海拉尔盆地贝尔断陷中的变质岩潜山油藏类型

海拉尔盆地贝尔断陷中的变质岩潜山油藏类型

1德国铁矿地层及储盖组合拉尔盆地的贝尔沉降位于中国东北的最西部，面积为10100公里。与蒙古的塔木卡格盆地相连。近年来该断陷油气勘探获得重大突破,发现了3个油田(图1),在大磨拐河组、南屯组、兴安岭群和布达特群4个层系探明8000×104t石油地质储量,且有3口井产量超过100t/d。贝尔断陷主要沉积地层为下白垩统(南屯组、大磨拐河组和伊敏组),局部发育上侏罗统(兴安岭群)地层。沉积地层最大厚度超过4500m。纵向上,共发育4套储盖组合(图2)。其中,布达特群变质岩储层与上覆及侧翼的南屯组、兴安岭群黑色泥岩组合为该区最重要的一套储盖组合。该区基底布达特群变质岩潜山油藏规模较大,展现了巨大的勘探潜力。2布达特群变质岩储层特征2.1岩性和电性特征2.1.1布达特群变质岩布达特群是在贝尔断陷首先发现的一套岩性较为复杂的轻变质岩系,主要包括碎裂安山凝灰岩、英安质凝灰岩、蚀变火山岩(安山岩、流纹岩)、轻微蚀变碎裂不等粒砂岩、坍塌角砾岩、碎裂碳酸盐化凝灰质不等粒砂岩、含粉砂碎裂凝灰质泥岩、碎裂绿泥石化凝灰岩等。布达特群变质岩成岩性强,地层倾角较大,且具有明显的褶皱变动。如B28井揭示的布达特群,岩性为角砾岩、强烈蚀变碎裂不等粒砂岩,溶洞发育,裂隙纵横交错,部分岩石被碳酸盐所交代,岩石呈角砾状构造(图3)。布达特群变质岩具有以下特点:①岩石裂缝十分发育,裂缝纵横交错呈网状,部分层段还发育溶孔、溶洞。②岩石具变余结构,重结晶作用强,泥质已变为霏细结构的硅质(SiO2)或绢云母类矿物。③砂岩颗粒压实紧密,少见原生孔隙,碎屑(长石等)风化蚀变较深;大部分岩石被碳酸盐矿物、硅质所交代(即碳酸盐化、硅化),以致于原岩都难以辨认。由上可以看出,布达特群各种岩类不仅遭受了区域变质作用,而且还经历了很强的动力变质作用。2.1.2电性特征虽然布达特群的岩性多样,但根据其电性特征自上而下大体分为3个带。(1)密度、结构特征由于长期裸露遭受风化作用、淡水淋滤、构造运动等,变质岩顶部破碎严重,发育网状裂缝和溶孔。测井曲线表现为:井径曲线幅度大;深、浅侧向视电阻率为80～100Ω·m,且幅度差大;声波时差曲线为锯齿状;密度约为2.5g/cm3,即密度曲线呈现较低值;成像测井显示为以网状缝为主(图4);伊利石结晶度为0.34～0.36,显示为低变质或未变质特征(这是因为该岩石是在表层风化作用及构造活动下原岩破碎,然后再在原地堆积而成的)。该段厚度为20～45m。(2)溶孔、岩溶裂缝段在陡崖处,由于湖水浸泡的缘故,往往在陡崖处的半腰形成大的溶孔、溶洞,而顶部未被湖水浸泡,仅遭受表层风化作用。因此,该段具有上部以裂缝为主、而下部以溶孔、溶洞为主并夹杂有裂缝的序列。其双侧向电阻率值为100～200Ω·m,且幅度差较大;体积密度为2.45～2.7g/cm3,变化幅度也较大;中子孔隙度增大;伊利石结晶度为0.34～0.2;成像测井反映有较大的溶孔、溶洞,并伴有裂缝。该段厚度为40～150m。(3)伊利石结构鉴定井径曲线平直,井眼规则;声波时差曲线变化小;体积密度值为2.65～2.7g/cm3,且曲线趋于平直;深、浅侧向视电阻率超过250Ω·m,无幅度差;中子孔隙度较小;成像测井反映几乎无裂缝或有被矿物充填的微细缝;伊利石结晶度小于0.2。该带厚度较大,未钻穿。2.2裂缝的形态、大小及直径分布特点布达特群变质岩储集层的基质部分储集物性较差,根据岩心分析数据(仅反映基质孔隙特征),孔隙度均小于5%,渗透率小于1.0×10-3μm2,具有特低孔隙度和特低渗透率特征。