高砂地比條件下斷塊油藏成藏條件研究
——以現(xiàn)河地區(qū)東營組為例

趙海燕,向立宏,趙明亮,劉瑞娟

(1.中國石化勝利油田分公司 現(xiàn)河采油廠,山東 東營 257020; 2.中國石化勝利油田分公司 勘探開發(fā)研究院,山東 東營 257015)

現(xiàn)河地區(qū)位于濟陽坳陷東營凹陷東南部,東營組探明程度低,目前僅發(fā)現(xiàn)300余萬噸探明儲量,已發(fā)現(xiàn)油藏主要集中在中央隆起帶郝家油田、現(xiàn)河油田。東營組屬高鉆遇、低認識層系,現(xiàn)河地區(qū)打到東營組的探井有600多口,但大部分未見油氣顯示。東營組埋藏淺,一般在1 000～1 800 m之間,儲層遠離油源,且現(xiàn)河地區(qū)屬辮狀河三角洲主體發(fā)育區(qū),砂地比一般在40%～80%,油氣輸導條件、蓋層和圈閉條件較為苛刻。因此,油氣在砂地比較高條件下能否獲得突破是該區(qū)面臨的主要問題。筆者基于成藏要素統(tǒng)計、有效油源斷層精細刻畫、泥巖蓋層沉積特征及圈閉組合樣式的研究,對高砂地比條件下東營組的成藏條件開展精細研究,建立相應的成藏模式,對研究區(qū)東營組的勘探具有重要指導作用。

1 區(qū)域構造特征

現(xiàn)河地區(qū)由北向南包括中央隆起帶、牛莊洼陷、陳王斷裂帶3個構造帶。平面上斷裂呈NNE—NE向雁行式、帚狀、羽狀、S型展布。中央隆起帶是研究區(qū)東營組油氣主要聚集帶,為牛莊洼陷北部的一個正向二級構造帶,自東段的東西向展布到西段的北東向展布逐漸過渡。該帶北鄰民豐洼陷,東南接牛莊洼陷,西部傾沒于利津洼陷,是由多個局部背斜和鼻狀構造組成、被斷層復雜化的斷裂背斜構造帶(圖1)。在中央背斜油氣聚集帶的多套含油氣層系中,從沙三段到東營組均含油豐富[1]。

牛莊洼陷是研究區(qū)主要的負向構造帶,也是本區(qū)主要生烴區(qū),斷層發(fā)育較少。東營組沉積時期,由于盆地抬升,洼陷整體地勢相對平坦。洼陷南部的陳王斷裂帶是在古近紀和新近紀由于郯廬大斷裂、八面河斷裂等區(qū)域右旋張剪應力背景下,使該區(qū)基底斷層繼承性活動而產生的右旋張剪應力與斜坡帶的重力作用的迭加效應而形成的雁行狀斷裂構造帶[2]。洼陷內斷層發(fā)育,南傾、北傾斷層交互出現(xiàn),北部地區(qū)北傾斷層較為發(fā)育,走向主要為NE,南部南傾斷層發(fā)育,多呈近東西走向,在NEE向右旋張剪過程中,除產生雁行斜列張性斷層外,還存在SEE-NWW向擠壓,使其東北端伴生NE向褶皺,后被斷裂切割為斷鼻構造,這些構造的形成均為東營組的油氣聚集提供了有利條件。

圖1 現(xiàn)河地區(qū)區(qū)域構造位置

2 高砂地比地區(qū)成藏條件

現(xiàn)河地區(qū)位于東營組辮狀河三角洲的主體部位,砂體非常發(fā)育,但缺少穩(wěn)定的泥巖蓋層,油氣易于散失,成藏圈閉條件較為苛刻。同時,由于東營組遠離油源,油源斷層的活動性對其成藏起到關鍵作用。因此,東營組泥巖的發(fā)育程度、圈閉成藏條件、油源斷層活動性是研究其成藏條件的關鍵所在。

2.1 泥巖蓋層發(fā)育特征

東營組沉積時期,魯西隆起東部為主要物源體系[3- 4],現(xiàn)河地區(qū)靠近物源,主要發(fā)育兩種沉積類型:辮狀河三角洲、辮狀河沉積體系。Ed3層序發(fā)育辮狀河三角洲沉積體系,砂地比高,約為60%～80%,巖性以礫砂、含礫砂為主,層序底部測井曲線具有明顯的反旋回特征;至沉積晚期,逐漸過渡為河流相。Ed2、Ed1層序湖盆水體變淺,由早期的辮狀河三角洲沉積體系逐漸演變?yōu)檗p狀河沉積體系,砂地比一般為40%～60%,沉積物粒度較粗,以含礫砂巖為主,河道化明顯,表現(xiàn)為低角度的河流—泛濫平原沉積,紅色泥巖增多。隨河流分支變遷,砂泥頻繁互層,河道與河道間泥巖頻繁疊置相,泥巖隔層較為發(fā)育。

