冀中富油凹陷弱構(gòu)造帶資源潛力分析

冀中富油凹陷弱構(gòu)造帶資源潛力分析

原油凹陷是指油氣資源大、勘探和開發(fā)效果好、油氣資源潛力大的饒陽凹陷、八縣凹陷和走廊凹陷。根據(jù)基底面曲率、地層厚度變化率、斷層密度和斷層落差面密度等定量評(píng)價(jià)指標(biāo),將冀中富油凹陷構(gòu)造帶類型劃分為強(qiáng)構(gòu)造帶、中構(gòu)造帶和弱構(gòu)造帶(表1)。在此基礎(chǔ)上,依據(jù)控制斷陷湖盆沉積、成藏的構(gòu)造演化特征以及油氣富集規(guī)律,進(jìn)一步將冀中富油凹陷油氣聚集區(qū)構(gòu)造帶類型劃分為強(qiáng)構(gòu)造帶(相當(dāng)于斷陷湖盆的陡坡帶和中央隆起帶)、弱構(gòu)造帶(相當(dāng)于斷陷湖盆的緩坡帶)和洼槽帶(相當(dāng)于斷陷湖盆的生烴中心,由于洼槽帶與緩坡帶在構(gòu)造、沉積、成藏等方面的差異,這里將洼槽帶從弱構(gòu)造帶中剝離出來)。自“十一五”以來,在“整體研究、整體認(rèn)識(shí)、整體部署、整體勘探”研究思路的指導(dǎo)下,冀中富油凹陷進(jìn)入了“二次勘探”階段,逐漸將勘探目標(biāo)由強(qiáng)構(gòu)造帶轉(zhuǎn)向弱構(gòu)造帶和洼槽帶,油氣勘探取得了顯著成效,尤其是在文安斜坡帶和蠡縣斜坡帶發(fā)現(xiàn)并落實(shí)了2×108t級(jí)規(guī)模儲(chǔ)量區(qū),表明成熟探區(qū)的弱構(gòu)造帶具有良好的勘探前景。所謂弱構(gòu)造帶是指構(gòu)造活動(dòng)相對(duì)比較弱的構(gòu)造區(qū)帶,其地層受力弱,彎曲程度低,斷裂密度低、規(guī)模小,是巖性、斷塊、斷層-巖性、地層等圈閉類型比較發(fā)育的地區(qū),文安斜坡帶和蠡縣斜坡帶便是冀中富油凹陷弱構(gòu)造帶的典型代表。由于弱構(gòu)造帶的油氣成藏特征與強(qiáng)構(gòu)造帶和洼槽帶存在明顯區(qū)別,且勘探程度較低,因此一直缺乏深入、系統(tǒng)的成藏研究,制約了弱構(gòu)造帶的油氣勘探進(jìn)程。本文以文安斜坡帶和蠡縣斜坡帶為例,通過對(duì)成藏地質(zhì)要素的綜合分析,結(jié)合物理模擬實(shí)驗(yàn),闡明弱構(gòu)造帶油氣成藏的主控因素,揭示油氣富集規(guī)律,建立油氣成藏模式,為深入開展弱構(gòu)造帶的油氣勘探提供理論指導(dǎo)。1古近紀(jì)斜坡帶冀中富油凹陷弱構(gòu)造帶主要是指文安斜坡帶和蠡縣斜坡帶(圖1)。文安斜坡帶位于冀中坳陷霸縣凹陷東部,整體呈北東向展布,北接武清凹陷,南至饒陽凹陷,西臨霸縣、鄚州和馬西洼槽,東抵大城凸起,勘探面積約2000km2。該斜坡帶在前古近紀(jì)為西抬東傾的古構(gòu)造斜坡,古近紀(jì)時(shí)期受區(qū)域性東西向拉張應(yīng)力作用,霸縣凹陷主體迅速沉降,位于凹陷東側(cè)的文安古斜坡發(fā)生西降東翹的構(gòu)造反轉(zhuǎn),成為東抬西傾的沉積斜坡(傾角在4°~10°之間);新近紀(jì)構(gòu)造活動(dòng)減弱,漸新世地層由西向東逐層超覆。