古龙凹陷向斜区油气聚集规律与勘探方法

2009年10月第28卷第5期大庆石油地质与开发PETROLEUMGEOLOGYANDOILFIELDDEVELOPMENTINDAQINGOCT2009V0128NO5DOI103969JISSN10003754200905005古龙凹陷向斜区油气聚集规律与勘探方法林铁锋吴海波张庆石王雅峰梁晓东大庆油田有限责任公司勘探开发研究院，黑龙江大庆163712摘要针对古龙凹陷向斜区葡萄花油层岩性油藏的勘探潜力、勘探中面临的岩性油藏发育部位预测、油气聚集规律和薄储层预测技术等问题，分析了古龙凹陷具有形成大面积岩性油藏的地质条件。在葡萄花油层3个成藏带认识指导下，开展了以高分辨率层序地层研究为基础的大比例尺沉积微相工业制图、油藏精细解剖研究和薄储层预测技术攻关，进一步深化了向斜区岩性油气分布特征及油气成藏规律认识。通过深化勘探开发一体化评价提交了整装亿吨级储量，从而实现了古龙凹陷岩性油藏勘探的重大突破。在实践中探索形成的岩性油藏区带精细勘探及一体化评价思路和方法，对今后的油气勘探一体化评价工作具有重要的指导意义。关键词古龙凹陷；向斜区岩性油藏；成藏规律；层序地层；薄储层预测中图分类号TEL21文献标识码A文章编号10003754200905002305HYDROCARBONACCUMULATIONRULEANDEXPLORATIONMETHODINSYNCLINALAREAOFGULONGSAGLINTIEFENG，WUHAIBO，ZHANGQINGSHI，WANGYAFENG，LIANGXIAODONGEXPLORATIONANDDEVELOPMENTRESEARCHINSTITUTE，DAQINGOILFIELDCOMPANYLTD，DAQING163712，CHINAABSTRACTACCORDINGTOTHEEXPLORATIONPOTENTIALOFLITHOLOGICRESERVOIRSOFPUTAOHUAFORMATIONINSYNCLINALAREAOFGULONGSAG。ASWELLASTHEPROBLEMSOCCURREDDURINGTHEPROCESSOFEXPLORATIONSUCHASPREDICTIONOFPOSITIONSDEVELOPMENTPLACEOFLITHOLOGICRESERVOIRS，HYDROCARBONACCUMULATIONRULEANDTHINRESERVOIRPREDICTION，BASEDONTHEANALYSISOFHYDROCARBONSOURCEROCKEVOLUTIONANDSEDIMENTARYDISTRIBUTIONCHARACTERISTICS，THISPAPERPOINTSOUTTHATGULONGSAGPOSSESSESTHEGEOLOGICALCONDITIONSOFFORMINGMASSIVELITHOLOGICRESERVOIRWITHTHEKNOWLEDGEOF3HYDROCARBONACCUMULATIONBELTSINPUTAOHUAFORMATION，ONTHEBASISOFHIGHRESOLUTIONSEQUENEESTRATIGRAPHY，KEYTECHNICALRESEARCHES，INCLUDINGLARGESCALESEDIMENTARYMICROFACIESINDUSTRIALDRAWING，RESERVOIRPRECISEPHANTOMANDTHINRESERVOIRPREDICTION，HAVEBEENCARRIEDOUT，FURTHERDEEPENINGTHECOGNITIONOFDISTRIBUTIONCHARACTERISTICSANDACCUMULATIONRULESOFLITHOLOGICALHYDROCARBONRESERVOIRINSYNCLINALAREATHROUGHINTEGRATEDEVALUATIONOFEXPLORATIONANDDEVELOPMENT，OVERHUNDREDSMILLIONSOFTONSOFOILHASBEENSUBMITTED，REALIZINGAGREATBREAKTHROUGHINTHEEXPLORATIONOFLITHOLOGICALRESERVOIRSINGULONGSAGTHEPRACTICALTHOUGHTSANDAPPROACHESONPRECISEEXPLORATIONANDINTEGRATEDEVALUATIONONLITHOLOGICALRESERVOIRSAREOFGREATSIGNIFICANCESTOFUTUREWORKSKEYWORDSGULONGSAG；LITHOLOGICALRESERVOIRINSYNCLINALAREA；HYDROCARBONACCUMULATIONRULE；SEQUENCESTRATIGRAPHY；THINRESERVOIRPREDICTION收稿日期20090518作者简介林铁锋，男，1967年生，高级工程师，博士，从事油气勘探规划部署工作。EMAILLINTIEFENGPETROCHINACONCN24大庆石油地质与开发2009正大庆油田白发现以来，历经五十余年的勘探。依据三肇地区岩性油藏勘探认为，齐家一古龙凹陷具备形成大面积岩性油藏的地质条件。，尤其是“十五”以来，不断深化的对向斜区岩性油藏的认识，有效地指导了凹陷向斜区的勘探，针对砂泥岩薄互层储层预测技术的进一步发展使古龙凹陷向斜区葡萄花油层岩性油藏勘探取得了突破性进展，发现了两个整装亿吨级储量区，实现了凹陷整体含油连片，为外围油田增储、上产提供了资源基础。1勘探历程及勘探难点古龙凹陷位于松辽盆地北部中央坳陷区大庆长垣西侧，属长期继承性的深水湖盆凹陷。2O世纪6070年代获工业油流的探井多位于鼻状构造带，而低部位向斜区勘探未获突破。20世纪80年代，勘探部署思路为“东部找片、西部找点”，岩性油藏勘探在东部的三肇凹陷取得突破。20世纪90年代，勘探部署思路调整为“东部连片、西部找片”，工作重点集中在古龙凹陷周边的鼻状构造上，发现了葡西、新肇、新站和龙南等鼻状构造油藏。虽然向斜区部署的古11、英86等井获工业油流，但多数探井未获成功，当时对区内葡萄花油层成藏有两点认识一是鼻状构造部位形成构造油藏，而斜坡部位为油水过渡带；二是向斜内储层物性普遍差，以水层和干层为主，只是局部井点形成断层一岩性油藏。“十五”期间，针对葡萄花油层成藏条件开展了系统研究，认识到油气成藏的主控因素是有效储层的发育程度，有效储层的发育程度受控于沉积微相特征、砂体展布特征和物性变化，而储层的空间展布特征又决定了油藏类型和勘探方法的选择。因此，在研究不同沉积相带砂体的基础上提出了对葡萄花油层3个成藏带的认识，并在三肇地区发现了太东、徐家围子等岩性油藏。