乌南次凹油气二次运移及成藏系统.pdf

2 0 0 9年 6月 第 2 8卷第 3期 大庆石油地质与开发 P e t r o l e u m G e o l o g y a n d Oi l fi e l d D e v e l o p me n t i n D a q i n g J u n e，2 0 0 9 Vo L 2 8 Nn 3 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 3 ． 0 0 4 乌南次凹油气二次运移及成藏 系统 文 武 ， 邓 海 孙静 李国福 1 ．中国地 质大学 能源学 院 ，北 京1 0 0 0 8 3 ；2 ．大庆油 田有限责任公司勘探开发研究 院，黑龙江 大庆1 6 3 7 1 2 摘要油气二次运移是成藏的关键因素 ，通过对乌南次凹油气二次运移条件及对已发现油气分布特点的分析 ， 利用油气的物理性质、地化指标、断裂 、沉积等总结出该区油气二次运移的主要模式有沿主断层垂直运移 、沿 不整合面和渗透层侧向运移和复式阶梯式运移等 3种模式 ；乌南次凹油气运移以由西向东运移为主，同时向南、 向北运移充注。在分析该区油气二次运移的基础上，建立相应的成藏系统和成藏模式 ，3种不同的运移方式控制 着不同的成藏模式 ，由于断裂和沉积作用在缓坡带形成多种坡折带 ，是最有利的大规模油气成藏区带 ，南一段 是构造 一岩性油藏的有利成藏区。乌南次凹可划分为 自源封闭成藏动力系统 、自源半封闭成藏动力系统和 自源 一 他源半封闭成藏动力系统，乌东斜坡带最主要的成藏系统是前两个类型，主要勘探 目的层为南屯组一段 、南 屯组二段和铜钵庙组。 关键词乌南次凹；乌东斜坡带；油气二次运移；成藏模式 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 3 - 0 0 1 5 - 0 4 S ECoNDARY M I GRATI oN AND RES ERVoI R ATI oN S YS TEM I N W UNAN S UB． S AG WEN Wu 。DEN G Ha i 。S UN J i n g ，L I GUO f u 1 ． E n e r g y C o l l e g e ， C h i n a U n i v e i t y o f G e o s c i e n c e s ， B e ij i n g 1 0 0 0 8 3 ，C h i n a；2 ． E x p l o r a t i o n a n d D e v e l o p m e n t R e s e a r c h I n s t i t u t e ， P e t r o C h i n a D a q i n g O i lfie l d， D a q i n g 1 6 3 7 1 2 ，C h i n a Abs t r a c t Hy d r o c a r b o n s e c o n d a r y mi g r a t i o n i s a ke y f a c t o r o f r e s e r v o i r f o r mi n g ． Ba s e d o n a na l y s i s o n s e c o n da r y mi g r a t i o n c o n d i t i o n i n Wu n a n S u b s a g a n d d i s c o v e r e d o i l a n d g a s d i s t r i b u t i o n f e a t u r e s ，3 p a t t e r n s a r e d e t e r mi n e d a c c o r d i n g t o h y d r o c a r b o n p h y s i c a l p r o p e r t y ，g e o c h e mi c a l i n d e x e s ，f r a c t u rin g a n d s e d i me n t a t i o n，w h i c h i n c l u d e v e r - t i c a l mi gra t i o n a l o n g ma i n f a u l t ，l a t e r a l mi gra t i o n a l o n g u n c o n f o rm i t y s u r f a c e a n d c o mp l e x s t e p mi g r a t i o n．