歧口凹陷張東地區(qū)沙河街組油氣成藏條件與主控因素研究

趙勇剛，李忠梅，于長華，董曉偉，邢興，郭秋霞

(中國石油大港油田公司勘探開發(fā)研究院，天津 300280）

歧口凹陷張東地區(qū)沙河街組油氣成藏條件與主控因素研究

趙勇剛，李忠梅，于長華，董曉偉，邢興，郭秋霞

(中國石油大港油田公司勘探開發(fā)研究院，天津 300280）

歧口凹陷張東地區(qū)油氣勘探工作開展較晚，通過基礎(chǔ)地質(zhì)研究認為張東地區(qū)油氣成藏條件優(yōu)越。砂巖輸導(dǎo)層、斷層和不整合面三大輸導(dǎo)體在研究區(qū)不同的構(gòu)造位置相互交叉、疊置、連通構(gòu)成了復(fù)雜多變的輸導(dǎo)體系，進而控制了研究區(qū)油氣聚集部位與油氣藏的分布，而不同的沉積相帶直接影響到儲層物性的好壞，對油氣富集高產(chǎn)具有決定作用。

油氣成藏條件;沙河街組;張東地區(qū);歧口凹陷

張東地區(qū)位于黃驊坳陷中區(qū)歧口凹陷南緣的埕海斷坡區(qū)，處于歧口凹陷向埕寧隆起過渡的斜坡帶上，西以張北斷層為界，東接張東東構(gòu)造帶，北起歧東構(gòu)造，南至羊二莊油田，包括陸地與灘海區(qū)兩部分，勘探面積約120 km2(圖1）。張東構(gòu)造是在前第三系基巖潛山背景上長期繼承性發(fā)展的大型背斜構(gòu)造，總體上呈“南東高、北西低”的構(gòu)造格局。該背斜被EW向張東斷層分割為南、北兩個斷鼻圈閉，斷鼻內(nèi)部發(fā)育一組NEE向、EW向次級斷層［1］。張東地區(qū)緊鄰歧口生油凹陷，油氣資源充沛，構(gòu)造圈閉形成早，數(shù)量多，是大港油田灘海區(qū)重點勘探目標［2］。自始新世以來，該區(qū)先后沉積了古近系沙河街組、東營組，新近系館陶組、明化鎮(zhèn)組和第四系平原組，主力含油層系為古近系沙河街組。由于受古構(gòu)造背景的控制，該區(qū)沙河街組由北向南超覆，形成多個大型構(gòu)造—巖性圈閉，目前在張東和張東東等多個圈閉中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)油氣藏并形成儲量規(guī)模，證實該區(qū)是構(gòu)造—巖性油氣藏勘探的有利地區(qū)。

圖1 埕海斷坡區(qū)構(gòu)造綱要圖Fig.1 Structure outline map of Chenghai ramp

1 油氣成藏條件研究

1.1 緊鄰歧口生烴凹陷，油源充沛

張東地區(qū)緊鄰黃驊坳陷中最大的生油氣凹陷歧口凹陷，該凹陷在多期湖侵體系域中發(fā)育了沙三段、沙二段、沙一段及東營組多套生油層系，暗色泥巖最大累計厚度達3 500 m以上［3］。烴源巖地球化學(xué)特征研究表明，歧口凹陷沙一、二段的烴源巖有機質(zhì)類型為Ⅰ型和Ⅱ型干酪根，各層烴源巖有機質(zhì)豐度較高:有機碳的質(zhì)量分數(shù)均在1.0%以上，氯仿瀝青“A”大于0.1%，總烴的質(zhì)量分數(shù)在700μg/g以上，尤以沙一段最高，沙二段相對較低(表1）。

實測Ro數(shù)據(jù)反映在凹陷邊緣斜坡區(qū)沙一段下部和沙二段烴源巖的熱演化階段已經(jīng)達到低熟—成熟階段(Ro為0.5% ～1.4%）。另外，沙河街組除了發(fā)育暗色泥質(zhì)烴源巖外，沙一段還發(fā)育低熟～成熟的油頁巖，油頁巖厚度一般在10～30 m之間，具有優(yōu)越的生烴能力，這些都為與之毗鄰的張東地區(qū)形成大規(guī)模的油氣聚集提供了良好的物質(zhì)基礎(chǔ)。

表1 歧口凹陷分層系有機質(zhì)豐度參數(shù)Tab.1 Organic matter abundance parameter of different formation in Qikou Depression

