黄河口凹陷新近系浅水三角洲岩性油气藏成藏模式.pdf

大 庆 石 油 学 院 学 报 J OuRNAL OF DAQI NG PETROI EUM I NS TI TUTE 第 3 4卷 第 2 期 2 0 1 0年 4月 Vo1 ．34 No．2 Apr ． 2 01 0 黄河 口凹陷新近 系浅水 三角洲岩性 油气藏成藏模 式 孙和风 ，周心 怀。 ，彭文绪 ，王德英 ，牛成 民。 1 ．中国石油大学 北京资源与信息学院 ， 北京 1 0 2 2 4 9 ； 2 ．中海石油 中国 有 限责任公 司天津分公 司 渤 海油 田勘 探 开发研 究院 ， 天津 塘沽3 0 0 4 5 2 摘要 通 过对 黄河 口凹陷烃源岩生烃特征模拟 ， 并结合晚期构造活动 、 浅 水三角洲储 集层展布特 征 ， 探讨 黄河 口凹 陷新近系浅水三角 洲岩性 油气 藏成藏模式．结果 表明 烃源岩晚期生烃是 浅层岩性 砂体 的成 藏基础 ， 岩性圈闭 的富集受 “ 构造 一断裂 一层序 ” 三要 素控 制 ， 构造背景是长期的油气运移 区， 构造 一断裂 相结合 决定 浅层 明下段油气 优势通 道 ； 断 裂 一层序控制岩性 圈闭 的有效性 ， 断裂与砂 体类 型的耦合关系影响岩性砂体 的油气充 注能力 ； 层 序 一构造 控制岩性 圈闭 类型．B Z 2 5 2 6 、 B Z 2 8 3 4 、 B Z 2 9 3 5 及 南部斜坡区是新近系岩性油气藏勘探的有利地 区． 关键词 黄河 口凹陷；新近系 ；浅水三角洲 ；岩性 油气藏 ； 成 藏模 式 中图分类号 TEl 2 2 ． 3 文献标识 码 A 文章编号 1 0 0 01 8 9 1 2 0 1 0 0 2 0 0 1 1 0 5 岩性地层油气藏是 中国陆上剩余 油气资源的主要油气藏类型 ] ．针对岩性油气藏人们总结不同的成 藏模式 ， 贾承造等通过分析陆上典型岩性地层油气藏 ， 提出“ 构造一层序成藏组合” 模式 ， 认 为陆相拗陷型 盆地 大 型浅 水三 角 洲具 有“ 前 缘 带大 面 积成 藏” 的规 律口 ； 李丕 龙 等针 对洼 陷 带岩 性油 气 藏形 成 的特殊 性 ， 归纳和总结 了岩性油气的三元 环境元 、 外元 、 内元 成因模式L 2 ； 张善文等根据渤海湾盆地沾化 凹陷等馆 陶组油 气藏 的地 质 特征 ， 提 出浅 层砂 岩 体“ 网毯 式 ” 油 气 聚集 成 藏 模 式[ 3 ] ．这 些 成 藏 模式 是 对 不 同 区域成 藏特点的总结 ， 如“ 网毯式” 讨论 了源外条件输导体系的控制作用 ， “ 构造一层序成藏组合” 讨论了源内岩性 油气藏层序框架特征．目前 国内多是针对埋藏深度在生 、 排烃门限以下的岩性油气藏进行勘探 ， 而对新近 系浅 层河 流 一浅 水三 角洲 岩性 油 气藏 的地 质 认 识 、 勘 探 经 验 都相 对 较 少 ．因此 ， 笔 者 根 据 烃源 岩条 件 ， 结 合晚期构造活动和浅水三角洲储层类型 ， 总结断裂一砂体耦合作用下岩性圈闭分布特征 ， 探讨新近系岩性 油气 藏 的成藏 模式 ． 1 成 藏类型及 分布 1 ． 1 类型 根据油气藏形成的主要成因类型 ， 并结合国内外岩性地层油气藏划分方案和本 区特点 ， 可将黄河 口凹 陷新近系岩性油气藏划分为两大类 沉积型岩性油气藏和改造型构造一岩性复合岩性油气藏． 