准北缘哈山地区斜坡带网毯式油气成藏规律.pdf
2 0 1 2年 1 1 月 第 2 7卷第6期 西安石油大学学报 自然科学版 J o u rnal o f X i a n S h i y o u U n i v e r s i t y N a t u r a l S c i e n c e E d i t i o n NO V .2 0 1 2 Vo 1 . 2 7 N o . 6 文章编号 1 6 7 3 -06 4 X 2 0 1 2 0 6 4 3 0 1 9 - 0 6 准北缘哈山地 区斜坡带网毯式油气成藏规律 王圣柱 , 张奎华 , 肖雄飞 , 吕铁 良 , 吴倩倩 1 . 中石化胜利油田 西部新区研究中心, 山东 东营 2 5 7 0 0 0; 2 . 中国石油大学 华东地球科学与技术学院, 山东 青岛 2 6 6 5 5 5 摘要 综合利用露头、 钻井、 岩心和地震资料 , 对断层 、 不整合 、 砂体的输导能力进行评价 , 认为 南部 乌夏断裂带大断裂及其伴 生断裂是研 究区的油源断裂, 为油气由深部 向浅部垂 向运移提供 了重要 通道; 八道湾组和清水河组砂岩厚度大, 泥质隔层少, 横向连通性好, 成岩作用弱, 物性好, 为油气横 向运移的通道 ; 不整合面上部的近物源底砾岩 , 分选差、 物性差 , 对油气的横 向输导作 用不大. 深浅 2套断裂、 上下 2套毯状砂层 匹配构成 了研 究区高效的 网毯 式输导格架. 综合 分析构造背景、 输 导 体系、 储层岩性 一 物性与含油性关系, 提 出了“ 断一 毯 一 梁” 三因素控藏的认识. 断裂 油源断层、 油 藏断层 控制油气聚集层位, 毯状输导砂体控制平面分布, 鼻状构造背景控制相对聚集, 储集层岩 性、 物性控制富集程度. 成藏体 系分析 , 建立了宽缓斜坡带源外沿梁网毯 式输导成藏模 式, 指 出毯 内 断层遮挡的断块 圈闭、 砂体上倾尖灭岩性 圈闭、 地层超覆 圈闭和次级断裂沟通的毯上砂体构造 一岩 性圈闭、 岩性 圈闭为最有利的勘探 目标. 关键词 网毯式输导体系; 成藏主控因素; 准噶尔盆地北缘; 哈山地区 中图分类号 T E l 2 1 文献标识码 A 准噶尔盆地北缘哈拉阿拉特山 下文简称哈 山 地区浅层 本文浅层指侏罗系和下白垩统 超剥 带整体表现为一宽缓的斜坡. 截至 2 0 1 1年, 在哈山 地 区哈浅 1井区发现 了春晖油 田, 八道湾组上报控 制及预’狈 0 稠油地质储量超过 5 3 0 0万 t ; 在风城地区 侏罗系、 白垩系发现 了重 1 、 重 3 2等 5个稠油区块 , 探明地质储量超过 6 0 0 0万 t 1 -3 ] , 展示了研究区浅 层超剥带巨大的勘探潜力. 虽然前人对研究区稠油 特征及其成因和油砂资源潜力评价等开展了大量的 研究工作 引, 但对油气运移、 成藏控制因素及富集 规律研究不够深入 , 制约 了对该区 的地质评价 和下 步的勘探部署. 因此, 查明浅层斜坡带油气成藏规 律 , 对增储区域的落实和储量规模 的扩大具有 重要 的指导意义. 1 区域地质概况 哈山地 区处于哈山 一德伦 山构造带的西端 , 南 邻玛湖生烃凹陷, 北以达尔布特断裂与和什托洛盖 盆地相接, 西部为扎伊尔山, 东部为石西凹陷. 构造 上属于哈山逆冲推覆构造 的前缘斜坡 带, 整体上呈 北东一南西向展布, 有利勘探面积超过 2 0 0 k m . 地 表主要为戈壁, 局部 为山 区, 海拔 3 5 06 0 0 m 图 1 . 自晚古生代至第四纪以来, 研究区经历了海西、 印支、 燕山、 喜马拉雅等多期构造运动. 经过晚二叠 世的构造抬升剥蚀 以后 , 已失去 了前陆盆地 的地层 展布特征, 由前陆盆地开始 向陆 内坳 陷盆地转 变 J .