Hy d r o c a r - b o n i n Wu n a n S u b s a g mi g r a t e s ma i n l y f r o m we s t t o e a s t ，s i mu l t a n e o u s l y mi gra t e s a n d c h a r g e s s o u t h w a r d s a n d n o r t h w a r d s ．On t h e b a s i s o f a n a l y s i s o n s e c o n d a r y mi g r a t i o n，c o r r e s p o n d i n g r e s e r v o i r f o r ma t i o n s y s t e ms a n d p a t t e rns a r e e s t a b l i s he d．3 d i f f e r e n t mi gra t i o n t y p e s c o n t r o l d i f f e r e nt r e s e r v o i r p a t t e r ns ． S i n c e f r a c t u rin g a n d s e d i me n t a t i o n f o r m s e v e r a l b r e a k b e l t s i n g e n t l e s l o p e I i t i s f a v o r a b l e f o r f o r ma t i o n o f l a r g e s c a l e r e s e r v o i r b e l t ．Na n t u n I Me mb e r i s a f a v o r a b l e z o n e for f o rm a t i o n o f s t r u c t ur a l l i t h o l o g i c r e s e r v o i r s ．W u na n S u b- s a g i s d i v i d e d i nt o t hr e e s y s t e ms i n c l u d i n g a u t h i g e n i c s e a l e d r e s e r v o i r f o rm i n g d y n a mi c s y s t e m 。a u t h i g e ni c h a l f - s e ale d r e s e rvo i r f o rm i n g d y n a mi c s y s t e m。a n d a u t h i g e n i c - a l l o c h t h o n o u s h a l f - s e a l e d r e s e rvo i r f o rm i n g d y n a mi c s y s t e m．Re s e r v o i r f o rm i n g s y s t e ms i n Wu 收稿 日期 2 0 0 8 - 0 8 1 0 基金项目中国石油天然气集团公司重点项目 2 0 0 8 B - 0 1 0 6 资助。 作者简介 文武 ，男 ，1 9 6 8年生 ，在读博士，从事油气勘探研究工作。 