南堡凹陷油氣成藏組合及有利區(qū)帶

南堡凹陷油氣成藏組合及有利區(qū)帶

渤海盆地南堡凹陷是在中國北方地臺的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的中新世代斷層坳陷。該凹陷經(jīng)歷了50多年的勘探實踐,目前在被國內(nèi)外學(xué)者多次否定的灘海地區(qū)發(fā)現(xiàn)了億噸級整裝優(yōu)質(zhì)大油田,實現(xiàn)了陸上和灘?？碧降闹卮笸黄?。該區(qū)勘探成功的關(guān)鍵是勘探理念和勘探模式的轉(zhuǎn)變,其核心是以“滿凹含油論”和含油氣系統(tǒng)理論為依據(jù),抓地震資料品質(zhì),立足成熟探區(qū),圍繞富油氣凹陷開展構(gòu)造油氣藏勘探和巖性油氣藏勘探并舉的滿凹精細(xì)勘探。1油氣區(qū)域劃分與評價方法的理論基礎(chǔ)1.1油氣藏成藏模式“滿凹含油論”由趙文智和鄒才能等提出,它是指在富油氣凹陷內(nèi),優(yōu)質(zhì)烴源灶提供豐富的油氣資源,同時多水系陸相沉積與湖盆頻繁振蕩使得湖水大面積收縮或擴張,導(dǎo)致沉積砂體與烴源巖間互發(fā)育并且大面積接觸,各類儲集體都有最大成藏機會,且油氣成藏范圍可能會超出二級構(gòu)造帶,斜坡區(qū)和凹陷深部位都有可能形成油氣藏,呈現(xiàn)整個凹陷都有油氣成藏的局面。“滿凹含油論”并不意味著在凹陷的每一個部位都可以發(fā)現(xiàn)油氣藏,而在于強調(diào)勘探理念的變化,強調(diào)油氣勘探應(yīng)跳出“二級構(gòu)造帶”范圍,勘探范圍不僅包括已有正向二級構(gòu)造帶,也包括廣大的斜坡區(qū)和凹陷的低部位,最終實現(xiàn)滿凹陷勘探。南堡凹陷屬于斷陷型富油氣凹陷,新近紀(jì)區(qū)域性構(gòu)造—熱沉降作用導(dǎo)致湖盆頻繁收縮與擴張,沉降中心由北向南遷移,期間形成凸凹相間的構(gòu)造格局,發(fā)育拾場、林雀、柳南和曹妃甸四大生油次凹(見圖1)、3套優(yōu)質(zhì)湖相烴源巖(Es34+5、Es1、Ed3)、多套儲蓋組合、多種圈閉類型和多期斷裂體系。目前,該凹陷油氣勘探證實的三級石油地質(zhì)儲量大于10×108t,其中有近3×108t儲量分布在斜坡區(qū)和凹陷低部位的巖性-地層油氣藏中,利用“滿凹含油論”進(jìn)行該區(qū)油氣區(qū)帶劃分與評價,能夠科學(xué)地指導(dǎo)油氣勘探實踐。1.2要素組合關(guān)系和區(qū)帶劃分“含油氣系統(tǒng)”是介于盆地與區(qū)帶之間的評價單元,是指一個與有效生烴灶相聯(lián)系的、由其中的油氣生成、運移和聚集過程形成的天然流體系統(tǒng),包括由該生烴灶形成的所有油氣藏以及形成這些油氣藏所必不可少的一切地質(zhì)要素和作用過程。趙文智等人將“含油氣系統(tǒng)”的內(nèi)涵概括為活躍的烴源巖、儲集巖、輸導(dǎo)層和蓋層四大地質(zhì)要素與油氣生成、運移、聚集保存和圈閉形成四大地質(zhì)作用以及導(dǎo)致油氣藏形成的上述各要素與作用的組合關(guān)系及分布;指出“復(fù)合含油氣系統(tǒng)”是由多期繼承或跨越重大構(gòu)造期的多套生烴層系的生烴、成藏與調(diào)整變化過程所形成的含油氣系統(tǒng);強調(diào)復(fù)合含油氣系統(tǒng)中不同系統(tǒng)之間共享部分成藏要素和油氣聚集空間,強調(diào)油氣相互竄通、油氣分布不完全遵從“源控論”等。