大民屯凹陷前中生界基巖石油運聚模式探討

2016-06-28 10:00:17馬志宏

石油地質與工程 2016年2期

馬志宏

(中國石油遼河油田分公司勘探開發研究院，遼寧盤錦 124010)

大民屯凹陷前中生界基巖石油運聚模式探討

馬志宏

(中國石油遼河油田分公司勘探開發研究院，遼寧盤錦 124010)

摘要：大民屯凹陷前中生界基巖探明石油地質儲量占總探明石油地質儲量的一半以上，是大民屯凹陷最主要的含油層。為探討影響基巖整體石油運聚模式的類型、建立各類型的石油運聚模式圖、指導前中生界基巖的進一步勘探，從已知基巖油藏出發，通過開展原油性質、油藏剖面、構造演化、聲波時差與埋深關系圖分析法，搞清了基巖原油類型、油藏類型及其分布特征，詳細分析了前中生界基巖石油運聚條件，明確了前中生界基巖發育側向直接、垂向間接、倒灌式三種石油運聚模式。三種運聚模式圖的構建，對在大民屯凹陷南部韓三家子斷階部署兩口預探井和西部斜坡帶的基巖勘探起著重要的指導作用。

關鍵詞：大民屯凹陷；基巖；整體含油；石油運聚模式

大民屯凹陷構造上位于遼河坳陷北段，面積約800 km2。該凹陷油氣資源非常豐富，已發現太古宇、元古宇、新生界古近系沙四段、沙三段、沙一段等五套含油氣層系，探明程度約64%。前中生界基巖勘探始于20世紀80年代，經歷了潛山和基巖勘探兩大階段，其中，潛山勘探又經歷了從高潛山、中潛山、低潛山，到潛山內幕的勘探[1]。三十余年的油氣勘探發現了元古宇和太古宇兩套含油層系，投產了大民屯、靜安堡、邊臺、法哈牛四個油氣田，建成了國內最大的高凝油生產基地。截至目前，前中生界基巖探明石油地質儲量約1.9×108t，占大民屯凹陷總探明石油地質儲量的一半以上，成為大民屯凹陷最重要的石油勘探領域。

近些年來，沈309、勝27、哈36等油藏的發現，證實了“低部位的基巖如果源儲配置關系好也可成藏”的重要認識，使大民屯凹陷基巖的縱向勘探含油底界拓展至4 130 m。同時，說明了大民屯凹陷前中生界基巖具有整體含油的特征。

大民屯凹陷前中生界基巖的進一步勘探需要解決兩方面的問題：一方面，明確石油運聚條件和石油運聚模式類型，搞清它對基巖整體含油的影響和指導作用；另一方面，分析基巖勘探潛力，指出進一步勘探的方向和目標。

1前中生界基巖油藏類型及其分布特征

1.1原油類型

利用原油性質分析法，對大民屯凹陷前中生界已知基巖油藏的原油性質進行了具體分析，明確了基巖原油有兩種類型：高凝油和常規油。

高凝油是前中生界基巖油藏中的主要原油，多為輕質高凝油，也有中質高凝油。其原油密度一般小于0.9200 g/cm3；含蠟量高，一般高于20%；凝固點高，一般高于40 ℃，局部大于60 ℃，最高可達67 ℃。如沈229元古宇大紅峪組基巖油藏，原油密度0.8253～0.8692 g/cm3，凝固點44 ℃～54 ℃，含蠟量40.40%～45.19%[1]，屬于輕質高凝油。

常規油在前中生界基巖油藏中較少見，原油黏度小于50 mPa·s，凝固點小于40 ℃。如哈31-16-18太古宇基巖油藏，原油密度為0.8080 g/cm3，黏度為6.27mPa·a，凝固點為23℃，含蠟量為28.34%，膠質+瀝青質含量為5.84%，屬于輕質常規油。

