西部凹陷基底結構及油氣成藏特征
2009-12-30 08:52:28劉敬劉寶鴻錢寶娟等
特種油氣藏 2009年1期
劉 敬 劉寶鴻 錢寶娟等
摘要：針對西部凹陷基底各構造層的地質結構特點，深化基底各構造層特征研究，深入探討基巖油氣藏成藏特征及分布規律，創新地質認識，取得了良好的勘探效果。通過研究，建立了變質巖、碳酸鹽巖內幕成藏模式以及基底多層結構成藏模式，有效地指導了勘探實踐。陳古2、興古9等14口預探井和風險探井——趙古井的成功鉆探，有望在該區帶形成億噸級儲量規模。
關鍵詞：基底結構；基巖油氣藏；內幕成藏；多層結構成藏；遼河油區；西部凹陷
中圖分類號：TEl22.3文獻標識碼：A
前言
遼河坳陷的石油地質勘探已有40余年的歷史。隨著地質研究的逐步深入，油田經歷了從初具規模到高速發展的階段。隨著勘探程度逐步增高，石油地質的研究對象已涉及坳陷內各層系可能成藏的各種構造、巖性圈閉和不同類型的基巖油氣藏。
遼河坳陷西部凹陷油氣資源豐富，已累計上報探明石油地質儲量15.34×108t。近幾年來，基巖油氣藏勘探不斷取得突破，已成為目前西部凹陷勘探的重點和尋找規模儲量的重要領域。近年來，西部凹陷基巖油氣藏勘探不斷取得新成果，馬古1井深層潛山油氣藏勘探取得突破，興古7井發現了太古界基巖內幕油氣藏，開拓了勘探的新領域。為此，加強西部凹陷基底結構和特征研究，深化基巖油氣藏成藏特征及地質理論認識，對指導整體勘探部署具有重要意義。
1區域地質背景
1.1大地構造位置
按槽臺學說，遼河坳陷位于華北地臺的東北部，隸屬遼冀臺向斜，它與遼東灣共同列為地臺的三級構造單元——下遼河坳陷區，基底具有華北地臺型的地質演化和類似的結構特征。
按板塊學說，遼河坳陷及其鄰區均位于歐亞板塊東部陸緣區。歐亞板塊以日本島東側的深海溝為界，與太平洋板塊相鄰。在中、新生代，包括中國東部在內的大小不同盆地的形成、演化，都與太平洋板塊向歐亞板塊的俯沖密切相關。
此外，遼河坳陷又位于郯廬斷裂帶上，在中、新生代，郯廬斷裂的活動及運動方式對坳陷內基底的改造和蓋層的發育演化都有著重大影響。
1.2基底發育演化
遼河西部凹陷位于下遼河坳陷區的西部，是在古隆起背景上發育的新生代大陸裂谷，其基底發育演化及組成具有華北地臺的共性，又與燕遼沉降帶的構造、沉積演化密切相關。該凹陷前第三系基底由太古界、中上元古界(含部分下古生界)和中生界等不同地質歷史時期的構造層組成。研究區位于南起西八千，北至牛心坨，面積約2 560km2。
自中元古代始(1800—800Ma)，在華北地臺的北緣，內蒙地軸內側，以薊縣為中心長期發育坳槽型海相沉積，主體走向呈東西向，延伸到遼寧境內，由于受內蒙地軸與沈陽一山海關古隆起控制，轉向北東方向，這就是華北地臺上重要的構造單元一燕遼沉降帶。該帶的發育是自西向東逐步擴展，中元古代早期海槽僅延伸到遼西朝陽地區，至中元古代大紅峪、高于莊組沉積時期，海槽進一步向北東方向擴展，進入西部凹陷范圍，楊莊、霧迷山組亦在原范圍內發育，沉積了一套碳酸鹽建造為主的海相沉積。區內缺失相當于南方震旦系的地層。
