箕状断陷缓坡带油气成藏模式——以歧北斜坡为例<br/>

箕状断陷缓坡带油气成藏模式——以歧北斜坡为例

2013-10-25周立宏韩国猛牟智全唐鹿鹿董素杰

石油地质与工程 2013年1期

周立宏，韩国猛，牟智全，唐鹿鹿，董素杰

（中国石油大港油田分公司勘探开发研究院，天津大港 300280）

40多年来，歧口凹陷古近系勘探以复式油气聚集带勘探理论为指导，以二级构造带为背景，以二级大断层为纽带，以构造找油为主线，形成大断裂两侧油气多层系、长井段叠置发育的油气成藏模式，在这一理论模式的指导下取得了一系列的重大勘探成果。而歧北斜坡区位于歧口凹陷西南缘，南北夹持于滨海断层、南大港断层及歧东断层之间，西为孔店凸起，东至歧口主凹，勘探面积1000 km2（图1）。长期以来，在歧北斜坡主要以构造找油为主，发现王徐庄油田、周清庄油田及多个含油构造，但储量星点展布，没有实现含油连片。

2007年以来，斜坡区成为勘探的主要方向，在岩性地层油气藏理论的指导下，以歧口凹陷大面积连片三维地震部署为依托，按照整体研究、整体评价的原则，重点开展斜坡区岩性地层油气藏勘探，获得重大突破，歧北中、低斜坡发现三级储量近4亿吨。

图1 歧北斜坡区立体显示图

1 斜坡结构

歧北斜坡区是歧口凹陷南缘具有明显三阶坡折特征的典型多阶挠曲斜坡。受基底（孔店凸起、南大港潜山）、同沉积断层（滨海断层、南大港断层、歧东断层）及地层差异沉降控制，形成由孔店凸起至歧口主凹以三级坡折逐渐过渡的多阶挠曲缓坡，并划分为高、中、低三级斜坡（图2）。

歧北斜坡区前新生代基底反转翘倾，古近系构造沉降向东依次加强，沙河街组、东营组渐次超覆在斜坡之上，中、低斜坡区地层及砂体厚度均明显增大。沙三段沉积期间，古地貌起伏最大，沉降速率差异明显，斜坡坡折最为发育。高斜坡区与孔店－羊三木凸起之间形成侵蚀坡折带；高、中斜坡区之间发育近东西向的挠曲坡折构造，坡度大，控沉积作用明显；中、低斜坡区之间被近北北西向展布的水下低隆起分割，形成延伸到歧口主凹的挠曲斜坡。沙二段为新的一期沉积旋回的开始，二级坡折控制了湖岸线的变化及地层的超覆沉积边界，整体地层厚度变化不大。沙一下沉积时期，自西向东水体逐渐加深，地层逐渐加厚，歧北斜坡区转变为倾角相近的简单斜坡。歧北多阶挠曲斜坡的发育及演化，必将控制砂体的沉积与岩性地层油气藏的形成［1－2］。

图2 歧北斜坡地震地质解释结构剖面

2 控砂机制

受斜坡区构造发育由强变弱的影响，歧北缓坡区控砂特点在沙三段、沙二段以及沙一段沉积期间各不相同，形成多个富砂区带。相对于高强度短轴输入的陡坡带扇三角洲砂体和低强度长轴输入的远岸扇砂体［3］，缓坡区远源辫状河三角洲砂体具有埋藏深度浅、厚度大、分布面积广、储集性能好的特点。

沙三段沉积期间，东西向断槽发育，坡折控砂明显，以顺向辫状河三角洲－远岸水下扇体系为主，砂体分异强。孔店－羊三木凸起物源砂体沿断槽顺坡而下逐步向次凹输送，随可容纳空间的变化，高斜坡砂体沿断槽充填，分布范围局限；中斜坡是主要卸载区，辫状河三角洲前缘砂体叠置发育；低斜坡是物源远端重力流卸载区，发育远岸水下扇砂体沉积［4］（图3）。总体上看，砂体规模大，延伸范围远，形成厚度差异明显的多个砂体富集带，叠置连片分布。正是由于碎屑物质搬运过程中在坡折带的控制下随沉积介质能量的逐渐衰减产生充分的相带分异沉积，岩石成分中杂基含量少，颗粒分选相对较好，分选系数平均1.43，利于原生孔隙的保存和中深层储层的二次改造，储层孔隙度集中在10%～25%，渗透率范围（0.1～399）×10－3μm2，储集性能较好。在辫状河三角洲沉积微相中，以水下分支河道和河口坝储集性能最好，主要分布于中斜坡。

图3 歧北斜坡控砂模式剖面

沙二段沉积期湖盆萎缩，原孔店凸起附近的大部分地区出露地表，坡折控砂作用明显减弱，但二级坡折控制古湖岸线展布。受古地形、古水动力控制，环湖岸线沿浅水高能带形成了一系列的沿岸滩坝沉积，滩坝砂体受到波浪不断地淘洗和改造，具有良好储集性能，平均孔隙度12%～17%，平均渗透率（1～20）×10－3μm2。沿岸滩坝向周边快速相变为泥质沉积，从而形成滩坝岩性圈闭。