早三叠世地势相对平缓 , 构造趋于稳定 , 断裂 收稿日期 2 0 1 2 - 0 3 - 2 6 基金项目国家科技重大专项“ 准噶尔盆地碎屑岩层系大中型油气田形成规律与勘探方向” 编号 2 0 1 1 Z X 0 5 0 0 2 - 0 0 2 作者简介 王圣柱 1 9 7 9 . , 男, 博士研究生, 主要从事油气成藏规律研究. E m a i l p i l l a r 1 9 7 9 1 6 3 . c o m 一 2 0一 西安石油大学学报 自然科学版 图 1 哈山地区区域位置及八道湾组底面构造 Fi g . 1 Re g i o n a l l o c a t i o n o f Ha s h a n a r e a a n d b o t t o m s t r uc t u r e m a p o f Ba da o wa n Fo r ma t i o n 带活动相对较弱, 在这种古地貌和古构造背景下, 下 三叠统超覆在二叠系之上. 晚三叠世构造活动强烈, 复活与新生断裂抬升幅度大 , 研究区抬升遭受剥蚀. 侏罗系、 白垩系沉积时构造活动更趋稳定 , 主要继承 了三叠纪末的古地貌背景 , 超覆沉积于三叠系或哈 山逆冲推覆体二叠 一 石炭系之上, 主要经历了早侏 罗世的快速沉降 , 中晚侏罗世的掀斜、 抬升剥蚀和早 白垩世的沉降、 晚白垩世的整体抬升剥蚀 2期构造 演化旋回. 研究区由早二叠世的前陆盆地发育阶段、 二叠纪末 的逆冲推覆、 三叠纪末的构造强烈隆升 、 侏 罗纪末期的轻微活动, 至白垩纪的构造定型, 经历了 完整的前陆盆地旋 回及多个阶段的演化而形成了现 今的面貌. 依据哈山山前带构造解释模型及地层变 形、 地质结构特征, 划分为浅层前缘超剥带、 前缘冲 断带、 外来推覆系统和准原地叠加系统 4个有利 的 勘探方向. 其中, 前缘超剥带以发育中生界地层为 主, 自下而上为下侏罗统八道湾组 、 三工河组 、 中侏 罗统西 山窑组和下白垩统清水河组 、 呼图壁河组、 胜 金口组, 其他组段地层遭受强烈的剥蚀而缺失。 2 输导体 系 油气输导体系是指连接源岩与圈闭的运移通道 所组成的输导网络 j . 烃源岩生成的油气只有经 过有效的输导体系才能进入圈闭, 形成油气藏. 因 此, 输导体系是源与藏之间的“ 桥梁与纽带” , 是油 气藏形成和分布的关键控制因素. 输导体系主要包 括连通砂体、 不整合和断层 3 种形式 J , 不同形式 对油气藏类型、 分布起着不同的控制作用. 油源分 析, 研究区浅层超剥带稠油具有源外成藏的特点, 输 导通道的纵横向运移能力是其成藏和形成规模富集 的关键. 2 . 1 断裂 断裂是深源流体向浅层运移的一种重要通道, 控制了含油气流体的活动、 运移方向和分布. 按照断 裂在成藏过程中的作用差异性 , 划分为油源断裂和 油藏断裂. 油源断裂沟通了深部的烃源岩, 为生成的 油气向上垂向运移提供通道; 油藏断裂多为次级调 整的小断裂, 为油气调整成藏提供通道. 研究区受多期构造运动的影响, 断裂非常发育. 乌 2 7 井断裂、 乌尔禾断裂、 风城断裂和夏红北断裂 等三、 四级断裂研究表明, 上述断裂继承性发育, 形 成早 、 断距大、 平面延伸长 , 具有活动北强南弱 、 北压 南扭、 同生长断裂活动性质 的特点 J . 平面上 , 由西 向东 , 断裂走 向先呈北东 向, 继而转为北东东 向, 主 要呈平行式、 雁列式和斜交式等断层组合, 断面北倾 或北西倾; 剖面上, 多呈叠瓦状、 “ Y ” 字型等断层组 合, 断穿层位多, 深部断穿风城组烃源岩, 浅部与白 垩系底、 侏罗系底不整合面或砂体形成空间上的对 接. 