其形成的碎裂巖為主[10,11],地面原油密度為 0.864～0.901 g/cm3,粘度 6.50～15.04 mPa·s。

1.3 SZ36-1油田

SZ36-1油田位于遼西低凸起中段,西以遼西1號斷層為界與遼西凹陷相鄰,東側(cè)向遼中凹陷下傾(圖 1)?；诪橄鹿派缁?guī)r潛山,其上為古近系和新近系披覆背斜。整個(gè)構(gòu)造東營組圈閉面積 130 km2。

SZ36-1油田主力油藏含油層位為東營組二段下亞段,油藏類型為受構(gòu)造和巖性控制的正常地層壓力層狀油藏,儲(chǔ)層為三角洲前緣亞相砂巖,地面原油密度 0.962 3 g/cm3,平均地面粘度1 055.8 mPa·s。SZ36-1油田泥巖蓋層厚度較薄,質(zhì)量較差,油藏受到不同程度的水洗氧化,多為重質(zhì)稠油。

圖 1 遼東灣地區(qū)東營組二段下亞段—東營組三段地層壓力系數(shù)等值線圖Fig.1 Contour of formation pressure coefficients from the lower part of the 2ndmember to the 3rd member of the Dongying For mation in the LiaodongBay area

2 油氣來源的差異

依據(jù)伽馬蠟烷、4-甲基甾烷、甲藻甾烷等主要油源參數(shù)及甾烷指紋,將 JZ20-2,JZ25-1S, SZ36-1油氣田原油與遼中凹陷和遼西凹陷烴源巖及鄰近油氣藏中原油進(jìn)行油-巖對比、油-油對比,并結(jié)合烴源巖評價(jià)的結(jié)果,綜合判斷出 JZ20-2,JZ25-1S,SZ36-1油氣田的油氣來源存在差異。

JZ20-2的凝析油主要來源于遼中凹陷北洼沙河街組烴源巖,具備單向油源供烴的特征。JZ20-2凝析油的伽馬蠟烷豐度中等或較高、4-甲基甾烷含量較低,具有高豐度的三環(huán)萜烷、高的Ts/Tm值及重排甾烷,顯示出高成熟的特征, α α αRC27,α α αRC28,α α αRC29規(guī)則甾烷的分布表現(xiàn)為 C27?C28≈C29的“L”型。JZ20-2凝析油的這些甾烷、萜烷特征與現(xiàn)今已鉆達(dá)的烴源巖和已獲得的原油樣品的甾烷、萜烷特征差別均較大。因至今仍無井鉆達(dá)遼中凹陷北洼沙河街組,無法進(jìn)行油-巖的直接對比,但遼東灣地區(qū)僅遼中凹陷北洼沙河街組可以達(dá)到生成凝析氣的高成熟演化階段,因此,遼中凹陷北洼沙河街組烴源巖應(yīng)是 JZ20-2凝析氣田的主力源巖。

JZ25-1S油田的油源主要為遼西凹陷沙河街組三段下亞段烴源巖,同時(shí)遼中凹陷烴源巖貢獻(xiàn)也較大,具備雙向油源供烴的特征。JZ25-1S油田主體原油伽馬蠟烷豐度中等到高、4-甲基甾烷豐富,甲藻甾烷含量低,三環(huán)萜烷豐度中等, C27-重排甾烷和甾烷的 20S,β β異構(gòu)體相對豐度較高,反映原油具有較高的成熟度,為成熟原油; α α αRC27,α α αRC28,α α αRC29規(guī)則甾烷指紋分布呈現(xiàn)出 C27?C28＜C29的偏“V”字型。這些特征與遼西凹陷中洼 SZ29-4-1井東營組二段原油以及遼西凹陷北洼 JZ14-2-1井沙河街組二段原油表現(xiàn)出很好的一致性,而且三者在穩(wěn)定碳同位素分布上也表現(xiàn)出很好的一致性,說明三者油源關(guān)系密切。JZ25-1S主體原油與遼西凹陷北洼 JZ14-2-1井和遼西凹陷中洼 JZ19-2-1井沙河街組三段下亞段烴源巖甾烷和萜烷分布特征相似性較好,但其伽馬蠟烷含量遠(yuǎn)高于沙河街組三段下亞段烴源巖[12],表明 JZ25-1S油田的油源主要來自遼西凹陷沙河街組三段下亞段烴源巖,但又存在一定的差異。JZ25-1S主體原油與遼中凹陷中洼原油、烴源巖的甾烷和萜烷分布特征具有一定的相似性,又存在差異,表明遼中凹陷烴源巖的貢獻(xiàn);另外,JZ25-1S沙河街組二段帶油環(huán)的凝析氣藏的油源可能主要為遼中凹陷北洼沙河街組烴源巖。