古龙凹陷具备与三肇地区相似的地质条件，但其岩性油藏的勘探又面临着诸多需要解决的难题，主要表现在该区葡萄花油层沉积主要受西部和北部沉积体系影响，西部短轴物源砂体和北部长轴物源砂体在凹陷内交互发育，沉积相带纵向变化快，层序地层划分、对比难；油藏类型多，油水分布关系复杂，成藏主控因素认识难；埋藏深度变化大，油层厚度薄，单砂层一般为13M，且为砂泥岩薄互层，导致储层预测难，含油规模落实难。2向斜区油气聚集规律及勘探思路21向斜区岩性油藏的物质基础和地质条件油气资源评价表明，古龙凹陷生烃量达3613X10T，石油资源量为773X10T。然而，到“十五”初期古龙凹陷内三级石油地质储量还不到210T，石油资源探明率仅为四分之一。从资源角度看，向斜区油气成藏具有充足的物质基础。青一段过剩压力演化分析表明，古龙凹陷青一段源岩至少发生了嫩末、明末和新近系末的三期大规模幕式含烃流体排放，其超压为烃源岩生成的油气不断进入储层体提供了充足的动力。“富油气凹陷”理论的提出，在于强调勘探理念的转变，即在富油气凹陷的有效烃源灶范围内，找油勘探不应设置禁区，坚信在每一个部位都有可能发现油气藏。富含油气的古龙凹陷向斜区每一个部位都具有形成油气藏的地质条件，主要体现在青一段、嫩一段有效烃源岩分布广、有机质丰富、烃源岩转化程度高、油质好、生排烃量大；青一段、嫩一段源岩超压的产生以及砂体与烃源岩具有良好的接触关系，有利于油气运聚成藏；古龙凹陷葡萄花油层三角洲前缘亚相控制着岩性圈闭发育带，砂体发育带又是大面积岩性油藏的有利富集区。22葡萄花油层成藏带葡萄花油层沉积时期，松辽盆地北部主要受北、西部物源的共同控制，来自盆地北部的河流流程长，流域面积大，为主控水系，形成大面积分布的扇形低位三角洲复合体，呈现环带状的相分布格局。规模较大的曲流河砂体侧向连通性好，往往需要与构造匹配形成构造油气藏；网状河道以垂向加积作用为主，横向连通性较差，常与断层交切形成构造一岩性油藏。三角洲前缘相的砂体以透镜状和席状为主，砂体连通性较差，非常有利于形成岩性油气藏。根据三角洲沉积体系储集砂体特征以及区域构造背景等将葡萄花油层由凹陷周边到凹陷内划分为3个油藏类型带，即构造油藏带、构造岩性油藏带、岩性油藏带。23勘探思路和重点攻关目标古龙凹陷勘探面积近5000KM，主体发育有他拉哈、常家围子、古龙、茂兴等4个向斜区，周边被杏西、高西等8个鼻状构造环抱。在深入分析该区成藏地质条件的基础上，制定了“整体部署，分步实施”的勘探思路，即针对古龙凹陷整体开展整体评价研究，优选目标，整体部署；优选古龙第28卷第5期林铁锋等古龙凹陷向斜区油气聚集规律与勘探方法25北作为提交规模储量的首选战场，优先实施钻探，将古龙南作为提交规模储量的准备区，加强薄储层预测技术的攻关与应用，逐步落实储量规模。针对古龙向斜区薄互层岩性油藏特点，把高分辨率层序地层学为基础的大比例尺沉积微相工业化制图技术、油藏分布规律研究、高分辨率三维地震为基础的薄互层砂体预测技术的重点攻关目标。3向斜区岩性油气藏勘探方法3I层序地层学特征研究层序地层在陆相盆地中的发育特征、探讨油气在陆相层序中的富集规律、预测油气藏是陆相层序地层研究的根本目标。基于地质、测井、地震和分析化验等资料，开展了松辽盆地北部古龙凹陷姚一段高分辨率层序地层学研究，通过识别不同级次不整合面和沉积间断面总结层序界面综合识别特征，建立高精度等时地层格架。将姚一段葡萄花油层划分为3个四级层序，每个层序又细分为3个体系域五级旋回，3个低位体系域和水进体系域早期是储层主要发育区。以体系域为单元进行精细沉积微相编图图1，总结不同时期沉积展布和储层岩性发育特征。3个层序叠置构成了退积一进积旋回，垂向上分别呈现砂岩向上减薄的正旋回。