东辛油田浅层次生油气藏成藏控制因素分析

摘 要: 东辛油田东营组-馆陶组次生油气藏断层广泛发育,且活动时间长。受油稠、出砂、断层识别困难等因素制约,长期以来未能形成规模效益,勘探开发停滞不前。通过对该类油藏油源类型、储层沉积体系、断层组合及与砂体配置关系、圈闭形成等的研究,落实断裂、油源及砂体的有效配置为主要的成藏控制因素。另外,浅层油气藏的成藏也受宏观构造背景控制,大型油源断层附近油气易于富集,成藏模式以反向断块成藏为主,局部受岩性控制,具有较大的勘探空间及潜力。

关键词: 次生油藏; 东营组-馆陶组; 断层; 成藏控制因素; 浅层油藏; 东辛油田

中图分类号: TE122.1 文献标识码: A 文章编号:1009-8631(2010)04-0045-03

引言

东辛油田在构造上位于济阳坳陷东营凹陷中央断裂背斜带东段,是东营凹陷中央隆起带复式油气聚集带的重要组成部分。勘探范围包括东营构造和辛镇构造及二者接合部,区内油气藏具有多期旋回、多种沉积特征、多种构造样式、多种断裂系统、多套含油系统、多种油藏类型等特征,为复式油气聚集区。馆陶组-明化镇组沉积期为区内油气大规模运移阶段,深部油气通过断层、不整合面、储集层运移至浅层,并聚集成藏,已发现油气主要集中于沙河街组二、三段,而对其他层系(特别是浅层)的研究较少,尚处于高钻遇程度、低认识程度阶段。近年来,勘探开发工作向纵深的发展为浅层油气勘探注入了活力,2003年,辛斜651井钻遇浅层馆陶组油层6.4m/4层,油水同层9.8m/3层后,对东辛油田浅层油藏进行了全区老井复查,93口井测井解释馆陶组显示油气,反映东辛油田浅层油藏可能藏巨大潜力。

一、浅层构造

(一)构造特征

东辛油田馆陶组、东营组沉积期,西部为东营穹隆构造,东部为辛镇长轴背斜,中间由鞍部相连,勘探面积约为120km2,层系内油藏主要富集于构造复杂的断层转换带。由图1可以看出:东辛油田断层在平面上展布复杂,大致归为近东西向、北东向和北西向三组。各组不同级别的断层,在不同的断块区表现不同。辛镇构造以东西向断层占绝对优势,组成平行式断裂构造体系;东营构造及过渡带呈放射状和环状,三组断层构造均较发育。为了更加细致的描述断层及岩性体的发育及油气藏内部特征,采用相干体解释技术,通过量化处理地震相干属性,生成可解释的断层和隐蔽地层构造图像。应用三维相干数据体切片进行构造解释可以准确刻画断层空间展布特征(图1),同时可以提高解释速度及精度,缩短勘探周期[1-2]。

图1 东辛地区东一段顶面构造图

(二)断裂分类

根据断层活动规模及对地层控制作用的大小,将东辛油田断层分为Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级3类:Ⅱ级断层2条,为东营-辛镇构造的南北两翼断层,Ⅱ级断层控制了地层的沉积和构造带的展布方向;Ⅲ级断层中大的油源断层有5条,其规模较大,大都深切烃源岩,且活动期长,控制着该区馆陶时期的沉积及油气的运移。其它规模较小的Ⅲ、Ⅳ级断层,控制着该区局部构造的形成与成藏。

二、成藏控制因素

(一)成藏模式

东营组-馆陶组油藏以次生型油藏为主,多为下部原生油藏被断层破坏后在上部圈闭或地层中二次或三次聚集成藏,少部分油气藏为烃源岩层生成油气直接通过油源断层运移而来。油藏按其圈闭类型可分为断块油藏、岩性-断层油藏及构造-岩性油藏等,并以“反向屋脊式”断块油藏为主要成藏模式,含油条带较窄,同一断块同一砂层组不同油层油水关系通常不一致[3]。辛16断块油气藏为早期油气藏遭到破坏沿断层向浅层运移二次成藏,辛151断块油气藏则为烃源岩油气直接通过油源断层向上运移聚集成藏。

