方正断陷油气成藏主控因素及有利区带预测

2014年10月第33卷第5期大庆石油地质与开发PETROLEUMGEOLOGYANDOILFIELDDEVELOPMENTINDAQING0CT2014V0133NO5DOI103969JISSN10003754201405026方正断陷油气成藏主控因素及有利区带预测金玮王世辉高春文陈春瑞朱彦平朱正茂1大庆油田有限责任公司勘探开发研究院，黑龙江大庆163712；2大庆油田有限责任公司勘探事业部，黑龙江大庆163453摘要大庆外围盆地依一舒地堑方正断陷是石油地质条件最好的地区，先后分别提交了石油和天然气三级储量。方正断陷勘探结果表明断裂构造是最主要的构造类型，断裂对油气的运聚成藏及后期调整改造均具有重要控制作用；新安村组和宝泉岭组一段是主要的含油气层段，发育扇三角洲沉积体系、水下扇沉积体系、湖泊沉积体系、水下重力流沉积体系；通过对典型油气藏解剖，方正断陷主要有6种类型油气藏，评价优选柞树岗次凹、东部大罗密构造带和德善屯次凹为下步有利勘探区带。关键词依一舒地堑；方正断陷；成藏主控因素；有利区带预测中图分类号TE121文献标识码A文章编号10003754201405016806MAINACCUMULATIONCONTROLINGFACTORSANDFAVORABLEAREABELTPREDICTIONFORTHEHYDROCARBONINFANGZHENGFAULTDEPRESSIONJINWEI，WANGSHIHUI，GAOCHUNWEN，CHENCHUNRUI，ZHUYANPING，ZHUZHENGMAO1EXPLORATIONANDDEVELOPMENTRESEARCHINSTITUTEOFDAQINGOILFIELDCOMPANYLTD，DAQING163712，CHINA；2EXPLORATIONDEPARTMENTOFDAQINGOILFIELDCOMPANYLTD，DAQING163453，CHINAABSTRACTFANGZHENGFAULTDEPRESSIONOFYISHUGRABENINDAQINGPERIPHERALBASINSPOSSESSESTHEBESTPETROLEUMGEOLOGICALCONDITIONS，ANDHASREFERREDTHREEGRADESOFPETROLEUMANDNATURALGASRESERVESTHERESULTSOFTHEDEPRESSIONEXPLORATIONSHOWTHATTHEFAULTSARETHEMOSTMAJORSTRUCTURETYPE，THEFAULTSHAVEPLAYEDANIMPORTANTROLEINCONTROLLINGTHEHYDROCARBONMIGRATION，ACCUMULATION，LATERADJUSTMENTANDSTIMULATION；XINANVILLAGEFORMATIONANDMEMBER一1OFBAOQUANLINGFORMATIONARETHEPRINCIPALPETROLEUMBEARINGINTERVALS，ANDMOREOVERTHEFANDELTASEDIMENTARYSYSTEM，UNDERWATERFANSEDIMENTARYSYSTEM，LAKESEDIMENTARYSYSTEM，UNDERWATERGRAVITYFLOWSEDIMENTARYSYSTEMAREWELLDEVELOPED；THROUGHTHEANATOMYOFTHETYPICALOILANDGASRESERVOIRS，6TYPESOFOILANDGASRESERVOIRSAREFOUNDINFANGZHENGFAULTDEPRESSION，ANDFURTHERMOREBASEDONTHEEVALUATIONANDSELECTION，ZUOSHUGANGSUBSAG，DALUOMITECTONICBELTSINTHEEASTANDDESHANVILLAGESUBSAGARECONSIDEREDTOBETHENEXTFAVORABLEEXPLORATIONAREASANDBELTSKEYWORDSYISHUGRABEN；FANGZHENGFAULTDEPRESSION；MAINCONTROLLINGFACTORSOFTHEHYDROCARBONACCUMULATION；FAVORABLEAREABELTPREDICTION收稿日期20140608基金项目中国石油天然气股份公司重大科技专项“大庆油田原油4000万吨持续稳产关键技术研究”2011E1204。作者简介金玮，男，1976年生，高级工程师，从事石油地质综合研究。EMAILJINWEIGEOPETROCHINACONCN第33卷第5期金玮等方正断陷油气成藏主控因素及有利LXL带预测1691概况依一舒地堑位于依兰一伊通地堑的北段，属于郯庐断裂系在中国境内的北延部分，总面积6480KM。从北到南包括汤原断陷、依兰断隆、方正断陷、尚志断隆、胜利断陷5个一级构造单元。依一舒地堑是郯庐断裂带在中国东北部的一个重要分支，区域构造上介于敦一密断裂带与松辽盆地之问图1，为一北东走向的狭长地堑，其特殊的构造决定了断陷发育具有复杂的构造成天I机制。相邻板块的运动与均衡补偿作用影响了中同东部中、新生代板块内变形与应力场主应力方向变化。该地质历史时期，板块作用主要来自于依一舒地堑东侧的那丹哈达地体向西拼贴、太平洋板块向西北方向的俯冲挤压及印度板块向北的碰撞挤压。依一舒地堑的形成及演化主要受盆地所处的区域构造位置、地壳结构、板块作用等冈素的控制与影响图1依一舒地堑区域构造FIG1REGIONALSTRUCTURESOFYISHUGRABEN方正断陷位于黑龙江省方正县、通河县、延寿县境内，面积约1460KM。划分为以中央低凸起分割的东部断陷带和西部断陷带2个二级构造单元。方正断陷经过多轮石油地质攻关研究，勘探取得了一定成果。方正断陷共完成探井31口，其中工业油气流井9口，充分展示出方正断陷良好的油气勘探前景，该地区已经提交了一定规模的天然气储量和石油探明储量。2方正断陷成藏综合分析21构造特征地震资料显示断裂构造是方正断陷最主要构造类型，断裂对油气的运聚成藏及后期调整改造均具有重要控制作用。包括控制断陷边界的断裂和断陷发育过程中产生的内部断裂及断陷后期挤压改造形成的断裂。第L类是控陷断层，即东南边界断裂和西北边界断裂；第2类为控制构造带的二级断裂，如伊汉通断裂；第3类为盆地内部次级断裂，发育众多、演化复杂，对盆地局部构造特征及油气运聚成藏具有重要意义。东西向上，方正断陷整体上具有南部单一式双断、中部台阶式双断、北部复合式双断的结构特征。南部为受FZ1、FZ2断层控制的单一式双断结构，中部和北部为受FZ1、FZ2、FZ3断层控制的西部沉降幅度小、东部沉降幅度大的台阶式双断结L70大庆油地质与开发构。兴旺次凹为受FZ2、FZ3断层控制的中央隆起分割的简单双断式。南北向上方正断陷整体呈现出凸凹相间的结构特征。二维到维区伊汉通断层以东的结构剖面分析，巾部方21井区在新安村组时期沉积厚度大，宝泉岭组沉积时期挤压抬升，两侧呈凹陷型沉积；南北两侧在达连河组沉积末期和古近纪末期剧烈挤压抬升，沉积地层翘倾，遭受强烈剥蚀。伊汉通断层以两的结构剖面显示，方4井一方5井区尤其是方5井区足一继承性发育的古构造，小兰屯地是古近系下构造层沉积沉降中心，宝泉岭组由北东向南两逐渐超覆减薄，古近纪末期北侧挤压抬升，沉积地层翘倾，遭受强烈剥蚀。