朝长地区扶扬油层油气成藏模式及控制因素.pdf

石油天然气学报 江汉石油学院学报 2 0 1 0 年 1 0 月第 3 2 卷第 5 期 J o u r n a l o f O i l a n d Ga s T e c h n o l o g y J ． J P I o c t ． 2 0 1 0 V o 1 ． 3 2 N o ． 5 朝长地区扶扬油层油气成藏模式 及控制 因素 郭艳平 大庆油田 有限 责任公司勘探开发研究院， 黑龙江大庆1 6 3 7 1 2 [ 摘要 ]松辽盆地朝长地 区扶余油层主要有构 造、岩性 、断层一 岩性 、构造一 岩 性 4种油 气藏类 型，在研 究 油 气藏 类型及特征 的基础 上，通过油气分 布规律 和成 藏期 次 的研 究 ，总结 出朝长地 区油 气成 藏模 式有 2 种，即上生下储垂向成藏模式和侧 向运聚模式，并确定 了油气成藏与分布的主控因素青 山口组沉积的 大段泥岩既是 区域性盖层 ，又是 良好 的烃源岩 ；断层 、砂体 或 二者构 成 的空 间网络 为油 气运聚提 供 了 良 好通道 ；先期沉积 的砂体经过 后期构造 运动 ，并 与后者 有机 配合 形成各 种类 型 的圈 闭，为 油气提 供 了储 集 空间；源岩 的超压 、浮力 以及流体势 为油气的运移提供 了强有力 的动力。 [ 关键词]扶余 油层 ；成 藏期次；成藏模式；主控 因素 [ 中图分类号]T E l 2 2 ． 1 [ 文献标识码]A [ 文章编号]1 0 0 0 9 7 5 2 2 0 1 0 0 5 一O 1 7 1 0 5 朝长地 区位于松花江以北 、丰乐以南 ，东起 四站西至肇源一带。构造位置处于松辽盆地中央坳陷区 的朝阳沟阶地一 宾县王府 凹陷一带，二级构造单元包括朝 阳沟阶地、长春岭背斜带和宾县王府 凹陷，整 体上构造主体方 向为北东 向和北北东向，构造最高点位于长春岭背斜带内，最低点位于三肇凹陷内，主 要三级构造单元包括朝阳沟背斜、翻身屯背斜、薄荷 台鼻状构造 、裕 民鼻状构造、大榆树鼻状构造 、四 站 向斜 、东大沟向斜 7个三级构造单元。朝长地区是 目前松辽盆地油气勘探的重点地区之一，油气勘探 层位既有下部的杨大城子油层和扶余油层 简称扶扬油 田 ，又有上部的葡萄花油层 。其 中以扶余油层 为主 ，目前已发现了肇州 、朝阳沟油田。油源对 比资料表明 ，该区原油主要来 自青山口组和嫩江组一段 成熟烃源岩。盖层主要是青山 口组和嫩江组一段的大套泥岩口 ] 。该区扶余油层成藏条件复杂 ，经过近 2 0年 的开发 ，随着油 田主体含 油 区块 的相 继 动用 ，剩余 未 动 用 及空 白 区主 要位 于 油 水分 布 复 杂 区 ，因 此有必要研究该区油气的成藏模式和成藏及分布的控制 因素。 油藏类型及油水分布规律 1 ． 1油气 藏类 型 朝长地 区面积大 ，储 层物 性差 异大 ，构 造形 态 多样 ，发育 多类 油藏 。 1 构 造 油藏该类 型油气 藏 主要 分布在 朝 阳沟 背斜 、翻 身屯 背斜 、长 春岭 背斜 和三站 背斜 。 2 岩 性 油藏主要分 布在 朝 阳沟 西北翼 ，储层 砂 体主 要 由 水 下 分 流 河道 形 成 ，砂 体呈 断 续 条 带 状或 透镜 状镶嵌 于 周 围的分 流 间湾泥 质沉积 之 中 ，砂 地 比一般 小 于 2 5 。 3 复 合型 油藏 当断 层 与斜坡 带 构 造 走 向、或 者 砂 体 展 布方 向与 构 造 走 向以一 定 的 角 度 相交 时 ， 就 会形 成不 同程度 的 构造一 岩 性复 合型 圈 闭 。