阿爾凹陷下白堊統(tǒng)不整合與油氣成藏

淡偉寧，吳劍鋒，馮 松

(中國石油華北油田分公司，河北 任丘 062552)

?

阿爾凹陷下白堊統(tǒng)不整合與油氣成藏

淡偉寧，吳劍鋒，馮 松

(中國石油華北油田分公司，河北 任丘 062552)

為了搞清阿爾凹陷下白堊統(tǒng)騰一段不整合與油氣成藏關系，從分析不整合形成背景、不整合類型和空間結(jié)構入手，利用自然電位、補償密度、井徑等測井曲線的電性特征，對不整合縱向結(jié)構進行劃分，研究不整合對油氣成藏影響。研究認為：騰一段成熟生油層內(nèi)不整合在形成過程中，風化淋濾改善了儲層物性，為油氣聚集提供了空間，形成的裂縫系統(tǒng)和溶蝕孔洞系統(tǒng)為油氣運移提供了通道，使其成為有利的“聚油面”。上述認識對二連盆地其他凹陷油氣成藏研究具有一定的借鑒意義。

不整合類型；不整合結(jié)構；儲集性能；油氣成藏；阿爾凹陷

0 引 言

不整合在富烴凹陷中與油氣成藏有著密切的關系，既是油氣輸導通道，也是油氣聚集場所[1-6]。二連盆地富烴凹陷下白堊統(tǒng)一般發(fā)育2個區(qū)域性不整合，其中成熟生油層內(nèi)發(fā)育的不整合有利于油氣富集。統(tǒng)計表明，二連盆地不整合面上、下已探明石油地質(zhì)儲量約占已發(fā)現(xiàn)儲量的80%，加深不整合與油氣藏關系的認識對油氣勘探具有重要指導意義。阿爾凹陷是2008年華北油田在二連盆地新發(fā)現(xiàn)的一個富烴凹陷，勘探伊始，把騰一段成熟生油巖內(nèi)部不整合作為主要勘探層系，在第1輪鉆探中發(fā)現(xiàn)了阿爾凹陷地層-巖性油藏，油藏面積近30 km2，是二連盆地至今為止發(fā)現(xiàn)的單個最大整裝碎屑巖油藏(圖1)。在隨后的鉆探過程中又發(fā)現(xiàn)阿爾29、阿爾52等與不整合密切相關的巖性油藏，經(jīng)過3 a鉆探，累計落實預測、控制兩級石油地質(zhì)儲量超億噸，實現(xiàn)了高效勘探[7-8]。實踐表明，不整合對阿爾凹陷油氣成藏起到控制作用。

1 地質(zhì)背景

圖1 阿爾凹陷騰一下段油藏砂體與構造疊合

2 不整合類型及地震特征

不整合是一個地層非連續(xù)沉積的界面，上、下2套地層的沉積間斷代表著明顯的時間間隔。根據(jù)地層的產(chǎn)狀，不整合分為平行不整合和角度不整合，其中角度不整合根據(jù)上、下地層產(chǎn)狀關系又可劃為削截、超覆等不整合接觸。在地震剖面上，通過研究騰一上、下段之間地層的接觸關系，識別出削截不整合、超覆不整合，成為判斷騰一段內(nèi)部不整合的重要依據(jù)。

2.1 削截不整合

削截是不整合最典型的地質(zhì)現(xiàn)象之一，凹陷的削截現(xiàn)象常見于構造變形活躍區(qū)域。騰一下段末期，構造反轉(zhuǎn)使得構造活躍區(qū)域已沉積的騰一下段地層發(fā)生掀斜、褶皺等產(chǎn)狀變化，剝蝕作用使地層翹起端遭受剝蝕。削截現(xiàn)象在地震剖面上很容易識別，表現(xiàn)為不整合界面地震反射清楚、連續(xù)，不整合面之下的地層有明顯的剝蝕，并與不整合面呈角度相交關系(圖2a)。