前人已對泥巖蓋層的有效性進行過大量研究,付廣認為,在河流相沉積環(huán)境中,泥巖單層厚度小于2.5m屬于差蓋層[5-7];張宏國通過泥巖裂縫穿透性數(shù)值模擬研究認為,泥巖層厚度大于3 m時裂縫不能將其穿透[8]。對現(xiàn)河地區(qū)7個儲量塊的統(tǒng)計分析表明(表1),泥巖隔層厚度不均,薄的2～3 m,厚的可達20 m,但一般不小于3 m,說明單層厚度大于3 m的泥巖均可能成為有效蓋層。東營組東南部為主物源區(qū),砂地比高,砂體發(fā)育,泥巖夾層相對較少,大于3 m的泥巖隔層數(shù)一般5～15層,大于10 m的泥巖隔層數(shù)只有1層。西北部地區(qū)及中央隆起帶隨河流分支變遷,河道與河道間泥巖頻繁疊置相對發(fā)育,泥巖夾層增多,大于3 m的泥巖隔層數(shù)一般15～30層,大于10 m的泥巖隔層數(shù)明顯增多,一般發(fā)育5～7層。目前,已鉆遇的油氣顯示井主要集中在泥巖隔層較多的區(qū)域,表明在高砂地比地區(qū),泥巖隔層越多,油氣越不易散失,越有利于油氣聚集。

表1 現(xiàn)河地區(qū)東營組探明儲量區(qū)塊蓋層厚度與油氣關系統(tǒng)計表

以陳王斷裂帶的官7塊為例,該區(qū)砂地比約60%,東營組泥巖單層厚度一般為5～8 m,大于3 m的東營組泥巖隔層數(shù)有16層,縱向上可形成多個油氣聚集圈閉(圖2)。官7塊解釋油層、油水同層、含油水層數(shù)15層,該區(qū)塊平均單井日產油18.5 t。而位于該塊東部的通61井區(qū),砂地比高于官7井,達70%,砂體發(fā)育,但泥巖蓋層相對不發(fā)育,統(tǒng)計該井區(qū)大于3 m的泥巖隔層數(shù)只有5層,泥巖單層厚度一般2～5 m,泥巖隔層數(shù)少,油氣運移到東營組油氣難于聚集,成藏條件不利,僅在通61-11見2層油氣顯示層。

分析表明,高砂地比地區(qū)區(qū)域性泥巖蓋層不發(fā)育,但局部泥巖的發(fā)育也可起到封蓋作用。一般來講,泥巖隔層數(shù)越多,單層厚度越大,圈閉數(shù)量越多,越有利于油氣成藏,兩者的耦合區(qū)是油氣相對富集區(qū)域。

圖2 現(xiàn)河地區(qū)東營組過官7-36-官7-7井南北向油藏剖面

2.2 油氣運移條件

東營組作為源外成藏體系,層位淺,油源遠,油氣只有通過油源斷層的輸導才能運移到圈閉中成藏。油源斷層一般滿足兩個條件:一是切割到有效烴源巖,二是斷層活動期與成藏期匹配。東營組油氣主要來自于沙三中下段及沙四段烴源巖,因此,斷至沙三中下段及其以下烴源巖,且成藏期活動的斷層才可成為油源斷層。筆者通過研究區(qū)大量地震剖面的精細解釋和成藏期斷層活動性分析發(fā)現(xiàn),中央隆起帶和陳王斷裂帶發(fā)育多條同沉積油源斷層,斷層縱向上發(fā)育于斷陷鼎盛時期的沙四段沉積時期,結束于館陶末沉積時期。從成藏期來看,東營凹陷總體發(fā)育東營期、館陶期和明化鎮(zhèn)期3期油氣充注,東營組成藏以晚期成藏為主,即館陶和明化鎮(zhèn)時期。館陶末期—明化鎮(zhèn)成藏期,斷層生長指數(shù)一般在1.05～1.25之間,斷距在50～300 m之間。其中,中央隆起帶斷層活動性最強,如河125斷層、河4斷層、郝1斷層等,斷層的活動性都在1.2以上,其次為陳王斷裂帶發(fā)育油源斷層,如王65斷層、官114斷層等,斷層活動性一般在1.05～1.1之間(圖3)。由此可見,研究區(qū)油源斷層在館陶末—明化鎮(zhèn)成藏期均為活動斷層,油源斷層的發(fā)育為油氣從深部烴源巖運移至淺部東營組成藏提供了有利的條件。

