东濮凹陷裂缝性砂岩油气藏主控因素及成藏模式

赵良金,杨广林,王瑞飞,黄新文,李新军,安红梅

(1.中国科学院广州地球化学研究所;2.中国石化中原油田分公司勘探开发科学研究院;3.中国石化中原油田博士后科研工作站;4.中国石化中原油田分公司)

东濮凹陷裂缝性砂岩油气藏主控因素及成藏模式

赵良金1,2,杨广林2,王瑞飞3,黄新文2,李新军2,安红梅4

(1.中国科学院广州地球化学研究所;2.中国石化中原油田分公司勘探开发科学研究院;3.中国石化中原油田博士后科研工作站;4.中国石化中原油田分公司)

渤海湾盆地临清坳陷东濮凹陷中央隆起带北部发现三叠系裂缝性砂岩油气藏,油气主要富集在岩石节理、裂缝、缝洞中,基质不含油。通过对油气族组成、稳定碳同位素组成及生物标志化合物进行油气地球化学研究,认为东濮凹陷三叠系砂岩裂缝性油藏原油来源于古近系,油藏类型为新生古储式;天然气来源于石炭-二叠系,气藏类型为古生新储式。在油气地球化学研究的基础上,分析东濮凹陷三叠系砂岩裂缝性油藏成藏条件,认为供烃条件、储集空间、构造部位是油气成藏的主控因素。供烃条件决定油气藏规模、裂缝提供油气储集空间、构造控制油气成藏位置。根据东濮凹陷中央隆起带北部不同地区三叠系储集层构造特征、供烃条件、油气藏特征,总结出东濮凹陷北部三叠系砂岩裂缝性油气藏的3种成藏模式,即:双断双向供烃成藏、单断双向供烃成藏、单断单向供烃成藏。图10表1参15

东濮凹陷;三叠系;裂缝性砂岩储集层;主控因素;成藏模式

1 研究区地质背景

2007年,中原油田在渤海湾盆地临清坳陷东濮凹陷中央隆起带北部文明寨、户部寨、卫城等地区发现了三叠系裂缝性砂岩油气藏(见图1)。油气藏位于继承性发育的构造带,处于濮城—前梨园生油洼陷的油气运移方向。目的层段为中、下三叠统,自上而下划分为二马营组、和尚沟组及刘家沟组(见图2),是一套陆相红色砂泥岩互层,岩性致密,地层厚度500～800 m;油气主要富集在岩石节理、裂缝、缝洞中,基质不含油。此类油气藏在国内尚属首次发现,认识其油气来源、成藏控制因素及成藏模式对指导该区下一步勘探具有重要的意义[1-4]。

2 油气地球化学特征

2.1 油源对比

通过与文明寨地区、濮卫次凹古近系烃源岩、原油性质[5-7]对比,认为三叠系原油来自古近系烃源岩,油藏类型为“新生古储”式。

2.1.1 族组成

原油族组分含量受烃源岩沉积背景、母质、原油演化程度等因素控制。在烃源岩有机质性质相近的前提下,成熟度高的原油具有较高的烃类含量和较低的极性组分含量[6]。

图1 东濮凹陷北部研究区位置图

钻入三叠系的3口井原油饱和烃含量分别为39.44%、40.67%、42.39%,芳烃含量分别为 27.46%、30.22%、28.10%,具有低烷烃含量、高芳烃含量、高非烃含量、含沥青质的特征,与文明寨地区沙河街组原油族组成接近(见图3),同时反映三叠系的原油成熟度相对较低[8],与周边古近系的原油族组成相近,说明其原油很可能来源于热演化程度相对较低的古近系沙三段烃源岩。