但是其岩石裂缝和溶孔、溶洞却十分发育。根据岩心观察,发育剪切缝、高角缝和垂直缝,裂缝宽度一般为1～30mm,其中以2～10mm宽的裂缝较常见,裂缝长度为5～140mm,平均为30mm。裂缝的倾角为15°～90°,其中剪切缝的倾角一般为30°～60°,高角缝的倾角为60°～85°。裂缝密度为0.84～4.21条/m,局部裂缝密度可达250～640条/m。受地下水长期溶蚀和沉淀作用,裂缝的形状和宽度变化较大。高值背景下的相对低电阻率值,且深浅侧向有较大幅度差,密度相对降低时,说明裂缝较宽,延伸较远。含油段裂缝充填物少,未充填和溶蚀裂缝占35.0%,主裂缝周围的微裂隙均含油。半充填裂缝占63.0%,有的裂缝段充填可达90%,基本不含油。由于岩心易碎,不易进行实验室分析,因此孔隙度和渗透率资料少。由上可知,布达特群变质岩的储集空间主要为次生的裂缝和各种溶蚀孔隙(溶孔和溶洞等),其次为基质孔隙。2.3翼、抗开裂带布达特群变质岩受断裂控制,形成了一系列潜山带。这些潜山带在湖盆沉积过程中,受湖水的侵蚀,在潜山的侧翼容易形成一些不均匀分布的溶孔和溶洞。在变质岩顶部易形成风化、破碎为主的风化层,这是受长期风化淋滤、构造力的破坏和湖水冲洗等综合作用的结果。多期断裂构造活动,尤其是在断层附近,极易形成裂缝发育带。这些裂缝遭受地下水长期溶蚀和沉淀作用,其形状和宽度变化比较大,它们可将溶孔、溶洞沟通,形成很好的储集体。3变质岩井的油藏类型和分布3.1沉积体系及油源岩成分特征贝尔断陷是在古生界褶皱基底之上形成的。进入晚侏罗世,受北东向断裂控制,形成了三凹两凸的构造格局,由西到东依次为贝西洼槽、苏德尔特断块潜山带、贝中洼槽、布勒洪布斯潜山带和贝东洼槽。苏德尔特断块潜山带上分布有规模不等的正断层81条,起主要控制作用的苏德尔特断裂的断距为310～965m。洼槽内也伴随出现一些较小的凸起带。这些凸起带经过长期的风化和剥蚀,再加上断裂活动的影响,常在顶部形成风化带。被风化的碎屑物质一部分成为邻近洼槽的物源,另一部分在原地再次堆积并形成角砾岩。同时,由于湖水的侵蚀,在凸起带的侧翼形成了溶孔、溶洞,湖面的多次变化往往形成溶蚀带。这样的过程从晚侏罗世开始,一直持续到早白垩世中期的南屯组沉积末期。至大磨拐河期,湖盆进一步扩大,所有的凸起带均被淹没在水下接受沉积,凸起带所遭受的溶蚀、风化淋滤作用基本停止。在南屯期,贝西洼槽作为3个湖盆之一,其宽度和深度是贝尔地区最大的,其中深湖面积为520km2。根据单井地质资料及地震资料预测南屯组、大磨拐河组的暗色泥岩厚度为512～1800m,其有机碳为2.11%,氯仿沥青“A”为0.224%,干酪根类型为Ⅱ1型,生烃门限为1500m,排烃门限为1700m,为中等—好生油岩。布达特群变质岩油层原油物性较好,其密度为0.8215～0.8488g/cm3,原油粘度为5.4～10.4mPa·s,凝固点平均为26.5℃,含胶量平均为13.4%,含蜡量平均为19.8%,地层原油密度平均为0.745g/cm3,地层原油粘度平均为2.56mPa·s,原始饱和压力为6.35MPa,体积系数为1.151,原始气油比为42.0m3/t。高断块和低断块原油性质接近(表1),表明油源一致且与埋深关系不大。原油的组份碳同位素和生物标志化合物与南屯组的烃源岩有较好的可比性1。受古凸起影响,潜山顶部沉积地层较薄,翼部较厚,由于后期统一沉降和成岩作用,上覆的南屯组和兴安岭群灰黑、灰绿色泥岩夹层(累积厚度为80～120m)胶结致密,可作为良好的盖层。