1.2 多沉積體系形成多期次多類型儲層

張東地區(qū)沙河街組主要發(fā)育以南部埕寧隆起物源為主的辮狀河三角洲及碳酸鹽巖臺地等多類型沉積體系。通過古地貌、巖石薄片、砂巖百分含量和地震相等分析，發(fā)現(xiàn)沙三、沙二段沉積時期，辮狀河三角洲砂體自 zhuh11x1井、zhuh12井、chh6井、chh1井4個近南北向展布的河道入湖(圖2、圖3），向北部的湖盆方向延伸，三角洲發(fā)育規(guī)模大，橫向和縱向的延伸遠。張東地區(qū)主要為辮狀河三角洲前緣水下分流河道和河口壩沉積。

圖2 Es3沉積體系分布圖Fig.2 The distribution of Es3sedimentary system

圖3 Es2沉積體系分布圖Fig.3 The distribution of Es2sedimentary system

沙一段由于受到湖侵影響，缺乏陸源碎屑沉積，除發(fā)育辮狀河三角洲沉積外，在研究區(qū)西部廣泛發(fā)育碳酸鹽巖臺地沉積，主要巖性為粒屑灰?guī)r、白云巖和白云質(zhì)灰?guī)r(圖4）。

圖4 Es1沉積體系分布圖Fig.4 The distribution of Es1sedimentary system

通過物性資料反映，張東地區(qū)沙河街組儲層物性變化較大，如張東地區(qū)沙二段實測砂巖孔隙度為11.81% ～20.63%，滲透率為(0.61 ～ 714.06） ×10－3μm2;沙一段白云巖孔隙度 4.2% ～16.09%，滲透率(0.14 ～1 380） ×10－3μm2，總體屬于以中孔隙度、低～特低滲透率儲層為主。

這些縱橫向相互交叉疊置的砂體，成巖作用較弱，具有較好的物性條件，為張東地區(qū)的油氣聚集創(chuàng)造了良好的儲集空間。

1.3 良好的生—儲—蓋組合

張東地區(qū)沙河街組是在多期次湖侵體系域中沉積形成的，各體系域分布有一定規(guī)律性，可以形成良好的生、儲、蓋組合。

漫長的沉積過程中，在湖平面低位期，張東地區(qū)主要發(fā)育辮狀河三角洲前緣水道沉積，儲層物性好，距油源近，封堵條件好，可以形成地層油氣藏和巖性油氣藏;隨著湖平面的上升，三角洲退積，張東地區(qū)主要發(fā)育辮狀河三角洲前緣席狀砂和遠岸水下扇，在湖侵沖刷作用下，細粒物質(zhì)被帶走，在層序界面上可以形成孔、滲性較好的砂巖儲層，所夾薄層泥巖可作為局部蓋層;湖侵晚期，廣大湖域成為深水區(qū)，形成具有封堵能力的大套泥巖段，對于下伏的三角洲席狀砂、河口壩以及分流水道則成為區(qū)域性良好的蓋層(圖5）。

圖5 張東地區(qū)QD3－1～CHH8井層序剖面圖Fig.5 The sequence section from QD3－1 to CHH8 wells across Zhangdong area

1.4 豐富的圈閉類型

張東地區(qū)是在前第三系基巖潛山背景上長期繼承性發(fā)展的大型背斜構(gòu)造，受斜坡及斷階背景控制，廣泛發(fā)育的辮狀河前緣砂體與生油巖直接接觸，形成多種圈閉類型，主要包括構(gòu)造圈閉、巖性圈閉以及構(gòu)造—巖性圈閉。

1.4.1 構(gòu)造圈閉

受早期發(fā)育、繼承性活動的羊二莊斷裂、趙北斷層以及次一級斷層控制，在其斷層兩側(cè)形成一系列斷鼻、斷塊構(gòu)造，并且具有繼承性發(fā)育的特點。如ZHH5井及其東側(cè)的斷鼻群位于羊二莊斷層的下降盤，圈閉上傾方向為羊二莊斷層，兩側(cè)被羊二莊斷層的次級斷層遮擋，形成斷塊圈閉;而ZHC1井及其周圍的圈閉為斷鼻背景上的斷塊構(gòu)造圈閉。

1.4.2 巖性圈閉

形成巖性圈閉的主要沉積體包括三角洲分流河道砂體、三角洲前緣滑塌濁積體、河道砂體以及巖性上傾尖滅等。張東地區(qū)古近系沙河街組巖性圈閉主要分布在張東—張東東構(gòu)造之間的斜坡區(qū)及H4井斷層下降盤的斷控斜坡部位，該部位發(fā)育多個低位體系域扇體，它們超覆于下覆地層之上，形成多個相互疊置的巖性體;