將“含油氣系統(tǒng)”概念用于區(qū)帶劃分,其核心在于突出成藏過程研究,注重成藏要素與地質(zhì)作用過程的組合關(guān)系、油氣運聚單元和資源的空間分布研究等。周海民等認(rèn)為,南堡凹陷含油氣系統(tǒng)屬復(fù)合含油氣系統(tǒng)?？v向上3套含油氣系統(tǒng)(前第三系含油氣系統(tǒng)、沙河街組含油氣系統(tǒng)和東營組含油氣系統(tǒng))相互疊置;平面上三大含油氣系統(tǒng)(北部周邊凸起前第三系、北部含油氣系統(tǒng)和南部混源含油氣系統(tǒng))交叉展布,即北部周邊凸起區(qū)發(fā)育沙河街組含油氣系統(tǒng),凹陷北部(高柳斷層以北)前第三系和沙河街組含油氣系統(tǒng)疊加,凹陷南部(高柳斷層以南)前第三系、沙河街組和東營組3套含油氣系統(tǒng)疊加(見圖1)。1.3自然地質(zhì)構(gòu)造單元成藏組合屬于油氣地質(zhì)單元評價序列四個級次(盆地—含油氣系統(tǒng)—成藏組合(Play)—遠(yuǎn)景目標(biāo))中的一個組成部分。BMMiller將成藏組合稱為ExplorationPlay,指在勘探方案中有實際意義的規(guī)劃單元,具有地理與地層的限制,常限于一組在巖性、沉積環(huán)境及構(gòu)造演化上有密切關(guān)系的地層。趙文智教授等定義成藏組合是由一系列在成因上有關(guān)聯(lián)的具有相近或相似成藏條件的已發(fā)現(xiàn)油氣藏和圈閉構(gòu)成的集合體,它們具有共同的油氣生成、運移史以及共同的儲集層發(fā)育史和圈閉結(jié)構(gòu),因此構(gòu)成了一個局限于特定地區(qū)的自然地質(zhì)總體。將成藏組合概念用于巖性-地層油氣藏勘探中,并且將成藏組合作為巖性-地層油氣藏區(qū)帶劃分單元和油氣評價單元,其核心在于利用含油氣系統(tǒng)理論從油氣成藏要素和成藏地質(zhì)作用的時空配置角度分析盆地油氣成藏特點和油氣藏分布特征,恢復(fù)油氣藏形成過程及空間組合形態(tài),更準(zhǔn)確地預(yù)測有利油氣區(qū)帶或圈閉分布,進(jìn)而指導(dǎo)油氣勘探。2南堡石油沉陷帶的分類和分布特征2.1南堡凹陷油氣單元平面劃分以“滿凹含油論”和含油氣系統(tǒng)理論為依據(jù),基于“成藏組合”基本概念實質(zhì),針對南堡凹陷油氣成藏特點和油氣藏分布特征,重點強調(diào)油氣輸導(dǎo)體系與各成藏要素和地質(zhì)作用的時空配置?？v向上將成藏組合作為區(qū)帶劃分單元和評價單元,強調(diào)油氣成藏特征的相似性;平面上基于不同成藏組合,考慮油氣輸導(dǎo)體系、烴源灶、儲集體、構(gòu)造和成藏背景等,將縱向不同成藏組合的控藏要素作為油氣單元平面劃分的依據(jù),確保同一成藏組合在同一區(qū)帶內(nèi)的主要輸導(dǎo)體系、優(yōu)勢聚集方位和油氣成藏特征以及構(gòu)造和沉積背景等因素大致相似。南堡凹陷油氣區(qū)帶單元劃分時把握的主要原則有4點:①不受二級、三級構(gòu)造帶或構(gòu)造-巖相帶控制;②不受油源是否一致控制;③強調(diào)成藏作用和油氣主干輸導(dǎo)體系的相似性,考慮輸導(dǎo)體系與烴源巖和油藏的時空配置及其組合形態(tài);④具有同一主干輸導(dǎo)體系、同一成藏作用和相似油氣成藏特征的油氣聚集層段屬于同一成藏組合,從而確保劃分結(jié)果與現(xiàn)有勘探成果相吻合,且具有預(yù)測作用。