阜新凹陷中北段油气成藏主控因素分析及有利目标预测

2014-03-25王延山吴飞勇

石油地质与工程 2014年6期

姜立，王延山，吴飞勇

(中国石油辽河油田公司勘探开发研究院，辽宁盘锦 124010)

阜新凹陷油气勘探工作始于1980年，工作主要限于阜新凹陷中北段，至今已完成二维地震4 481.675 km，其中纵线50条，横线103条。东梁构造带完成三维地震满覆盖面积78 km2，钻参数井2口，预探井7口。除阜参2井、阜气1井和梁4井获工业性气流外，其余各井均见油气显示，但级别较低，反映该区油气控制因素复杂。因此，需要对已钻典型构造进行解剖，系统分析油气成藏主控因素，以指导该区油气的下一步勘探工作。

1 地质背景

阜新凹陷位于华北地块的东北端燕山褶皱带东部，东侧为医巫闾山，西侧为松岭山脉，为北北东向展布的狭长状双断地堑型中生代凹陷，面积约2 000 km2。其基底为元古界石英砂岩、板岩及结晶白云岩和太古界变质岩系，沉积盖层为中生界湖相含煤建造，自下而上发育地层为义县组(K1y)、九佛堂组(K1jf)、沙海组(K1sh)、阜新组(K1f)和孙家湾组(K2s)。研究认为，九佛堂组和沙海组泥岩、煤为主要烃源岩，沙海组上段泥岩为区域性盖层，沙海组下段和九佛堂组上段是本区主要勘探目的层段[1-3]。根据基底起伏、沉积厚度和断裂活动情况，阜新凹陷中北段可分为四个构造带，即海州伊吗图洼陷带、民家屯洼陷带、西部斜坡带和东部潜山带(图1)。

2 油气成藏主控因素分析

图1 阜新凹陷中北段构造区划

2.1 已钻典型构造解剖

阜新凹陷已钻的3个构造涵盖了背斜、断背斜、断块、断鼻等主要圈闭类型，已发现油气藏也包括了断背斜、断块、断鼻等主要类型，这说明阜新凹陷具备各类构造圈闭成藏的石油地质条件。为研究控制阜新凹陷油气藏形成的关键因素，需要对凹陷已钻的典型油气勘探构造进行分析总结，分别是：东梁构造、小胡家构造、清河门构造。

2.1.1 东梁构造

东梁构造位于海州伊吗图洼陷带中部，是阜新组沉积末期构造回返最终定型的大型反转构造。在沙海组上段底界构造图上(图2A)，该构造面积约为18.4 km2，闭合高度为200 m。自1991年第一口参数井——阜参1井钻探失利后，辽河油田公司于1994-1995年在阜参2井沙海组下段获得工业性气流，随后又陆续钻探梁1井、梁2井，均有油气显示。

梁1井和阜参2井钻于东梁背斜构造的中断块，阜参2井在沙海组下段钻遇扇三角洲前缘砂体，储层条件优越，钻获工业性气流，722.0～772.4 m井段用10 mm油嘴测试为日产气1 947 m3；而梁1井仅见油气显示，从沙海组上段底界构造图看，可能原因是梁1井所处构造位置低于阜参2井，位于油水界面附近。梁2井钻于该构造的西断块，仅见油气显示，从构造图上看，与阜参2井相比，梁2井位于更高部位，而反转构造高部位应力释放集中，断裂最为发育[4-5]，故圈闭封闭性差，致使梁2井钻探失利。阜参1井位于东梁构造东断块，该井油气显示差，沙海组下段所钻遇地层的岩性普遍偏细，以浅湖泥岩沉积为主，储层匮乏，而九佛堂组上段发育大量白云质砂岩，储集物性差，其渗透率大部分小于1×10-3μm2。

据钻探结果分析，控制阜新凹陷中北部油气藏形成的关键因素为储集条件及圈闭条件。

2.1.2 小胡家构造

小胡家构造位于海州伊吗图洼陷带东侧，处于闾山断裂下降盘，是早期形成并继承性发育的背斜构造。在沙海组上段底界构造图上(图2B)，其面积约为28.3 km2，闭合高度为100～200 m。该构造勘探程度低，仅有一口探井——周1井。周1井见少量油气显示，但未形成油气藏。钻井资料显示，周1井砂岩粒度整体较粗，发育大段含砾砂岩，而阜新组地层砂地比为92%，沙海组上段砂地比为66.2%，泥质含量低，缺少封闭盖层，同时储集条件也不理想，沙海组下段及九佛堂组发育大量含砾砂岩、白云质砂岩、灰质砂岩，物性较差。可见，盖层及储集条件是阜新凹陷中北部油气成藏的重要控制因素。

2.1.3 清河门构造

清河门构造位于民家屯洼陷带，与东梁构造成因类似，也是阜新组沉积末期定型的大型反转构造。与后者不同之处是该构造反转强烈，其顶部阜新组地层剥蚀殆尽。在沙海组上段底界构造图上(图2C)，其面积约为16.2 km2，闭合高度为150 m，该构造轴部被4条北西向的断裂切割，将此构造分为5个断块，即阜清1块、阜清1东1块、阜清1东2块、阜清1北1块和阜清1北2块。在阜清1块， 1995年钻探了阜清1井，全井油气显示较差，仅在沙海组下段见含油水层。