圖2 阿爾凹陷騰一段不整合主要類型

2.2 超覆不整合

超覆不整合主要形成于斜坡帶與洼槽區(qū)以及陡坡帶與洼槽區(qū)的過渡區(qū)域，可分為上超、下超關系。阿爾凹陷騰一下段遭受剝蝕后，再次大規(guī)模湖侵，騰一上段在不整合面形成上超、下超沉積現(xiàn)象。超覆在地震剖面上容易識別，一般表現(xiàn)為不整合界面與下伏地層地震反射近于平行，而不整合界面之上的地層呈現(xiàn)出上超或下超關系(圖2b)。

2.3 平行不整合

平行不整合一般形成于洼槽弱構造區(qū)。洼槽區(qū)與周緣地區(qū)受強構造作用不同，其在構造反轉(zhuǎn)中表現(xiàn)為騰一下段垂直整體抬升，造成沉積中斷，騰一上段再垂直整體沉降接受沉積。平行不整合在地震剖面上為一組強振幅、連續(xù)性好的地震反射，其特征為不整合上、下地震反射波組平行，較容易識別和進行層位追蹤(圖2c)。

3 不整合空間結(jié)構及電性特征

3.1 不整合面之上的巖石

不整合面之上的巖石指緊鄰不整合面之上，上覆巖層底部的一套巖石。巖石類型有底礫巖、砂礫巖等粗碎屑巖石，也有粉砂巖、泥巖等細碎屑巖石，地層產(chǎn)狀有超覆和平行不整合2種類型。巖石類型和產(chǎn)狀受局部構造起伏及沉積相帶影響。在阿爾凹陷主體區(qū)域，緊鄰不整合面之上的粗碎屑巖石不發(fā)育，如阿爾4井不整合空間結(jié)構為在不整合面之上是一套厚度約為30 m的深灰色泥巖，泥巖之上才發(fā)育一套湖侵砂礫巖(圖3)。

3.2 風化黏土層

風化黏土層是在物理風化的基礎上， 經(jīng)過生物、化學風化作用形成的細粒殘積物[2]。巖性、氣候、沉積間斷或暴露時間等直接影響風化黏土層的發(fā)育， 其厚度為數(shù)米至十余米， 一般是區(qū)域性蓋層。凹陷不整合風化黏土層與上覆騰一上段底部地層巖性同為深灰色泥巖，巖性錄井不易分辨出來，但從測井電性特征中能夠進行識別。例如，阿爾4井風化黏土層與不整合之上的騰一上段泥巖相比，主要特征表現(xiàn)為：一是補償密度曲線數(shù)值降低，騰一上段泥巖補償密度數(shù)值為2.49 g/cm3左右，風化黏土層補償密度數(shù)值降低至2.35 g/cm3左右；二是風化黏土層井段有明顯的擴徑現(xiàn)象，由23 cm擴大至31 cm，擴徑現(xiàn)象反映風化黏土層巖性非常細、較為疏松，結(jié)構不穩(wěn)定(圖3)。統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)23口探井在不整合風化黏土層井段均存在補償密度數(shù)值降低和擴徑現(xiàn)象，綜合分析認為，凹陷風化黏土層厚度為3～8 m。

圖3 阿爾4井不整合空間結(jié)構

3.3 半風化巖石

半風化巖石是不整合結(jié)構中最主要的部分，在不整合形成過程中， 褶皺及斷裂等構造作用可形成大量構造裂縫，大氣、淡水沿早期形成的裂縫下滲，使下伏巖層發(fā)生巖溶，形成大量風化裂縫和溶蝕孔洞， 因此，半風化巖層中裂縫和次生孔隙極為發(fā)育[1-5]，是良好的儲集層。在騰一下段沉積時期，沿凹陷東部陡帶至洼槽區(qū)發(fā)育有多個面積較大的扇三角洲前緣砂體，在抬升剝蝕后形成不整合，半風化巖層的巖石類型主要有砂礫巖、含礫砂巖，風化作用使得扇三角洲前緣砂體儲集性能得到明顯改善。在阿爾4井半風化巖石帶(1 874～1 935 m)測井曲線中，自然電位負異常幅度大，反映儲層物性較好，井徑、聲波、補償密度等曲線跳躍，反映裂縫較為發(fā)育。而在半風化巖石以下，雖然巖性沒有變化，還是砂礫巖，但是各條曲線較為平直，反映儲層物性差，較為致密(圖3)。

