南堡凹陷油氣運(yùn)聚單元精細(xì)刻畫及輸導(dǎo)性能評價(jià)

南堡凹陷油氣運(yùn)聚單元精細(xì)刻畫及輸導(dǎo)性能評價(jià)

南堡坍塌位于渤海灣盆地黃廟山東北角的東北角。這是中國北方地臺的基礎(chǔ)上，經(jīng)過中新世代的斷層運(yùn)動，形成了中新世北部和南部的扁豆塌陷。地理位置處于河北省唐山市和秦皇島市之間,勘探面積為1932km2。前人曾對南堡凹陷的油氣生成、儲集、圈閉、保存等成藏要素進(jìn)行了深入的研究,但對油氣運(yùn)聚單元的劃分比較籠統(tǒng)。筆者在成藏關(guān)鍵時(shí)刻流體勢分析的基礎(chǔ)上,精細(xì)刻畫了研究區(qū)油氣運(yùn)聚單元,利用層次分析法定量評價(jià)了各油氣運(yùn)聚單元內(nèi)不同類型輸導(dǎo)體系的輸導(dǎo)性能,對研究區(qū)下一步油氣勘探具有重要意義。1地層生長和沉積相南堡凹陷由高尚堡構(gòu)造帶、柳贊構(gòu)造帶、老爺廟構(gòu)造帶、南堡1號等8個(gè)二級構(gòu)造帶和拾場、林雀、曹妃甸等洼陷組成。地層自下而上可細(xì)分為:太古界—下元古界結(jié)晶基底,上元古界青白口系,下古生界寒武系、奧陶系,上古生界石炭系、二疊系,中生界侏羅系、白堊系,新生界古近系、新近系及第四系。新生界沉積巖最厚7500m,林雀洼陷為最大沉積中心,拾場洼陷為最小沉積中心。新生界儲層包括:古近系沙河街組和東營組,新近系館陶組、明化鎮(zhèn)組,第四系平原組。1.1主流烴源巖層壓縮特征拾場洼陷主力烴源巖為沙三段四亞段和五亞段發(fā)育的深湖相泥巖,厚度為300~500m,有機(jī)質(zhì)成熟度為0.53%~1.26%,平均0.82%;林雀洼陷和曹妃甸洼陷主力烴源巖為沙三段四亞段、沙一段和東三段,厚度分別為200~600,100~300,100~700m,洼陷中心沙三段四亞段烴源巖目前已進(jìn)入生凝析氣—生干氣階段,沙一段烴源巖有機(jī)質(zhì)成熟度為0.50%~1.28%,平均0.71%。大套烴源巖的發(fā)育及較高有機(jī)質(zhì)熱演化程度為富油氣凹陷的形成提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。1.2水下扇和湖泊沉積受柏各莊和西南莊2條邊界斷層控制,南堡凹陷北部(陸地勘探區(qū))古近系主要發(fā)育扇三角洲、近岸水下扇和湖泊沉積,南部灘海地區(qū)(海上勘探區(qū))則發(fā)育三角洲和湖泊沉積,新近系主要發(fā)育沖積扇相、辮狀河相和曲流河相。明化鎮(zhèn)組上段和東二段穩(wěn)定發(fā)育的泥巖為研究區(qū)2套主要區(qū)域性蓋層,此外局部地區(qū)發(fā)育的館陶組火成巖也可以作為蓋層。圈閉類型主要有斷塊、斷鼻、斷背斜、低幅度背斜等。1.3下段和館陶組、東一卷從成藏組合定義出發(fā),研究區(qū)可劃分為源上、源內(nèi)、源下成藏組合。源上成藏組合(明化鎮(zhèn)組下段、館陶組和東一段)指區(qū)域性蓋層將下伏烴源巖與油氣藏和遠(yuǎn)景圈閉隔開的組合,其主要特征是缺乏有效烴源巖。源內(nèi)成藏組合(主要為東二段、東三段和沙河街組)指烴源巖內(nèi)部的油氣藏和遠(yuǎn)景圈閉組合。源下成藏組合則為潛山帶油氣藏和遠(yuǎn)景圈閉組合。2油氣運(yùn)聚格局分析油氣運(yùn)聚單元是盆地中具有共同油氣生成、運(yùn)移、聚集歷史和特征的,具有成因聯(lián)系的一組油氣藏和遠(yuǎn)景圈閉,以及為其提供烴源的有效烴灶的集合體。以流體勢分析為基礎(chǔ)的油氣運(yùn)聚格局分析,是劃分油氣運(yùn)聚單元的基礎(chǔ)。研究區(qū)油氣成藏關(guān)鍵時(shí)刻為東營末期(距今24.6Ma)和明化鎮(zhèn)末期(距今2Ma),其中油氣大規(guī)模運(yùn)聚時(shí)刻為明化鎮(zhèn)末期。