黃驊坳陷南部巖性油氣藏有利區(qū)帶預(yù)測

姚 芳 盧 異 何婉茹 徐金蓮

摘要:以“滿凹含油”理論為指導(dǎo),對黃驊坳陷南部孔二段沉積演化背景、沉積相帶及烴源巖分布特征開展研究,落實(shí)湖盆內(nèi)部孔二段沉積期發(fā)育的坳陷型盆緣辮狀河三角洲沉積體系為巖性油氣藏分布有利區(qū)帶,具備形成自生、自儲型巖性油氣藏的基本條件。同時(shí),對孔二段自生、自儲型油氣藏分布規(guī)律進(jìn)行分析、總結(jié),結(jié)合原始沉積構(gòu)型與構(gòu)造的配置關(guān)系,提出了黃驊坳陷南部孔二段巖性油氣藏潛力區(qū)。

關(guān)鍵詞:巖性油氣藏;孔二段;烴源巖;三角洲;黃驊坳陷

中圖分類號:TE122.3文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

前 言

黃驊坳陷南部位于滄東斷層與徐西斷裂夾持的斷陷區(qū),由孔店構(gòu)造帶及東西兩側(cè)凹陷帶3部分組成,形成“兩凹一隆”的雙斷型格局(圖1),經(jīng)過

30 a勘探與開發(fā),已發(fā)現(xiàn)油氣田廣泛分布于孔店二級構(gòu)造帶上[1]。根據(jù)黃驊坳陷南部目前所具有的斷陷盆地格局和孔店二級古隆起構(gòu)造形態(tài),現(xiàn)有研究一般認(rèn)為孔二段沉積期湖盆也為斷陷盆地[2],但現(xiàn)今“兩凹一隆”的構(gòu)造格局為多期構(gòu)造疊加結(jié)果,并不能代表湖盆形成時(shí)期古構(gòu)造格局。黃驊坳陷南部前期勘探以構(gòu)造找油為主,受“定凹選帶”勘探思想影響,孔二段巖性油氣藏勘探未能取得重大突破[2]。為此,以巖性油氣藏為主要勘探目標(biāo),對孔二段烴源巖分布、沉積相帶及黃驊坳陷南部孔二段沉積演化史重新認(rèn)識,同時(shí)對已勘探的孔二段自生、自儲型油氣藏分布規(guī)律進(jìn)行總結(jié),以此為基礎(chǔ),對巖性油氣藏的潛力區(qū)帶進(jìn)行了預(yù)測。

1 沉積演化新認(rèn)識

1.1 沉積中心變化

鉆井資料揭示黃驊坳陷南部孔二段地層具有中間厚兩側(cè)薄的特點(diǎn)。垂直邊界斷層的連井對比剖面顯示,靠近滄東斷層、徐西斷層的井地層厚度小,位于中央孔店二級構(gòu)造帶的井沉積厚度大。地震資料同樣顯示孔二段時(shí)期滄東、徐西凹陷沉積厚度小。位于湖盆中心的孔店二級構(gòu)造帶,沉積厚度大于兩側(cè)地層。分析認(rèn)為,孔一段沉積期邊界斷層滄東斷層和徐西斷層開始活動(dòng),受2斷層控制,湖盆兩側(cè)發(fā)生沉降,沉積中心由盆地中部向盆地兩側(cè)轉(zhuǎn)移并快速堆積,此時(shí)孔店二級構(gòu)造帶逐步形成,其沉積厚度明顯小于兩側(cè)凹陷。地層厚度變化反映孔店二級構(gòu)造帶經(jīng)歷了由孔二段沉積期的沉降區(qū)轉(zhuǎn)變?yōu)榭滓欢纬练e期的隆升區(qū)的過程,滄東、徐西凹陷則由孔二段沉積期的相對隆升轉(zhuǎn)變?yōu)榭滓欢纬练e期的沉降區(qū),從而形成了現(xiàn)今兩凹一隆的構(gòu)造格局?？椎甓墭?gòu)造帶上的主控?cái)嗔芽孜?、孔東斷層上下盤孔二段厚度無明顯變化,孔一段地層厚度則表現(xiàn)為明顯的下降盤地層厚度大于上升盤地層厚度,表明孔東、孔西斷層發(fā)育于孔二段沉積后,并控制了孔一段的沉積?？椎甓墭?gòu)造帶實(shí)際上是孔一段沉積期滄東、徐西斷層活動(dòng)的派生產(chǎn)物,是一種地層轉(zhuǎn)換褶皺作用的結(jié)果。

