辽河外围盆地陆家堡凹陷油藏类型及分布

2015-12-04雷安贵任平中石油辽河油田分公司勘探开发研究院辽宁盘锦124010

长江大学学报(自科版) 2015年23期

雷安贵，任平（中石油辽河油田分公司勘探开发研究院，辽宁盘锦124010）

1 区域地质特征

陆家堡凹陷位于内蒙古通辽市和赤峰市境内，是在海西褶皱基底之上发育起来的中新生代凹陷，基底为晚古生界石炭系、二叠系变质岩及同期岩浆岩，其走向为北东向，面积2500km2，其构造演化经历了2个不同的阶段。早白垩世沉积时期，在区域拉张应力作用下，受边界主干断层控制形成断陷雏形，断陷初期义县组沉积了一套火山碎屑岩建造；主要断陷期九佛堂组（K1j）、沙海组（K1s）和阜新组（K1f）沉积了一套含煤、石油和天然气的碎屑岩建造，为凹陷主要烃源岩岩系；南部继承发育的边界断裂控制了断陷期沉积，形成了南断北超、南陡北缓的单断箕状构造，可进一步划分为东南陡岸带、西北缓坡带和中央洼陷带，其中中央洼陷带由西至东发育4个洼陷（小井子洼陷、五十家子庙洼陷、交力格洼陷和三十方地洼陷）。晚白垩世，凹陷演化转入裂后热沉降阶段，上白垩统沉积期与整个松辽盆地同步进入坳陷期，并与之相连。

2 成藏有利地质条件

2.1 烃源岩

凹陷的主要生油岩层系为断陷期发育的K1j和K1s。其中K1j沉积时期为半深湖、深湖沉积环境；K1s沉积时期为浅湖、半深湖沉积环境；K1f沉积时期为滨浅湖沉积环境。从烃源岩测试指标（表1）和沉积环境可以看出，烃源岩丰度和品质受沉积环境决定，深水环境形成的K1j烃源岩好于浅水环境形成的K1s和K1f烃源岩。K1j烃源岩已达到最好烃源岩标准，厚度为200～600m，在各次级洼陷中均有分布，为凹陷主力烃源岩层，为油藏提供较充足的油源［1］。

2.2 储集砂体

凹陷内主断陷期火山岩发育，储集岩类型既有碎屑岩又有火山岩，其中以碎屑岩储层为主。统计结果（表2）表明，凹陷内K1j碎屑岩储层最发育，K1s次之，K1f最差；储集物性则以K1f最好，K1s次之，K1j最差。K1j碎屑岩储层集中分布于中下部，以砂砾岩、砂岩为主，砂岩岩屑和杂基含量高，岩石结构成熟度和成分成熟度均较低，物性较差，多为中低孔－低、特低渗储层；K1s储层集中分布于下部，多以夹层形式出现，为中孔－低渗储层；K1f储层分布于中上部，夹于大套灰色泥岩、炭质泥之中，为中孔－低渗储层［2］。

表1 陆家堡凹陷生油岩综合评价表

表2 凹陷碎屑岩储层发育程度及物性表

凹陷南部主控边界断裂长期活动，主导、制约了凹陷的构造演化、沉积发育、圈闭形成、油气运移及成藏作用。凹陷在NNE和近SN向控凹断裂的控制下，形成单断箕状凹陷。凹陷的沉积发育也与单断箕状凹陷特点相同，即总体上具有多物源、近物源、多相带、窄相带和储集砂体类型多样的特点，沉积体系以近距离搬运、快速沉积为主。在充分利用录井、测井、地震及分析化验资料的基础上，开展岩心相、测井相、地震相、储层反演及多属性预测等研究工作。结果表明，凹陷主要发育近岸水下扇、扇三角洲、辫状河三角洲、三角洲和浊积扇砂体，且不同沉积期的不同构造带发育不同类型的储集砂体。