SZ36-1油田油源主要來自遼中凹陷南洼沙河街組烴源巖。因至今在遼西凹陷南洼未獲得沙河街組烴源巖樣品,無法進(jìn)行直接的油-巖對比,但可與鄰近的遼西 1號斷層下降盤 LD5-2和LD4-2油田進(jìn)行油-油對比 (圖 1)。對比結(jié)果顯示 3個(gè)油田東營組二段下亞段原油甾烷和萜烷分布特征基本一致,都表現(xiàn)為伽馬蠟烷豐度中等, 4-甲基甾烷中等,含有一定量的甲藻甾烷,規(guī)則甾烷α α αRC27,α α αRC28,α α αRC29指紋均呈 C27?C28＜C29的偏“V”字型分布,但原油成熟度存在明顯差異,且在橫向上不存在明顯的漸變。SZ36-1油田為低熟-中等成熟原油,而LD5-2和LD4-2油田則為典型的未熟油(圖 2)。這說明 SZ36-1與LD5-2和LD4-2之間的遼西1號斷層具有分隔性,SZ36-1油田原油可能主要來自遼中凹陷南洼,LD5-2和 LD4-2油田原油源于遼西凹陷南洼,SZ36-1油田具備單向油源供烴的特征。

圖 2 遼東灣地區(qū)東營組原油 C29甾烷α β β/(α β β+α α α)與 C29甾烷 20S/(20S+20R)相關(guān)圖Fig.2 Correlation betweenα β β/(α β β+α α α)of C29sterane and 20S/(20S+20R)of C29sterane in crude oil from the Dongying For mation of the LiaodongBay area

3 輸導(dǎo)體系的差異

JZ20-2,JZ25-1S,SZ36-1油氣田處于遼西低凸起的不同部位,其西側(cè)陡坡帶邊界斷層的輸導(dǎo)性能、東側(cè)斜坡帶不整合和砂體的輸導(dǎo)性能均存在明顯的差異。

JZ20-2凝析氣田西側(cè)遼西 3號邊界斷層在成藏期輸導(dǎo)性能差,以東側(cè)斜坡帶不整合輸導(dǎo)體系的側(cè)向運(yùn)移為主。遼西 3號斷層?xùn)|營組一段沉積期間基本停止活動(dòng)(東營組一段沉積期、館陶組沉積期斷層生長指數(shù)約 1.0),遼西凹陷沙河街組三段烴源巖的主要生排烴期是東營組沉積末期至明化鎮(zhèn)組沉積期,因此遼西 3號斷層在油氣運(yùn)移的早期已停止活動(dòng),主要起封閉遮擋作用。JZ20-2東斜坡輸導(dǎo)斷層、沙河街組砂體均不甚發(fā)育,而中生界與太古界或元古界、古近系與前古近系之間普遍為不整合接觸關(guān)系,鉆井揭示,太古界或元古界混合花崗巖不整合附近及中生界火成巖不整合附近,裂縫、溶蝕孔隙比較發(fā)育,使不整合構(gòu)成油氣側(cè)向運(yùn)移的重要通道和儲(chǔ)集空間,遼西低凸起中北部潛山為重要含油層系即是有力的證明[13]。

JZ25-1S油氣田西側(cè)遼西 1號、遼西 2號邊界斷層在成藏期為油氣運(yùn)移的重要輸導(dǎo)通道,同時(shí)其東側(cè)斜坡帶具備不整合和砂體輸導(dǎo)體系。通過斷層活動(dòng)性、泥巖涂抹因子和斷面正壓力等多種分析方法的綜合判斷,在成藏期即東營組一段沉積末期 JZ25-1S構(gòu)造西側(cè)遼西 1號、遼西 2號斷層活動(dòng)性較強(qiáng),斷層在沙河街組三段側(cè)向開啟,在 1 800 m以上垂向開啟,斷層具備良好的輸導(dǎo)性能[12]。JZ25-1S東斜坡帶潛山不整合仍然很發(fā)育,而且沙河街組二段辮狀河三角洲砂體在斜坡有一定延伸、側(cè)向連續(xù)性較好。

