尚家地區(qū)葡萄花油層油成藏模式及主控因素分析

尚家地區(qū)葡萄花油層油成藏模式及主控因素分析

0葡萄花油層油運(yùn)聚成藏模式討論尚家地區(qū)位于黑龍江省昭東市昌武市東北約8.5公里處。從松遼盆地的三個(gè)錯(cuò)誤剖面來(lái)看，它是松遼盆地北部油氣勘探的一個(gè)新領(lǐng)域。截至到目前,尚家地區(qū)已完成了12次覆蓋1km×2km測(cè)網(wǎng)的數(shù)字地震詳查,局部已達(dá)到了0.5km×1km。2002年針對(duì)升26區(qū)塊進(jìn)行了26.0km2的三維地震資料采集、處理和解釋工作,已基本上查明了該區(qū)的構(gòu)造特征。油氣勘探已于葡萄花油層中有13口井獲得了工業(yè)油流,充分顯示了該區(qū)葡萄花油層含油遠(yuǎn)景。然而,由于受地質(zhì)條件復(fù)雜性、勘探程度及人們認(rèn)識(shí)水平的局限,對(duì)葡萄花油層油運(yùn)聚成藏機(jī)制及分布規(guī)律的認(rèn)識(shí)尚不清晰,下一步的勘探方向也不甚明確。本文在地化分析和斷裂系統(tǒng)研究的基礎(chǔ)上,分析了尚家地區(qū)的油來(lái)源及運(yùn)聚機(jī)制,建立了葡萄花油層的成藏模式,研究了影響油成藏的主控因素。這對(duì)于正確認(rèn)識(shí)尚家地區(qū)葡萄花油層油氣分布規(guī)律、指導(dǎo)開(kāi)發(fā)方案編制和提交探明地質(zhì)儲(chǔ)量具有重要意義。1青一部分源巖質(zhì)荷比及油氣來(lái)源尚家地區(qū)葡萄花油層縱向上可分為6個(gè)小層,13口工業(yè)油流井;以4、6小層含油性最好,其次是3、5小層,再次是2小層,1小層含油性最差。平面上油主要分布在尚家鼻狀構(gòu)造鼻尖部位,且與下伏扶楊油層中油分布有著較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系,如圖1所示。由圖2a可以看出,尚家地區(qū)葡萄花油層油與扶楊油層原油具有相同特征,屬于同一油源。建立尚102-110井扶楊油層原油與樹(shù)39井青一段源巖質(zhì)荷比(m/z)分別為191和217的離子流強(qiáng)度隨時(shí)間變化曲線,縱坐標(biāo)表示離子流相對(duì)強(qiáng)度,把最強(qiáng)的離子流強(qiáng)度定為100%,其它離子流強(qiáng)度以其百分?jǐn)?shù)表示,橫坐標(biāo)為檢測(cè)時(shí)間,如圖2b、2c。這兩口井的原油和源巖的甾烷和萜烷色譜-質(zhì)譜圖對(duì)比表明,二者具有較好的相似性,表明該區(qū)扶楊油層油主要來(lái)自三肇凹陷青一段源巖,即尚家地區(qū)葡萄花油層油主要來(lái)自三肇凹陷青一段源巖。三肇凹陷青一段暗色泥巖發(fā)育,高值區(qū)主要分布在凹陷東南部與朝陽(yáng)溝階地相鄰地區(qū),最大厚度可達(dá)90m,由此向西北地區(qū)青一段暗色泥巖厚度逐漸減小,在凹陷北部厚度減小至30m以下。三肇凹陷青一段源巖有機(jī)質(zhì)豐富,有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于1%的樣品占樣品總數(shù)的77.8%,氯仿瀝青“A”質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于0.05%的樣品數(shù)占90%以上,生烴潛力S1+S2大于6mg/g以上的樣品占到了89.24%。有機(jī)質(zhì)類(lèi)型以Ⅰ型和ⅡA型干酪根為主,整個(gè)凹陷青一段源巖大部分地區(qū)鏡質(zhì)體反射率大于0.5%,進(jìn)入成熟階段。該區(qū)源巖生排烴史研究表明,三肇凹陷青一段源巖在上白堊統(tǒng)四方臺(tái)組沉積末期開(kāi)始生烴,在明水組沉積末期開(kāi)始達(dá)到生烴高峰期。