（矿产普查与勘探专业论文）黄骅坳陷上第三系油气运聚机理研究.pdf

诵要 “黄骅坳陷上第三系油气运聚机理研究”从研究基础石油地质特征入手，系 统研究了黄骅坳陷上第三系油气运集成藏机理，阐述了油气成藏运聚有利地质条 件及油气富集规律，指出上第三系油气有利聚集区，进一步分析了其运聚模式。 主要取得如下认识： 1 、剖析上第三系地层的展布特征和沉积特征，阐述河流相储集体及盖层分 布特征。明化镇组、馆陶组曲流河及辫状河砂体发育，两种河流相储集体均处于 早成岩期，原生孔隙发育，储集物性好，是有利的储集体；明下段及馆i i 油组泥 质含量高，分布稳定，是良好的区域性盖层。 2 、阐述断层平、剖面组合形态及主要断裂构造带特征，明确上第三系构造 圈闭类型及分布规律。上第三系发育披覆背斜、逆牵引背斜、断鼻及断块三种构 造圈闭。 3 、总结黄骅坳陷上第三系油气藏类型，分析油气藏的分布特征。 4 、解剖已知油气藏，分析上第三系油气成藏条件。充足的油源是油气藏形 成的先决条件，丰富的圈闭是油气成藏的必要条件，断层、辫状河面、输导砂体 各种油气运移路径在空间上的有机叠置是控制油气成藏的关键。 5 、研究典型区带油气运移方式，建立油气运移路径模型。研究表明上第三系存在分别 以不整合面或断层或输导砂体为主的多种路径叠置的复杂油气运移方式。 6 、进行油气运移物理模拟实验，对比不同条件下各类型运移方式内油气运 移特征。不同的充注条件下，不同类运移通道内油气运移特征存在差异。 7 、结合油气运移模拟实验结论，优选油势运移路径。黄骅坳陷上第三系三 种油气运移方式，以垂向运移为主的断层+ 输导砂体型分布于凹陷内环的大断层 两侧；以侧向运移为主的不整合+ 断层型分布于凹陷外环的低隆起区；以侧向运 移为主的输导砂体型分布于凹陷外环斜坡区。 该研究紧密结合油田生产实践，对大港油田上第三系史有效勘探具有一定 的理论意义和实际应用价值。 关键词：黄骅坳陷上第三系油气输导网络油气运移模拟优势运移通道 a b s t r a c t s t a r t i n gf r o mt h er e s e a r c ho nt h eb a s i cp e t r o l e u mg e o l o g yc h a r a c t e r i s t i c s ，i nt h i s p a p e r , h y d r o c a r b o nr e s e r v o i rf o r m i n gm e c h a n i s mo f n e o g e n ei nh u a n g h u a d e p r e s s i o n w a ss t u d i e d ，t h e m a j o r f a c t o r sc o n t r o l l i n gr e s e r v o i r f o r m i n g a n d h y d r o c a r b o na c c u m u l a t i o nr e g u l a rw e r ee x p l a i n e d ，t h ef a v o r a b l eo i la c c u m u l a t i o n a r e aw a sp r e s e n t e d ，a n d f i n a l l yr e s e r v o i r - f o r m i n gp a t t e r nw a sa n a l y z e d t h e a c h i e v e m e n t sa r ed e s c r i b e da sf o l l o w s ： 1 t h ef o r m a t i o nd i s t r i b u t i o na n ds e d i m e n t a t i o nc h a r a c t e r i s t i c sw e r ea n a l y z e d t h e r e s e r v o i ra n dc a pd i s t r i b u t i o nw e r ea l s oe x p l a i n e d t h em e a n d e r i n ga n db r a i d e dr i v e r f a c i e ss a n d - b o d yw e r ew e l ld e v e l o p e d ，t h ea b o v et w of a c i e sr e s e r v o i r sw e r ef o r m e di n e o g e n e t i cs t a g ew i t hd e v e l o p e dp r i m a r yp o r e s ，e x c e l l e n tp h y s i c a lp r o p e r t i e sa n d f a v o r a b l eh y d r o c a r b o nr e s e r v i n gs y s t e m l o w e rn ma n dg o i lg r o u pw a sap r e t t y g o o dr e g i o n a lc a pw i