1.4.3 構(gòu)造—巖性圈閉

構(gòu)造—巖性圈閉主要分布在張東斷坡區(qū)，是在構(gòu)造背景上發(fā)育的巖性圈閉，古近系沙二、沙三段發(fā)育的水下河道和河口壩沉積，儲層橫向變化大，如ZHH15井背斜圈閉位于張東斷層和ZHH15井南部次級斷層的夾持部位，圈閉幅度較低，儲層受巖性變化的控制較強，易形成構(gòu)造—巖性圈閉。

1.5 多種類型疏導(dǎo)體系

埕海斷坡區(qū)是前古近系發(fā)育起來的繼承性斜坡帶，其節(jié)節(jié)北掉的斷階結(jié)構(gòu)決定了該區(qū)是油氣運移的主要指向。張東地區(qū)位于斷階區(qū)的低部位，主要存在砂巖輸導(dǎo)層、斷層、不整合面三大輸導(dǎo)體，因受盆地構(gòu)造演化、沉積成巖過程、流體活動等諸多因素的影響，多種類型輸導(dǎo)體在三維空間上相互交叉、疊置、連通構(gòu)成了復(fù)雜多變的輸導(dǎo)體系，進而控制了油 氣運移指向與成藏［4］(圖6）。

圖6 張東地區(qū)復(fù)式油氣成藏模式Fig.6 Complex petroleum accumulation model of Zhangdong area

2 油氣成藏與富集主控因素分析

綜合以上分析，張東地區(qū)具有良好的成藏條件，但近幾年埕海地區(qū)的勘探實踐發(fā)現(xiàn)該區(qū)油氣藏分布比較復(fù)雜，油氣運聚規(guī)律難以掌握，成藏主控因素在不同區(qū)域、不同構(gòu)造部位存在一定差異。通過地震、地質(zhì)、地化綜合研究，認為張東地區(qū)油氣成藏與富集的主控因素有以下幾點。

2.1 優(yōu)勢運移方向控制油氣富集區(qū)

通過對埕海地區(qū)流體勢研究表明，張東地區(qū)處于流體勢較低部位，即自高流體勢的歧口凹陷向南、南西方向的張東地區(qū)流體勢能變低;通過對埕海地區(qū)剩余壓力研究表明，張東地區(qū)無異常流體壓力，超壓主要位于張東以北地區(qū)，壓差排烴為油氣運移提供了動力條件［5］;通過對原油流體性質(zhì)綜合分析，從歧口凹陷—斷階區(qū)—埕海高斜坡一線是油氣運移優(yōu)勢方向，平面上原油性質(zhì)由北向南具有明顯變差的特點，即張東地區(qū)的原油性質(zhì)好于南端的趙東、埕海斜坡地區(qū)，比如張東地區(qū)的ZHH6井沙河街組原油密度為0.841 8 g/cm3，南部的CHH6井原油密度為0.953 6 g/cm3;而含蠟量正好相反，自北向南明顯變低，說明油源來自北部的歧口凹陷。由此可見，歧口主凹生成的油氣正是沿優(yōu)勢運移方向順構(gòu)造脊長距離運移至張東地區(qū)再至高斜坡區(qū)聚集成藏的。

2.2 構(gòu)造與巖性雙重控制油氣聚集部位

受構(gòu)造與巖性雙重控制，張東地區(qū)主要存在斷層、不整合面、砂巖輸導(dǎo)層三大輸導(dǎo)體系，三種輸導(dǎo)體系不僅是油氣運移的路徑，也是控制油氣聚集部位的重要因素。

斷層既能作為油氣運移的通道，也能對油氣起遮擋封閉作用，因此，斷層的兩側(cè)是油氣聚集的有利部位。張東地區(qū)受張東斷層、歧東斷層以及趙北斷層等北東向大斷層的控制，區(qū)內(nèi)發(fā)育大量近北東方向或近東西方向的次級斷層及小斷層，正是由于這些斷層與南北向構(gòu)造脊的有利匹配，使得歧口凹陷生成的油氣在向斷坡區(qū)運移的過程中沿砂體和不整合面輸導(dǎo)層進行側(cè)向運移，在遇到斷層遮擋面時進行垂向運移，因此斷層兩邊的斷鼻構(gòu)造斷塊圈閉成為油氣聚集的良好場所，如ZHC1井就是為斷鼻背景上的斷塊—巖性油藏。

砂巖既可以作為油氣的輸導(dǎo)體，又可以作為油氣的儲集空間，特別是發(fā)育程度高，連通性好的砂巖，往往是油氣運移的輸導(dǎo)層。如在張東下降盤的ZHH19、QK17－1－1等井距離很遠，這些井的油層位置既沒有斷層連通也沒有不整合面存在，其彼此之間的油氣運移主要通過滲透性砂巖，因此該區(qū)油氣藏的分布與滲透性砂巖的分布具有很好的相關(guān)性(圖7）。