經過約2.7×108a的抬升、剝蝕，華北地臺進入穩定的廣海沉積演化階段(即早古生代地質時期)，時限大致為530-438Ma。中奧陶沉積末期，全球性的加里東運動使華北地區整體抬升，遭受剝蝕夷平。直至白堊紀初，西部凹陷范圍才接受廣泛分布的小型斷陷沉積。
1.3基底地層特征
前人研究認為，大致以清源一山海關(古陸)為界，遼東、遼西的前第三系有著明顯的差異，并歸納為遼東型、遼西型2大類。西部凹陷的基底以遼西型為主，大洼以南的清水洼陷基底、中央凸起南段的海外河潛山及以南的基底應歸屬遼東型。遼西型與遼東型地層存在如下區別：
(1)遼西型太古界變質程度較深，以混合花崗巖、片麻巖為主，副變質巖較少；遼東型太古界以副變質巖較多為特征，可見較多的斜長角閃巖、淺粒巖、變粒巖等。
(2)遼東型缺少中元古界，上元古界與古生界十分發育；遼西型中元古界十分發育，上元古及古生界不如遼東型發育，地層厚度較薄。
(3)侏羅紀晚期，遼西地區開始隆起，盆地迅速消亡。因此，上侏羅統成為侏羅紀盆地的最高層位，火山巖發育。遼東地區則不同，侏羅紀的大部時間里處于隆起狀態，從侏羅紀晚期開始裂陷直至早白堊世，因此遼東地區的晚中生代盆地的最低層位是上侏羅統。
2基底地質結構特征
本區鉆遇的太古界應分屬2個構造單元。小洼以北，包括興隆臺潛山鉆遇的太古界呈北東向展布，應屬山海關一清源古陸的北段；清水洼陷、歡喜嶺、齊家、西八千等地區鉆遇的太古界是山海關一清源古陸的南段。通過區域地質背景分析認為，大紅峪組沉積時期，燕遼沉降帶的范圍已到達盤錦、沈陽、鐵嶺地區。元古界分布范圍主要在凹陷中、北段西側的杜家臺一曙光地區，呈北東向展布，與東側太古界多為斷層接觸關系，局部地段尚可呈現超覆接觸關系。
綜合分析認為，區內元古界基底結構是一個北東軸向的內部結構十分復雜的殘留向斜，屬曙光向斜的南段。在燕遼沉降帶經燕山運動回返成臺褶帶期間，區內元古界經歷強烈褶皺、斷裂等構造變動，在西側出現一組北東走向的逆沖斷層，同時還發育一組北西走向的平錯斷層，使基底結構進一步復雜化。
遼河地區中生界構造單元按盆地成因可分為大型斷陷盆地、小型斷陷盆地以及其他地區3種類型。而西部凹陷的中生界結構更有其特殊性，即邊部間有外部斷陷伸入，中部既有缺失，又有山間、山麓堆積。
西部凹陷基巖分布可劃分為6個帶，分別是凹陷西部邊緣潛山帶、西斜坡古潛山帶、曙光低潛山帶、興隆臺古潛山帶、東部陡坡小洼一冷123古潛山帶和牛心坨古潛山帶。這6個潛山帶中，曙光低潛山及其以西地區，包括杜家臺古潛山、曙光古潛山、勝利塘古潛山等均為中上元古界及古生界，余者均為太古界變質巖系。
3基巖儲層特征
3.1儲層巖石學特征及分布
遼河坳陷西部凹陷元古界、太古界變質巖系油氣儲集巖，由一套區域變質巖、混合巖以及極少量受構造作用改造成的碎裂(動力)變質巖組成。
西部凹陷碳酸鹽巖類型包括顆粒碳酸鹽巖、泥微晶碳酸鹽巖、混積巖等。
遼河坳陷內殘留有古近紀火山巖，但以中生界火山巖為主。中生界火山巖由下至上從偏基性逐漸過渡到中性、中一酸性、酸性。
西部凹陷基巖儲層巖性復雜，分布非均質性強。古生界、中上元古界的碳酸鹽巖儲集體主要發育在西部緩坡帶北部的高升潛山及曙光古潛山，呈北東向帶狀展布。
