中央凸起变质岩古潜山内幕油气成藏条件.pdf

2 0 1 1年 8月 第 3 0卷第 4期 大庆石油地质与开发 P e t r o l e u m Ge o l o g y a n d Oi l f i e l d D e v e l o p me n t i n Da q i n g Au g ．，2 0 1 1 V0 1 ． 3 O No ． 4 DOI 1 0 ． 3 9 6 9 ／ J ． I S S N． 1 0 0 0 ． 3 7 5 4 ． 2 0 1 1 ． 0 4 ． 0 0 3 中央凸起变质岩古潜 山内幕油气成藏条件 王 占忠 辽河油 田分公司勘探开发研 究院 ，辽宁 盘锦1 2 4 0 1 0 摘要l以勘探程度较低的辽河坳陷中央凸起太古界变质岩潜山带为研究对象，总结了变质岩古潜 山内幕油藏多 层次分布特征。从潜山内幕储隔层岩性识别 、构造特征、烃源岩、供油 “ 窗口” 、封盖体系等方面分析了古潜山 内幕油藏形成的条件和主控因素 ，建立了变质岩古潜山内幕成藏模式。分析结果认为裂缝发育受构造活动和 优势岩性双重因素控制 ，变质岩古潜 山存在多种岩性组合，可形成储隔层交替分布 ，古潜山侧向供油 “ 窗 口” 是其内幕成藏的关键 ，供油 “ 窗口”的幅度决定了纵深方向含油气范围。 关键词变质岩；构造运动；裂缝性储集层；古潜山内幕油藏；中央凸起 ；辽河坳陷 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 - 3 7 5 4 I 2 0 1 1 0 4 - 0 0 0 9 - 0 5 HYDROCARBON RES ERVOI R F oRM I NG CoNDI TI oNS W I THI N M ETAM oRPHI C BURⅢ D HI LLS I N CENTRAL RI S E ， W ANG Zh a n z h o ng R e s e a r c h I n s t i t u t e o fE x p l o r a t i o n a n d D e v e l o p me n t o fL i a o h e O i lfie l d B r a n c h C o m p a n y ， P a n j i n 1 2 4 0 1 0 ，C h i n a Abs t r a c t By f o c us i n g o n t h e Ar c h a e o z o i c me t a mo r p h i c bu rie d hi l l b e l t wi t h l o w d e g r e e p r o s p e c tin g i n c e n t r a l ris e o f L i a o h e De p r e s s i o n，t h e d i s t r i b u t i o n c h a r a c t e ri s t i c s o f mu l t i l e v e l e d i n t e rio r o i l r e s e r v o i r s i n the h i l l s a r e s u mma - r i z e d ，t h e o i l r e s e r v o i r f o r mi n g c o n d i t i o n s a n d ma i n c o n t r o l l i n g f a c t o rs o f the h i B s a r e a n a l y z e d f r o m t h e a s p e c t s o f t h e l i t h o l o g i c i d e n t i f i c a t i o n o f r e s e r v o i r s a n d b a r ri e r s ，t e c t o n i c p rop e i e s ，s o u r c e r o c k s of h y d r o c arb o n，o i l c h a r g i n g “wi n d o w”，s e a li n g s y s t e m a n d S O o n ．