惠民凹陷中央隆起带油气事件成藏规律.pdf

石油天然气学报 江汉 石油学院学报 2 0 0 8 年 6 月第 3 o 卷第 3 期 J o u r n a l o f O i l a n d G a s T e c h n o l o g y J ． J P I J u n ． 2 0 0 8 V o 1 ． 3 0 N o ． 3 惠 民凹陷 中央 隆起 带油气 事件成藏规 律 王 克 长庆油田分公司勘探开发研究院，陕西西安7 1 0 0 2 1 查 明 中国石油大学 华东地球资源与信息 学院， 山东东营2 5 7 0 6 1 [ 摘要] 惠民凹陷 中央隆起 带断裂、火 山和地 震活动等事件性地 质作用 影响 了该 区油气 的生成、运 移和聚 集。油气事件成藏模 式流 体运移 以突发性涌流方 式为 主。孔 隙流体 压力 有利 于岩 石产 生破 裂 ，但是 中央 隆起带的构造活动是造 成岩石破裂 、流体 瞬态运 移 的主控 因素。事 件成藏 过程 可 以发生在 油 气发生连 续 运移之前和之后 ，主 要受构造活 动发 生期 的控制 ；油气事 件成 藏过 程可 以分 为突 发事 件前 稳 定期 、突发 事件非稳定期和突发事件 后 稳定 期 3个 阶段 ，其 中突发事 件 非稳定 期是 油气 发 生事 件成 藏 的主 要时期 。 惠民凹陷中央隆起带 的油气垂 向上异 层 同源 的分布特征是 油气事件成藏 的结果 。 [ 关键词]惠 民凹陷；地质 事件 ；油气成藏 ；断裂 ；运 移 [ 中图分类号]T E l 2 2 ；T E l 2 2 ． 1 2 [ 文献标识码 ]A [ 文章编号]1 0 0 09 7 5 2 2 0 0 8 0 3 0 0 0 5 0 5 越来越多的油藏被发现具有瞬态充注以及快速成藏 的特点L 1 ] ，前人在重点研究异 常高压与岩石产 生裂缝的条件基础上提 出了油气幕式成藏模式L 1 ] 、油气脉冲式充注模 式 “ 等。油气瞬态充 注具有事 件性的特征 ，特别是浅层油气成藏期与构造活动期常能够很好地对应起来 ，具有油气运移量大、充注时 问短 、运移通道 中流体势差大、油气充注非连续性等特点。虽然大规模的构造活动呈现幕式特征 ，但是 局部范围的构造活动 的突发性更加突 出；在这类构造活动中，地层流体压力主要起到降低岩石强度的作 用 ，而构造应力的集 中和突然释放是造成断裂 的活动和开启的主因[ 5 ] 。构造运动事件还可以控制诸如火 山岩、震积岩、浊积岩等事件性沉积 ，尽管构造活动具有突发性的特点 ，但是可以通过分析构造运动的 特征来研究其对油气成藏 的影 响程度L 6 ] 。下面对惠 民凹陷中央隆起带油气事件成藏规律进行研究 。 1 惠民凹陷中央隆起带发生的事件地质作用 惠民凹陷中央隆起带位 于惠 民凹 陷的西部 图 1 ，北 为滋镇洼 陷，南 为临南 洼陷 ，总面积约为 2 2 5 k m。 。惠民凹陷西部主要发育 2条二级 断裂 ，即临商断层和夏 口断层 ，其 中临商断层对 中央隆起带 的油气运聚起着主要 的控制作用。临商断层 由一系列雁列断层系组成 ，西段习惯称之为临邑断层 ，主断 层 比较明显 ，平面上呈弧形 向东撒开 ，剖面上呈铲形或座椅式；东段为商河断层 ，主断层不太明显，由 一 系列平行断层构成的断阶 ，断层在剖面上呈铲形或平面状。中央隆起带油气 的主力烃源岩位于临南洼 陷的沙三 中、下段的有效烃源岩。中央隆起带除断裂活动强烈外 ，还发育大量的火山、地震 、重力流沉 积作用等事件性地质作用 1 ，这些地质事件对该 区的油气生、运、聚产生了重 大的影响，有必要对 其影响油气成藏的条件和控制成藏的动力机理进行研究。 2 事件地质作用与成藏条件分析 事件性地质作用主要影响了中央隆起带的生烃、储层和输导体系等方面 s 1 4 ] 。 [ 收稿日期]2 0 0 8 0 2 1 0 [ 基金项目]国家 十五’重点科技攻关项目 2 0 0 1 B A 6 0 5 A - 0 9 。 [ 作者简介]王克 1 9 7 9 一 ，男，2 0 0 1 年大学毕业，博士，现从事油气成藏研究工作。 