松辽盆地太东斜坡区葡萄花油层油水分布规律及主控因素

2012-09-22刘宗堡刘云燕

东北石油大学学报 2012年6期

刘宗堡，闫力，俞静，刘云燕

（1.东北石油大学地球科学学院，黑龙江大庆 163318； 2.大庆油田有限责任公司第八采油厂，黑龙江大庆163514； 3.大庆油田有限责任公司勘探开发研究院，黑龙江大庆 163712）

0 引言

大型凹陷源外斜坡区油气聚集机制与油水分布规律是石油地质学领域研究的热点，人们基于地球化学特征、构造演化作用、层序地层学、断裂系统和输导体系，对不同类型斜坡油气“宏观”运聚成藏规律进行研究.付晓飞等［1］从油气分布、成藏规律及成藏模式分析松辽盆地西部斜坡北段油气富集规律，认为位于油气运移路径上的圈闭才是有效圈闭.李水福等［2］运用生物降解油方法，进行油源对比分析，采用C29藿烷替代C30藿烷计算伽马蜡烷指数，认为使用新伽马蜡烷指数（伽马蜡烷／2xC29藿烷）更能反映生物降解原油的母源水体环境.刘志宏等［3］利用区域地质资料、钻井资料和地震解释成果等，确定构造特征及变形时间，认为阿尔金断裂两侧发育的向断裂逐渐收敛的近东西向背斜具有挤压构造特征，是阿尔金断裂左行走滑作用派生的近南北向挤压应力场和递进变形作用的产物，与阿尔金走滑断裂同时形成.刘宗堡等［4］应用高分辨率层序地层学理论，研究10口井岩心和1 256口井测井资料，得出葡萄花油层主要储层水下河道砂体比原认识更连续，并且延伸较远，分流平原、内前缘相带南移36km，对深入认识该区油藏类型、聚油规律，特别是高含水期剩余油挖潜具有重要意义.王有功等［5］将尚家地区断裂在源岩的大量生排烃期划分继承性活动断裂和未发生活动的遮挡断裂，建立活动性断裂控制断裂两盘储层砂岩对接侧向输导油的运移模式，并研究松辽盆地尚家油田扶余、杨大城子油层，尚家油田扶余、杨大城子油层油水分布关系复杂，在油成藏运移过程中主要受活动性断层控制.赵健等［6］从油气运移角度分析砂体在地质历史时期的连通、物性条件，研究塔中地区志留系柯坪塔格组砂岩，得出早期原油运聚的沥青砂岩和后期油气运聚的轻质油砂岩的分布特征，确定二叠纪末期以来柯坪塔格组上亚段和下亚段为2个相对独立的输导层.刘宗堡等［7］运用岩心、测井和地震等资料，分析松辽盆地长10扶余油层油气来源、砂体展布、构造特征和油水分布等成藏因素，认为油空间分布主要受控于优势输导通道.许怀智等［8］综合利用地震、测井、岩心、岩屑分析化验资料及古生物资料等，研究琼东南盆地中央峡谷形态、沉积充填特征及其油气地质意义，认为峡谷不仅是碎屑物质的通道，也是碎屑物质卸载堆积和油气运移、富集的重要场所，发育隐蔽岩性和构造—岩性复合油气藏.刘豪等［9］应用严格的地震—钻井结合，采用强调客观物理关系的方法，研究南海珠江口盆地HZ地区珠江组沉积时期，得出强制性水退所形成的进积砂体能够形成较好的形态圈闭.黄劲松等［10］运用地震解释成果、测井解释资料、试油试采动态开发数据等，研究贝尔凹陷贝中油田，得出断层断失作用、受晚期反转断层调整作用和开发过程中油动态运聚过程是造成贝中含油性差区或水区形成的主要控制因素.吴海瑞等［11］在沉积微相精细研究的基础上，提出由小层级平面单支砂体在不同的成藏条件下控制形成的岩性、断层—岩性圈闭为最小控油、聚油单元，并揭示垂向多个小层、平面多个单支砂体形成的圈闭，以及非圈闭在空间上复杂叠合是导致本区油水分布复杂的根本原因.李连生等［12］认为对于同一构造背景上发育的多个沉积砂体，虽然作为油气运移通道或储集体，但是砂体与烃源岩的配置关系不同，其油气充注量存在较大差异.黄桂雄等研究［13］表明，三肇凹陷是松北探区萨尔图、葡萄花、高台子油层油气源区，其生成的油气可从哈尔滨东和呼兰处运移到达松北探区，哈尔滨东和呼兰油气保存条件相对较好，其余地区较差.宫帅汝等［14］认为在分支河道和水下分支河道砂体控制的区域，砂岩单层厚度大，平面上连片，最有利于油气富集.对斜坡区不同类型断层与成因单砂体匹配样式及对油聚集和分布控制作用的“微观”研究还未见报道.

