大民屯凹陷静北地区高蜡原油成藏条件分析

2018-06-22王树昆

石油地质与工程 2018年3期

王树昆

（中国石油辽河油田分公司勘探开发研究院，辽宁盘锦 124010）

大民屯凹陷为一宽缓型箕状凹陷，面积约 800 km2，基底呈现北高南低、北缓南陡的特点，最大埋深达6 000 m以上。残留基底地层自下而上由太古界（Ar）、中上元古界（Pt）和古生界（Pz）构成，岩性主要为变粒岩、混合岩、混合花岗岩等，其上沉积了巨厚的新生代下第三系地层。静北地区位于凹陷的东北部，勘探面积约100 km2，四周被曹台、安福屯、胜东和三台子洼陷所包围，构造位置十分优越。沙三段发育断块、断背斜、地层岩性等多种类型油气藏，而太古界、中上元古界发育裂缝、孔缝型潜山油气藏，产出的原油具有高凝固点、高含蜡的特征[1]。静北地区存在多套含油层系，现已成为整个大民屯凹陷高蜡原油产能建设的重要区块。

1 高蜡油的油源

1.1 烃源岩分布

静北地区古近系沙河街组沙四段主要烃源岩为油页岩和暗色泥岩，有机质丰度高（平均 7.85%）、类型好（Ⅰ–Ⅱa型），热演化已达到成熟阶段，为优质烃源岩[2–3]。从地震、测井及钻井等综合解释成果来看，这两套湖相烃源岩在本区均有分布，但分布范围及厚度不一致，前者厚0～250 m，在安94井的东北部方向减薄直至缺失，这类烃源岩主要发育于大民屯凹陷的安福屯及胜东两大生油洼陷内；后者厚200～400 m，主要分布在安106井北侧和沈221井附近，说明本区具备较充足的烃源岩条件（图1、图 2）。

1.2 油源对比

图1 大民屯凹陷沙四段油页岩分布

图2 大民屯凹陷沙四段暗色泥岩分布

1.2.1 原油物性特征

对大民屯凹陷静北地区原油物性分析表明，不同层位原油均具有高凝固点（＞40 ℃）、高含蜡（＞24%）、低沥青质+胶质含量（＜30%，一般在20%以下）的特征，但原油密度（20 ℃）和黏度（100 ℃）不高，密度一般为0.84～0.92 g/cm3，黏度大多小于30 mPa·s，属于稀油的类型，与凹陷其它地区高蜡原油的特征十分相似，反映出本区原油在运聚成藏过程中未遭受生物降解等作用的破坏，基本上保持了原生的性质。

1.2.2 油–油、油–岩对比

本次研究主要是通过色谱–质谱（GC–MS）仪检测到的油岩抽提物中甾萜类化合物的结构、组成、含量等信息来进行对比的，同时，还引入了单体烃稳定碳同位素测试手段用于辅助对比。从静北地区不同井原油的饱和烃m/z191和m/z217质量色谱对比表明，它们之间有一定的相似性，m/z191检测出丰富C27～C34藿烷型的五环三萜烷和C20～C26三环萜烷，在含量上三口井都具有 Ts＞Tm、C30αβ＞ C29βα、富含C30伽马蜡烷的特征；m/z217均检测出C27～C29规则甾烷，兼含有一定量的C28，具有α或β构型的4甲基甾烷。通过油–油对比可以发现，不同地区的高蜡油差异性较小，而与正常油差别较大；静北地区高蜡油与沙河街组四段油页岩及本区沙四段暗色泥岩均有不同程度的相似性，样品点基本上分布在同一区内，具有一定的亲缘关系，而与本区沙三段底部泥岩油相似度低（图3）。但前人研究认为沙四段下部油页岩的有机地球化学特征更接近于高蜡油[4]。

图3 静北地区油–油、油–岩甾萜烷指纹对比

另外，从单体烃碳同位素分析结果中也能够找出油和油、油和岩之间的对应关系，大民屯凹陷不同地区的高蜡油之间δC13值变化较小，同油比较，沙四段烃源岩虽然在C20以后略有偏轻的趋势，但在C17～C19正、异构烷烃分布区出现的变化形态与油十分相似，呈现出明显的反“W ”型，说明两者之间存在一定的亲缘关系[5]。