用IESPetroMod盆地模擬軟件對明化鎮(zhèn)末期源上成藏組合、源內(nèi)成藏組合及源下成藏組合的流體勢分別進(jìn)行了模擬,源上油氣藏細(xì)分為9個(gè)油氣運(yùn)聚單元,源內(nèi)和源下油氣藏細(xì)分為11個(gè)油氣運(yùn)聚單元(見圖1)。與前人劃分結(jié)果相比,源上油氣藏增加1個(gè)油氣運(yùn)聚單元,源內(nèi)和源下油氣藏增加3個(gè)油氣運(yùn)聚單元。3源系統(tǒng)的源性能的定量評價(jià)3.1輸送系統(tǒng)的特點(diǎn)3.1.1油源斷裂分布切取的地震剖面不僅明確了柏各莊和西南莊2條邊界斷層,還有明化鎮(zhèn)期切穿沙三段、沙一段和東營組烴源巖的斷層,分別有17,20,8條,合計(jì)45條,油源斷裂控制著研究區(qū)油氣的宏觀分布(見圖2)。根據(jù)斷距大小,將45條斷層的活動性級別劃分為3類:A類斷層,明化鎮(zhèn)組底部斷距大于150m,活動性較強(qiáng),總計(jì)16條;B類斷層,明化鎮(zhèn)組底部斷距為90~150m,活動性中等,總計(jì)15條;C類斷層,明化鎮(zhèn)組底部斷距小于90m,活動性較弱,總計(jì)14條。3.1.2基巖心壓汞測試結(jié)果11935個(gè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表明,研究區(qū)具有油氣顯示的砂巖類型以細(xì)砂巖和中砂巖為主,分別為45.9%和22.2%;其次為不等粒砂巖,為14.9%;砂礫巖、粗砂巖、粉砂巖和泥質(zhì)粉砂巖數(shù)量較少,分別為6.5%,6.0%,4.1%和0.5%。32個(gè)巖心壓汞測試數(shù)據(jù)分析結(jié)果表明,隨埋藏深度的增加,孔隙度呈指數(shù)遞減,兩者擬合的關(guān)系式為孔隙度與滲透率的對數(shù)呈冪函數(shù)正相關(guān)關(guān)系,兩者擬合的關(guān)系式為總體上看,明化鎮(zhèn)組和館陶組砂體輸導(dǎo)性能好,儲層埋深一般為2500m以上,以特高孔、特高滲透儲層和高孔、高滲透儲層為主;東一段砂體輸導(dǎo)性能中等,儲層埋深一般為2500~3000m,以中孔、中滲透儲層為主;東二段砂體輸導(dǎo)性能較差,儲層埋深一般為3000~3500m,以中孔、低滲透儲層為主;東三段和沙河街組砂體輸導(dǎo)性能差,儲層埋深一般為3500m以下,以低孔、低滲,特低孔、超低滲儲層為主。3.1.3開發(fā)目標(biāo)層研究區(qū)古生界奧陶系潛山主要在南堡1號構(gòu)造帶、南堡2號構(gòu)造帶西部和南堡5號構(gòu)造帶發(fā)育,是冀東油田重要勘探目標(biāo)層之一。巖屑和巖心錄井表明:潛山帶儲集層巖性以灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r為主,此外還有泥灰?guī)r和灰質(zhì)白云巖,儲集空間主要為溶孔和裂縫。3.2定性定量分析層次分析法是將與決策有關(guān)的元素分解成目標(biāo)(A)、準(zhǔn)則(B)、方案(C)等層次,在此基礎(chǔ)上進(jìn)行定性和定量分析的決策方法。采用該方法對研究區(qū)各油氣運(yùn)聚單元內(nèi)不同類型輸導(dǎo)體系輸導(dǎo)性能進(jìn)行定量評價(jià),步驟如下。3.2.1方案層次結(jié)構(gòu)模型將輸導(dǎo)體系輸導(dǎo)性能作為目標(biāo)層(A),斷層(B1)、砂體(B2)及不整合面(B3)作為準(zhǔn)則層(B),油源斷層的數(shù)量(C1)、切割烴源巖內(nèi)部砂體情況(C2),斷層活動強(qiáng)度(C3)、砂體儲集物性(C4)、砂體頂面形態(tài)(C5)、砂體厚度(C6)、不整合面形態(tài)(C7)、不整合面與斷層匹配關(guān)系(C8)、與不整合面對置的烴源巖厚度及質(zhì)量(C9)作為方案層(C)建立層次結(jié)構(gòu)模型。