1.2 地震相特征

三維地震資料顯示,孔二段地震相主體以平行、高振幅、高連續(xù)性反射為特征,反映孔二段沉積水動(dòng)力條件較弱,沉積環(huán)境為深湖—半深湖靜水沉積。中振幅、中連續(xù)性前積地震相為三角洲前緣地震反射特征,在盆地邊部廣泛分布,呈扇形向盆地內(nèi)部延伸,且盆地西側(cè)分布較東部邊界多。

1.3 砂巖分布規(guī)律

根據(jù)測井資料,編制孔二段砂巖等厚圖(圖2)。砂巖等厚圖顯示,孔二段砂巖分布具有由凹陷區(qū)向中央隆起減薄的特征?？拷吔鐢鄬觾蓚?cè)的凹陷區(qū)砂巖厚度大,發(fā)育6個(gè)砂巖厚度相對較大的地區(qū),砂巖厚度最大達(dá)100 m以上;而中央隆起孔店二級構(gòu)造帶則以暗色泥巖及油頁巖為主,沉積薄層細(xì)砂巖、粉砂巖,厚度僅為10 m左右。

1.4 巖心沉積相分析

巖心資料及粒度分析資料顯示孔二段沉積期廣泛發(fā)育具水平層理的暗色泥巖、油頁巖,反映孔二段主要為深湖—半深湖亞相沉積。湖盆沉積砂巖粒度細(xì),以細(xì)砂—粉砂巖為主,砂巖分選性較好,碎屑磨圓度較高,結(jié)構(gòu)成熟度與成分成熟度高,具有槽狀交錯(cuò)層理和楔形交錯(cuò)層理。泥巖為暗色泥巖及暗色油頁巖,為典型三角洲前緣沉積特征,并在靠近邊界斷層的凹陷中較為發(fā)育。

1.5 沉積演化分析

通過對沉積中心、地震相、碎屑顆粒粒度、砂體分布規(guī)律、巖心資料、測井資料綜合分析可以確定,孔二段沉積期湖盆沉降中心位于湖盆中部的孔店二級構(gòu)造帶,此時(shí)孔店二級構(gòu)造帶尚未形成。黃驊坳陷南部孔二段沉積期沉積水體較深,為湖盆發(fā)育期,主要發(fā)育深湖—半深湖沉積。陸源碎屑物由湖盆四周注入,湖盆邊部物源注入?yún)^(qū)發(fā)育三角洲沉積,并延伸至湖盆內(nèi)部,而位于湖盆中心的孔店二級構(gòu)造帶發(fā)育遠(yuǎn)離物源的深湖—半深湖相沉積,發(fā)育厚層油頁巖、暗色泥巖及少量水下扇和三角洲前緣遠(yuǎn)端席狀砂沉積。

2 巖性油氣藏發(fā)育規(guī)律

統(tǒng)計(jì)中國陸相沉積盆地中已發(fā)現(xiàn)的巖性-地層型油氣儲量,55.3%的油氣儲量分布于三角洲前緣相砂體中,其次為河流相和水下扇砂體油氣儲量,分別占13%和12.6%,而洪積扇、沖積扇和灘壩砂體油氣儲量只占5%～6%[3]。很多巖性-地層圈閉的形成,既需要適宜的巖性組合條件,儲集體在側(cè)向也要有尖滅式終止條件。由此可見,有利沉積相帶、沉積巖性及地層尖滅帶對巖性-地層油氣藏形成及分布具有明顯的控制作用。這也正是巖性油氣藏在三角洲前緣相砂體中最為發(fā)育的原因。陸相沉積儲層儲集物性變化快,油氣難以在其中進(jìn)行長距離運(yùn)移,即使巖性圈閉中有斷層可以作為油氣運(yùn)移通道,油氣通常也主要沿?cái)鄬哟瓜蜻\(yùn)移,而沿儲層的側(cè)向運(yùn)移距離仍然較短[4]。因此,通常只有位于烴源區(qū)內(nèi)的巖性圈閉才最易捕獲油氣聚集成藏,而遠(yuǎn)離烴源巖區(qū)的巖性圈閉即使具有極好的圈閉條件也較難捕獲油氣[5-7]。

黃驊坳陷南部兩凹一隆的構(gòu)造格局決定了巖性油氣藏的發(fā)育規(guī)律和分布范圍?？锥纬练e期沉積水體較深,是湖盆沉積的主要發(fā)育時(shí)期,發(fā)育深湖—半深湖沉積體系和三角洲沉積體系?？锥纬练e期坳陷型盆緣辮狀河三角洲沉積以近源、多物源沉積為主,盆地內(nèi)部發(fā)育王官屯、棗園、烏馬營、滄東、小集及舍女寺三角洲前緣砂體(圖3),棗園東部、段六撥、風(fēng)化店和東關(guān)地區(qū)三角洲前緣靠湖一側(cè)發(fā)育有水進(jìn)期滑塌濁積體。三角洲沉積相關(guān)砂體與廣泛發(fā)育的湖泊相暗色泥巖、油頁巖分布區(qū)域重疊或緊密相鄰,成為巖性油氣藏發(fā)育有利區(qū)域。

