车镇凹陷层序地层学分析与隐蔽油气藏勘探.pdf

第 3 4卷第 1 期 天 然 气 勘 探 与 开 发 车镇凹陷层序地层学分析与隐蔽油气藏勘探 木 刘传虎 中国石化胜利油田分公司 摘要济阳坳陷车 5 7井在沙三段砂砾岩体获得了高产工业油流后， 如何准确预测描述砂砾岩圈闭成为亟 需攻克的勘探难题。为此 ， 对济阳坳陷车镇凹陷下第三系进行了高精度层序地层的划分， 建立了高精度层序地层 等时格架； 对层序地层单元不同体系域的砂体分布和成藏规律进行了研究， 分析了不同构造岩相带成藏特点， 建立 不同构造带岩性油藏成藏模式 ， 优选了勘探 目标， 取得了多个重要油气发现 ， 其中埕 9 1 4井获得 日产 1 0 0 t 的高产工 业油流。图9参 1 O 关键词车镇凹陷层序地层学隐蔽圈闭油气勘探 0 引言 车镇 凹陷车 5 7井 在 4 O 6 4 ． O m一 4 0 7 0 ． O m井段 获8 O ． 1 m ／ d的高产工业油流后， 拉开了在沙三段 砂砾岩体寻找复杂隐蔽油气藏的序幕， 但这些砂砾 岩体纵向上呈叠瓦状叠合， 互不连通， 油水关系十分 复杂， 已发现的隐蔽油藏 以复杂断裂、 小断层、 小幅 度构造和岩性变化为特征。如何准确预测描述砂砾 岩体圈闭度成为亟需攻克的勘探难题 ， 经过探索， 将 层序地层学原理应 用 于陆相断 陷湖盆沉 积研 究 j ， 对车镇凹陷下第三系进行了高精度层序地 层的划分， 建立了高精度层序地层等时格架； 对层序 地层单元不同体系域的砂砾岩体分布和成藏规律进 行了研究 ， 开拓出了新的勘探领域。 l 建立高精度层序地层等时格架 车镇凹陷位于济阳坳陷西北部， 具备 自生自储 的良好配置关系， 具有典型的“ 北陡南缓” 、 “ 北断南 超” 的构造格局 ， 经过多年 的油气勘探累计发现了 9 个油田， 共探明石油地质储量 1 ． 61 0 t 图 1 。湖 盆经历了发生、 发展、 萎缩 、 消亡的演化历程 ， 形成 了 多套沉积层序 ， 发育了多种类型的砂体和圈闭。车 镇 凹陷为多期次复合构造单元 ， 其层序 的发育主要 受构造演化、 气候变迁及物源供给条件的控制。传 统地层划分的依据是岩相 ， 容易造成地层界线穿时， 难以进行盆地 的沉积规律研究 。通过对车镇 凹陷多 口 探井进行反复的地层对比、 划分， 结合地震韵律层 反射特征， 首次建立了高精度层序地层格架， 实现了 车镇凹陷北部陡坡带扇体地层单元的等时性[ ． 。 图 1 车镇凹陷区域构造位置图 1 ． 1 层序界面特征 车镇凹陷为多期次复合构造单元， 其层序的发 育主要受构造演化、 气候变迁及物源供给条件的控 制。对多级层序建立识别标志， 是进行高精度层序 地层学分析的基础 。陆相湖盆地层层序的形成及特 基金项目 中国科技重大专项 “ 大 型油气 田及煤层气 开发” 子课题 “ 渤海湾盆地精细勘探关键技术” 项 目编号 2 0 0 8 Z X 0 5 0 0 1 ； 中国石化股份公司科研项 目“ 储声能地震属性优化及属性体综合解释技术研究 P 0 4 0 3 3 ” 作者简介刘传虎， 男， 1 9 6 4年出生， 博士， 教授级高级工程师， 中国科学院落地质与地球物理所油藏专业博士， 第一届黄汲清青年地质科 技奖和2 0 0 4 年度傅承义青年科技奖获得者， 胜利油田副总地质师。 长期从事油田勘探研究与管理工作。地址 2 5 7 o o 1 广东雀济南路2 5 8号 胜利石 油管理局机 关。电话 0 5 4 6 8 5 5 8 4 8 8 。