二连盆地赛汉塔拉凹陷油气运移富集规律.pdf

2 0 0 9年 4月 第 2 8卷第 2期 大庆石油地质与开发 Pe t r o l e u m Ge o l o g y a n d Oi l f i e l d De v e l o p me n t i n Da q i n g Ap r ．，2 0 0 9 V0 1 ． 2 8 No ． 2 DOI 1 0 ． 3 9 6 9 ／ J ． I S S N． 1 0 0 0 - 3 7 5 4 ． 2 0 0 9 ． 0 2 ． 0 0 2 二连盆地赛汉塔拉 凹陷油气运移富集规律 陈广坡 ’ 徐国盛 史原鹏 李林波 李书民 1 ．成都理工大学油气藏地 质及开发工程国家重点实验室 ，四川 成都6 1 0 0 5 9； 2 ．中国石油勘探开发研究院西北分院 ，甘肃 兰州7 3 0 0 2 0；3 ．中国石油华北油 田分公司勘探部 ，河北 任 丘0 6 2 5 5 2 摘要油气藏的分布与油气的运移路径和方向密切相关，主运移通道往往控制了大部分油气的运移和聚集。研 究表明，不整合、骨架砂岩体是油气侧向运移的主要路径，同沉积断裂是油气垂 向运移的主要路径 ；生烃洼槽 周边的汇聚流运移区、不整合面和骨架砂岩是主运移通道 ，易形成油气藏；而缓坡带的不整合面、骨架砂岩体 以及在平面上呈 “ 羽状” 、“ 雁行式”分布的派生断裂形成了复杂的三维主运移通道，在断裂收敛的构造高部位 形成 “ 断裂汇聚区” ，易形成规模油气藏 ，是勘探 的重点 目标 区。 关键词主运移通道；流体运聚单元；断裂汇聚 ；规模成藏 中图分类号T E l 2 1 文献标识码A 文章编号1 0 0 0 3 7 5 4 2 0 0 9 0 2 - 0 0 0 7 -04 HYDRoCARBoN M I GRATI oN AND ACCUM UL ATI oN I N S AI HANTALA S AG oF ERLI AN BASI N CHEN Gu a n g ． p o ，XU Gu o s he ng ， S HI Yua n pe n g ， L I L i n b o ， L I S h u mi n 1 ． S t a t e K e y L a b o r a t o r y f o r O i l a n d G a s R e s e r v o i r G e o l o g y a n d E x p l o i t a t i o n ，C h e n g d u 6 1 0 0 5 9 ， C h i n a ； 2． No r t h we s t Br a n c h， Pe t r o c h i n a Ex p l o r a t i o n an d De v e l o pme n t Re s e a r c h I n s t i t u t e， L a n z h o u 7 3 0 0 2 0，Ch i n a； 3 ．E x p l o r a t i o n D e p t ．D 厂 P e t r o c h i n a H u a b e i O i l F i e l d C o m p a n y ，R e n q i u 0 6 2 5 5 2 ，C h i n a Abs t r a c t Re s e r v o i r d i s t r i b u t i o n i s c l o s e l y r e l a t e d t o h y d r o c a r bo n mi g r a t i o n p a t h wa y a n d d i r e c t i o n．