3 孔二段油氣分布與巖性圈閉

3.1 孔二段油氣分布

黃驊坳陷南部孔二段廣泛發(fā)育湖泊相暗色泥巖、油頁巖,湖盆中心最大厚度達(dá)400 m,有機(jī)質(zhì)豐度高,生油母質(zhì)類型好,生烴能力強(qiáng),并具有早生、早排的特點(diǎn),生油門限深度與異常壓力產(chǎn)生深度相近,生-運(yùn)配置關(guān)系極佳[8]。滄東凹陷和南皮凹陷為黃驊坳陷南部主要生油凹陷,埋藏史和熱史資料證實(shí),孔一段沉積末期2凹陷已開始生烴,沙河街組—東營組沉積期全面進(jìn)入生烴、排烴期。對黃驊坳陷未熟—低熟油生油門限深度及門限溫度研究,確定有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化生烴的門限深度為2 800 m,埋深大于3 100 m的烴源巖則已進(jìn)入成熟范圍[9]。陸相沉積的多水系和沉積水體的頻繁收縮與擴(kuò)張,使沉積砂體與烴源巖交疊而形成大面積接觸,沉積砂體作為儲集層具有得天獨(dú)厚的成藏條件,并最終形成孔二段自生、自儲型油氣藏。

黃驊坳陷南部孔店二級構(gòu)造帶孔二段構(gòu)造油氣藏已取得了良好開采效果,舍女寺三角洲油氣勘探也取得突破性進(jìn)展,發(fā)現(xiàn)巖性油氣藏。舍女寺地區(qū)受后期拗陷作用影響,孔二段埋藏深度達(dá)2 900～3 500 m,深埋藏使烴源巖進(jìn)入生油門限,而孔二段三角洲前緣砂體向下尖滅,上傾方向被滄東斷層側(cè)向封堵,形成了舍女寺油田自生、自儲型構(gòu)造-巖性油氣藏。

3.2 巖性圈閉類型

孔二段沉積后湖盆邊部滄東斷裂和徐西斷裂的掀斜作用和大幅度不均勻拗陷作用改變了原始沉積期的沉積地層產(chǎn)狀,傳統(tǒng)巖性油氣藏類型發(fā)生改變,因此,必須結(jié)合構(gòu)造從新的角度對巖性油氣藏進(jìn)行認(rèn)識。根據(jù)原始沉積構(gòu)型與構(gòu)造配置關(guān)系分析認(rèn)為,孔二段發(fā)育巖性尖滅型圈閉可以分為2類:砂體上傾尖滅型巖性圈閉,為孔二段沉積期湖盆發(fā)育的三角洲前緣后期由于湖盆中部孔店二級構(gòu)造帶隆升在孔店二級構(gòu)造斜坡帶形成的典型砂體上傾尖滅圈閉;砂體下傾尖滅型構(gòu)造巖性圈閉,即三角洲沉積向湖心推進(jìn)過程中發(fā)育的進(jìn)積砂體,由陸地向湖泊砂質(zhì)逐漸減少,當(dāng)上傾部位斷層具有封閉性時(shí)即可形成砂體向下尖滅型圈閉,已投入開發(fā)的舍女寺油氣藏即為該圈閉類型(圖4)。通過對孔二段沉積背景再認(rèn)識認(rèn)為,黃驊坳陷南部巖性油氣藏勘探潛力很大。

3.3 巖性油氣藏有利區(qū)帶

“滿凹含油”理論[3]認(rèn)為在富油氣凹陷內(nèi),優(yōu)質(zhì)烴源巖提供了豐富的油氣資源,湖水的進(jìn)退使砂體與烴源巖間互,大面積接觸,從而使儲集體有最大的成藏機(jī)會,因此,含油范圍超出二級構(gòu)造帶,包括斜坡區(qū)的凹陷各部位均有油氣藏的形成與分布?！皾M凹含油”理論的提出突破了“定凹選帶”理論,實(shí)現(xiàn)滿凹勘探。中國陸相盆地中有相當(dāng)數(shù)量巖性油氣藏分布于凹陷斜坡低部位,甚至是向斜的中心部位。因此勘探無禁區(qū),尋找?guī)r性油氣藏不應(yīng)局限于正向構(gòu)造帶,應(yīng)繼續(xù)往向斜坡區(qū)和凹陷的低部位推進(jìn),實(shí)現(xiàn)巖性油氣藏勘探的突破[10-12]。以對孔二段沉積演化背景及已探明自生、自儲型油氣藏分布規(guī)律為基礎(chǔ),以“滿凹含油”理論為指導(dǎo),結(jié)合構(gòu)造條件對孔二段巖性油氣藏發(fā)育區(qū)帶三角洲沉積體系及滑塌濁積巖沉積體系成藏能力進(jìn)行分析,指出了黃驊坳陷南部巖性油氣藏勘探潛力方向。

