三肇凹陷扶杨油层油侧向运移模式及其对油成藏与分布的控制作用

三肇凹陷扶杨油层油侧向运移模式及其对油成藏与分布的控制作用

0扶杨油层油运聚成藏规律研究三桥坍塌位于松辽盆地北部的山区。松辽盆地北部的主要天然气矿床。该凹陷自下而上发育有下白垩统火石岭组、沙河子组、营城组、登娄库组、泉头组和上白垩统青山口组、姚家组、嫩江组、明水组、四方台组及古近系、第四系地层。目前在三肇凹陷及其周边地区位于泉头组三、四段的扶余和杨大城子油层(简称扶杨油层)已发现了升平、宋芳屯、肇州、徐家围子、榆树林等油田,充分展示了该凹陷扶杨油层良好的含油前景。然而,由于三肇凹陷扶杨油层的油来自上覆青一段源岩,青一段源岩生成的油如何向下伏扶杨油层中运移,不仅控制着该凹陷扶杨油层油的分布规律,而且影响着扶杨油层的找油方向。尽管前人对此曾作了大量的研究和探讨[1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16],主要认为三肇凹陷青一段源岩生成的油是在超压的作用下通过断裂向下“倒灌”运移进入扶杨油层的。然而,由于油向下“倒灌”运移除了受地层毛管压力的阻挡外,还要受到下伏地层高压和油本身浮力的阻力,致使油向下“倒灌”运移需要更大的动力。虽然目前认为源岩中存在的超压可为油向下“倒灌”运移提供动力,但超压值达到多大才能使油向下“倒灌”运移,至今尚未找到准确答案,使得一些学者对油气“倒灌”运移产生了质疑,这无疑影响了对三肇凹陷扶杨油层油运聚成藏规律的认识,而且也影响了扶杨油层勘探的深入。为此,笔者从侧向运移方面来探讨三肇凹陷青一段源岩生成的油向扶杨油层的运移模式及其对油成藏与分布的控制作用,以便为认识该凹陷扶杨油层油成藏规律及指导油气勘探提供理论依据。1断裂或断裂现场的油分布油气钻探结果表明,三肇凹陷扶杨油层主要为断层油藏,包括断块、断层遮挡和断层-岩性油藏3种类型。该凹陷扶杨油层目前从上部的扶一油层组至下部的杨一油层组皆发现了油,但油井数逐渐减少,扶一油层组、扶二油层组、扶三油层组和杨一油层组的油井数分别为138口、85口、36口和19口。从图1可以看出油在平面上的分布明显受到断裂密集带的控制:三肇凹陷扶杨油层的油主要分布在断裂密集带两侧或内部;凹陷中北部的油主要分布在断裂密集带两侧,少量分布在断裂密集带内部;凹陷南部肇州地区油分布范围明显多于凹陷中部和北部,仍是断裂密集带两侧多于断裂密集带内部。2条t1断裂带地震资料解释结果表明,三肇凹陷青一段(T2地震反射界面)发育大量不同时期形成的断裂。据不完全统计,三肇凹陷有4230条T2断裂,主要为近南北向分布,均为正断层,一般断距为20~60m,最大150m,断裂延伸长度为2~5km。这些断裂不管是扭动成因还是伸展成因形成的,均在剖面之间构成垒堑相间的花状结构(图2),平面上密集成带分布(图1)。统计还发现,三肇凹陷T2断裂共发育35条断裂密集带,其中近南北向16条,北北西向8条,北北东向9条,近东西向2条。3青一部分源岩运移至扶二油层组的l由于扶杨油层位于青一段源岩之下,上覆青一段源岩生成的油要向下运移,必然会受到下伏扶杨油层地层压力、毛管压力和油本身浮力共同的阻挡作用,如此大的阻力使得上覆青一段源岩生成的油难以向下伏扶杨油层中直接运移。尽管青一段源岩生成的油具备向下“倒灌”运移所需要的超压和T2断裂,但这种“倒灌”运移仍很难发生。超压达到多大,才能克服浮力、地层压力和毛管压力的阻挡,使青一段源岩生成的油沿断裂向下“倒灌”运移,至今尚未找到准确的答案。然而,由于青一段源岩与扶杨油层之间存在大量的T2断裂,这些断裂将青一段源岩错断,使上覆青一段源岩与下伏扶杨油层侧接,青一段源岩生成的油在浮力的作用下可直接向与其对接的扶杨油层中侧向运移,并在其内断块或断层-岩性圈闭中聚集成藏。这种青一段源岩生成的油向扶杨油层的侧向运移仅受到地层毛管压力的阻挡,而且其阻力远远小于青一段源岩生成的油向扶杨油层“倒灌”运移所受到的阻力,因此,较青一段源岩生成的油向下伏扶杨油层“倒灌”运移更易发生。由此可知,青一段源岩生成的油侧向运移至扶杨油层中的油层组个数的多少主要受T2断裂断距和不同油层组厚度相对大小的控制。三肇凹陷发育大量T2断裂,但这些T2断裂断距相对较小,一般为45~75m,几乎都小于扶一油层组地层厚度(90~120m),仅局部地区T2断裂断距大于扶一油层组地层厚度。