Ema i l l c u h u 8 l o ￡c o rn 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 天 然 气 勘 探 与 开 发 2 0 1 1 年 1月出版 征受构造运动、 气候变化、 沉积物供应和湖平面变化 的控制。其中前两者为主导 因素 ， 后两者为影响因 素。层序界面在地震上的标识是界面之上 的上超 ， 界面之下的同相轴的削截、 顶超等 图 2 ； 同时， 由 于湖平面的下降， 在盆地的斜坡部位发育河流及深 切谷 或湖缘峡谷 ， 也可以作为层序识别的标志。 岩性及沉积相上表现为岩相 的突变、 岩石岩性和颜 色的变化等特征。电测曲线上则表现为曲线的不同 形态和叠加模式的变化， 层序界 面往往是加积式准 层序组向进积 一加积准层序组的转化面。 图2 层序界面在典型地震剖面上的标示 其中， 层序 I 底界面 S B I 特征为 第一层序相 当于沙三段下亚段地层 ， 层序 I 底 界 S B I 为凹陷 下第三系沙三段地层与下伏地层之间的不整合 ， 在 地震上对应下 反射。该反射在车镇凹陷内为一 组强相位的反射特征， 连续性好， 可以进行全区追 踪， 为一特征明显的层序边界。第一层序发育有完 整的低水位体系域， 湖侵体系域和高水位体系域湖 平面升降旋回。层序界面之上为浅水的粗碎屑沉 积， 界面之下在凹陷的大部分地区为下第三系沙四 段地层， 岩性为灰色、 深灰色泥岩、 灰岩、 灰质泥岩、 油泥岩以及砂砾岩等。第一在义和庄凸起北部斜坡 上层序地层与下伏 中生界地层直接接触。对应于电 性 曲线上 ， 电阻率曲线显示界面之上为一套砂岩的 低阻加积式准层序组合。 1 ． 2 高精度层序划分方案 车镇凹陷为简单断拗结构， 其层序只发育厚的 湖泊收缩体系域 进积式准层序组 ； 气候层序由低 位体系域、 湖泊扩张体系域、 高位体系域与湖泊体系 域组成。其地层模式和沉积体系如图3 所示 。车 镇凹陷沙三段一东营组沉积共划分出 2个二级层 序、 6个三级层序、 1 8个体系域 图4 J 。 1 ． 3 建立精细层序地层格架 总体看来， 车镇凹陷的三级层序的展布受基底 2 和构造运动的控制， 由于基底的分割性， 每一个层序 的体系域在不同的沉积中心有一定的独立性， 因此， 在地层岩性特征和分布特征方面表现出一定的差异 性。其中， 层 序 l l I 沙三上一沙二 下段 沙三 晚期 ， 湖盆逐渐抬升， 水体变浅， 水域范围缩小， 以滨浅湖 相、 三角洲、 扇三角洲沉积体系为主要特征 。在低位 域沉积时期， 虽然地层的沉积边界较大， 但由于沉积 厚度小， 并且后来经历了隆起剥蚀， 所以残余的沉积 边界非常小。除车 2 5 1 井处有一个明显的沉积 中心 外 图 5 ， 在大王北和郭局子 仍沉积发育水下扇。 在湖侵期 ， 湖平面迅速上升 ， 在大王北、 郭局子的有 水下扇沉积体系， 在义和庄北坡发育了辫状河三角 洲、 扇三角洲。在高位域， 湖平面下降， 沉积物变粗， 水下扇以含砾砂岩为主， 与湖侵时期相比， 泥质沉积 物变少， 在沉积中心的低 凸起部位 ， 形成了许多披覆 的砂岩体 ， 是有利 的油气聚集带。 图3 断陷湖盆地层和沉积体系模式图 据朱筱敏 。 图4 车镇凹陷沙三段一东营组层序划分方案图 2 砂砾岩体勘探 目标研究 2 ． 1 层序地层学研 究证 实车镇凹陷具备了自生自 储的良好配置关系 层序地层学的研究成果为预测地层岩性油气藏 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第3 4卷第 1 期 天 然 气 勘 探 与 开 发 提供了等时地层格架 ， 为预测或确定地层岩性 圈闭 发育的部位及规模提供 了科学的概念性模型。