不整合构造对油气的控制作用.pdf

第 2 3 卷第 1 期 2 0 1 3 年 2月 广东石油化工学院学报 J o u rna l o f G u a n g d o n g U n i v e r s i t y o f P e t r o c h e mi c a l T e c h n o l o g y VD 1 ． 2 3 N o ． 1 F le b ． 2 O 1 3 不整合构造对油气 的控制作用 杜银元 ， 文志刚 ， 王登 ， 李陈。 1 ． 长江大学油气资源与勘探技术教育部重点实验室， 湖北 荆州 4 3 4 0 2 3 ； 2 ． 长江大学地球环境与水资源学院， 湖北 武汉 4 3 0 1 0 0 ； 3 ． 中国石油青海油田分公司钻采工艺研究院， 甘肃 敦煌 7 3 6 2 0 2 摘要 地层不整合对油气成藏具有重要作用， 不整合面上 形成的油气藏均与不整合面有关。论述了不整合面结构、 类型 以及不整合面上下岩性配置与油气成藏的关系， 得出不 合与油气成藏的关系主要表现为不整合面上、 下发育的储集砂体 不仅可以为油气提供良好的侧向运移通道， 而且可以把不同时代的储积层 、 断裂等连接起来组成区域性的运移通道网络 组， 不整合面之上的风化粘土层还可形成良好的盖层。构造不整合可以使早先形成的油气藏的盖层被剥蚀冲刷或者对储 层进行改造 ， 导致不整合形成的油气藏发生各种稠变作用或者散失， 而稠变后的原油， 对晚期的油气成藏具有封堵作用。 关键词 不整合； 油气藏； 运移通道 ； 圈闭； 稠变 中图分类号 I 5 4 2 ． 3 文献标识码 A 文章编号 2 0 9 5 2 5 6 2 2 0 1 3 0 1 0 0 9 1 0 4 自2 0 世纪3 0 年代 L e v o rs e n ⋯发现不整合与油气的关系后， 国外许多学者对此内容进行了研究l * 3 ] ， 并 发现了许多与不整合有关的油气藏或油气田， 如委内瑞拉 B o l i v a r 沿岸油田、 蒙大拿州的 C u t b a n k油田、 澳 大利亚的G i p p s l a n d 油田。国内学者在 2 0 世纪 8 0 年代初也注意到不整合对于油气聚集的重要性， 之后陆 续有学者开始研究不整合的控油作用_ 4 I 6 J ， 并发现了与地层不整合圈闭有关的任丘油田、 塔河油气田等。 随着勘探程度的提高， 地层不整合油气藏已逐渐成为陆相断陷盆地当前和未来的重要勘探 目标与增产的 重要领域。本文在查 阅了国内外大量文献资料 的基础上 ， 综述了不整合的主要类型和空间结构 ， 重点探讨 了不整合对油气的控制作用。 1 与油气相关的不整合类型及其特点 不整合的形成过程可以归纳为风化、 侵蚀、 沉积压实成岩三个阶段。在纵向上， 多划分为三层结构， 不 整合面之上岩石 主要为底砾岩和水进砂体 、 风化粘土层 古土壤 及半风化岩石。按成因机制可将不整 合划分为两大类 ， 再按剖面形态及地层发育特征将其戈 Ⅱ 分为 1 2 小类。常见的且与油气成藏关系较密切的 不整合主要为以下 5种类型 J 。 褶皱不整合 褶皱不整合形成的背斜一般内部发育多个沉积间断面， 具有地层近对称分布的特征， 使 其烃源岩、 储集层、 运移通道具有双向性， 由生烃中心指向油气聚集区， 形成多种类型的油气藏， 如背斜潜 山油气藏、 盖层披覆油气藏、 地层油气藏、 地层 一 岩性油气藏等。 断褶不整合 其具备褶皱不整合所有的成藏条件 ， 断层的存在也对油气成藏起到关键作用 。断褶不整 合中断层的存在不仅可以成为油气垂向运移的良好通道， 使深部油气向浅部运移， 而且还可构成侧向封 堵， 在其下盘形成多个圈闭， 尤其是在断层活动强烈地带， 可形成多种类型油气藏， 如断层侧向遮挡油气 藏、 地层上倾尖灭油气藏、 褶皱潜山油气藏、 披覆背。 削截不整合 削截不整合一般经历了较长时期或多期的风化剥蚀， 次生孔隙发育， 且多套储层呈单斜 收稿日期 2 0 1 2 1 1 0 6 ； 修回日期 2 0 1 2 1 2 一 o 8 作者简介 杜银元 1 9 8 6 一 ， 女， 在读硕士研究生， 现从事储层地质和油气成藏研究。 广东石油化工学院学报 2 0 1 3 正 形态 ， 上倾尖灭 ， 为油气藏在其空间上成带分布提供了前提条件 ， 但由于其构造简单 ， 主要形成不整合遮挡 油气藏和地层型油气藏。 超覆不整合 多发育于坡度较缓的斜坡区， 是油气运移的良好通道。