沉积型岩性油气藏主要包括岩性上倾尖灭和古河道岩性油气藏．岩性上倾尖灭油气藏是砂岩储集层 沿上倾方向尖灭 、 周 围为泥岩等非渗透层包裹或储集层沿上倾方 向渗透性变差 、 自身侧向遮挡而构成圈闭 所形成的油气聚集 ， 主要为浅水三角洲前缘亚相上倾尖灭而形成 ， 该类油气藏主要分布在具有一定构造背 景 的浅 水三 角洲 前缘 相 带 ， 见 图 1 a ． 古河道砂岩油气藏多呈宽度窄、 狭长的条带状 ， 发育于三角洲平原分流河道沉积 ， 在构造背景 多为宽 缓斜坡 和具有油气运移通道的情况下 ， 深部油气可运移到河道砂体中形成油气藏， 典型的有 B Z 2 6 ～3 6 井 1 6 0 0 m河道砂体油气藏 ， B Z 1 9区和 KL 4区也有一定规模分布． 改造 型构 造 一岩性 复 合 油气 藏在 黄河 口地 区的形 成 往往 与 新 构 造运 动 晚期 活 动 有关 ， 一 方 面活 跃 的 收稿 日期 2 0 0 9一l 1 2 4 ； 审稿人 张云峰 ； 编辑 陆雅玲 基金项 目 中海石油 中国 重大基 础研究项 目 S C 0 6 TJ TQL一0 0 4 作者简介 孙 和风 1 9 7 9 一 。 男 。 博士 ， 工程师 ， 主要从事油气成藏机理方 面的研究 大庆石油学院学报 第 3 4卷2 0 1 0年 新 构造 运动形 成 大量 的晚期 断层 ， 晚期 断层 切割 封堵 砂 体 ， 形 成 断层 一岩性 圈闭 ； 另 一方 面新 构造 运 动 产 生强烈 的反转 作用 ， 反转 活 动改变 砂体 倾 向形 成此 类 圈 闭．该 类 圈 闭是 研究 区 目前 发现 与岩 性 因素 有 关 的主要油气藏类型．通常情况下这类油气藏以岩性为主要控制 因素 ， 在岩性砂体高部位小型断块或断鼻 构造圈闭， 圈闭面积小 ， 圈闭幅度低， 但砂岩整体和高部位构造圈闭存在于区域大的构造背景之上 ， 区域构 造 背景 构成 油气运 移 的长期 低势 区 ， 成为油 气运 移 的长期 指 向和 油气 富集 的有利 部 位 ， 在 B Z 2 9 3 5构 造 带和 B Z 2 8 3 4构 造带 此类 油气 藏发育 ， 见 图 1 b ．这种 油藏 一般 含油 丰度 与 区域构 造有 关 ， 但 区域 构 造 圈闭不 控制 油藏边 界 J ． a BZ 2 6 3 6 1 6 0 0 m砂 体 b BZ2 9 5 图 1 黄 河 口凹陷典 型岩性油气藏平 面示意 1 ． 2分布 特征 黄河 口凹陷新 近系岩性 油 气 藏 大 多 围 绕 晚期 构 造 活 跃 带 展 布 ， 浅 层 明 下段 油 气 藏 具 有 明 显 的“ 沿脊汇聚” 的特点， 见图 2 ．现 已发 现 的岩性上 倾尖 灭油 气藏 和 古 河 道 砂 岩 油 气 藏 主 要 分 布 在 B Z 2 5 2 6滚 动背 斜斜坡 倾 没端 ． 断层一岩性复合封挡油气藏发育 在晚期新构造运动形成的构造脊 和继 承性 隆起 斜 坡 带 ， 主 要 分 布 在 B Z 2 8 3 4 、 2 9 3 5构 造 带 构 造一岩性油气藏．在黄河 口地 区 西南 斜坡 的垦 东 凸起 也发 现 了油 源来 自黄河 口凹陷的上倾尖灭岩 图2 黄河口凹陷岩性油气藏分布 性油气藏 ， 说明长期继承性发现的斜坡对浅层油气也有明显汇聚作用． 2 成 藏背景 2 ． 