2.2源內(nèi)成藏組合分析南堡凹陷各層系油氣成藏特征和成藏主控要素,認(rèn)為該凹陷縱向上發(fā)育三大一級油氣成藏組合體,即源上成藏組合、源內(nèi)成藏組合和源下成藏組合(見圖2)。源上成藏組合主要是指位于烴源巖層(沙河街組—東三段)之上的東營組一段、館陶組和明化鎮(zhèn)組油氣藏組合,這些含油儲集層與烴源巖之間被區(qū)域性蓋層(東二段穩(wěn)定泥巖)所分隔,其油氣成藏以斷裂為主干輸導(dǎo)體系,油氣多聚集在與斷裂相關(guān)的構(gòu)造圈閉和少量巖性圈閉中。源內(nèi)成藏組合主要包括東二段、東三段和沙河街組油氣藏組合,這些含油儲集層位于區(qū)域性蓋層?xùn)|二段之下,且與烴源巖(沙河街組—東三段)交互發(fā)育,其油氣藏分布主要受有利儲集層、斷裂和層序界面等多因素組合的輸導(dǎo)體系控制,屬于自生自儲型油氣藏,發(fā)育構(gòu)造油氣藏、巖性油氣藏和構(gòu)造-巖性復(fù)合油氣藏。源下成藏組合是指位于烴源巖層之下、以古潛山為目的層的油氣藏或遠(yuǎn)景圈閉組合,包括古生界和中生界等含油氣層,其特征是油氣主要以斷裂和不整合面為輸導(dǎo)體系,發(fā)育構(gòu)造型、古潛山型、裂縫型、不整合型油氣藏,屬于上生下儲油氣藏,油氣主要分布在與油源斷裂和區(qū)域不整合面相關(guān)的圈閉中。可見,同一油氣成藏組合體具有相似的輸導(dǎo)體系、同一成藏作用和相似的油氣成藏特征,不同成藏組合在輸導(dǎo)體系、油氣藏類型和油氣富集等方面有所差異。由于同一個一級成藏組合內(nèi)儲、蓋組合和油氣縱向分布特征也有所差異,故可將其進(jìn)一步細(xì)分。如源上成藏組合可細(xì)分為東一段成藏組合、館陶組成藏組合和明化鎮(zhèn)組成藏組合;源內(nèi)成藏組合可細(xì)分為沙河街組成藏組合和東三段成藏組合等。2.3源下成藏組合區(qū)帶劃分油氣區(qū)帶平面劃分應(yīng)基于縱向成藏組合劃分,把握縱向不同成藏組合的控藏關(guān)鍵要素,重點考慮油氣輸導(dǎo)體系、烴源灶(含油氣系統(tǒng))、儲集體、構(gòu)造和成藏背景等因素。南堡凹陷源上成藏組合的控藏關(guān)鍵因素是控帶或控油源斷裂、蓋層和構(gòu)造圈閉,因此該組合的油氣區(qū)帶平面劃分重點考慮了這3種要素。圖3為源上東一段油氣成藏組合油氣區(qū)帶劃分結(jié)果,從中可見其平面上發(fā)育八大油氣富集區(qū)帶,即凹陷群邊坡折或陡坡帶、北堡—廟北斷裂坡折帶、南堡—廟南張扭斷裂坡折帶、老堡南—老堡斷裂坡折帶、曹妃甸斷裂坡折帶、曹妃甸5號斷裂背斜帶、蛤坨斷背斜構(gòu)造帶和高柳南斷裂背斜帶,并且各區(qū)帶總體呈北東和北西向展布,明顯受油源斷裂或控帶斷裂控制。南堡凹陷源內(nèi)成藏組合的控藏關(guān)鍵因素是沉積體展布、烴源巖分布、控帶或控洼斷層,其次為構(gòu)造背景,故該組合的油氣區(qū)帶劃分重點考慮了前3種關(guān)鍵要素。圖4為源內(nèi)油氣成藏組合(Ed3+Es1)平面油氣區(qū)帶劃分結(jié)果,從中可見其平面上發(fā)育六大油氣區(qū)帶,即凹陷群邊坡折或陡坡帶、北堡—老爺廟斷裂坡折帶、南堡—老堡潛山披覆背斜帶、老堡南斷裂坡折帶、蛤坨鼻狀構(gòu)造帶和高柳南斷裂背斜帶,并且各區(qū)帶總體呈北東和北西向展布,明顯受控帶斷裂和次凹分布控制。