受盆地构造运动和坡折带控制，古龙凹陷葡萄花油层层序地层构型可分为近源河流和三角洲分流平原沉积区层序、湖盆斜坡区一近端坡折高可容纳空间沉积物快速卸载区层序、湖盆中心沉积区层序和远源无陆源碎屑淤积区层序等4种类型。岩性圈闭分布与体系域有一定关系，低水位体系域多发育地层超覆圈闭和多类型复合圈闭。低位体系域以层序界面为底界面，3个四级层序界面在古龙地区西侧区域均为不整合面。与之相关的地层超覆油气藏和地层不整合油气藏均形成于基准面上升湖侵期，水进体系域发育大面积三角洲平原和前缘相带砂体，可形成复合岩性圈闭、岩性尖灭圈闭、透镜体圈闭，高位体系域多形成岩性上倾尖灭圈闭和透镜体圈闭。平面上不同类型地层、岩性油气藏在平面上具有半环带状分布特点。自盆地边缘斜坡带至盆地内部可形成地层超覆、地层不整合油气藏一构造尖灭油气藏一多类型复合岩性油气藏一透镜体岩性圈闭带。32成藏规律分析32I油藏类型1构造一岩性油藏。是在构造背景下含油图L姚一段SQL层序TSTL沉积微相FIG1SEDIMENTARYMICROFACIESOFSEQUENCESQ1INYAOMEBERI边界、油层厚度等以岩性为主控因素的油藏，可分为3类背斜构造一岩性油藏，主要是受背斜构造控制的岩性油藏，局部不含油或含油不饱满主要是由于砂体储集物性造成的；断块一岩性油藏，由于几组断裂方向不同，相互切割，形成许多断块圈闭，断层与岩性共同控制含油边界，如古524、高111井区油气藏；鼻状构造一岩性油藏，由于区域性挤压及断层的逆牵引形成了许多的鼻状隆起，这些鼻状隆起与不同方向的断层相匹配形成许多的断鼻构造，如古41井区油藏。2断层岩性复合油藏。由断层和岩性共同控制边界的油藏，可以形成两种类型的复合油藏。一种是在上倾方向砂岩尖灭形成油气遮挡，侧缘由断层形成封闭，如古46井区油藏；另外一种是砂岩上倾方向被断层切割形成遮挡，在砂岩两侧由于砂岩迅速尖灭形成的油藏，如古38井区油藏。3透镜体岩性油藏。其在凹陷内的水进体系域和高位体系域较发育，主要分布在凹陷部位，其砂岩储层周围是泥岩或渗透性不好的岩层所围而26大庆石油地质与开发2009拄形成的圈闭，这类油藏的储层一般以席状砂、砂坝为主，砂体形态以透镜状、条带状或席状为特点，含油井段短，油层层数少，具有独立的压力和油水系统，油水分异作用与储层物性及断裂发育相关，砂坝形成的油气藏面积相对较小，席状砂形成的油气藏面积相对较大且具有成片分布的特点。如茂兴向斜南部大面积分布的席状砂岩性油藏，砂岩层数24层，分布较稳定。4上倾尖灭岩性油藏。指构造斜坡向上倾方向储层尖灭或储层物性变差而形成的圈闭，这种圈闭形成的油藏一般具有较好的重力分异，分布在斜坡带、背斜、鼻状构造等冀部，主要是三角洲前缘砂体与斜坡构造背景的有机匹配，形成砂体由下向上的岩性尖灭圈闭。如古龙凹陷轴线以东和西侧西坡区易形成葡萄花油层上倾尖灭油藏。5滞留型油藏。在一些低一超低渗透储层内，储层中几乎没有自由水，石油所受浮力极小，油气的运移主要依赖于流体压力差驱动。当流体压力差不足以克服阻力时，石油发生滞留作用，形成纯油段，为滞留型油藏如古49井区。6半滞留型油藏。与滞留型油藏形成机理及特征相同。随着油远离向斜中心部位，所受的压力差逐渐变小，储层的孑L渗条件变好，毛细管力逐渐减小。在油运移动力和阻力的此消彼长过程中到达到与毛细管力相互平衡附近即滞留作用和非滞留作用的过渡带，容易形成半滞留型油藏，往往为油水同层。322油水分布规律1沉积和构造共同控制该区油藏类型分布，向斜区内沉积类型多样，主要发育复合岩性油藏。