E ma i l w e n wu p e t r o c h i n a ． c o m． c n 1 6 大庆石油地质与开发 2 0 0 9焦 d o ng S l o p e a r e t h e f o r me r t wo t y p e s ，a n d t he ma i n e x p l o r a t i o n t a r g e t l a y e r s a y e Na n t u n I Me mb e r ，Na n t u n I I Me m． b e r a n d To ng b o mi a o Fo r a mt i o n． Ke y wo r d s Wu n a n s u b s a g ；Wu d o n g s l o p e b e l t ；o i l a n d g a s s e c o n d a r y mi g r a t i o n；r e s e r v o i r f o r ma t i o n mo d e l 乌南次凹位于海拉尔盆地乌尔逊凹陷的南部， 总面积为 1 3 0 0 k m ，有效烃源岩面积为 4 4 5 k m ， 已完钻探井 4 5口，工业油气流井 l 4口，三维地震 8 6 8 ． 5 6 k m 。具有西断 、东超的地质特征 ，发育一 系列近南北向的断层 ，并 有向洼槽方向逐渐下降、 呈台阶式的特点⋯ 。通过油气二次运 移和成藏模 式研究，分析了乌南地区油气成藏主控因素和成藏 模式 ，对于指导下一步勘探方向具有重要意义 。 1乌南次凹主要烃源岩及生烃期 1 ． 1烃源岩评价 乌南次凹是在铜钵庙组时期开始发育的继承性 深凹陷，最主要的生油岩是南一段和南二段的深湖 相暗色泥岩 表 1 。 表 1 乌南次 凹烃源岩评价 T a b l e 1 S o u r c e r o c k e v a l u a t i o n o f W u n a n s u b - s a g 该区门限深度约为 1 5 5 0 m，次 凹内南一段 以 下均进人成熟期 ，凹陷深部南二段和部分大一段进 入成熟期。根据包裹体测试分析 ，认为该 区存在两 个主要生排烃期一是伊敏组时期；另一期是青元 岗组以后 j 。这两期 生排烃同时伴随晚期构造运 动，对油气的初次运移和二次运移起重要作用。 l - 2排烃方向 烃源岩排烃方向总是向着势能最小 的方 向，在 浅层以压实排烃为主，深层 以高压裂缝排烃为 主 J 。在正常压实作用下，泥岩孔隙度减少 比砂 岩快，即相同负荷下泥岩排出流体要比砂岩多，这 也被认为是初次运移的主要动力，因此流体由烃源 岩排入砂岩中，进入储层后，流体主要做垂向和侧 向运移 。 乌南地区的沉积构造特征决定了凹陷深部和斜 坡带的地层厚度 、岩性 、压实作用不同，因此烃源 岩排烃方向总是向邻近的渗透性强的储层及斜坡上 倾 高部位排烃 。乌南 次凹是较典型 的单 断箕状 断 陷 ，因此乌东斜坡带是最主要排烃方向和有利油气 聚集区。 2乌南次凹油气二次运移 2 ． 1油气物理性质与油气运移 油气运移的通道主要有储层中的孔隙、喉道、 裂缝 、断层及 不整合 面 J 。乌东斜坡带 断层主要 发育有两组断裂系统 ，一组是近南北向，发育时期 较早，另一组是近东西向， 发育时期较晚，但后期 活动较强，对油气二次运移及油气成藏和改造起重 要作用 。受区域构造运动的影 响，乌南次凹东斜坡 带主要发育有3 期重要的不整合面，从而形成区域 构造性 的油气运移通道网络。南屯组储层为多期发 育叠合辨状河三角洲前缘砂体，错叠连片并和烃源 岩充分接触 ，是侧向运移的良好通道。 乌南地区油气的物理性质随着烃源岩的成熟度 不断增加 ，沿油气运移的途径 ，原油成份相会发生 梯度性的变化 ，客观上 ，原油密度随成熟度升高而 下降，从乌南地区高压物性取样 的原油黏度 、密度 平面变化得出，南一段产油层原油密度从东往西 、 向南北密度逐渐增加，黏度也有相同的变化特点。 说明乌南次凹油气主要充注方向是由乌南中心 自西 向东，同时向南北运移。 2 ． 2原油地球化学特征与油气运移 乌南次 凹原油和烃源岩 O E P值对 比表明，P r ／ P h比值 、P r ／ n C P h ／ n C 关系曲线在大一段 、南 屯组变化不大，说明各层位原油具有基本相同的源 岩 ，非烃化合物的分析表明油气具有一定的侧向与 垂向运移分馏效应 2 J 。从 凹陷 中心 向斜坡逐渐变 化看 ，参 数 1 ． 6 ／ 1 ． 6 ． D MC值 逐 渐 增 加 0 ． 8 8 0 ． 9 3 1 ． 7 4 ，呈现 出从凹陷中心 向周边斜坡带运 移扩散的结果。 3油气输导条件和运移模式 3 ． 