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 石油天然气学报 江汉石 油学院学报 2 0 0 8年 6 月 2 ． 1 火 山活 动与 生烃 中央 隆 起 带 火 山 活 动 频 繁L 8 ，主要 发 育 孔 店 组 沙 四 段 、沙 三 段 一 沙 二 段 、 沙 一 段 、馆 陶 组 4期 火 成 岩 。火 山活 动 能 够 为 沉 积 岩 包 括 烃源 岩 带 来 大 量 的 热 量 和 火 山 物 质 ， 对 周 围 沉 积 物 包括 有机 质 的堆 积 、成 岩 作 用 、 油 气 地 质 影 响 很 大 ， 洼 陷 内烃 源 岩 的热 演 化 程 度 以及生 烃母 质类 型都不 同程 度地 受 到了火 山作用 的影 响 。 1 火 山 活 动 影 响 了烃 源 岩 的热 演化 程 度 岩 浆 为 高 温的 熔 融 体 ，岩 浆 由地 下 深 处 向上运 移 过 程 中或 侵 入 在 图 1研究区位置及事件地 质作用平面分布 图 围岩中，都将导致 围岩温度升高 ，促使 围岩 中有机 质 向石油成熟方 向转化。地下高温 的岩浆侵入，可使 局 部地温梯 度增 加 ，加快 烃源 岩 的热 演 化 程 度 ，并使 烃 源岩表现 出局 部 R 。异 常 高值 图 2 。 临南 洼 陷 生 烃 门限为 2 8 0 0 m，但是 由于火山活动造成商河地 区烃源 岩成熟度增加 ，使该区烃源岩门限深度变浅 门限深 度为 2 2 0 0 m ，该 区在 东营末 期一 馆 陶期 时就大量 生 烃 。火 山活动影 响 了临南 洼 陷 不 同地 史 时 期 烃源 岩 生 烃 能力 的平 面分 布差 异 ，并 导 致 东 营末 期 临 南洼 陷的 生 烃 中心 位于 临南洼 陷东 部 。 2 火 山活动 有 利 于优 质 烃 源 岩 的 形 成 当深 水 湖盆发生 火 山喷溢 活动 时 ，除 岩 浆 之外 ，还 有大 量 的 火山气液物质进入湖盆 ，其中包括湖盆生物所需的养 料 氮质、磷质等和微量金属 ，造成靠近玄武岩的 烃源岩磷质和氮质含量均较高的现象，而且有机碳含 量与磷质、氮质含量呈正相关性 ，这些说 明火 山活动 给湖盆生物带来了大量养料和矿物质，使水 生生物大 1 20 0 1 600 20 00 24 00 280 0 320 0 3 600 Ro 0 ．2 0． 3 0．4 0． 5 0 ．6 0．7 0． 8 图 2 中央 隆起 带烃源岩热演化异常特征图 量繁衍 ，促使优质烃源岩的形成 。如临商地区沙一段生物灰岩，在 区内发育与分布是极不平衡的，厚度 大 于 2 m 的生物灰 岩 ，位 于帚状 断 裂体 系 的上升 盘 ，沿帚 状 断裂 体 系展 布 ，厚 度大 于 1 0 m 的生 物灰 岩 ， 多分布在火山锥附近_ lq ] 。 2 ． 2断裂 活动 与油气 输导 临商断层的活动为油气输导提供了动力条件和运移通道。自沙四段沉积时，临商断层开始发育，至 沙j一 沙二段时期活动加强受其影 响伴随岩浆活动，沙一段到东营组时期 ，为临商断层强烈活动时期 。 东营组沉积期 ，临商断层西段活动最为强烈 ，其下降盘沙三段已与上升盘 的沙 四下亚段或孔店组相对 接 ，侧向封闭较好 ；在馆 陶组沉积时期 ，全区断层活动微弱 ，构造形态变化不大 ；明化镇期一 现今 ，是 主要的生排烃期 ，断层再次活动强烈 ，明显强于其他断层 ，油气纵 向运移明显 图 3 、图 4 ，在沿临商 断层向上运移的同时进入两侧物性较好的储层 ；断层停止活动后，其纵 向封闭性加强 。 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 O卷第 3期 王克等 惠 民凹陷中央隆 起带 油气事件成藏规律 ＼ 运 掰＼ 层 P P L S S S 动 ＼名 4 4 3 2 5 8 7 0 l 0 5 8 移 N 南 南 北 南 北 南 时 婀 ＼ 期 N m Q 8 } Ng 耍 ＼ 、 、 Ed 国 8 L 8 6井L 8 2 2 井L 4 5 2 0 井 L 2 4 8 井 ● ， N m - Ngl 鲁 毫 誊 警 }f| Ng2 1， ⋯ ～ _， N g l 一 上 ；； ； ，一 ／ Ed， 图 3 临商 断层 活动强度与油气 运移时 间匹配关 系 图 4 临商断层油藏纵 向分布特征 图 2 ． 