由此可以得出,仅靠T2断裂一次错断,青一段源岩只与扶一油层组对接,青一段源岩生成的油主要侧向运移进入扶一油层组中;在局部地区,T2断裂断距大,使青一段源岩能与扶二油层组对接,青一段源岩生成的油可侧向运移进入扶二油层组顶部地层中[图3(a)]。综上所述,仅通过T2断裂对青一段源岩的一次错断,难以使青一段源岩生成的油侧向运移进入扶二油层及其以下的油层组中,只有依靠多次错断,才能使青一段源岩生成的油通过2次及2次以上的侧接侧向运移至扶二油层及其以下的油层组中。根据地震资料的详细解剖可知,T2断裂对青一段源岩的多次错断主要发育于断裂密集带内,据统计最多可达4次错断,可形成4阶地堑构造。如果断裂密集带内仅为1阶地堑构造,青一段源岩主要与扶一油层组对接,仅局部地区青一段源岩可能与扶二油层组对接,此时青一段源岩生成的油侧向运移至扶一油层组中,仅少量的油侧向运移至扶二油层组中[图3(a)]。如果断裂密集带内为2阶地堑构造,青一段源岩通过和扶一油层组侧接,再和扶二油层组对接,使青一段源岩生成的油可通过2次侧接侧向运移至扶二油层组中[图3(b)]。如果断裂密集带内为3阶地堑构造,则青一段源岩通过与扶一和扶二油层组侧接,再与扶三油层组对接,可使青一段源岩生成的油通过3次侧接侧向运移至扶三油层组中[图3(c)]。如果断裂密集带为4阶地堑构造,青一段源岩通过与扶一、扶二、扶三油层组侧接,再与杨一油层组对接,可使青一段源岩生成的油通过4次侧接侧向运移至杨一油层组中[图3(d)]。由上述分析可以得出,上覆青一段源岩生成的油向下伏扶杨油层侧向运移的模式为:通过断裂密集带内断裂依次错断使上覆青一段源岩与下伏扶杨油层中的不同油层组对接,青一段源岩生成的油在浮力作用下侧向运移进入扶杨油层的不同油层组中;断裂错断阶数越多,青一段源岩生成的油侧向运移进入扶杨油层中油层组的层位也就越深,反之则越浅。4扶杨油层油聚硫酸盐系井群通过油藏解剖和油藏与油侧向运移之间的空间匹配关系研究得到,三肇凹陷油侧向运移对扶杨油层油成藏与分布的控制作用主要表现在以下2个方面:(1)断裂密集带两侧的地垒构造是扶杨油层油成藏的有利部位从图1可以看出,三肇凹陷扶杨油层目前发现的油藏与断裂密集带关系密切,主要分布在断裂密集带两侧,断裂密集带内相对较少。这是因为断裂密集带内多为地堑构造,其构造位置相对较低,不是油侧向运移的指向,故通常条件下油不易在此聚集成藏。只有断裂密集带内的背形构造和断裂密集带两侧,构造位置相对较高,是油侧向运移的指向,应为油富集的主要部位。通过统计发现,三肇凹陷扶杨油层钻遇断裂密集带内59口井,其中干层井7口,水层井7口,低产油流井(压裂后日产油小于2t)35口,未钻到高产油层;同时,未钻遇断裂密集带的井产能也比钻遇断裂密集带的井产能明显要高(图4)。由此说明断裂密集带两侧应是扶杨油层油成藏的有利部位。侧向运移进入扶杨油层中的油要聚集成藏,还需要具备圈闭条件,即正向构造。然而三肇凹陷扶杨油层构造平缓,构造圈闭不发育,因此,主要圈闭应为断裂与砂体配合形成的断层圈闭。密井网开发区扶杨油层沉积微相精细解剖表明,三肇凹陷南部肇州地区扶杨油层受控于西南保康沉积体系的控制,河道砂体呈北北东向展布,与近南北向延伸的断裂呈一定角度相交,可形成一系列断层圈闭。但这些断层圈闭所处的构造位置不同,其含油性和油产能也不同。通过统计肇州油田59个含油构造得到,工业油流井最多的应为地垒构造上的断层圈闭,获工业油流井49口;其次是断阶构造上的断层圈闭,获工业油流井9口;最少的是地垒构造上的断层圈闭,获工业油流井1口。从油井产能大小(图5)也可以看出,地垒构造上的油井产能较断阶和地堑构造上的油井产能要高,表明断裂密集带附近的地垒构造才是扶杨油层油聚集的主要场所。(2)扶一油层组是青一段源岩生成的油向扶杨油层侧向运移的主要层位由于三肇凹陷扶杨油层内断裂的断距一般小于扶一油层组地层厚度,使得无论断裂是使青一段源岩发生一次错断,还是发生多次错断,青一段源岩与扶一油层组对接的可能性都最大(图3),即青一段源岩生成的油侧向运移进入扶一油层组的数量应该是最多的,这可能是造成目前三肇凹陷扶杨油层发现的油在扶一油层组最富集的根本原因。5扶杨油层侧向运移的控制作用(1)三肇凹陷上覆青一段源岩生成的油向下伏扶杨油层侧向运移的模式为:由于断裂依次错断使上覆青一段源岩与下伏扶杨油