通王斷裂帶沙河街組油氣成藏主控因素研究

王 利

(中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司現河采油廠地質所,山東東營 257068）

通王斷裂帶沙河街組油氣成藏主控因素研究

王 利

(中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司現河采油廠地質所,山東東營 257068）

通王斷裂帶地區位于濟陽坳陷東營凹陷南斜坡東部,沙河街組是本區的主要含油層系。通過烴源巖分析、儲集層類型劃分、孔隙流體動力場的描述、優質輸導體系類型及斷裂構造特征的研究,認為牛莊洼陷烴源巖主要為沙四上和沙三段深湖相—半深湖相暗色泥巖、油頁巖,油氣以生油洼陷為中心,呈環狀或半環狀分布;沙三段大型三角洲相儲集砂體、沙四段中上部的濱淺湖近岸砂壩、遠岸砂壩和席狀砂巖儲層是主要儲集層類型;砂體—斷層類輸導體系是本區優質輸導體系,牛莊洼陷北部發育的高壓型復式溫壓系統,使油氣順著斷層、砂體向南部通王斷裂帶常壓常溫和常壓高溫區運移。通王斷裂帶的油氣藏主要是受斷裂控制的構造油氣藏,王家崗油田往西的中淺層是斷層類油藏的有利地區,王家崗地區北部和陳官莊地區的西北部,是沙三段隱蔽油氣藏以及斷層—巖性復合型油氣藏勘探的有利勘探地區。

油氣成藏;控制因素;沙河街組;通王斷裂帶

通王斷裂帶地區位于濟陽坳陷東營凹陷南斜坡的東部,即牛莊洼陷以南、樂安油田以北、八面河油田以西和純化油田以東地區[1],面積約500 km2。通王斷裂帶具有良好的油氣成藏條件,在東營組、沙一段、沙二段、沙三段、沙四段、孔店組、中生界和古生界等多套層系中發現油氣藏或油氣顯示,并在油氣勘探中積累了大量的基礎資料,但是目前對于研究區油氣成藏機制和成藏規律等的認識還顯得不夠。本文著重對通王斷裂帶沙河街組油氣成藏因素進行探討,以期為下一步勘探提供有益的認識。

1 基本地質及石油地質特征

通王斷裂帶處于東營凹陷南部緩坡地帶(圖1）,該地區基底埋藏淺,剛性強,構造上相對較為穩定。褶皺變形主要為鼻狀構造,其軸向與緩坡帶走向垂直或斜交,這些鼻狀構造與不同規模和方向的斷裂組合形成規模不等的斷鼻狀構造,如王家崗斷鼻狀構造帶、八面河—羊角溝斷裂鼻狀構造帶等。

圖1 東營凹陷及通王斷裂帶構造剖面Fig.1 Structural section of Dongying sag and Tong-Wang fault belt

通王斷裂帶地區古近系包括孔店組、沙河街組和東營組。本次研究的目的層位為沙河街組,該套地層總體屬于以湖相和三角洲相為主的沉積(表1）,儲集巖類型多樣,并總體具有砂、泥巖交互發育的地層特征;儲集巖類型主要有河流相、三角洲、扇三角洲、深水濁積扇、滑塌濁積巖及濱淺湖灘壩等為主的儲集巖類型,泥巖可以作為良好的蓋層。由于在沉積過程中,緩坡塊體不斷翹傾,尤其是后期翹傾活動較強,使緩坡帶各類砂體不斷向湖盆中心延伸,從而形成縱向上下疊置、橫向疊合連片、分布范圍廣、厚度大的儲集層;其低部位與油源層直接接觸,油氣可以直接進入儲集層,還可以通過輸導層、不整合面和油源斷層向緩坡帶運移;同時由于緩坡帶的儲集層埋藏淺,有利于原生孔隙的保存和次生孔隙的發育,也為油氣儲集創造了有利條件。