如果湖平面多期次的上升与下 降， 会导致底砾岩砂体在垂向上相互叠置， 若油源供应充足则构成多套含油层系， 易形成大规模的超覆不 整合油气藏。 平行不整合 平行不整合经历的构造改造较弱， 裂缝不发育， 半风化岩石较薄， 且不整合面之上往往只 发育水进砂体， 底砾岩不发育， 所以该类不整合储、 运、 聚的条件欠佳， 是控油意义较差的一类不整合。 2 不整合 对油气的控制作 用 不整合既可以作为油气运移的通道、 储集空间， 也可以作为遮挡条件， 所以不整合在油气成藏过程中 具有至关重要的作用 。而不同的不整合剖面类型及其纵向分层结构不仅决定了地层能否形成输导体系 或圈闭， 同时也影响了油气的运移模式、 距离及规模。总的来说， 不整合对油气的控制作用主要表现为以 下几个方面 2 ． 1 不整合对油气的封盖作用 盖层的好坏直接关系到不整合油气藏能否成藏， 不整合主要是依靠粘土层以及不整合上部的物性进 行封闭。当存在以下几种情况时， 不整合面对油气有封盖作用。 1 风化壳上部的风化粘土层在上覆沉积 物压实作用下岩性致密 ， 形成 良好 的封盖层。准噶尔盆地乌夏地区侏罗系底部发育一套厚达 2 5 m的风化 黏土层， 对该区三叠系油气藏起着重要的封盖作用。 2 不整合面之下的岩石表面孔隙被泥岩颗粒充填， 导致孔隙度和渗透率降低， 使得不整合面之下的表层部分物性变差， 不利于油气的运移， 起到封堵作用。 2 ． 2 不整合对油气的输导作用 不整合的纵向分层结构是控制油气沿不整合运移的主导因素， 不整合面之上的底砾岩和风化粘土层 之下的风化淋滤带、 裂缝系统是油气运移的良好通道[9 ] 。不整合面之上的底砾岩一般分布连续、 厚度适 中， 物性特征较好 ， 为“ 畅通型” 残积层 ， 是油气运移 的良好通道。大气淡水也可沿早先形成 的裂隙或风化 黏土层较薄的地区渗入下伏岩层， 使下伏岩层发生岩溶， 形成风化淋滤带， 次生孔隙发育， 使其具备良好的 储集空间， 且不整合下的半风化岩石经常因地层隆升、 风化作用、 构造作用产生裂缝， 它与遭受淋滤形成的 溶蚀孔洞系统在空间上相互切割 、 相互组合 ， 形成有利 于油气运移 的“ 孔 一洞 一缝 ” 网络系统 。有研究表 明， 不整合面之下半风化岩石较不整合面之上底砾岩有更强的输导油气的能力n 。 。 ， 且所有的基岩油藏及 潜 山油藏都位于不整合面之下 。 综合研究不整合面上、 下岩性配置关系及风化 粘土层的发育情况， 不整合的空间结构分为 Ⅱ大 类 见 图 1 ， 对油气 的运移输导作 用有利 的主要 为以下三小类 I 型 不整合面之上岩石为砂岩或砾岩， 且发育 风化粘土层 ， 半风化岩石为砂岩 、 砾岩、 碳酸盐岩、 火 山岩及变质岩中的一种。粘土层对油气起到分隔层 的作用， 不整合面上、 下岩石均可作为油气运移通 道， 构成油气运移的双重通道。 Ⅱ 1 型、 Ⅱ 2 型 不整合面之上岩石为泥岩或碳酸 盐岩时， 无论粘土层发育与否， 不整合面之上岩层均 通道类珊 空问结构 结 构类型 作崩 双 底 砾 岩 通 道 、 捌 闭 - - - E 。 重 、_ ，_ _， 。、- 、- _、‘ ， 、 _， -、_ ， 、_ _、 - _ 、 毳 封 堵 分 隔 层 蠢 半 风 化 岩 石 通 道 、圈闫 l I穗1 底 砾 岩 三 二 三 二 三 二 三巨萎宴妻 封 堵 疆1 封堵 分龋层 单 半风化岩石 通道、圈f j l 运 底 砾 岩 二 ； ； 。 二 三 二 通 道 、 圈 fI1 i 风化牯土层 一 一 一 一 I 一 奂 一 一 封堵 分隔层 Ⅱ型 Ⅱ 2 型 半风 化岩石 封堵 底 砾 岩 E 、 _ ， 。 、 - 。 ’ _ ’ - 、 一 ． 二 r ． 阜 型 r 半风化岩石 匕] 砂岩 固砾岩 E三j 泥岩 瑶圜醴粘土层 尽羞鲁 碳酸盐岩吕吕宣 火山岩 嚣变质岩 对油气起封堵作用。只要半风化岩石为砂岩、 砾岩、 图1 陆 相断陷 盆地不 整合空间结 构宏观运移通道类 型 碳酸盐岩、 火山岩及变质岩中的任何一种， 可形成油气运移的良好通道。 Ⅱ3 型 不整合面之上为砂岩或砾岩， 粘土层不发育， 不整合面之下为砂岩、 砾岩、 碳酸盐岩、 火山岩及 变质岩的一种， 不整合面上、 下的岩层共同构成油气运移的通道， 对油气起输导作用。 第 1 期 杜银元等 不整合构造对油气的控制作用 9 3 2 ． 3 不整合对油气圈闭的作用 由于不整合面形态变化及其上下储集层组合形式的不同， 可以构成多种类型的圈闭H 。