1晚期 生排 烃 黄河 口凹陷主要发育有沙三段 、 沙一至二段和东三段 3 套湖相烃源岩嘲．根据生烃演化史模拟结果 ， 现今沙三段烃源岩成熟度在 0 ． 5 ～1 ． 3 之间， 处于生烃高峰期 ， 在整个 凹陷都有广泛分布； 沙一至二段 烃源岩成熟度在 0 ． 5 ～1 ． 0 ％之间， 刚刚进入生烃高峰， 发育的范围也相 当局限， 仅分布在各次洼的中心 区域 ； 东三段烃源岩 由于埋藏深度小 ， 大部分刚刚进入生烃门限， 整体处于低成熟阶段[ 5 ] ．5 ． 1 Ma以来黄 河 I2 1 凹陷 沙三段 烃 源岩 的快速 熟化 生成 的大量 油气 是浅 层岩 性储 集层 成藏 的物质 基础 ． 1 ‘ 第 2 期 孙和风等 黄河 口凹陷新 近系浅水 三角洲岩性油气藏成藏模式 2 ． 2晚 期构 造 活跃 中新世末期及上新世至第 四纪， 黄河 口地 区新构造运动 十分活跃．新构造运 动促使郯庐断裂在新近 纪一第四纪强烈活动 ， 呈右旋走滑特征．右旋走滑活动一方面形成 了大量 的 NE、 近 E W 向的密集断裂 网， 断裂 网沟 通 了沙 河街 组油 源 断层 ， 促 使 油气 向 浅层 运 移 ； 另 一 方 面 ， 晚期 构造 活 动形 成 了 大 量 的浅 层 明下段 圈 闭 ， 这 些 圈 闭主要 分 布在 B Z 2 5 2 6滚 动 背 斜 带 、 B Z 2 8 3 4 晚期新 构造 运 动反 转构 造 带 见 图 3 ， 同沉积 背斜 和 反转 构造 带 为岩 性 圈 闭 的形 成创 造 了 良好 条件 ． 2 ． 3浅水 三角 洲储 集层 图 3 黄河 口凹陷北部 明下段底面构造 示意 新 近纪 沉积 时期 渤 海海 域是 渤 海湾 盆地 的 沉积 中心 ， 在 渤 海 南 部海 域 形 成 了 分 布广 泛 的湖 相 一 浅水 三角洲沉积体系．黄河 口凹陷新 近系处于湖盆 的拗陷期 ， 构造活动相对稳定 ， 缓慢沉降 ， 发育典型的浅水 三角洲沉积 ， 与正常三角洲沉积相 比， 浅水三角洲一般 以河流 的进积作用为主， 三角洲砂体分布明显受 分流河道控制， 且分流河道摆动频繁 ， 多呈交叉连片分布的特点．同时 ， 由于湖水波浪改造能力相对较弱 ， 因 而河 口坝 沉积 不发 育． 平 面 上 ， 黄 河 口地 区 浅 水 三 角洲 有 多个物 源 ， 主要 有 西南 、 西 北和 东部 3个方 向[ 6 ] ．西南 方 向 朵体 来 自垦 东 凸起 ， 沿 KL 9 ～ 3 区展布 ， 见图 4 ．西北方向的朵体 沿 B Z 2 5 ～ 2 6 ～ 2 8区 展 布 ， 发 现 B Z 2 5 1 、 2 8 2 S 、 2 6 3等 明 下 段 大 中型 油气 藏 ， 在 B Z 2 6 3油 田 6井区为典型的河道型岩性油 气藏．东北方 向朵体 沿 B Z 2 9区 展 布 ， 目前 在 该 朵 体 的前 缘 相 带 已成 功评 价 B Z 2 9 5中 型 构 造 一 岩性 油 气 藏．3个 朵 体 汇 聚 于 B Z 3 4区 ， 该 区储 层为 粉 、 细 砂岩 ， 图4 黄河口凹陷明下段沉积相 砂 岩质 量分 数 为 1 O ％～ 1 5 9 ／ 6 ， 厚 度多 在 3 ～8 m 之 间 ， 呈 厚 层 泥 岩夹 砂 岩特 征 ， 已发 现 的 B Z 3 4 1区 明 下 段 油藏 受 明显 的岩性 因素控 制_ 7 ] ， 探 明 的含油 边界 多 已超 出构 造 圈 闭溢 出点 ． 