1.2油藏類型

從主測線、聯絡測線、任意連井測線方向的油藏剖面分析表明，大民屯凹陷前中生界基巖油藏都是新生古儲型油藏，該油藏以新生界古近系沙四段和沙三段烴源巖為生油巖，以元古宇的石英巖、碳酸鹽巖和太古宇的變質巖為儲集巖。

根據油藏處于基巖的部位，將前中生界基巖油藏進一步劃分為基巖風化殼油藏和基巖內幕油藏。

基巖風化殼油藏是基巖勘探最早的一種油藏類型，油藏位于基巖的頂部(一般在200 m以內)，它的成藏主要與元古宇的石英巖、碳酸鹽巖和太古宇的變質巖因遭受風化淋濾、剝蝕形成次生溶洞或孔、縫從而改善了儲集性能有密切的關系，有的也與其上方發育的不整合面的輸導供油有關；基巖內幕油藏是在遼河坳陷太古宇變質巖勘探中新發現的一種油藏類型，油藏位于基巖風化殼以下的內幕巖層中，它的成藏依附于長期發育的油源斷裂與鄰近的生油巖有較大的供油窗口、基巖內幕存在巖性隔層和發育裂縫有關。

1.3油藏分布特征

平面上，前中生界基巖油藏主要集中分布于大民屯凹陷的中段，具體分布在東勝堡、靜安堡、靜北、邊臺-曹臺、安福屯、平安堡、法哈牛等七個區帶(圖1)，面積超過100 km2，還有更廣闊的勘探空白區有待于進一步勘探。

圖1　主要基巖油氣藏平面分布示圖

縱向上，前中生界基巖油藏主要分布于元古宇(中新元古界)和太古宇(新太古界)兩套地層中，含油底界從1740m延伸至4130m，含油幅度達2 390 m。以勘探無止境的理念，基巖深層是進一步拓展勘探的重要對象，發育內幕油藏是勘探獲得突破的關鍵。

2前中生界基巖石油運聚條件

基巖石油運聚條件是指從源巖到基巖儲集層中發生的運移和聚集條件，它通過決定基巖是否捕獲到石油，捕獲到的石油能否聚集等從而控制基巖的成藏。利用構造精細解釋、層拉平恢復古地貌等技術，搞清了大民屯凹陷具有“早深陷早回返、早晚兩期斷裂系統和上窄下寬地質結構”等特殊的構造演化特征。正是這種特殊的構造演化特征決定了大民屯凹陷前中生界基巖具有良好的石油運聚條件。

2.1優質的生油巖條件

構造演化分析表明，早深陷早回返是指大民屯凹陷在沙四段沉積晚期強烈深陷，湖盆范圍達到最大；在沙三段沉積早期開始回返，湖盆范圍縮小，直到中末期，湖盆消失。

早深陷，使沙四段整體處于湖泊沉積環境，局部發育半深湖-深湖相，沉積了巨厚的較純的暗色泥巖和油頁巖。沙四段油頁巖分布面積可達300 km2，最大厚度為200 m，有機碳平均為7.85%，氯仿瀝青“A”平均為0.65%，總烴平均為1345.5×10-6，評價為優質生油巖；沙四段暗色泥巖分布面積廣，可達700 km2，最大厚度為1 800 m，有機碳平均為2.27%，氯仿瀝青“A”平均為0.10%，總烴平均為549.4×10-6，評價為好生油巖。有機地化綜合分析表明，沙四段油頁巖和暗色泥巖是形成高凝油的主要烴源巖[2]。

早回返，使沙三中下亞段處于淺湖沉積環境，沉積了較厚的暗色泥巖，其生油能力雖比沙四段的暗色泥巖和油頁巖差，但達到了較好生油巖標準，對前中生界基巖油藏可能也有一定的貢獻[1]。而沙三中上亞段處于陸上沉積環境，不發育較純的暗色泥巖，不作為生油層。