An d mo r e o v e r ，t h e r e s e r v o i r f o r mi n g mo d e l i s e s t a b l i s h e d ．T h e a n a l y s e s r e s u i t s s h o w t h a t ，t h e d e v e l o p m e n t o f fr a c t u r e s i s j o i n t l y c o n t r o l l e d b y t e c t o n i c m o v e m e n ts a n d d o m i n ant E t h o l o g y ． T h e a l t e r n a t e d i s t ri b u t i o n o f r e s e r v o i rs a n d b a r ri e r s i s r e s u l t s fr o m the e x i s t e n c e of v a r i o u s l i t h o l o g i e c o mb i n a ti o n s i n me t a mo rph i c b u ri e d h i l l s ；a n d f u r t h e rm o r e the l a t e r al o i l c h a r g i n g” wi n d o w’ ’i s the k e y t o the f o r ma t i o n of i n t e ri o r r e s e rvo i r s a n d i t s s i z e d e t e rm i n a t e s t h e v e r t i c a l r a n g e o f o i l an d g as p o o l s ． Ke y wor d s me t a mo rp h i c r o c k；t e c t o ni c mo v e me nt s ；f r a c t u r e d r e s e r v o i r；o i l r e s e rvo i r wi t hi n b ur i e d h i l l s；c e n t r a l r i s e； Li a o h e De p r e s s i o n 辽河坳陷古潜山油气藏历经 3 O余年勘探和开 发，先后发现了太古宇、中上元古界、古生界和中 收稿 日期 2 0 1 0 1 2 2 8 改回 日期 2 0 1 1 - 0 2 1 5 基金项目中国石油天然气股份有限公司重点科技攻关项目 “ 辽河探区有利预探区带综合评价和 目标优选” 0 6 0 1 0 5 - 2 资助。 作者简介王占忠，男 ，1 9 6 2年生，工程师，从事石油地质综合研究工作。 E ma i l wa n g z h a n z h o n g 5 6 7 1 6 3 ． t o m 1 0 大庆石油地质与开发 生界等 4套含油层系，探明了几十个古潜山油气 藏，取得了良好的勘探效果l 】 j 。近年来，古潜山 油藏已成为深化勘探的重要领域和目 标，随着勘探 工作的不断深入 ，取得了古潜山油藏成藏方面的创 新认识 。对于海相碳酸盐岩沉积地层组成的古潜 山 可形成 内幕油气藏 ，勘探多有发现 ，对此认识 比较 深入。位于生油凹陷中的变质岩古潜山表层风化壳 可以形成油气藏 的观点已被广泛接受 ，并被勘 探所证实。2 0 0 5年兴隆 台变质岩古潜 山兴古 7井 在太古界多井段获得高产油气流 ，发现了太古界古 潜 山内幕油气藏。