2.3 優(yōu)勢相砂體控制油氣分布

張東地區(qū)沙河街組主要發(fā)育以南部埕寧隆起物源為主的辮狀河三角洲及碳酸鹽巖臺地等多類型沉積體系。對于張東地區(qū)來說，辮狀河三角洲前緣水下分流河道和河口壩砂體是該區(qū)油氣富集的優(yōu)勢儲集相區(qū)。如ZH5井區(qū)出油層段為分流水道和河口壩，該類砂體靠近物源，埋藏較淺，成巖作用弱，具有砂層厚度大、砂泥分異好、砂巖成熟度高、儲層物性好的特點，有利于油氣的聚集成藏。

圖7 ZH28x2～QK17－1－1井沙一下段砂體對比Fig.7 Comparison of Es1X sand body cross ZH28x2 to QK17－1－1

3 結(jié)論

(1）張東地區(qū)油氣成藏條件優(yōu)越。空間上毗鄰歧口生烴凹陷，繼承性發(fā)育的斷坡背景是油氣運移的主要指向，長期發(fā)育的歧東和張東斷層以及不整合面為油氣運移提供了優(yōu)勢運移通道，與研究區(qū)多套儲蓋組合和多種類型圈閉匹配，使得張東地區(qū)成為油氣富集成藏的有利地區(qū)。

(2）張東地區(qū)存在的砂巖輸導(dǎo)層、斷層和不整合面三大輸導(dǎo)體在研究區(qū)不同的構(gòu)造位置相互交叉、疊置、連通構(gòu)成了復(fù)雜多變的輸導(dǎo)體系，進而控制了研究區(qū)油氣聚集部位與油氣藏的分布，而不同的沉積相帶直接影響到儲層物性的好壞，對油氣富集高產(chǎn)具有決定作用。

(3）張東斷階區(qū)的構(gòu)造背景決定了該區(qū)存在不同的油氣疏導(dǎo)體和豐富的油氣藏類型，也為研究區(qū)形成縱向上相互疊置、平面上疊加連片的復(fù)式油氣藏提供了有利場所。

［1］大港油田科技叢書編委會.第三系石油地質(zhì)特征［M］.北京:石油工業(yè)出版社，1999:120－150.

［2］王光奇，李三忠，周立宏，等.張東斷層成因機制及其與油氣成藏關(guān)系［J］.石油勘探與開發(fā)，2002，29(6）:38－42.

［3］周立宏，肖敦清，蒲秀剛，等.陸相斷陷湖盆復(fù)式疊合油氣成藏與優(yōu)勢相富集新模式［J］.巖性油氣藏，2010，22(1）:7－11.

［4］袁淑琴，丁新林，蘇俊青，等.大港油田灘海區(qū)埕北斷階帶油氣成藏條件研究［J］.石油天然氣學(xué)報(江漢石油學(xué)院學(xué)報），2004，26(增刊）:8－10.

［5］王利.通王斷裂帶沙河街組油氣成藏主控因素研究［J］.海洋石油，2010，30(1）:14－20.

Study on the conditions and controlling factors of petroleum accumulation in Shahejie Formation of Zhangdong area of Qikou Depression

ZHAO Yonggang，LI Zhongmei，YU Changhua，DONG Xiaowei，XING Xing，GUO Qiuxia
(Exploration and Development Research Institute of CNPC Dagang Oil Field Company，Tianjin 300280，China）

Petroleum exploration of Zhangdong area started relatively late，and basic geological studies suggested that the conditions of petroleum accumulation of Zhangdong area were superior.There are three petroleum migration transportation systems including sandstone translocation layers，faults and unconformities.Cross-cutting，overriding，connecting of above mentioned 3 transportation systems in different structural locations in the study area has constituted a complex transportation system，and then control the petroleum accumulation and the distribution of reservoir.Different sedimentary facies control the reservoir properties directly and have a decisive role on petroleum accumulation and productivity.

conditions of petroleum accumulation;Shahejie Formation;Zhangdong Area;Qikou Depression

TE122.3

A

10.3969/j.issn.1008－2336.2011.04.054

1008－2336(2011）04－0054－05

2011－06－16;改回日期:2011－07－06

趙勇剛，男，1983年生，工程師，碩士，石油地質(zhì)專業(yè)，現(xiàn)主要從事油氣成藏方面的研究。E-mail:zyghebei@126.com。