遼河坳陷西部凹陷潛山油氣輸導體系特征

鞠俊成

(中國石油遼河油田分公司，遼寧 盤錦 124010)

0 引 言

遼河坳陷位于渤海灣盆地東北角，包括西部、東部及大民屯等富油氣凹陷[1-2]。西部凹陷位于遼河坳陷西側(cè)，為前古近系基底上發(fā)育的一個新生代箕狀斷陷型凹陷，油氣資源豐富[3]，整體占遼河坳陷探明儲量的70%。潛山是主要的含油層系之一，是深化勘探和油氣規(guī)模儲量的重點目標層系[4]。西部凹陷潛山勘探始于20世紀70年代，經(jīng)歷了從風化殼型高潛山(埋深小于2 500 m)到低潛山(埋深大于4 000 m)以及潛山內(nèi)幕等勘探歷程，累計探明石油儲量為2.4×108t，發(fā)現(xiàn)時間集中在“十二五”以前，且凹陷整體勘探程度和儲量貢獻率極不均衡，其中過半儲量位于凹陷中部的興隆臺潛山。“十二五”以來，針對該凹陷的潛山勘探雖有所發(fā)現(xiàn)[5]，但均未形成規(guī)模儲量。根據(jù)第四次全國油氣資源評價結(jié)果，西部凹陷潛山石油資源量為6.0×108t，潛山石油探明率僅為40%，遠低于凹陷的整體探明率(68%)。為明確潛山下步規(guī)模效益增儲方向和有利目標優(yōu)選，文中利用近50 a積累的鉆錄測井、分析化驗、試油試采等地質(zhì)數(shù)據(jù)，在典型潛山成藏條件分析的基礎(chǔ)上，指出源儲關(guān)系和有效的輸導條件是控制油氣成藏的主要因素，總結(jié)了3種類型潛山的輸導體系特征，形成了目標優(yōu)選的研究思路和對策，指導潛山深化勘探，對同類型斷陷潛山的油氣勘探有借鑒意義。

1 潛山巖性特征

西部凹陷潛山地層包括新太古界、新元古界、古生界和中生界，潛山頂界與古近系呈角度不整合接觸。其中，新太古界變質(zhì)巖系為遼河坳陷目前已發(fā)現(xiàn)最古老的結(jié)晶基底，年代歸屬于新太古代，層位為Ar3(表1)，巖性為變質(zhì)巖和多期侵入巖[6]，變質(zhì)巖按成因分為區(qū)域變質(zhì)巖、混合巖和碎裂巖三大類。侵入巖主要包括花崗巖、閃長(玢)巖、煌斑巖、輝綠巖等，侵入年代為213.8～248.4 Ma，經(jīng)歷了早、中、晚三疊世3期巖漿侵入活動(表2)。

表1 西部凹陷太古宇變質(zhì)巖鋯石年齡

表2 西部凹陷太古宇火山侵入巖鋯石同位素年齡

新元古界巖性以海相沉積的碳酸鹽巖夾碎屑巖為主，鉀氬法測得海綠石全巖年齡值為895.7～655.0 Ma，地質(zhì)時代屬于新元古代。古生界在西部凹陷中段普遍發(fā)育，巖性為一套深灰色、紫紅色石灰?guī)r，通過牙形石等多門類微體古生物手段結(jié)合巖石地層學、同位素地層學以及地球物理測井等資料，確定地質(zhì)時代主要為奧陶系[7]。中生界屬于填平補齊式沉積，巖性為火山巖和粗碎屑沉積，揭示地層有三疊系、上侏羅統(tǒng)和下白堊統(tǒng)。其中，碎屑巖巖性為雜色砂礫巖、砂巖和泥巖互層；火山巖為基性玄武巖、中酸性的安山巖和花崗巖，在中晚三疊世、中晚侏羅世、早白堊世多期噴發(fā)(表3)，與陸相碎屑巖呈互層狀分布。

表3 西部凹陷中生界火山巖鋯石同位素年齡

2 潛山構(gòu)造特征

2.1 構(gòu)造特征

渤海灣盆地是在華北地臺基底上發(fā)育的新生代張性塊斷盆地，遼河坳陷西部凹陷位于渤海灣盆地東北角西側(cè)，面積為2 560 km2，為一個北東向展布的新生代箕狀凹陷。受印支期、喜山期、燕山期等多期構(gòu)造運動的改造[8]，基底潛山呈北東向展布，整體構(gòu)造形態(tài)西緩東陡，自西向東分別為西部潛山帶、中部潛山帶和東部潛山帶如圖1西部凹陷基底潛山構(gòu)造所示。基底主干斷裂呈北東—北北東向展布，主要包括臺安-大洼斷層、興西-雙臺子斷層和齊家斷層等，控制了凹陷基底的構(gòu)造形態(tài)，同時也控制著凹陷新生代的構(gòu)造演化和沉積充填歷史。

