渤海灣盆地霸縣凹陷輸導(dǎo)體系與新近系油氣運(yùn)聚特征

盧學(xué)軍,劉 華,王建瑞,張永豐,藍(lán)寶鋒

(1.華北油田勘探開(kāi)發(fā)研究院,河北任丘 062552;2.中國(guó)石油大學(xué)地球資源與信息學(xué)院,山東東營(yíng) 257061)

渤海灣盆地霸縣凹陷輸導(dǎo)體系與新近系油氣運(yùn)聚特征

盧學(xué)軍1,劉 華2,王建瑞1,張永豐2,藍(lán)寶鋒1

(1.華北油田勘探開(kāi)發(fā)研究院,河北任丘 062552;2.中國(guó)石油大學(xué)地球資源與信息學(xué)院,山東東營(yíng) 257061)

渤海灣盆地霸縣凹陷新近系油氣藏主要分布在文安斜坡帶的館陶組地層中,油藏類(lèi)型為受斷層控制的斷鼻或斷塊油藏,油藏的分布受有效輸導(dǎo)體系控制明顯。該文從油氣顯示特征及有效通道空間、流體性質(zhì)、含氮化合物等方面研究入手,分析了文安斜坡區(qū)油氣有效輸導(dǎo)體系及油氣運(yùn)聚的特征、規(guī)律,明確了新近系油氣的成藏模式。研究表明,研究區(qū)的輸導(dǎo)體系主要由砂體、斷層、不整合等要素組成,油氣主要來(lái)自霸縣洼槽沙一下亞段烴源巖,油氣沿沙一上亞段、東營(yíng)組和館陶組的砂體、斷層和不整合組成的通道運(yùn)移,隨運(yùn)移距離的不斷增加,運(yùn)移層位逐漸變新,最終在文安斜坡帶的新近系地層中成藏。

輸導(dǎo)體系;油氣運(yùn)移;油藏;新近系;霸縣凹陷;渤海灣盆地

隨著油氣成藏理論的不斷發(fā)展,油氣輸導(dǎo)體系已經(jīng)逐漸成為含油氣盆地成藏研究的核心問(wèn)題。近年來(lái),許多學(xué)者對(duì)輸導(dǎo)體系的分類(lèi)及油氣輸導(dǎo)體系對(duì)成藏的作用進(jìn)行了大量研究[1-5],提出輸導(dǎo)體系是控制油氣運(yùn)聚成藏的關(guān)鍵,是確定油氣成藏模式以及分析油氣藏分布規(guī)律的重要切入點(diǎn)。筆者在油氣輸導(dǎo)體系靜態(tài)要素分析的基礎(chǔ)上,結(jié)合地質(zhì)背景,綜合運(yùn)用有效通道空間系數(shù)、流體性質(zhì)、含氮化合物等多種資料,對(duì)霸縣凹陷新近系油氣藏的輸導(dǎo)體系特征進(jìn)行了分析,明確了研究區(qū)新近系油氣的運(yùn)聚特征,由此為該區(qū)油氣勘探工作提供一定的理論依據(jù)。

1 地質(zhì)概況

霸縣凹陷是冀中坳陷北部一個(gè)重要的含油氣區(qū),其形成主要受控于西部的牛東斷層,為一北東走向,西斷東超、西深東淺的繼承性斷陷盆地,表現(xiàn)為西部洼槽、東部斜坡的結(jié)構(gòu)特征。構(gòu)造上西鄰牛駝鎮(zhèn)凸起,南與饒陽(yáng)凹陷相連,向東過(guò)渡為大城凸起,向北則與廊固凹陷相隔和與武清凹陷相通(圖1)。

圖1 渤海灣盆地霸縣凹陷構(gòu)造單元?jiǎng)澐諪ig.1 Map showing structural unit of the Baxian Sag,Bohai Bay Basin

經(jīng)過(guò)半個(gè)多世紀(jì)的勘探,霸縣凹陷相繼發(fā)現(xiàn)了岔河集、高家堡、鄚州、蘇橋、文安、南孟、龍虎莊、顧辛莊等8個(gè)油氣田,已證實(shí)了館陶組(Ng)、東營(yíng)組(Ed)、沙一段(Es1)、沙二段(Es2)、沙三段(Es3)、石炭—二疊系、奧陶系、寒武系以及中上元古界等多套含油層系。