ml l i 吐m u d c o n t e n t ，s t e a d i l yd i s t r i b u t i o n 2 t h ef a u l ta r r a yc o n f i g u r a t i o ni np l a n ea n d3 - da n dt h ec h a r a c t e r i s t i c so ft h e f a u l tb e l t sw e r es h o w n t h et r a pt y p e sa n dd i s t r i b u t i o n r e g u l a ro fn e o g e n ew e r e d e t e r m i n e d t h es t r u c t u r a lt r a p so fn e o g e n ei n c l u d e dd r a p ea n t i c l i n e ，r e v e r s ed r a r a n t i c l i n e ，f a u l t n o s ea n df a u l t b l o c k 、 3 h y d r o c a r b o nr e s e r v o i rt y p - e sa n dd i s t r i b u t i o nc h a r a c t e r i s t i c so fn e o g e n ei n h u a n g h u ad e p r e s s i o nw e r ec o n c l u d e da n da n a l y z e d 4 t h er e s e r v o i rg e n e r a t i n gc o n d i t i o nw a sa n a l y z e do nt h eb a s i so ft h es t u d yo f t h eo r i 【g i n a lr e s e r v o i r s s u 筑c i e n to i ls o u r c ea n dr i c ht r a pw e r et h ea d e q u a t ea n d n e c e s s a r yc o n d i t i o nf o rr e s e r v o i rg e n e r a t i n gr e s p e c t i v e l y t h eo r g a n i cs u p e r p o s i t i o no f v a r i o u sm i g r a t i o np a t h sw a st h ec r i t i c a lf a c t o ra f f e c t i n gt h er e s e r v o i rf o r m i n g 5 h y d r o c a r b o nm i g r a t i o ns t y l e so f t y p i c a la r e aw e r es t u d i e da n dm i g r a t i o np a t h m o d e lw a sb u i l tu d ，t h er e s u l ts h o w e d h y d r o c a r b o nw a sm i g r a t e db yt h e s u p e r p o s i t i o no fv a r i o u sp a t h s ，w h i c hi n c l u d eu n c o n f o r m i t ys u r f a c e ，f a u l ta n d m i g r a t i o ns a n d - b o d y 6 ，p y h s i c a ls i m u l a t i o ne x p e r i m e n tw a sc a r r i e do u ta n dt l 】ec h a r a c t e r i s t i c so f h y d r o c a r b o nm i g r a t i o nu n d e rd i f i e r e n t c o n d i t i o n sw e r e c o m p a r e d t h ef i l l i n g c o n d i t i o na l s oi n f l u e n c e dt h eh y d r o c a r b o nm i g r a t i o nt h r o u g | 1v a r i o u sp a t h s 7 b a s e do nt h er e s u l to fp h y s i c a ls i m u l a t i o ne x p e r i m e n t ，h y d r o c a r b o nm i g r a t i o n p a t hw a so p t i m i z e d i nn e o g e n eo fh u a n 曲h ad e p r e s s i o n ，h y d r o c a r b o nw a sm