文安斜坡帶油氣成藏條件優(yōu)越,目前已發(fā)現(xiàn)蘇橋、信安鎮(zhèn)、文安、史各莊等油氣田,成為冀中坳陷的重要油氣探區(qū)。蠡縣斜坡帶位于冀中坳陷饒陽凹陷西部,整體呈北東向展布,北起雁翎潛山,南到深澤低凸起,西至高陽低凸起,東臨任西、肅寧洼槽,勘探面積約2000km2。該斜坡帶是在前古近紀(jì)高陽凸起上發(fā)育起來的一個(gè)大型沉積斜坡(傾角<4°)。古近系發(fā)育時(shí)期,斜坡帶未發(fā)生大的構(gòu)造運(yùn)動(dòng),構(gòu)造相對(duì)簡單,斷裂發(fā)育少且規(guī)模小,地層自東而西超覆減薄。蠡縣斜坡帶南部和北部油氣成藏條件差異明顯,目前發(fā)現(xiàn)的油氣主要分布于北部,整體勘探程度低。2壓力分布規(guī)律多年的勘探研究證實(shí),油氣的運(yùn)聚與盆地的壓力系統(tǒng)關(guān)系緊密,超壓系統(tǒng)中剩余流體壓力是油氣運(yùn)移的主要?jiǎng)恿?常壓系統(tǒng)中浮力為油氣運(yùn)移的主要?jiǎng)恿?。由于弱?gòu)造帶位于生烴洼槽的邊緣,且坡度較緩,因此具有其獨(dú)特的油氣成藏動(dòng)力系統(tǒng),斜坡內(nèi)帶多處于超壓系統(tǒng)中,成藏動(dòng)力以超壓為主,而斜坡中、外帶多處于常壓系統(tǒng)中,成藏動(dòng)力以浮力為主。霸縣凹陷古近紀(jì)地層異常壓力發(fā)育,以Es3/(Es4+Ek)(沙河街組三段與沙河街組四段及孔店組)之間不整合面為界,存在兩套超壓系統(tǒng)。上套超壓系統(tǒng)處于弱超壓狀態(tài),壓力系數(shù)介于1.0~1.2之間;下套超壓系統(tǒng)則處于強(qiáng)超壓狀態(tài),壓力系數(shù)最大可達(dá)1.5(圖2),這也是牛東1潛山發(fā)育“倒灌”成藏模式的主要控制因素。因此,文安斜坡帶自內(nèi)帶至外帶,地層壓力系統(tǒng)由超壓逐漸過渡為弱超壓直至常壓,成藏動(dòng)力也由剩余流體壓力逐漸過渡為浮力,從而驅(qū)使油氣從洼槽區(qū)向斜坡帶發(fā)生較遠(yuǎn)距離的運(yùn)移。3弱結(jié)構(gòu)帶油氣藏勘探因子3.1文安斜坡帶油氣資源分布規(guī)律冀中富油凹陷發(fā)育了霸縣、任西、馬西、鄚州和淀北等多個(gè)生油洼槽,但這些生油洼槽的面積及其供烴能力存在較大差異,直接影響和控制了弱構(gòu)造帶油氣分布的范圍和富集程度(圖1)。例如文安斜坡帶中北部的油氣來自于霸縣凹陷中面積最大、生烴能力最強(qiáng)的霸縣洼槽,且圍繞洼槽呈環(huán)帶狀分布,是文安斜坡帶主要的油氣分布區(qū);而文安斜坡帶南部的油氣來自于面積較小、生烴能力較差的馬西洼槽和鄚州洼槽,這也是文安斜坡帶南部油氣富集程度較低的主要原因。但整體上,文安斜坡帶具有滿坡含油的特點(diǎn)。