南堡凹陷源下成藏組合控藏關(guān)鍵因素是油源斷裂、不整合面和裂縫性儲集層,其次為源巖位置或油源條件,故該組合油氣區(qū)帶劃分時重點考慮了前3種關(guān)鍵要素,同時結(jié)合了古構(gòu)造背景和現(xiàn)有油氣勘探成果。圖5為源下前第三系油氣成藏組合區(qū)帶劃分結(jié)果,從中可見其平面上劃分為兩大區(qū)和10個油氣區(qū)帶,即以中生界地層尖滅線為界的西部奧陶系碳酸鹽巖暴露區(qū)和東部中生界地層覆蓋區(qū)。根據(jù)構(gòu)造背景和油源斷裂、不整合面分布特征,西部奧陶系碳酸鹽巖暴露區(qū)可劃分為4個帶(南堡1號潛山披覆背斜構(gòu)造帶、南堡2號潛山披覆背斜構(gòu)造帶、南堡5號背斜構(gòu)造帶和西南莊斷層周邊凸起區(qū)),屬于有利勘探區(qū);東部中生界覆蓋區(qū)可劃分為6個帶(南堡4號中生界斷背斜帶、老堡中生界斜坡區(qū)、高柳中生界背斜帶、老爺廟中生界洼陷區(qū)、柏各莊斷層下降盤斷裂帶和柏各莊斷層周邊凸起區(qū)),因埋深較大(邊界凸起區(qū)除外),個別地區(qū)具有一定勘探潛力,但勘探風(fēng)險較大。3南堡坳陷油藏區(qū)評估帶3.1出現(xiàn)了大量油氣圈閉和潛在油氣成藏相互投資巖性-地層油氣藏已成為高勘探程度地區(qū)的主要勘探對象,其分布規(guī)律復(fù)雜多變,沒有明顯成帶性,僅根據(jù)二級構(gòu)造帶來評價油氣聚集規(guī)律和指導(dǎo)多層系油氣勘探,必然會忽視縱向上不同成藏組合油氣成藏差異和平面上不同構(gòu)造或沉積背景以及含油氣系統(tǒng)對油氣成藏的控制作用,導(dǎo)致遺漏大量油氣圈閉,影響勘探成效,這種方法已經(jīng)不能滿足巖性-地層油氣藏勘探的需求。針對南堡凹陷各層系油氣成藏特征,本次研究主要以油氣輸導(dǎo)體系為中心,將成藏組合和平面劃分的油氣區(qū)帶作為綜合評價依據(jù),利用“有效烴源巖分布圖”、“含油源斷層構(gòu)造圖”、“沉積相圖”、“油氣勘探成果圖”進(jìn)行“四圖疊合”,綜合評價油氣有利區(qū)帶。3.2源內(nèi)斷裂體系源上東一段油氣成藏組合“四圖疊合”(見圖6)分析認(rèn)為,其油氣有利區(qū)帶整體呈北東和北西向展布,明顯受油源斷裂控制。根據(jù)各油氣區(qū)帶主要成藏要素特征及其對油氣生、運、聚和儲量規(guī)模的貢獻(xiàn)大小,可評價出4類油氣區(qū)帶(見圖7)。Ⅰ類有利區(qū)油氣成藏條件優(yōu)越,主干油源斷裂發(fā)育,處于扇三角洲前緣相帶,目前油氣勘探程度高,發(fā)育巖性-構(gòu)造復(fù)合型圈閉,主要位于五大構(gòu)造帶(高尚堡—柳贊斷裂背斜控油帶、南堡—廟南斷裂巖性控油帶、老堡南—老堡披覆背斜巖性控油帶和蛤坨構(gòu)造巖性控油帶、曹妃甸5號斷裂背斜控油帶);Ⅱ類油氣有利區(qū)帶主干油源斷裂不發(fā)育,儲集層物性相對較差,發(fā)育巖性和構(gòu)造圈閉,主要位于北堡—廟北斷裂構(gòu)造控油帶和曹妃甸斷裂巖性控油帶;Ⅲ類油氣區(qū)帶儲集層物性差,主要位于凹陷群邊坡折或陡坡帶,以斷裂構(gòu)造圈閉為主;Ⅳ類油氣勘探區(qū)油源斷裂體系不發(fā)育,多位于凹陷次洼邊緣的濁積砂體發(fā)育區(qū),以巖性圈閉為主。源內(nèi)東三段上亞段油氣成藏組合“四圖疊合”(見圖8)綜合分析認(rèn)為,其油氣有利區(qū)帶明顯受次洼斷裂和沉降中心控制,根據(jù)各油氣區(qū)帶主要成藏要素特征及其對油氣生、運、聚和儲量規(guī)模的貢獻(xiàn)大小,可評價出4類油氣區(qū)帶(見圖9)。