当不整合空 间结构类型为 I 型时， 不整合面上、 下均可形成油气藏， 不整合面之上形成地层超覆油气藏， 不整合面之下 形成不整合遮挡油气藏或不整合潜古山油气藏。当不整合空间结构类型为Ⅱ1 型时， 只在不整合面之下 形成不整合遮挡油气藏。当不整 合空间结构类型为 Ⅱ 2 型时， 只能在不整合面之上形成地层超覆不整合 油气藏。当不整合空间结构为为 Ⅱ 3 型时， 如果上覆地层发育良好的盖层， 不整合面上下岩层均可作为油 气聚集的场所， 但并非所有不整合面附近的圈闭均可形成油气藏， 由于不整合面上、 下地层的岩性不同， 导 致其不同部位的运移阻力也不同， 而油气总是沿着 阻力小的地方运移， 只有油气沿不整合面“ 作线状” 运移时， 位于油气“ 线状” 运移通道上的圈闭才能形 成油气藏u 引。 综上所述 ， 不整合面之上主要 形成地层超覆 型 圈闭、 岩性 圈闭 ， 不整合面之下主要形成古潜 山油气 藏和地层削截油气藏， 且在不整合面上、 下部的储层 中形成的油气藏均与不整合面有关。乐安油田位于 东营凹陷南缘斜坡带， 油源来 自于距离大于2 0 k m的 牛庄洼陷沙四上亚段烃源岩， 是典型的不整合油气 藏聚集区， 不仅油气藏规模大， 而且不整合油气藏类 图2 草古1 2 4 一 牛1 井南 北向 油藏剖面图 型多样 如图 2 所示 ， 发育地层超覆油气藏、 地层不整合遮挡油气藏、 潜山油气藏。 _ l 2 ． 4 不整合对油气的破坏与重建作用 不整合对油气的破坏和重建主要表现在以下三个方面 1 构造不整合可以使早先形成的油气藏的盖层被剥蚀冲刷或者对储层进行改造， 导致不整合形成的 油气藏直接或间接暴露于地表， 发生各种稠变作用 生物降解、 水洗、 氧化和逸散等 ， 即使盖层没有被完全 破坏， 也会使盖层的厚度减薄或者局部缺失， 使原油遭到不同程度的破坏， 若构造不整合与断裂相结合， 会 使深部的油气沿不整合面、 断裂面逸散。 2 不整合的形成对有机质的保存和保持高地温不利， 烃源岩只有进入了生烃门限后， 有机质才可能 大量转化为油气， 若地壳抬升， 会导致盆地中烃源岩的生烃作用被延缓甚至中断， 对油气的生成和成熟有 一 定的影响。即使生成油气， 成熟烃源岩比例也许会相对偏低， 同时影响油气藏的规模。另一方面， 仅当 二次沉降幅度 远 超过第一次沉降幅度时 埋藏深度超过生烃门限 ， 烃源岩中的有机质才会发生二次生 烃作用， 其生成的油气的总量和丰度可能会超过一次生烃的。 3 不整合的重建作用影响和控制着油气的晚 丽 ～ 期成藏。不整合破坏先期油气藏之后， 如果构造运 动稳定， 不整合面之上沉积大量的泥岩或者泥页岩， 形成良好的盖层， 则可以对遭受破坏的油气藏进行 封闭重建， 发生二次成藏或晚期成藏。另外 ， 遭受生 物降解和水洗作用而形成的稠油， 对晚期的成藏也 具有封堵作用 ， 它可充当遮挡物， 阻止油气的散失或 进一步破坏。乌夏地区白垩纪末期燕Ⅲ幕运动导致 浅部油气重新调整， 油气沿不整合和部分活动断层 发生运移， 在稠油遮挡下成藏 如图3 所示 。 a 图 3 稠油封堵模式 图 3结 论 不整合的类型及其剖面分层结构对不整合油气藏的类型及其能否成藏有很大的影响， 古隆起、 古斜坡 广东石油化工学院学报 2 0 1 3 年 的削截不整合尖灭带及超覆不整合带内是寻找不整合油气藏的最佳地带。不整合 面 对油气聚集成藏既 有建设性作用， 又有破坏性作用。建设性作用主要有 ①为油气运移提供良好的通道； ②不整合面上、 下可 发育大量的不整合圈闭； ③可为烃源岩二次生烃提供必要条件。破坏性作用表现为对早期形成油气藏的 破坏 ， 主要是对盖层的破坏使油气大量散失或形成稠油 以及难于流动的沥青。 [ 参考文献] [ 1 J L e v o r s e n A I ．