i g r a t e d v e r t i c a l l yt h r o u g hf a u l ta n dm i g r a t i o ns a n d b o d yl o c a t e di nt h et w os i d e sa l o n gt h e m a j o rf a u l ti nt h ei n n e rr i n go ft h ed e p r e s s i o n ，l a t e r a l l yt h r o u g ht h eu n c o n f o r m i t ya n d f a u l tw h i c hw a sl o c a t e di nt h el o w e ru p l i f ta r e a ，a n dt h r o u 曲t h em i g r a t i o ns a n d b o d y l o c a t e di nt h es l o p eo f t h eo u t e rr i n go f t h ed e p r e s s i o n t h er e s e a r c hf i r m l yc o m b i n e dw i t ho p e r a t i o n p r a c t i c e ，p r o v i d i n gt h e o r e t i c a l r e f e r e n c ef o rt h ee x p l o r a t i o no f n e o g e n eo f d a g a n g0 i l f i e l d k e y w o r d s ：h u a n g h u ad e p r e s s i o nh y d r o c a r b o nm i g r a t i o nn e t w o r k h y d r o e a r b o nm i g r a t i o nm e c h a n i s mr e s e r v o i rf o r m i n gp a t t e r n o p t i m i z e dm i g r a t i o np a t h 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国石油勘探开发研究院 或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究 所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签名： 目期：堕：兰： 。 关于论文使用授权的说明 本人完全了解中国石油勘探开发研究院有关保留、使用学位论文的规定， 即：中国石油勘探开发研究院有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和 借阅：学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制 手段保存论文。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 签名 日期：堡e 翌：二； 中国石油勘探开发研究院硕士学位论文 绪论 渤海湾盆地上第三系是油气增产上储的重要目标，滩海地区近年来获得很大 突破，渤海地区上第三系发现了蓬莱1 9 3 等亿吨级大油田，找到了超过十亿吨 的石油地质储量。黄骅坳陷上第三系油气勘探也取得了很大的进展，至1 9 9 7 年 底，上第三系探明石油地质储量为5 1 3 1 0 8 t ，占大港油田总储量的2 5 。截止 目前为止，探明石油地质储量2 3 1 4 3 1 0 4 t ，占黄骅坳陷石油探明储量的2 6 5 ， 探明天然气地质储量3 9 5 1 0 8 m 3 ，占黄骅坳陷天然气探明储量的5 6 。黄骅坳 陷上第三系己成为大港油田增储上产的重要领域。新一轮的资源评价结果表明： 黄骅坳陷上第三系石油总资源5 1 3 1 0 8 t ，其中，明化镇组资源3 0 5 1 0 8 t ，馆陶 组资源2 0 8 1 0 s t ，虽然目前明化镇已探明1 3 6 7 1 1 0 4 t ，馆陶组已探明9 4 7 2 1 0 4 t ，其探明量分别为上第三系总资源的4 4 和4 5 。但是，资源储量序列分布 表明：n m 及n g 潜在资源仍占上第三系总资源的5 1 和5 3 。上第三系仍具有 较大的勘探潜力。 在进行上第三系油气勘探的同时，对黄骅坳陷上第三系油气成藏进行了研 究，取得了大量的研究成果，主要具有以下特点：大多偏重于油气藏的基本特 征和分布特征的描述，对油气成藏过程和成藏机理缺乏研究；大多从单个油气 藏或某一区带油气藏来研究，缺乏从整体的和系统的角度来研究；一般性描述 和分析较多，缺乏理论总结。 黄骅坳陷上第三系油气成藏的主要问题为：( 1 ) 供油层系不清楚：( 2 ) 油气 运移的动力和路径及优势通道有待深化。黄骅坳陷上第三系的油气表现为它源特 征，油气通过运移而聚集成藏，因此，了解油气运移的动力和路径及通道非常重 要，但目前这方面的研究还比较薄弱；( 3 ) 断层对上第三系油气的控制作用需要 进一步的探讨。