圖1 西部凹陷基底潛山構(gòu)造

2.2 構(gòu)造演化

遼河坳陷為華北地臺新生代斷陷，區(qū)域構(gòu)造演化經(jīng)歷了太古宙—古元古代準地臺形成、中新元古代—古生代準地臺蓋層發(fā)育和中—新生代準地臺破壞改造等演化階段。遼河西部凹陷屬于燕遼臺褶帶的一部分，基底現(xiàn)今構(gòu)造的形成是多次構(gòu)造運動疊加的結(jié)果[9]。新生代始新世沙三、沙四沉積期東西向強烈拉張運動形成坳陷基底的基本構(gòu)造格局，漸新世晚期側(cè)向擠壓應(yīng)力形成的右旋走滑使西部潛山帶進一步抬升，形成現(xiàn)今的構(gòu)造形態(tài)。

3 潛山油氣輸導體系

3.1 潛山類型劃分

遼河坳陷潛山勘探實踐表明，潛山與有效源巖的接觸方式、供油窗口的大小與潛山成藏和含油氣幅度關(guān)系密切，潛山供油氣窗口是風化殼及內(nèi)幕成藏的關(guān)鍵[10-11]。西部凹陷烴源巖成熟門限深度約為2 700 m，對應(yīng)鏡質(zhì)體反射率(Ro)為0.5%，按潛山與成熟烴源巖接觸關(guān)系，將西部凹陷潛山劃分為源內(nèi)型、源邊型和源外型(圖1、2)。其中源內(nèi)型潛山位于生烴洼陷之內(nèi)，包括中部潛山帶的雙臺子和興隆臺潛山[12-13]；源邊型潛山位于生烴洼陷周邊，典型如中央凸起潛山帶中部的趙家潛山[14]；源外型潛山遠離生烴洼陷，如西斜坡高臺階潛山。

圖2 西部凹陷潛山類型

3.2 潛山油氣輸導體系

按照構(gòu)成要素類型，將西部凹陷潛山油氣輸導體系劃分為斷裂輸導型、儲集層輸導型(孔隙、裂縫)、不整合輸導型和復(fù)式輸導型4種類型[15-16](表4)。

表4 潛山輸導體系類型

3.2.1 源內(nèi)型潛山

源內(nèi)型潛山位于生烴洼陷之中，烴源巖直接超覆、披覆其上，或側(cè)向上通過斷層與成熟烴源巖直接接觸，多方向供烴，具有復(fù)式輸導條件，輸導體系最為有利，裂縫型儲層與內(nèi)幕斷層控制了潛山內(nèi)部油氣再分配，潛山裂縫的發(fā)育程度影響含油氣豐度和產(chǎn)能[17]。潛山巖性的不均一性決定了其具有儲隔層交互分布的特點，形成風化殼及內(nèi)幕油氣藏。興隆臺潛山為典型的源內(nèi)型潛山，該潛山位于西部凹陷中段，西側(cè)與南側(cè)潛山通過斷層與成熟烴源巖直接接觸，北側(cè)與東側(cè)沙三段烴源巖超覆、披覆于潛山之上，具有高效的油氣輸導條件。潛山巖性為新太古界混合花崗巖與混合片麻巖，內(nèi)部有多期中生界侵入體(圖3)。按照優(yōu)勢巖性序列形成儲隔層間互分布的特征，其中太古界混合花崗巖、混合片麻巖與中生界酸性侵入體為優(yōu)勢儲層，太古界角閃巖、中生界中基性侵入體(煌斑巖、輝綠巖等)為內(nèi)幕隔層[18]，油氣通過斷面與不整合運移至潛山頂面，形成風化殼油藏；油氣通過斷面與裂縫型儲層運移至潛山內(nèi)幕，形成內(nèi)幕油氣藏。潛山與有效烴源巖的接觸底界決定了潛山的含油氣幅度，整體形成頂部風化殼油氣藏和層狀(似層狀)內(nèi)幕潛山油氣藏。

圖3 興隆臺潛山巖性結(jié)構(gòu)