围绕主干断裂发育了许多与其平行或斜交的次 生断裂, 共同构成了该区主要的油源断裂网. 研究认 为 , 油源断裂具有长期活动的特点 , 主要活动期开始 于晚海西期 , 持续 至燕 山期末期 J . 海西末期 与印 支期活动最强烈, 断层生长指数分别达 1 . 2 0 2 . 0 0 和 1 . 3 O一 2 . 4 0 , 燕山 Ⅱ幕和燕山Ⅲ幕活动较为强 烈 , 断层生长指数为 1 . 1 01 . 3 5和 1 . O 51 . 1 0, 造 成了中上侏罗统和上白垩统的抬升剥蚀. 整体分析, 研究 区断裂活动性具有 2个特点 一是 断层活动性 具阶段性, 三叠纪活动性最强, 二叠纪、 侏罗纪及其 以后活动性减弱, 且大断层活动期长, 而浅层小断层 活动期短; 二是断裂活动性具迁移性, 西部乌尔禾 一 王圣柱等 准北缘哈山地区斜坡带网毯式油气成藏规律 风城地区断裂活动早 , 东部夏子街地区断裂活动相 对较晚 图 2 . 断裂长期活动与烃源岩生排烃期形 成 良好配置 , 为油气大规模 向上运移提供 了通道. 地质 时代 图 2 哈山地区主要断裂生长指数 Fi g . 2 Gr o wt hi n d e x o fma i nf a u l t si nHa s ha n a r e a 燕山期一喜山期, 受北北西向和南北向区域应 力影响, 哈山进一步逆 冲推覆 , 中生界地层发生抬升 掀斜 , 部分老断裂复活, 并发育一系列次级小 断裂 , 局部发育小型正断层. 主要为 4 、 5级断裂 , 垂 向断距 及平面延伸距离不大 , 一般仅 断开侏罗系和下 白垩 统. 虽然上述小断层不是油源断裂 , 但对浅层油气成 藏意义重大 断面产状倾角大、 开启性强、 活动期晚 晚侏罗世一早 白垩世 , 与砂层配合可形成 台阶状 运移通道 , 断裂静止期对油气的聚集又可起到封堵作 用, 为该 区重要 的油藏断层. 如哈浅 2井八道湾组一 段 2砂组断块油藏和哈浅 4井八道湾组二段构造 一 岩性油藏, 其低部位均有小断层与砂体沟通, 小断层 对油气调整和分配起到了至关重要的作用 图 3 . 图3 哈山地区春晖油田过百重 8 一哈浅 6井油藏剖面 F i g . 3 Re s e r v o i r pr o fil e a c r o s s Ba i z h o n g 8 we l l a n d Ha q i a I l 6 we l l i n Ch u nh u i Oi l fie l d. Ha s h a n a r e 8 2 . 2 骨架砂体 研究区侏罗系、 白垩系总体经历了多期沉降一 抬升剥蚀的构造演化, 发育多期正旋回叠加沉积. 八 道湾组表现为湿地扇一辫状河一滨浅湖相沉积演化 序列 ; 下 白垩统清水河组、 呼图壁河组表现为辫状河 三角洲一滨浅湖相演化特征. 沉积旋回早期, 在宽缓 的斜坡背景下发育了区域稳定分布的低位体系域快 速水进 含砾 砂岩沉积. 储层对 比, 八道湾组一段 和清水河组二段 的湿地扇扇 中、 辫状河和辫状河三 角洲沉积砂体单层厚度大 一般为 2 O~ 5 0 m , 横向 上分布稳定, 连通性好; 平面上叠合连片. 从砂体储 层物性分析, 埋深浅, 成岩作用弱, 以点接触、 原生粒 间孔为主, 孑 L 隙度一般为 2 0 . 9 % ~ 3 3 . 3 %, 渗透率 为 2 8 . O 1 6 8 0 . 2 9 1 0 ~ m , 为中高孔中渗性储 层. 厚砂层稳定分布, 可形成油气横向运移的毯状输 导层. 油气运移物理模拟实验表明 , 在断裂带开启 而顶部封闭的条件下, 油气倾向于紧邻封闭层的砂 层中运移和聚集成藏, 优先注入断裂带上盘物性好 的储层. 