纵向上 ， 黄河 口凹陷明下段地层可分为 1 个三级旋 回， 三级层序基准面旋 回控制 了浅水三角洲沉积体 系砂体展布类 型和发育期次．在低位域和高位域期 ， 河道沉积作用 占主导地位 ， 在三维地震沿层切片上 可 见明显的条带状河道 ， 多条河道交叉表现为树枝状．在湖侵域时期 ， 湖水作用相对增强 ， 河道砂体在湖浪 的改 造作 用 下席 状化 ， 相 互 间连 通性 增强 ， 形 成 储 集砂 体 相 互 叠 置 、 平 面 分 布 较 广．快 速 的水 进 水退 旋 回 形成 的砂 、 泥 岩互 层构 成 了岩 性 圈 闭形成 的基 础 ． 3 成藏特 征 岩性圈闭油气成藏通常受到多因素的控制．贾承造等认为构造背景 、 层序格架 内的体系域类 型、 烃源 岩与储集体的时空配置关系是陆上岩性聚集区带的主控 因素嘲 ， 刘震等认为岩性地层 圈闭成藏受运移通 道条件、 流体动力条件 、 储层临界物性特征和砂体封闭条件等 4因素控制嘲． 1 3 大庆石油学院学报 第 3 4卷2 0 1 0年 3 ． 1 “ 构 造脊” 控制岩 性 油气藏 分布 黄河 口地区新近系岩性油气藏埋藏浅 ， 油气经过二次运移而形成油气藏．油气二次运移的长期指向 区是砂 体捕 获油 气 的必要 条件 ， 长期 继承性 发 育 的正 向构 造带 对油气 具 有强烈 的抽 吸作 用 ， 是 油气 经过 复 杂漫 长运移 后 的最终 聚集 地 ， 在 黄 河 口地 区此 类 正 向构 造 带 有 B Z 2 5 2 6滚 动 背斜 倾 没 端 、 B Z 2 8 3 4晚 期新构造运动反转构造带 见图 3 ． B Z 2 5 2 6滚动背斜是由于近东西 向边界断层在新构造运动期强烈伸 展作用而形成 ， 在 B Z 2 5区为大型滚动背斜 ， 目前已发现 的 B Z 2 5 1 亿吨级大型油 田， 从 B Z 2 5区向 B Z 2 6 区构成长而宽缓 的大斜坡 ， 整体构造背景向 B Z 2 6区东部倾没 ， 使得 B Z 2 6区形成长期继承性 的构造脊 ， 部 分油气经 B Z 2 6区向 B Z 2 5区方向汇聚， 岩性圈闭在该方 向上截获路过油气形成了 B Z 2 6 3 6井上倾尖 灭 和古河 道岩性 油气 藏 见 图 3 ． B Z 2 8 3 4构 造带 是在 早期古 隆起 之 上受 新 构造 运 动 晚期 强烈 活 动形 成 大型的反转构造脊 ， 该构造脊位于东 、 西次洼之间 ， 是油气运移 的长期指 向， 为浅层圈闭提供了充足 的油气 注入 ， 在该 构造 带 已发现 B Z 2 8 2 、 B Z 3 4 1等浅层 明下段 油 田 ， 开 发证 实 主 要含 油 砂 体油 水 界 面 多低 于 构造 圈 闭溢 出点 ， 明显受 到岩性 的控 制 见 图 3 ． 研 究表 明 ， 可 见 良好 的构 造 背景 是 寻 找构 造 一 岩性 圈闭 的有 利 区带． 3 ． 2层 序控 制油气 聚集 层位 在纵 向上层序地层格架对岩性油气藏 的分布具有明显的控制作用[ 4 ] ．陆相拗 陷型浅水三角洲岩性圈 闭多发育于水进体系域早期和高位域早期I 4 ] ．