坡洼过渡带的地质条件与勘探实践

坡洼过渡带的地质条件与勘探实践

1阶所处的坡洼过渡带地区长期以来，对汾河山区西部凹陷古生代勘探主要是在鼻状结构、楼梯和标高部分寻找构造油气藏，并在边滩区寻找岩性油气藏。然而，构造边界狭窄，从中南县到齐岐的过渡区，以及胡同的建立，以及构造圈的形成（见图1），这不仅是一个调查水平较低、研究难度较大的地区，也是一个具有巨大潜力的地区。随着勘探程度的加深,以及负向构造区找油理论及勘探技术的不断完善,在坡洼过渡带勘探岩性油气藏越来越受到重视。及时分析、总结坡洼过渡带岩性油气藏的形成条件,有利于加快负向构造区大中型油气田的发现进程,对掌握勘探的主动权有重要意义。岩性油气藏形成受被古地貌背景控制的沉积体系、油源层系、输导体系以及盖层层系控制。分析西部凹陷坡洼过渡带岩性油气藏的形成潜力,需要对该区这4项条件进行分析。1.1扇三角洲—具有良好的储集层及岩性圈闭条件始新世早期—渐新世末期,西部凹陷经历了从水进开始到水退结束的3个构造-沉积旋回。坡洼过渡带沙河街组发育两大沉积旋回:沙四段至沙三段旋回,沙二段至沙一段旋回。每个旋回均为水进开始,水退结束,各旋回内部存在程度不一的沉积间断。由于来自西部凸起的物源继承性发育且垂直于凹陷轴向,沙河街组沉积具有多物源、多旋回的特点,形成了中深层大型断陷湖盆缓坡带扇三角洲、湖底扇、湖泊沉积体系。坡洼过渡带内砂岩储集体主要形成于沙三段、沙四段沉积期。沙四段沉积期,随着西部凹陷的不断裂陷,湖盆稳定下沉并逐步扩大,受基底古地貌影响,整个西部凹陷以中部曙光潜山和兴隆台古隆起一线为界,形成南北两种沉积环境。坡洼过渡带所处的南部地区为砂泥岩沉积区,来自西部凸起的陆源碎屑进入凹陷形成了扇三角洲沉积体系,主要发育了齐家、欢喜岭和西八千3个扇三角洲,此时的沉积具有填平补齐的性质。沙四段杜家台油层沉积时期,持续水进致使先期沉积物向古单面山超覆,并逐渐覆盖在单面山上,单面山面积不断缩小至消亡,最终在其上形成上倾尖灭型岩性圈闭,同时受坡洼过渡带古地形的影响,多发育浊流沉积形成的浊积型砂体岩性圈闭(见图2)。沙三段沉积期,强烈的块断运动使得湖盆急剧下沉,形成面积开阔的以深水环境为主的断陷湖盆,在齐家、欢喜岭和西八千地区形成莲花、大凌河油层的扇三角洲—湖底扇沉积体系。该期发育的多套扇三角洲前缘相砂体以透镜状和席状为主,一般宽只有几百米,长1~2km,短者只有几十米,砂体间连通性较差,砂体与优质湖相烃源岩构成薄互层,组成高效排烃组合,有利于提高砂体供油范围而形成岩性油气藏。由于近源搬运,坡洼过渡带的砂岩分选及磨圆均较差,碎屑颗粒成分与母岩成分相似,砂岩以长石砂岩和长石岩屑砂岩为主,硬砂岩次之,至今尚未发现石英砂岩。根据大量分析资料统计,石英含量为30%~45%,长石为20%~30%(高者可达50%),岩屑含量普遍较高,一般达20%~30%(高者可达50%),填隙物含量变化较大(2%~45%)。尽管这些砂岩埋藏较深(平均深于3000m),但存在多个异常孔隙发育带,有利于砂体岩性圈闭成藏。此外,坡洼过渡带内常见浊流沉积作用和构造作用复合,也有利于形成岩性圈闭,例如掀斜构造常使砂体前缘由下倾尖灭转为上倾尖灭(见图3),使砂体被侧向封堵。