随着勘探 由凹陷向凸起潜山内幕 的拓展 ， 2 0 0 8年 2月辽河坳陷中央凸起大小洼潜山 钻探的赵古 1井在进入古潜山近百米井段油气显示 较差 的情况下继续钻进 ，油气显示逐渐变好 ，并获 得工业油气流 ，打开了中央凸起勘探局面。之后钻 探的赵古 2井于 1 4 1 0 m进古潜 山，于 2 5 8 8 m深 部潜 山获工业油气流 ，多井段获油流 ；海古 2井于 2 0 3 8 m进 山后连续 1 6 0 0 m见显示。表 明中央凸 起变质岩古潜山内幕油藏蕴涵很大的勘探潜力。本 文 旨在通过总结大小洼变质岩古潜山内幕油藏多层 次分布特征 ，分析 中央凸起 内幕成藏条件 ，为该地 区探索内幕隐蔽油气藏提供地质依据 。 大小洼古潜 山内幕油藏 特征 1 ． 1储层特征 随着储层裂缝识别和预测技术 的发展 ， 包括先 进的测井系列应用 、地震资料的应用 、裂缝数学方 法的介入及计算机三维建模 ，裂缝性储层研究取得 了很大进步 。 。中央凸起古潜山岩性为区域变质 岩 、混合岩和岩浆岩脉组合。储集岩包括黑云母斜 长片麻岩 、混合岩 、混合花岗岩、碎裂岩以及浅粒 岩 、变粒岩 、花 岗斑岩等，非储集岩包括 角闪岩 、 斜长角闪岩 、辉绿岩 、煌 斑岩等 。根 据岩心观察 、 薄片鉴定 、常规测井及成像测井等资料综合分析 ， 大小洼太古宇古潜山储层为宏观裂缝 、孔洞和微观 孔 、缝较发育的具有双重孔隙结构孔隙一裂缝型储 层。岩心观察古潜山内幕储层宏观裂缝发育，多为 高角度张开缝，裂缝张开度为 0 ． 1 ～ 0 ． 2 m m不等， 裂缝 面延伸较长 ，多切割岩心 ，见多组裂缝呈网状 分布 图 1 。 声 电成像测井解释统计表 明，裂缝面倾 角主 要为 3 5 。 一7 0 。 ，为高角度缝 ，裂缝 开度 为 0 ． 1 5～ 3 ． 2 5 mm。表明古潜 山裂缝发育 ，但早期裂缝多被 图 1大小洼潜 山洼6 1 井岩心薄 片照片 Fi g ． 1 P h o t o o f t h e c o r e w a f e r o f W a N o ． 6 1 W e l l i n D a x i a o w a b u ri e d h i 1 1 S 充填 ，晚期裂缝常切割早期裂缝 ，反映出多期裂缝 发育 的特点 ；同时裂缝发育程度受岩性控制 ，不同 岩性段裂缝发育程度不同，具有储 隔层交替分布的 特点 图 2 。 图2大小洼古潜山内幕储集层特征 Fi g． 2 Ch ar act e ris ti cs of t he r es er voi rs wi t hi n Da xi ao wa b u ri e d hi1 1 s 1 ． 2油藏分布特征 截止到 目前 ，中央凸起太古宇古潜山带完钻井 9 8口，其 中潜 山深层 钻井 9口。证实太古宇变 质 岩不仅表层风化壳含油 ，而且潜山内幕多层系裂缝 含油 ，为裂缝性油藏。位于中央凸起 中段 的大小洼 潜山太古宇油层埋深在 1 7 4 7 3 2 4 7 m，尚未见到 油水界面 ，出油 底界为受岩性 因素控 制的物性界 面。测井 、试油及生产结果表明潜山整体有油层分 第 3 0卷第 4期 王占忠中央凸起变质岩古潜山内幕油气成藏条件 1 1 布 ，含油幅度高达 1 5 0 0 m，赵古 2井揭露井段从 1 3 9 5～ 3 2 0 0 i n含油幅度达 1 8 0 5 1T I 。 大小洼古潜山油藏纵 向上分布具有层次性。 目 前钻井揭露大小洼古潜山可以划分出 3个油层集 中 发育段 。在古潜 山内部发育有暗色矿物含量较高的 角闪岩类地层条带 ，岩性较致密为隔层段 ，将古潜 山分割成上 、中、下 3个层段 。上层段 洼 5 3井 在 1 7 6 9～1 8 2 0 m井段 常规测试 ，日产油 6 ． 1 4 t ； 中层段赵古 2井在 2 5 9 0 ． 5～2 6 5 4 I n井段压裂试 油 ，日产油 5 ． 