4 不整合對油氣成藏的影響

凹陷不整合位于騰一段成熟生油層內(nèi)，對油氣成藏的影響表現(xiàn)為：一是改善不整合面之下半風化巖石的儲集性能，為油氣聚集提供空間；二是為油氣運移提供通道，接受騰一上段、騰一下段烴源巖生排出的烴類或接受沿著砂礫巖輸導層側(cè)向運移來的烴類。

4.1 不整合對砂體儲層物性改造作用

以阿爾3地層-巖性油藏為例，儲集層為騰一下段不整合半風化砂礫巖，油藏構造幅度為500 m，滿洼槽分布，沒有發(fā)現(xiàn)底水，富集程度受控于儲集性能，受構造影響較小。不同構造位置3口井的油層儲集物性具有相同特征：不整合半風化砂礫巖的自然電位負異常幅度由上而下逐漸減小，說明儲層物性逐漸變差。

阿爾3井不整合面深度為1 784 m，之下12 m井段儲層孔隙度為10%～15%，水平滲透率為50×10-3～200×10-3μm2，粒間、粒內(nèi)溶孔發(fā)育，屬中低孔、中滲儲層。砂礫巖埋深至1 850 m，距不整合面約66 m時，孔隙度降低至3%～5%，水平滲透率小于2×10-3μm2，屬特低孔、特低滲儲層。阿爾4井不整合面深度為1 874 m，之下13 m井段儲層孔隙度為7%～15%，水平滲透率為2×10-3～180×10-3μm2，粒間，粒內(nèi)溶孔發(fā)育，屬中低孔、中滲儲層。砂礫巖埋深至1 945 m，距不整合面約71 m時，孔隙度小于3%，水平滲透率小于2×10-3μm2。阿爾3-208井不整合面深度為2 175 m，之下10 m井段儲層孔隙度為8%～10%，水平滲透率為50×10-3～100×10-3μm2，測井曲線變化特征表明，距不整合面越遠，儲層物性越差(圖4)。

圖4 阿爾凹陷不整合面以下砂礫巖儲層變化特征

研究表明，阿爾3油藏騰一下段儲層物性除了受沉積相帶控制之外，另一個重要控制因素是風化淋濾對儲層的改造。不整合面之下半風化砂礫巖距不整合面越近，受風化淋濾改造越強，儲層物性越好；反之，儲層物性較差。騰一下段油層厚度一般為20～70 m，說明不整合對儲層改造一般不超過70 m，超出改造影響范圍，電測特征一般為致密層。

4.2 不整合對油氣的運聚作用

一般來說，油氣輸導體系主要包括斷層或裂縫、滲透性砂體和不整合[10]。不整合是阿爾凹陷油氣匯集運移的重要通道。不整合對油氣運移方式主要有2種：一是不整合面之上底礫巖的連通孔隙形成運移通道；二是不整合面之下半風化巖石的裂縫系統(tǒng)和溶蝕孔洞系統(tǒng)形成通道[3]。凹陷不整合面之上騰一上段底礫巖不發(fā)育，以大套深灰色泥巖為主，是區(qū)域性蓋層，油氣運移主要依靠半風化巖石形成的通道。凹陷具有二連盆地典型的油氣地質(zhì)特征，油氣橫向、垂向運移距離不遠，不整合更大程度體現(xiàn)為油氣就近運移、就近聚集的作用[12]。研究表明，騰一段優(yōu)質(zhì)烴源巖內(nèi)部不整合是有利的“聚油面”，砂礫巖儲層既是油氣的運移通道，也是油氣的儲集體，生成的油氣通過不整合進行短距離運移或者直接進入騰一下段圈閉成藏。不整合對油氣運聚影響的認識對洼槽區(qū)勘探及構建地層-巖性油藏成藏模式具有指導作用。