潜山侧翼深洼处为南屯组的生烃源岩。而以苏德尔特断裂为主的一系列断层既控制了断块潜山的分布,又使得烃源岩侧向与潜山接触面积增大,油气沿着断裂和不整合面这两种最佳运移通道依次由低向高呈阶梯式侧向运移,为邻近潜山的溶孔、溶洞和裂缝提供大量的原油,最后使整个苏德尔特构造带靠近断裂带的潜山含油,而远离断裂带的潜山含油差或不含油。3.2苏德尔特断块潜山带变质岩潜山油藏在国内外屡有报道,但像海拉尔盆地苏德尔特这样大规模的变质岩潜山油藏尚属首次发现,其潜山带的面积约为180km2。苏德尔特断块潜山带是由若干断阶组成的垒式潜山带,共发育有大小不等的断块潜山43个,圈闭面积为0.3～19.6km2,圈闭幅度为20～950m。该潜山带是在贝西洼槽被拉张时受挤压形成的一系列潜山断块组合,其油藏可分为侵蚀残丘型潜山油藏、反向断块潜山油藏和顺向断块潜山油藏3种类型(图5)。3.2.1潜山顶部风化破碎带和裂缝、溶孔、岩溶发育带侵蚀残丘多位于潜山带高部位,是夹在两条断层之间的垒式潜山。岩石类型主要是角砾岩。潜山顶部发育风化破碎带和裂缝、溶孔、溶洞发育带,裂缝密度较大,储集性能最好,其油源为南一段的烃源岩。虽然距烃源区较远,但因其具有良好的输导体系(断层和不整合面),仍然可聚集油质相对轻、粘度相对小的原油。该类油藏具统一的油水界面。如B28井油藏。3.2.2潜山带边部储集区油藏反向断块潜山多位于潜山带边部的高阶,紧邻生油洼槽,由不整合面和主控断层控制,断距一般较大。由于靠近潜山带边部,溶孔、溶洞及裂缝发育,B30井的局部岩心因裂缝发育已破碎成小块,可见储集条件很好。紧接烃源区,油源充足,为形成高产能油藏创造了非常有利的条件。该类油藏油底界面一致,为块状油藏。如B12油藏。3.2.3顺向断块车藏顺向断块潜山一般位于潜山带边部的低阶,埋藏较深,倾向于生油洼槽一侧,上覆巨厚的烃源层。由于潜山所处位置较低,风化破碎带、裂缝发育带主要顺层分布,且以裂缝为主,原油就近侧向运移至其中,油质相对较重。同一潜山内所钻井的油底不同,形成顺向断块层状不规则潜山油藏,且不同部位产能差异较大。如B42油藏中,B42井油柱高度为91.0m,压后测试,产油量为31.32t/d,无底水。根据有关资料计算,有效渗透率为26.1×10-3μm2,表皮系数为-4.7,表明储层物性非常好,不存在污染。而位于该井附近的另一口井的产量仅为3t/d。3.3潜山断阶油气藏水面及断裂体系苏德尔特变质岩受断层的控制以及侧翼、顶部南屯组、兴安岭群泥岩封盖形成潜山圈闭,油气沿着断裂和不整合面侧向运移形成油藏(图6)。高部位多形成侵蚀残丘型潜山油藏,低部位多形成断块型潜山油藏。油柱高度受主控断层控制,差异较大。各块油水系统不统一,低断块潜山多为层状不规则油藏,高断块潜山则为块状油藏。产层埋深相差悬殊,反向屋脊高部位油气富集高产。潜山顶部常常遭受风化、剥蚀,其碎屑物质就近在缓坡位置堆积形成坡积体,因此,风化破碎带发育,易形成厚度较大的油藏。而断层下盘一侧常遭受侵蚀,易形成溶孔、溶洞而改善储集物性。其分布与断裂控制的潜山带和裂缝发育带有关。断层的端点、交汇点和断层面附近是裂隙发育带,也是油气聚集的场所。而位于裂缝、溶孔、溶洞发育带的油井往往高产。沿苏德尔特大断裂,共发育4个断阶带,其中均有裂缝发育带和溶孔、溶洞带,从而构成了油田的主体。另外,断陷内发育的多个类似的潜山带(图1),也应具有较好的勘探潜力。4潜山的油气特征(1)布达特群变质岩储层岩石类