特别是与主力油源断层相接的厚砂层, 具有 很强的“ 吸油” 和横向转移 能力 , 侧 向运移量可 占总 运移量 的 4 0 . 4 % 一1 0 0 %. 研究 区八道湾组一段 和 清水河组二段2 套区域性分布的毯状厚砂层向南延 伸均与乌夏断裂带油源断裂直接对接, 其上部被冲 积平原沼泽相或滨浅湖相泥质岩所覆盖, 且研究区 位于断裂带上盘有利部位. 因此, 毯状砂层具有较强 的从油源断裂获取 油气 的能力. 这也是研究 区在毯 状砂层中及其之上发现多个油藏 的重要原 因之一. 厚砂层对 于油气 长距 离运移起到 了至关 重要 的作 用, 是油气源外运移仍能富集成藏的关键. 2 . 3 不整合面 不整合面对油气长距离横向运移具有十分重要 的作用 J , 生烃凹陷 中的油气通过斜坡 区的不整 合面运移, 在斜坡带圈闭中聚集成藏, 如准噶尔盆地 陆梁隆起区的陆梁油田. 研究区发育 K / J c 、 J / T c 等多期区域性不整合 . 岩心、 测录井和野外 地质露头表明, 不整合面具有明显的层状结构 底砾岩、 水进砂体、 风化壳泥岩和半风化淋滤岩层发 一 2 2 一 西安石油大学学报 自然科学版 育. 从哈浅 1 、 重 1 8等井岩心及录井油气显示看 , 不 整合面上部的底砾岩含油级别 明显变差 , 甚至无油 气显示 ; 且岩心物性 分析表 明, 孔 隙度仅 为 4 . 0 0 % ~ 1 4 . 7 4 %, 渗透率为 2 . 5 0 ~ 1 8 . 7 1 1 0 一 , 而 其上覆的砂岩层孔隙度为2 0 . 0 1 % 一 3 9 . 8 0 %, 平均 为 2 7 . 8 9 %, 渗透率为 4 5 . 3 0~ 4 9 8 3 . 7 0 1 0 m , 平均为 5 0 7 . 4 0 1 0 p ,m , 相对而言物性特征 明显变差 图4 . 分析认为 , 主要原因是该沉积期研 究区距物源区较近, 底部砾岩搬运距离较近, 分选及 物性条件差. 不整合面上部的底砾岩不能作为研究 区油气横向运移的主要通道. 地层 GR l ⋯ g . 2 0 0 沉积相 孔隙度 渗透率 含油饱 深度 岩性 . R I ⋯ / 1 0 ’’ m2 和度/ % 系 统 组 段 S P / m l R T 2 o 0 相 亚 微 相 相 03 0 0 1 1o 0 0 0 1 o 0 ㈡ ; 一 y J l } 露 I ; 辫 辫 ; ; ’ l 状 状 39 0 河 河 ; 囊 臻 l l 道 道 f l ; 一r 辫 状 匿 ,河 底 滞 留 十 一 3 95 盆地 瓣 河 _ ■__ ■_● _ ■ 辫 心 f 状 滩 馐 臻 l J I 4 00 河 道 俪 { 一 i 滞 留 糍 r l 湿 扇 j 一 上 扇 水 ㈤l 4 0 5 一 地 道 - 豢 , V 一一 。 扇 由 扇 上 兰 士 糕 l 蕾 、, ,、 、 I 漫 流 - 一 穗 嚣 ,‘ h ■ 一 0 } 三 『 一 一 ~ 一 、 , - , 、 r 、 段 侏 下 八 罗 道 湾 段 绩 组 系 三叠系 图4 风重0 1 8井八道湾组综合柱状图 Fi g . 4 Ge ne r a l i z e d s t r a t i g r a p h i c c o l umn o f Ba da o wa n F o r ma t i o n t h r o u g h Fe n g z ho n g 0 1 8 we l l 2 . 4 输导格架分析 成藏地质条件对比分析, 研究区浅层超剥带与 济 阳坳 陷新 近系具 有 很好 的相 似 性.