阜新凹陷中北段油氣成藏主控因素分析及有利目標預測

2014-03-25 06:57:14王延山吳飛勇

石油地質與工程 2014年6期

姜立，王延山，吳飛勇

(中國石油遼河油田公司勘探開發研究院，遼寧盤錦 124010)

阜新凹陷油氣勘探工作始于1980年，工作主要限于阜新凹陷中北段，至今已完成二維地震4 481.675 km，其中縱線50條，橫線103條。東梁構造帶完成三維地震滿覆蓋面積78 km2，鉆參數井2口，預探井7口。除阜參2井、阜氣1井和梁4井獲工業性氣流外，其余各井均見油氣顯示，但級別較低，反映該區油氣控制因素復雜。因此，需要對已鉆典型構造進行解剖，系統分析油氣成藏主控因素，以指導該區油氣的下一步勘探工作。

1 地質背景

阜新凹陷位于華北地塊的東北端燕山褶皺帶東部，東側為醫巫閭山，西側為松嶺山脈，為北北東向展布的狹長狀雙斷地塹型中生代凹陷，面積約2 000 km2。其基底為元古界石英砂巖、板巖及結晶白云巖和太古界變質巖系，沉積蓋層為中生界湖相含煤建造，自下而上發育地層為義縣組(K1y)、九佛堂組(K1jf)、沙海組(K1sh)、阜新組(K1f)和孫家灣組(K2s)。研究認為，九佛堂組和沙海組泥巖、煤為主要烴源巖，沙海組上段泥巖為區域性蓋層，沙海組下段和九佛堂組上段是本區主要勘探目的層段[1-3]。根據基底起伏、沉積厚度和斷裂活動情況，阜新凹陷中北段可分為四個構造帶，即海州伊嗎圖洼陷帶、民家屯洼陷帶、西部斜坡帶和東部潛山帶(圖1)。

2 油氣成藏主控因素分析

圖1 阜新凹陷中北段構造區劃

2.1 已鉆典型構造解剖

阜新凹陷已鉆的3個構造涵蓋了背斜、斷背斜、斷塊、斷鼻等主要圈閉類型，已發現油氣藏也包括了斷背斜、斷塊、斷鼻等主要類型，這說明阜新凹陷具備各類構造圈閉成藏的石油地質條件。為研究控制阜新凹陷油氣藏形成的關鍵因素，需要對凹陷已鉆的典型油氣勘探構造進行分析總結，分別是：東梁構造、小胡家構造、清河門構造。

2.1.1 東梁構造

東梁構造位于海州伊嗎圖洼陷帶中部，是阜新組沉積末期構造回返最終定型的大型反轉構造。在沙海組上段底界構造圖上(圖2A)，該構造面積約為18.4 km2，閉合高度為200 m。自1991年第一口參數井——阜參1井鉆探失利后，遼河油田公司于1994-1995年在阜參2井沙海組下段獲得工業性氣流，隨后又陸續鉆探梁1井、梁2井，均有油氣顯示。

梁1井和阜參2井鉆于東梁背斜構造的中斷塊，阜參2井在沙海組下段鉆遇扇三角洲前緣砂體，儲層條件優越，鉆獲工業性氣流，722.0～772.4 m井段用10 mm油嘴測試為日產氣1 947 m3；而梁1井僅見油氣顯示，從沙海組上段底界構造圖看，可能原因是梁1井所處構造位置低于阜參2井，位于油水界面附近。梁2井鉆于該構造的西斷塊，僅見油氣顯示，從構造圖上看，與阜參2井相比，梁2井位于更高部位，而反轉構造高部位應力釋放集中，斷裂最為發育[4-5]，故圈閉封閉性差，致使梁2井鉆探失利。阜參1井位于東梁構造東斷塊，該井油氣顯示差，沙海組下段所鉆遇地層的巖性普遍偏細，以淺湖泥巖沉積為主，儲層匱乏，而九佛堂組上段發育大量白云質砂巖，儲集物性差，其滲透率大部分小于1×10-3μm2。

據鉆探結果分析，控制阜新凹陷中北部油氣藏形成的關鍵因素為儲集條件及圈閉條件。

2.1.2 小胡家構造

小胡家構造位于海州伊嗎圖洼陷帶東側，處于閭山斷裂下降盤，是早期形成并繼承性發育的背斜構造。在沙海組上段底界構造圖上(圖2B)，其面積約為28.3 km2，閉合高度為100～200 m。該構造勘探程度低，僅有一口探井——周1井。周1井見少量油氣顯示，但未形成油氣藏。鉆井資料顯示，周1井砂巖粒度整體較粗，發育大段含礫砂巖，而阜新組地層砂地比為92%，沙海組上段砂地比為66.2%，泥質含量低，缺少封閉蓋層，同時儲集條件也不理想，沙海組下段及九佛堂組發育大量含礫砂巖、白云質砂巖、灰質砂巖，物性較差。可見，蓋層及儲集條件是阜新凹陷中北部油氣成藏的重要控制因素。

2.1.3 清河門構造

清河門構造位于民家屯洼陷帶，與東梁構造成因類似，也是阜新組沉積末期定型的大型反轉構造。與后者不同之處是該構造反轉強烈，其頂部阜新組地層剝蝕殆盡。在沙海組上段底界構造圖上(圖2C)，其面積約為16.2 km2，閉合高度為150 m，該構造軸部被4條北西向的斷裂切割，將此構造分為5個斷塊，即阜清1塊、阜清1東1塊、阜清1東2塊、阜清1北1塊和阜清1北2塊。在阜清1塊， 1995年鉆探了阜清1井，全井油氣顯示較差，僅在沙海組下段見含油水層。