朝 长地 区扶 杨 油 层 复合 型油 层 主要 包 括 断层 一 岩 性 和构 造 一 岩性两种复合类型 ，其 中，断层一 岩性复合型油藏主要分布在朝 阳沟阶地西北翼带 ，构造一 岩性复合型油 藏主要分布在裕民鼻状构造 、薄荷台鼻状构造和大榆树鼻状构造。朝长地区扶杨油层油气藏类 型分类 见表 1 。 [ 收稿日期]2 0 1 0～0 30 5 ． [ 作者简介]郭艳平 1 9 8 3一 ，女 ，2 0 0 6 年大学毕业 ，助理工程师 ，现主要从事油藏精细描 述方 面的研究工作。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 石油天然气学报 江汉石油学院学报 2 0 1 0年 1 O月 表1 朝长地区扶余油层油气藏类型分类表 圈 闭类型 油气藏类 型 油气藏模式 图 特 点一 主要 分布区域 构 造 一 被 断 层复 杂化酌 ； 背 斜 构 造 主 控 成 藏 ， 含 油 层 位 多 ， 朝 阳 淘 背 斜 翻 身 圈闭 层状背斜油气藏一 ＼ } f ／ 虽被断层切割成多块，仍具有相 屯背斜和长春蛉背 对统一的油水界面。 斜 砂 岩上倾 尖 灭滩 一般发育于斜坡地带，沿着地层 气藏 的上倾方向储层的岩性或物性逐 朝阳淘油田西北冀 ．晰交差至尖灭。 斜坡带一 岩性 圈 闭 ≮ 0 7 油气的存在主要是依靠砂岩向四 砂 岩透镜 体 油气 、 i 周 逐 渐 变 薄 或 物 性 变 差 所 至 ， 一 三 肇 凹 陷 i晚 ．’ 股 面 积 较 小 。 ’、 由反、顺向 正断层共同夹持而成 朝阳f 句 油田西北翼 断层． 岩性油气藏一 ＼． ． 的断垒，在断垒圈闭 高处聚集成 斜坡带 、裕民和大 藏 。两侧的断层均为油气运移的 瑜树鼻状构造 复合一 l 通道 圈闭 在背斜构造及断鼻构造背景上， 油气分布受构造和岩性共同控 裕民鼻状构造、薄 构造． 岩性油气藏一 荷台鼻状构造和大 制 。油气藏面积大于背斜构造及 榆树鼻状构造 断鼻构造所圈定的面积 1 ． 2油 水 分 布 规 律 ． 扶 杨油层 纵 向上油水 关 系总体 上遵循 重力 分异原 则 ，以上 油下水 为 主 ，由于构 造和 岩性控 制 ，砂体 被断层 切割 ，相互 连通 ，构成 油气 运移 的通道 。砂 体和 断层在 空 间上发 育不均 衡 ，以及 断层 封闭性 的好 坏 ，决 定相 临断块 油水界 面不 同，即使在 同一 断块 内 ，从 构造 轴部 向翼 部油水 界 面亦不 同 ，油水界 面随 油层埋藏深度加深而加深 。全区无统一的油水界面，油水界面总体表现为东南高、西北低的趋势。纵向 上 ，油 气水分 布遵 循重力 分 异原理 ，在构 造轴 部储 层发 育 区 ， 自上 而下 为 气 层一 油层 一 油水 同层一 水 层 、 气层一 水层 、油 层一 水层 等 3种组 合形式 ，在 构造翼 部或 非均 质性较 强 的储层 ，流体 分 异较差 ，出现 油气 或油水 倒置 现象 。 平面上油水分布受三级构造宏观控制，四级构造油气差异富集 ，平面上含油范围总体上从下到上逐 渐变大的趋势。该 区主体 的 3个三级构造连片含油 ，靠近背斜轴部地区扶一油层组基本上为纯油区，构 造翼部属于油水过渡带 ，出现油水 同层或油夹层、水夹层。扶余油层 3 个油层组纯含油面积 自上而下变 小 ，各 井 区之间无 统一 的油水 界 面 。 