东南缘和两北缘断裂为主控断裂，伊汉通断裂为贯穿全盆地的断裂，主要起调节作用，长期活动的断裂为油源断裂集RFL于东部凹陷；经历了3个建造期及3个改造期，垩系为残留盆地，新安村组为伸展断陷，为低突起分隔的相向倾斜的半地堑组合，泉岭组为走滑拉分盆地，晚期断陷整体强烈改造、挤压抬升，南北地层遭受强烈抬升剥蚀。宝泉岭组沉积时期东部走滑作用明显，同期形成的一系列渊节构造带控制了大罗密地油气的分布，油气成藏关键时刻为宝泉岭组沉积末期一富锦组沉积期。闪此，衰二段沉积以前形成的圈闭都有效，长期活动的走滑断裂及其伴生的分支断裂对大岁密地区的成藏起着关键作用，在走滑断裂的增压部位形成的构造圈闭有利于油气富集。22地层发育序列方正断陷第系主要为砂砾岩、砂岩和黑色、灰色、灰绿色泥岩。甯含藻类和孢粉化石，植物碎屑、煤线普遍发育，但浮游生物和动植物化石少见据钻井及古Q物资料显示，地层自下而上主要发育白垩系，古近系始新统新安村组、达连河组，渐新统宝泉岭组，新近系中新统富锦组和第四系。221新安村组新安村组沉积时期，受西太平洋板块北北西向高角度逆冲影响，方正断陷开始LKJL两向拉张，由于托张应方向办正断陷的北东走向斜交。冈此，这一斜向拉张往办正断陷表现为右旋张扭的特点、右旋张扭应力作用下，方正断陷两北缘断层FZI和东南缘断层FZ2强烈活动，但伊汉通断层FZ3活动较弱，造成了此时的方正断陷整体上具有双断型的结构特征；平面上，方正断陷两凹的整体格局初步形成，北部较现今的面积更大，至少包括北部达连河煤矿地区，边界不清，沉积厚度大于2000M，南部也较现今的面积大，边界不清，沉积厚度在方D2井及以南地区大于2300M。由于此时的方正断陷整体沉降，新安村组沉积较为稳定，断陷内方4井、方L3井等井揭示厚层暗色泥岩发育，并与断陷北部的达连河煤矿油页岩有可比性，说明了新安村组为一套稳定的沉积建造。因此，方正断陷断陷期为低突起分隔的相向倾斜的半地堑组合，从南NIL具有不同的沉积组合特征。新安村组稳定沉积的泥岩为方正断陷油气成藏提供了主力烃源岩，并与其下部底砂岩构成R最主要的储盖组合。新安村组沉积后，方正断陷经历R短暂的挤压回返，局部沉积地层遭受剥蚀。新安村组底部发育一套低位体系域的灰色粉砂岩、细砂岩、含砾细砂岩，受相带控制分布不均匀。下部为一套水进体系域的厚层黑灰色、灰黑色泥岩，夹煤系地层，与缺乏物源供应有关，但在盆地东南缘和西北缘南于物源供应丰富，厚层泥岩明显发生相变，是方正断陷的主力烃源岩巾上部为一套高位体系域的灰色泥质粉砂岩、粉砂岩、细砂岩、含砾细砂岩、砂质砾岩夹黑灰、灰黑、深灰色泥岩、粉砂质泥岩，砂体层数和厚度明增大，表明有充足的物源供应。整体上新安村组具存粗一细一粗的沉积旋回特征。新安村组烃源岩有机质丰度较高，总有机碳质量分数为165，属于好一优的级别，生烃潜力为898MGG，属于好一优的级别，总体为高有机质丰度优质烃源岩，有机质类型为L一2型，以藻类和陆源植物生油为主，尺为05073，处低熟一成熟阶段、222宝泉岭组一段宝泉岭沉积早期东北部急剧沉降，发育一套水进体系域，主要受东南缘断裂剧烈沉降以及伊汉通断裂差异沉降控制，2条断层之间沉积厚度较大，造成大林子次凹沉降，柞树岗次凹LTX,J隆升，受东北高、两南低的卉地貌影响，沉积巾心位于方正断陷东北部，宝一段由东北部向两向南超覆，在伊汉通以东至方8井区超覆尖灭，在伊汉通以两至方5井超覆尖灭，方J4井以东地区地层沉积最厚，达2200M左右。宝一段沉积时期，水体较深，方12井、方14井均揭示宝一段岩性以泥沉积为主，夹砂岩、粉砂岩，湖盆边部如方10井区砂体较为发育。从宝一段顶面断裂展布特征来看，该时期发育典型的走滑舣重构造，表明走滑作用增强，陔时期活动断裂主要为东西向，这些断裂主要第33卷第5期金玮等方正断陷油气成藏主控因素及有利区带预测L7L为盆地右旋走滑变形派生的南北向拉张应力的作用的结果，先前形成的NE向断裂斜拉扭动，形成花状构造，该时期断裂变形表现为张扭走滑性质。