3事件沉 积 与储 集体 叶先仁等 2 0 0 3 L 1 4 J 把具有突发性和瞬时性的沉积过程称为事件沉积 ，并将其分为 4类。中央隆起 带与事件沉积有关的岩石类 型主要包括火成岩和浊积砂岩等。其中火成岩主要 以辉绿岩、玄武岩和火山 碎屑岩为主，以裂缝为主要储集空间 ，火成岩岩体 中的裂缝包括原生裂缝和次生裂缝两类 。原生裂缝系 统形成时间早 ，其作用主要表现为①可直接作 为油气 的储集空间；②作为地层水和有机酸溶液的渗透 通道 ，有利于形成溶蚀缝、洞 ；③作为应力薄弱带 ，易为后期构造作用叠加改造 ，扩大储集空间。次生 裂缝以构造裂缝为主，该类裂缝在沙一、沙三段火成岩 中均有分布 ，沙三段更为普遍。沙一段火成岩中 构造裂缝多为微裂缝 ，规模小 ，形成时间较晚 ，常切穿气孔 ，使多个气孔相互连通 ，提高了火成岩储层 的孔渗性 。沙三段火成岩中的构造裂缝按产状可 以分 出两种类型 其一是高角度倾斜缝 ，岩心 中常呈帚 状排列 ，向下收缩 ，向上呈向下弯 曲的弧形撒开 ，但裂缝 的倾 向基本一致[ 1 2 , 1 3 ] 。这些裂缝构成 了火成 岩的主要储集空间，并且有利于形成油气运移通道。 中央隆起带地震事件与岩浆侵入事件具有 同时问和同空间性 ，震积作用是形成基山砂体的动力学机 制 。基山砂体发育于沙三上亚段底部 ，主要由原地震积岩、“ 似海啸岩”及震浊积岩组成 ，其主体位 于惠 民凹陷中央隆起带 中部 ，北起滋镇洼陷 ，向南越过中央隆起带 的鞍部延 伸到临南洼 陷 ，南北 长约 2 7 k m，东西最宽处可达 2 3 k m，面积约 3 5 0 k m。 。基 山砂体形成于沙三段沉积 的中后期 ，在剖面上位 于 沙三中亚段油页岩沉积之上 ，储层最厚处可达 l 7 0 m 图 1 ，是油气运聚的有利空间。 3 事件地质作用与成藏过程 中央隆起带一系列突发地质活动不仅 提供了有利的成藏条件 ，而且形成了油气成藏的动力和驱动机 制 。按构造运动的类型将 中央隆起带事件驱动类型划分为断层驱动、地震作用驱动和热流体活动驱动 3 种类 型E ] 。 1 断层驱动型这种驱动类型一般发生在以断裂活动为主要突发事件 的情况下 。开启断裂的活动 造成其断开的渗透性地层之间的水动力连通 ，深部流体在较高流体势梯度的作用下通过断层往浅部高速 运移 ，并可能在浅部地层产生极高超压口 。华宝钦在 S i b s o n 、h o o p e r 等人研究 的基础上对地震泵作用 机理进行进一步探讨 ，认为由于断层 的活动 ，断层 附近应力得到释放 ，岩石孔隙增大 ，断层破碎带中流 体压力下降 ，导致围岩中流体 向断层运移[ 1 。 。 2 地震作用驱动型 地震发生时，震 区应力瞬间释放，在震区及其 附近产生地震裂缝网络，在 巨大 地应力差值造成 的负压空吸作用下 ，地下流体和所含油气快速运移至新生裂缝网络 中，形成油气聚集 ] 。 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 8 石油天然气学报 江汉石油学院学报 2 0 0 8年 6月 3 热流体活动驱动型在火山作用过程 中，伴随着火成岩的侵入和喷发 ，由于火成岩的冷凝速度 快 ，易形成原生裂缝 ；并且局部的热事件可使局部地区产生异常高压 ，在异 常高压的作用下 ，火成岩冷 凝过程所形成 的原生裂缝将进一步扩张 ，可以沟通深浅地层 ，使深部流体在 瞬时异常高压的驱动下向浅 层运 移 。 尽管油气成藏的驱动机制不同，但事件性成藏过程可划分为突发事件前稳定期 、突发事件非稳定期和 突发事件后稳定期 3个 阶段 。突发 事件 前 稳定 期是 指突 发 事件 发生 之前 ，系统处 于 动 力平 衡 或欠 平衡 状 态 ，以油气水 的横 向稳定充 注为主要 特征 。突 发事件非稳定期 ，由突发地 质事 件诱 发 系统 动力 超过平衡状 态，并导致在地质事件发生之后流体大规模排出，而不是系统动力刚达到平衡状态的时候 ，以油气水大规 模垂向非稳定运移为主要特征，是油气主要运聚期。