2.1.2 原油的稳定碳同位素组成

从稳定碳同位素类型曲线(见图4)可以看出:钻入中生界的3口井(卫75-10井、卫75-3井、卫77-3井)原油组分碳同位素数值和类型曲线变化趋势与古近系原油(明397井、明462井)及卫305井、卫325井、卫18-5井、卫35井、卫20井古近系沙三段烃源岩相似,而与上古生界泥岩、煤岩差距较大,表明文明寨地垒中生界原油与古近系原油具有同源性,油源为濮卫次凹或马寨次凹沙三段、沙四上亚段烃源岩。

2.1.3 生物标志化合物

三叠系原油饱和烃色谱表征成熟度参数 OEP、CPI及环境参数 Pr/Ph值均小于1.0;原油的 OEP、CPI值分别为0.94～0.99和0.92～0.93。在高碳数范围内有微弱的偶数碳优势分布(见图5),主峰碳为nC24、nC28。原油含有丰富的姥鲛烷和植烷,Pr/Ph值分布在0.40～0.42,具有明显植烷优势,说明原油母源生成于咸水深湖相强还原环境[6]。

图2 研究区中、下三叠统综合柱状图

图3 文明寨地区沙河街组、三叠系原油族组成

中生界原油甾萜烷特征与沙三段、沙四上亚段原油特征相近,C27—C29甾烷分布为近乎对称的“V”型(C27≥C29＞C28),成熟度较低,应具有同源性[8,9](见图6)。奥利烷作为“断代”生物标志化合物,地质上出现在白垩纪以后[10]。中生界原油中发现少量奥利烷,反映其应为古近系泥岩排烃的产物。尤其是原油中伽马蜡烷化合物含量甚高(伽马蜡烷/C31值为1.98～2.52),与卫305-4井古近系烃源岩含丰富的伽马蜡烷化合物相对应,说明原油来源于高盐环境的古近系烃源岩。

2.2 气源对比

产自三叠系的天然气具有下列特征(见表1)。

①组分特征:CH4含量大多大于94%,C1/C2+值大于19,属于干气,与东濮凹陷文留地区文23气田典型煤成气特征相似。

②碳同位素组成特征:δ13C1值为 -30.18‰～-30.10‰、δ13C2值为 -25.45‰～ -25.00‰,与文 23气田天然气(δ13C1值为 -29.60 ‰～ -27.98 ‰、δ13C2值为-25.72‰～-23.30‰)非常接近。

表1 户部寨、文23气田天然气族组成及同位素组成

③稀有气体同位素特征:卫79-9井40Ar/36Ar值为1 084.05,与文 23气田40Ar/36Ar值分布范围(1 092.80～1 411.80 m)相当。

气源对比分析[11-15]表明,户部寨三叠系天然气来自石炭-二叠系煤系烃源岩,为古生新储式气藏。

3 成藏控制因素

3.1 供烃条件

东濮凹陷北部前梨园、濮卫、柳屯—海通集、卫西、观城等主要生油次洼具有丰富的油气源条件。三叠系构造与烃源岩配置关系决定油气富集程度。

文明寨地区三叠系构造为双断式地垒构造,两侧均与古近系沙三下亚段、沙四段烃源岩大面积接触,双向供烃,供烃条件好。

卫城构造形似地垒,三叠系构造是卫西断层控制的单断潜山,西与马寨次洼沙三段、沙四段烃源岩接触,但接触面积不大,局部地区还与沙三中亚段盐岩接触;卫城构造东侧三叠系东倾延伸至濮卫次洼,古近系覆盖在三叠系之上,小断层沟通烃源岩。卫城构造供烃有限,油气富集程度低。

户部寨构造与卫城构造相似,由卫西断层控制单断潜山,户部寨气田气源来自下伏石炭-二叠系烃源岩,西盘下降的卫西断层直接与烃源岩沟通,有利于石炭-二叠系烃源岩生成的天然气向上运移到三叠系圈闭中聚集成藏。

西部斜坡带是长垣断层、石家集断层控制的断阶构造,油气来自柳屯—海通集洼陷。因长垣、石家集断层断距大,三叠系未能与沙三段、沙四段主力烃源岩接触,供烃靠长垣、石家集断层沟通。