车镇 凹陷层序 I、 层序 Ⅱ湖侵体 系域和高位体系域具备 已进人生油门限 的、 有 良好 生烃能力 的烃源岩 图 6 ， 是主要的生油层 ； 层序 Ⅲ、 层序 Ⅳ发育了近岸水 下扇、 辫状河三角洲和深水浊积扇砂体， 孔隙度为 9 ． 6 ％ 一1 3 ％， 渗透率为 2 ． 3 m D～1 5 ． 5 mD， 是重要 的储层 。层序 V、 层序 Ⅵ高位体 系域发育 巨厚 单 层厚度达 1 6 0 m 的很好 的区域性盖层。因此 ， 车镇 凹陷具备了 自生 自储 的 良好 配置关 系， 为寻找地层 岩性圈闭提供了物质基础 。 2 ． 3 车镇凹陷砂砾岩体沉积特点 从车镇凹陷北部陡坡带沟谷与下第三系砂砾岩 扇体相关 图可看出 ， 不同期次 、 不同规模的扇体在平 面上相互迭合 ， 形成沿埕南断层分布的扇群 图 8 。 埕南断层、 台阶断层长期持续活动， 造成湖盆坡度始 终较陡。碎屑物质快 速堆积于滑脱型潜山之上， 厚 度向洼陷中心迅速减薄， 沉积相带控制储层平面展 布 ， 并具有沉积期次多 、 各期 规模不一 ， 扇体数量不 等 ， 纵向上相互叠置 ， 横向上相互穿插的特点。 图5 车镇凹陷湖平面变化与沉积体系图 图7 北部陡坡带沟谷与下第三系砂砾岩扇体立体显示图 演 烃 模 化 类 拟 热解油产率 mg ／ g C 阶 来 温 段 源 度 1 0 ．0 2 0．0 3 0．0 4 0 0． 5 0 ．0 6 0 0 7 0 ．0 生 原样 柬 物 成 残 熟 留 l 0 0 ℃ 烃 l 5 O ℃ 可 降 低 溶 解 有干 2 0 0 ℃ 成 机 酪 熟 质 根 2 5 0 ℃ 大早 分降 子 解 3 0 0 ℃ 成 I晚 3 5 0 ℃ 熟 囊 曩 400℃ ． 图6 优质烃源岩热模拟烃产率对比图 据张林晔 2 ． 2 车镇 凹陷北部 陡坡带下第三 系砂砾岩体古地 貌恢复 在前第三系古地貌构造背景上， 车镇凹陷北部 陡坡带下第三系砂砾岩体十分发育。埕子口凸起长 期遭受风化、 剥蚀 ， 形成基岩顶面凹凸不平 、 沟梁相 间的古地貌形态。砂砾岩体的分布与凸起的古地形 有明显的对应关系 ， 对应沟谷处砂砾岩厚度大 ， 形成 明显的扇体， 沟谷之间扇体不发育， 物源区古地形控 制下第三系砂砾岩体的时空展布 图 7 。 图 8 车5 7砂砾岩扇体沉积特点 2 ． 4 车镇凹陷砂砾岩体层序特征与勘探 目标优选 盆地陡坡带不同地段构造样式不同， 导致形成 的砂砾岩扇体的类型、 规模及油气成藏模式有明显 的差异。车镇凹陷陡坡带构造类型主要为阶梯式 图 9 ， 是 由铲状 的主断面与多条次级顺向断裂构 成， 其沉积特点是沉积类型丰富、 期次特征明显。 砂砾岩体所赋存的三级层序组为 E 、 E 一 一 E 上 、E 一E 3个层序组。E 层序组可划分出 2 个大型陆相断陷湖盆型层序 E 层序、 E 上 层序 ， 层序沉积特征为 ① 以半深湖相泥岩、 粉砂质泥岩沉 积为主体， 间夹浊积砂体 ， 大型前积复合体少见 ； ②每 个层序大部分由细粒填积 盆内 和进积到退积 盆 缘 准层序组组成的低位和湖扩展体系域构成， 进积 或加积准层序组构成的高位体系域发育薄或不发育； 3 ． 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 天 然 气 勘 探 与 开 发 2 0 1 1 年 1 月出版 ③盆缘断裂对层序的厚度控制明显， 主断层侧发育陡 坡带冲积扇 一 扇三角洲体系或小型近岸低位扇。 