断层是沟通上第三系油源与圈闭的重要纽带，断层的开启与封闭 直接影响着卜第三系油气成藏，但断层是如何起作用的? 其作用有多大? 在不同 运移动力下，断裂与不整合面和砂层的配置，如何影响油气的运移和聚集? 这些 问题均需要进一步的探讨；( 4 ) 目前对来自歧口凹陷成熟原油的上第j = 系油气藏 成藏研究得比较多，而对来自于其它洼陷的低熟原油的上第三系油气藏成藏研究 得较少。这类油气藏具有什么样的成藏特征? 其勘探潜力如何? 值得我们进一步 研究。 因此，黄骅坳陷上第三系油气运聚机理研究就是在这种形势下提出的。 本项目从黄骅坳陷上第三系典型油气藏的解剖入手，通过对黄骅坳陷上第三系 地质、地球化学和各类型输导网络油气运移物理模拟实验的综合研究，系统分 中国石油勘探开发研究院硕士学位论文 析上第三系各类型输导网络油气输导方式和能力，指出本区上第三系油气运移 的动力和路径及优势通道，深入探讨上第三系主要断裂与油气运聚的关系，总 结出本区上第三系油气运聚机理，并提出了本区典型油气运聚模式。 由于水平有限，许多分析资料不齐全或不配套，报告中难免不妥或有误之处， 敬请各位老师和专家批评指正。 第一章黄骅坳陷上第三系区域地质背景 黄骅坳陷是渤海湾盆地的一个二级构造单元。随着油气勘探的不断深入，以 及渤海蓬莱1 9 3 等大型上第三系油藏的发现，上第三系油藏的勘探日益受到重 视，搞清上第三系的区域地质背景是实现上第三系油气藏勘探突破的基础。 1 1 黄骅坳陷地层和沉积特征 黄骅坳陷上第三系地层为馆陶组和明化镇组，是渤海湾盆地黄骅坳陷后裂陷 阶段沉积的产物。这一阶段的整个渤海湾盆地进入总体拗陷阶段，原来被次级隆 起所分隔的凹陷区连成一片。黄骅坳陷在晚第三纪有很大的沉降幅度，可达1 5 0 0 - - 3 0 0 0 米。海域沉积厚度总体大于陆地，陆地总厚度约2 5 0 0 米，海域部分大于 3 0 0 0 米，为一大的完整沉积旋回。下部馆陶组属于中新统，上部明化镇组属于 上新统( 图1 1 ) 1 1 。 层序 剖面 厚 m ) 度 剖面岩性描述 上程 7 羔= 三， 上部：浅棕色泥岩与棕黄色砂岩 j问互层富含钙质团粒 l镇n r r习 10 0 0 2 0 0 0 中 组 习 下部：诔红、暗装红色泥岩，绿 灰色、战灰色砂岩 新 爿 统 馆逍 灰白色砂岩台砾砂岩夹紫红、 陶 n g嚣高 3 0 0 一d 0 0灰绿色泥岩：底部为燧石砾岩层，与 组 ：i i ：i i ：i i ：i i ：i i ：i i ：i 、 下第三系为不整合接触 图1 1 黄骅坳陷上第三系地层剖面简图 晚第三纪时，早第三纪形成的一系列大型湖泊均已消失，尽管这种巨大变动 改造了整个沉积景观，但在统一热沉降背景下依旧有多个沉降中心，其范围基本 与断陷区一致。 1 1 1 馆陶组 一般厚4 0 0 米，为上第三系完整沉积层序的下部粗粒段。底部以+ 套区域性 中国石油勘探开发研究院硕士学位论文 的燧石砾岩，与下第三系不整合接触，分布十分稳定而广泛，是区域地质、地震 标准层。底砾岩厚度大于1 0 0 米，向西、向南减薄。向上变为灰白色砂砾岩、含 砾粗砂岩、中细砂岩与灰绿、紫红色泥岩不等厚互层。砂质岩以岩屑长石砂岩及 长石砂岩为主，在北区、南区及海域还发育基性火山岩及火山碎屑岩。块状砂砾 岩、含砾砂岩则以南区最为发育。因此，在地层划分时，北区底界清楚，顶界不 清楚；南区顶界清楚而底界较差。 馆陶组沉积时为砂砾质冲积扇、辨状河为主的沉积环境。是旋回早期碎屑供 给充分的反映，展示出河流横溢，百川分流的沉积景观。砾岩相主要分布于坳陷 西北角的北大港、塘沽、北塘一线，向西、南、东三个方向变细。燕山物源依旧 控制区内的沉积。 1 1 2 明化镇组 厚2 0 0 0 米左右，为上第三系旋回层的中上部，依岩性分为明下、明上两段。 ( 1 ) 明下段，厚1 2 0 0 米左右，厚度占明化镇组的一半以上，为上第三系大旋 回层的中部细粒岩层段。岩性以暗紫红、棕红色泥岩为主，夹浅灰、绿灰色砂岩。 泥岩普遍含钙质。剖面自下而上砂岩层数、单层厚度逐渐增加，砂岩厚度占地层 厚度的2 0 左右。属于冲积、淤积平原相堆积。 ( 2 ) 明上段，厚约8 0 0 米，为上第三系大旋回层的上部粗粒段，以棕红、黄绿 色及杂色泥岩与砂岩间互层为特点。为一套平原型曲流河冲积沉积。 明化镇组厚度占上第三系地层厚度的2 3 以上，为一反旋回。明下段以紫 红色泥质沉积为主，故此期是坳陷主要发展期，沉降范围进一步扩展。沧县、埕 宁隆起的大部分亦被披覆，蚀源区后移，冲积平原扩展，河道纵横成网。呈现出 泛滥平原为主的交织网状河流沉积景观。明上段，河流作用增强，沉积变粗，遭 受侵蚀，结束了这一旋回。 1 2 黄骅坳陷构造特征及演化 黄骅坳陷的构造特征比较复杂，涉及的内容很多，与上第三系油气成藏密切 相关的是以下两个方面：黄骅坳陷盆地结构与演化阶段；断层系统。 1 2 1 黄骅坳陷盆地结构与演化阶段 黄骅坳陷新生代盆地由三个构造层组成( 图1 2 ) ，代表盆地的三个演化阶 段：( 1 ) 前第三系组成的盆地基底构造层，主要由太古界、中一上元古界、古生界 和中生界的地层组成，代表盆地的基底演化阶段：( 2 ) 由下第三系组成的盆地下部 沉积盖层，也是断陷盆地构造层，代表裂陷盆地的断陷发育阶段：( 3 ) 由上第三系 中国石油勘探开发研究院硕士学位论文 和第四系组成的盆地上部沉积盖层，也是坳陷盆地构造层，代表裂陷盆地的拗陷 发育阶段。