K1j早期，由于控凹断裂活动强烈，沉降幅度大，凹陷在深湖－半深湖环境下，风化剥蚀强烈的隆升区为凹陷提供了充足的沉积物。在凹陷陡岸地区发育规模较大的近岸水下扇沉积体，储集砂体为距凹陷主控断裂较近地区快速堆积的砾岩、砂砾岩和砂岩，分选和磨圆较差，砂体最大累计厚度可达1000m；凹陷长轴斜坡带和缓坡带由于断裂活动较弱，坡度缓，主要发育扇三角洲和三角洲沉积，扇体面积大，但砂体厚度较薄；洼陷区则主要发育小规模的浊积扇（图1）。K1j晚期，控凹断裂活动有所减弱，但沉积格局与早期基本相同，各构造带沉积体系继承性发育，只是沉积作用减弱，储集砂体规模减小。

K1s沉积时期，控凹断裂活动大大减弱，凹陷进入稳定沉降期，蚀源区与湖盆之间的高差缩小，剥蚀作用减弱，沉积物供给不足，在广阔的浅湖沉积环境下，凹陷陡岸发育规模较小的扇三角洲，缓坡局部发育辫状河三角洲。

K1f沉积时期，整个凹陷表现为充填式沉积，湖水变浅，凹陷进入断陷收缩期。大部分地区煤层较发育，反映为凹陷边缘冲积平原上的泥炭沼泽相沉积［3］。

2.3 生储盖组合

K1j和K1s部分烃源岩处于成熟演化阶段，其中K1j上段烃源岩最发育，是凹陷的主力生油层。储层主要发育有K1j下段、上段和K1s下段3套。根据对已知含油层生储盖组合的分析，凹陷生储盖组合可分为垂向和侧向2种类型。其中，垂向组合有自生自储式组合，即K1j上段烃源岩和K1s烃源岩与自身互层砂岩形成；上生下储式组合，即K1j上段烃源岩与下段储集砂体构成；下生上储式组合，即K1j上段烃源岩与K1s下段储集砂体构成。侧向组合主要是岩相、岩性差异构成的组合，即K1j和K1s的烃源岩横向与储集砂体相接触形成的组合［3］。

3 油藏类型及特征

3.1 油藏类型

陆家堡凹陷经过多年的勘探，取得了丰硕的勘探成果，发现了14个含油区块，分布于不同层系的不同构造带、不同储集砂体和不同岩性。多砂体类型、多含油层系和多成因含油圏闭是凹陷的主要特点，因而各油藏都受多因素控制。笔者在油藏分类时，只考虑影响油藏形成的主控因素，以圏闭、成因、形态和遮挡条件为依据，将凹陷油藏划分为4大类9个亚类［4］（表3）。

图1 陆家堡凹陷K1j上段沉积相平面图

表3 陆家堡凹陷油藏分类表

3.2 油藏特征

3.2.1 构造油藏

主要指受构造圈闭控制的油藏，包括背斜油藏、断鼻油藏、断块油藏。

1）背斜油藏油藏主要受背斜控制，可细分为简单背斜油藏和断裂背斜油藏。其中，简单背斜油藏具有背斜形态相对完整，背斜高部位油层厚度大、低部位油层厚度小的特征，且具有统一的油水界面。包日温都断裂背斜构造带上的包北背斜就是该类型油藏，背斜高部位油层厚度为30～50m，向翼部油层减薄，有统一的－1500m油水界面。断裂背斜油藏是被断层切割、复杂化的背斜油藏。其主要特征：一是背斜圈闭被断层分割成高低不等的多个断鼻或断块；二是由于分割断层的封堵性差异，不同的断鼻或断块可能不具有统一的油水界面；三是不同断鼻或断块油气富集程度也不相同。凹陷内包日温都断裂背斜构造带上的包日温都断裂背斜和陆东的广发断裂背斜均属该类型油藏。如包日温都断裂背斜被NE向断层分割为2块，即包1块和包2块，但由于2块之间的断层不封堵，油气富集在上升盘包1块，而下降盘的包2块位于－1080m的油水界面之下，为水层。

2）断鼻油藏是受鼻状构造和上倾方向断层控制的油藏。可分为简单断鼻油藏和断层复杂化的鼻状油藏。简单断鼻油藏的特征与简单背斜油藏基本相同，均具有高部位油层厚，向翼部油层减薄，有统一的油水界面，该类油藏在凹陷中主要含油气区普遍存在。断层复杂化的鼻状油藏的主要特征是鼻状构造圈闭被上倾方向一条或多条封堵断层分割，形成多个断块，由于分割断块的断层封堵条件不同，使不同断块或具有统一的油水界面，或不具有统一的油水界面。陆东交南断鼻为典型的断层复杂化的鼻状油藏。