表1 通王斷裂帶地層發育特征及主要沉積環境Tab.1 Formation development and main sedimentary faces of Tong-Wang fault belt

在儲蓋組合上,研究區發育了孔二段、沙四上亞段—沙三下亞段、沙一段三套烴源巖和沙四下亞段、沙三中亞段(洼陷中為烴源巖）—沙二段、東營組—館陶組三套儲集層,以及沙四上亞段—沙三中亞段、沙一段及明化鎮組區域蓋層,由此形成三套有利的生儲蓋組合。

2 油氣藏類型及其基本特征

在本區斷層和鼻狀構造的背景下,以圈閉形成的主要控制因素為基礎,結合圈閉的形態,儲層沉積特征及遮擋方式的差異,將本區發現的和可能發育的主要油氣藏類型劃分為構造油氣藏、非構造油氣藏以及復合油氣藏等類型(表2）。

表2 通王斷裂帶油氣藏類型及其基本特征Tab.2 Reservoir type and it’s main characteristics in Tong-Wang fault belt

3 油氣成藏主控因素分析

3.1 大面積分布的優勢烴源巖構成了本區油氣富集的物質基礎

烴源巖是生成油氣的必要物質基礎,具備相當大體積的優質且已成熟的烴源巖是油氣富集的前提。牛莊洼陷是東營凹陷重要的生油洼陷,洼陷中大面積分布的優勢烴源巖是廣利油田、王家崗油田、八面河油田以及草橋油田等的主要油源區(圖2）。牛莊洼陷烴源巖主要為沙四上和沙三段,為深湖相—半深湖相暗色泥巖、油頁巖、油泥巖;烴源巖有機質豐度高,均達到成熟烴源巖門限;牛莊—六戶洼陷總資源量為7.55×108t,因此分散在烴源層內部的各種濁積砂體更是具有得天獨厚的資源優勢,有利于透鏡砂體和尖滅砂體的成藏。此外按照陸相沉積盆地以短距離運移為主的特點,洼陷中生成的油氣首先在距離最近的圈閉中聚集,這就造成了油氣以生油洼陷為中心呈環狀或半環狀分布的特點[2];在構造規模、圈閉容積等條件相近的情況下,若含油氣圈閉的正向構造與含源巖層的負向構造距的距離越近,油氣藏儲量越大。

圖2 通王斷裂帶油氣運移方向平面示意Fig.2 Oil migration direction of Tong-Wang fault belt

3.2 儲集層類型及分布控制了油氣藏分布范圍

通王斷裂帶主力含油層段實際上為兩大類不同成因的儲集層,一是以東營凹陷東南部為主要物源發育在凹陷南斜坡地區的沙三段大型三角洲相儲集砂體(圖3）,二是東營凹陷南斜坡區域沙四段中上部的濱淺湖近岸砂壩、遠岸砂壩和席狀砂巖儲層(圖4）。

圖3 通王斷裂帶沙三中段砂巖厚度等值線與油藏疊合Fig.3 Sandstone thickness contour map superimposed with the reservoirs of Es3z in Tong-wang fault belt

圖4 通王斷裂帶沙四段砂巖厚度等值線與油藏疊合Fig.4 Sandstone thickness contour map superimposed with the reservoirs of Es4 in Tong-Wang fault belt

其中前緣水下分流河道及河口壩砂體儲層物性最好,孔隙度平均28.1%～31.4%,滲透率平均88.3×10-3～955.1×10-3μm2,是良好的儲層;前緣席狀砂體儲層孔隙度平均18.69%～21.7%,也是較好的儲層;其它沉積位置或者砂體不發育、或者儲層物性發育較差,不利于油氣成藏,因此三角洲環境砂巖油藏的分布嚴格受該三角洲儲集體分布的控制。

