层序地层框架下的含油气系统_以查干凹陷下白垩统为例.pdf

收稿日期2006201213 作者简介 郭彦如1962- , 男, 甘肃会宁人, 高级工程师, 博士, 从事石油地质与层序地层学研究工作。 文章编号100023754 2006 0320001204 层序地层框架下的含油气系统 以查干凹陷下白垩统为例 郭彦如 1, 王新民1, 樊太亮2, 于均民3 11中国石油勘探开发研究院, 北京 100083 ;2 1 中国地质大学, 北京 100083;31中国石油勘探开发研究院 西北分院, 甘肃 兰州 730020 摘要将含油气系统思想与层序地层分析方法紧密结合,以查干凹陷为例详细解剖,形成了一套以层 序地层分析为基础、含油气系统为核心、采用定性与定量研究相结合的方法体系 首先,在查干凹陷 层序地层格架建立的基础上进行了密集段解释及沉积体系、体系域展布研究,解剖了目的层的静态地 质要素发育的地质背景、分布规律及其特征; 然后, 应用盆地模拟技术等多种手段, 模拟了圈闭的形 成及油气生成 运移 聚集等动态地质作用过程; 最后, 通过油气系统预测模式的建立和评价, 分析 了静态地质要素与动态地质作用过程的匹配关系,指出了查干凹陷的油气有利勘探区带和目标。 关键词查干凹陷; 层序地层; 密集段; 体系域; 含油气系统; 地质要素; 地质作用; 盆地模拟 中图分类号TE12211 文献标识码A 根据 Magoon L B、 DowW G 等学者的定义 [1], 在含油气系统中地质要素分析是关键, 地质作用分析 是核心, 两者关系分析是要害。而后两者的研究结果 是否可靠, 将取决于地质要素分析的深度、广度和准 确度。地质要素烃源岩、盖层和储层 研究的难 点和重点就是确定其几何形态展布特征,这正是层序 地层学所要解决的首要问题,尤其在钻井资料缺乏的 低勘探地区更是如此。因此,本文系统研究了查干凹 陷层序地层与含油气系统,并提出了/层序地层框 架下的含油气系统 0 研究方法体系,为继续解剖查 干凹陷的静态基本地质要素及动态地质作用,深化该 凹陷乃至整个盆地油气分布规律的认识,明确油气勘 探方向提供新的思路。 1 /层序地层框架下的含油气系统 0 研究方法体系概述 /层序地层框架下的含油气系统 0 体系是一种以 层序地层分析为基础、含油气系统为核心, 采用定性 与定量研究相结合的方法体系。其研究内容应包括层 序地层格架建立、定性研究、定量模拟及其相互关系 分析 4个方面,目的是解决 / 八定 0 问题,即 / 定 层 0 确定层序地层格架 、 / 定性 0 确定静态地质 要素 、 /定界0 确定油气分布边界 、 /定时0确定 油气成藏形成时间 、 /定向0 确定油气运移方向 、 / 定量0确定油气运移聚集规模 、 / 定位 0确定 油气聚集区 和 /定带0 确定有利区带 问题。 层序地层格架建立就是解决 / 定层 0 问题,通 过研究区的层序地层分析,建立高精度层序地层格 架, 为后续工作奠定坚实的基础。 定性研究着眼于/定性 0 和 / 定界 0 问题,基 本思路和方法是从密集段分析入手,研究烃源岩和盖 层的分布与特征; 从沉积体系研究出发,分析储集体 的分布与特征。 定量研究是研究 /定时0、 / 定向 0、 / 定量0 和 / 定位0 问题, 是对动态地质作用过程的模拟,利用 盆地模拟系统模拟含油气系统的五史埋藏史、成 熟史、生烃史、排烃史和运聚史 ,并计算生烃潜力 及聚集量,指出油气聚集的有利区。 静动 静态地质要素与动态地质作用 关系研 究是针对 / 定带0 问题的研究, 即在预测模式建立 的基础上综合评价,优选有利勘探区带。 2 层序地层格架的建立 层序地层学研究的主要任务是建立盆地高精度层 序地层格架。高精度层序地层格架建立的核心是用钻 /测井和井约束条件下的高分辨率储层横向预测剖面 等高分辨率资料进行具有勘探意义的二、三、四和五 级层序的界面识别、层序划分和基准面变化分析,在 此基础上标定常规地震剖面,进行区域层序地层分 析, 达到提高层序地层解释精度的目的。查干凹陷共 1第 25卷 第 3期 大庆石油地质与开发 P1G1O1D1D1 2006年 6月 划分出 3个超层序,研究目的层下白垩统划分出 8个 层序,22个体系域,着重研究了下白垩统超层序 SSq 的层序沉积旋回特征图 1 和层序展布 特点 [ 2]。 3 层序地层框架下的静态地质要素 311 基于密集段的烃源岩、盖层分析 31111 密集段的分布与特征 在层序地层中,密集段作为一个薄的、稳定沉积 单位出现。它可以在一个层序的中部也可以在层序的 底部发育。有时一个层序内会发育好几个密集段,底 部、中部均可出现,它们可能从盆地内部向湖盆边缘 伸展 [3]。在查干凹陷, 密集段常发育在湖侵体系域 上部和高位体系域的底部。 从密集段沉积特征看,查干凹陷密集段分为 2种 类型 深湖盆密集段和宽缓浅湖盆密集段, 其差异表 现在岩石学特征上。深湖盆密集段分布于层序 2 Sq2 ,巴音戈壁组二段 和层序 3 Sq3 ,苏红图组 一段 ,具有粒度细、颜色深、发育反映静水环境的 层理构造等特征, 暗色泥页岩是其主要类型,有机质 含量高, 页理发育; 其次是泥灰岩、白云质泥岩等碳 酸盐岩, 具水平层理, 致密坚硬。