沙四段和沙三中下亞段兩套生油層三套生油巖賦存于安福屯、平安堡、勝東、榮勝堡等新生代時期形成的生油洼陷內，是向大民屯凹陷基巖供油的主要源泉，為大民屯凹陷前中生界基巖成藏提供了優越的油源條件。

2.2良好的斷層輸導條件

構造演化分析表明，大民屯凹陷主要發育早、晚兩期斷裂系統(圖2)。早期斷裂系統，是由前中生代形成的一系列斷裂構成。該期斷裂開始形成和結束時間均較早，開始形成于新太古代或中新元古代時期，結束于沙四段或沙三中下亞段沉積時期，以北東向和近東西向為主。該期斷裂的發育，創造了基巖與生油巖的側向直接接觸，石油主要以側向運移的方式進入基巖中。對于基巖與生油巖側向間接接觸而言，該期斷裂主要作為運移通道，進行垂向運移和輸導，使基巖捕獲到大量的石油。這是前中生界基巖聚集石油而成藏的關鍵因素之一。晚期斷裂系統，是由中生代以后形成的一系列斷裂構成。該期斷裂主要以沙四段或沙三中下亞段沉積時期開始形成的斷裂為主，多為北北東向、北西向和近東西向，作為大民屯凹陷沙四段、沙三段及沙一段成藏的油氣運移通道。

圖2　早晚兩期斷裂縱向剖面示意

2.3優越的儲集巖條件

大民屯凹陷前中生界基巖巖性復雜多樣，主要發育元古宇的碳酸鹽巖和石英巖、太古宇的淺粒巖、變粒巖、混合花崗巖、混合片麻巖、混合巖、片麻巖、角閃巖等，也常見煌斑巖和輝綠巖等巖脈。根據遼河坳陷基巖勘探實踐成果，除煌斑巖、角閃巖外，其它巖性在一定力的作用下都能形成裂縫，可作為基巖儲集層。

大民屯凹陷經歷了太古宙、元古宙、中生代、新生代多期的構造運動，特別是中生代的燕山運動和新生代的喜馬拉雅運動，造成了其獨特的上窄下寬的地質結構，不僅使得前中生界基巖具有寬闊的儲集場所，而且發育了構造裂縫，只是不同的構造運動使其發育的裂縫類型不同。燕山期，主要在左旋壓應力場作用下，形成的裂縫以壓性裂縫為主；早-中喜山期和晚喜山期至現今，主要在右旋張扭應力場作用下，形成的裂縫分別以張性裂縫、張-剪性裂縫為主。

通過對其進行三軸破裂壓力試驗，并結合試油、試采資料和測井評價成果，建立了大民屯凹陷新太古界基巖儲集巖序列：從淺粒巖到變粒巖，再到混合花崗巖、混合片麻巖、混合巖、片麻巖，基巖儲集巖依次相對變差。由此可見，優越的儲集巖條件決定了大民屯凹陷前中生界基巖具有極好的聚集條件。

2.4特殊的超壓封蓋條件

依據井的聲波時差與埋深的關系圖，大民屯凹陷發育的沙四段和沙三中下亞段的厚層泥巖樣偏離了正常趨勢線，有所增大，這是由于厚層泥巖易于形成超壓的緣故。通過綜合分析，認為大民屯凹陷主要存在兩個超壓面。上超壓面中部埋深大致在2 200 m，發育于沙三中下亞段內；下超壓面中部埋深大致在3 000 m，發育于沙四段內，最大壓力系數可達1.7 MPa。這兩個超壓面的存在，除了為石油運移提供動力外，主要對前中生界基巖成藏起著極好的區域封蓋作用。同時，下超壓面受上超壓面封蓋的影響，石油主要向下運移或側向運移，使大民屯凹陷前中生界基巖聚集豐富的石油。

3前中生界基巖石油運聚模式[3-6]