Th e ma i n mi - g r a t i o n pa t h wa y s u s u a l l y c o n t r o l mo s t mi g r a t i o n a n d a c c u mu l a t i o n o f h y d r o c a r bo n． S t u d y s h o ws t h a t u n c o n f o r mi t y a n d s ke l e t o n s a n d b o di e s a r e ma i n p a t h wa y s f o r l a t e r a l mi g r a t i o n a n d s y n s e di me n t a r y f a u l t i n g f o r v e r t i c a l mi g r a t i o h． Ac c u mu l a t i o n a n d mi g r a t i o n a r e a s o f o i l a n d g a s a r o u n d h y d r o c a r bo n b e a rin g t r o u g h，a s we l l a s un c o n f o r mi t i e s a n d s k e l e t o n s a n d b o d i e s ，a r e ma i n mi gra t i o n p a t h wa y s f a v o r a b l e for f o r mi n g o f r e s e r v o i r s ．Th e u nc o nfo r mi t i e s，s k e l e t o n s a nd bo d i e s o n g e n t l e s l o p e，a l o n g wi t h i n d u c e d f a u l t s d i s t ribu t e d i n f e a t he r a nd e c h e l o n s ha p e o n t h e p l a n e，a r e c o mp l i c a t e d 3 D ma i n mi g r a t i o n p a t h wa y s，f o r mi n g c o n v e r g e n c e a r e a s o f f a ul t s i n t he f a u l t c o n v e r g e d s t r u c t u r a l h i g h， f a v o r a b l e for f o r m i n g o f r e s e rvo i r s i n l a r g e s c a l e ， w h i c h i s m a j o r t a r g e t a r e a for h y d r o c a r b o n e x p l o r a t i o n ． Ke y wor ds ma i n mi gra t i o n pa t h wa y；fl u i d mi gra t i o n a n d a c c u mu l a t i o n u n i t ；f a u l t c o n v e r g e n c e；s c a l e a c c u mu l a t i o n 赛汉塔拉凹陷是长期处于左旋走滑应力场下形 成的长轴近南北向，似缓 “ s ” 型的东断、西超 的 收稿 日期 2 0 0 8 - 0 8 - 0 8 基金项 目中国石油重点攻关项 目 k t t j - 0 5 0 1 2 0 8 资助 。 作者简介陈广坡 ，男 ，1 9 6 8年生，高级工程师 ，在读博士，从事石油地质综合研究。 E ma i lc h e n _g p p e t r o c hi n a ．c o n． e l l 8 大庆石油地质与开发 2 0 0 9拄 箕状断陷湖盆。由于受断裂活动的影响，凹陷内下 白垩统各组段地层的沉积特征变化较大，阿尔善组 主要为扇三角洲和湖相泥岩沉积 ；腾一段为断陷湖 盆发育全盛期 ，主要为巨厚的湖相泥岩沉积，仅在 赛四构造带发育了来 自东部陡坡带的扇三角洲前缘 沉积砂岩体 ；腾二段为断陷湖盆震荡沉降期，西部 缓坡带主要发育大型的扇三角洲沉积，陡坡带则主 要发育以近岸水下扇 、小型扇三角洲等沉积类型的 砂岩体 ；赛汉组为湖盆消亡期沉积 ，主要以扇三角 洲和河流相沉积为主。受同沉积断裂的影响 ，凹陷 东部的赛东洼槽内的阿尔善组 、腾一段以及腾二段 下部湖相泥岩达到生烃门限，为成熟烃源岩 ，最厚 超过 1 0 0 0 1 1 3 ． 。