构造一岩性油藏沉积类型主要为分流河道和河口坝，主要发育在鼻状构造部位；斜坡部位主要发育岩性尖灭油藏、断层一岩性油藏、透镜体油藏，储层多为砂坝和席状砂。2鼻状构造油藏沉积类型以分流河道砂、砂坝为主，埋深相对较浅，储层物性较好，在断裂发育条件下有利于油水的重力分异作用，在构造局部高点易形成纯油层，向底部过渡到油水同层或水层。3砂体类型和沉积相带对油水分布有明显控制作用，如葡西鼻状构造上的古158、古110井与古107、古123井之间存在岩性尖灭带，凹陷西侧也有明显的上倾尖灭带。4鼻状构造倾向与断层走向垂直相交，有利于形成断层一岩性油藏。同时，断层的遮挡作用也导致了油水界面的差异。5向斜内油气在超压作用下进入储层，在差异压实过程中油滞留在储层内形成纯油层或油水同层，这与油水在储层内被排驱的能力相关，埋藏越深油越不易被排驱出储层从而形成纯油层，储层埋深相对较浅且断层发育处则易形成油水同层。6古龙凹陷西侧距西部物源近，储层物性好，不利于形成大面积连续油藏，主要的油藏类型是透镜体油藏、断层遮挡岩性油藏和微幅度构造油藏。古龙凹陷葡萄花油层在垂向上油水分布关系复杂，但从成藏机理上看其并不复杂。储层埋深不同造成孔喉的差异，进而导致流体压力差对不同储层油水排驱能力的不同。总之，向斜内油水分布受物性制约，而高部位受构造和岩性的共同制约。33薄储层识别预测技术针对古龙凹陷葡萄花油层砂泥薄互层可知，地震资料纵向分辨率低，波阻抗差异小，砂泥岩难区分；向斜区差异压实严重，储层描述难。因此，通过三维地震响应和砂体特征的系统分析建立了基于高分辨率层序地层格架下的储层精细地质建模反演工作流程和技术指标表1。预测过程是一个地质综合研究过程，强调地质认识与地震信息的有机结合，逐步逼近地质真实。在结合地震属性、地震反演、测井数据和层序格架等研究的基础上设计了储层预测技术路线在保真处理的基础上，通过开展宽频带特高分辨率叠后提频技术研究，使拓频处理后的三维地震资料满足葡萄花油层进一步细分成油层组四级层序要求，然后在层序地层格架内针对薄储层进行多属性分析和储层平面精细描述研究；开展井一震联合反演，通过分层次逐级约束的测井约束多参数地震反演得到的预测结果要与地质特征具有很好的一致性，确保地震反演数据体能真实反映沉积在空间的变化特征；通过三维建模精细描述砂体、物性、流体的空间展布，使勘探评价中的油藏描述技术更接近油田开发过程的油藏动态描述技术，得到预测油藏的空间分布更加精确可信图2。应用薄储层预测技术后，深凹陷区的薄储层预测符合率提高到80以上，为古龙向斜区勘探部署提供了有力的技术保障。34实施勘探开发一体化2007年，中国石油股份有限公司将古龙北列为重点评价项目，按照“古龙北地区加强区带评价，提交规模储量”的要求，大庆油田有限责任公司以“预探打认识、评价打规模、采油厂打滚动”为第28卷第5期林铁锋等古龙凹陷向斜区油气聚集规律与勘探方法27表1薄储层预测流程与技术指标TABLE1THINRESERVOIRPREDICTIONWORKFLOWANDTECHNOLOGYINDICATORS图2地震反演技术预测的油藏剖面FIG2RESERVOIRPROFILEPREDICTEDWITHSEISMICINVERSIONTECHNOLOGY原则，组织预探、评价联合部署，整体评价。按照共享一个工作平台、共建一个三维地质模型、共同研究、共同部署的要求，实现了古龙北勘探开发一体化评价工作的高效有序J。主要体现在在油藏描述和储层预测基础上，将古龙