区域性的角度不整合是它们之间的分界面。 图1 2 黄骅坳陷k 8 5 1 2 l y 8 5 1 2 1 测线构造剖面 盆地基底被大量以正断层为主的断层肢解，并形成一系列半地堑半地垒 构造，其中受基底断裂系统控制形成的半地堑和地堑式断陷中充填了呈楔状或梯 形块状沉积层序，形成所谓的断陷构造层。断陷构造层的层序卷入到基底断裂系 统的构造变形中，同时形成了大量的盖层断裂。在断陷盆地之上发育的上部沉积 盖层，呈层状或席状覆盖于整个盆地区，使毗邻的半地堑( 地堑) 式凹陷及夹持 在它们之间的半地垒( 地垒) 式凸起联合成统一的盆地。这一构造层的沉积充填 过程受断层的影响较小，沉积层序没有或很少受到下部岩系断裂作用的影响，主 要是盆地地壳拗陷沉降( 热沉降) 导致的沉积充填，因而也称坳陷构造层。 黄骅坳陷的老第三纪断陷主要由北东、北北东向正断层控制。此外，一些北 西或近东西向的断裂构造带对盆地构造发育也有明显的影响，它们将盆地分割成 具有不同结构特征的区块。黄骅坳陷本身可以看作是一个北北东向的断陷构造 带，其间包含着若干由北北东向或北东向正断层控制的半地堑( 或地堑) 式凹陷 和地垒( 或凸起) 构造等，它们是次一级的纵向构造( 带) 。还可以分出更次级 的北北东向、北东向构造( 带) 。其中黄骅坳陷西部边缘的沧东断裂带是控制盆 地中断陷构造形成和演化的主干边界断层。 盆地中主要的横向构造带有二条，包括大体沿海河展布的北西西向海河断裂 构造带，和沿羊三木一羊二庄一线展布的北西向断裂构造带，它们将黄骅坳陷划 分为北区、中区和南区三个区块。 1 2 ，2 黄骅坳陷断层系统 黄骅坳陷新生代构造主要是以断裂变形方式出现的，有些断块发生褶皱变形 也多是属于断裂作用引起的相关褶皱变形。从断层切割的深度看，盆地中的断层 可以分为基底断层和盖层断层两种。前者主要发育在盆地的基底岩系中，向上其 变形影响到新生代地层中；后者主要发育在盆地盖层中，向下延伸多在盆地盖层 4 中国石油勘探开发研究院硕士学位论文 内部或基底面附近滑脱消失。 7 按断层规模大致可以分为主干基底断层、次级基底断层、主干盖层断层和次 图1 3 黄骅坳陷新生代构造系统简图 l 一早第三纪隆起；2 一盆地内低凸起：3 一主干伸展断层 4 一传递断层；5 一次级伸展断层：6 一走滑断层 级盖层断层。主干基底断层一般连续延伸较远，位移量较大，对盆地的沉积凹陷 发育、沉积体系分布以及构造变形样式有明显的制约作用；次级基底断层和盖层 断层一般不影响盆地的沉积作用，但对盆地的构造变形有一定的影响。从断层的 走向方位一卜- 看，黄骅坳陷的新生代断层主要有北北东向、北东向、北东东一近东 西向、北西向等4 组。盆地的不同层次、不同地带所发育的断层走向方位有明显 的差异。 按断层活动性质，黄骅坳陷新生代的断层可以分为伸展正断层、传递( 或调 节) 断层和走滑断层3 类。大部分北北东向断层表现为伸展正断层；北东东一近 东西向、北西西向断层一部分表现为传递断层；另一部分表现为伸展正断层的性 质；盆地中央轴线地带的一些北北东向断层，特别是较陡倾的的北北东向基底断 中国石油勘探开发研究院硕士学位论文 层在新生代时期除发生正断层位移外，还有较明显的走滑位移的痕迹。 黄骅坳陷老第三纪凹陷多数发育在北北东一北东向基底正断层的上升盘。北 西西向或近东西向断层在老第三纪的活动主要从属于北北东一北东向正断层的 伸展运动，它们起着调节不同区段伸展变形样式、传递伸展位移的作用，也属于 伸展构造要素。因此，黄骅坳陷中的北北东向、北东向纵向正断层和北西西或近 东西向的横向传递断层构成了控制黄骅坳陷断陷构造层发育的伸展构造系统。而 在盆地轴线位置发育的一些较陡倾的北北东向断层，其右旋走滑位移不从属于盆 地在新生代时期的北西一南东方向的伸展，它们是盆地中北北东向深断裂鼹侧断 块发生右旋走漏运动所致。自南而北大致沿吴桥凹陷徐黑凸起两侧一歧口凹陷 两侧( 沿岸带) 发育的若干北北东向基底右旋走滑断层及其伴生构造构成了黄骅 蚴陷新生代走滑构造系统( 图1 3 ) 。伸展构造系统和走滑构造系统变形不兼容， 表明它们是黄骅坳陷两个相互独立的新生代构造系统口i 。 、 第二耄黄骅坳陷上第三系油气成藏有利条件 2 1 上第三系油气成藏条件 油气成藏条件主要有烃源岩、储层和盖层等。充足的油源、浅层圈闭、连通 油源与上第三系圈闭的主断层是所有成藏条件中最为重要的成藏条件组合。其 中，长期继承性的深大凹陷提供了较好的烃源岩，是上第三系漓气藏形成的先决 条件；同沉积断层及其与次生断层的断裂组合是连通油源层和浅层圈闭的油源通 道；由上第三系河流相地层以及盖层所形成的圈闭是油气聚集的有利场所。 2 1 1 烃源岩条件 歧口凹陷是黄骅坳陷内部的一个次级凹陷，是黄骅坳陷上第三系主要的生油 凹陷，它的沉降幅度大、沉积厚度大、分布丽积广，为形成多套生油层创造了条 件。在各个时期沉积条件不同，形成了不同有机质丰度的烃源岩。始新世为凹陷 发育强烈的时期，断层活动非常强烈，湖盆水体较深，沉积了巨厚的沙三段深湖 相暗色泥岩，其有机质含量为0 9 一】，9 ，总烃含量为3 0 0 - - 2 0 0 0 p p m ，最大厚度 为2 0 0 0 米( 图2 1 ) ，是该凹陷主要的烃源岩。