低水位时期 ， 物源供给充足 ， 砂体发育且厚度较大 ， 其连通 性 、 稳定性均较好 ， 较难形成岩性圈闭 ， 厚层河道砂体在上覆水进体系域泥岩的遮挡下 ， 形成 良好的储盖组 合 ， 如有好的构造条件 ， 往往能形成富集构造油气藏 ， B Z 2 5 1 S油 田主体区即为低位域时期形成的大型河 道型构造油气藏．水进域时期 ， 由于湖水对水进体系域早期沉积砂体的改造作用 ， 有利于形成砂体尖灭， 进而形成岩性圈闭或与构造背景结合形成构造一岩性圈闭．该类圈闭以 B Z 2 9 5构造 一岩性油气藏为代 表．高位域早期沉积 ， 由于水位达到最大， 物源供给不太充足 ， 其形成的砂体类似于水进体系域早期形成 的砂体 ， 形成的岩性圈闭成因与水进体系域也较为类似．B Z 2 6 3油田 6井区 2油组为典型的高位域早 期岩性油气藏．目前在黄河 口凹陷已发现的岩性油气藏主要发育于水进体系域早期和高位域早期． 水进期形成的厚层泥岩对油气纵向分布起明显控制作用．浅水三角洲水进体系域沉积体系滨浅湖相 泥岩发育， 尤其是最大湖泛面时期形成的湖相泥岩分布广泛、 厚度稳定 ， 成为油气 良好的封堵盖层．黄河 口凹陷的钻井证实， B Z 2 9 3 5区明下段岩性油气藏主力油层受湖泛面控制 ， 纵 向上位于最大湖泛面之下 的水进体系域早期 ， 由于天然气运移过程中具有相对小的突破压力 ， 纵向上天然气突破了最大湖泛面 ， 运 移到相对更浅的层位聚集， B Z 2 9区多富集在高位域早期． 3 ． 3断 一砂 耦合 控制岩 性 圈 闭的有效 性 何登发认为断裂与岩性油气藏之间存在 2个层次 ， 狭义上是断裂与岩性体构成圈闭而形成的油气藏， 广义上是断裂参与油气成藏而形成 的岩性体油气藏 ] ．黄河 口地区断裂对新近系岩性圈闭有效性主要起 2方 面 的作 用 1 断裂 是构 成新 近系 岩性有 效 圈闭 的圈闭要 素之 一．岩性 向上 倾方 向为 尖灭 ， 同时岩 性 圈 闭低部 位 往往在一个或多个方向上被晚期断层切割或遮 挡， B Z 2 6 3 6井 1 5 4 5 m 砂体岩性油气藏沿西北 向尖 灭 ， 在砂体南部和北部受 2 条东西向断层遮挡， 对油气起封堵作用 ； B Z 2 9 5构造一岩性油气藏岩性体呈 北西一南东向展布， 在北西向和东南向受 2条北东东断层遮挡， 砂体近东西 向尖灭． 2 遮挡或接触断裂是新近系岩性圈闭的主要油气运移通道．断裂与岩性体 的接触关 系主要有 4种 方式， 即断裂与砂体走向近于一致 、 断裂与砂体走向斜交、 断裂与砂体走 向近于垂直以及断裂与砂体相离， 断裂与砂体的接触面积越大越有利于油气向岩性体充注， 如果断裂与砂体呈相离 的关系， 不利于岩性砂体 的成 藏 ．新 构造 运动期 以来 ， 在 近南北 向引张作 用 背景 下 ， 部 分 早期 断 裂 活化 ， 并 产 生 众 多新 的 E W 向 断裂 ， 晚期活 动断 裂与先 期 活化断 裂相 互 切割 ， 连 接 了沙 河 街 组 和东 营组 深 部 烃 源 岩层 系 与 浅 部 岩性 储 层 ， 组成了油气从源岩层直达圈闭的输导网络， 直接促进浅层岩性油气藏的形成． 黄河 口凹陷断裂对浅层油气输导和保存作用主要受断裂活动速率变化的影响．通过分析断裂活动性 第 2期 孙和风等 黄河 口凹陷新近系浅水三角洲岩性油气藏成藏模式 和油气聚集保存之间的关系 ， 发现新近系油气藏主要分布在 中等或微弱活动 断裂 附近 活动速率小于 2 5 m／ Ma ， 而强烈活动断裂 活动速率大于 2 5 m／ Ma 主要起油气 的垂 向输导作用 ， 不利于油气 的聚集和保 存 ， 但 在 沿走 向活动 相对 微弱 的部位 也 可 以形 成 油气 聚集 _ l ． 