霸縣凹陷已發(fā)現(xiàn)的新近系油藏集中分布在文安斜坡中部,富集在館陶組儲(chǔ)層中,分布于大套泥巖層之下。油藏類(lèi)型主要為構(gòu)造-巖性復(fù)合油藏,構(gòu)造控制作用居主導(dǎo)。其油質(zhì)以重質(zhì)稠油為主,具有高密度、高粘度、低含蠟、低含硫的兩高兩低特點(diǎn)。此外,館陶組油藏所在地區(qū)的地層水具有較高的地層水總礦化度,以重碳酸鈉型水型為主,顯示出較好的油藏保存條件。

2 輸導(dǎo)體系特征

根據(jù)油源對(duì)比結(jié)果,文安斜坡新近系原油具有它源遠(yuǎn)距離運(yùn)移的特點(diǎn),供烴洼槽為霸縣洼槽,油氣主要由洼槽區(qū)的沙三上亞段烴源巖和少量的沙一下亞段烴源巖提供。從新近系原油的源-藏對(duì)應(yīng)關(guān)系分析,新近系油氣的運(yùn)移縱向上主要經(jīng)過(guò)了沙二、沙一和東營(yíng)組的地層,橫向上跨越了霸縣洼槽至文安斜坡的斷層。因此,霸縣凹陷新近系油藏的輸導(dǎo)體系主要由源-藏之間的砂體、斷層和不整合組成。

文安斜坡區(qū)沙二段、沙一上亞段和東營(yíng)組的砂體較為發(fā)育,分布范圍廣,且厚度較大。相對(duì)而言斜坡中帶厚度最大,向斜坡低部位和高部位砂體厚度逐漸減小。以沙一上亞段砂體為例,其厚度主要介于20～120 m之間,而蘇橋南部地區(qū)厚度最大;其次是斜坡中北部地區(qū)砂體厚度也較大,向斜坡低部位和高部位砂體厚度均逐漸減小(圖2)。各組段的砂體發(fā)育具有一定的繼承性。另外,從斜坡低部位到斜坡高部位砂巖百分比呈漸增趨勢(shì),說(shuō)明砂體的連通性在逐漸變好。

斷層在文安斜坡區(qū)也較為發(fā)育,主要呈北北東和北東向展布,文安斜坡中段見(jiàn)多條斷層呈近平行狀態(tài)分布(圖2)。斷層性質(zhì)多以順向和反向正斷層的形式存在,順向斷層的級(jí)別和規(guī)模普遍大于反向斷層。剖面上,順向斷層與反向斷層相互組合,形成順向階梯狀組合、反向階梯狀組合和壘塹間互狀組合,為油氣的運(yùn)移提供了良好的通道。但由于研究區(qū)發(fā)育的斷層級(jí)別總體較低,在成藏期活動(dòng)性較弱,縱向輸導(dǎo)油氣的能力較差。

在油氣運(yùn)移的過(guò)程中,砂體、斷層以及不整合等要素相互配合,不斷變化組合關(guān)系,構(gòu)成復(fù)合輸導(dǎo)通道。對(duì)文安斜坡的新近系油藏而言,在源—藏空間對(duì)應(yīng)關(guān)系中,斷層和砂體的作用最為明顯,其組合關(guān)系以及斷層的側(cè)向封閉性制約著油氣的運(yùn)移路徑和聚集位置。由于斷層的展布方向與砂體的減薄方向相互垂直,而砂體厚度高值區(qū)對(duì)應(yīng)著斷層發(fā)育區(qū)(圖2),有利于油氣的側(cè)向和短距離的垂向運(yùn)移;砂體和斷層的階梯樣式組合,為油氣沿斜坡逐級(jí)向外帶運(yùn)移創(chuàng)造了條件;而隨著側(cè)向運(yùn)移距離的增加,斷層活動(dòng)性和級(jí)別降低,砂體的厚度也逐漸減薄,有利于油氣的聚集成藏。

圖2 渤海灣盆地霸縣凹陷文安斜坡沙一上亞段砂體與斷層平面分布Fig.2 Distribution of sand body and faults in the upper Es1,Wen’an slope,Baxian Sag,Bohai Bay Basin

