大港油田埕北断阶带油气成藏过程分析.pdf
石油天然气学报 江汉石油学院学报 2 0 0 8 年8 月第3 0 卷第4 期 J o u r n a l o f Oi l a n d G a s T e c h n o l o g y J . J P I A u g . 2 0 0 8 V o 1 . 3 0 N o . 4 -4 7 大港油 田埕北 断 阶带油气成藏 过程分 析 高长海 ,查 明 中国 石油大学地球资源与信息学院, L I_I E , 东营2 5 7 0 6 1 [ 摘 要]在对大港油 田埕北断 阶带油气成藏条件及其空 间配置关 系进 行分析 的基础上 ,利用流体 包裹体 技 术确定 油气成藏 期次 ,结合 生烃史模 拟、 油源 对 比和构造 演化史分 析结果 ,分析 油气运 移充 注方 式,剖 析 油气成藏过程 。结果表 明,古近 系沙 三段烃源 岩生成 的油气缓 慢 向埕北 断 阶带充注 ,形成 一定 规模 的 古 油藏 第 一期充注 成藏 ;明下段 末期 以来的构造运动造成研 究区断层活 动强 烈,导致早 期古油 藏的破 坏 和沙三段及 沙一段 烃源岩生成 的成熟油 气大规模 快速充 注,驱替 早期充注 的沙三段 生成 的油 气,形成 了大量断块 、断鼻油气藏 ,在新构 造运 动影响 下,导致 第一、第二期形 成 的油气 藏发 生调整 ,奠定 了现 今研究区油气分布格局 第二期充注成藏 。 [ 关键词]大港油田;埕北断阶带;成藏期次;成藏过程 [ 中图分类号]T E 1 2 2 . 1 2 [ 文献标识码]A [ 文章编号]1 0 0 09 7 5 2 2 0 0 8 0 4 0 0 4 7 0 7 准确分析含油气盆地的油气成藏期次 ,认识油气成藏过程 ,是深化油气分布规律 、提高油气勘探效 益的重要研究内容 ,具有十分重要的地质意义 。不 同时期人们研究油气成藏充注的手段不 同,传统的成 藏期分析主要从生、储 、盖、运、聚、保各项参数有效配置 ,根据构造演化史 、圈闭形成史与烃源岩生 排烃史作出推断n - z ] 。近年来 ,随着油气成藏期次和过程研究 的不断深入 ,提出了在油气分异特征 、包 裹体、储层沥青和成岩矿物年代学研究基础上的结合盆地构造演化史 、沉积埋藏史 、烃源岩热演化史研 究和各种成藏条件有效 匹配研究的综合研究油气成藏期次和过程的方法[ 3 q] 。 目前对大港油 田埕北断阶 带油气成藏期次的认识还不统一[ % 1 o 3 ,且尚未开展过油气成藏过程方面的研究 ,这无 疑阻碍了对研究 区 油气成藏规律的进一步认识 。因此 ,笔者在对大港油 田埕北断阶带油气成藏条件及其空间配置关系进行 分析的基础上 ,利用流体包裹体技术确定油气成藏期次,结合生烃史模拟 、油源对比和构造演化史分析 结果 ,分析油气运移充注方式 ,剖析油气成藏过程 ,以有助于研究现今油气可能赋存的有利地区,加强 勘探部署的准确性、科学性 ,加快油气勘探的进程 。 1 地质概况 埕北断阶带位于歧 I 1 凹陷向埕宁隆起过渡的斜坡部位,北起歧 I 1 凹陷的歧东构造带,南至埕宁隆起 北斜坡 ,西起羊二庄一 友谊地区,东至大港矿 区登记线,勘探面积约 1 2 0 0 k m。 图 1 。中生代 晚期 ,在 北西一 南东向拉张的区域应力场背景下 ,伴随埕宁隆起的发育 ,埕北断阶带在整体抬升的基础上 ,发育 了歧东 、张东 、张北、海 4井 、赵北、羊二庄、羊二庄南等主要断层 ,致使研究区由北 向南呈节节抬升 的断阶结构 ,形成了 “ 三阶一坡”的构造格局 图 1 。