图2 阜新凹陷典型构造的沙海组上段底界构造

阜清1井于沙海组下段钻遇一套浅红色砾岩，该层段主要发育扇三角洲平原砂砾岩沉积，九佛堂组多为含砾砂岩，储集性能较差。清河门构造在阜新组沉积末期受到强烈的压扭作用，整体抬升，阜新组地层遭受剥蚀，同时形成大量断裂，而该时期正是整个凹陷油气运聚的高峰期，圈闭的断层侧向封堵差，致使阜清1井难以成藏。因此，圈闭条件及储层条件是控制阜新凹陷中北部油气成藏的重要因素。

2.2 阜新凹陷中北段成藏主控因素分析

通过上述已钻典型构造解剖分析，阜新凹陷中北段地区在油气成藏条件和聚集规律上存在诸多复杂性。油藏的形成受到生、储、盖、运、圈、保等多种地质因素综合控制，每一项都有一票否决权[6]。从成藏主控因素的角度总结，除了烃源岩条件作为油气成藏的基本控制因素之外，主要还有储集条件和圈闭条件2个关键因素控制了该区油气藏的形成。

2.2.1 储集条件

九佛堂早期为湖盆裂陷深陷期，湖盆第一次扩张，形成了河流、滨浅湖和深湖沉积序列，九佛堂晚期为湖盆的第一次萎缩期，其典型特点是扇三角洲特别发育。沙海期为湖盆再次裂陷期，湖盆第二次扩张，沙海早期，研究区发育低位体系域的河流和扇三角洲沉积，沙海晚期，凹陷内发育大范围的湖相泥岩沉积，几乎覆盖了全区，是至关重要的区域盖层。阜新期为湖盆第二次萎缩期，主要发育河流沼泽沉积，至孙家湾期湖盆整体拱升[7]。通过上述演化分析，沙海组下段和九佛堂组上段的扇三角洲砂体(图3、图4)是研究区最重要的储集层，也是油气勘探最为重要的目的层。

图3 阜新凹陷中北段沙海组下段沉积相

在沉积相及砂体控制的基础上，储层物性也是影响油气富集的一个关键因素[8-9]。储层评价表明本研究区为中-低渗层，孔隙结构为中-细喉，影响了油气层的产能，但仍存在3个孔隙发育带，其中第一孔隙发育带位于阜新组和沙海组上段，其埋藏浅，压实作用较弱，其孔隙类型主要为原生粒间孔，渗透性较好，目前浅孔油气开采主要分布于该层；第二孔隙发育带位于沙海组下段，处于成熟门限之下，为有机质演化脱羧形成，孔隙类型以次生溶孔为主，属中-低渗透层，是本区主要储层分布段；第三孔隙发育带位于九佛堂上段，孔隙类型主要为次生溶孔和裂缝，该段也是本区潜在的重要储层。

图4 阜新凹陷中北段九佛堂组上段沉积相

2.2.2 圈闭条件

通过区域构造分析，早白垩世末期的燕山运动，是形成目前阜新凹陷构造形态的一次主要运动，强烈的构造运动造成阜新凹陷整体抬升剥蚀，缺失上白垩统和古近系及新近系沉积[10-11]，同时也影响构造圈闭的封堵性。这次构造运动使早期断层复活，并形成一些新断层，其中大部分断至阜新组，甚至孙家湾组，这些断层大多呈开启状态，与此同时，阜新凹陷正处于油气运聚高峰期，导致断层对圈闭侧向封堵性差，其结果造成油气显示井段长、浅孔和地表油气苗活跃，使油气藏的储量丰度降低[12]。因此，不完全依靠断层封堵的圈闭，即背斜、断背斜或断鼻构造圈闭为本区勘探优选对象。

3 有利目标预测

从油气地质条件、勘探潜力及成藏规律分析，下一步勘探目标选择应首要考虑圈闭形成要素和圈闭与储层的合理配置。据此，预测出伊吗图北圈闭和艾友东圈闭2个有利目标。

伊吗图北圈闭位于伊吗图洼陷中部，在沙海组下段底界构造图上，该圈闭面积约为3.5 km2，闭合高度100 m，顶点埋深为1 050 m(图5A)。艾友东圈闭位于东部潜山带的中部，在沙海组上段底界构造图上该圈闭面积为12 km2，闭合高度100 m，顶点埋深300 m；在沙海组下段底界构造图上该圈闭面积为16 km2，闭合高度150 m，顶点埋深700 m(图5B)。这两个圈闭紧邻伊吗图洼陷，处于有利烃源岩油气指向区；其九佛堂组及沙海组下段发育扇三角洲砂体，具有良好的储集条件且沙海组上段发育的湖湘泥岩厚度稳定，为较好盖层，条件优于周1井区；两个圈闭的断裂与源岩连通较好，为油气运移提供良好的通道，且不完全依赖断层封堵，圈闭封闭性优于梁2、阜清1井区。综上所述，伊吗图北圈闭及艾友东圈闭具备了油气成藏的多方面有利条件，在砂体、构造和运移等有效成藏要素的匹配下，分别形成断鼻、断背斜油气藏。