2 成藏期次 据构造发育史研究成果 ，嫩江组一段沉积时期 ，三肇凹陷大部分地区青山口组一段地层埋深 已达到 或超 过 1 1 0 0 m，率 先进入 生 油 门 限 ，此 时超 压 已形 成 。到 嫩 江 组 沉 积 晚期 ，埋 深增 加 到 1 6 O O m 以上 ， 地层温度达到 8 0 ℃以上 ，形成的异常高压达到岩石 的破裂压力，泥岩微裂缝产生 ，并使原来封闭的断 层开启 ，油 气开 始 向扶 杨油 层运移 。随着盆 地持续 快 速沉 降 ，异 常高 压一 断层 开启 一 排 烃 压 力释 放 一 断层闭合 超 压 系统 封 闭一超 压增 长 ，这一 过程反 复进 行 ，油气 旱幕式 向扶 杨油层 储层 注入 ，排烃 过程 一直持续到 早 白垩纪末 期 ，这 相 当于第 一期 油气充 注 。 嫩江组 沉积 末期发 ■ 了一次规 模较 大 的构造 反转 运 动 。使 盆 地 擎体 抬 升 ．- 三 肇 凹陷 形成 构 造雏 形 ， 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 2卷第 5 期 郭艳平 朝长地 区扶扬油层油气成藏模式及控制 因素 嫩江组上部地层遭受剥蚀 ，青山口组一段地温降低 ，异常压力得以释放 ，因此油气充注在嫩江组沉积末 期之后有一个短暂的间歇期 ，流体包裹体分析已证实了这次构造活动的存在 。同时构造运动打破 了扶杨 油层中的压力平衡 ，使早期注入 的油气沿输导体系重新分配 ，在构造应力和油气本身的浮力作用下向长 垣 构造 高部 位侧 向运 移 ，在合 适 的岩性 圈 闭 中聚集成 藏 ，这是 扶杨 油层 的第 一 次成藏 。第 2 期 油气 充注 始于晚 自垩纪早期 ，一直持续到明水组沉积末期 ，该期三肇凹陷青山 口组一段地层埋深超过 2 2 0 0 m，地 层温度超过 1 1 0 ℃ ，油气大规模 向扶杨油层运移 ，通过断层的连通，青 山L I 组一段泥岩层的超压有可能 延伸到紧邻的扶杨油层之中，直到流体注人到渗透性砂岩之中。早第三纪前的构造活动结束了这次油气 充注，此次构造运动使三肇 凹陷构造定型 ，诱发油气发生侧向运移 聚集 ，开始 了扶杨油层的主要成藏 期 。这个过程中地层抬升 、大面积遭受剥蚀 、地温剧降 ，之后进入一个 比较长的排烃间歇期。第 3 期油 气充注发生于晚第三纪至今 ，该期油气充注规模较小 ，以扶杨油层 内部的油气侧向运移聚集作用为主， 此 为第 3个 成藏期 s 。 3 油气运聚成藏模式 通 过对 朝长 地 区典型 油气 藏静 态地 质要 素和 动态 地质 过程 的分 析 ，根据 油气 成藏 过程 、油 气藏形 成 机 制 和分布 特点 ，研究 区油气成 藏模 式 有二种 上生 下储 垂 向成藏 模式 、侧 向运 聚模 式 图 1 。 三 肇 凹 陷 { 斜 坡 带I 朝 阳 沟 阶 地 斜 坡 带 长 眷 岭 背 斜 带 油 地 凹 陷区 上生 下储 成 藏 模 式 l 构造隆 起带侧向 运移成 藏模式 断 块 油 气 藏 f 岩 性 油 气 藏 I 构 造 油 气 藏 岩 性 油 气 藏 构 造 油 气 藏 层 层 ／ Q n } Qn J F I Qn ． Fl I 霪 ．／／ FⅡ I Q n 二 I ． r ＼ J ／ Y ／ 图例 一 圈 生油岩 -l__ 油气藏 l 盖 层 圈 油气运移方向 图 l 朝长地 区扶余油层成藏模式 图 1 上生下储垂向成藏模式 三肇凹陷与王府凹陷青山 口组一段烃源岩的成熟期是嫩江组沉积期末 、 明水组沉积期末和古近纪末 ，是给朝长地区扶杨油层供烃 的 2个生烃凹陷。