这些主控断层不仅 控制了研究 区的构造框架、 沉积作用 、油气的运移和圈闭的形成 ,而且受其控制发育了歧东、张东、张东东、赵东 、关家堡及埕海 等 6个局部构造。 自下而上钻井揭示的地层有古生界、中生界的中、下三叠统、中、下侏罗统和部分白垩系、古近 系的沙河街组沙三段、沙二段、沙一段和东营组、新近系的馆陶组和明化镇组、第四系的平原组。目 前 已发现了明化镇组 、馆 陶组 、东营组、沙一段、沙二段、沙三段、中生界和二叠系等 8套含油气层系。 [ 收稿日期]2 0 0 8 0 1 2 2 [ 基金项目】中国石油天然气股份公司科技攻关项目 2 0 0 6 技 4 6 8 1 。 [ 作者简介]高长海 1 9 7 7 一 ,男,1 9 9 8 年大学毕业,博士生,现从事油气成藏机理与分布规律研究工作。 维普资讯 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 0 8 年 8 月 图 1 埕北断阶带构造纲要图 勘探研究表明,埕北 断阶带具备 良好的生、储、盖及圈闭条件。 埕北断阶带北邻歧口深凹陷、西邻歧南凹陷,发育多套良好的烃源岩,主要包括古近系沙三段、沙 二段、沙一段及东营组 4套[ 1 ,生油岩最大累计厚度达 3 8 0 0 m 以上 ,其 中沙三段和沙一段暗色泥质岩 为主力烃源岩 ,累计厚度为 1 5 0 0 2 5 0 0 m,如沙三段地层 ,沉积厚度 巨大 最厚处大于 2 0 0 0 m ,岩石 颜色较深 ,岩石类型主要为泥岩、页岩 ,有机质含量高 有机碳含量I . 0 ,母质类型好 I~ Ⅱ 型为主 ,具有很好 的生油潜力[ 1 引。 埕北断阶带分布有二叠系至第三系 4 大套 8亚套的砂岩或砂砾岩储层 ,主要为中、下侏罗统河道砂 体 ,沙河街组近岸扇体[ 1 、沿岸滩坝等砂体 ,东营组湖泊三角洲砂体 ,以及馆 陶组、明化镇组辫状河、 曲流河砂体。这些纵横向相互交叉叠置的砂体 ,成岩作用较弱 ,具有较好的物性条件 ,尤其是第三系砂 岩多为高孔高渗储层,为埕北断阶带的油气聚集创造了良 好的储集空间[ 1 4] 。 圈闭条件好 ,受古背景和主干断层活动特点控制 ,圈闭类型复杂多样 。由北向南主要发育构造、构 造一 岩性、岩性、地层及古潜 山等多种圈闭类型。 盖层及遮挡条件好 ,区域盖层、断层遮挡共 同构成 了埕北断阶带优越 的封盖、遮挡条件。沙一段、 东二段和明下段为区域性盖层 ,构成了研究区中浅层油气藏得以保存 的区域封盖条件,北东和近东西向 断层的发育为油气藏 的形成提供了 良好的侧向遮挡条件 。 在成藏条件及其空间配置关系分析基础上 ,笔者根据包裹体样品测试结果对油气成藏期次进行了分 析。同时,结合烃源岩生烃史模拟、油源对 比和构造演化史分析结果 ,分析油气运移充注方式 ,剖析油 气成藏过程,建立油气成藏模式 。 2 油气成藏期次分析 储层成岩矿物及其中流体包裹体直接记录了沉积盆地油气成藏条件和过程 ,作为烃类成藏的化石记 录 ,它们可用于重构油气藏形成和演化史[ 1 。经过近 2 O年的发展 ,利用流体包裹体技术分析油气成 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 O 卷第 4 期 高长海等 大港油田埕北断阶带油气成藏过程分析 4 9 藏期次已经成为一项成熟且十分有效的技术手段[ 6 . 1 8 ] 。 笔者共选取了 1 7口井 、5 6 块油层砂岩样品。分析结果表明 ,包裹体 主要均赋存于石英裂缝、加大 边和胶结物中,呈单相 气或液 、两相形式存在,共生类型为油水共生和盐水两类 ,包裹体个体较小 , 一 般为 2 ~6 m,形状以椭 圆、近圆形和长条状居多,少量不规则状。