3.2.2 源邊型潛山

源邊型潛山單邊以斷面或不整合為主要源儲通道，潛山含油氣性及幅度受控于供油窗口的大小及潛山儲層的發(fā)育程度。另外，斷層的活動期與主油氣運移期的配置關(guān)系、上覆地層的封堵性能決定了潛山含油氣豐度與油品性質(zhì)(稀油或稠油)。趙家潛山為典型的源邊型潛山，該潛山西側(cè)通過大洼斷層溝通成熟源巖，形成大幅度供油窗口，最大可達1 700 m，輸導條件有利[19]，潛山含油幅度大。大洼斷層為繼承性長期活動斷層，不同深度和層位封堵性能存在差異[20-21]。同時，潛山帶上覆地層巖性以砂巖為主，泥質(zhì)巖類不發(fā)育，造成潛山頂部風化殼以稠油為主，潛山內(nèi)幕則既有稀油油藏，也存在稠油、超稠油油藏(圖4)。

圖4 東部潛山帶趙家潛山成藏模式

源外型潛山遠離生烴洼陷，與成熟烴源巖不直接接觸，油氣通過斷層、不整合及滲透性儲層運移至潛山成藏，斷層溝通源巖層，為油氣垂向運移通道，不整合為橫向運移通道[22]，主要發(fā)育風化殼型潛山油藏。西斜坡高臺階潛山為典型的源外型潛山，東側(cè)斷層溝通沙三、沙四段源巖，多期發(fā)育的不整合為油氣遠距離運移通道，因此，具有較好的輸導條件，潛山頂部地層普遍見油斑、油跡顯示[23]。由于上覆古近系地層鄰近西部凸起物源區(qū)，巖性以砂巖、砂礫巖為主，封堵性能差，潛山發(fā)育風化殼型稠油—超稠油油藏(表5)。由表5可知，其產(chǎn)能低、效益差。

表5 不同類型潛山油品性質(zhì)

4 潛山勘探潛力分析

截至目前，西部凹陷潛山剩余資源量為3.6×108t，潛山深化勘探仍有較大的資源潛力。源內(nèi)型中部潛山帶仍是效益儲量的首選領(lǐng)域，重點是精細落實潛山形態(tài)和源-山關(guān)系，優(yōu)選有利構(gòu)造-優(yōu)勢巖性-源巖發(fā)育疊合區(qū)進行部署，興隆臺潛山已整體探明投入開發(fā)，雙臺子潛山北部(南部為國家級自然保護區(qū))是勘探重點，目前已落實有利目標，新井正鉆，預(yù)期取得新的突破；源邊型潛山領(lǐng)域廣，是規(guī)模儲量發(fā)現(xiàn)的重要拓展領(lǐng)域，勘探重點是準確落實成熟源巖的分布邊界以及源巖與潛山的對接關(guān)系，井震結(jié)合劃定供油窗口范圍，并根據(jù)有效源巖埋深，預(yù)測含油底界，確定鉆探目標與合理井深；源外型潛山是西部凹陷領(lǐng)域最廣的勘探目標，但受保存條件影響，以風化殼型稠油油藏為主，勘探重點是在細化油氣輸導條件的基礎(chǔ)上，落實潛山上覆蓋層條件。

5 結(jié) 論

(1) 西部凹陷油源條件優(yōu)越，油氣資源豐富。按潛山與成熟烴源巖接觸關(guān)系，將西部凹陷潛山劃分為源內(nèi)、源邊和源外3種類型，建立了不同類型潛山的油氣輸導模式。

(2) 由于源儲關(guān)系和油氣輸導條件的差異，不同類型潛山含油氣豐度差異大，其中源內(nèi)型潛山具有優(yōu)越的裂縫型儲層-斷裂-不整合復(fù)式油氣輸導條件，發(fā)育風化殼和內(nèi)幕油氣藏；源邊型潛山單邊以斷面或不整合為主要輸導通道，潛山含油氣性及幅度受控于供油窗口的大小及潛山儲層的發(fā)育程度；源外型潛山以通源斷層為油氣垂向運移通道，不整合為橫向運移通道，發(fā)育風化殼型潛山油藏。

(3) 源內(nèi)型潛山是效益勘探和規(guī)模增儲的首選目標，源邊型潛山為油氣增儲重要拓展領(lǐng)域和目標，源外型潛山受保存條件制約，以風化殼型稠油-超稠油油藏為主，總體經(jīng)濟效益差，為潛山遠景探索目標。