3 油氣運(yùn)聚特征

結(jié)合構(gòu)造背景,在油氣顯示范圍及級(jí)別分析的基礎(chǔ)上,結(jié)合有效通道空間系數(shù)、流體性質(zhì)、含氮化合物等資料分析了文安斜坡區(qū)油氣的運(yùn)移方向和路徑。

3.1 有效通道空間系數(shù)

有效通道空間系數(shù)是指油氣顯示段(如熒光顯示、油斑、飽含油等)厚度占整個(gè)運(yùn)載層厚度的百分比[6],比值越大表明運(yùn)載層的輸導(dǎo)能力越強(qiáng)。通過(guò)統(tǒng)計(jì)不同運(yùn)載層有效通道空間系數(shù)的平面分布規(guī)律,可以用來(lái)定量判斷油氣二次運(yùn)移的優(yōu)勢(shì)運(yùn)載層以及油氣運(yùn)移所達(dá)到的最大空間范圍。

根據(jù)油源對(duì)比的結(jié)果,從霸縣洼槽到文安斜坡外帶選擇17口井進(jìn)行了有效通道空間系數(shù)的計(jì)算。研究表明,研究區(qū)有效通道空間系數(shù)存在明顯的變化規(guī)律,從霸縣洼槽到文安斜坡外帶有效通道空間系數(shù)最大的層系越來(lái)越淺,即油氣輸導(dǎo)能力較強(qiáng)的層系越來(lái)越新。如斜坡內(nèi)帶文48井沙一段的有效通道空間系數(shù)為56%,輸導(dǎo)油氣的能力最強(qiáng);至斜坡中帶文11斷塊,東營(yíng)組的有效通道空間系數(shù)最大,顯示出輸導(dǎo)優(yōu)勢(shì);而到了斜坡外帶,館陶組有效通道空間系數(shù)變大,輸導(dǎo)能力逐漸增強(qiáng)(圖3)。

用該方法分析,霸縣凹陷文安斜坡新近系油氣的二次運(yùn)移,從內(nèi)帶到外帶,經(jīng)歷了沙一段、東營(yíng)組、館陶組3個(gè)層系,運(yùn)移的層系逐漸變新,呈現(xiàn)階梯狀的運(yùn)移模式。

3.2 油藏流體性質(zhì)

對(duì)于油氣藏的運(yùn)移、聚集和保存來(lái)說(shuō),油氣水的某些物理性質(zhì)和化學(xué)組成可以提供大量有用的信息[7-11]。文安斜坡區(qū)新近系油藏,從洼槽到斜坡外帶,原油粘度升高、含蠟降低、膠質(zhì)瀝青質(zhì)含量增加,這一物性逐漸變差的總體變化趨勢(shì)間接證明了文安斜坡帶新近系的原油乃是從霸縣洼槽運(yùn)移而來(lái)。

圖3 渤海灣盆地霸縣凹陷文安斜坡二次運(yùn)移有效通道空間系數(shù)平面分布Fig.3 Distribution of the space factor of effective secondary migration pathway in Wen’an slope,Baxian Sag,Bohai Bay Basin

根據(jù)地層水資料,研究區(qū)存在深層的CaCl2型和淺層的NaHCO3型2種地層水?？傮w上,從洼槽區(qū)到斜坡中帶再到斜坡外帶地層水總礦化度逐步遞減(圖4),由此也表明了油氣的運(yùn)移應(yīng)是從內(nèi)帶向外帶方向,與有效空間系數(shù)方法分析的結(jié)果相一致。

3.3 含氮化合物

吡咯類(lèi)含氮化合物具有較強(qiáng)的極性,部分容易被地層吸附,因此,隨著油氣二次運(yùn)移距離的增長(zhǎng),原油中吡咯類(lèi)的絕對(duì)豐度會(huì)降低,成為一種有效的示蹤標(biāo)志[12]。

圖4 渤海灣盆地霸縣凹陷文安斜坡地層水性質(zhì)變化剖面Fig.4 Profile showing the property change of the formation water in Wen’an slope,Baxian Sag,Bohai Bay Basin