这类密集段为良好 的烃源岩 [ 4]。宽缓浅湖盆密集段分布于层序 4 5 Sq4 5 , 分别相当于苏红图组二段的下部和上部 , 具有粒度细、颜色红、静水环境的层理构造发育等特 征, 巨厚的暗棕红色泥岩是主要岩石类型。泥岩具水 平层理, 缺乏有机质和古生物。这类密集段可作为良 好的区域性盖层。 在地震剖面上,2类密集段的地球物理特征具有 密集段存在标志的下超反射、强振幅反射相位、低频 率、高连续、分布广等特点 图 1 [2]。 31112 活跃烃源岩的表征 活跃烃源岩是指成熟并生、 排烃的源岩。活跃烃源 岩的描述可抽象为层段、 范围、 地化特征与关键时刻的 确定。证明源岩有效的最直接的证据是在已有烃聚集 的商业性油气藏与源岩之间建立起密切的对应关系 [5]。 烃源岩分布层段和范围通过深湖盆密集段在地震 剖面上追踪确定。查干凹陷的烃源岩主要发育在超层 序 层序 2 K1b2 中部和层序 3 K1s1 中部图 2。该深湖盆密集段的重要特征是有机质含量高、 干酪根类型好 型为主 ,成熟度高 大面积达成 熟阶段, 部分达高成熟阶段 。 31113 盖层表征 这是指在关键时刻决定含油气系统地理范围与油 气聚集的岩层单元,决定一个含油气系统的有效边 界, 包括 / 区域性0间接 与 / 局部性 0直接 2大庆石油地质与开发 P1G1O1D1D1 第 25卷 第 3期 盖层 [ 5]。在低勘探地区研究的重点是区域性盖层。 查干凹陷下白垩统发育 3套区域性盖层,分布于 超层序 层序 2 、 4 、 5的中部。深湖盆密集段层 序 1、2 、 3的中部 泥页岩、白云质泥岩不仅是烃 源岩,而且是很好的盖层。宽缓浅湖盆的密集段 层序 4 、 5的中部 河、湖漫滩相棕红色泥岩构成 该凹陷第二、三套区域性盖层。 312 基于沉积体系的储层分析 沉积体系研究重在搞清沉积体系的沉积层序特征 及在不同体系域中沉积体系的纵横向展布规律, 由此 可以预测出渗透性地层的展布规律。该项研究旨在解 决储层和输导层的三维空间的分布问题。本文只涉及 储层问题。 31211 沉积体系的展布规律 在层序地层格架解释基础上,以体系域为单元进行 沉积体系分布及其厚度图的编制, 分析沉积体系的展布 规律与沉积演化规律。通过查干凹陷下白垩统 8个层 序不同体系域沉积体系分布图的编制, 揭示了不同层序 不同体系域在平面上有不同的沉积体系分布规律 [2]。 31212 体系域中沉积砂体的分布规律 在每个层序中,有效储集砂体的分布在不同体系 域中有很大差别。对查参 1井等 3口井主要试油井段 共计 80个数据点 统计发现,有 58 的油气层段 分布在低位体系域中,40 分布在高位体系域中, 2 分布在湖侵体系域中。所以低位体系域是寻找有 利储层的主要领域。 在低位体系域中, 盆底扇、 河道和前积楔体在平面 上分布相对独立, 砂体侧向连通性较差, 常与深水泥岩 交互成层, 容易形成岩性圈闭。在高位体系域中, 进积 型三角洲、 扇三角洲、 河道砂体遍布于凹陷内且厚度 大。在湖侵体系域中, 沿湖岸分布有孤立的滩砂。 31213 储层分布与特征 从储层类型来看, 查干凹陷下白垩统发育 2类储 层 碎屑岩和火成岩储层。 碎屑岩储层在盆地分布广,主要发育于层序 2的 高位体系域,层序 1的低、高位体系域,层序 3的 低、高位体系域 3套地层中, 岩性为冲积扇、扇三角 洲、滨浅湖、水下扇相的砂岩、粉砂岩及砂砾岩,属 低孔低渗 低孔特低渗储层 [6]。火成岩主要发育于 层序 3 、 4的低位体系域,岩性主要为玄武岩、安山 岩, 属于差储层 [ 7]。 4 油气成藏动态地质作用过程 411 圈闭的形成 主要是对有效捕集油气目标的分析,包括圈闭类 型、构成 生储盖组合与储集空间 与分类分布分 析, 构造圈闭形成期与有效圈闭筛选分析, 以及近源 非构造圈闭的描述等。 查干凹陷主要发育断鼻、断块、地层、背斜等多 种类型的圈闭,成排成带展布。其形成期次有 3期, 即 K1s2末、K1y及 K2w末图 2。其中大部分断鼻、 断块圈闭在 K1s2末、K1y时期形成并定型,少数背 斜圈闭在 K2w末定型 [ 8]。 412 油气的生成、运移与聚集 油气的生成、运移与聚集是对深湖盆密集段中有 效生烃岩从进入门限时刻开始到生烃结束全过程进行 恢复的描述。3个地质作用的过程是连续进行的。可 以用盆地模拟手段再现油气生成、运移和聚集的全过 程。 查干凹陷下白垩统含油气系统是一个独立的油气 生运聚单元,自成体系图 3。盆地模拟表明,查 干凹陷油气生成 运移 聚集期主要有 3期 早白垩 世末,晚白垩世末和第三纪末 图 2,有利油气聚 集带为紧邻额很次凹活跃烃源岩区的有效圈闭, 如额 9号断背斜 2 岩性复合圈闭、同生断层一侧的水下扇 体岩性圈闭、巴润断裂带的断层遮挡圈闭、毛敦侵入 带遮挡圈闭及海力素背斜带上的背斜圈闭等 图 3 、 4。 5 动静关系研究 预测模式建立 油气系统预测模式的建立就是地质要素及地质作 用组合关系的确定。在静态地质要素的组合模式建立 与动态地质作用模拟基础上总结出油气成藏模式,进 而预测有利油气勘探区带。 