(二)油气富集规律

1. 油气源条件

东营凹陷发育6套生油岩系,依次为石炭-二叠系、中生界、下第三系孔店组-沙四下亚段、沙四上亚段、沙三段和沙一段,其中,沙四上亚段、沙三段和沙一段可能为凹陷主要烃源岩。沙四上亚段沉积期为东营凹陷沉降期,沉积厚度最大,一般可达200～400m,干酪根类型为Ⅰ型和Ⅱ1型,生烃量为155.2亿吨。沙三段发育大套暗色泥岩,厚度可达1000m,干酪根类型主要为Ⅰ型和Ⅱ1型,为凹陷主力生油层系,尤以沙三下亚段生烃能力最佳,沙三下亚段的生烃量为109.7亿吨。沙一段中、下部100多米泥岩夹薄灰岩可作为生油层,干酪根类型为Ⅰ型和Ⅱ1型,生烃量为51.2亿吨。

2. 油气运移条件

馆陶组-明化镇组沉积期为区内油气大规模运移阶段,油气二次运移的通道主要为储层连通的孔隙和断裂带。这一时期几乎所有的断层都有不同程度的活动,有利于油藏的运移。

东营组-馆陶组沉积时期,东辛地区主要发育一套河流相沉积。其中东营组-馆陶组下段沉积时期,主要发育辫状河沉积。其砂体沉积厚度大、砂岩百分比高。由图2可以看出:砂体大片连续分布,总体呈北东向带状展布,在其展布的范围内存在多个砂体集中发育区。研究结果表明:油气主要分布于砂体较为发育的主河道附近,并受断层的遮挡形成油藏。本区发育良好的储集体和众多的断层为油气聚集和运移提供了良好条件。

图2东辛地区东营组一段砂体等厚图

3. 油气储集空间

东辛地区作为东营凹陷中央断裂背斜带的组成部分,三面临洼,构造形态发育时间早,且长期继承性发育,必然能够成为油气运移的主要指向[4]。油气二次运移的通道以储层连通孔隙和断裂带为主。东营、辛镇2个背斜被断层切割得较为破碎,总体上呈背斜形态,但已经没有完整的背斜圈闭,绝大多数圈闭为断层圈闭,其中又以反向断层切割的屋脊断块占优势。大量断层圈闭发育为油气聚集提供了良好的场所。

4. 断裂作用

断层在油气运移聚集中的双重性在复杂断块区表现得最明显。没有断层开启和封闭作用的转化,就不可能形成纵向上长达上千米、数十至上百个油气藏沿断层叠瓦式分布的局面[5]。以断块油气藏为主体的复式油气聚集带,油气藏的形成、破坏和再形成与断裂作用紧密相关,断裂是控制油气运聚和散失的主导因素。断层作为油气纵向运移的通道,对多层系叠瓦状展布油气藏的形成起了重要作用[6]。纵向上营8、辛11等二、三级断层向下多断至沙三段生油岩,向上可断至东营、馆陶组,甚至明化镇组,为主要的控油断层,控制浅层油气藏在区域上的分布;四级断层展布规律差,为区块内的主要封挡断层,控制单砂体的含油性。横向上不整合面和馆陶组储层为油气横向运移提供了良好通道;纵向上,断层活动结束的时代决定了浅层油气藏出现的最浅层位。在东营凹陷中央背斜带,油气沿断层突发式和平缓式运移以及在储集层中的调整运移,致使油气绝大多数沿断层富集,且纵向上含油气井段长,数十乃至上百个油气藏呈叠瓦状展布(图3)。

5. 油源断层

在油气大规模运移的馆陶组-明化镇期,几乎所有的断层都有不同程度的活动,有利于原生油藏的纵向和侧向运移[7]。油气大量排运时期,活动的断层为油气运移提供了有效的运移通道和途径。不同类型、不同级别的断层控制形成了各种类型的圈闭,为油气成藏提供了可供赋存的场所[8]。总体来说,本区二、三级断层的活动强度较大,尤其是二级断层垂向运移油气能力较强,而其它一些在油气运移期不常活跃的断层主要以侧向运移油气为主,因此油气的分布主要受二、三级油源断层的控制[9-10]。如营13断块油气富集,而辛16断块区油气贫乏。

6. 断裂组合制约油气富集程度

狭义的"断裂组合"主要指断层与断层之间的组合关系,而广义的"断裂组合"则包括了断层与断层之间以及断层与地层之间的复杂的组合关系,本次研究主要指后者。本区油气运移开始于东营组末期和馆陶组初期。因此断层在油气运移时期的活动特征对于油气的运移极为重要。平面上,东营构造油气较为富集,而辛镇构造则较差,因为前者断裂组合复杂,呈“花状”展布,而后者组合单一,主要由近东西向的平行断层组成,封堵条件差。营13断块区在整个东辛油田是东营组油藏最富集的断块区,很重要的一个因素是该断块区被两条油源断层所夹持,而且两条油源断层在该处呈收敛的态势,油源极为丰富,可谓“左右逢源”,具有得天独厚的优越条件,因而油气富集。与此形成鲜明的对比,辛16断块区距油源断层远,并为多条平行断层所阻隔,先天不足,同时由于河流相砂体相变频繁、连通性差,再加上其封闭条件一般,因而油气贫乏[11-12](图4)。