始新世末至渐新世早期是断层活动 的一个较平静时期，凹陷整体抬升，断层活动减弱，湖盆水体变浅，风化剥蚀作 用加强，古地形准平原化，以三角洲沉积为主，形成了沙三段项部和沙二段。沙 二段为滨湖一浅湖相沉积，最大的厚度在3 0 0 米以上( 图2 ，1 ) 。渐新世中后期断 层活动加强，湖盆水体变深，沉积了沙一段和东下段的暗色泥岩，其有机质含量 中国石油勘探开发研究院硕士学位论文 为0 6 一2 7 ，总烃含量为2 0 0 2 l o o p p m ，是歧口凹陷另一套烃源岩( 沙一厚度 较薄，夹有生物碎屑灰岩、白云岩和油页岩，其有机质丰度、类型均优于东下段) ， 其中沙一段为浅湖一半深湖相灰色泥岩、褐灰色油页岩及薄层砂岩，最大厚度 1 0 0 0 米( 图2 1 ) ，东营组为滨湖一浅湖相沉积，最大厚度为6 0 0 米以上( 图2 1 ) 。 渐新世末期，断层活动再次减弱，湖盆水体变浅，发育了河流浅湖相沉积，之 后盆地整体抬升，经历了长期的风化剥蚀以后，结束了盆地的裂陷阶段。至此， 歧口凹陷总共发育了两套生油岩：沙三段和沙一段，为上第三系油气藏的形成提 供了先决条件，其中沙三段是上第三系油气藏主要的供油层段。 一f f ：言- 5 k 一一一 蹈，团。 图2 1 歧n 凹陷边界轮廓及成熟生油岩等厚图 1 一地层剥蚀区；2 一成熟生油岩等厚线 2 1 2 储集层条件 黄骅坳陷上第三系主要是河流相沉积，是一套氧化环境下形成的红色陆相碎 屑岩沉积。上第三系厚达2 0 0 0 米，占整个第三系6 0 0 0 米的三分之一。 中国石油勘探开发研究院硕士学位论文 歧口凹陷上第三系馆陶组为辫状河沉积。该组旋迪性强、岩性粗，整个剖面 粗一细一粗三分性明显和稳定。按其旋迪从下至上分为馆i i i 段( 下粗段) 、馆i i 段( 细段) 、馆i 段( 上粗段) 三段，各段内有许多由砂砾岩、砂岩、粉砂岩及 灰绿、灰紫色泥岩组成小的旋迥。剖面上，砂岩一般占4 0 _ 5 0 ，最高可达6 0 一8 0 ，形成俗称“砂包泥”的特点( 图2 2 ) 。砂层一般厚达2 0 米，最厚可达8 0 米，以中细砂为主，厚层砂岩中也有一定比例的粗砂及细砾，坳陷北部馆i i l 段有 厚达5 0 1 3 0 米的砂砾岩段。明化镇组为曲流河沉积，该组岩石粒度较细，由灰 绿色砂岩、泥质粉砂岩及棕红色泥岩组成，其中以泥岩为主，砂岩一般 2 0 ， 形成俗称“泥包砂”的沉积剖面，其横向变化大。这样，歧口凹陷上第三系沉积形 成了具有沉积厚度大、砂层发育、埋藏浅、物性好、有利于油气储集特点的地层， 加上上第三系储集层埋藏较浅，压实作 用较弱，孔隙度在2 5 3 3 之间，渗透 率在0 8 5 6 平方微米之间，原生孔隙 发育，储油性能好( 图2 3 ) 。 图2 - 3 歧口凹陷主要油田上第三系储层 物性直方图 2 1 3 盖层及圈闭条件 引、i ； 吾f j q ) 剥乏1 曼 翥： 亨 “ f 釜 引；。j ? 萝；彳 妻 刍， 气i 刊， t 一 莹芦 r “ 习i 葛1 习 ，t 剽 訇， 爿 图2 2 上第三系沉积剖而( 港2 2 5 井) 左：馆陶组剖面( “砂包泥”) 右：明化镇组剖面( “泥包砂”) 歧口凹陷在中新世断层活动较弱，发育了馆陶组冲积扇一辫状河流相沉积， 物源来自于北部燕山，从北向南沉积物逐渐变细，泥岩厚度增厚。上新世早一中 期，断层活动加强，是歧口凹陷一个断裂活动较强烈的时期，沉积了明下段厚层 河流一沼泽相泥岩，为上第三系油气藏的形成准备了良好的盖层。歧口凹陷在上 第三系发育了馆陶组、明下段下部一明下段中上部这一套区域性的储盖组合，为 上第三系油气藏的形成提供了良好的圈闭条件。该储盖组合本身不具备生油能 中国石油勘探开发研究院硕士学位论文 力，只有下第三系的油气运移到上第三系地层才能形成油气藏，而下第三系生油 层与上第三系馆陶组一明下段储盖组合之间有着很厚的隔层( 尤其是东营组巨厚 的泥岩层) ，因此，要形成上第三系油气藏必须具备特殊的条件。 由于构造断裂等作用，形成了不同的圈闭类型，成为上第三系油气藏有利的 聚集场所。主要有以下几种类型： 1 ) 逆牵引背斜圈闭，是形成浅层油气藏的主要圈闭构造类型。由于主断层面 上陡下缓，在下降盘沿主断层滑塌过程中，水平断距和铅直断距均较大的情况下 在主断层下降盘形成的。如港东、庄浅2 井等为逆牵引背斜圈闭。 2 ) 披覆背斜圈闭，是形成浅层油气藏的较主要的圈闭构造类型，是由于上升 盘强烈上升，造成下第三系沉积层较薄或遭受风化剥蚀，且上覆的上第三系地层 披覆在下伏地层之上，并被主断层的后期活动而牵引。如港西、羊三木、孔店披 覆背斜圈闭。 3 ) 断鼻、断块圈闭，主要发育在低隆起带附近的断层的下降盘中，由于主断 层及次级不同方向不同产状的断层相切而形成的圈闭。如唐家河、歧东等断鼻、 断块圈闭。 2 ，2 上第三系油气藏类型及基本特征 上第三系己发现的油气藏类型按照成因、形态、遮挡等因素分类，有逆牵弓l 背斜油气藏、披覆背斜油气藏、鼻状构造油气藏、断块油气藏( 包括正向正断、 反向屋脊、交叉断块等) 、构造岩性油气藏以及复式油气藏等。