E 一E 层序组可划分出 4个层序 E 、 E 中 、E 上、E 。各层序的充填特征均具明显的3 分性 下部为半深湖相泥岩 陡坡向盆一侧 、 小型 近岸低位扇提 陡坡边缘 ； 中部为湖扩展体 系域的 深湖或半深湖油页岩、 钙质泥岩沉积及小型 的深水 浊积扇 ； 上部为高水位的冲积扇 一扇三角洲 北陡 坡侧 、 辨状冲积平原和辫状河三角洲 南缓坡侧 及分布较大的半深湖 一 滨浅湖粉砂质泥岩和大型多 期强进积短轴向的扇三角洲 和辫状河三角洲体系。 该层序组充填时 ， 北侧边界断裂 的强活动性 ， 导致各 层序呈不对称的半地堑式分布样式。 根据车镇 凹陷圈闭综合评价结果 ， 优选盆地斜 坡带辫状河三角洲、 盆地中带三角洲前缘砂体 、 北带 砂砾岩体、 水下冲积扇岩性圈闭等为重点勘探 目 标。 图9 车镇凹陷砂砾岩体成藏模式图 2 ． 5 勘探成果 车镇凹陷沙三段砂砾岩体以层序地层研究为指 导， 成功钻探了车5 7 1 、 车2 5 等多口 探井， 发现并新 增石油地质储量上千万吨。在埕南断裂带部署探井 x一 1口， x一 2口开发井， 均在沙三段砂砾岩体中获 得工业油气流。其 中， 埕 9 1 3井 电测解释油层 2层 4 5 ． 9 m， 射 开 2 段 1 9 m， 8 m m 油 嘴 自 喷，油 压 2 ． 9 MP a ， 套 压 1 0 ． O MP a ，日 产 油 5 9 ． 8 t ，日产 气 4 68 0 m。 ，不含水 ； 埕 9 1 4井获 日产 l O O t 的高产工业 油流。 4 3 结束语 1 车镇凹陷为典型的北断南超的伸展半地 堑， 物源丰富， 沉积体系多样， 层序地层学的研究对 识别地层层序、 确定沉积体系样式， 明确隐蔽油气藏 勘探 目标具有指导意义 。 2 在综合分析地震、 测井、 岩芯、 录井、 古生物 等资料基础上 ， 将车镇 凹陷下第三系共划分 出 2个 二级层序、 6 个三级层序、 l 8个体系域， 建立了高精 度层序地层等时格架 ， 实现了车镇凹陷北部 陡坡带 扇体地层单元的等时性； 对层序地层单元不同体系 域的砂体分布和成藏规律进行了研究 ， 分析了不同 构造岩相带成藏特点， 建立了陡坡带岩性油藏成藏 模式。 参考文献 l c ． 威尔格斯编， 徐怀大译． 层序地层学原理一海平面 变化综合分析[ M] ． 北京 石油工业出版社， 1 9 9 3 ． 2 徐怀大． 如何推动我国层序地层学的迅速发[ J ] ． 地学前 缘 ， 1 9 9 5 ， 2 3 1 0 31 1 3 ． 3 邓宏文． 美国层序地层研究中的新学派一高分辨率层序 地层学[ J ] ． 石油与天然气地质， 1 9 9 5 ， 1 6 2 8 9 9 7 ． 4 樊太亮， 李卫东． 层序地层学应用于陆相油藏预测的成功 实例[ J ] ． 石油学报 ， 1 9 9 9， 2 0 2 1 2一l 7 ． 5 崔志中， 姜秀芳． 层序地层学在沾化凹陷砂岩岩性油藏勘 探中的应用[ J ] ． 复式油气田， 2 0 0 0， 5 1 3 0 3 3 ． 6 邓宏文． 高分辨率层序地层学原理及应用 [ M] ． 北 京 地质出版社， 2 0 0 2 ． 7 池秋鄂， 龚福华． 层序地层学基础与应用[ M] ． 北京 石油 工业出版社， 2 0 0 1 ． 8 朱筱敏， 王贵迎． 内蒙古钱家庄凹陷侏罗系层序地层与岩 性圈闭[ J ] ． 石油勘探与开发， 2 0 0 0 ， 2 7 2 4 8 5 2 ． 9 吴因业， 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