3.2.2期間內(nèi)的影響因素在進(jìn)行成對比較時(shí),利用l~9標(biāo)度可表示因素之間的影響強(qiáng)弱。自上而下計(jì)算每一層次各因素對上一層某個(gè)因素的相對權(quán)重,分別構(gòu)造出目標(biāo)層與準(zhǔn)則層之間和準(zhǔn)則層與方案層之間的判斷矩陣(見表1)。3.2.3進(jìn)行全面評估矩陣須具有滿意的一致性,否則需要重新判斷矩陣的元素取值。在該次模型的建立過程中,一致性滿足條件。3.2.4成藏地質(zhì)及構(gòu)造帶地質(zhì)專家對方案層的9個(gè)指標(biāo)評分結(jié)果(見表2)及其權(quán)重(見表1)乘積,得到各油氣運(yùn)聚單元內(nèi)輸導(dǎo)體系輸導(dǎo)性能評價(jià)結(jié)果(見表3),即斷層輸導(dǎo)的油氣為52%,砂體輸導(dǎo)的油氣為36%,不整合面輸導(dǎo)的油氣為12%?？傮w上,研究區(qū)源上油氣藏最為富集(以斷層輸導(dǎo)為主),勘探實(shí)踐也證實(shí)了這一點(diǎn),即源上油氣藏所占目前探明石油地質(zhì)儲量的比例為71%。源內(nèi)及源下成藏組合的油氣藏主要集中在高尚堡、柳贊構(gòu)造帶沙河街組及南堡2號構(gòu)造帶西部奧陶系潛山,總體上勘探程度不高,所占目前探明石油地質(zhì)儲量的比例為29%,具有較大的勘探潛力。不同構(gòu)造帶輸導(dǎo)體系輸導(dǎo)性能由高到低可以劃分為4類:第Ⅰ類為南堡2號構(gòu)造帶;第Ⅱ類為高尚堡構(gòu)造帶、南堡1號構(gòu)造帶和柳贊構(gòu)造帶;第Ⅲ類為南堡4號構(gòu)造帶和老爺廟構(gòu)造帶;第Ⅳ類為南堡5號構(gòu)造帶和南堡3號構(gòu)造帶。南堡2號構(gòu)造帶和南堡4號構(gòu)造帶輸導(dǎo)條件較好,但勘探程度低,儲量探明情況與輸導(dǎo)體系輸導(dǎo)能力定量評價(jià)結(jié)果不匹配,具有較大的勘探潛力。4油氣運(yùn)聚規(guī)律評價(jià)1)根據(jù)盆地流線模擬結(jié)果,將研究區(qū)源上油氣藏細(xì)分為9個(gè)油氣運(yùn)聚單元,源內(nèi)和源下油氣藏細(xì)分為11個(gè)油氣運(yùn)聚單元。與前人劃分結(jié)果相比,源上油氣藏增加1個(gè)油氣運(yùn)聚單元,源內(nèi)和源下油氣藏增加3個(gè)油氣運(yùn)聚單元。2)研究區(qū)源上油氣藏以斷層輸導(dǎo)為主,源內(nèi)油氣藏以砂體輸導(dǎo)為主,源下油氣藏以不整合面輸導(dǎo)為主。層次分析法評價(jià)結(jié)果表明,20個(gè)油氣運(yùn)聚單元中,斷層輸導(dǎo)的油氣為52%,砂體輸導(dǎo)的油氣為36%,不整合面輸導(dǎo)的油氣為12%。目前南堡凹陷源內(nèi)及源下成藏組合的油氣勘探,主要集中在高尚堡、柳贊構(gòu)造帶沙河街組及南堡2號構(gòu)造帶西部奧陶系潛山,總體上勘探程度不高,具有較大的勘探潛力。3)不同構(gòu)造帶輸導(dǎo)體系輸導(dǎo)性能評價(jià)結(jié)果表明,南堡2號構(gòu)造帶輸導(dǎo)條件最好,高尚堡構(gòu)造帶、南堡1號構(gòu)造帶、柳贊構(gòu)造帶次之,南堡4號構(gòu)造帶、老爺廟構(gòu)造帶再次之,南堡5號構(gòu)造帶和南堡3號構(gòu)造帶輸導(dǎo)條件最差。南堡2號構(gòu)造帶和南堡4號構(gòu)造帶輸導(dǎo)條件較好,與現(xiàn)今油