由于快速沉积和上覆地层的 不断加厚引起沉积物的压实和孔隙中流体逸散之间不平衡 ，带动了水热增压作用、蒙脱石转化为伊利石 的成岩作用 ，造成地层孔隙流体压力高 。并且 由于烃类生成能引起体积增加 ，最终在嫩江组沉积期 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 石油天然气学报 江 汉石油学院学报 2 0 1 0年 1 0月 末形成 了青 山 日组一段 地层 超压带 。在 岩石 的差 异应力 、流 体异 常压 力 、构造应 力 等作 用下 ，青 山 口组 一 段 泥岩发 生破 裂 、错 动 ，即断层 、断裂缝 。断裂缝 一般发 生在 构造 应力 集 中的地段 、断裂带 、断层 附 近。从而 ，三肇凹陷和王府凹陷青 山口组一段生成的成熟烃类在地层超压作用下 ，经 T。 层的密集断裂 垂 向运 移至下 覆 的扶杨低 压 砂岩储 层 内 。 这种模式的特点是油气运移距离短 ，供烃持续时间长，断裂发育，油气主要沿断裂垂向运移 即可在 构造圈闭中聚集成藏 ，几乎不需要作侧 向运移，以断块油气藏为主，少量岩性一 断层油气藏 。“ 上生下储 垂 向成藏模式”主要发生在朝长地区西北侧三肇凹陷的光荣构造群 、丰乐构造群和肇州鼻状构造等局部 构 造 内 图 1 。 2 侧向运聚模式 杨大城子油层物性好 ，砂体厚且延伸长；而扶余油层砂岩不发育，砂体呈透镜 状 ，且 物性差 ，使杨 大城 子油层 成 为油气 侧 向运移 的 主要 通道 。而 且 T 层 发育 的大 量 断裂 主要 是 中 期活动的断裂 ，少量晚期活动的断裂的存在 大大地改善 了运移条件 ] 。渗透性砂体 与断层 的有机 匹 配 ，是三肇凹陷、王府凹 陷向朝 阳沟阶地和长春岭背斜带油气二次运移的主要通道 。嫩江组沉积期末、 明水组沉积期末 、古近纪末 ，朝长地‘ 区扶杨油层发生反转构造运动 ，形成 了长期发育的继承性古隆起带 一 朝长 背斜带 。在 抬升 隆 起 过程 中 ，由于 应 力释 放 松 弛 ，差 异应 力 变 大 产 生 剪切 破 裂 ，使得 大量 的 T 层的密集断裂变成开启性断裂 ，造成朝长背斜带扶杨油层与两凹陷扶杨油层之间的势差进一步变大。这 样 ，在每个主成藏期 ，两大生烃凹陷的青一段成熟油气 ，在地层超压作用下、经 T 。 层断裂垂 向运移至 下覆的扶杨低压砂岩储层 内。然后 ，在 “ 凹陷高势、背斜低势”整体的势差格局下 ，油气一方面沿杨大 城子 油层从 凹陷 内向背 斜带 进行 侧 向运 移 ，另一方 面沿 T 。 层 断 裂 由杨 大城 子油 层 向扶 余 油层 向上运 移 图 1 。 4 油气成藏与分布主控因素 通 过对 朝长 地 区扶杨 油层油 气源岩 、储 集岩 、烃 源岩 的生和 油气运 聚史 等 油气藏 静态地 质 要素和 动 态地 质过程 的综 合分析 ，认 为油 气成藏 控制 因素 主要有 5 个 方面 。 1 青 山口组沉积 的 大段 泥岩 既是 区域 性盖层 ，又是 良好 的 烃 源岩 松 辽 盆地 泉组 三 、四段 的扶杨 油层属 于下 部含 油组合 ，其 上覆 地层青 山 口组 至 嫩江组沉 积 时期 ，盆地 沉降 最强 烈 ，三肇 凹陷 与王府 凹 陷都沉 积 了大套 湖相地 层 ，青 山 口组 到嫩二 段 ，上千米 厚的 地层几 乎全 是泥 岩 ，其 中青 山 口组一 段黑 色 泥岩厚 6 0 ～1 0 8 m，它不仅是扶杨油层的良好的生油层 ，也是 良好区域性盖层 ，这套盖层具有泥岩岩性 纯 ，可 塑性好 ；厚度大 、分 布范 围广 、延续稳 定 的特点 。 