静态地质要素预测模式的建立能够展现查干凹陷 与油气聚集密切相关的主控地质要素的分布型式与内 3 2006年 6月 郭彦如等 层序地层框架下的含油气系统 在关系。在建立查干凹陷烃源岩分布模式、储层分布 预测模式和生储盖组合预测模式的基础上总结出 2种 油气成藏模式 改造 2 继承型复式油气成藏模式和改 造 2 再生型复式油气成藏模式,如巴润断鼻属于改造 2 继承型湖盆断块复式油气聚集带,额很次凹断鼻2 岩 性复合带和毛敦侵入体为改造 2 再生型构造坡折复式 油气聚集带, 海力素断背斜带是一种改造2 再生型缓 坡逆冲构造复式油气聚集带。这些复式油气聚集带就 是查干凹陷油气勘探的有利区带。 6 结 论 1 通过层序地层理论与含油气系统思想的有 机结合, 提出了 / 层序地层框架下的含油气系统 0 研究的方法体系。其研究思路是在层序地层框架下定 性研究含油气系统静态地质要素特征, 运用盆地模拟 等技术定量研究含油气系统动态地质作用过程, 通过 预测模式的建立综合研究静态要素与动态地质作用之 间的关系,最终指出断陷盆地的有利油气勘探区带。 2 层序地层框架下的静态地质要素的研究是 一种定性分析,依赖于层序地层格架的建立,取决于 对密集段和沉积体系展布规律的认识。密集段不仅形 成于深湖盆环境,也形成于宽缓滨浅湖泛滥平原环 境。深湖盆环境的密集段形成主力烃源岩。宽缓滨浅 湖密集段构成凹陷的区域性盖层。沉积体系的刻画是 储层研究的关键。 3 油气成藏动态地质作用过程研究是一种定 量研究, 通过盆地模拟查明含油气系统的五史埋 藏史、成熟史、生烃史、排烃史和运聚史 ,指出油 气聚集的有利区。 4 油气系统预测模式的建立实际是一项重要 的动静关系综合评价过程、有效的选区定带方法。通 过预测最终确定勘探的靶区。 参考文献 [ 1] Magoon L B1The petroleum systemfro m source to trap [C] 1AAPG Memoir 60 ,19941 [2] 郭彦如, 于均民, 樊太亮 1查干凹陷下白垩统层序地层格架与演 化 [ J] 1石油与天然气地质,2002 ,23 216621821 [ 3] 纪友亮, 张世奇 1陆相断陷湖盆层序地层学[M] 1石油工业出 版社,19961 [4] 陈建平, 郭彦如 1深水环境层序边界及体系域的划分 以银根 盆地查干凹陷下白垩统为例[ J] 1 石油勘探与开发,2005 ,32 1272291 [ 5] 赵文智, 何登发, 李 伟, 等 1 含油气系统的内涵与描述方法 [C] 1见 中国石油学会石油地质专业委员会编. 中国含油气系 统的应用与进展[A]. 北京 石油工业出版社,199792241 [6] 王新民, 郭彦如, 马 龙, 等 1 银 额盆地侏罗、白垩系油气超 系统特征及其勘探方向[ J] 1 地球科学进展,2001 ,16 4 49024951 [7] 郭彦如, 李天顺, 刘文岭 1内蒙古银 额盆地火山岩特征与识别 [J] 1地球学报,1999 , 20 增刊 1 [8] 郭彦如, 王新民, 刘文岭 1银根 额济纳起旗盆地含油气系统特 征与油气勘探前景[ J] 1 大庆石油地质与开发 ,2000 , 19 6 428 1 编辑 李安峰 4大庆石油地质与开发 P1G1O1D1D1 第 25卷 第 3期 Article ID 100023754 2006 032 00012 04 P etroleum System Based on Sequence Stratigraphic Setting a case study on Lower Cretaceous in Chagan Sag GUO Yan2 ru,et al.Exploration and Develop ment Research Institute of PetroChina ,Beijing 100083 ,Chi2 na AbstractCo mbining petroleum systemidea and se2 quence stratigraphic together ,and takingChagan Sag as an example ,this paper provides a new system which is based on sequence stratigraphy ,consid2 ering petroleu m system as a core ,and co mbining qualita2 tive and quantitative study together . F irs, t based on con2 structing sequential stratigraphic framework of Chagan Sag ,it perfor ms closely packed seg ments interpretation and studies sedi mentary systems and system fields exten2 sion ,and analyzes geologic background ,distribution rules and characteristics of static geologic