1纵 向运移模式 乌南地区油气运移通道主要为不整合面 、断层 及砂体联通三大类油气输导体系，并控制了主要油 第 2 8卷第 3 期 文武等乌南次凹油气二次运移及成藏系统 ‘1 7 气藏的形成和类型。输导条件的多样性以及储层沉 积相带的多变是乌南油 田成藏的重要特点 。断裂是 纵向运移的主要通道 ，断裂主要发育于乌南地区中 部和东部坡折带上 j ，海拉尔盆地主要经历了 3期 较大的构造 活动，在乌南 次 凹部 主要形成 了北 东 向、近东西 向及南北 向的 3组断裂系统 ，早期形成 北东向 、南北向两组断裂系统 ，其中早期形成 的断 裂是油气二 二 次运移 的重要通 道 J 。乌南东部坡 折 带 的南一段主要有低位扇以及高位域 的扇三角洲平 原相河道砂体 ，油气生成后在纵 向沿断层运移过程 中匹配构造． 岩性圈闭形成相应的油气藏 。 3 ． 2侧 向运移模式 主要通过不整合面来完成侧向运移，储层和断 层次之 。乌南地 区和烃源岩层有关 的重要不整合面 主要有 3个 南一段 和铜钵庙组 的界 面 1 r 3 、南 一 段和南二 段界面 T 。 、南 二段 和大一 段界 面 T 扣 这 3个不整合面均贯通 主要烃源岩层和储层。尤其 是主要烃源岩南一段 ，其顶底界面均为不整合 面， 该不整合面是南一段烃源岩侧向运移 的主要通 道 J 。南二 二 段 和大一段 的泥岩又形成 了 良好 的局 部和区域盖层 ，南一段生成的油气可以沿不整合面 进入下部铜钵庙组储 层 ，形成新 生古储 型地层油 藏。 乌南次凹形成的油气沿不整合面作一定距离的 侧向运移 ，在不整合面的上下圈闭中聚集成藏 ，形 成地层不整合 、地层 一岩性等油藏类型。 3 ． 3复式 阶梯状输导运移模式 长期继承性发育的断裂 、不整合面、砂岩输导 层以及裂隙在空间上组成了油气运移通道，使油气 以侧 向、纵向及阶梯状 向有利圈闭运聚成藏 。 断裂和不整合面是油气侧向和垂向运移的先决 条件 ，断裂在垂向上把烃源岩层 和储层进行 了有效 的沟通 ，形成初次运移 ，而不整合面配合储层砂体 是侧 向长距离二次运移 的保证。同时 ，局部错叠的 小断裂及多套扇体的叠加为油气运聚成藏提供了条 件，使乌南地 区形成阶梯状成藏组合。从 凹槽的主 力含油层南一段到南二段和铜钵庙组 ，由凹槽 向斜 坡阶梯上升 ，形成了多种组合 的成藏模式 。 4二次运移和油气聚集成藏模式 4 ． 1运移通道对油气成藏的控制作用 乌尔逊凹陷南部 已在大磨拐河组 、南屯组 、铜 钵庙组发现油藏 ，而海拉尔盆地是多期构造运动叠 加形成 ，因而呈现出不同类型 、不同特点油气藏并 存的复式油气藏特征。主要表现为油气藏分布受 二次运移通道控制，即受不整合面分布、断裂发 育 、储层联通性 、沉积相带展布所控制，油气分带 性较强 ，不 同层位油 藏特征不 同 ，油气储 量较集 中，油水关 系较复杂。 油气成藏需要生、储、盖、圈、运、保等条件 匹配。表现在成藏动力学的特点 ，则是含油系统 中 流体压力的高低 ，系统与外部的沟通情况 ，以及系 统中烃源岩发育情况等，乌南地区油气藏动力系统 分为 自源封闭成藏动力系统 、自源半封闭、自源 一 他源半封闭系统。 不 同的侧 向运移通道控制 了不 同的油气成藏模 式 ，如前所述 ，乌南地 区侧 向运 移通道 为不整合 面 、储层砂体 、断裂及裂缝 系统 ，断裂 的展布对沉 积起控制作用 ，同时 ，多期次的断裂活动产生的构 造裂缝使烃源岩和储层联通_ 8 圳，也使流体产生沟 通 ，易于形成次生孔隙，改善储层物性 ，而不整合 面上下多发育储层物性较好的圈闭，为油气聚集成 藏提供空间。乌南地区发现的主要油气藏均与不整 合面和断裂有直接关系 ，不整合面、断裂形成的复 式运移通道构成乌南地区成藏的必要条件。区内已 发现的南屯组油藏大部分位于不整合面之下和断裂 之间 ，复式运移系统在平面和纵向都有利于油气的 运聚成藏。 4 ． 2乌南次 凹的成藏系统 相对稳定、厚度较大的南屯组深湖一半深湖相 泥岩是乌南地区主要烃源岩 ，为乌南次 凹多期成藏 提供 了必要的资源基础 ，匹配多种相带的储层形成 多套生储盖组合 图 1 。 乌东斜坡带长期继承性发育 ，是 主要物源供 给区，也是乌南次凹油气长期运移的指向区，所以 乌东斜坡带是最有利的油气聚集区带 。