1.3 原油运移方向及充注史

原油自烃源层经过初次运移后，往往要通过各种运移通道继续经过二次运移才能到达圈闭聚集成藏。本区西南部的胜东和北部的安福屯生油洼陷是主要的油源供给区，原油运移路径是以侧向为主、垂向为辅的方式进行的，而且运移距离较短（0.5～2.5 km），多源汇聚近距离运移是本区油藏形成的主要特点。

根据新沈60井所恢复的古埋藏史、古地温史及流体包裹体均一温度测试结果，并结合大民屯凹陷主力烃源岩盆地模拟生烃结果来看，凹陷内中北部地温梯度大于中南部，西部大于东部，静北地区（安福屯洼陷）处于较高的古地温场环境[6]。沙三早期（43～41 Ma）烃源岩开始成熟（古埋深≥2 500 m，古地温90～120 ℃），进入生烃阶段，大量生烃的高峰期在沙三中晚期–东营时期（41.0～24.6 Ma），主运聚时间在生烃高峰期之后，大致在33.2～39.3 Ma，说明大民屯凹陷油（气）主要充注期即成藏期为沙一、沙二到东营中沉积时期（图4）。

图4 大民屯凹陷埋藏史、地温史及生排烃史综合评价

2 原油运聚条件分析

原油经过二次运移聚集成藏的整个过程中，会受到多种内在和外在因素的控制，如原油从烃源层排出后的动势能、自身的流动性、载体的水环境、运移通道是否畅通及圈闭（封堵性）等，充足的油源是成藏的关键因素，不仅能够得到量能的补充，而且还能够弥补量能的衰减和量的散失。因此，只有从运移通道、圈闭类型及保存条件三个方面进行分析，才能够充分认识静北地区原油的运聚条件。

2.1 油气运移通道

油源条件、构造发育史、生烃史都反映出本区具备油源充足的基本环境，本区是整个凹陷中高蜡油最富集的地区，处于安福屯和胜东两个烃源灶的汇聚区。主要的运移通道有以下三种：

（1）沙河街组砂层：是原油向基岩潜山带运移的主要通道，夹于烃源岩中的砂层以及位于其上下的砂层都具备良好的疏导空间。

（2）不整合面：不整合面是本区原油进入基岩潜山的重要通道，生油洼陷及烃源岩直接与基岩接触，有利于油气侧向运移，使油气直接进入潜山内部[7]。沙四段烃源岩直接覆盖在不整合面之上，基岩顶面长期遭受过风化剥蚀、侵蚀、淋滤等作用，形成了十分有利的孔渗条件，加之基岩曾受到强烈构造运动的影响，发育了大量的裂缝，对原油运聚十分有利（图5）。

（3）断层：断层既是烃源向上进入浅层的重要通道，又是向下进入基岩潜山的主要途径之一[8]，目前，在静北地区发现的大跨度油（气）层，正是断层输导的结果（图5）。

图5 沈268–曹10井油气成藏模式

2.2 圈闭类型

圈闭是油气成藏的最终场所，不同类型的圈闭也就决定了油气藏的类型。复杂的构造和沉积条件造成了本区具有多种圈闭共存的局面。按照圈闭成因及形态特点静北地区的圈闭可划分为构造型和非构造型两大类。构造圈闭在本区又可进一步划分为半背斜型、断鼻型和断块型三种；非构造圈闭在本区主要是基岩潜山型和岩性型两种。

2.3 保存条件

静北地区圈闭的形成期与油气充注期是吻合的，东营中晚期至现今所发生的构造运动对圈闭破坏性较小、影响时间短，相反，保存时间长是该区油气富集的一个主要条件。另外，从泥岩超压体系横向封盖变化上反映出本区油藏的盖层条件良好，沙三段下部–沙四段地层产生的横向异常压力带能够很好地起到封盖作用，由流体超压系统形成的上封盖面埋深大致2 000 m，发育于沙三段中部地层内，主要对沙三段和沙四段内的油气运聚起封盖作用；下封盖埋深3 000 m左右，发育于沙四段地层内，主要对潜山油藏起封盖作用。史建南等人研究[4]认为，超压既可以抑制高蜡油的进一步裂解，同时也能起到局部封盖作用。