變質巖儲層巖石以淺粒巖、混合巖等暗色礦物含量較少的巖性為主，約占85％。受構造影響的碎裂(動力)變質巖只在興隆臺潛山個別地區發現。淺粒巖、混合巖類主要分布在杜家臺潛山、馬
圈子潛山、歡喜嶺潛山、小洼潛山及牛心坨潛山北部小部分地區，極少數變質巖孤立地分布于曙光古潛山，角閃質巖類呈縱向分布在雷家潛山，片麻巖類在興隆臺潛山和雙臺子潛山發育。變質巖儲集體巖性橫向上呈條帶狀展布，縱向上呈層狀展布。
中生界火山巖呈孤島狀零散分布于歡喜嶺潛山、興隆臺潛山和齊家古潛山。
3.2儲集層及儲集空間類型
按結構分類可分為內層型(內幕型)、山頭型和層錯型。按儲集空間組合分類可分為溶洞一裂縫型、宏觀裂縫型和微觀裂縫型。
按巖性分類可分為碳酸鹽巖儲層、火成巖儲層和變質巖儲層。
儲集空間主要分為2類，分別為孔洞和裂縫?？锥吹陌l育主要見于碳酸鹽巖和火山巖中，裂縫主要有構造縫、溶蝕縫、礫間縫、風化縫、晶間縫和解理縫。
3.3儲集層儲集性能
西部凹陷基巖巖性多為變質巖類，孔隙度整體非均質性強。隨著深度增加，孔隙度值減小。
孔隙度最發育的巖性為碳酸鹽巖類，為I類儲集巖；孔隙度較發育的巖性為變質石英砂巖和石英巖等淺粒巖類、混合花崗巖及部分火山巖類(凝灰巖)，為Ⅱ類儲集巖；火山角礫巖、片麻巖、混合片麻巖類為第Ⅲ類儲集巖；斜長角閃巖為第Ⅳ類儲集巖。
4基巖油氣成藏條件
4.1烴源巖條件
西部凹陷發育古近系沙四段、沙三段、沙一二段及東營組4套烴源巖。由于其形成環境、母源輸入、生烴演化和潛山匹配關系等方面存在差異，決定其對油氣成藏貢獻不同。
沙四段烴源巖發育于裂谷初始裂陷階段，該套烴源巖有機質豐度高，類型好。有機碳一般在2％-3％，洼陷中心部位有機碳高達4％-5％。有機質類型主要為I型和Ⅱ。型，是一套極好烴源巖。
沙三段烴源巖機質豐度高、類型好。有機碳一般在2％左右，洼陷中心部位有機碳高達3％以上。有機質類型主要為Ⅱ。型，其次為I型和Ⅱ。型，是一套優質烴源巖。
4.2輸導體系
分析研究表明，西部凹陷油氣以側向運移為主，油氣沿凹陷上傾方向，由洼陷至斜坡、由低至高、由近油源圈閉向遠油源圈閉運移。
通過對潛山油氣運移途徑分析認為，主要有如下幾種運移路徑：
(1)潛山直接與上覆生油層接觸，局部缺失火山巖構成“天窗”，形成油氣垂向上運移良好的通道。
(2)生油洼陷及生油層中的油氣通過不整合面和相互交切的斷面，與斷至深洼中的斷層相溝通，依次側向注入到遠近不等的潛山圈閉中”]。
(3)房身泡組火山巖中發育的裂縫為油氣的垂向運移提供了重要的通道。
4.3基巖油藏的成藏模式
依據不同的主控因素，建立了研究區多種成藏模式的分類方案。
(1)依據距離油源的遠近可將成藏模式劃分為3種類型：源域內型潛山成藏模式、源邊型潛山成藏模式和源外型潛山成藏模式。
(2)依據潛山的埋藏深度可將成藏模式劃分為3種類型：低潛山成藏模式、中潛山成藏模式和高潛山成藏模式。
(3)依據潛山儲層發育的位置和特征將成藏模式劃分為3種類型：碳酸鹽巖內幕潛山成藏模式、變質巖內幕潛山成藏模式和全山型(山頭型)潛山成藏模式。