5 結(jié) 論

(1) 騰一段不整合主要有3種類型：削截不整合、超覆不整合和平行不整合。大多地區(qū)不整合面之上的巖石為一套深灰色泥巖與風化黏土層形成了區(qū)域蓋層，不整合半風化砂礫巖經(jīng)過風化淋濾作用形成的裂縫和溶蝕孔洞改善了儲層物性，是油氣運移通道和儲集層。

(2) 利用測井曲線的電性特征能夠有效識別不整合縱向結(jié)構，研究了風化淋濾對不整合之下半風化巖石的改造作用，并明確了其對儲層的影響深度。

(3) 騰一段不整合對凹陷油氣成藏具有重要作用：一是騰一下段砂礫巖進行改造形成更好儲集層，二是風化黏土層是區(qū)域性良好蓋層，三是不整合為油氣運移提供通道。該認識對二連盆地其他凹陷研究油氣成藏和構建地層-巖性圈閉具有一定的借鑒意義。

[1] 何登發(fā).不整合面的結(jié)構與油氣聚集[J].石油勘探與開發(fā)，2007，34(2)：142-149.

[2] 付廣，段海鳳，孟慶芬.不整合及輸導油氣特征[J].大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，2005，24(1)：13-16.

[3] 高長海，查明.不整合運移通道類型及輸導油氣特征[J].地質(zhì)學報，2008，82(8)：1113-1119.

[4] 吳孔友，李林林，查明.不整合縱向結(jié)構及其成藏作用物理模擬[J].石油實驗地質(zhì)，2009，31(5)：537-541.

[5] 秦峰， 曾治平， 宮亞軍，等.車排子地區(qū)白堊系底部不整合結(jié)構及輸導作用[J].特種油氣藏，2015，22(4)：1-3.

[6] 楊勉，陳艷麗，付廣.海拉爾盆地貝爾凹陷蓋層發(fā)育特征及封閉性[J]. 大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，2013，32(4)：1-6.

[7] 趙賢正，史原鵬，降栓奇，等. 二連盆地阿爾凹陷科學、快速、高效勘探實踐和認識[J].中國石油勘探，2010，15(1)：1-5.

[8] 趙賢正，降栓奇，淡偉寧，等.二連盆地阿爾凹陷石油地質(zhì)特征研究[J].巖性油氣藏，2010，22(1)：12-17.

[9] 姚威，吳沖龍.二連盆地阿爾凹陷騰一上段湖底扇沉積特征及油氣地質(zhì)意義[J].石油實驗地質(zhì)，2015，37(6)：737-741.

[10] 郭凱，曾濺輝，金鳳鳴，等.冀中坳陷文安斜坡第三系油氣有效輸導體系研究[J].石油實驗地質(zhì)，2015，37(2)：179-186.

[11] 王建，王權，鐘雪梅，等.二連盆地優(yōu)質(zhì)烴源巖發(fā)育特征及成藏貢獻[J].石油實驗地質(zhì)，2015，37(5)：641-647.

編輯 張 雁

10.3969/j.issn.1006-6535.2016.05.007

20160325；改回日期：20160707

中國石油天然氣集團公司重大專項“華北油田上產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)800萬噸關鍵技術研究與應用”(2014E—35)

淡偉寧(1971-)，男，高級工程師，1996年畢業(yè)于石油大學(華東)石油與天然氣地質(zhì)勘查專業(yè)，現(xiàn)從事石油地質(zhì)綜合研究和油氣勘探工作。

TE122.1

A

1006-6535(2016)05-0030-04