根据均一温度测试结果 ,尽管研 究区样品均一温度变化较大 ,但主峰还是集 中于一定 的温度段 图 2 ,如 沙一段包裹体均一温度分布 在 6 0 1 4 0 ℃,主峰分布范围 8 O ~1 3 0 ℃;沙二段包裹体均一温度分布 范围较大 为 5 O ~1 4 0 C,但 总体 上也只有一个主峰 ,分布范 围 7 O ~1 3 0 ℃;沙三段包裹体均一温度分布在 6 O ~1 5 0 C,主峰分布范围 8 O ~ 1 3 0℃ 述 瓣 沙一段 5 O 均一温度 / 1 2 沙二段 均一温度/ ℃ 沙三 段 图 2 埕 北断阶带沙河街组流体包裹体均一温度分布 均一温度/ *C 根据选取的 2 2个有代表性 的能反映成藏期 的包裹体均一温度数据,结合埋藏史和热演化史恢复结 果 ,分析了研究区油气 的主要充注期 表 1 、图 3 ,认为油气充注主要发生在明化镇末期和第四纪,另 外东营末期以及馆 陶末期、明化镇初期也有小规模油气充注成藏。 表 1 埕北 断阶带流体 包裹体 计算成藏 时间表 井号取 度 宿主矿物 名称 均一温度 / C 油气充注时 对应埋深/ m 油气充注 成藏期 张海 5 0 1 张海 9 张 2 1 - 1 张参 1 张 1 9 - 1 张 2 O 张 1 O 张海 6 28 8 9. 8 8 28 9 0 . 6 8 29 21 . 5 4 2 9 2 2 . 6 1 2 1 4 6 . 4 21 4 2 . 7 2 21 3 5 . 9 3 3 5 4 4 . 1 3 3 5 4 1 . 9 2 2 6 7 0. 5 8 2 7 0 9. 5 9 2 7 1 0 . 57 27 1 1 . 7 8 3 1 8 0. 6 3 3 3 6 0. 57 3 3 07 33 0 7 . 7 2 33 7 3 . 2 8 3 3 7 6 .7 3 3 7 7 .1 3 3 7 8. 1 5 3 3 8 0 . 8 5 E s z 石英 裂缝 E s z 石英 裂缝 E s z 石英裂缝 E s z 石英加 大边 E s 2 石英胶结物 E s z 石英加 大边 E s z 石英胶结物 E s l 石英加大边 E s l 石英裂缝 Es z 石英胶结物 Es z 石英胶结物 Es z 石英裂缝 Es z 石英加大边 E d l 石英胶结物 Es l 石英加大边 E s z 石英胶结物 E s z 石英 裂缝 E s 2 石英加大边 E s z 石 英裂缝 E s z 石 英胶结物 Es 2 石英胶结物 Es z 石英胶结物 1 1 3 ~ 1 1 8 7 6 8 5~ 9 2 9 5. 1 、 1 21 .3 7 6、 92 7 5~ 81 7 0 . 2、 8 5. 7 9 8 . 2、 1 01 . 9 6 8 . 8、 1 0 2 . 3、 11 5 . 7 8 9 . 7、 9 3 . 5、 9 6 . 2 8 1 ~ 9 4 9 0 . 6、 9 4 . 3、 1 0 8 . 4 8 O . 9、 1 0 4 . 5、 1 0 7 . 3、 1 0 9 . 4 7 0 . 9、 7 3 . 0 9 6 . 3、 1 0 3 . 1、 1 0 5 . 4 8 8 ~ 9 9 9 3 . 4 ~ 1 1 1 . 4 1 1 2 ~ 1 2 1 7 0 . 9、 9 4 . 1、 1 0 3 . 9、 1 0 4 .2 1 0 0 . 7 1 0 3 ~ 1 1 3 6 5 . 4、 9 5 . 