7. 砂体形态和砂岩含量控制油气的分布。

在含油区块内,油气的分布还受到河流相砂体搌布形态、砂体与断裂关系的控制。在断块高部位,砂体常常控制了油层侧向分布和油水系统;在部分区块,见到河流相砂岩的上倾尖灭型油藏。如辛16断块22小层砂体连片分布连通性好,则侧向运移的路径畅通,含油面积大;而11、13小层砂体呈透镜状分布连通性差,则油气侧向运移受阻,含油面积小或不含油。辛16断块区储层细分对比的结果表明,当地层中砂岩含量在30～60%时,油气较为富集,在这一范围之外,油气贫乏,关键在于地层中砂岩的比例制约了断层的封闭性及断层对油气的疏导作用,进一步制约了断块内油气的富集程度。

(三)勘探成果

通过对该区进行精细解释与描述,完成馆陶-东营标准层和非标准层13层,成图面积1900km2。在馆陶组发现有利圈闭110个,有利圈闭面积29.72km2。东营组发现有利圈闭面积32.91km2。截止到目前,东辛浅层共部署探井12口,其中完钻5口,钻探成功率为100%。

其中营斜451井钻遇馆陶-东营组油层近百米,这是近几年来少有的百米油层井。这些井的成功,证实了东营凹陷中带浅层次生油气藏具有很大的勘探潜力。2005年1月东辛油田浅层上报馆陶、东一段探明含油面积18.6km2,地质储量2304万吨。目前东辛地区针对浅层次生油气藏已在营27和营8-24等4个断块建产能5万吨。其它地区仍有很大的勘探空间。

三、结束语

东辛地区浅层大规模次生油气藏的形成主要受中央隆起带大的宏观背景所控制,断层对油气的运移和聚集起着至关重要的作用。研究表明:(1)充足的油源是成藏的基础,本区三面临洼,油源条件得天独厚;(2)良好的河流相砂体提供了优越的储集空间,(3)多种类型的圈闭是成藏的保证,(4)断裂组合的模式制约了油气的富集程度。一系列的配套成藏条件及成功的钻探成果启示我们:东辛地区存在两个主要成藏期,分别对应于东营组末期和馆陶组末期明化镇组时期,且以晚期成藏为主;油气先就近聚集,后在翼部断块区聚集成藏。在中带的其它地区仍有很大的勘探空间。相信只要开拓思路,结合先进的物探技术,东营凹陷中带一定会掀起新的勘探高潮。

参考文献:

[1] 吴永平、王超.三维相干体技术在三维精细构造解释中的应用[J].断块油气田,2008.15(5):27-29.

[2] 邢正岩.相干分析技术在复杂油田断层描述中的应用[J].油气地质与采收率,2003.10(5):36-37.

[3] 赵永祺等.复杂断块油藏断层封闭性研究[J].断块油气田,1996.3(1):21-25.

[4] 刘泽容等.复杂断块群油藏形成机制和构造模式[M].北京:石油工业出版社,1998.137-138.

[5] 张煜等.东辛油田东营组泥岩沾污因子与断层封闭性关系探讨[J].石油勘探与开发,2000.27(6):14-15.

[6] 李春光.东营凹陷断裂系统对油气藏分布的控制[J].石油与天然气地质,1994.15(1):87-93.

[7] 李丕龙、翟庆龙、荣启宏等.东营凹陷中央背斜带油气运移聚集特征[J].石油勘探与开发,2000.27(4):64-66.

[8] 肖焕钦,陈广军.断层在油气成藏中的作用探讨[J].特种油气藏.2003.10(2):17-30.

[9] 罗群,孙宏智.断裂活动与油气藏保存关系研究[J].石油实验地质.2000.22(3):225-231.

[10] 刘玉英等.渤海湾盆地箕式凹陷缓坡带油气藏形成条件及富集程度初步探讨[J].石油勘探与开发,1988(3):21-26.

[11] 吕延防.断层封闭的差异性分析[J].大庆石油学院学报,1996.20(4):16-18.

[12] 吴富强、刘家铎、胡雪、吴梁宇.沉积盆地动力学与油气[J].成都理工学院学报. 2000.27(4):368-372.