elements .Sec2 ond ,it si mulates the processes of trap for mation and oil and gas generation2 migration2accu mulation using basin si mulation technique .F inally ,it analyzes the matching relation bet ween static geologic elements and dynamic ge2 ologic process through constructing and uating predic2 tion pattern of petroleum system,and determines favora2 ble exploration areas in Chagan Sag . K ey words Chagan Sag ; sequence stragigraphic ;close2 ly packed seg men;t system field ; petroleum syste m; geo2 logic elemen;t geologic process ; basin si mulation Article ID 100023754 2006 032 00052 02 ApplicationofCoordinateCooperationRando m M odeling in Reservoir Prediction GUO Li ,et al.Resource and Security Engineer2 ing Institute ofChineseUniversity ofM ining andTechnol2 ogy ,Beijing 100083, China Abstract This study uses coordinate cooperation rando m modeling technique to predict oilbearing sandstone thick2 nessof reservoir taking resistivity logging data asmain va2 riant which reflects oil bearing feature of reservoirs and seism ic wave i mpedance as covarian. t According to the interpretation standard of lower li mit of effective reservoir in Block Pu333 in Punan OilF ield inDaqing ,several re2 alizations obtained fro m rando m modeling of resistivity are interpreted to deter mine sandstone thickness,and drilling risk is analyzed by taking 10m of sandstone thickness as risk threshold value . Analysis on accounting status ofnew and old wells drilling sho ws that using analog of sequentialGauss coordinate cooperation seismic attribute has a high accuracy of prediction. uating the risk of prediction results by using the difference among several rando m modeling can effectively reduce drilling risks . K ey words rando m modeling ;coordinate cooperation ; seismic data ;risk analysis; reservoir prediction Article ID 100023754 2006 032 00072 03 Characteristics ofCarbonate Reservoirs in Lower Pa2 leozoic in Central Tazhong Area and Its P rediction M ethod Y A NG Y uan2 yuan,et al. Exploration Affair De2 part ment ofHenan OilField Co mpany , Nanyang473132 , China Abstract In order to describe the characteristics of car2 bonate reservoirs in Tazhong area inTari m Basin,this