2 5 t ；下层段 赵古 1井在 3 2 3 0～ 3 2 7 4 m井 段 压 裂 后 5 mm 油 嘴 求 产 ， 日产 油 2 7 ． 4 8 t 、 天然气 2 5 4 9 IT I 。 。各层段油气产量存在较 大差异 ，油层压力资料显示古潜山内部压力系统存 在差异 表 1 ，说明古潜 山内部是 由多套相对独 立的不规则油层叠加的油气藏体系 图 3 。 表 1 大小 洼古潜山压力 Tab l e 1 Pr e s s ur e s of Da x i ao wa bur i e d hi l l s 2 0 0 0 5 0 0 隧 3 。 o O 3 5 0 0 4 0 0 0 ■■ 油层●咖 角闪岩类隔层 圈 辉绿岩脉 图3大小洼古潜山油藏剖面 Fi g． 3 Cr os s s e cti o n o f t h e oil res e rv oi rs i n D a x i a o w a b u ri e d h i l l S 2古潜山内幕油气成藏条件 2 ． I古潜山内幕存在非均质性 1 变质岩的非均质性 。 利用钻井取心 和系统的岩屑样 品结合常规测 井、F M I 、E C S 测井岩性解释资料，建立了大小洼 古潜山 1 8 0 0 m井段岩性剖面 ，表 明变质岩古潜 山 内幕岩性存在非均质性及成层特征。 2 裂缝储层发育遵循 “ 优势岩性” 序列规 则 。 对辽河坳陷各变质岩古潜山的岩石学特征分 析 ，变质岩类主要有元古界的石英岩，太古宇的黑 云母斜长片麻岩 、混合花岗岩 、变粒岩 、浅粒岩以 及角闪岩等 ，另外 ，穿插于变质岩古潜山中的岩脉 种类繁多 ，有基性的辉绿岩、煌斑岩岩脉 ，同时也 有中酸性侵入岩岩脉。 通过岩性研究表明，裂缝发育程度与岩石 中暗 色矿物含量多少有关。在 同样 的构造应力作用下 ， 暗色矿物含量少的岩石容易产生裂缝成为储层 ，而 暗色矿物含量较高的岩石不容易产生裂缝 ，不易成 为储集岩 。按照各种岩石中暗色矿物含量的多少对 变质岩古潜 山中的岩石排序 ，形成 岩性序列 表 2 ，暗色矿物含量少 的岩石在序列 中靠前 ，相对 于暗色矿物含量多靠后的岩石成为优势岩石 。在潜 山中，优势岩石更容易成为储集岩 。 表 2变质 岩古潜山的岩石序列 Ta b l e 2 Ra n k o f t h e me t a m o r p h i c r o c k s wi t h i n the b u r i e d h i l l s 岩石 片麻岩 煌斑 岩 、辉绿岩 角 闪岩 在大小洼古潜山带 中，花岗斑岩、闪长玢岩等 中酸性的侵入岩岩脉是本区比较好的储集岩 ，这是 由于在大小洼古潜山中，暗色矿物含量最低的岩石 为中酸性 的侵入岩脉 ，其他岩石的暗色矿物含量远 高于这种岩脉 。因此 ，这种岩石能够作为大小洼古 潜山优势岩石 ，成为储层。另外 ，变质岩古潜山的 个体存在岩石的下限 ，而对于变质岩古潜山类型来 说 ，储层岩石无下限 ，在一定条件下 ，任何一种岩 石都有成为储集岩的可能。 通过研究表明，变质岩 自身成层特征以及多种 岩石的岩性组合 ，优势岩石决定有利储层 的发育， 从而形成多套储隔层 ，为古潜 山内幕形成多层次油 层提供了前提条件。 2 ． 2具有多期裂缝发 育的构造环境 辽河坳陷的结晶基底属于华北地台的一部分 ， 受印支运动、燕山运动 、喜马拉雅运动等多期造山 运动的影 响，在漫长而复杂 的地 质历史演化过 程 中，经历 了多期构造运动 ，抬升隆起 、挤压褶 l 2 大庆石油地 质与开发 2 0 1 1 年 皱 、块断翘倾 、走滑活动以及长期的风化淋滤等地 质应力作用，造成古潜山裂缝 、 孔 、洞的发育。钻 探揭示大小洼古潜 山内部发育碎裂变质岩 ，而且岩 浆岩脉在古潜山中大量发育 ，表明经历 了强烈的构 造作用。通过对赵古 1 井花岗斑岩岩浆侵入体中锆 石 uP b原位测年资料分析 ，样 品测 年值在 2 4 1 Ma ，对应于晚三叠世 ，岩心观察这些岩 脉裂缝 极 为发育 ，经历了后期运动的改造 ，表明构造运动的 多期性。