黄骅坳陷上第三 系背斜圈闭油气藏( 表2 1 ) 主要是凸起带上的披覆背斜构造油气藏和大断层下降 盘被次级断层复杂化了的逆牵引背斜油气藏p i 。 表2 1歧口凹陷中浅层构造油气藏分类表 类型亚类分布 实例 披覆背斜凹中潜山区港西、羊二庄、孔店 背斜半背斜控盆断裂两盘赵东、刘官庄 逆牵引背斜斜坡区控凹二级断裂f 降盘港东、羊二庄、张北 断鼻断层上倾遮挡断鼻斜坡区控凹二、三级断裂两盘唐家涧、海4 、歧东 断块地垒断块斜坡区控凹二、三级断裂两盘歧口1 7 - 2 、1 7 3 2 2 1 披覆背斜油气藏 黄骅坳陷上第三系披覆背斜油气藏分布较广泛，例如港西油田、羊三木油田、 孔店油田等。披覆背斜油气藏构造简单、圈闭范围大、物性好、埋藏浅等特征。 构造简单，在港西油r 开仅有港西断层发育，具有顶部薄而翼部较厚的特点，两翼 中国石油勘探开发研究院硕士学位论文 平缓；构造大小取决于凸起带范围的大小，构造圈闭范围较大，可以达到6 0 平 方公里，羊三木油田圈闭面积小，只有l o 平方公里；油气藏埋深浅，只有1 4 0 0 米左右；储层物性好，含油井段跃达2 0 0 一1 0 0 0 米，储量丰度每平方公里为2 5 0 3 4 0 万吨：油水关系受构造控制，构 造完整油水界面统一，如羊三木、孔店 等油田，但是断裂发育使得油水关系复 杂化，如港西油田；油气运移距离长， 原油性质差，原油密度为0 9 4 0 9 5 克 厘米3 。例如羊三木油田披覆背斜油气 藏具有构造简单、含油规模大、储层物 性好、油气运移距离长、原油物性差、 油水界面清楚等特征( 图2 4 ) 。 目前在歧口凹陷周边凸起带上发现 披覆背斜油气藏的油田都是分布在凸起 较高部位，构造高部位缺失下第三系， i 斟恻 县圉，曛恩勇霉，罔 图2 4 羊三木披覆构造油气藏 上第三系地层直接覆盖在中生界基岩上，或者覆盖在残留的下第三系地层上，形 成了低幅度披覆背斜构造。形成这种油气藏的主要原因有两方面的：第一凸起高 部位的相对高度不 大，坡度较，如港 西凸起带坡度为 1 3 。，羊三木构造 带基岩坡度为1 4 0 。披覆构造向上 幅度逐渐减小，若 有下第三系沉积只 能在下第三系内形 成披覆构造圈闭， 在上第三系地层内 部没有圈闭存在， 只有上第三系地层 直接覆盖在基岩上 才能形成上第三系 图2 5 歧口凹陷构造纲要图 中国石油勘探开发研究院硕士学位论文 披覆构造：第二油气沿着不整合面运移时，上第三系与基岩直接接触，油气容易 进入聚集。如果上第三系披覆构造形成在下第三系地层上的，也可以形成油气聚 集，但是要有油气垂向运移的通道。披覆构造油气藏一般也容易被次级断层切割 成很多小断块。因此，覆盖在下第三系上的上第三系披覆圈闭中形成披覆油气藏 是很有可能的。 披覆背斜油气藏油层主要分布在明下段和馆陶组。主要是因为明化镇和馆陶 组是河流相沉积，砂体的物性很好，而且分布非常广泛，加上上第三系中的储盖 组合非常好导致的。 2 2 2 逆牵引背斜油气藏 歧口凹陷已经发现的上第三系油气藏多数是大断层下降盘被次级断层复杂 化了的逆牵引背斜构造油气藏，例如港东断层下降盘的港东油阳、羊二庄断层下 降盘的赵东油田等( 图2 5 ) 。逆牵引背斜的形成与第三系晚期较强的断层活动以 及曲流河沉积形成的有利圈闭以及储盖组合有关系。同沉积断层下降盘，塑性地 层在断块活动和重力滑动作用下，沿着犁形断面下滑，产生次一级水平挤压力， 促使断面附近地层产生逆倾褶皱，形成逆牵引背斜，油气进入该类型构造形成逆 牵引油气藏。明下段沉积时控制凹陷的大断层活动再次加强，古断距1 0 0 3 0 0 米，断层生长指数1 - 3 】7 。明下段为曲流河砂泥岩不等厚互层及泥岩夹砂岩沉 积，砂泥比为1 ：2 i 。国外研究者认为，砂泥比为l ：2 0 有利于逆牵引构造的 形成。歧口凹陷明下段沉积时大断层活动强烈，配之合适的砂泥比，在下降盘形 成了较多的逆牵引构造。明下段是歧口既陷逆牵引构造最发育的层段之一。明下 段中、上部j 。泛发育的厚度较大的泥岩层与逆牵引构造形成了良好的配置关系， 为逆牵引背斜油气藏的形成提供了重要的条件。逆牵引背斜油气藏在构造、压力 系统等方面具有独特特征，例如港东油田为逆牵引背斜油气藏，具有构造幅度大、 断块较多、含油井段长、含油规模大、储集层物性好、油水组合关系复杂、流体 性质变化大以及正常压力系统等特征。 2 2 3 挤压背斜油气藏 由挤压背斜圈闭形成的油气藏为挤压背斜油气藏。该类型上第三系油气藏主 要分布在南堡凹陷以北老爷庙地区。挤压背斜油气藏具有原油物性好、储层薄但 物性好、油藏规模不大等特点。 2 2 4 构造岩性油气藏 这种油气藏是指在构造背景上受岩性控制形成的油气藏，在黄骅坳陷马西 南、马东东上第三系油气藏均属此类油气藏。主要有构造为低幅鼻状构造、砂体 中国石油勘探开发研究院硕士学位论文 为河流相沉积、含油规模小、油层厚度薄、储集层物性好、油水界面稳定但是产 量较低等特征。 2 3 上第三系油气藏分布特征 歧1 5 1 凹陷中浅层( 埋深小于3 5 0 0 m 的地层) 主要发育各种类型的背斜油气藏， 这些油气藏围绕歧1 3 凹陷生油中心呈环带状分布。根据分布特征、油气运移方式 及距离、油气藏是否处于有利烃源岩范围内、油气藏位置及所处古地貌背景等因 素，按照歧口凹陷上第三系油 气藏在区域上的分布特征可 划分为内、中、外3 个环状含 油带。