宝泉岭组一段以细碎屑岩沉积为主，主要为一套深灰色、黑色泥岩夹灰色细砂岩、灰色砂砾岩沉积，夹多层玄武岩，具有湖白沉积体系特点，其问发育的砂岩、砂砾岩多为水下重力流砂体。整体上具有下粗上细的沉积旋回特征。23沉积相平面展布特征基于钻井、测井和地震属性资料开展研究区沉积相研究。，结合地震属性分布和砂体厚度编制了方正断陷三维区的沉积相平面分布图。231新安村组底部新安村组底部沉积时期，为盆地早期填平补齐阶段沉积。在此阶段盆地西北缘以发育扇三角洲为特点，而盆地东南缘则以发育水下扇为特点。巾晚期水体逐渐加深，进入湖泊沉积阶段，沉积物输入和分散受盆内古地形、SN向和EW向基底次级断裂的控制，扇角洲、水下扇总体呈北东向、南北向、北西向展布图2，随着湖侵体系域的进一步扩张，断陷两部扇体前缘形成水下重力流砂体。图2方正断陷三维地震勘探区新安村组下部沉积相FIG2SEDIMENTARYFACIESOFLOWERXINANVILLAGEFORMATIONIN3DSEISMICEXPLORINGBLOCKOFFANGZHENGFAULTDEPRESSION232新安村组中上邵新安村组巾上部沉积时期，水体缓慢加深，但这一时期盆缘两侧物源广泛发育，物源供应明显增强，粗碎屑含量明显增加，地层厚度也同时加大，以含砾砂岩、砂砾岩夹细碎屑岩沉积为主，沉积范围向湖泊巾心大面积推进。断陷西部受古地形和西北缘断裂双重影响以扇角洲平原和前缘沉积为主。盆地东南缘地区以水下扇为主。233宝泉岭组一段宝泉岭组一段沉积时期，受东南缘主控断裂剧烈活动和伊汉通断裂差异沉降控制，经历了一次由北东进入水体的大面积湖扩过程，盆地东南缘广泛发育近岸水下扇沉积体系，沿水体侵入方向发育痢角洲沉积体系。24成藏规律整体上油气呈东西分布，纵向上大岁密构造具有多套含油气层系，分别是宝一段、新安村组和基岩，而西部南于剥蚀作朋仅在新安村组和白垩系含有油气。241东部大罗密构造带大罗密构造勘探主力层系为宝一段、新安村组和基岩。L72大庆石油地质与开发宝一段地层内发育2套断裂系统，在平面上呈东两向展布，其II_早期伸展一中期张扭断裂起遮挡作用，而早期伸展一巾期张扭一晚期压扭断裂主要起输导油气作JH、方XL4井在宝一段为业油流，被2条断裂夹持，其中厅X14井左侧的断裂为长期活动断裂，其沟通了新安村组源岩与宝一段储层，源岩大世排烃期，陔断裂将新安村组源岩生成的油运移至宝一段储层RF1，且受到过方XL4井的反向断裂和附近的小的微幅度构造共同作用油聚集成藏，进而形成断裂一微幅度构造型油藏。方L5井在新安村组既含有气义含有油，方L5井附近发育2条断裂，北侧为K期活动断裂，而东侧为反向断裂。住新安村组源岩大量排烃期，长期活动断裂沟通新安村组源岩与宝一段储层，将源岩内生成的油，C运移至宝一段储层中，且储层巾的油气受反向断裂遮挡聚集成藏，分别在宝一段中部和底部形成R反向断裂遮挡型气藏和油藏。因此，东部大密构造宝一段油气藏类型为断裂一微幅度构造型油藏和反向断裂遮挡型油气藏。在新安村组地层内发育2套断裂系统，其中早期伸展一中期张扭断裂主要起到遮挡油气的作用，长期断裂起到运移油气的作用。