砂体类型对断裂 一砂体耦合作用形成的油气输导能力有一定影响L l ， 与断层的接触面越大砂体充满 油气的程度越高．因此 ， 分布规模较大的河 口坝和水下分 流河道砂体多能形成较好 的断裂 一砂体耦合关 系 ， 有利于油气向砂体充注．从浅水三角洲砂体平面分布看 ， 外缘砂体 以席状砂和透镜体砂岩为主， 多形 成小型的上倾尖灭油气藏 ； 内缘沉积砂体 以水下河道 、 河 口坝砂体为主， 砂岩储层连通性较好 ， 与构造配合 能形成大 中型构造 一岩性油气藏 ， B Z 2 9 5油田主力层位 l 3 8 0 m处油层 即为多期水下河道砂体 ， 砂体间 相互 叠置 形成 油藏 面 积为 9 ． 3 8 k m 的中 型构造 一岩性 油气 藏 ．黄 河 l I 地 区 浅水 三角 洲 规模 大 ， 且 与 晚期 新构造运动形成的大型构造圈闭叠合 良好 ， 有利于发育各类有效岩性圈闭． 3 ． 4成 藏模 式 黄河 口凹陷新近系岩性油气藏具有源外成藏和受层序界面控制的特点 ， 在区域分布上还受构造背景 控制 ， 运聚条件和储油丰度受断裂和层序的共 同影响 ， 呈明显多因素共 同作用特征．根据构造背景 ， 黄河 口凹陷岩性油气藏有 2种成藏模式 见 图 5 一是晚期构造反转型 图 5 a ， 馆陶组沉积早期 ， 受区域应 力影响发生反转作用 ， 晚期构造直接位于烃源岩之上 ， 继承性活动强烈 断裂是油气运移通道 ， 油气在活动 较弱 的晚 期断 层 附近 聚集 成藏 ， 纵 向上 受 区域 盖层 的遮 挡 ； 二是 继 承性 斜坡 构 造带 图 5 b ， 斜 坡 区构 成 了油气运移 的长期指向， 在油源断层发育的情况下 聚集成藏．总的来看 ， 该 区岩性 圈闭 的富集受“ 构造一 断裂一层序” 3要素控制．构造背景是长期的油气运移区 ， 断裂是沟通深层烃源岩与构造背景输 导的主要 途径 ， 构造 ～断裂相结合决定了浅层明下段油气优势通道 ， 处 于油气优势通道上 的岩性 圈闭油气相对富 集， 表现在 已发现的油气集 中在 B Z 2 5 2 6 、 2 8 3 4 、 2 9 3 5等 3个长期继承性构造带上．断裂一层序相结 合控制岩性 圈闭的有效性 ， 层序界面岩性圈闭发育部位 ， 断裂与砂体类型的耦合关系影响了岩性砂体的油 气充注能力．层序一构造相结合控制岩性圈闭类型， 层序体系域控制砂体类型， 不 同的砂体类型与晚期构 造形成 了类型多样 的岩性圈闭．黄河 口凹陷新 近系岩性油气藏是“ 构造一断裂 一层序” 3要素之间最佳耦 合 的结 果 ． 4． O a 晚期构造反转型 b 继承性斜坡构造带 图 5 黄 河 口凹陷岩性油气藏成 藏模 式 4 结论 1 黄 河 口凹陷主要 发 育 岩性 上倾 尖灭 、 古 河道 岩性 油 气藏 和构 造 一岩 性 复合 油气 藏 等 3 类 岩 性油 气 藏 ， 以构造 一岩性复合油气藏为主． 2 岩性圈闭的油气富集受到“ 构造 一断裂 一层序” 三要素控制．晚期新构造活动形成 的大型圈闭和 继 承性 构 造背 景是 岩性 圈 闭 的主要 分 布 区带 ； 水 进 体 系域早 期 和高 位域 早期 形 成 的浅水 下转 第 3 7页 0 0 2 3 g ＼ 蜷