沙一段沉积时期，歧口凹陷处于湖盆扩张期，歧北斜坡更加宽缓，发育多种沉积体系。中高斜坡区以湖相静水潮坪碳酸盐岩为主，湖相白云岩平面分布广，纵向上多层发育、横向上稳定分布。白云岩储集层主要发育晶间或粒间孔、溶蚀孔隙及裂缝等储集空间，总体上属于中孔－低渗储层，孔隙度一般为5%～15%，平均10%，渗透率一般为（0.1～10）×10－3μm2，不乏优质储集层段。中低斜坡以来自北部燕山物源的远岸水下扇沉积为主，重力流水道砂体交互叠置，砂体自斜坡低部位向高部位减薄尖灭，砂体孔隙度13%～20%；渗透率（1.3～14.4）×10－3μm2，为中孔、低渗型储层。

通过建立控砂机制，明确了中斜坡沙二段滩坝砂体、沙三段辫状河三角洲前缘河口坝砂体发育，中低斜坡沙一下远岸扇砂体交互叠置，多期、多类型、多旋回储集体在歧北多阶挠曲斜坡不同部位分布叠加，造就了满坡含砂的沉积格局。

3 油气成藏机制

歧北多阶挠曲斜坡三级坡－折控制了砂体分布，辫状河三角洲砂体、沿岸滩坝坝砂体及远岸水下扇在中、低斜坡叠置沉积，形成多个上倾尖灭岩性圈闭带。歧北次凹发育沙一下、沙二段及沙三段三套主要的有效烃源岩层系，具有母质类型好、有机质丰度高、厚度大、分布广和生油量巨大的特点；其埋深基本处于生油门限深度以下，凹陷主体烃源岩热演化程度高，已达到生气阶段，丰富的油源奠定了歧北斜坡岩性油气藏富集的物质基础。通过有效烃源岩与歧北构造、油气藏叠合，发现中、低斜坡均在有效烃源岩的范围内，油源条件比较好，高压为油气聚集提供驱动条件，长期发育的缓坡为油气运移的主要方向，油气沿砂体、断层及不整合组成的复式疏导体系向斜坡区运聚，构造、储层、油源“三元”耦合，多层系岩性油气藏大面积叠置连片分布，中、低斜坡油气最为富集［5］。

歧北高斜坡沙一下沉积时期盆内凸起面积小，碎屑物质供应相对匮乏，大面积发育湖相碳酸盐岩沉积，白云岩单层厚度薄，一般在0.8～1.5 m，大面积稳定分布。沙一下油页岩、暗色泥岩区域性稳定发育，油页岩厚度10～25 m，暗色泥岩厚度25～120 m，有机质类型好、丰度高，是一套优质的烃源岩。油页岩及低熟泥岩在演化过程中具有早生早排、集中高效排烃的特点，歧北高斜坡泥页岩埋深普遍超过2000 m，明显已具备生成低熟油气的能力。白云岩、油页岩与泥岩交互叠置，大面积接触，源、储“二元耦合”（图4），具有自生自储、早期成藏、持续充注，大面积低丰度叠合连片成藏的特点。

图4 歧北斜坡沙一下白云岩与油页岩“二元耦合”图

4 油气成藏期次

综合利用自生包裹体测温和包裹体中烃类组成特征，结合成岩史、流体史和烃源岩热演化史分析资料，可有效地指明烃类向油藏注入的时间、方向和期次，从而建立烃类的成藏模式［6－8］。

歧北斜坡流体包裹体分析，大部分样品均表现出来有两个或多个峰值，说明油气流体具有多期充注的特征。根据测定的流体包裹体数据，结合单井埋藏史和热演化史的研究，歧北斜坡油气充注有两期（图5）：第一期为东营组末期，流体包裹体均一温度为100～105℃，为液烃包体，主要分布加大边内侧和早期的裂缝中，颜色为褐色及深褐色为主；第二期为馆陶末期至现今，包裹体均一温度为120～140℃和170～180℃，为气液烃包体，分布在石英加大边外侧。第二期油气充注是本区油气成藏的主要时期［8］。

图5 bins6井沙三段包裹体均一温度分布

包裹体分析证实了歧北斜坡具有“先油后气”的两期充注过程。东营组沉积时期沙三段烃源岩成熟并进入生油高峰期，深层形成自生自储油藏，超压促使烃类逐渐沿储层、断层及不整合形成的复式疏导体系运移至斜坡区的较高部位形成旁生侧储油藏；馆陶组沉积末期，沙三段烃源岩大规模进入生气门限，原来聚集在圈闭内的石油被天然气所排驱，由于低斜坡区断层活动减弱，纵向运移受阻，在斜坡区的中低部位聚集形成气藏（图6），形成“差异聚集、高油低气、上油下气”的油气分布，既表现在上下叠置的不同层系之间，也表现在不同部位的同一层系之中。

图6 歧北斜坡区油藏模式

5 油气成藏模式

歧北低斜坡区砂岩厚度大，分布范围广，源储一体，埋深相对较大，形成自生自储型岩性油气藏，深部沙二、三段以天然气藏为主，浅部沙一下以油藏为主。中斜坡区三角洲前缘砂体和滩坝砂体发育，储层物性好，近源充注，油气垂向及侧向运移形成旁生侧储的构造－岩性油气藏，含油高度中等，含油面积大，油气产量高，含油规模大。高斜坡区沙三段砂体受沟槽控制，油气沿不整合及砂体向上远距离横向运移成藏，原油性质逐渐变差，其含油规模明显小于中、低斜坡，但油层埋藏浅，油气产量高，开发效果好；沙一下白云岩、泥页岩“二元耦合”，大面积低丰度连片成藏。歧北缓坡区多套成藏组合，自西部高斜坡向东部低斜坡含油层系逐渐增多并逐渐向浅层拓展，具有“高油低气、上油下气”的分布特点，构成歧北斜坡多层系多类型地层岩性油气藏大面积叠置连片分布，优势相富集的成藏模式。