以上均表明三肇凹陷青一段源巖可以為扶楊油層和葡萄花油層油運(yùn)聚提供大量油。2葡萄花油層油成藏模式油氣鉆探表明,尚家地區(qū)葡萄花油層不發(fā)育,砂體厚度和砂地比明顯較扶楊油層低,砂體分布形態(tài)以不連續(xù)型為主,致使三肇凹陷葡萄花油層中的油難以直接側(cè)向運(yùn)移至尚家地區(qū)。鑒于尚家地區(qū)葡萄花油層油與扶楊油層油同源特征和葡萄花油層油又位于扶楊油層的上方(圖1),可認(rèn)為尚家地區(qū)葡萄花油層油成藏模式應(yīng)為三肇凹陷青一段源巖生成的油首先在超壓的作用下通過(guò)T2源斷裂向下“倒灌”運(yùn)移至扶楊油層中,再在浮力作用下通過(guò)被斷裂溝通砂體側(cè)向運(yùn)移至尚家地區(qū),最后在浮力作用下通過(guò)T2—T11斷裂向上運(yùn)移至葡萄花油層中,并在斷層遮擋、斷塊和斷層-巖性圈閉中聚集成藏,如圖3所示。由此可以看出尚家地區(qū)葡萄花油層油運(yùn)聚機(jī)制可分為以下3個(gè)部分。2.1源巖古超壓與運(yùn)移通道根據(jù)鄒才能等研究,油氣要發(fā)生“倒灌”運(yùn)移必須同時(shí)具備2個(gè)條件:①源巖具備足夠大的超壓;②存在連通源巖和儲(chǔ)層的斷裂輸導(dǎo)通道。這樣,源巖中生成的油氣方可能在超壓的作用下,形成源儲(chǔ)壓差,克服浮力、地層壓力和毛細(xì)管力的阻擋作用,通過(guò)斷裂向下伏儲(chǔ)層“倒灌”運(yùn)移。三肇凹陷青一段源巖單層厚度大,沉積速度快,目前普遍欠壓實(shí),具有超壓。由等效深度法,利用聲波時(shí)差資料對(duì)其超壓值大小及分布進(jìn)行了研究,結(jié)果如圖4a所示。三肇凹陷青一段源巖超壓值最大可達(dá)到20MPa,主要分布在三肇凹陷中心的徐8井和徐9井處,次極值點(diǎn)分布芳21井處,超壓值可達(dá)16MPa。由3個(gè)高值區(qū)向其四周青一段源巖超壓值逐漸減小,在凹陷邊部排烴邊界減小至8MPa以下。青一段沉積時(shí)期松遼盆地伸展,導(dǎo)致NE向和NW向兩組基底斷裂帶繼承性活動(dòng),在三肇凹陷形成了大量斷開(kāi)青一段和扶楊油層的T2斷層,構(gòu)成了網(wǎng)格狀分布的斷層發(fā)育密集帶。然而,并不是所有T2斷層均可成為油氣運(yùn)移輸導(dǎo)通道,只有源斷裂,即連接青一段源巖和扶楊油層的斷層才能成為油氣運(yùn)移輸導(dǎo)通道。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),三肇凹陷T2源斷層有348條,主要為近SN向分布,均為正斷層,一般斷距為20~60m,最大為150m,斷層長(zhǎng)度為2~5km,在東西方向測(cè)線上T2斷層的發(fā)育密度為0.5~1.8條/km。構(gòu)造發(fā)育史研究表明,這些源斷裂在嫩江組沉積末期、明水組沉積末期和古近系沉積末期反轉(zhuǎn)活動(dòng)開(kāi)啟,成為油氣運(yùn)移的輸導(dǎo)通道。綜合上述分析可以看出,三肇凹陷青一段源巖具備了向下伏扶楊油層“倒灌”運(yùn)移油的2個(gè)條件,但真正對(duì)青一段源巖生成排出油沿T2源斷裂向下“倒灌”運(yùn)移起作用的應(yīng)是其大量生烴期后第一次斷裂活動(dòng)時(shí)期古超壓值的大小。由上述斷裂活動(dòng)史研究結(jié)合源巖生排烴史研究可以得到,明水組沉積末期應(yīng)是三肇凹陷青一段源巖生成排出油在超壓作用下沿T2源斷裂向下伏扶楊油層“倒灌”運(yùn)移的主要時(shí)期。利用聲波時(shí)差資料,在古埋深恢復(fù)的基礎(chǔ)上,對(duì)三肇凹陷青一段源巖在明水組沉積末期古超壓值進(jìn)行了計(jì)算,結(jié)果如圖4b所示。三肇凹陷青一段泥巖在明水組沉積末期古超壓最大值可達(dá)10MPa以上,主要分布在徐4井、宋深101、樹(shù)19井和肇13井周?chē)?