3.2.2 岩性油藏

油藏的形成主要受岩性、岩相变化所形成的圈闭控制。根据岩性圈闭的形态特征，又可细分为透镜状岩性油藏和砂体上倾尖灭油藏2种：

1）透镜状岩性油藏指在湖盆较深水的砂体四周被泥岩封堵形成的油藏，该砂体多为湖底扇或滑塌浊积扇砂体，其特点是砂体面积小，厚度薄，储集条件较差，含油丰度较低。如陆西构造好1块，含油面积1.4km2，含油丰度为78×104t／km2。

2）砂体上倾尖灭油藏受斜坡背景或早期古隆起控制，储集砂体向斜坡或古隆起高部位减薄尖灭，形成砂体上倾尖灭油藏。陆西马家铺高垒带K1j下段发育该类油藏。该油藏受砂体控制比较明显，在砂体上倾尖灭线附近，虽然构造位置较高，但由于砂体变薄，岩性变细，储集物性变差，含油性较差。此外，在凹陷陡岸带，早期受边界断裂的持续拉张作用控制，发育规模较大的近岸水下扇和扇三角洲砂体，其近岸水下扇扇端砂体和扇三角洲前缘河道砂、远砂坝等砂体可直接伸入洼槽内，晚期凹陷不均一回返，使早期沉积地层反转，伸入洼陷内的砂体反转向斜坡尖灭，形成储层上倾尖灭圈闭。包14油藏就是该类油藏，其主要特征：一是砂体上倾尖灭附近含油性较差；二是油层单层薄，层数多，但面积大。

3.2.3 复合油藏

指受构造及储层双重因素控制形成的油藏。表现为含油边界与构造等深线具有不一致性，局部有明显斜交现象。不同构造位置油层厚度受砂体厚度和物性控制。马家铺K1j上段油藏是一个比较典型的复合油藏。

3.2.4 火成岩油藏

陆家堡凹陷中生代火成岩油藏主要分布在早白垩世火山沉积序列中，油藏受烃源岩供给、构造应力作用、火山机构特征、岩浆活动时期等多个因素控制。区内火山岩油藏根据赋存层位及储层岩石类型划分为K1j侵入岩油藏、火山碎屑岩油藏及义县组火山岩油藏3种类型［5］。

按义县期火山岩油藏所处部位不同，可进一步分为义县组顶部风化壳油藏和内幕油藏。K1j优质烃源岩为成藏提供油源，长期活动的大断裂为内幕油藏提供供油窗口。火山碎屑岩油藏储集体为火山碎屑岩，形成于富含挥发分的熔浆猛烈喷发，在空中撕裂成细小的碎片，冷凝固结并降落在火山口附近形成锥体，凹陷内庙31块为该类型油藏；侵入岩油藏是由K1j及K1s多期发育的侵入岩体直接深入到湖相暗色泥岩中形成的油藏，储层岩性为流纹斑岩，气孔发育，区内库2井在K1j侵入岩体中已获高产工业油流。

4 油藏分布规律

凹陷内油藏形成受油源条件、构造、断裂、岩相、岩性、盖层和火山活动等多种因素的控制，油藏类型和分布特点也复杂多样。根据不同构造岩相区圈闭形成与分布规律、砂体类型及发育的时空特点，对上述4类油藏的分布规律进行了初步探讨。

4.1 优质烃源岩控制油藏的分布

优质烃源岩控制油藏的分布，在平面上表现为油气藏围绕生油洼陷呈环状分布（图2）。一是由于凹陷储集物性较差，孔隙喉道小，连通性差，油气不可能发生长距离运移；二是由于大部分断裂在烃类大量排出的白垩纪晚期已经停止活动，断层多起封堵作用，使油气运移缺乏纵向上的通道。故油气主要从烃源岩直接向邻近的储集层中运移、聚集成藏。