優質的生油巖條件、良好的斷層輸導條件、優越的儲集巖條件和特殊的超壓封蓋條件決定了大民屯凹陷前中生界基巖具有獨特的石油運聚模式，共分為以下三種運聚模式。

3.1側向直接運聚模式

元古宇或太古宇基巖與沙四段生油巖(或沙三中下亞段生油巖)側向直接接觸，沙四段生油巖(或沙三中下亞段生油巖)生成的石油側向運移至與其直接接觸的基巖儲集層中聚集。位于東勝堡潛山的勝13太古宇基巖油藏屬于此種運聚模式。勝13油藏為高凝油藏，原油密度(20℃)為0.8399 g/cm3，凝固點為46℃，含蠟量為33.42%，它是東西兩側的沙四段生油巖生成的石油主要以側向運移的方式，運移至黑云斜長變粒巖或混合花崗巖儲集層中聚集而成藏(圖3)。

圖3　側向直接運聚模式

3.2垂向間接運聚模式

元古宇或太古宇基巖與沙四段生油巖(或沙三中下亞段生油巖)間接接觸，沙四段生油巖(或沙三中下亞段生油巖)生成的石油沿早期發育的斷層和沉積結束發育的斷層作垂直向上運移，再沿不整合面或裂縫運移至基巖儲集層中聚集。哈31-16-18太古宇基巖油藏屬于此種運聚模式。哈31-16-18油藏為正常輕質油藏，它是西南側榮勝堡洼陷內的沙三中下亞段生油巖生成的石油沿長期發育的法哈牛斷層作垂直向上運移，再沿沙四段與太古宇之間的不整合面進行側向運移至混合花崗巖儲集層中聚集而成藏(圖4)。哈31井在太古宇3 432.38～3 471.02 m井段見到高凝油，分析認為，它也屬于此種運聚模式，可能是東側的沙四段生油巖生成的石油沿早期發育的斷層或沙四段沉積時期結束發育的斷層作垂直向上運移，再沿沙四段與太古宇之間的不整合面進行側向運移至混合片麻巖和黑云斜長片麻巖儲集層中聚集。

圖4　垂向間接運聚模式

在第一、第二種運聚模式(以沙四段生油巖為供油源巖)中，上、下超壓面作為良好的區域主封蓋面，控制著元古宇或太古宇基巖油藏的聚集。生油豐度和供油窗口控制著基巖油藏的富集程度和含油底界。

3.3倒灌式運聚模式

倒灌式運聚模式是指沙四段生油巖直接上覆于元古宇或太古宇基巖之上，其生成的石油受下超壓面超壓的影響以倒灌式向靜壓力系數較低的下伏基巖儲集層中直接運移而聚集，或是沙四段生油巖間接上覆于元古宇或太古宇基巖之上，其生成的石油沿早期發育的斷層或沙四段沉積時期結束發育的斷層先垂直向下運移，再側向運移至基巖儲集層中聚集。沈232元古宇基巖油藏屬于此種運聚模式。沈232油藏位于安福屯潛山，在3 456～3 494 m、3 631～3 650 m井段試油，酸化措施后日產油分別為9.8 t、8.2 t，均為高凝油藏，原油密度(20 ℃)平均約為0.8499 g/cm3，凝固點平均為43.5 ℃，含蠟量平均為34.97%。它是自身沙四段生油巖生成的石油沿早期發育的斷層或沙四段沉積時期結束發育的斷層先垂直向下運移，再側向運移至石英巖、泥質白云巖和白云質灰巖儲集層中聚集而成藏(圖5)。

倒灌式運聚模式是大民屯凹陷基巖成藏的一種特有的運聚模式，控制了民屯凹陷前中生界基巖的整體含油。

4結論

特殊的構造演化特征決定了大民屯凹陷前中生界基巖具有良好的石油運聚條件。通過將其中的兩個或多個因素組合在一起，探討并構建了石油運聚模式，主要有側向直接、垂向間接和倒灌式三種運聚模式。其中，倒灌式運聚模式是大民屯凹陷較為特別的運聚模式，形成了大民屯凹陷前中生界基巖的整體含油局面。