3 2 8 5 7 1 7 4 3 2 1 1 4 2 2 8 6、 2 9 0 0 1 7 4 3、 2 2 0 0 1 7 1 4 ~ 1 8 8 6 1 5 7 1 ~ 2 O 2 9 2 3 7 1、 1 4 5 7 、 2 4 8 6 1 5 4 3 、 2 4 8 6、 2 8 8 6 21 4 3、 2 2 4 3、 2 31 4 1 8 8 6~ 2 2 5 7 21 7 1 、 2 2 5 7、 2 6 5 7 1 8 8 6、 2 5 5 7、 2 6 2 9、 2 68 6 1 6 0 0、 1 6 5 7 2 31 4、 2 51 4、 2 5 8 3 2 0 8 6、2 4 0 0 2 2 4 3 ~ 2 7 5 4 2 7 7 1 ~ 3 0 2 9 1 6 0 0、 2 2 5 7、 2 5 4 3 2 4 4 9 2 51 4 ~ 2 8 5 7 1 4 4 0、 2 2 9 4 第 四纪 Nm初 Nm 末 Nm末 、第四纪 Nm末 、第四纪 Nm 末 Nm 末 Nm 末 Ng末、N m 末 Nm末 Nm末 Nm末 、第 四纪 Nm末 、第 四纪 Nm初 Nm初 Nm初 Nm 末 Nm 末 Ed 末 、Nm末 Nm末 Nm末 Ed末、Nm末 维普资讯 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 0 8 年 8 月 另外 ,从研 究 区圈 闭发 育看 , 构造圈闭主要在沙河街期形成 ,因 此其成藏不会早于该时期 。从 生排 烃历史来看 ,除 明化镇沉 积末 期的 生排烃高峰外 ,在东营末期 还有一 次生排烃事件 ,也应 当伴 有一次成 藏过程 ,但东 营末期 的成 藏事件在 流体包裹体 中反映不明显或没有反 映,可能与该期成藏规模较小有关 。 综合分析认为,埕北 断阶带主 要有两期成藏事件 ,第 一期发生在 东营末期 ,成 藏 时间在 2 6 ~ 2 4 Ma 左右,是形 成古 油藏 的主 要 时期 ; 第二期发生在明化镇末期一 第 四纪 , 成藏时间在 7 Ma并延续至今 ,由于 成藏时间相距极 为接近,可认 为是 剥 图 3 埕北断阶带张参 1井热史和埋藏史 图 连续的一期成藏。其中第二期为研究 区油气的关键成藏期 ,该期油气成藏以油气强充注、成藏规模大为 特点,为研究 区油气的最晚主要聚集期的成藏作用,较大程度上决定着现今油气的分布规律。 3 油气成藏过程分析 油气藏的形成不仅需要油源、储层 、盖层、圈闭等成藏条件及它们之间有效的空间匹配,而且还需 要油气的生成 、运移、聚集等成藏作用有效的时间匹配。烃源岩大量生排烃之后的构造演化史决定了油 气的成藏及其演化历史 。 生烃史模拟结果表明,沙三段烃源岩现今均 已进人了生烃门限 R。一0 . 5 ,沙一段沉积时期开 始生烃 ,东营末期开始大量生排烃 ,明下段沉积末期为生排烃高峰期 ,且达到生烃高峰 的范围也很大, 深凹区 R 。 可达 3 . 5 ,现 已进人过成熟 阶段 ;沙一段烃源岩现今也均进人生烃门限 歧 口深凹区 R 。 可 达 2 . 5 ,东营末开始成熟 ,但生烃范围较小 ,在 明下段沉积末期大范 围进人成熟 门限并开始大量排 烃 图 4 。 油源对 比结果表明,埕北断阶带油气 田具有多个油源 油气主要来 自于歧 口凹陷和歧南凹陷 、 多期充注 东营末期和明化镇末期一 第 四纪 ,多类型原油 既有正常原油 ,又有生物降解原油 ,还有凝 析油 。羊二庄 、友谊、刘官庄等地区的油气主要来 自于歧南 凹陷,而张东 、张东东、赵东 、关家堡等 地区的油气主要来 自于歧 口凹陷,同时歧南凹陷也可为张东和关家堡地区供烃 。