凹陷的中心及邊部地區(qū)逐漸減小至4MPa以下。油氣向下能否發(fā)生“倒灌”運(yùn)移及運(yùn)移距離大小和穿過(guò)層位的多少,關(guān)鍵取決于油氣運(yùn)移期源巖古超壓值的大小。源巖古超壓值越大,油氣向下“倒灌”運(yùn)移的距離越大,穿越的層位越多;相反,油氣向下“倒灌”運(yùn)移的距離越小,形成的源儲(chǔ)壓差越小,穿越的地層層位越少。對(duì)三肇凹陷青一段泥巖生成油向下“倒灌”運(yùn)移距離進(jìn)行預(yù)測(cè),結(jié)果如圖5所示。從圖中可以看出,三肇凹陷青一段源巖生成排出的油向下“倒灌”運(yùn)移距離最大為400m以上,主要分布在徐4井、宋深101、樹(shù)19井和肇13井周?chē)?三肇凹陷內(nèi)大部分地區(qū)青一段源巖生成排出的油向下“倒灌”運(yùn)移距離一般為150~300m,只在三肇凹陷中部的升512井周?chē)斑叢苛闵⒌貐^(qū)青一段源巖生成排出的油不能向下“倒灌”運(yùn)移。根據(jù)圖5中青一段源巖生成的油向下“倒灌”運(yùn)移距離和扶楊油層厚度對(duì)比可知,三肇凹陷青一段源巖生成的油大部分能向下“倒灌”運(yùn)移穿過(guò)扶Ⅱ和扶Ⅲ油層組運(yùn)移進(jìn)入楊大城子油層;只有凹陷中心部位及邊部零星地區(qū)油不能發(fā)生向下“倒灌”運(yùn)移,如圖6所示。2.2扶楊油層砂體分布模式尚家地區(qū)扶楊油層砂巖單層厚度小,主要為0~1m;砂地比值低,一般小于30%,橫向分布連續(xù)性差。油僅沿砂體從三肇凹陷油區(qū)長(zhǎng)距離側(cè)向運(yùn)移至尚家地區(qū)是不可能的,只能沿被斷裂溝通的砂體才能從三肇凹陷油區(qū)側(cè)向運(yùn)移至尚家地區(qū)。由研究區(qū)扶楊油層砂體分布可以得到,尚家地區(qū)扶楊油層砂體主要有3種分布形式,即大面積分布席狀砂體、條帶狀分布河道砂體和透鏡狀分布的席狀砂體。這3種分布砂體以大面積分布的席狀砂體被斷裂溝通側(cè)向輸導(dǎo)油氣能力最強(qiáng),其次是條帶狀河道砂體,最差為透鏡狀分布的席狀砂體(表1)。2.3平均2km尚家地區(qū)發(fā)育大量的T2—T11斷裂,這些走向以近南北向和北西西向?yàn)橹?斷層的規(guī)模較小,延伸長(zhǎng)度大部分小于2km,平均1895m(圖1)。這些斷裂在青一段源巖大量生烴期受到北北西—南南東方向應(yīng)力擠壓,與斷裂主要成低角度相交,斷裂垂向開(kāi)啟程度高,輸導(dǎo)能力強(qiáng),有利于下伏扶楊油層中的油向上覆葡萄花油層中運(yùn)移,最終沿砂體經(jīng)短距離側(cè)向運(yùn)移至斷塊、斷層遮擋和斷層巖性圈閉中聚集成藏(圖3)。3葡萄花油層油成藏范圍通過(guò)油藏解剖得到尚家地區(qū)葡萄花油層油成藏與分布應(yīng)主要受到下伏扶楊油層油分布區(qū)和T2—T11斷裂分布及圈閉發(fā)育3個(gè)因素的控制。目前尚家油田已發(fā)現(xiàn)的葡萄花油層工業(yè)油流井均分布在扶楊油層油分布范圍內(nèi)或其附近,這說(shuō)明扶楊油層油分布范圍是葡萄花油層油運(yùn)移和聚集的來(lái)源區(qū),應(yīng)控制著葡萄花油層油成藏的分布范圍(圖1)。由于扶楊油層與葡萄花油層在縱向上被青山口組發(fā)育的大套泥巖所隔,扶楊油層中的油只有通過(guò)T2—T11斷裂才能運(yùn)移至葡萄花油層圈閉中,由此看出,T2—T11斷裂分布控制著葡萄花油層油分布的具體部位。由下伏扶楊油層運(yùn)移至葡萄花油層中的油,只有遇到斷塊或斷層遮擋或斷層-巖性圈閉才能聚集成藏,否則進(jìn)入至葡萄花油層的油也將散失,由此看出,圈閉發(fā)育應(yīng)控制著葡萄花油層油聚集的場(chǎng)所。4源巖下油氣運(yùn)移模式(1)尚家地區(qū)葡萄花油層油主要來(lái)自三肇凹陷青一段源巖,青一段源巖具有較強(qiáng)的