pa2 per uses t wo2 waymedia inversion topredict corro2 ded caverns distribution basing on seismic and logging da2 ta .Oil and gas reservoirs are discovered in weathered shell and inside story of buried hill in Lo wer Ordovician in Tazhong area ,sho wing that ancient karst in Ordovician carbonate is the main target layer system of oil and gas exploration. This indicates a good exploration potential of the ancient karst in this area,and proves that two2 way media attribute inversion is an effective for pre2 diction carbonate reservoirs . K ey words Tari m Basin ; Ordovician;carbonate ;two2 waymedia ;reservoir prediction Article ID 100023754 2006 032 00010203 Study on Sedi m entary M icrofacies of No .3 Sand Group of Gaotaizi Reservoir inW est Slope in North2 ern Songliao Basin WA NG Shu2 heng,et al.Earth Science Institute of Daqing Petroleu m Institute , Daqing 163318 , China Abstract The analysis result of abundant cores,log2 ging ,and well logging data reveals lacustrine facies and delta facies are main sedi mentary facies types of No 13 sand group ofGaotaizi reservoir in north andwest slope of Songliao Basin .Lacustrine facies are co mposed of shore2 shallo w lacustrine subfacies , which are subdivided into 3 sedi mentarymircorfaciessandy beach2bars, mixed bea2 ches and muddy beaches .Delta facies are mainly co m2 posed of delta frontal edge esuarine bars and distal end bars. During its sedi men, t No 13 sand bed for mation of Gaotaizi reservoir for ms five delta lobe bodies ,under the influence ofQ iqihaer ,north , west and southwestmaterial sources. The deltas ed byQ iqihaer , north and south2 westmaterial sources are larger than that for med by west material source .The deltas developed into frontal edge subfacies , which are co mposed of estuarine bars and dis2 tal end bars microfacies .No 13 sand bed for mation of Gaotaizi reservoirdevelopesshore2shallowlacustrine sandy beach barsmicrofacies in the area of Fu 62 well2 Fu13wel,l Du 408well2 Du 405 well and Du 431 well2 Ta 4 wel. l The distribution of zonary shore2shallow lacustine sandy beach2 bars along the maxi mum lacustine bank line Vol 125 No 13 Petroleum Geology Oil Field Develop ment in Daqing Jun12006 [ 1]