烴源巖發(fā)育情況對(duì)油氣差異分布的控制作用,在蠡縣斜坡帶表現(xiàn)得更為明顯。蠡縣斜坡帶北部的油氣來自于淀北洼槽和任西洼槽,油源充足,導(dǎo)致北部具有滿坡含油的特點(diǎn);而蠡縣斜坡帶南部由于距離任西洼槽較遠(yuǎn),且坡度較緩,捕獲油氣的能力有限,油源不足,導(dǎo)致南部具有零星分布的特點(diǎn)。3.2不整合區(qū)油氣運(yùn)移規(guī)律斷裂、連通砂體、不整合等均可作為油氣輸導(dǎo)體,它們?cè)跁r(shí)空上的有效配置構(gòu)成了油氣輸導(dǎo)體系,成為連接烴源巖和圈閉的“橋梁和紐帶”,控制油氣運(yùn)移路徑和聚集部位。由于獨(dú)特的構(gòu)造、沉積演化背景,弱構(gòu)造帶發(fā)育的砂體不僅物性好,且具良好的連通性,是油氣側(cè)向運(yùn)移的主要載體;斷層活動(dòng)性普遍較弱,且規(guī)模相對(duì)較小,多在局部范圍內(nèi)以垂向輸導(dǎo)為主;不整合亦是油氣側(cè)向運(yùn)移的良好載體,但主要體現(xiàn)在斜坡外帶。因此,弱構(gòu)造帶的油氣以砂體的側(cè)向輸導(dǎo)和斷層的垂向調(diào)節(jié)為主,共同組成階梯型或“Z”字型油氣輸導(dǎo)體系(表2),直接控制了弱構(gòu)造帶的油氣分布特征。文安斜坡帶的油氣沿砂體-斷層-砂體/不整合組成的階梯型輸導(dǎo)體系自生油洼槽向斜坡外帶運(yùn)移,在砂體側(cè)向輸導(dǎo)和斷層垂向調(diào)節(jié)的聯(lián)合控制下,導(dǎo)致油氣分布的層位依次變新,縱向上多層系含油,內(nèi)帶分布沙(沙河街組)一段油藏,中帶分布沙一段和東營組油藏,外帶分布東營組和館陶組油藏,這也解釋了為什么在遠(yuǎn)離油源的斜坡外帶仍有油氣的富集。同時(shí),油藏類型具有“整體多樣、分區(qū)差異”的特點(diǎn),內(nèi)帶以巖性、潛山內(nèi)幕等油藏為主,中帶以斷層-巖性油藏為主,外帶以斷層-巖性、地層等油藏為主(圖3)。蠡縣斜坡帶同樣具有油氣差異分布的特征,但其分異程度遠(yuǎn)不如文安斜坡帶,這主要是由于兩個(gè)斜坡帶在構(gòu)造、沉積、成藏條件等方面的差異所致。3.3斷塊群油氣聚合帶鼻狀構(gòu)造(構(gòu)造脊)為弱構(gòu)造帶上的正向構(gòu)造,直接面向生油洼槽,是油氣長期運(yùn)聚的主要指向區(qū),控制著油氣的分布。這些鼻狀構(gòu)造通常被斷層復(fù)雜化,同時(shí)又與砂體相配置,形成了以鼻狀構(gòu)造為背景的斷塊群油氣富集帶。蠡縣斜坡帶油氣主要富集于北部的高陽-西柳等鼻狀構(gòu)造;文安斜坡帶油氣主要富集于蘇橋、文安、長豐鎮(zhèn)以及議論堡等4個(gè)寬緩的北西向鼻狀構(gòu)造,其中蘇橋鼻狀構(gòu)造和文安鼻狀構(gòu)造占已探明油氣儲(chǔ)量的90%以上,而南部的構(gòu)造相對(duì)不發(fā)育,油氣沿?cái)鄬映蚀闋罘植?且油氣藏規(guī)模小(圖4)。