3.2 储集空间

多种资料证实,研究区砂岩基质不含油,仅砂岩裂缝含油:①4口取心井证实裂缝含油,砂岩基质不含油;②岩心抽提基质不含油;③卫77-3井测试资料反映主要是裂缝系统出油,基质流体未参与流动;④4口井荧光薄片证实基质基本不含油,仅个别井段岩心样品少量含油,如卫77-3井4块样品仅在2 955.00 m见一条微细裂缝含油(含油比例约2.07%),但分布不均匀,卫77-4井6块样品仅在2 861.93 m含少量油(裂缝附近样品,含油比例约4.27%)且分布不均,荧光为黄色、橙褐色、褐色光,明472井3块样品仅在2 323.68 m样品含油(含油比例约10%);⑤铸体薄片、压汞资料表明基质孔隙结构以微孔和微喉为主,基质孔隙度1%～6%,属于非储集层—特差储集层,不具备储集能力。裂缝既是储集空间又是渗流通道。

三叠系不整合面顶部沉积了一套软泥岩,平面分布稳定,为三叠系区域性盖层;三叠系砂岩内部裂缝发育,纵向裂缝分段发育,泥岩裂缝欠发育,砂岩裂缝发育段与泥岩段及砂岩裂缝发育段与砂岩裂缝欠发育段构成良好的储盖组合,油藏类型为裂缝性油藏。

3.3 构造部位

由试油、试采资料,构造高部位油藏富集程度高,向低部位逐渐过渡为油水层和水层。卫77块二马营组Ⅰ砂层组高部位的卫75-4井日产油48～50 t,低部位卫77-4井为油水同层,更低部位的卫77-5井试油为水层,卫77块其他油层组以及明471断块不同砂层组同样具有这一特征。不同断块、不同砂层组具有不同的油水界面,为典型的构造层状油藏(见图7)。

4 成藏模式

三叠系油气藏受油气源、裂缝发育程度和构造条件的共同控制,油气主要来自古近系沙三段、沙四段烃源岩和石炭-二叠系煤系烃源岩,油气沿断裂、不整合面运移至三叠系,再由裂缝系统运移到构造高部位的裂缝、缝洞中聚集成藏。裂缝既是储集空间又是渗流通道,供烃条件决定油藏规模和富集程度。

根据中央隆起带北部不同地区三叠系构造特征、供烃条件、油气藏特征,总结出东濮凹陷北部三叠系砂岩裂缝油气藏的3种成藏模式:双断双向供烃成藏,如文明寨、卫城油藏(见图8);单断双向供烃成藏,如户部寨气藏、濮城油藏(见图9);单断单向供烃成藏,如西部斜坡庆祖集、胡状集、马寨油藏(见图10)。

5 结论

东濮凹陷三叠系砂岩裂缝性储集层原油来源于古近系,油藏为新生古储式;天然气来源于石炭-二叠系,气藏为古生新储式。

东濮凹陷三叠系裂缝性油气藏成藏主控因素为烃源岩、裂缝、构造活动,供烃条件决定油气藏规模、裂缝提供储集空间、构造控制成藏位置。

东濮凹陷三叠系裂缝油气藏具有3种成藏模式:双断双向供烃成藏、单断双向供烃成藏、单断单向供烃成藏。

[1] 赵蔚,蒋飞虎,唐淑艳.东濮凹陷“高阻红”的地质时代与划分对比[J].地层学杂志,2007,31(1):50-55.

Zhao Wei,Jiang Feihu,Tang Shuyan. Thegeologic age,stratigraphic subdivision and correlation of the“high resistivity red bed”in the Dongpu depression,Bohai sea coastal basin[J].Journal of Stratigraphy,2007,31(1):50-55.

