东营凹陷南斜坡西段孔一-沙四下亚段红层成藏特征

2011-11-02崔建国

中国石油大学胜利学院学报 2011年1期

关键词：油源红层亚段

崔建国

(中国石化胜利油田分公司地质科学研究院,山东东营257015)

东营凹陷南斜坡西段孔一-沙四下亚段红层成藏特征

崔建国

(中国石化胜利油田分公司地质科学研究院,山东东营257015)

孔一-沙四下亚段是红层的主要发育层段,是东营凹陷南部勘探程度较低的层系,具有较大的勘探潜力。该层系成藏规律复杂,油气富集规律认识不清。通过对成藏的系统剖析,明确研究区具有“三洼三层”的供油特点,输导体系分为两种运聚模式,提出油源断层断距决定上升盘有利含油层段等新的成藏认识,能够有利的指导红层的勘探,对东营南坡油气勘探和储量接替具有现实的指导作用。

红层;输导体系;断层;断距;油气成藏

红层是指东营凹陷断陷初始期氧化环境下的沉积物,主要发育层段是孔一亚段和沙四下亚段。由于红层本身不具有生油能力,虽然多口井见到油气显示,但由于断裂系统及油气规律复杂,一直缺乏系统和深入的分析,从而制约了红层的勘探进程。笔者通过精细解剖,明确红层油源及其油气富集规律,以此指导该区的油气藏勘探。

1 地质概况

1.1 构造发育特征

东营凹陷由于构造运动的影响,具有北断南超的构造特点。南斜坡位于东营凹陷的南部缓坡带,北邻博兴洼陷、利津洼陷和牛庄洼陷,是具有超剥特点的二级构造单元。主要目的层孔一亚段和沙四下亚段的构造格局受控于断陷期的两期“幕式”活动。其中,孔店组沉积时期郯庐断裂带表现为左旋张裂,产生了多组北西向断裂;沙四段沉积时期,经过断陷初始期构造转型的调整,整个盆地受郯庐断裂活动右旋平移运动影响,形成一系列北东走向的断裂体系。每个断陷伸展期后,盆地普遍经历了短暂的区域抬升,使部分先期发育的地层遭受剥蚀[1]。根据上述构造特点可划分为断阶构造带、鼻状构造带、地层超剥带。其中断阶构造带主要发育在凹陷带和缓坡带转折处,由大量近乎平行的二、三级断层切割形成台阶,又可细分为顺向断阶带和反向断阶带。

1.2 地层特征

研究区自下而上发育古近系孔店组、沙河街组、东营组、新近系、第四系平原组等。南斜坡孔二亚段和孔三亚段地层缺失,孔一亚段地层直接覆盖在中生界地层之上,可划分为3个砂层组。沙四段划分为沙四上亚段和沙四下亚段,沙四下亚段进一步划分为两个砂层组。孔一-沙四下亚段向南盆地边缘表现为上超,与下伏地层呈角度不整合接触,向盆地内部逐渐过渡为整合接触。

孔一段地层以红色、紫红色、棕红色泥岩与灰白色砂岩互层为主,部分地区岩性出现“全红”,即砂岩、泥岩颜色都以紫红、棕红、桔红色等红色调为主。沙四下亚段地层以红色泥岩夹灰色泥岩及灰色砂岩为主。从盆地内部向盆地边缘暗色地层逐渐减少,红色地层逐渐增多。

2 沉积储层特征

孔一-沙四下亚段处于盆地初始裂陷期,气候干旱—半干旱,主要发育冲积扇、河流相、漫湖三角洲、漫湖滩坝等相类型,其中冲积扇和河流相是最重要的沉积相类型。冲积扇可进一步划分扇根、扇中、扇端亚相。冲积扇主要分布在盆地南坡,具有多物源的特点,扇体前方则发育洪水期形成的漫湖滩坝沉积。通过岩心观察与实验分析认为,红层储层储集性能主要受控于沉积微相,冲积扇扇中-河流相辫状水道砂体具有较好的储层条件。相同埋深下孔一亚段储层物性好于沙四下亚段,按照已上报储量孔隙度下限6%计算,孔一亚段、沙四下亚段有效储层最大埋深可达3.70 km。

3 油气藏主控因素

受孔一-沙四下亚段油藏构造、地层与砂体三重因素的控制,主要形成构造油藏、岩性油藏、地层油藏及复合油藏。宏观上,油气藏分布受构造背景和主断裂的控制,其中油气输导和构造背景控制着油气富集,油源断层断距决定了上升盘为有利含油层段;微观上砂体边界控制油层空间展布。

3.1 油气来源

研究区油源条件复杂,具有“三凹三段”的油源特点。以油源研究及不同类型原油空间分布研究为基础,结合油气运移地球化学研究的新认识,认为油气藏在平面上可接受利津、博兴和牛庄3个凹陷的原油。纵向上可划分为沙四下亚段、沙四上亚段、沙三下亚段三套烃源岩。