张善 文 等l 9 J H 对济阳坳陷新近系油气成藏机理进行了深 入研究, 将其总结为“ 网毯式成藏体系” . 网毯式成 藏体系是指下伏层系的他源油气通过油源断裂网的 运移 、 毯状仓储层 的临时仓储和油气聚集网的纵横 向再次运聚形成的次生油气藏组合. 所谓“ 网” 包括 为成藏体系提供油气的油源网和聚集油气的聚集 网, 前者由断裂和不整合面组成, 位于成藏体系的下 部, 后者由断裂和连通的砂体组成, 位于成藏体系的 上部; 所谓“ 毯” 是指在连接油源网和聚集网稳定分 布的“ 毯状” 运载层. 研究区深浅 2 套断裂系统 油源断裂和油藏断裂与八道湾组、 清水河组厚砂层 构成了哈山地区特有的近物源斜坡带网毯式输导格 架. 输导体系、 圈闭和烃源岩时空有效配置, 形成了 研究区浅层斜坡带构造背景下的网毯式成藏体系, 即众多大断裂构成了油源通道网, 八道湾组一段和 清水河组一段厚砂层为毯状仓储层, 为油气的运聚 集散地, 其上部的孤立砂体与沟通毯状仓储层的小 断层构成了油气的聚集网. 3 成藏主控因素及成藏模式 3 . 1 成藏控制因素 1 正向构造背景控制油气相对聚集, 即油气 沿梁汇聚. 受哈山多期逆冲推覆构造运动的影响, 乌 夏地区继承性发育了乌尔禾和夏子街 2个大型鼻状 隆起 ’ , 研究区处于鼻状构造的高部位. 目前已钻 井油气显示情况统计分析表明, 油气分布明显受构 造背景的控制 , 沿鼻状隆起油藏集中分布, 反映了油 气沿构造脊运聚成藏的特征. 2 断层与输导毯的配置及展布控制了油气的 空间分布. 断裂不仅控制着盆地的构造格局和沉积 发育, 而且对油气生成、 运移和聚集有着重要的控制 作用. 研究区油源断裂沟通了深部的烃源岩或油藏 与浅部的厚层毯状砂体. 在断裂活动期为油气运移 提供了良好的通道, 使油气沿断裂向浅层运移, 进入 毯状砂层后长距离横向运移. 在断层的遮挡作用下 形成毯内断块油藏, 在上倾构造部位毯状砂体尖灭 端形成岩性油藏, 或由于不整合面风化壳泥岩的遮 挡形成不整合油藏. 同时, 厚砂层毯也起到油气中转 王圣柱等 准北缘哈山地区斜坡带网毯式油气成藏规律 一2 3 一 站的作用, 沟通下部毯状砂体及其上部孤立砂体的 次级断层, 为油气运移提供了通道、, 可在毯上的孤立 砂体成藏. 浅部侏罗系一白垩系的次级断裂沟通了 底部的厚砂层及其上部的孤立砂体, 八道湾组一段 2砂组油气 即为 1 砂组油气通过次级断裂调整成藏 的结果. 从目前油气分布特征来看, 厚层毯状砂体具 有整体含油的特点, 油源断裂控制了毯内油气的聚 集层位, 油藏断裂控制了毯上油气的垂向调整与 聚集. 3 储层岩性、 物性控制了油气富集程度. 通过 鋈6 .o 求 l 皿 .o 抽 趟 撒 2. 0 O. O 研究区及邻区 1 8 0口井 3 2 0 4个取心段样品的统计 分析, 岩性与含油性两者具有较好的对应关系 图 5 . 粉 砂 岩 、 中 砂 岩 含 油性 最 好 , 累计 取 心 长 度 2 4 6 6 . 2 4 m, 见油气显示心长 l 4 6 0 . 9 7 in , 其中, 油 斑及 以上含油级别岩心长 占总心长 的 5 1 . 5 5 %; 其 次为砂砾岩、 含砾 不等粒砂岩 、 含砾 粗砂岩和 砂质小砾岩 , 累计取心长度 1 0 7 1 . 4 8 m, 见油气显示 心长 6 4 5 . 9 2 m, 油 斑 及 以上 含 油 级 别 心 长 占 4 2 . 2 0 %; 粉砂质泥岩 、 灰质粉砂岩 、 灰质细砂岩和泥 岩含油性最差. 一8 口 圉 8 目 圉 日 一 口 一 _ . . 目 目 I l . _ 日 l 一 .. 且圉 同.』l L 且 . 