在区块和层位的分布上 表现为正常原油分布在歧 E l 、歧南凹陷以及第一、第二台阶区的沙河街组、东营组 ;生物降解原油主要 分布在第二、第三台阶区的馆陶组和明化镇组;凝析油则主要分布在第一、第二台阶区的中生界。 埕北断阶带是在燕山运动晚期隆起 ,早第三纪 的沉积过程 中继 承了古生界一 中生界古斜坡背景上发 育起来的第三系断阶构造带 ,是在多种类型的圈闭成因机制相互叠置作用下 ,发育起来的复合圈闭构造 带。东营末期 ,沙三段烃源岩开始进人排烃阶段 ,根据油气幕式排烃理论及油势特征 ,排出的烃类从深 凹区 高势区沿着伸人其中的砂体 、不整合 以及断裂进人 凹陷斜坡带 低势区 ,即第一 台阶区的歧 东构造以及张东一 张东东构造 ,由于烃源岩排烃规模较小 ,油气缓慢充注 ,在早 期已形成的断鼻 、断块 等构造圈闭中形成一定规模的古油气藏 第一期充注成藏 ,之后 由于构造抬升作用 ,生排烃发生相对 停滞 ,油气藏进人保存、调整期 图 4 。 明下段末期以来 ,受构造运动影响 ,研究区各主控断层开始活动 ,这就导致了古油藏 的破坏 沙三 段生成的油气大量散失 ,油气得 以沿断层发生垂向及侧 向运移 。与此 同时 ,沙三段及沙一段烃源岩均 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 O卷第 4期 高长海等 大港 油田埕 北断阶带油气成藏过程 分析 地质 地层埋藏史 成藏条件 成藏作用 构造 成藏历史 年 龄 Q 1 m l “ o l E d l 陉 源 岩 储 层 盖 层 生 捧 烃 圈 闭 活 动 M a 形 成 史 充 注 成 藏 过 程 O / o o o 羹 1000 ,,£ l 三 三_一 20oO- 攀 30oO- 4000 5 00 0- O 1 000 罐 保 2000 3000 存 4000 期 蓁 6‘ /’ ./ d 毒 充注 。 12- / o oOo ooo oOo oOoo 18 / , o l - 2 4‘ f f \ 3 0 ≮ o i-旦 36 。 o O 无 匿 。 o o o 效 。 , , , / 期 4 2。 . J _ 山 o o Oo o 。 l o o o 。 2 0 0 0 。 3 0 0 0 ‘ 4 d o o m度 m 图 4 埕北断阶带油气成藏与演化过程分析 图 达到 生排烃 高 峰期 图 4 ,受 断 阶结 构 的影响 和控 制 ,研 究 区成 为 油 气 运 移 的 有 利 指 向区 ,生 烃源 岩 与断阶构造之间的势能差导致沙三段 、沙一段烃源岩生成的油气大规模向研究 区运移 ,快速充注。在该 期油气成藏过程中,断层起着十分重要的作用,正是 由于断层 特别是主控断层的活动 ,成为油气运 移的通道 ,促使油气得以发生垂向及侧向输导,通过与砂体 、不整合面输导体系的有效配置 ,油气发生 自北向南及 自西向东长距离的运移 ,形成大量断鼻、断块等构造油气藏 、构造一 岩性油气藏、岩性油气 藏以及地层油气藏 ,造成油气纵向上相互叠置 ,平面上叠加连片的格局。另外 ,由于断层 的持续活动, 古油藏进一步遭受破坏,油气沿断层 向上运移,大量沙三段及沙一段生成的油驱替地层中早期充注的沙 三段生成的油,从而使埕北断阶带局部地区出现混源特征 ,如庄海 l x l 井原油为来 自沙三段与沙一段的 混合油源。第 四纪时 ,主控断层 活动减弱或停止,在新构造运动影响下,导致第一 、第二期形成的油气 藏的调整,油气藏最终定型 第二期充注成藏 图 4 。 