正是这种背景使坡洼过渡带具有良好的储集层及岩性圈闭条件,有利于形成多层位含油的大中型岩性油气藏,有利沉积相带决定了大面积岩性油气藏的分布范围。1.2沙九段及沙片段岩相特征多层系烃源岩发育,是岩性圈闭富集油气的先决条件。坡洼过渡带地区紧邻清水、鸳鸯沟两大生油洼陷,经油源对比发现,坡洼过渡带内油层的原油大部分来自清水、鸳鸯沟洼陷油源岩,高成熟烃源岩控制了岩性油气藏的平面分布(见图4)。清水、鸳鸯沟洼陷内的沙三段和沙四段为辽河坳陷主要水进时期洼陷中心微咸水—半咸水还原环境下的沉积,沙四段烃源岩厚200~400m,沙三段烃源岩厚400~900m左右,大部分处于成熟阶段,Ro值为0.4%~1.2%,具特高油气资源丰度(1000万t/km2)。特别是清水洼陷,其油源岩集中在沙三段,以湖相暗色泥岩为主,厚度大于900m,有机碳含量为2.0%~2.5%(平均2.2%),多数母质类型良好(Ⅰ—ⅡA)。据三次资评资料,清水洼陷最大生油强度为8400万t/km2,最大生气强度为520亿m3/km2。清水、鸳鸯沟洼陷烃源岩开始大量排烃是在东营组沉积末期,晚于坡洼过渡带沙三段、沙四段岩性圈闭形成时期,所以岩性圈闭形成期与油气大规模运移期配置适时,油源供给充足,具备形成大中型岩性油气藏的物质基础。1.3油气运移的主要配置在西部凹陷复杂的构造及沉积演化过程中,坡洼过渡带地区由于其特殊的古地貌条件,发育了多种多样油气输导通道类型,大体可分为受构造作用控制形成的断裂输导体系和受沉积作用控制形成的砂岩输导体系两大类(见图5)。在坡洼过渡带构造演化过程中,始终以台安—大洼断层为中心发生大规模的倾向滑动,被正断层分割的基岩块体发生右旋翘倾运动,形成了一系列基岩块体单面山和相互平行、倾向基本相同的次级断裂系,早期北东向西倾反向成山正断层与晚期北东向东倾阶梯状正断层组合,使基岩在东倾的斜坡背景上具垒堑相间的块体结构及隆洼相间的复杂地貌。这些断层一方面可与构造、砂体配合形成圈闭,另一方面也构成了油气向上运移的通道,因此目前已知油藏具有围绕主干断裂展布的特点。坡洼过渡带地区较为宽缓的斜坡带和与之相接的洼陷带中砂体相对稳定分布,形成一定规模的砂岩输导体系,有效地保证了足够数量的油气充分地向同一个构造-地层岩性圈闭带运移。上述输导体系与辽河坳陷演化的多旋回性和阶段性相配合,致使油气运移具有多期性。断陷的油气运移主要是短距离的,在多期短距离运移的过程中,由于断裂比较复杂,油气运移既有早期的又有晚期的,运移的方式既有水平的也有垂直的,运移的途径既可直接从油源层运移到储集层中,油源层中的油气或被破坏的古油气藏中的油气又可沿着断层或砂层运移到没有油源层的高部层位或前文所述的各种储集体中。特别是断层带的通道作用,使断层断达哪个层位油气就运移到哪个层位,因此油气纵向分布范围很广,形成多种生储盖组合,主要有:①旋回式成油组合。生、储、盖层自下而上按序分布,属原生组合。②侧变式成油组合。油源层与储油层的层位相同,二者横向相变接触,凹陷腹部油源层生成的油气运移到侧翼的储油层中。③串通式成油组合。