4富油凹陷弱構(gòu)造帶油氣成藏模式由于油源、油氣成藏動(dòng)力、油氣輸導(dǎo)體系等條件的差異,冀中富油凹陷弱構(gòu)造帶主要發(fā)育兩種油氣成藏模式:一種是以文安斜坡帶為代表的寬緩斜坡帶遠(yuǎn)源-階梯狀油氣成藏模式,一種是以蠡縣斜坡帶為代表的平緩斜坡帶近源-Z字型油氣成藏模式。4.1油氣成藏模式文安斜坡帶延伸范圍廣,處于高壓向常壓的過渡區(qū),油氣在壓差和浮力的共同作用下沿?cái)嗔?砂體-不整合組成的階梯狀輸導(dǎo)體系自洼槽帶向斜坡帶運(yùn)移(圖5)。由于砂體和不整合比較發(fā)育,且成藏動(dòng)力條件較好,油氣可以做長距離的側(cè)向運(yùn)移。油氣在側(cè)向運(yùn)移過程中受斷層的垂向調(diào)節(jié)作用,從一個(gè)斷塊運(yùn)移至另一個(gè)斷塊,從深層運(yùn)移至淺層,當(dāng)油氣受到斷層的側(cè)向封堵時(shí)便聚集成藏;在斜坡中外帶東營組砂體和斷層構(gòu)成輸導(dǎo)體系,側(cè)向上油氣在東營組滲透性砂體中運(yùn)移,經(jīng)斷層的垂向調(diào)節(jié),最終運(yùn)移至新近紀(jì)地層的斷層-巖性和地層等圈閉中聚集成藏。鼻狀繼承性隆起是油氣運(yùn)聚的有利區(qū),斜坡帶的油氣整體表現(xiàn)為首先向鼻狀構(gòu)造脊匯聚,然后沿構(gòu)造脊向斜坡的外帶運(yùn)移,油氣的運(yùn)移貫穿整個(gè)斜坡帶,造成整個(gè)斜坡帶的多層含油,且含油層位由內(nèi)帶至外帶依次變新。4.2調(diào)濕型輸導(dǎo)體系運(yùn)聚演化蠡縣斜坡帶由于地層傾角較小,且多處于常壓區(qū),成藏動(dòng)力條件較差,洼槽中的油氣難以進(jìn)行長距離的側(cè)向運(yùn)移,油氣主要來自斜坡帶自身的生油層,在浮力作用下沿砂體和生長斷層組成的“Z”字型輸導(dǎo)體系運(yùn)移。生油層生成的油氣首先沿砂體或不整合側(cè)向短距離運(yùn)移,當(dāng)遇到反向正斷層時(shí)受側(cè)向遮擋作用聚集成藏,部分油氣沿?cái)鄬哟瓜蜻\(yùn)移,在斷層上升盤的圈閉中聚集成藏,可多層富集(圖6)。與寬緩斜坡帶類似,鼻狀繼承性隆起同樣是平緩斜坡帶油氣運(yùn)聚的指向區(qū),油氣在浮力的作用下向鼻狀構(gòu)造脊匯聚,并在鼻狀構(gòu)造脊上的斷層發(fā)育帶聚集成藏;與寬緩斜坡帶不同,平緩斜坡帶的油氣運(yùn)移距離短,僅在生長斷層附近才可見多層含油的特征,并沒有表現(xiàn)出明顯的由斜坡內(nèi)帶至斜坡外帶含油層位依次變新的差異分布特征。5層壓和垂直流系統(tǒng)1)冀中富油凹陷油氣聚集區(qū)類型劃分為強(qiáng)構(gòu)造帶、弱構(gòu)造帶和洼槽帶。其中,弱構(gòu)造帶是今后深化勘探的重要區(qū)帶。2)弱構(gòu)造帶具有其獨(dú)特的油氣成藏動(dòng)力系統(tǒng),自內(nèi)帶至外帶地層壓力系統(tǒng)由超壓逐漸過渡為弱超壓直至常壓,成藏動(dòng)力也由剩余流體壓力逐漸過渡為浮力,從而