SZ36-1油氣田西側(cè)遼西 1號邊界斷層在成藏期具備良好的輸導(dǎo)性能,同時(shí)其東側(cè)斜坡帶具備大型三角洲砂體輸導(dǎo)體系。遼西 1號斷層在SZ36-1構(gòu)造附近活動(dòng)時(shí)間長 (從沙河街組三段到明化鎮(zhèn)沉積時(shí)斷層一直在活動(dòng))、活動(dòng)強(qiáng)度大,輸導(dǎo)性能好。SZ36-1東斜坡帶東營組二段三角洲砂體規(guī)模大,連續(xù)性好,儲(chǔ)集物性普遍較好,鉆井統(tǒng)計(jì)平均砂巖厚度為 82～104 m,砂巖孔隙度大于 20%,滲透率大于 100×10-3μm2,側(cè)向輸導(dǎo)能力強(qiáng),為油氣大規(guī)模、長距離運(yùn)移創(chuàng)造了條件。另外,東斜坡帶潛山不整合亦是重要的輸導(dǎo)體系。

4 成藏模式的差異

JZ20-2油氣田為單向雙源成藏模式。因?yàn)槌刹仄谶|西 3號斷層的封閉遮擋,JZ20-2油氣主要來源于遼中凹陷的北洼。由于東營組二段下亞段—東營組三段巨厚湖相超壓泥巖區(qū)域蓋層的分隔[14],上部東營組油藏與下部沙河街組及潛山凝析氣藏的流體互不混合,流體壓力不互相傳遞。東營組油藏為遼中凹陷北洼東營組三段烴源巖排出的油氣(遼東灣東營組三段烴源巖僅遼中凹陷北洼達(dá)到成熟)沿東營組二段上亞段大規(guī)模三角洲砂體或斷層-砂體輸導(dǎo)通道運(yùn)移至遼西低凸起聚集形成。沙河街組及潛山凝析氣藏則是由遼中凹陷北洼沙河街組烴源巖 (尤其是沙街組三段主力烴源巖)釋放出的超壓凝析油氣沿不整合向遼西低凸起側(cè)向運(yùn)移;伴隨超壓流體的運(yùn)移,地層間的流體壓力也在不斷地進(jìn)行傳遞調(diào)整,在有利的構(gòu)造和儲(chǔ)層發(fā)育部位,超壓凝析油氣不斷充注和聚集,能量也不斷積聚,從而形成少見的側(cè)向傳遞型超壓油氣藏[13](圖 3)。

圖 3 遼東灣地區(qū) JZ20-2凝析油氣田成藏模式Fig.3 Hydrocarbon accumulation pattern of JZ20-2 condensate oilfield in the LiaodongBay area

JZ25-1S油氣田為雙向油源混合型成藏模式。遼西凹陷沙街組三段烴源巖生成的油氣由遼西 1號、遼西 2斷層垂向運(yùn)移到遼西低凸起,同時(shí)遼中凹陷沙河街組烴源巖生成的油氣沿不整合、砂體側(cè)向運(yùn)移,最終兩個(gè)方向的油氣在 JZ25-1S構(gòu)造沙街組二段砂體和太古界變質(zhì)巖潛山儲(chǔ)集體混合聚集成藏(圖 4)。JZ25-1S構(gòu)造東營組二段下亞段—東營組三段超壓泥巖區(qū)域蓋層廣泛發(fā)育[14],遼中凹陷沙河街組的油氣多在此套蓋層之下運(yùn)移;遼西凹陷沙街組三段運(yùn)移動(dòng)力不很充足,而且新近紀(jì)以來遼西 1號、遼西 2號斷層活動(dòng)明顯減弱,油氣也不能沿?cái)鄬舆\(yùn)移至淺部,因此多在下部沙河街組和潛山成藏[15]。

SZ36-1油田為單向油源成藏模式。SZ36-1油田油源主要來自遼中凹陷南洼,以綏中三角洲向南推進(jìn)形成的大型三角洲砂體與油源斷層配合構(gòu)成主要輸導(dǎo)體系。遼西 1號斷層把遼西凹陷的油氣輸導(dǎo)至斷層下降盤的東營組二段,因斷層下降盤的東營組二段也發(fā)育大型三角洲砂體,且遼西凹陷烴源巖超壓不發(fā)育[15],油氣運(yùn)移動(dòng)力較弱,油氣就近聚集成藏,形成 LD4-2和LD5-2等油田,而不運(yùn)移到斷層上升盤的 SZ36-1構(gòu)造與遼中凹陷南洼的油氣混合,造成 SZ36-1與LD4-2和LD5-2油田的原油成熟度存在明顯差異(圖 5)。