近岸砂壩靠近古湖岸線分布,成條帶狀延伸或與湖岸線相交,主要由細砂巖和含礫砂巖組成。因沉積能量相對較低,故原生孔隙稍差,但因處于構造湖盆邊緣,埋藏淺,壓實作用不強,大量原生孔隙得以保存,孔隙度可達 17%～30%,最高34.65%,平均滲透率大于 400 ×10-3μm2,最高達900×10-3μm2,因而形成極好的儲層。遠岸砂壩的孔隙度平均可達18.1%,但滲透率卻只有5×10-3～30×10-3μm2。濱淺湖席狀砂在工區內廣泛分布,其特點是砂層多而薄,一般小于2 m,與泥巖呈互層沉積,也是一種較有利儲層。

3.3 孔隙流體動力場決定了油氣運移主要方向

油氣運移是一種三維過程,低壓異常與油氣運移具有成因聯系[3]。東營凹陷南斜坡古近系油氣藏的分布與古流體勢的演化有關系密切[4],無論從垂向和側向上看,流體動力特征都決定了本地區油氣的運移方向。從垂向上講,本地區牛莊凹陷發育高壓型復式溫壓系統,沙四段和沙三下段烴源巖生成的油氣在深部強大動力的作用下,趨向于順著斷層、砂體和不整合面向淺部較低動力環境運移,王家崗斷裂帶的構造油氣藏及斷層—巖性復合油氣藏正是這一作用的結果。

從平面上講,通王斷裂帶位于常壓常溫和常壓高溫區,與北部的高壓高溫區和高壓常溫區相鄰,油氣趨向于從北部向南部運移。王家崗油田沙四段原油應該是從北部生烴凹陷向南運移后聚集的(圖5）,原油地球化學分析成果也表明,該地區的原油屬沙四段原油[5]。

同時,在工區北部較深部位,沙三中雖然呈現高壓特征,但其中發育的砂體相互不聯通,捕集的油氣在后期高壓下無法進一步運移,只能形成超壓巖性油藏,通王斷裂帶北側的沙三段牛莊三角洲及前緣濁積砂巖油藏就是這種類型。

3.4 優質輸導體系類型及結構控制了油氣富集部位

圖5 通王地區沙四段溫—壓系統與油氣藏分布Fig.5 Temperature-pressure system and reservoirs distribution of the forth segment of Shahejie formation in Tong-Wang fault belt

油氣主要在較高孔滲輸導層、古間斷面和斷裂及裂縫系統中運移[6]。王家崗斷裂帶屬于典型的砂體—斷層類輸導體系,除砂體外因素外,王家崗地區油氣的富集可能與該斷裂帶北部若干條近東西向斷層的發育有關,這種東西向斷層進一步溝通了牛莊凹陷的源巖與王家崗斷裂帶上的斷層圈閉(圖6）;而陳官莊及其以西地區則是砂體或斷層類單一類型的輸導層,因不發育近東西向的油源斷層,而且砂體本身不夠發育,加上與近北東向的斷層對接不充分,造成陳官莊及以西地區油氣富集程度較低(圖7）。

3.5 斷裂構造帶的發育決定了本地區斷層類油氣藏的分布

斷裂活動是絕大多數油氣圈閉或聚油構造背景形成的主控因素[7],大部分油氣首先在距洼陷近的構造翼部斷塊區聚集[8],在構造位置上通王斷裂帶位于牛莊生油凹陷的邊緣,近北東方向的斷裂帶構成了油氣向南運移的一道屏障,使得該斷裂帶成為非常有利的油氣聚集部位。

圖6 王家崗連片三維Inline610波阻抗反演剖面Fig.6 The inversed wave impedance profile of contiguous three-dimensional Inline610 in Wangjiagang region

圖7 陳官莊連片三維Inline101波阻抗反演剖面Fig.7 The inversed wave impedance profile of contiguous three-dimensional Inline101 in Chenguanzhuang region