突发事件后稳定期指突发事件发生之后 ，系统动力恢 复至平衡状态，流体以稳态流的形式向外排出，该阶段是油气成藏调整期，也是油气主要聚集期。 事件型动力驱动模式并不否认油气 的连续运移和运移动力的积累过程 ，在油气连续运移时油气主要 克服非润湿相岩石所产生的毛细管阻力。事实上，当运移动力小于运移阻力时 ，此时不发生油气运移， 运移动力持续积累；当动力增大至与运移阻力相当时，发生油气运移 ，运移动力增加幅度大大降低 。将 这一平衡点的动力视为油气发生连续运移 的平衡压力。突发性地质事件造成的事件成藏过程不受运移动 力大小的影响，可以发生在油气发生连续充注之前 和之后 图 5 。由于构造活动等突发地质 因素造成 岩层破裂 、断 裂活 动 以及 流体运 移 动力迅 速 增加 ，然后 流体 运移 动力 迅速 降低 ，直至构 造 运动停 止 ，流 体运移动力达到平衡压力 ，在这一阶段流体以发生大规模的纵向运移为主。 R 出 妪 4 事件地质作用与油气分布 R 蹬 撂 事件 1 事件 2 图 S油气事件型动力驱动模式 中央隆起带断裂活动 、地震活动和火山活动往往具有等时性 ，火山活动对烃源岩热演化的影响最直 接 ，断裂活动和地震活动则对油气 的运移起主要 的动力作用 ，这些地质活动的耦合作用导致了中央隆起 带油气事件性的成藏过程 。中央隆起带中部临盘油田共发现 9套含油层系，分别为馆H。 、馆。 、东件。 、 沙一段 、沙二 上亚段 、沙三 上亚 段 、沙 三 中亚段 、沙 三下亚 段 和沙 四段 ；东部 商 河油 田共 发 现 6 套 含油 层 系 ，分别是 东 营组 、沙一 段 、沙 二上 亚段 、沙 二下 亚段 、沙 三上亚 段 和沙 四段 。这 种 油气 分布 的多层 系特点与临商断裂的强烈活动有关 ，属于典型的构造活动形成的油气藏。而且 中央隆起带原油物性垂向 分异特征不明显 ，没有呈现 出油气由下至上物性逐渐变好或变坏的规律 表 1 ，表 明了流体成分垂向 的不连续性 ，极有可能是异层同源或异层混源的油气聚集所造成的。这一特征在复式油气聚集带中较为 常见 ，与断层的多期活动以及油气充注的多期次性有着直接的联系。 5 结 论 惠民凹陷中央隆起带属于油气事件成藏模式 ，事件地质作用有利于油气的生成 、运移和聚集 ；不同 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 O 卷第 3 期 王克等 惠民凹陷 中央 隆起带油气事件成藏规律 9 的地质活动所造成的驱动模式不 同，在 中央隆起带断裂活动主要提供了油气运聚 的动力条件，火 山和地 震活动形成的储集层提供 了油气聚集 的有利空间。事件性成藏过程 中突发事件后稳定期是油气运聚主要 时期 ，所形成的油藏具有纵向多层系分布的特点。事件成藏规律丰富了油气成藏理论体系 ，为解决油气 纵向大规模运移、聚集机理提供 了理论支持。 表 1临 盘 油 田原 油 物 性 统 计 表 注 括号内为平 均值。 [ 参考文献] [ 1 ]郝芳 ，邹 华耀 ，方勇 等 ．断压双控流体 流动与油气幕式快速成藏[ J ]．石 油学 报，2 0 0 4 ，2 5 6 3 8 4 7 ． [ 2 3郝芳 ，邹华耀 ，杨旭升 等 ．油气幕式成 藏及其驱动机制 和识别标 志 [ J ]．地质 科学 ， 2 0 0 3 ，3 8 3 ；4 0 3 ～4 1 2 ． [ 3 ]邱楠生，张善文 ，金之钧 ．东营凹陷油气流体运移模式探讨一 来 自沸腾包裹体的证据 [ J ]． 石油实验地质 ，2 0 0 1 ，2 3 4 ；4 0 3 4 0 7 ． [ 4 ] 邱楠生 ，金之钧 ， 胡文喧 ．东 营凹陷油气充注历史的流体包裹体分析 [ J ]．石油大学学报 自然科学版 ，2 0 0 0 ，2 4 4 ；9 5 1 0 3 ． [ 5 ] 罗晓容 ．断裂成因他源高压及其地 质特征 [ J ] ．地质 学报 ，2 0 0 4 ，7 8 3 6 4 1 ～6 4 8 ． [ 6 ] 王志欣 ， 张一伟 ．油气 地质演化过程 中的渐变与突变 [ J ]．石油大学学报 自然科 学版 ，2 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