Ⅰ類有利區(qū)帶成藏條件有利,近油源,油源斷裂發(fā)育,處于扇三角洲前緣相帶,以巖性-構(gòu)造復(fù)合型圈閉為主,目前已發(fā)現(xiàn)油氣藏多位于該帶,如高柳構(gòu)造控油帶、北堡北—老爺廟斷裂巖性控油帶、南堡和老堡南—老堡斷裂披覆背斜巖性控油帶、蛤坨巖性構(gòu)造控油帶;Ⅱ類有利區(qū)帶鄰近Ⅰ類有利區(qū),成藏條件也較為有利,但位于斜坡區(qū),主要以構(gòu)造-巖性復(fù)合型圈閉為主;Ⅲ類油氣區(qū)帶主要位于群邊坡折或陡坡帶,近物源,但儲集層物性差,同時又遠(yuǎn)離油源區(qū),以構(gòu)造圈閉為主,如西南莊斷層和柏各莊斷層下降盤;Ⅳ類有利油氣區(qū)帶主要位于各次洼內(nèi)緣,以巖性圈閉為主,如曹妃甸斷裂坡折帶和Lao2×1井地區(qū)。綜上,源內(nèi)成藏組合油氣平面分布具有環(huán)帶特征。第一環(huán)帶位于盆緣斷裂下降盤第一走滑斷階帶,以構(gòu)造型油氣藏為主(斷背斜或斷塊油氣藏);第二環(huán)帶位于第二走滑斷階帶或凹陷圍斜部位,多發(fā)育構(gòu)造-巖性復(fù)合油氣藏;第三環(huán)帶主要位于次洼內(nèi)緣,主要發(fā)育巖性油氣藏。其中第二走滑斷階斜坡帶是油氣聚集成藏最有利區(qū)帶,已發(fā)現(xiàn)油藏主要位于該帶,是今后油氣勘探的重點。源下前第三系油氣成藏組合“四圖疊合”(見圖10)分析認(rèn)為,其油氣有利區(qū)帶明顯受基底走滑斷裂帶、不整合面和奧陶系裂縫性儲集層分布以及古構(gòu)造背景控制。根據(jù)各區(qū)帶主要成藏要素特征及其對油氣生、運、聚和儲量規(guī)模的貢獻(xiàn)大小,可評價出5類油氣區(qū)帶(見圖5)。Ⅰ類有利區(qū)帶成藏條件有利,鄰近生烴灶,基底走滑油源斷裂和風(fēng)化殼型奧陶系裂縫性儲集層發(fā)育,主要位于南堡1號潛山披覆背斜構(gòu)造帶和南堡2號潛山披覆背斜構(gòu)造帶,目前已發(fā)現(xiàn)油氣藏多位于這兩個構(gòu)造帶;Ⅱ類有利區(qū)帶成藏條件有利,基底斷裂和奧陶系儲集層發(fā)育,遠(yuǎn)離生烴灶,目前未鉆探,如南堡5號背斜構(gòu)造帶和西南莊斷層周邊凸起區(qū);Ⅲ類區(qū)帶成藏條件較有利,基底斷裂發(fā)育,也具有一定構(gòu)造背景,被中生界所覆蓋,風(fēng)化殼裂縫型奧陶系儲集層不發(fā)育,目前勘探程度低,如南堡4號中生界斷背斜帶、高柳中生界背斜帶和柏各莊斷層周邊凸起區(qū);Ⅳ類區(qū)帶成藏條件不利,埋藏深,被中生界所覆蓋,處于斜坡背景,如老堡中生界斜坡帶和柏各莊斷層下降盤;Ⅴ類區(qū)帶成藏條件不利,埋藏深,被中生界所覆蓋,缺少構(gòu)造背景,處于洼陷區(qū),如老爺廟中生界洼陷區(qū)。3.3覆蓋南堡4號構(gòu)造-巖性復(fù)合油氣藏勘探方向南堡凹陷不同油氣成藏組合油氣區(qū)帶評價結(jié)果顯示,不同油氣成藏組合今后勘探重點有所不同。源上油氣成藏組合應(yīng)重點加強南堡1號和南堡2號構(gòu)造帶東一段和館陶組油藏的整體評價,同時兼顧南堡4號構(gòu)造帶東一段、館陶組和明化鎮(zhèn)組的油氣成藏條件綜合評價,其次開展老爺廟和高柳地區(qū)的油藏滾動擴邊勘探評價研究。源內(nèi)油氣成藏組合應(yīng)重點