朝长地区油源对比显示 ，朝阳沟阶地的油气主要来 自三肇凹陷青山口组-一段烃源岩 。三肇凹陷青山 口组 暗色 泥 岩 厚 度 6 O ～ 1 0 6 m，有 机 碳 含 量 0 ． 5 6 4 ～ 4 ． 7 2 ，平 均 2 ． 4 6 ；氯 仿 沥 青“ A”含 量 0 ． 2 1 3 1 ％～1 ． 7 O ，平 均 0 ． 5 9 5 6 ；总 烃 0 ． 0 1 2 ～ 0 ． 1 1 9 ％ ，平 均 0 ． 0 4 5 。王 府 凹 陷 的 青 山 口组 一 段为黑色、灰黑色 泥岩，厚 6 7 ～1 0 8 m，有 机碳含 量为 0 ． 2 4 ～5 ． 9 4 6 ％，平 均 2 ． 8 9 l ；氯仿沥青 “ A”含 量 为 0 ． 。1 3 8 ～1 1 ． 3 1 7 ，平 均 4 ． 4 1 7 ；总烃 为 0 ． 4 6 7 ～6 ． 4 5 2 ，平均 3 ． 3 4 5 ；热解 生烃 潜量 S S 为 0 ． 7 5 ～7 1 ． 5 9 mg ／ g ，平均 2 1 ． 7 8 mg ／ g 。综合分析 ，三肇和王府凹陷青 山口组一段的烃 源岩有 机质 丰度 高 ，母 质类 型好 ，热演化 程 度较高 ，具 有较好 的生 烃潜 能 ，均属很 好 的生油 岩 。 2 砂体与构造相互匹配形成的圈闭，为油气提供 了良好储 集空间 朝长地区扶杨油层的正 向构造 基本 与扶杨 油层 的油气 成藏 同步 发展 ，储 层 的砂体 形成 于泉头 组 三 、四段沉 积时期 ，比首次 油气 成藏 时 期 嫩江组沉积期末差不多早 2 7 Ma ，故扶杨油层的砂体 的称为先期砂体 ，构造相对于砂体称为后期 构造 。 杨大城子油层主要发育边滩与泛滥平原 ，砂体 比较发育。扶杨油层的单砂体在平面和纵向连通性较 差 ，但 砂体在 空 间上错 叠连 片 ，并 与嫩 江期末 形成 的正 向构 造 互 相 匹配 ，可 形成 大面 积 的岩 性一 构造 或 岩性圈闭，为油气提供了有利的储集空间。 3 断层 、砂体 或二 者构 成 的空 间网络 为油 气运聚提 供 了 良好 通道 研 究 区断 层发 育 ，以南北 向为 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 2 卷 第 5 期 郭艳 平 朝长 地区扶扬油层油气成藏模式及控制因素 主 ，这些 断层 沟通 青 山 口组烃 源岩 和砂 体 ，为青 山 口组一 段生成 的 油气 向下运 移至扶 杨 油层提 供 了 良好 通道 ；同时渗 透性砂 体 既是油 气运 移 的通道 ，也 是很好 的储 集层 ，位 于运 移指 向上 的 四级构造 是最 有利 的油气聚集场所，其次是位于运移指向上的岩性圈闭。因此 ，断层、砂体或二者构成 的空间网络为油气 运 聚提供 了 良好通道 。 4 源岩 的超压 、浮力 以及 流体 势 为油 气的运 移提供 了强有 力 的动 力 烃类 由生 油源 岩 进 入储 集 层 的初 次运 移必 须具备 2个 条件 源 岩 的内部 流体 压力超 过相应 深 度的 静水柱 压力 ；源 岩 中烃 的饱 和度 需 要达 到一定 的值 。三 肇 凹陷与 王府 凹陷 的青 山 口组 一段 生油 源岩完 全 能满足 上述 2个 条件 。