總體上講,本地區沙四段—沙三段和沙二段斷層類油氣藏主要發育嚴格受通王斷裂帶控制,通王斷裂帶已發現的油氣藏主要是受斷裂控制的構造油氣藏,該類油氣藏是油氣二次運移的結果(圖 8）。

圖8 通王斷裂帶沙河街組油氣藏平面分布Fig.8 The plane distribution map of reservoirs in Shahejie Formation of Tong-Wang fault belt

4 通王斷裂帶油氣勘探方向

從目前的勘探情況來看,工區沙四段和沙二段的油氣藏主要發育在等壓型復式溫壓系統轉型結合部位;在平面上它們處于常溫常壓區或高溫常壓區附近;在流體勢平面資料上它們位于高勢區向低勢區的過渡帶上。這一類油氣藏的分布進一步揭示了一個規律,即連通性好的地區,其斷層類油氣藏主要趨向于分布在中淺層,深部一般油氣不很富集,因此通王斷裂帶上已經發現的油氣藏以構造類油氣藏為主,王家崗油田往西的中淺層成藏條件也相對較好,是該類油氣藏的有利勘探地區。通王斷裂帶北側靠牛莊洼陷方向,沙三中下段發育的濁積砂、三角洲前緣分流河道砂和河口壩砂體已經形成了牛莊砂巖油藏的主體,也是通王斷裂帶隱蔽油氣藏的有利勘探對象。在王家崗地區北部和陳官莊地區的西北部,也在沙三中段發現兩個支三角洲前緣河道和河口壩沉積,它們也應該是非常有利的含油氣砂體;在沙二段和沙四段,本地區發育大量的濱岸灘壩砂體,厚度雖然不大,但產能卻相當高,也應是今后勘探的重要領域(圖9）。

圖9 通王斷裂帶砂巖體預測示意Fig.9 Sandbody forecast in Tong-Wang fault belt

[1]趙陽,劉震,宋書君.渤海灣盆地東營凹陷南區通王斷裂帶下第三系成藏動力及輸導體系特征[J].石油實驗地質,2004,26(6）:557-561.

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A study on the controlling factors of petroleum accumulation in Shahejie Formation in Tong-Wang fault belt

Wang Li
(Xianhe Oil Production Plant of SINOPEC Shengli Oilf ield Company,Dongying257000）

Tong-Wang fault belt is located in the east of the south slope of Dongying Sag,Jiyang Depression.Shahejie Formation is the major oil-bearing layer in this area.Through the research on hydrocarbon source rocks,reservoir rocks,pore fluid dynamic field,high quality transportation system and the fracture characteristics,etc.,it is determined that the hydrocarbon source rocks in Niuzhuang Sag are mainly subdeep lacustrine-deep lacustrine dark mudstone and oil shale of Es4s and Es3.The distribution of oil and gas is circular or semi-circular with oil-generation subsag as the center;major types of reservoir in this area are the large delta reservoir sandbodies of Es3 and the littoral-shallow lacustrine nearshore sand bar,offshore sand bar and sheet sandstone of Es4s and Es4z.Sand-fault transportation system is high quality transportation system in this area.Oil and gas moves along fault and sand body from north to Tong-Wang fault belt in the south where normal pressure with normal temperature and normal pressure with high-temperature exists.Oil-gas reservoirs in Tong-Wang fault belt are structural reservoirs which controlled by faults.The middle-shallow formationsof western Wangjiagang oil field are favorable areasfor fault reservoirs and northern Wangjiagang region and the northwestward Chenguanzhuang region are favorable exploration areas for subtle reservoirs and fault-lithologic combination reservoirs.

petroleum accumulation;controlling factor;Shahejie formation;Tong-Wang fault belt

TE122.3

A

10.3969/j.issn.1008-2336.2010.01.014

1008-2336(2010）01-0014-07

2009-10-31;改回日期:2009-12-15

王利(1969—）,女,工程師,石油地質專業,現從事地質勘探研究工作。E-mail:wangl1126@163.com。