在纵向上油气同样具有紧邻生油岩分布的特点，表现为油藏多分布于烃源岩厚度大、类型好、丰度高的K1j。一是K1j生储配置关系好于其他层段，由于油气运移纵向上缺乏断层沟通，烃源岩生成的油只能向邻近的储集岩中运移，同时也决定油气以自生自储为主，下生上储、上生下储次之；二是K1j储层相邻泥岩有机质丰度高，且正处在生油窗部位，有利于有机酸的形成，促进次生孔隙发育，更有利于成藏［2］。

4.2 有利沉积相带控制油藏的分布

多物源和短物源的沉积特点，使凹陷内储层相变快，分异性差，导致储层物性普遍较差，因此储层物性就成为影响成藏的关键因素。虽然影响储集物性的因素很多，但在同一构造岩相区大致相同的埋深条件下，储层物性主要受沉积微相控制。如陡坡带发育的水下冲积扇砂体，扇根多为砾岩、砂砾岩，填隙物含量高，原生孔隙较小，孔喉半径小（一般为0.11μm），渗透率较低，据库1井统计，K1j埋深700～900m，孔隙度平均为17.6%，渗透率平均为3.4mD；扇端以粉砂岩为主，岩性细，泥质含量高，物性较差，如河8井统计平均孔隙度为14.5%，平均渗透率为1.5mD；扇中前缘以辫状水道快速充填沉积的砂砾岩、砂岩为主，胶结物含量少，粒间孔隙发育，储集物性相对较好，如包3井水道微相平均孔隙度为18.7%，渗透率平均为28.5mD。因此，扇中前缘储层最有利于油气聚集。

凹陷西部斜坡带和长轴方向发育的扇三角洲和三角洲砂体，由于盆地边缘大范围强烈剥蚀，平原亚相及部分前缘亚相可能缺失。洼陷中揭露前扇三角洲亚相，砂泥比较低，以粉砂岩沉积为主，泥质含量高，储层物性差，孔隙度平均为16.8%，渗透率大部分小于1mD，对成藏不利。扇三角洲和三角洲前缘由于发育水下分流河道，储层以砂岩、细砂岩为主，物性较好，孔隙度平均为25.2%，渗透率平均为30.8mD，是形成油藏的有利相带。

目前，发现的规模油藏主要集中在各沉积体的有利相带，即近岸水下扇扇中亚相、扇三角洲和三角洲前缘亚相。

4.3 构造带控制油藏类型

图2 五十家子庙洼陷及周边油藏平面分布图

在区域拉张－压扭应力场影响下，凹陷发育受南部长期活动的大型边界断裂控制，形成单断箕状式凹陷。在平面上可分为3个带，即陡坡带、深陷带和斜坡带。由于各带的构造与储集砂体和烃源岩有不同的匹配关系，使各带发育不同的油藏类型。其中，陡坡带是凹陷深陷带与凸起的突变带，沿控凹断层分布于凹陷南部，宽度一般较窄，常由多个断阶组成。其特点是靠近物源区，水下冲积扇砂体发育；构造活动强，断层发育，在边界断裂和台阶断裂的下降盘发育逆背斜、断鼻、断块等构造圈闭。陡坡带发育的水下扇砂体与多类型构造圈闭相配置的特点，决定其油藏类型以构造油藏为主。

斜坡带分布在凹陷北部，断裂不发育，只发育少量与斜坡带走向一致的断裂。斜坡带主要发育扇三角洲和三角洲砂体。扇三角洲和三角洲砂体与构造斜坡和走向断裂组合，可形成断块油藏、断层－岩性油藏和砂岩上倾尖灭油藏。

深陷带是凹陷内油源条件最好的地方。凹陷的基底比较简单，其构造和断裂均不发育，因此，其形成的碎屑岩油气藏也相对单一，主要为透镜状岩性油藏和砂岩上倾尖灭油藏。同时深陷带充足的油源供给也为火成岩成藏提供了条件，火成岩与烃源岩可直接接触。目前发现的义县组顶部风化壳火成岩体、K1j和K1s火山侵入岩及火山碎屑岩油藏均分布于深陷带成熟生油岩中。