根据 前人 的 研 究成 果 ，三肇地 区青 山 口组 一段泥 岩 流体在超 压 下下排 厚度 可达 2 5 4 5 m，而且 超压 流体 以扶杨 油层 T 层 断层 为通 道 ，向下排 注 到扶杨 油层 中 ，可 向下 运移 2 6 5 5 2 2 m。地 层超压 是青 山 口组 一段 油气 向下运 移 的动力 。 当青 山 口组一 段 生成 的油气 向下进 入扶 杨油 层等 输导 层后 ，油 气开始 进行 大规 模 的二次 运移 。根据 蔡 希源 等人 1 9 9 9 研 究成果 可 知 ， 自嫩江 组沉 积末 迄今 ，扶杨 油层 油势 场分 布具 有 区域 性 ，分布格 局 是 自三肇 凹陷、长岭凹陷和古龙凹陷向朝阳沟阶地和扶新隆起 ，由高势区向低势区递变 ，而且扶杨油层 的油在嫩江组沉积末期之前已进入储层 输导层并开始在输导层内进行二次运移。因此 ，研究区扶杨 油层在嫩江组沉积末期之后的油势场分布特征必然控制油气的运移方向。 因此 ，朝长地区扶扬油层油气成藏的关键是三肇和王府两大生烃凹陷的青山口组 一段烃源岩成熟史 与朝 长背斜 带 隆升史 之 间的 良好 时空 耦合 作用 。亦 即 ，朝长地 区扶 杨油 层处 于分别 以三肇 凹陷 、王府 凹 陷 的青 山 口组一 段烃 源岩 为 中心 的两 个含 油气 系统 的重 叠 区 。 5 结 论 1 松辽盆地朝长地区扶余油层主要有构造 、岩性 、断层一 岩性、构造一 岩性 4 种油气藏类型。 2 朝长地区油气成藏模式有 2种 ，即上生下储垂向成藏模式和侧 向运聚模式。 3 油气成 藏与 分布 的主控 因素 青 山 口组 沉 积 的大 段 泥 岩 既是 区域 性 盖层 ，又 是 良好 的烃 源岩 ； 断层 、砂 体或二 者构 成 的空 间网络 为油 气运 聚提供 了良好通 道 ；先期沉 积 的砂体 经过后 期 构造运 动 ，并 与后者 有机 配合 形成 各种类 型 的圈 闭 ，为 油气 提供 了储集 空 间 ；源岩 的超压 、浮力 以及 流体 势为油 气 的 运移 提供 了强有力 的动力 。 、 [ 参考文献] [ 1 ]陈建林 ，王果 寿，朱建辉 ，等 ．长岭凹陷深层成藏 主控 因素及勘探方向分析 E J ]．石油天然气学报 ，2 0 0 6 ，2 8 3 2 6 ～2 8 ． [ 2 1霍秋立 ，冯子辉 ，付丽 ．松辽盆地 三肇 凹陷扶杨油层石油运移方式 E J ]．石油勘探 与开发 ，1 9 9 9 ，2 6 3 2 5 ～2 7 ． E 3 ]付广，于丹 ，孟庆芬 ．西斜坡区萨二 、三油层油气运移特征及对成藏的作用 E J ]．油气地质与采收率 ， 2 0 0 5 ，1 2 4 3 9 4 3 E 4 ]查明，张一伟 ，邱楠生 ．油气成藏条件 及主控 因素 [ M]．北京 石油工业出版杜，2 0 0 3 ． 7 1 ～9 5 ． E 5 ]高瑞琪 ，蔡希源 ．松辽盆地油气 田形成条件与分布规律 [ M]．北京 石油 工业 出版社 ，2 0 0 0 ． 2 1 9 2 2 3 ． E 6 ]王圣柱 ，金强 ，王强 ，等 ．东 营凹陷胜培地 区油气运移方向研究 E J - ]．油气地 质与采 收率 ，2 0 0 4 ，1 1 6 1 9 ～2 l _ E 7 ]迟元林 ，萧德铭 ，殷进垠 ．松辽盆地三肇凹陷区上生下储 “ 注人式”成藏机制 [ J ]．地质学报 ，2 0 0 0，7 4 4 3 7 1 ～3 7 7 ． [ 编辑] 宋换新 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m