凹陷内不同的构造带围绕成熟烃源 岩的分布区域 ，通过断层 、骨架砂岩 、不整合面等 油气运移通道 ，形成了以基底潜山、侏罗系、阿尔 善组 、腾一段 、腾二段等为主要勘探 目的层和以构 造 、岩性等油气藏为主的勘探格局。 1油气主运移通道分析 油气总是沿着阻力最小 、分力最大的主通道进 行渗透运移，其通道也是逐渐 由发散到汇聚，位于 主运移通道附近或内部且与主运移通道沟通 的各类 圈闭才是油气藏形成 的主要场所 。油气主要沿 切割烃源岩的油源断层和不同级别的生长断层进行 垂 向运移 ，其次沿骨架砂岩 、不整合面等进行侧 向 运移。主运移通道是圈闭能否充满油气并形成油气 藏 的关键因素 引。赛汉塔拉 凹陷三维 区块的主要 运移通道包括断层 、骨架砂体 、不整合面等 ，但这 些运移通道多以组合形式出现。 骨架砂岩运移通道是油气侧 向运移 的主要通 道。骨架砂岩主要由三角洲 、扇三角洲湖底扇 、滨 浅湖席状砂 、近岸水下扇等渗透性 良好的沉积砂岩 体组成，发育在成熟烃源岩中的这类砂岩体可以直 接通过骨架砂岩进行运移和成藏 。不整合面运移通 道是油气侧向远距离运移的主要通道 。下伏地层遭 受剥蚀后 ，与上覆地层之间存在一个高孑 L 、高渗的 界面，使得油气能够快速沿此界 面进行 远距离运 移。断层型运移通道是 因幕式 断裂活动期断裂开 启 ，使深部的油气在地震泵的抽吸作用和浮力作用 下快速在断层面和断裂破碎带内向上运移 。油 源断层为油气的多期充注提供了有利的条件。 1 骨架砂岩作为主运移通道 主要分布在阿尔善组 、腾一段以及腾二段底部 成熟烃源岩内部发育的扇三角洲 、近岸水下扇以及 湖底扇砂岩体 中，形成 自生、 自储型油气藏 如 赛 6 6的湖底扇岩性油气藏 图 1 。 图1赛汉塔拉凹陷油气运移成藏模式 Fi g ． 1 Hy d ro c a r bo n m i g r a t i o n a n d a c c u m u l a t i o n p at t e r n i n S ai h a nt al a Sa g 2 骨架砂岩一 断层组合作为主运移通道 断层主要为源岩断层 。在幕式断裂活动期，源 岩断层的开启，使成熟烃源岩产生的油气沿断裂向 上运移 ，储存在上部与之相通 的圈闭的砂岩体中， 形成构造 、构造一 岩性油气藏 如赛 8 4油藏 ，这 种类型的油气藏可 以分布在远 离烃源岩发育 的层 位。当成熟烃源岩与同沉积大断裂相接触时，即使 在幕式断裂活动间歇期 ，油气仍能穿越断层面 、断 裂破碎带向与之相连的同沉积断裂上升盘的砂岩体 或风化壳储集层 中运移并聚集成藏 如赛 5 1潜 山油藏 、赛 2 5火成岩油藏 图 1 。 3 骨架砂岩- 断层一 不整合面组合作为主运移 通 道 这种类型的主运移通道在该凹陷最为常见 ，也 是形成较大规模油气藏的关键。源岩断层沟通不整 合面 、骨架砂岩 ，在横向上形成 网毯式运移 ，并在 主运移通道上的圈闭中聚集成藏 ，形成在平面上成 带或连片的规模油气藏 如赛 6 l 、赛 5 1等油藏 ， 在纵向上形成不同目的层段的复式油气藏。 2流体运聚单元的划分 依据水动 力特征 对盆 地流体 活动 的划分 ， 赛汉塔拉凹陷属于压实流盆地 。泥岩压实离心流是 油气从生油岩中排出后进入储层导致二次运移 ，促 使油气从分散流体到经过的圈闭中聚集的主要动力 来源| 8 。 。在流体势的作用下 ，流体一般是在各 自 的势场内由高势区向相邻的低势区尽可能沿孔隙最 第 2 8卷第 2期 陈广坡等二连盆地赛汉塔拉凹陷油气运移富集规律 ’9 大 、阻力最小 、距离最短的通道进行垂 向和侧向运 移 l 。按照流体势等直线形状 ，可将 运载层 内油 气运移归结为汇聚流运移 、发散流运移和平行流运 移 3种形式 ． ，在此基础上将赛汉塔拉 凹陷东洼 槽三维 区块下白垩统地层的流体运聚划分为多个单 元。从 图2可以看 出，赛东洼槽发育两个次洼槽 ， 一 个洼槽位于东部陡坡带锡林断裂下降盘 ，轴线与 锡林断裂的走向近于平行 ，是主生烃洼槽 ；另一个 位于扎布断裂和赛四南断裂之间，受两条断裂的影 响，其轴线走向与主生烃洼槽轴线 的走向不一致 ， 但这个洼槽对来 自主生烃洼槽的油气起到了一定 的 分隔作 用。可 以看 出，汇聚流运 移区仅分 布在赛 8 0 、赛 8 1以及赛 4 4井区 ，其它大部分区域均为发 散流和平行流运移区。