3.3.1 砂體上傾尖滅型巖性油氣藏

砂體上傾尖滅型巖性油氣藏有利區(qū)主要集中于孔店二級構(gòu)造帶斜坡區(qū)?？椎甓墭?gòu)造帶西側(cè)發(fā)育有盆緣砂體——棗園三角洲前緣砂體、滄東三角洲前緣砂體。孔二段沉積后,受滄東斷層掀斜作用影響,孔店二級構(gòu)造帶開始發(fā)育,孔一段沉積末期孔店二級構(gòu)造帶基本形成,使湖盆內(nèi)發(fā)育的棗園三角洲前緣砂、滄東三角洲前緣砂向孔店二級構(gòu)造帶翹起,砂巖百分含量向上傾方向降低,導(dǎo)致單砂體向上傾方向減薄、尖滅,儲集物性變差,有利于形成砂體上傾尖滅型巖性油氣藏。地層含砂率為30%左右的區(qū)帶往上傾方向低值區(qū)的過渡帶成為巖性圈閉發(fā)育最有利部位,具備形成中—大型自生、自儲巖性油氣藏的基本條件?？椎陿?gòu)造帶西斜坡鄰近孔二段時(shí)期湖盆的沉積中心,烴源巖評價(jià)證實(shí),該地區(qū)新近系沉積期已進(jìn)入生油門限,烴源巖發(fā)育,具有較大的生烴潛力,與斜坡帶上發(fā)育的三角洲前緣砂體組合,具備形成砂體上傾尖滅型巖性油氣藏的有利條件。在孔店二級構(gòu)造帶西斜坡高部位的棗58、棗46、棗45井已獲得了工業(yè)油流,但鉆井相對較少,應(yīng)該繼續(xù)向低部位推進(jìn),油氣潛力較大。

3.3.2 砂體下傾尖滅型構(gòu)造-巖性油氣藏

孔二段沉積期,湖盆南端烏馬營地區(qū)古地貌為南高北低,低位域發(fā)育下切谷充填砂體,湖侵體系域與高位體系域發(fā)育緩坡背景下的辮狀河三角洲沉積,沉積地層由北向南超覆,形成烏馬營三角洲復(fù)合體。烏馬營三角洲主體位于烏7井—烏2井—烏14附近,呈扇形分布,地震剖面見前積反射結(jié)構(gòu),砂巖較為發(fā)育。烏馬營三角洲分布范圍內(nèi)烴源巖較發(fā)育,孔二段烴源巖埋藏深也已進(jìn)入生油門限,雖然其厚度僅約為60 m,但具有良好的生烴能力。被烴源巖包裹的三角洲前緣砂體具備直接捕獲烴源巖生成油氣的優(yōu)越條件,三角洲朵葉體上的烏7井孔二段也見到良好油氣顯示,試油獲工業(yè)油流,顯示了該區(qū)巖性油氣藏勘探的潛力。

4 結(jié) 論

(1) 通過對沉積中心、地震相、粒度分析、砂體分布規(guī)律、巖心資料、測井資料綜合分析重建孔二段時(shí)期的古地理格局,認(rèn)為孔二段沉積期湖盆沉降中心位于湖盆中部的孔店二級構(gòu)造帶,孔店二級構(gòu)造帶是孔一段沉積期地層隆升的產(chǎn)物。

(2) 根據(jù)原始沉積構(gòu)型與構(gòu)造配置關(guān)系分析認(rèn)為,孔二段發(fā)育2類巖性油氣藏類型——砂體上傾尖滅型巖性油氣藏和砂體下傾尖滅型構(gòu)造巖性油氣藏。

(3) 黃驊坳陷南部孔二段沉積時(shí)期沿湖盆邊部物源口發(fā)育的三角洲沉積體系及滑塌濁積巖沉積體系是重要的巖性油氣藏發(fā)育區(qū),提出孔店二級構(gòu)造帶斜坡區(qū)、烏馬營三角洲前緣砂是巖性油氣藏潛力區(qū)。

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編輯 董志剛