日 目 饱含油 富含油 油浸 油斑 油迹 荧光 Ⅱ口 l - 中砾岩 压 2 一 细砾岩 E刁 3 一 砂质小砾岩 回4 . 泥质不等粒砾岩 区 5 一 砂砾岩 田6 一 砾状砂岩 E 7 一 粗砂岩 U 8 一 中砂岩 回9 . 含砾 细砂岩 口1 0 - 灰质细砂岩 区 1 1 一 含砾 不等粒砂岩 刀 l 2 一 粉砂岩 固1 3 一 灰质粉砂岩 口 I 4 _ 泥质粉砂岩 正田 l 5 一 粉砂质泥岩 图5 哈山地区八道湾组一清水河组不同岩性与含油性关系直方图 F i g . 5 Hi s t o g r a m o f l i t h o l o g y a n d o i l i n e s s o f B a d a o w an Qi n g s h u i h e F o r ma t i o n i n Ha s h a n a r e a 不同岩性的含油性与储集层 物性关 系密切. 毯 状砂岩与其下部的底砾岩物性 与含油性对 比分析 , 白垩系底部毯状细砂岩平均孔隙度 为 2 8 . 9 3 % 4 5 块次 , 平均渗透率为 3 0 4 . 31 0 一 m ; 八道湾组 底部毯状 含砾 砂岩平均孔隙度为 2 9 . 3 1 % 1 2 块 次 , 平均渗透率为 7 8 3 . 51 0 ~ m . 毯状砂岩物 性远大于其下部的砾岩, 因而其含油性 率 也明显 好于砾岩层. 储层物性直接影响着油气富集程度, 是 油气富集最主要的控制因素. 3 . 2 油气成藏模式 白垩系和侏罗系底部的双层毯状优质输导砂体 与深浅 2套断裂系统构成了研究 区油气运移的高效 网毯式输导网络 , 形成 了斜坡带源外供烃 , 沿梁网毯 式输导的成藏模式 图6 , 最终形成了研究区油气 垂向上叠置、 平面上连片的分布特征. 根据油气聚集 成藏部位的差异性, 可细分为3种类型 一是毯内成 藏, 由南部油源断裂运移来的深部油气进入浅部不 整合面上部的毯状厚砂层, 沿斜坡带上倾方向运移, 在后期次级断裂的遮挡作用下大面积成藏; 二是毯 上成藏, 毯内的油气通过次级断层垂向调整, 进入毯 上的孤立砂体成藏; 三是毯缘成藏, 油气沿输导毯向 北 、 向西运移 , 在砂体尖灭端聚集成藏. 图6 哈山地区斜坡带网毯式油气成藏模式 F i g . 6 M e s hwo r k c a r p e t o i l a n d g a s p o o l - f o r m i n g p a t t e r n s i n t he s l o p i n g z o ne o f Ha s h a n a r e a 4 结 论 哈山地区浅层斜坡带属于源外运聚成藏, 输导 是关键. 侏罗系和白垩系 2套网毯输导层不仅具有 承上启下的沟通输导作用, 而且其上倾部位也是很 好的油气聚集区, 造就了上下2个富含油层系. 八道 湾组和清水河组下部区域展布的毯状厚砂层高效的 横向输导作用是油气大规模富集的关键; 南部的乌 夏断裂带油源大断裂长期活动, 使得油气从玛湖凹 一 2 4一 西安石油大学学报 自然科学版 陷深部向浅层运移; 燕山期形成的小断层的纵向沟 通作用, 促成了输导毯上部孤立砂体的成藏. 毯状厚 层砂岩断层遮挡断块圈闭、 超覆尖灭带不整合圈闭 和毯上的辫状河三角洲水下分支河道构造 一岩性圈 闭、 滩坝砂岩性 圈闭, 为下步最有利的勘探 目标. 参 考 文 献 [ 1 ] 方朝合 , 刘人和, 王红岩, 等. 新疆风城地区油砂地质 特征及成因浅析[ J ] . 天然气工业 , 2 0 0 8 , 2 8 1 1 1 2 7 - 1 30. 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