从 赵古 l 、赵古 2井 的成像测 井资料 分 析 ，大小洼潜山的裂缝走向有 3组 ，即北东向 、近 东西向和北西向，倾角变化较大，其中裂缝主要走 向是北东 向高角度晚期缝 ，与相邻的控制中央凸起 潜山带的北东向台安一大洼断层一致，进一步证明 了裂缝发育与多期构造活动密切相关 ，裂缝发育程 度直接决定古潜 山油气的富集 J 。 2 ． 3富油气凹陷供烃能力强 对于辽河坳陷而言，富油气凹陷内的古近系沙 河街组的沙三段 、沙四段暗色生油岩，泥岩性纯且 厚 ，因此通常都有较高的异常流体压力。实测砂岩 和油气层的压力系数 最高达 I ． 2 9 ，利用声波时差 计算的泥岩压力系数高达 I ． 9 0 ，而古潜 山在地层 中一般为低势能区。在位于生油洼陷之中和油气运 移的主要路径上 ，油气源十分充足，有利于古潜 山 内幕成藏。目前所发现的发育内幕油藏的古潜山均 位于生油洼陷内或临近生油洼陷。 中央凸起潜山带位于西部 凹陷和东部凹陷深陷 区之 中，属于相对独立的构造单元 。受构造运动多 期性的影响，中央凸起及周边地 区具有如下特点 一 方面湖盆具有分割性 ，在古潜山带西侧地区发育 了陈家 、清水 、海南洼陷，该带东侧是二界沟洼陷 和盖州滩洼陷等多个生烃洼陷 ，每个生烃洼陷几乎 具有相对独立的构造发育史 、沉积埋藏史和生烃演 化史 ，形成了各 自独立的生烃系统 ；另一方面，在 西部凹陷的每个洼陷内部发育 了沙三段 、沙四段 2 套生烃系统 ，并且各 系统具备 了沉 积环境的多样 性 、生油母质的多样性 、成熟度的多样性等特点。 深层沙三段 、沙四段烃源岩埋深大于 3 5 0 0 m。处 于成熟一过成熟演化阶段 ，不同层位 、不同深度烃 源岩所处的演化阶段不同 ，具有完整的烃源岩演化 系列，可生成多种相态的烃类。兴隆台潜山天然气 和凝析油气藏以及大小洼潜山正常油 、稠油的存在 也正是上述成熟度多样性的表现。因此 ，可以说多 期的构造运动使油气多期充注 ，古潜山成藏中烃类 组成更加复杂化，并形成多源多藏或多源一藏现 象 ，使中央凸起潜 山带处于复合 型的生烃系统之 中。十分丰富的油气源为古潜山油气富集提供 了优 越的条件。 2 ． 4侧 向供油 “ 窗口 是内幕成藏 的关键因素 中央凸起古潜山带油源主要来 自侧向古近系的 生油层系 ，为新生古储成油组合 。古潜山之上往往 覆盖一定厚度 的中生界或东营组 ，古潜山能否成藏 决定于能否与侧覆 的古近系沙三段 、沙四段生油岩 接触。 中央凸起大小洼古潜山赵古 l 井揭露中生界厚 度达 I 3 2 7 m，赵古 I 潜 山为巨厚 中生界所覆盖 的 太古宇古潜山，但赵古 I 井仍然在太古宇获得了工 业性油气流 图 4 。通过分析认为 ，该潜 山尽管 上覆巨厚中生界或东营组 ，但该潜 山带西侧存在的 边界同生大断层不仅拉开了上覆的中生界也拉开了 太古宇结晶基底 ，使该潜山带与生油岩直接接触 ， 提供 了区域供油 “ 窗 口” ，该潜 山成藏成 为可能。 因此 ，潜 山上覆隔层或盖层的厚薄不是决定 因素 ， 而供油 “ 窗 口” 的存在 与否是潜 山能 否成藏的关 键。 洼 1 0 1 赵古 l洼6 开2 4 谜 燧 1 5 0 0 2 O 0 0 5 0 o O 0 0 5 0 0 0 o 0 5 0 0 Fi g ．4 Cro ss s ec ti o n of t he oi 1 r es e rv oi rs f ro m Wa N o．1 01 Wel 1 t o K ai No． 2 4 Wel1 通过对 中央凸起潜 山带构造精细解释 ，落实 了大小洼潜山的西侧存在着断距巨大的断裂 ，垂直 断距可达到 3 4 O O m，使沙三 、沙四段生油岩与太 古宇潜山直接接触 ，提供了巨大的供油窗 口，从赵 古 I井古潜 山顶界埋深 3 0 9 0 m到供油窗 口底界深 度 5 4 0 0 m，古潜 山总体供油幅度可高达2 3 l O m， 从而决定了该潜 山具有千米以上含油气幅度的可能 图 4 。 