油源层与储油层纵向不直接相接,在断层或不整合面串通作用下,下部油源层生成的油气或被破坏的古油气藏中的油气垂向运移到上部储油层中,是次生成油组合。④倒装式成油组合。即新生古储的(潜山油藏)生、储、盖组合。对坡洼过渡带已发现油藏的统计表明,以上4种成油组合往往共存。1.4白色泥岩地层西部凹陷坡洼过渡带地区的封盖层大体可分为泥质岩、火山岩及砂质岩三大类。泥质岩盖层分布于各时代的广阔区域,是主要的封盖层;火山岩盖层是层状分布的玄武岩;砂质岩盖层主要是特殊条件下形成的盖层,主要是致密化的低孔、低渗砂岩等。泥岩分布只有达到一定的厚度和连续性才能实现有效的封盖。本区暗色泥岩集中分布在沙四段、沙三段、沙一段和东营组(见图6)。沙四段泥岩主要为杜家台泥岩,累计厚度可达350m,但由于属扇三角洲沉积,分布范围及厚度有限,只能作为局部盖层。沙三上亚段多为砂泥岩薄互层,泥岩厚10~30m,连片性差,只能作为局部盖层;沙三段其余泥质岩(油页岩、暗色泥岩)是强烈沉降水进期形成的半深湖—深湖相沉积,泥岩质纯,含砂量小于10%,累计厚度达500~1000m,突破压力为1~11MPa,多数为4~10MPa,分布广且稳定,是区内最优的区域盖层。沙一段泥岩属于水进期扇三角洲沉积,是除沙三段外另一区域性分布的盖层,西部凹陷该套盖层累计厚度为300~500m,分布较广,最大优点是埋藏深度合适,有利于形成超压封盖层。东营组泥岩是河流相沉积的薄层泥岩,虽然分布较广,但横向分布的稳定性差,连片范围小,因此一般只起直接盖层的作用。2角洲—油气勘探实例坡洼过渡带的古地貌背景十分有利于岩性油气藏的形成。根据这种地质认识,采用新理论、新技术,遵循在工区内由点到面展开勘探的思路,对坡洼过渡带的岩性圈闭进行优选,先后在鸳鸯沟、齐家、欢喜岭下台阶地区获得了岩性油气藏勘探的成功,发现了2个千万吨级优质油气储量区块。鸳鸯沟—齐家地区位于西斜坡与鸳鸯沟、清水洼陷的转折部位,该区沙三段形成于最大湖泛期,发育了多期重力流作用形成的扇三角洲—湖底扇沉积体系。湖底扇沉积的事件性和古地貌对重力流沉积作用的控制,使重力流成因的砂砾岩体垂向分布间断、平面分布不连续,为岩性圈闭的形成创造了条件。其中,齐家地区以扇三角洲前缘沉积为主,形成大面积的岩性圈闭。部署的齐231井已钻遇预测的3套砂体,测井解释油层13.9m/2层,低产油层33.8m/4层,预计可上报一定规模的石油地质储量。该区岩性油藏勘探有很大潜力,仍需进一步深入。鸳鸯沟地区岩性油藏则受多物源作用下形成的叠合连片水下分流河道砂体控制,水道主体部位储集层物性相对较好,是勘探的有利区带。准确识别河道砂体圈闭是该地区岩性油藏勘探的关键,目前完钻的多口井均在沙三段大凌河油层获得了较好的勘探效果,特别是锦306井获工业油流,展示了岩性油气藏勘探的良好前景。欢喜岭下台阶地区通过等时地层划分、精细构造解释及综合评价,在欢103井区获得高产油流,其中欢2-11-20井在2627~2825m井段试油获日产近20t的高产油流,2001年上报探明储量786万t。齐231、锦306等岩性油气藏勘探的成功证明,坡洼过渡带为岩性油气藏有利勘探区,后续发现的多个沙三段岩性圈闭是扩展岩性油气藏勘探的有利