根据 目前的勘探成果 ，汇聚 流运移 区的赛 4 4井区以及东部陡坡 带的赛 8 0、赛 8 1 井区已发现T业油气 流 赛 6 6 、赛 8 0、赛 8 1 、 赛 8 3 x 等 ，说明汇聚流运移区最有利于油气的聚 集 ，而其它的发散流运移区和平行流运移 区的大部 分井仅发现油气 显示 个别井发现 T业油气 流但 油层较薄 ，油气充 满程度 也较低 如赛 1 6 、赛 2 7等构造圈闭 ，说明这两个油气运移 区相对汇聚 流运移 区来说对油气的聚集作用稍差。 图2赛汉塔拉 凹陷流体运聚单元划分 及断 裂 汇聚成 藏模 式 F i g ． 2 D i v i s i o n o f fl u i d mi g r a t i o n a n d a c c u m ul a ti o n u n i t s a n d c o n v e r g e n c e o f f a u l t s i n S a i h a n t a l a S a g 3“ 断裂汇聚“ 与油气规模成藏 在对油气主运移通道 、油气运聚单元深人研究 的基础上 ，发现赛汉塔拉凹陷主要的两个规模油气 藏 扎布 、赛 四 ，虽然具有 良好的运移通道 ，但 其并没有处于油气 的汇聚流运移 区。如新勘探发现 的赛 5 l 一赛 2 5井 区 古生界潜山 、阿尔善组均发 现T业油气流井 ，位于同沉积 断裂扎布断裂 上升盘 的构造高部位 ，虽然靠近主生烃洼槽 赛 6 6洼槽 ，油气可以通过扎布断裂进行运移 ，但是 因处于成熟烃源岩分布区的边缘 ，运移距 离较远 ， 该井区较大规模 的油气藏是怎样形成的油气又是 怎样运移和聚集 的分析认 为，赛东洼槽 油气的运 移通道主要为断裂 、不整合面以及骨架砂岩。位于 生烃洼槽的油气通过这些主要的运移通道从生烃洼 槽 的高势区向洼槽周边的低势区进行侧向和垂向运 移 。在西部缓坡带 的扎布断裂带 ，阿尔善组主要为 厚层的泥岩夹砂岩沉积 ，腾一段为湖相泥岩沉积 ， 腾二段则以扇三角洲前缘厚层的砂岩夹薄层的泥岩 沉积为主 ，因此油气在侧向上的运移通道主要为阿 尔善组和腾二段 的骨架砂岩 以及各组段地层之间的 不整合面 ，而油源断裂在幕式活动期间是油气在纵 向上的主运移通道 ，暂时储存在仓储层 ；在幕式活 动问歇期 ，断裂起 到 了重要的封堵作用 ，尤其 是阿尔善组和腾一段。由于扎布、赛 四南这两条同 沉积断裂在构造运动时产生 了多条派生断裂 ，在平 面上呈 “ 羽状 ”或 “ 雁 行式” 排列 ，向主断裂逐 渐收敛 ，这样就能够呈挡板状将平行流运移区和发 散流运移区仓储层 中分散的油气逐渐呈网毯式 向构 造相对高部位的派生断裂收敛部位的主断裂方 向汇 聚，进而形成较 大规 模的油气藏 ，这就是 “ 断裂 汇聚”的基本原理 。“ 断裂汇聚” 能够将较分散 的 油气运移至较远 的圈闭中进行规模成藏。 。 。 根据罗佳强 、申忠 民对主运移通道的描述 ，从 烃源岩到圈闭，主运移通道逐渐 由发散到汇聚，由 细变粗 ，由多到少 ，呈 “ 倒树枝状” ，它的基本形 式有断层 、不整合面和骨架砂体 ，主要以复合型形 式 出现 ，尤其是断层 、骨架砂体 、不整合面的两两 组合 ，甚至是全 部组合 。而断 裂在主运移 通道 中起到 了侧 向的挡板作 用 断裂将平 面上 连通的 砂岩体断开后 ，砂岩直接与断层另一盘的泥岩相接 触 ，使分散 、网毯状的油气逐渐向主断裂 的构造 高部位 汇聚，在圈闭 中聚集成 藏 ，这也 符合 “ 聚 油单元”对油气运移 、聚集和规模成藏的原则 。 在赛东洼槽缓坡带的主运移通道就是以断层 、骨架 砂体 、不整合面的全部组合出现的。 目前的钻探也证实 了扎布 断裂带的赛 6 3 一赛 l O 大庆石油地质 与开发 2 0 0 9年 4 8井区 腾二 段油藏 、赛 6 1 一赛 1井 区 腾二 段油藏 、赛 5 1 一赛 2 5井 区 古 生界潜 山油藏 是扎布断裂带的主要 “ 断裂汇聚区” ；赛 四南断裂 的 “ 断裂汇 聚区” 主要 分 布在赛 4 一赛 3 1井 区 阿尔善组 、腾一段油藏和赛 6 9井区 腾一段 油藏 ，尤其是赛 5 1井在古生界潜山发现较大规 模的油气藏。