(4)依據圈閉、油源、輸導層及儲層的配置關系可將成藏模式劃分為3種類型：外生內儲倒置型成藏模式、側向接觸式成藏模式和斷面或不整合面遠距離輸導源外型油氣成藏模式。
(5)依據潛山勘探的難易程度將油氣成藏模式劃分為隱伏型潛山成藏模式和顯露型潛山成藏模式。
5基巖油氣藏勘探及效果分析
5.1興隆臺一馬圈子潛山帶
該潛山帶為西部凹陷的基巖隆起帶，具有非常優越的油源條件和封蓋條件。馬古1井和興古7井在太古界獲得高產工業性油氣流，表明興隆臺地區低潛山以及潛山深層均富集油氣。馬古3井首次在遼河盆地4300m深潛山發現了油氣層，這對于認識深層潛山儲層物性條件，縱向上突破含油氣深度界限都具有重大的地質意義。2006年完鉆的預探井興古8井，評價井興古7—1、興古7—3井，開發井興氣9井在潛山深層均見到較好的油氣顯示，從而發現了潛山內幕油氣藏，創新了地質認識，開拓了勘探的新領域。
2007—2008年，利用新采集的城市三維地震資料在太古界重新落實有利面積95km2，預測資源量28500×104t，部署了興古9、陳古2等14口預探井。
陳古2井和興古9井在太古界試油分別獲得35.52m3／d和13.7 t／d的工業性油氣流，興古12井在太古界試油獲得日產油54.8m3／d、日產氣9147m3／d的高產工業性油氣流。
5.2冷家潛山一中央凸起南部傾沒端潛山帶
該潛山帶緊鄰清水和陳家洼陷，具有良好的烴源巖條件，沙三段成為該潛山的有利蓋層。多期強烈的構造活動不僅為為裂縫的發育提供了有利的條件，同時深大斷裂也構成油氣運移的主要通道。
該帶勘探面積約600km2，在太古界最新落實圈閉面積83km2，預測資源量11 620×104t。通過綜合研究，首選位于工區中北部的洼57南潛山作為勘探目標，部署了總公司級風險探井——趙古1井。該井在太古界井段試油，壓裂后5mm油嘴放噴求產，日產油31.89m3／d，日產氣2574m3／d。
趙古1井的鉆探成功，實現了中央凸起基巖油氣藏勘探的重大突破，同時展現了其廣闊的勘探前景。
5.3西部斜坡潛山帶
該潛山帶毗鄰鴛鴦溝洼陷、清水洼陷和盤山洼陷，具有新生古儲的有利油源條件。
西部斜坡潛山帶是基巖勘探程度比較高的地區，大部分已發現的潛山油藏位于該構造帶。通過對該帶已發現油藏的評價，認為緊鄰洼陷的源邊山近油源，成藏條件較好，而且大部分潛山均未發現明顯的油水界面，按照潛山內幕油氣藏的新認識，在以往探明油藏的下部仍然存在進一步探索的空間。
杜古潛山主體部位為一古地貌圈閉。通過工作，新落實圈閉2個，面積7km2，預測資源量3260×104t，部署了杜古105和杜古106井2口預探井。
杜古105井潛山全井段套裸測試，折算日產油75t／d。該井在探明儲量界面之下獲得高產工業油流，充分展示了西部潛山帶的整體勘探潛力。
6結束語
由于對復雜地下地質條件認知的局限性，地質認識的突破就成為勘探發現的最大潛力。近幾年來，遼河坳陷西部凹陷基巖油氣藏的勘探不斷取得新進展，綜合分析認為，創新認識是勘探取得成功的關鍵。只有不斷的探索求新，才能使石油勘探之路越走越寬，越走越輝煌。
參考文獻：
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