结合乌 南次凹油气二次运移 的主要通道 和模 式及成 藏系 统 ，该区主要油气藏类型有 3种模式 。 4 ． 2 ． 1自源封闭油藏动力 系统 源岩为南一段 、储层为南一段 的扇三角洲前缘 砂体 、湖底扇 ，盖层为南二段及大一段泥岩 ，运移 通道主要为南一段顶部的不整合面和断裂系统组成 的复式运移系统 ，自西向东呈 阶梯状展布 ，匹配有 利圈闭形成油气藏 。主要油藏类型有构造一 岩性油 藏 、层状地层油藏 ，这也是乌东斜坡最主要 的成藏 模式 ，大多数 油气储 量是 以此 种形式存 在 ，如乌 2 7 一乌 3 3井 区的构造 一岩性油藏带 。 1 8 大庆石油地质与开发 2 0 0 9矩 地 层 G R 深 岩性 R l a m 1 ． 2 2 0 o 0 生储盖组合 ， 度 系 组 段 ／ m剖面 R j a m 1 0 2 0 0 3 ． 2 2 o 0 0 生 储 盖 大 大 j 薯 豳 皿 白 磨 二 主 ■ ’ ‘ 段 拐 _135o_ l 圜 河 大 -] 4 0 0 - ■ i 目日 圆 Ⅱ皿 组 一 ； 段 南 二 ● 段 l 圜 皿 南 乏 ■ 窆 圈 皿 屯 ● 毒 ■ 圈 组 南 s o - - l 嚣 I_ 垩 i 国 囊 譬 段 _ { 一 - t6 5 0- l 7 一．蕾 ．j I j 蠲圆 Ⅱ皿 专 铜 铜 --1 7 5 0 - _ 钵 钵 r 庙 庙 l 专 圈 Ⅲ Ⅲ 组 l 嘲 ， 系 专 一墓 ．．。 ． 乏 n．曩豳 ’ 拿 图1乌南地区综合柱状图 Fi g．1 Co m pr eh en si ve c ol u mn o f W un an a re a 4 ． 2 ． 2 自源一他 源半封闭成藏动力 系统 一 烃源岩为南一段和南二段，储层为南二段砂岩 和大磨拐河组三角洲前缘相砂岩，运移通道主要是 不整合面和断裂 ，受控因素主要是断裂活动 ，即垂 向运移通道是该系统油气成藏的主控 因素。主要分 布在斜坡的高部位，该类型油藏主要以断块油藏为 主，规模相对较小。 4 ． 2 ． 3他源半封闭成藏动力系统 烃源岩仍然是乌南次凹主要烃源岩南一段地 层，其次是南二段和凹陷深部的铜钵庙组。主要运 移方 向为侧 向运移和垂 向运移 ，通道为不整合面和 垂向开展的断裂系统形成两类主要油藏一类是通 过 T 孙 T 不整合面运移的油气在铜钵庙组形成地 层岩性油藏；第二类是由于后期断裂活动，油气垂 向运移到浅部大磨拐河组形成小的断块油藏，但这 类油藏规模一般较小 。 5结论 1 乌南次凹油气运移 由西向东以运移为主 ， 同时向南向北运移充注，南屯组原油密度 、黏度的 分布变化也可以客观地反映油气运移的方向，原油 的非烃化合物变化表明油气田凹陷中心向四周运移 扩散的特征。 2 乌南次 凹油气运移主要有纵 向运移 、侧 向运移 、复式输导运移 3种模式 。乌东斜坡带主要 的运移方式为侧向运移和复式输导两种 。3种不同 的运移方式控制了不同的成藏模式，由于断裂和沉 积作用形成多种坡折带，是最有利的大规模油气成 藏区带 ，南一段是构造 一岩性油藏的有利成藏区。 3 综合乌南地区油气二次运移模式和成藏 动力系统，乌南次凹可划分为 3 个成藏系统自源 封闭成藏动力系统 ；自源半封闭成藏动力系统 ；自 源一他源半封闭成藏动力系统。乌东斜坡带最主要 的成藏系统是前两个类型，主要勘探 目的层为南一 段 、南二段和铜钵庙组。 参考文献 [ 1 ]冯志强，张晓东，任延广，等，海拉尔盆地油气成藏特征及 分布规 律 [ J ]．大庆石 油地 质与开 发 ，2 0 0 4 ，2 3 5 1 6 ． 1 9 ． [ 2 ]侯启军，冯子辉 ， 霍秋立 ． 海拉尔盆地乌尔逊凹陷石油运移 模式与成藏期 [ J ]．地球科学 中国地质大学学报 ，2 0 0 4， 2 9 4 1 0 1 1 0 8 ． [ 3 ]王震亮，刘林玉，于轶星，等 ．松辽盆地南部英台地区青山 口组油气运移、成藏机理 [ J ]． 地质学报，2 0 0 7 ，8 1 3 41 9- 4 2 6． [ 4 ]李明诚 ．油气运移基础理论与油气勘探 [ J ]．地球科学， 2 0 0 4，2 9 4 3 7 9 - 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