G e o l o g y o f P e t r o l e u m[ MJ ． S a n F r a n c i s c o F r e e m a n C o m p a n y ， 1 9 5 4 6 1 8 6 2 4 ． [ 2 ] B a i r d J A． U n c o n f o r m i t i e s n e g l e c t e d 0 n F i n d e r ’ s T o o l [ c ] ． G u l f C o a s t A o c i a t i o n o f G e o l o g i c a l S o c i e t i es， 2 7 t h A n n u al Me e ti n g ， 1 9 7 7 1 5． [ 3 ]B a t e s R L ， J a c k s o n J A． G l o s s a r y o f g e o l o g y [ M] ． F a l l s C h u r c h ． V i r g i n i a A m e r i c a n G e o l o g i c a l I n s t i t u t e ， 1 9 8 0 7 4 9 ． [ 4 ] 范昌育 ， 王震亮． 东濮凹陷北部东营组不整合类型及油气地质意义[ J ] ． 西北大学学报 自 然科学版， 2 0 1 1 ， 4 1 4 6 6 9 6 7 5． [ 5 ] 高长海， 查明． 不整合运移通道类型及输导油气特征[ J ] ． 地质学报 ， 2 0 0 8 ， 8 2 8 1 1 1 3 1 1 1 9 ． [ 6 ] 王艳忠， 操应长． 不整合空间结构与油气成藏综述[ J ] ． 大地构造与成矿学， 2 0 0 6 ， 3 0 3 3 2 6 3 3 0 ． [ 7 ] 查明， 吴孑 L 友． 断陷盆地油气输导体系与成藏作用[ M ] ． 北京 石油工业出版社 ， 2 O 0 8 ． [ 8 ] 陈涛， 蒋有录． 济阳坳陷不整合结构的发育过程及发育模式[ J ] ． 油气地质与采收率， 2 0 0 5 ， 1 6 5 3 3 3 6 ． [ 9 ] 曹剑 ， 胡文． 准噶尔盆地油气沿不整合运移的主控因素分析[ J ] ． 沉积学报， 2 0 O 6 ， 2 4 3 3 9 9 4 0 6 ． [ 1 O ] 付广 ， 段海凤． 不整合及输导油气特征[ J ] ． 大庆石油地质与开发， 2 0 0 5 ， 2 4 1 1 3 1 6 ． [ 1 1 ]C h u n g - H s i a n g P a o ． P e t r o l e u m i n b a s e me n t I o c k s [ J ] ． A A P G B u l l ， 1 9 8 2 ， 6 6 1 0 1 5 6 7 1 6 3 1 ． [ 1 2 ]吴孔友， 查明． 准噶尔盆地二叠系不整合面及其油气运聚特征[ J ] ． 石油勘探与开发， 2 0 0 2 ， 2 9 2 5 3 5 6 ． [ 1 3 ]袁秉 ， 衡林梁． 重要的油气圈闭一不整合圈闭[ J ] ． 石油勘探与开发， 1 9 8 5 1 1 7 ． [ 1 4 ] 陈建平， 查明． 准噶尔盆地西北缘斜坡区不整合面在鸿气成藏中的作用[ J ] ． 石油大学学报 自 然科学版， 2 0 0 0 ， 2 4 4 7 5 7 8． [ 1 5 ] 宁方兴． 东营凹陷乐安油田不整合结构与油气聚集[ J ] ． 石油地质， 2 0 O 8 ， 1 8 3 1 8 2 2 ． T h e Co n t r o l l i n g Ro l e o f Un c o n f o r mi t y t o Oi l a n d Ga s DU Y i ny u a n ， WE N Z h i g a n g I ，WA NG D e n g I ，L I C h 1 ． K e y L a b o r a t o r y o f E x p l o r a t i o nT e c h n o lo g yf o r O i l a n dG a s R e s o u r c e s ，M i n i s t r y o f E d u c a t i o n ， Y a n g t z eU ni v e r s i t y ，Wu h a n 4 3 0 1 0 0 ，C h i n a ； 2． S c h o o l o f Ea r t h E n v i r o n me n t a n d Wa t e r Re s o u r c e， Ya n g t z e Un i v e r s i ty，Wu h a n 4 3 0 1 0 0，C h i n a ； 3 ． O n U i n g a n d P r t M u c ti on R e s e a r c h In s t i t u t e ，Q i n g h a i O i l fi e l d B r a n