太东斜坡区葡萄花油层自2008年投入开发以来，由于油水分布复杂及成藏主控因素不清，多口井投产初期即呈现高含水率，严重制约开发区外扩和评价区优选.根据“单一圈闭”内断层与单砂体匹配样式，笔者分析油水空间分布特征，明确斜坡区油气成藏的主控因素，为类似大型凹陷源外斜坡区有效动用提供指导.

1 区域地质概况

太东斜坡区构造上位于松辽盆地中央拗陷区内的三肇凹陷西部，东接宋芳屯鼻状构造、南临永乐向斜、西接大庆长垣、北部与卫星油田接壤，整体表现为西北高、东南低的单倾斜坡，面积约为1 000km2（见图1）.中新生代地层自下而上沉积火石岭组、沙河子组、营城组、登娄库组、泉头组、青山口组、姚家组、嫩江组、四方台组、明水组、依安组、大安组、泰康组和第四系地层，其中上白垩统姚家组一段葡萄花油层为区内主要产油层位.油源对比表明，太东地区油气主要来自三肇凹陷徐家围子向斜的青一段源岩，少量来自永乐向斜的青一段源岩，为典型的凹陷斜坡区有效烃源岩外成藏［15］.葡萄花油层沉积时期受盆地北部物源供给和湖平面频繁波动影响，研究区主要发育砂地厚度比较低的三角洲前缘亚相沉积体系.

2 油藏解剖及油水分布规律

2.1 油藏解剖及控油特征

不同类型油藏的形成具有特殊的聚集机制，是构造背景、断层特征和砂体展布规律等控藏要素有效的时空匹配.太东地区葡萄花油层为向东南方向倾没的简单斜坡，断层特征主要发育近南北向的正断层分割斜坡区“堑—垒”相间，同时浅水三角洲的储层沉积特征控制葡萄花油层，发育低砂地厚度比和北北西向分流河道，即在北西—南东向倾没的斜坡背景下，近南北向断层与北西向分流河道砂体小角度相交匹配，形成多种组合样式的断层—岩性油藏.

分析斜坡区51个单一控油圈闭断层与单砂体匹配样式，认为斜坡区圈闭类型主要划分为2大类4亚类，由于斜坡区主要微相类型为平面连续且延伸较远的分流河道，断层—岩性圈闭占92%，而局部断层与河道砂体平常，造成驼状的席状砂或河口坝聚油，形成少量岩性圈闭油藏.圈闭要素和动态产能分析表明：由于反向断层圈闭幅度高、面积大和上倾方向下降盘泥岩遮挡，断层—岩性圈闭内聚油效果最好（见表1）.

表1 斜坡区圈闭类型及控油特征

2.2 油水分布特征

太东斜坡区油平面分布具有东西分带特征，受4条近南北向“断层带”分割控制，斜坡区自东向西依次可以划分为5个断阶带.由于油气东西向侧向运移、源外斜坡区油气供给整体不足和断层带侧向遮挡影响，5个断阶带含油面积比率自东向西逐级减少，含油性逐渐变差，且油平面上多位于断层带的邻近生油凹陷一侧（单一断阶带西侧的高部位），受断层侧向封闭性差异影响，各断阶带不同部位油气聚集高度和分布范围差异较大，但整体表现为上油下水特征（见图2）.

油气垂向分布特征整体与储层砂岩发育特征一致，如各单元砂岩有效累计厚度与砂岩累计厚度变化规律相同，受葡萄花油层垂向上先水退后水进沉积演化序列影响，各单元砂岩厚度和有效厚度发育“双峰”特征，油气主要分布在葡萄花油层中部的低水位期，特别是葡萄花油层上部PⅠ22单元沉积时期，物源供给和波浪改造作用较强，席状砂大面积稳定发育，导致储层砂体最发育（见图3）.统计各时间单元含油砂体占全部砂体的比率，发现葡萄花油层中部PⅠ22—PⅠ7单元含油砂体比率最大，其同样位于葡萄花油层中部的低水位期，即平面连续性较好的分流河道微相砂体广泛发育，同时这些单元沉积时期湖水浅、水下分流河道发育、砂体侧向连通性好，构成葡萄花油层油气侧向远距离优势输导层位.