由于受构造、断层输导体系的控制作用,研究区不同地区接受的油源不同。西部金家-樊家地区的原油主要来自博兴凹陷沙四上亚段烃源岩,同时亦有沙三下亚段烃源岩的贡献[2];中部的纯化地区油源为利津凹陷沙四段;东部的陈官庄-王家岗地区油源为北部的沙四段下烃源岩;另外,北部的小营、平南及滨东地区红层油气主要来源自博兴凹陷的沙三下亚段(图1)。结合油气分布表明,利津、博兴和牛庄3个凹陷烃源岩生成的油气平面上可以供给整个南坡范围,纵向上可以深达孔店组深部。

3.2 输导体系

图1 油气源、供油层段与构造关系

红层不具有生油能力,油气只有通过有效输导体系才能聚集成藏。根据源岩与圈闭的接触关系,可将输导体系分为源岩-圈闭侧向对接型和源岩-(断层+骨架砂体)-圈闭阶梯输导型两种类型(图2),其中,油源断层的作用尤其关键,油源断层直接决定了红层受油层系。根据红层与上覆地层的沉积组合关系,研究区油源断层具有3个条件:①切入烃源岩;②断距大于150 m;③以东西向和北东向断层为主[3]。凹陷内部生成的油气沿断层向南运移,具备油源条件的层段逐渐加深。油源断层、骨架砂体与构造脊匹配,即形成油气运移的优势路径,非优势运移路径油气在主要油源断层上升盘富集。

图2 油气输导模式

3.3 构造背景

构造背景决定了油气聚集。研究区鼻状构造高部位是油气运移的重要指向,油气相对富集,其中受北西向老断层控制的鼻状构造带是油气聚集的最有利地区。目前发现的含油气区主要位于研究区金家-樊家、纯化-草桥、王家岗和八面河4个鼻状构造带上(图1)。

3.4 断层作用

东营南斜坡沙四下—孔店组发育有多条断层。二、三级断层向下多断至中生界和古生界,向上可断至沙河街组,为主要的控油断层,控制着油气藏在区域上的分布;四级断层展布规律差,为区块内的主要封挡断层,控制单砂体的含油性[4]。

断层对该区油气成藏的控制作用主要表现在以下3个方面:

(1)断层输导。研究区油源断层发育与否是成藏的首要因素,油源断层两端的地层对接决定了红层的含油层段。平面上延伸较远或剖面上切割较深的断裂,起到了侧向沟通远处油源、垂向沟通深部油源的作用,烃源岩排出的油气沿这些断裂运移聚集至砂岩储层形成油藏。断层的组合方式决定了输导过程中供烃层段的变化,顺向断阶层段逐渐下移,反向断块层段逐渐上升。北西向断层控制聚油背景。东西、北东向断层控制了油气来源。

(2)断层断距。受断层活动差异性的影响,油源断层不同部位断距不同,导致源储对接关系不同。分析认为,油源断层断距决定了上升盘有利含油层段,即与下降盘源岩直接对接的上升盘储层成藏最为有利,而且下降盘源岩埋深决定了上升盘成藏深度。另外,最靠近生油凹陷的油源断层决定了南部红层成藏深度(图3)。研究表明,断距与供油层系存在以下关系,沙四下亚段成藏要求断距为150～200 m,孔一亚段上部成藏要求断距大于400 m,孔一亚段下部成藏要求断距大于600 m。

图3 红层成藏模式

(3)断层封堵。断层在不同时期、不同层段的封闭性差异,致使绝大多数油气沿断层富集,同时断层产生和活动的时期不同,对油气运聚的作用也不同。此外,构成圈闭的断层两盘岩性对接关系决定了断层封堵,进而影响了圈闭丰度[5]。在砂泥岩层系中,横穿断层面的运移主要决定于断层两盘并置的岩性,如果砂岩层与泥岩层并置,那么横穿断层面的运移将很难发生,此时断层主要起封堵作用。如果断距比较小或是砂岩层很厚,断层两盘仍有砂岩层相通则存在横穿断层面的油气二次运移。

3.5 储层因素

储层的沉积类型对油气的运移起到一定控制作用。冲积扇和河流相沉积砂岩储层厚度大,连通性好,油气可长距离运移;水下浅滩,砂体互不连通,油气横向运移条件差;南部冲积扇与北部浅滩体系之间存在储层不发育的条带,阻碍了油气的横向输导。沉积相带不同,其含油性和油藏类型有所不同,如冲积扇扇中亚相(砂岩百分含量大于30%)主要形成构造油藏;冲积扇扇端、洪漫滩(砂岩百分含量约为10%～30%)可形成构造-岩性油藏。

储层发育程度与顺向和反向断层的配置关系决定了成藏范围。对于反向断层,南斜坡西段的断层均可成藏,而东段在储层厚度小于断层断距,且断层断距小于150 m的情况下才可能成藏;对于顺向断层,无论是南斜坡东段还是西段,其成藏条件是储层厚度小于断层断距,而且西段断层断距小于300 m,东段断层断距小于200 m。

3.6 压力作用

压力系数的高低影响了含油井段和油井产量。根据压力系数,从凹陷到缓坡带可依次划分为常压区、过渡区和常压区。高压区压力系数大于1.35,储层控制油气富集,油藏类型以岩性油藏为主,非油即干;过渡区压力系数为1.35～1.2,油气充满度较高;常压区压力系数小于1.2,油气充满度低,低部位明显含水,断裂起控制作用,油藏类型以构造、断块油藏为主。