分析认为 ，其油源主要来 自赛 6 6井 洼槽带的阿尔善组 、腾一段 以及扎布断裂上升盘的 赛 7 1 一赛 5 8井斜坡带两个组段 的生烃源岩。通过 赛 5 1和赛 7 1井 的油源对 比，其油气可能来 自赛 7 1 井附近的阿尔善组烃源岩，由于赛 6 6井洼槽没 有钻至腾一段和阿尔善组的井 赛 6 6井 为腾二段 底部的油气 ，暂时无法进行对 比，这也从侧面说 明了 “ 断裂汇聚区”的可能性。没有 在断裂汇聚 区分布的圈闭，油气主要是通过发散流运移 、平行 流运移等方式进行运移 的，由于油气 的充注不充 分 ，其油气的充满度也 比较低 如位于缓坡 带发 散流运移区的赛 1 6阿尔善组背斜圈闭，圈闭幅度 达 2 0 0 m，砂岩厚 度为 2 0 m，而解释油层 不足 4 m ，由此可见断裂汇聚的重要性 。 目前 ，在赛东洼槽的扎布断裂汇聚区、赛四南 断裂汇聚区均已发现较大规模 的油气藏 ，尤其是赛 5 1 井在古生界潜 山的突破 ，更证实 了断裂汇聚形 成规模油气藏的可能性 。但是 ，在三维区的南部赛 8 8 一赛 8 9井区仍存在一个断裂汇聚区，赛 8 8 、赛 4 5井在阿尔善组已发现 良好 的油气显示，赛 8 9井 也在腾二段的顶部发现良好 的油气显示 ，但由于三 维地震资料范围的限制 ，没有弄清断裂汇聚区的圈 闭发育状况 ，分析认为这个 区域存在规模油气藏的 可能性 ，应作为下一步勘探 的重点 目标区。 4结 论 1 赛汉塔拉 凹陷的主运移通道 骨架砂岩 、 断层及不整合 等 常 以组合的形式出现并起作用 ， 主运移通道对油气的运移 、 聚集成藏起关键作用。 2 赛汉塔拉 凹陷属于压实 流盆地 ，在流体 势的作用下 ，流体一般是在各 自的势场内由高势区 向相邻的低势区尽可能沿孔隙最大 、阻力最小 、距 离最短的通道进行垂向和侧向运移 ，可以划分为汇 聚流运移 、发散流运移和平行 流运移 3种运聚形 式 ，其中汇聚流运移区最易于油气的聚集成藏 。 3 同沉积走滑断裂在平面上常呈 “ 羽状 ” 、 “ 雁行式排列” ，并 向主断裂逐渐收敛。这些 断裂 在幕式活动期利于油气在纵 向上的运移 ，而在幕式 活动间歇期起到了挡板作用 ，能够将仓储层中分散 的油气通 过三 维 的主运 移通 道 向构 造 高部 位 的 “ 断裂汇聚区”运移 ，并能形成规模油气藏，这样 的区带应作为勘探的重点。 4 东部 的断陷湖盆在形成过程中多受走滑 应力的影响，易产生呈 “ 羽状 ” 、 “ 雁行式排列” 的断裂组合形 式，应用 “ 断裂汇聚” 的原理并结 合构造 、沉积等因素能够取得较大突破 。 参考文献 [ 1 ]罗佳强，沈忠 民． 主运 移通道控烃论 [ J ] ．成都理工大 学学 报 自然科学版 ，2 0 0 5，3 2 3 2 2 1 - 2 3 0 ． [ 2 ]姜慧超 ，罗佳强．济 阳凹陷油气主运 移通道 及成藏规律 研究 [ J ] ．油气地质与采收率，2 0 0 5，I 2 1 1 8 - 2 0 ． [ 3 ]熊伟断陷盆地输 导体 系宏 观格架 及构成 特征 以东 营凹 陷为例 [ J ] ．石油勘探 与开发 ，2 0 0 6 ，3 3 4 4 7 4 - 4 7 8 ． [ 4 ]孙永河 ，付 晓飞 ，吕延 防，等．地震 泵抽 吸作用 与油气 运聚 成藏物理模拟[ J ] ．吉林大学学 报 地 球科学版 ，2 0 0 7 ，3 7 1 9 8 1 1 1 ． [ 5 ]于海军 ．断陷盆地油成藏要 素及时空 匹配关 系研 究 [ J ] ．大 庆石油地质与开发 ，2 0 0 7，2 6 5 5 - 1 3 ． [ 6 ]付广 ，段海风，祝 彦贺．原油通过 断裂带 渗滤运移 的物理模 拟及其研 究意义 [ J ] ．油气 地质 与采收率 ，2 0 0 6，1 3 1 4 0 43 ． [ 7 ]C o u s t a u H．F o r m a t i o n w a t e r s a n d h y d r o d y n a mic s[ J ] ．J o u rnal o f Ge o c h e mi c a l E x p l o r a t i o n， 1 9 7 7，721 3 ． 2 41 ． [ 8] 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