c h C o m p a n y ， P e tr o l C h i n a ，D u n h u a n g 7 3 6 2 0 2 ，Ofi n a S t r a t i g r a p h i c u n c o nfo r mi t y h a v e a n i mp o r t a n t e ff e c t O H o i l a n d g a s a c c um u l a t i o n ，a n dt h e f o r ma ti o n ofo ilg a s p o o l s l o c a t e d i nt h e u p a n d d o w n o fu n c o n f o r mi t y s u r f a c e i s r e l a t e d t o t h e s u r f a c e ．T h i s p a p e r d i s c u s s e s t h e s t r u c t u r e and t y p e s o f u n c o n f o r mi t y s u r f a c e ，and t h e relat i o n s h i p b e t ween l i t h o l o g y c o n fi g u r a t i o n o fthe u p a n d d o w n o f u n c o n f o r mi t y s u r f a c e and f o r ma ti o n o fo i l g a s p o o l s ．Wh a t ’ s n i o l ，the r e l a ti o n s h i p b e t w e e n the m ma i n l y d i s p l a y s i n the r e s e r v o i r d b o d y of the u p an d d o w n o f u n c o n f o rm i t y s u r f a c e b e i n g a s o i l g a s mi g r a ti o n c h a n n e l ， f o r m i n g u n c o nf o r m i t y t r a p s and S O o n ．U n c o nf o m i t y c a n n o t o n l y fo r m r e gi o n a l o i l g a s mig r a ti o n c h a n n e l n e t w o r k as e x c e l l e n t l a t e r a l o i l g a s m i g r a t i o n c h a n n e l ， b u t a l s o th e w e a th e re d c L a y h y e r o n u n c o n f o r m i t y s u r f a c e C a l l b e g o o d c o v e r ． H o w e v e r ， u n c o nf o r mi t y ma y b e b a d t o o i l g a s re e r v o i l i n s o me c a s e s ．S t r u c t u r a l u n c o nfo ma i t y c a n e r o d e t h e c o v e r i ng e a r l i e r and[r a n s f o r n l r e s e r v o i r ．1 e a d i ng t o the t h i c k e n i n g a n d mi s s i ng of o i l a n d g a s ．I n the m e ant i me ，the thi c k e n i ng o i l C an p l u s the l a t e r o i l g a s a c c um u l a t i o n ． Ke y wo r d s un c o nfo r mi t y ；r e s e r v o i r ；mi g r a ti o n p a t h wa y ；t r a p p i n g ；t h i c k e n i n g