歧 口凹陷烃源岩生成的油气沿伸人其中的连通砂体、不整合面以及油源断层组成的输导 网络 自北向 南进行运移,油气首先运移至第一台阶的歧东构造聚集成藏 ,之后继续 向第二台阶运 移,通过张东一 海 4 井断层 的输导,油气发生垂向及侧向运移进入上升盘 ,在张东构造、张东东构造 以及赵东地区不同层 位、不同类型圈闭中聚集成藏 ,明下段末期随着烃源岩生排烃高峰期 的到来 ,油气量不断增加,在区域 流体势作用下 ,油气主要通过不整合面及羊 二庄 等主控断层的输导 ,继续 向南运 移至关家堡及埕海地 区,在中浅部的圈闭中聚集成藏 ,第 四纪,随着构造运动的减弱,断层活动减弱或停止 ,油气藏进入调 整并最终定型 ,形成现今 的油气分布格局 图 5 。 歧南凹陷烃源岩生成的油气主要 向两个方向运移 ,一是 自西 向东 的运移 ,I P 由歧南凹陷一羊二庄一 区 关家堡一埕海方向运移 图6 ,一是自南茜向北东的运移,即由歧南凹陷一张东方向运移 图 7 。 歧南凹陷烃源岩生成的油气 ,一部分主要通过连通砂体及不整合面的输导 自西 向东发生侧 向运移,在羊 二庄一区通过赵北断层的输导 ,发生垂向及侧 向运移 ,其中部分油气通过断层垂 向运移至中浅层圈闭中 聚集成藏,部分油气则穿过断层运移至上升盘 ,通过不整合面及连通砂体继续 向东部的关家堡及埕海地 区运移 ,通过羊二庄断层的输导 ,油气在 中浅层圈闭中聚集成藏 图 6 ;另一部分油气则通过连通砂 体及不整合面的输导 自歧南凹陷向北东方 向的张东构造上升盘侧向运移 ,同时歧 口凹陷烃源岩生成的部 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 5 2 石油天然气学报 江汉石油学院学报 2 0 0 8年 8月 { 魁 图 5 埕北断 阶带南北 向油气成藏模式 图 1 0 0 0 1 5 0 0 2 0 0 0 2 5 0 0 皇 { 3 0 0 0魁 3 5 0 0 4 0 0 0 4 5 0 0 分油气也运移至张东构造 ,这些油气通过张东断层的输导以及后期断层的封闭作用主要在断层两侧的沙 河街组圈闭中聚集成藏 ,之后通过适 当的调整并最终定型 图 7 歧南2 井歧南 凹陷 庄7 9 井 庄7 7 井 庄8 9 井 庄海5 井j0 图 6 埕北断阶带东西向油气成藏模式图 歧南2 井歧 南凹陷 张5 井 张1 0 井 张参1 张 参1 - 1 井- E 图 7 埕北断阶带北东向油气成藏模式图 { 魁 蟥 0 00 5 00 0 00 { 50 0 0 00 5 00 00 0 I u , 蟥 I u , 蟥 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 O 卷第 4期 高长海 等 大港油田埕北断阶带油气成藏过程分析, 5 3 4 结 论 流体包裹体反映埕北断阶带有两次油气充注期 ,第一期发生在东营末期 ,第二期发生在明化镇末期 一 第四纪。东营末期 ,古近系沙三段烃源岩生成 的油气缓慢 向埕北断阶带充注 ,形成一定规模的古油藏 第一期充注成藏 ;明下段末期 以来 的构造运动造成研究区断层活动强烈 ,导致早期古油藏的破坏和沙 三段及沙一段烃源岩生成 的成熟油气大规模快速充注 ,驱替早期充注的沙三段生成 的油气 ,形成 了大量 断块 、断鼻油气藏 ,在新构造运动影响下,导致第一、第二期形成的油气藏发生调整 ,奠定 了现今研究 区油气分布格局 第二期充注成藏 [ 参考文献] [ 1 3张厚福,张万选 .石油地质学 [ M].北京 石油工业 出版社 ,1 9 9 1 . 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