[2] 赵俊峰,纪友亮,陈汉林,等.电成像测井在东濮凹陷裂缝性砂岩储层评价中的应用[J].石油与天然气地质,2008,29(3):383-390.

Zhao Junfeng,Ji Youliang,Chen Hanlin,et al.Application of EMI in evaluation of fractured sandstone reservoirs in the Dongpu Sag[J].Oil&Gas Geology,2008,29(3):383-390.

[3] 陈广坡,王天琦,刘应如,等.中国南海某盆地A凹陷灰岩潜山有效裂缝预测[J].石油勘探与开发,2008,35(3):313-317.

Chen Guangpo,Wang Tianqi,Liu Yingru,et al.Prediction of effective fractures in a limestone buried hill,South China Sea[J].Petroleum Exploration and Development,2008,35(3):313-317.

[4] 赵万优,王振升,苏俊青,等.黄骅坳陷埕北断阶带油气成藏系统[J].石油勘探与开发,2008,35(1):34-39.

ZhaoWanyou,Wang Zhensheng,Su Junqing,et al.Poolforming system of Chengbeifault-step zone in Huanghua Depression[J].Petroleum Exploration and Development,2008,35(1):34-39.

[5] 苏惠,许化政,张金川,等.东濮凹陷沙三段盐岩成因[J].石油勘探与开发,2006,33(5):600-605.

Su Hui,Xu Huazheng,Zhang Jinchuan,et al.Origin of 3rd Member salt rock of Shahejie Formation in Dongpu Sag[J].Petroleum Exploration and Development,2006,33(5):600-605.

[6] 张云献,沈忠民,王英,等.东濮凹陷东营组原油地球化学特征与成藏期分析[J].石油学报,2008,29(3):345-349.

Zhang Yunxian,Shen Zhongmin,Wang Ying,et al.Analysis of geochemicalcharacteristics and oil accumulation period in Dongying Formation of Dongpu Sag[J].Acta Petrolei Sinica,2008,29(3):345-349.

[7] 陈昊,张洪波,曹学良,等.东濮凹陷文东地区沙三中亚段沉积相及砂体类型分析[J].石油勘探与开发,2006,35(1):32-35.

Chen Hao,Zhang Hongbo,Cao Xueliang,et al.Facies and sand body types of the middle sub-section of the Es3Formation in Wendong,Dongpu Sag[J]. Petroleum Exploration and Development,2006,35(1):32-35.

[8] 石砥石,王永诗,王亚琳,等.临清坳陷东濮凹陷新近系油气网毯式成藏条件和特征初探[J].地质科学,2007,42(3):417-429.

Shi Dishi,Wang Yongshi,Wang Yalin,et al.An approach to the Neogene meshwork-carpet oil and gas pool-forming system in the Dongpu Sag,Linqing Depression[J]. Chinese Journalof Geology,2007,42(3):417-429.

[9] 蒋有录,常振恒,鲁雪松,等.东濮凹陷古近系凝析气藏成因类型及其分布特征[J].中国石油大学学报(自然科学版),2008,32(5):29-34.

Jiang Youlu,Chang Zhenheng,Lu Xuesong,et al.Genetic types and distribution of Paleogene condensate gas pools in Dongpu depression[J].Journal of China University of Petroleum(Edition of Natural Science),2008,32(5):29-34.

[10] 林壬子,汪双清,徐丽娜,等.潜江凹陷第三系地卟啉的类型及其地球化学意义[J].石油勘探与开发,1993,20(4):23-33.

Lin Renzi,Wang Shuangqing,Xu Lina,etal. Types and geochemical significance of geoporphyrins in the Tertiary system in Qianjiang Depression[J]. Petroleum Exploration and Development,1993,20(4):23-33.

[11] 冯建辉,谈玉明,罗小平,等.东濮凹陷白庙构造油气源与成藏史[J].石油与天然气地质,2003,24(2):130-135.