2.3 圈閉條件

現(xiàn)河地區(qū)東營組油氣藏類型主要為斷層控制的構造油藏,區(qū)內油氣成藏的有利圈閉一般要具備兩個條件,一是油源斷層控制的圈閉,二是由多條斷層組成復式圈閉。

東營組由于砂地比高,油氣進入東營組巨厚的砂體散失較快,不利于油氣進行遠距離運移。因此,能夠成藏的圈閉往往為靠近油源斷層的圈閉。油源斷層控制的圈閉具有油氣優(yōu)先充注的優(yōu)勢,油源斷層的垂向輸導可使油氣直接進入東營組圈閉成藏。

東營凹陷在古近紀—新近紀期間經(jīng)歷了兩次構造運動,即濟陽運動和東營運動。漸新世末,受東營運動影響,淺部板塊活動的擠壓應力場及郯廬斷裂帶右旋走滑的聯(lián)合控制下,研究區(qū)東營組形成了多條近NNE、NEE向的沉積斷層。其中,一、二級斷裂為主控斷層,多為油源斷層,平面上由多段弧形或帚狀斷裂組成;三、四級斷裂為伴生構造或反向調整構造[9]。次級斷層有的與生長斷層傾向相同,有的與生長斷層傾向相反,將早期形成的褶曲地層橫向切割,形成了同向“多”形、同向“Y”形、反向“Y”形及復合“Y”形的同沉積構造組合形式。上述斷裂帶與東營組儲層共同形成了“Y”型、“多”型微幅、反向斷塊圈閉。復雜化的圈閉群往往是油氣通過東營組時優(yōu)先選擇的聚集場所。油氣經(jīng)過油源斷層輸導后可直接進入復式圈閉中,而多條斷層相互斷接增加了斷層兩盤砂泥對接的概率,油氣可夾持在層層疊置的圈閉中成藏。

圖3 現(xiàn)河地區(qū)東營組油源斷層成藏期斷層活動指數(shù)

3 油氣成藏模式

綜合上述分析,在高砂地比背景下的現(xiàn)河地區(qū),油氣成藏模式為“油源斷層就近聚集、圈閉復式夾持成藏、泥巖多層封蓋、油氣疊置富集”。

以河4-105區(qū)塊東營組的構造油藏為例,該塊位于中央隆起帶西段郝家鼻狀構造上,其東營組油藏埋深1 380～1 860 m,油層厚度0.6～8.0 m,儲層巖性以細砂巖為主,屬河流相沉積。區(qū)內兩條并列的北傾斷層為主要油源斷層,近東西走向,傾角約45°～50°,落差30～80 m,延伸長度約2 km,與另外四條南掉小斷層相交切形成花型復式構造圈閉群。油氣經(jīng)北傾油源斷層輸導進入圈閉群被斷層多次遮擋成藏,形成多個層層疊置的油藏(圖4)。

圖4 現(xiàn)河地區(qū)東營組過河4-斜113-河4-斜110井南北向油藏剖面

基于上述模式,依據(jù)“油源斷層就近找圈閉、多層泥巖毯下找油藏”的勘探思路,通過油源斷層、泥巖隔層、圈閉類型的3個要素疊加,并結合東營組上下油氣顯示情況,可有效指導研究區(qū)東營組的勘探實踐。

4 結 論

(1)現(xiàn)河地區(qū)東營組為源外成藏體系,層位淺,距離油源較遠,廣泛發(fā)育的有效油源斷層為本區(qū)油氣輸導提供了有利條件。

(2)現(xiàn)河地區(qū)東營組具有高砂地比的特點。盡管區(qū)域性泥巖蓋層不發(fā)育,但局部泥巖發(fā)育也可起到封蓋作用。一般來講,泥巖隔層數(shù)越多,單層厚度越大,圈閉的數(shù)量越多,越有利油氣成藏,兩者的耦合區(qū)是油氣相對富集的區(qū)域。

(3)現(xiàn)河地區(qū)東營組普遍發(fā)育“Y”型、“多”型微幅、反向斷塊圈閉。這些復雜化的圈閉群往往是油氣通過東營組時優(yōu)先選擇的聚集場所。

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