結(jié)合地質(zhì)背景,選擇了最有可能表征油氣運(yùn)移的構(gòu)造剖面(圖5),對(duì)剖面方向上所鉆7口井的原油樣品進(jìn)行了吡咯類(lèi)含氮化合物分析。根據(jù)砒咯類(lèi)含氮化合物的特點(diǎn),隨著油氣運(yùn)移距離的增加,1,8-二甲基咔唑(DMC)/1,4-DMC、1,8-DMC/1,5-DMC和1,8-DMC/2,6-DMC三項(xiàng)含氮化合物指標(biāo)均會(huì)增大,反映油氣運(yùn)移的具體路徑。而從圖5中所示指標(biāo)可以看出,從洼槽區(qū)到斜坡外帶,各項(xiàng)含氮化合物的指標(biāo)均呈逐漸增大趨勢(shì),指示著文安斜坡帶的油氣應(yīng)主要沿著斷層和砂體組成的階梯式通道發(fā)生運(yùn)移,在外帶的新近系成藏。

綜合上述分析,霸縣凹陷新近系油氣的有效輸導(dǎo)體系為斷層和砂體,油氣以側(cè)向運(yùn)移為主。研究區(qū)新近系的原油主要來(lái)源于霸縣洼槽的沙三上和沙一下烴源巖,油氣首先沿著控洼的主斷層向上運(yùn)移,在文64塊處以沙一段砂體作為主要運(yùn)載層;隨著向斜坡帶的不斷運(yùn)移,當(dāng)遇到斷層時(shí)發(fā)生層系調(diào)節(jié),在文49塊附近以東營(yíng)組儲(chǔ)集層運(yùn)移為主;最后在文102井區(qū)的館陶組地層發(fā)生聚集,形成新近系油藏。

圖5 渤海灣盆地霸縣凹陷文安斜坡含氮化合物指標(biāo)隨油氣運(yùn)移的變化Fig.5 Section showing the index change of the nitrogen compounds along with the petroleum migration in Wen’an slope,Baxian Sag,Bohai Bay Basin

4 結(jié)論

1)霸縣凹陷新近系油氣藏主要分布在文安斜坡區(qū),屬于源外遠(yuǎn)源成藏,油藏的分布受有效輸導(dǎo)體系控制明顯。

2)研究區(qū)輸導(dǎo)體系主要由沙一上亞段、東營(yíng)和館陶組底的砂體與斷層組成;油氣主要沿砂體做橫向運(yùn)移,受斷層的不斷調(diào)節(jié),運(yùn)移到館陶組砂體成藏,運(yùn)移距離較遠(yuǎn)。

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(編輯徐文明)

PETROLEUM MIGRATION SYSTEM AND NEOGENE PETROLEUM ACCUMU LATION FEATURES IN THE BAXIANSAG,BOHAI BAY BASIN

Lu Xuejun1,Liu Hua2,Wang Jianrui1,Zhang Yongfeng2,Lian Baofeng1
(1.Research Institute ofEx ploration and Development,PetroChina Huabei Oilf ield Company,Renqiu,Hebei 062552,China;2.Earth Science College,Petroleum University of China,Dongying,S handong257061,China)

Neogene reservoirs are mainly distributed in Guantao Formation of Wen’an slope,the Baxian Sag of the Bohai Bay Basin.Reservoir types are fault nose reservoirs and fault block reservoirs controlled by fault.The distribution of reservoir is clearly subjected to effective migration system.By studing oil and gas shows,effective pore space,fluid properties and nitrogen compounds,effective migration system and petroleum accumulation features in Wen’an slop area are analyzed.And accumulation models of Neocene reservoirs are established.Studies have shown,the passage system in the study area is made up of sand bodies,faults and unconformities.Oil and gas is mainly from source rocks in Es1subsection,then it migrates through sand bodies of upper Es1subsection,Dongying Formation and Guantao Formation,faults and unconformities.With the increasing migration distance,migration horizons are getting newer,in the end it gathered in Neogene strata of the Wen’an slope.

migration system;oil-gas migration;reservoir;Neogene;Baxian Sag;Bohai Bay Basin

TE122.12

A

1001-6112(2010)03-0258-04

2009-12-24;

2010-05-31。

盧學(xué)軍(1964—),男,碩士,高級(jí)工程師,從事油氣地質(zhì)勘探與開(kāi)發(fā)研究。E-mail:yjy_lxj@petrochina.com.cn。

中國(guó)石油天然氣股份有限公司重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目(2008D-0702-04)。