在局部范围内，每个含 油带内的油气藏又有各自的 分布特征和规律。 上第三系油气藏是“古生 新储”或“下生上储”的次生油 气藏，主要分布在沉降幅度较 大的凹陷周围及二级构造带 主断层两侧的圈闭中”i 。 2 3 1 上第三系油气 藏垂向分布特点 上第三系油气藏垂向上 主要分布于明下段及馆陶组 中上部。港东油田的油层主要图2 6 黄骅盆地上第三系油气田区域分布图 分布在明下段及馆陶组l 、l i 、1 1 l 油组；港西、羊三木油田油层分布在明下段及 馆陶组i 、i i 油组；孔店、扣村油气层主要分布在馆陶组。 2 3 2 上第三系油气藏平面分布特点 上第三系油气藏平面上主要分布在深大凹陷周边及二级带主要断层两侧。上 第三系油气主要发现于歧口凹陷和南堡凹陷中，黄骅坳陷其它凹陷并没有发现上 第三系油气( 如图2 6 ) 。油气藏在平面上的分布有以下几点特征： a 中央隆起带顶部圈闭是上第三系油气分布的重要地区。中央隆起带位于 坳陷中部，具有双向供油、长期隆起的特点，其顶部下第三系往往遭受剥蚀，上 第三系拱升圈闭披覆在其顶部，形成上第= = 系油气藏，如上第三系的港西油田， 中国l i 油劫探开发研究院硕士。学忙论文 在北大港潜山构造带组成的中央隆起带顶部港西构造圈闭内。这种类型的圈闭中 含油规模较人，探明储量面积3 8 9 平方公罩，占上第三系储量面积的5 7 ，探明石 油地质储量1 0 6 亿吨，占上第三系总探明储量的6 1 。 b 凹陷中的二级带主要断层两侧的圈闭足上第三系油气分布的重要地区。 如港东油田、六间房、马西南、唐家河等含油构造分别分布在港东主断层及唐家 河断层两侧圈闭中；扣村分布在扣村断层上升盘圈闭内。在该地区已探明储量 5 1 6 9 万吨，占上第三系总储量的2 9 8 。 c 靠近凹陷边缘二级带主要断层两侧圈闭上第三系油气的分布也很广，不 过没有凹陷中主断层两侧圈闭那么多。 第三章黄骅坳陷上第三系油气输导网络 为了搞清上第三系油气成藏的输导网络与运移路径，下面从上第三系油气输 导网络类型、特点及空间展布规律与油气运移路径、断裂对上第三系油气的输导 作用等方面进行研究。 3 1 上第三系油气输导网络体系 由于黄骅坳陷上第三系的勘探重点主要位于中区，因此，分析黄骅坳陷输导 网络体系也主要针对中区。 3 1 1 输导网络体系的组成及其作用 黄骅坳陷中区上第三系本身不生油，油气都是从下第三系生油岩，通过一定 的油气输导网络运移到上第三系。 通过分析，对于黄骅坳陷第三系的砂泥岩地层而言，油气的输导网络包括： ( 1 ) 输导砂体；( 2 ) 断层；( 3 ) 不整合。 输导砂体和不整合乇要对油气的横向运移起作用。黄骅坳陷第三系都是河湖 相沉积的砂泥岩地层，剖面垂向上砂泥岩往往呈互层结构，在不被断层错动的情 况下，横向上砂体往往互相沟通，因此，输导砂体是油气横向运移的良好通道， 由于被泥岩阻隔无法实现垂向运移。显然，不整合只是油气横向运移的通道。与 上第i 系油气成藏有密切联系的区域性不整合主要是馆陶组底部的区域性不整 合和第i 系和盆地基底之| 、日j 的角度不整合。 由于新第三纪和第四纪黄骅坳陷的掀斜构造作用不强烈，馆陶组底部的区域 性不整合面在黄骅坳陷的大部分地区的倾角都很小，造成沿不整合面的流体势梯 度都很小，总体上对油气的运移不太有利。随着不整合面倾角的增大，油气沿不 整合面的运移就越有利。 中囝i 油勘探开发研究院硕士。、侮论文 第三系和瓮地基底之间的角度不整合位于下第三系生油岩之卜- ，存一般情况 卜，无法参与第二三系的油气运移。大规模的断层作用可以使这一不整合上升到生 油岩之上，与断层配合成为油气运移的通道。黄骅坳陷达到这一规模的断层主要 有坳陷的边界断层( 沧东断层和埕西断层) 、规模较人的二级断层( 北大港断层 ( 港西断层) 和南大港断层) ，在上述断层附近，盆地盖层与基底间的不整合可 以参与油气的运移，如沧县隆起、埕宁隆起上第三系的油气成藏与箍地盖层和基 底间的不整合的关系就十分密切。 油气的垂向运移主要是通过断层来实现的。在砂泥岩互层的地区，没有断层 就无法实现油气的垂向运移。 从上面的分析可以看出，输导砂体和断层是黄骅坳陷基本的、起主要作用的 输导网络，不整合起着辅助作用。但是在有些情况下( 不整合面和下伏倾斜地层 的砂体火面积削截接触，而且不整合面有明显倾斜) ，不整合面可以成为起重要 作用的油气输导网络。 3 1 2 输导网络体系的剖面结构与组合样式类型 3 1 2 1 剖面结构 油气沿输导砂体或 ( 和) 不整合运移遇到丌 启的断层，油气就沿断层 垂向运移。油气在沿断层 向上运移的过程中，根据 断层不同段垂向封闭性 和侧向封闭性的变化，以 及与侧向输导砂体的对 接情况，按油气向优势通 道运移的原则，确定油气 是进一步沿断层垂向运 移还是转为横向运移进 入输导砂体( 或不整合面) ( 图3 1 ) 。这样，输导砂体、不整合和断层相互配合， 构成了完整的输导体系网络。 3 1 2 2 组合样式类型 根据输导网络组合关系及各要素作用，黄骅坳陷上第三系油气藏输导网络组 4 中囤午i 油勘探升发研究院硕十学位论文 合样式可分为3 个类型： 】油源断层主导型。在油7e 运移的过程中，主断层存油气输导网络中超丰导 作用，是主要的油源断层，往往直接连接烃