Feng Jianhui,Tan Yuming,Luo Xiaoping,et al.Hydrocarbon origin and reservoiring history ofBaimiao field in Dongpu depression[J].Oil&Gas Geology,2003,24(2):130-135.

[12] 许化政,周新科.东濮凹陷文留气藏天然气成因与成藏史分析[J].石油勘探与开发,2005,32(4):118-124.

Xu Huazheng,Zhou Xinke.Gas genesis and accumulation history of Wenliu gas pool in Dongpu Sag,Center China[J].Petroleum Exploration and Development,2005,32(4):118-124.

[13] 焦大庆,王德仁,武晓玲.东濮凹陷天然气成藏及富集规律[J].石油与天然气地质,2006,27(6):794-803.

Jiao Daqing,Wang Deren,Wu Xiaoling.Patterns of natural gas accumulation and enrichment in Dongpu depression[J].Oil&Gas Geology,2006,27(6):794-803.

[14] 韦启新,苑小燕.我国东部油田红层沉积特征与油气成藏规律[J].石油学报,2008,29(2):191-194.

Wei Qixin,Yuan Xiaoyan.Sediment features and oil-gas pool forming regularity of red beds in the eastern China oilfields[J].Acta Petrolei Sinica,2008,29(2):191-194.

[15] 汪泽成,郑红菊,徐安娜,等.南堡凹陷源上成藏组合油气勘探潜力[J].石油勘探与开发,2008,35(1):11-16.

Wang Zecheng,Zheng Hongju,Xu Anna,etal.Oil-gas exploration potential for above-source plays in Nanpu Sag[J].Petroleum Exploration and Development,2008,35(1):11-16.

Key controlling factors and reservoir-forming model of the fractured sandstone reservoirs in Dongpu Sag

Zhao Liangjin1,2,Yang Guanglin2,Wang Ruifei3,Huang Xinwen2,Li Xinjun2,An Hongmei4

(1.Guangzhou Institute of Geochemistry,Chinese Academy of Sciences,GuangZhou510000,China;2.Geophysical Research Institute,Sinopec Zhongyuan Oilf ield Company,Puyang457001,China;3.Postdoctor Workstation,Sinopec Zhongyuan Oilf ield,Puyang457001,China;4.Zhongyuan Oilf ield Company,Sinopec,Puyang457001,China)

Triassic fractured sandstone reservoirs have been found in the north of Central Uplift in Dongpu Sag,Linqing Depression,Bohai Bay Basin.Hydrocarbons accumulate in joints,fractures,and cavities.There is no oil in the matrix.The analysis of group component,stable carbon isotopic compositions and biomarker,and the geochemical characteristics of the oil and gas show that the oil comes from the Palaeogene and the oil reservoir is new bed-generating and old bed-storing;the gas comes from Carboniferous-Permian and the gas reservoir is old bed-generating and new bed-storing.Based on the geochemical characteristics of the oil and gas,the forming conditions were analyzed.The main controlling factors of reservoir formation are source rock,storage space,and structural location.The condition of hydrocarbon generation controls the reservoir scale,the fracture controls space,and the structure controls the oil/gas reservoir location.Based on the Triassic reservoir characteristics of structure,condition of hydrocarbon generation and oil/gas reservoir,the reservoir models were summarized,i.e.two-fault and two-way hydrocarbon supply model,one-fault and two-way hydrocarbon supply model,one-fault and one-way hydrocarbon supply model.

Dongpu Sag;Triassic;fractured sand reservoir;main controlling factor;reservoir modeling

TE122.1

A

1000-0747(2010)02-0196-07

赵良金(1963-),男,湖北黄冈人,博士,中国石化中原油田勘探开发科学研究院教授级高级工程师,主要从事油田开发及地球化学方面的研究工作。地址:河南省濮阳市,中国石化中原油田分公司科技部,邮政编码:457001。E-mail:zlj@zydzy.com

2009-05-29

2009-12-02

(编辑 王大锐 绘图 曾双福)