2 ． 5潜山上覆和内幕隔层封盖体系的良好保存条件 中央凸起古潜山带具有继承性隆起、后埋、晚 稳定 的特点。从构造演化的角度分析 ，多数古潜 山 圈闭在沙三时期以前形成 ，而且基本定型。晚期的 断裂活动对其影响较小 ，使潜 山具有 良好的保存条 第 3 0卷第4期 王占忠中央凸起变质岩古潜山内幕油气成藏条件 l 3 件，与东营组末期油气大规模运移期形成良好的时 间上的配置关系。 大小洼潜 山位于生油洼陷一侧 ，生油岩和盖层 一 体为其特点 ，巨厚的泥岩覆盖在潜山侧翼 ，封盖 条件 良好 ，使古潜山具有 内幕成藏的优势。 综上所述 ，变质岩古潜山内幕储 隔层交替分布 变化 ，在具备充足油源和区域供油窗 1 2 I 的条件下 ， 潜 山内幕多期 、多层次发育的具有连通性质的裂缝 带对油气起着沟通作用 ，在潜山内幕形成相对独立 的多个含油气层段油气藏体系[ 1 5 - 1 7 ] 。 3勘探意义 中央凸起变质岩古潜山内幕油藏的认识，是继 近几年辽河坳陷兴隆台潜山、法哈牛潜山和曹台潜 山内幕勘探取得突破之后 的又一重大发现 ，进一步 改变了传统古潜山风化壳含油的观点 ，极大地开拓 了古潜 山勘探新思路 ，丰富了勘探新领域 ，对指导 油气勘探具有重要的现实意义和理论价值。 继大小洼古潜 山内幕油藏勘探取得突破 以后 ， 在 中央凸起海外河古潜 山钻探的海古 2井在潜 山表 层油气显示之下 ，揭开太古宇变质岩 1 6 5 0 m油气 显示活跃 ，进一步证实古潜山内幕油藏的观点。以 变质岩古潜山内幕成藏模式为指导，确定了围绕洼 陷边缘找潜山、潜山之下找潜山的勘探思路 ，纵向 上继续探索古潜山跟深层的内幕油藏，拓展古潜山 含油气底界 ，并积极开展中央凸起北段夹持于台安 一 大洼断层和陈家逆断层之间的冷家逆断裂带的勘 探 ，辽河坳陷中央凸起古潜 山油藏已展示出广阔的 勘探前景。 参考文 献 [ 1 ]廖兴明，姚继峰，于天欣，等．辽河盆地构造演化与油气 [ M]． 北京 石油工业出版社，1 9 9 6 ． [ 2 ]陈义贤．辽河裂谷盆地断裂演化序次和油气藏形成模式[ J ]． 石油学报 ，1 9 8 5 ，6 2 1 1 ． 1 5 ． [ 3 ]张占文，陈振岩， 郭克圆，等．辽河盆地天然气地质 [ M]． 北京 地质 出版社 ，2 0 0 22 0 一 I 1 0 ． [ 4 ] 马玉龙 ，牛 仲仁．辽河油 区勘探与开发 [ M]．北京 石 油工 业 出版社 ，1 9 9 72 1 3 - 2 1 8 ． [ 5 ]揭克 常．东胜堡变质岩油藏 [ M]．北京 石油工业 出版社 ， 1 9 9 7． [ 6 ]谯汉 生 ，袁 选 俊 ，牛 嘉 玉．渤 海 湾 盆 地 隐蔽 油 气 藏 勘 探 [ M]． 北京 石油工业出版社 ，1 9 9 9 ． [ 7 ]陈振岩 ，陈永成．辽河 盆地新 生代 断裂与 油气关 系 [ J ]．石 油实验地质 ，2 0 0 2，2 4 5 4 0 7 - 4 1 2 ． [ 8 ]单俊峰 ，陈振岩．辽河坳陷西部 凹陷西斜坡古潜山的油气运移 条件 [ J ]．现代地质 ，2 0 0 5，1 9 2 2 7 4 - 2 7 8 ． [ 9 ]董平川，徐衍彬．储层裂缝识别和预测方法 [ J ]．大庆石油 地质与开发 ， 2 0 1 0，2 9 2 5 1 2 ． [ 1 O]张绍臣．火山岩储层岩石物理特征 的综合研究方法 [ J ]．大 庆石油地 质与开发 ，2 0 1 0，2 9 2 1 5 1 9 ． [ 1 1 ]王成 ．徐家 围子断 陷火 山岩储层次生孔隙分布及 意义 [ J ]． 大 庆石油地质与开发 ， 2 0 1 0 ，2 9 5 l - 5 ． [ 1 2 ]姜传金，冯肖宇．火山岩储层预测的地震反演方法 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