圖 4 遼東灣地區(qū) JZ25-1S油氣田成藏模式Fig.4 Hydrocarbon accumulation pattern of JZ25-1S oilfield in the LiaodongBay area

5 結(jié)束語

JZ20-2,JZ25-1S,SZ36-1油氣藏成藏模式差異明顯,預(yù)示著這些構(gòu)造鄰近地區(qū)的油氣勘探方向可能有所差異。JZ20-2構(gòu)造附近,應(yīng)加強(qiáng)其東側(cè)斜坡低部位的沙河街組及遼中北洼東營組的勘探。JZ25-1S構(gòu)造附近的遼西低凸起中北段,進(jìn)一步勘探應(yīng)注重西側(cè)遼西 1號、遼西 2號大斷層下降盤的沙河街組砂體,可望找到巖性油氣藏或斷層-巖性油氣藏;另外,此帶東側(cè)斜坡低部位沙河街組砂體和潛山亦有一定的含油可能性。SZ36-1構(gòu)造附近的遼西低凸起中南段東營組二段發(fā)育大型的三角洲砂體,砂體覆蓋低凸起的高部位、東側(cè)的斜坡帶和西側(cè)遼西 1號大斷層下降盤的陡坡帶,進(jìn)一步應(yīng)注意東側(cè)斜坡帶地層巖性油氣藏勘探及遼西 1號斷層下降盤陡坡帶勘探。

圖 5 遼東灣地區(qū) SZ36-1油田成藏模式Fig.5 Hydrocarbon accumulation pattern of SZ36-1 oilfield in the LiaodongBay area

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Differences of geological conditions of hydrocarbon accumulation among fields in the LiaoxiLow Uplift,the Liaodong Bay

LiWeilian1,Liu Zhen1,Liu Junbang1,Xia Qinglong2and Zhou Xinhuai2

(1.State Key Laboratory of Petroleum Resource and Prospecting,China University of Petroleum,Beijing102249,China;2.CNOOC Tianjin Company,Tianjin300452,China)

Based on comprehensive analyses of reservoir features,source rocks and carrier systems,this paper summarizes differencesof hydrocarbon accumulation among three middle and large oilfields(the JZ20-2,JZ25-1S and SZ36-1 oilfields)in the Liaoxi Low Uplift,the Liaodong Bay area.For the JZ20-2 oilfield,the hydrocarbon accumulation pattern is single migration direction and double sources.Separated by the regional overpressure cap rocks consisting of the lower part of the 2ndmember and the 3rdmember of the Dongying Formation,the upper oil pool in the Dongying Formation has nor mal pressure and its hydrocarbonswere generated by source rocks in the 3rdmemberof theDongying Formation in the northernLiaozhong subsag,and migrated along the delta sandbodies in the 2ndmemberof the Dongying Formation,while the lower condensate gas pool in the Shahejie Formation and buried hill has overpressure and the hydrocarbonswere generated by source rocks in the Shahejie Formation in the northern Liaozhong subsag and migrated along unconformities.For the JZ25-1S oilfield,the hydrocarbon accumulation pattern is double migration direction and mixed sources.Hydrocarbons sourced from the Liaoxi sag migrated vertically to the Liaoxi low uplift along the Liaoxi-1 and Liaoxi-2 boundary faults,and hydrocarbons sourced from the Liaozhong sag migrated laterally along unconformities and sandbodies in the eastern slope.Finally,these hydrocarbonsmixed and accumulated in the sandstone of the 2ndmemberof the Shahejie For mation in the JZ25-1S structure and the reservoirs in Archaeozoic buried hills.For the SZ36-1 oilfield,hydrocarbon accumulation pattern is single migration direction and single source.Hydrocarbon sourced from the southern Liaozhong subsagmigrated in large scale and long distance along the faults connecting source rocks and reservoirs and delta sandbodies to sandstones in the 2ndmember of the Dongying For mation in the SZ36-1 structure.

oil-source correlation,carrier system,hydrocarbon accumulation pattern,reservoir characteristics, LiaoxiLow Uplift,LiaodongBay

TE122.1

A

0253-9985(2010)05-0664-07

2010-01-18。

李濰蓮(1969—),女,副教授,石油地質(zhì)學(xué)。

國家“十五”重大科技攻關(guān)項(xiàng)目(SC04TJ-TQL-001)。

(編輯 高 巖)