3 斜坡区油气聚集与分布主控因素

油气运聚过程是成藏期构造背景、储层展布、输导特征和遮挡条件等多元成藏要素综合匹配的过程，现今油气分布特征主要受不同构造背景和遮挡条件下的断层与单砂体配置关系影响.太东斜坡区葡萄花油层受单斜坡构造背景、分流河道微相为主的浅水三角洲前缘储层、低砂地厚度比为主的砂体匹配断层输导体系、源外油源供给不足和断层侧向封闭性差异等影响，油气藏形成具有特殊的机制和分布规律.

3.1 油气聚集部位

构造对油气聚集与分布具有重要的控制作用，不同级别构造单元控制油气聚集规模，如三级构造控“势”，控制成藏期油气运聚场；四级构造控“圈”，控制圈闭类型及边界范围，影响圈闭内油气聚集样式；五级构造控“油”，控制单一圈闭内油水分布特征.太东斜坡区为三肇凹陷西部的一个三级构造单元，从油气成藏期（嫩江组末期）开始即为凹陷中心生成油气向大庆长垣远距离侧向运移的继承性构造斜坡，受斜坡区地层倾向、断层带分割遮挡和油气东西向运移影响，可以划分为5个四级构造“断阶带”，每个断阶带为一个独立的四级构造单元，同时单一断阶带内部受构造部位、断层组合、岩性边界、断层侧向封闭性和运移方向等影响，油气主要聚集在每个断阶带的构造高部位，其认识与目前发现的探明储量区分布范围一致（见图2）.

3.2 储层沉积特征及砂体展布

松辽盆地葡萄花油层沉积时期，古地形平缓，气候干旱［16］，太东地区主要发育浅水三角洲前缘亚相沉积，微相类型主要为低水位期向湖盆中心延伸较远的水下分流河道和高水位期波浪改造作用形成的河控席状砂，其他类型微相不发育（见图4和图5）.由于斜坡区油气成藏期地形坡度小，且不发育东西向的晚期输导断层，导致平面连续、发育且延伸较远的水下分流河道成为斜坡区油气输导主要通道，油沿着分流河道进入斜坡区后逐渐向两侧河控席状砂中侧向运移和聚集，即斜坡区水下分流河道和河控席状砂为葡萄花油层油气储集优质储层.

3.3 断层侧向封闭性及油气富集高度

断层封闭性对油气运移和聚集具有重要的控制作用，主要体现在成藏期输导和晚期遮挡2个方面［17］.太东斜坡区葡萄花油层顶底发育大套厚层泥岩，断层垂向封闭性较好，影响斜坡区油气垂向聚集高度和平面分布特征主要为断层侧向封闭性.通过对研究区典型断层控制圈闭的解剖认为：葡萄花油层单砂层厚度较小，一般为2～3m；断层断距一般为15～45m，远大于单砂层厚度；葡萄花油层三角洲前缘储层泥质含量高，砂地厚度比一般小于30%，因此决定斜坡区葡萄花油层断层侧向封闭性的主要参数为“shale gouge ratio简称SGR”，利用Traptester软件对斜坡区断层侧向封闭性进行定量评价，得出断层侧向封闭的平均烃柱高度为50m，且受源外斜坡区油源整体供给不足和断层面局部渗漏影响，油平面分布具有“互补”特征（见图6），如果下一个断阶带断层局部侧向封闭性也较差，油气就会沿着渗漏点向下一个断阶带继续运移（见图6（b））；第一条断阶带断层侧向封闭性较好，下一个断阶带圈闭含油性较差（见图6（c））；第一条断阶带断层下部侧向封闭性较差，油气沿渗漏点向下一个断阶带运移，第一条断阶带断层下部侧向封闭性差，油气向下一个断阶带运移，如果下一个断层封闭性较好，油气就会较好聚集成藏（见图6（d））.

3.4 油气富集层位

不同构造部位断层与砂体的合理匹配对油气聚集和分布具有重要的控制作用，断层主要表现为封闭性和走向，砂体主要表现为微相类型及与断层是否相交，构造主要表现为单一圈闭内高低.统计斜坡区断层走向对油气分布的控制作用：南北向和北东向断层控油最好，有效控油断层比率达到96.7%；北北向和北西西向断层控油最差，有效控油断层比率为14.2%，其中4条控油断层还与北西向断层交叉组合控油；研究区近东西向断层不发育，均为控油断层.斜坡区葡萄花油层各时间单元所有钻遇水层的失利井原因：断层与砂体平行、断层侧向封闭性差、无河道砂体和圈闭构造低部位，其中后两者是造成斜坡区失利井的主要因素（见图7）.因此，斜坡区单一断阶带高部位，并且与断层交叉匹配和断层侧向封闭有效范围内的河道砂体为油气聚集单元.