在新安村组地层内方L2井含气，受2条既是长期活动又是反向断裂夹持，陔条断裂在油气成藏过程巾具有分期次的双重作用，一是在源岩大量排烃期为输导油气的通道，二是在成藏时期起到对油气的遮挡作用油气纵向上多层位分布，因此断裂成为油气成藏的主要通道，与有效源岩沟通的长期发育的断裂系统是重要的油源断裂，油气优先沿着断面的构造脊部运移，在运移路径上与之配置形成的下盘背形圈闭是油气聚集场所方L2井、力15井、方XL4井皆是这种模式，方L7升I大J为受顺向断裂控制，油气沿断裂输导进入储层，由于下盘不发育背形罔闭而聚集不好，断层遮挡能力又弱，油气继续向上倾方向运移，造成方L7井不能形成丁_业性油藏图3、图3方正断陷油气纵向分布示意图G3SKETCHDIAGRAMOLTHEVERTICALHYDROCARBONDISTRIBUTIONSINFANGZHENGFAULTDEPRESSION242西鄙柞树岗次凹柞树岗次IU勘探的主力目的层为新安村组和白系地层存新安村乌云组地层内发育了3种类型断裂、其巾LF|期走滑伸展断裂和早期伸展一中期张扭断裂以遮为主，早期伸展一中期张扭一晚期瓜扭断裂则是以输导为主方4井和方3井受2条断裂夹持，通过对比断层倾向与地层倾向，这2条断裂皆是反断裂，陔油气主要分布在新安村组地层F，气藏主要为原油伴生气，该区发育暗色泥岩F与油的成熟度存差异，表明柞树岗地区的油来R1于东部凹陷，油气成藏时期为宝泉岭组沉积末期，油生成后沿着断裂及新安村组底部不整合侧向运移，在有反向断层遮挡或砂岩尖火等良好保存条件的地方聚集下来，纵向F油分布在新安村组底部及白垩系顶部，即不整合面F，油运移过程中携带的天然气发牛扩散，在新安村组顶部聚集起来，油藏类型为地层、反向断层遮挡和岩性油藏者的复合图3方6井在新安村乌云组底部含油是受岩性控制的。通过连井剖面可发现方6井与方4井的油是同源的因此，方6升的油为牛烃沣槽巾心源岩大量排烃期生成，沿着不整合面长距离运移至方6升第33卷第5期金玮等方正断陷油气成藏主控因素及有利区带预测173的岩性圈闭中聚集成藏，进而形成岩性上倾尖灭油藏。通过对典型油气藏解剖，综合分析认为方正断陷主要有6种类型油气藏。在方正断陷东部大罗密隆起主要是反向断层遮挡型油气藏，仅在方X14井区存在着断层微幅度构造油藏；在方正断陷西部柞树岗次凹存在着多种类型在方4井区发育反向断层遮挡型油藏、断背斜油气藏、不整合遮挡气藏，而岩性上倾尖灭油藏仅在方6井区存在。3方正断陷有利区带预测在方正断陷石油地质条件及成藏规律分析的基础上，得到西区油气成藏主要受源岩分布、反向断裂遮挡和盖层的控制；东区油气成藏主要受源岩和输导断裂及盖层的控制；以新安村组、宝泉岭组一段为主，兼顾白垩系和基岩，综合评价优选柞树岗次凹、东部大罗密构造带和德善屯次凹为下步有利勘探区带。大罗密构造带位于方正断陷东北部，是典型的“凹中隆”构造，南部通过方17断坡与大林子次凹相连，北部通过一条北西向逆冲断层与兴旺次凹相接，东、西部分别为东边界断裂和伊汉通断裂。整个构造带受2条北北东向断层控制，主干边界断裂附近及盆地端部发育众多小型伴生断裂，这些断裂控制了局部构造圈闭的发育和演化，或将构造圈闭复杂化，是直接控制油气藏的断裂。东部凹陷控藏断裂以大罗密地区发育的一组走滑断裂系为典型，北北东向展布的走滑断裂及其南西端伴生的分支断裂控制了大罗密隆起的油气聚集。大罗密构造带具多种成藏组合，区内不整合面及断裂是油气运移的有利通道。宝一、二段泥岩发育，是区域性盖层，具有宝泉岭组、新安村组和基岩潜山多层位含油的特点。古近系拉张及后期走滑挤压，易形成断块圈闭油气藏，但新安村组油水关系复杂，宝泉岭组主力砂层薄是制约该区获得重大突破的关键因素。4结论1断裂构造是方正断陷最主要的构造类型，断裂对油气的运聚成藏及后期调整改造均具有重要控制作用。新安村组沉积时期为伸展断陷，为低突起分隔的相向倾斜的半地堑组合；宝泉岭组沉积时期为走滑拉分盆地；晚期断陷整体强烈改造、挤压抬升，南北地层遭受强烈抬升剥蚀。2新安村组和宝泉岭组一段是主要的含油气层段，发育扇三角洲沉积体系、水下扇沉积体系、湖泊沉积体系、水下重力流沉积体系。3方正断陷东西部不同的油气藏类型解剖表明主要有6种类型