圖2 阜新凹陷典型構造的沙海組上段底界構造

阜清1井于沙海組下段鉆遇一套淺紅色礫巖，該層段主要發育扇三角洲平原砂礫巖沉積，九佛堂組多為含礫砂巖，儲集性能較差。清河門構造在阜新組沉積末期受到強烈的壓扭作用，整體抬升，阜新組地層遭受剝蝕，同時形成大量斷裂，而該時期正是整個凹陷油氣運聚的高峰期，圈閉的斷層側向封堵差，致使阜清1井難以成藏。因此，圈閉條件及儲層條件是控制阜新凹陷中北部油氣成藏的重要因素。

2.2 阜新凹陷中北段成藏主控因素分析

通過上述已鉆典型構造解剖分析，阜新凹陷中北段地區在油氣成藏條件和聚集規律上存在諸多復雜性。油藏的形成受到生、儲、蓋、運、圈、保等多種地質因素綜合控制，每一項都有一票否決權[6]。從成藏主控因素的角度總結，除了烴源巖條件作為油氣成藏的基本控制因素之外，主要還有儲集條件和圈閉條件2個關鍵因素控制了該區油氣藏的形成。

2.2.1 儲集條件

九佛堂早期為湖盆裂陷深陷期，湖盆第一次擴張，形成了河流、濱淺湖和深湖沉積序列，九佛堂晚期為湖盆的第一次萎縮期，其典型特點是扇三角洲特別發育。沙海期為湖盆再次裂陷期，湖盆第二次擴張，沙海早期，研究區發育低位體系域的河流和扇三角洲沉積，沙海晚期，凹陷內發育大范圍的湖相泥巖沉積，幾乎覆蓋了全區，是至關重要的區域蓋層。阜新期為湖盆第二次萎縮期，主要發育河流沼澤沉積，至孫家灣期湖盆整體拱升[7]。通過上述演化分析，沙海組下段和九佛堂組上段的扇三角洲砂體(圖3、圖4)是研究區最重要的儲集層，也是油氣勘探最為重要的目的層。

圖3 阜新凹陷中北段沙海組下段沉積相

在沉積相及砂體控制的基礎上，儲層物性也是影響油氣富集的一個關鍵因素[8-9]。儲層評價表明本研究區為中-低滲層，孔隙結構為中-細喉，影響了油氣層的產能，但仍存在3個孔隙發育帶，其中第一孔隙發育帶位于阜新組和沙海組上段，其埋藏淺，壓實作用較弱，其孔隙類型主要為原生粒間孔，滲透性較好，目前淺孔油氣開采主要分布于該層；第二孔隙發育帶位于沙海組下段，處于成熟門限之下，為有機質演化脫羧形成，孔隙類型以次生溶孔為主，屬中-低滲透層，是本區主要儲層分布段；第三孔隙發育帶位于九佛堂上段，孔隙類型主要為次生溶孔和裂縫，該段也是本區潛在的重要儲層。

圖4 阜新凹陷中北段九佛堂組上段沉積相

2.2.2 圈閉條件

通過區域構造分析，早白堊世末期的燕山運動，是形成目前阜新凹陷構造形態的一次主要運動，強烈的構造運動造成阜新凹陷整體抬升剝蝕，缺失上白堊統和古近系及新近系沉積[10-11]，同時也影響構造圈閉的封堵性。這次構造運動使早期斷層復活，并形成一些新斷層，其中大部分斷至阜新組，甚至孫家灣組，這些斷層大多呈開啟狀態，與此同時，阜新凹陷正處于油氣運聚高峰期，導致斷層對圈閉側向封堵性差，其結果造成油氣顯示井段長、淺孔和地表油氣苗活躍，使油氣藏的儲量豐度降低[12]。因此，不完全依靠斷層封堵的圈閉，即背斜、斷背斜或斷鼻構造圈閉為本區勘探優選對象。

3 有利目標預測

從油氣地質條件、勘探潛力及成藏規律分析，下一步勘探目標選擇應首要考慮圈閉形成要素和圈閉與儲層的合理配置。據此，預測出伊嗎圖北圈閉和艾友東圈閉2個有利目標。

伊嗎圖北圈閉位于伊嗎圖洼陷中部，在沙海組下段底界構造圖上，該圈閉面積約為3.5 km2，閉合高度100 m，頂點埋深為1 050 m(圖5A)。艾友東圈閉位于東部潛山帶的中部，在沙海組上段底界構造圖上該圈閉面積為12 km2，閉合高度100 m，頂點埋深300 m；在沙海組下段底界構造圖上該圈閉面積為16 km2，閉合高度150 m，頂點埋深700 m(圖5B)。這兩個圈閉緊鄰伊嗎圖洼陷，處于有利烴源巖油氣指向區；其九佛堂組及沙海組下段發育扇三角洲砂體，具有良好的儲集條件且沙海組上段發育的湖湘泥巖厚度穩定，為較好蓋層，條件優于周1井區；兩個圈閉的斷裂與源巖連通較好，為油氣運移提供良好的通道，且不完全依賴斷層封堵，圈閉封閉性優于梁2、阜清1井區。綜上所述，伊嗎圖北圈閉及艾友東圈閉具備了油氣成藏的多方面有利條件，在砂體、構造和運移等有效成藏要素的匹配下，分別形成斷鼻、斷背斜油氣藏。