碎屑巖地層油氣藏類型及其形成主控因素

高長海，孟士達，陳一俊，王健，趙海濤

1.中國石油大學(華東)地球科學與技術學院，山東 青島 266580 2.中國石化中原油田分公司勘探開發研究院，河南 濮陽 457001 3.中國石油塔里木油田分公司勘探開發研究院，新疆 庫爾勒 841000

關于地層油氣藏的分類，國內外學者做了大量的研究，進行了有益的探討，將地層油氣藏劃分為超覆型、削截型及潛山型3類[1-6]，且普遍認為超覆型地層油氣藏和削截型地層油氣藏主要指碎屑巖形成的油氣藏，而潛山油氣藏主要指碳酸鹽巖、火山巖、變質巖等特殊巖性形成的油氣藏[7-9]。近年來，我國在渤海灣盆地中、古生界潛山中發現了大量碎屑巖油氣藏[10-12]，如黃驊坳陷烏馬營潛山營古1井于上古生界二疊系砂巖4959.4～4987.7m層段試油24.46t/d、試氣80122m3/d，展現出較大的勘探潛力。按照地層油氣藏的巖性及其內涵，這類潛山型地層油氣藏也應納入碎屑巖地層油氣藏范疇。不同類型碎屑巖地層油氣藏具有不同的成藏特征，需要對現有碎屑巖地層油氣藏類型進行重新劃分，以滿足進一步的油氣勘探需求。為此,筆者在對碎屑巖地層油氣藏類型劃分基礎上，通過解剖典型碎屑巖地層油氣藏成藏要素，明確不同類型油氣藏的成藏特征，闡明油氣成藏的主控因素，以期為尋找和拓展碎屑巖地層油氣藏勘探領域提供有益指導。

1 地層油氣藏類型劃分

根據地層圈閉類型、源儲配置關系及油氣輸導特征，將含油氣盆地碎屑巖地層油氣藏類型劃分為超覆型、削截型和潛山型3種類型(見圖1)。

超覆型地層油氣藏廣泛分布于盆地斜坡帶、古凸起以及盆內古隆起。我國已發現的超覆型地層油藏規模相對較小，如準噶爾盆地五區南等油氣藏[13]，渤海灣盆地太平、單家寺、陳家莊等油藏[14]，遼河盆地齊家油藏。而國外發現的超覆型地層油氣藏規模較大，如加拿大阿爾伯達盆地皮斯河油藏[15]等，該類型油氣藏的“源”和“儲”側向分離，距離遠，油氣主要以不整合/砂體的側向輸導為主，輔以斷裂的垂向調整，表現為“階梯式”長距離側向輸導特征，主要發育于盆緣凸起帶及斜坡外帶地層超覆圈閉中。

圖1 碎屑巖地層油氣藏類型劃分Fig.1 Classification of clastic stratigraphic reservoir types

削截型地層油氣藏亦廣泛分布于盆地斜坡帶、古凸起以及盆內古隆起，如我國準噶爾盆地夏子街油藏[16]，渤海灣盆地金家、樂安等油藏[17]，遼河盆地曙光油藏。國外發現的大型削截型地層油氣藏較多，如美國墨西哥灣盆地東得克薩斯油藏[18]、利比亞錫爾特盆地梅斯拉油藏[19]等，該類型油氣藏的“源”和“儲”側向對接，距離近，油氣以不整合/砂體的側向輸導為主，表現為短距離側向輸導特征，主要發育于斜坡內帶地層削截圈閉中。

潛山型地層油氣藏主要發現于我國渤海灣盆地，可進一步劃分為風化殼型和內幕型2種亞類，前者如北大港潛山油氣藏、埕海潛山油氣藏等，該類型油氣藏的“源”和“儲”側向對接，油氣主要以斷裂垂向輸導和不整合側向輸導為主，表現為近距離側向輸導特征，主要發育于盆內隆起帶潛山風化殼圈閉中；后者如王官屯潛山油氣藏、北大港潛山油氣藏、烏馬營潛山油氣藏、孤北潛山油氣藏等，該類型油氣藏的“源”和“儲”垂向疊置，表現為儲層孔隙及裂縫的垂向近距離輸導特征，主要發育于盆內隆起帶潛山內幕圈閉中。

2 典型地層油氣藏解剖

選取不同類型典型地層油氣藏進行解剖，從構造部位、儲層特征、油氣來源、輸導體系、保存條件以及油氣性質等方面分析油氣藏特征。

2.1 超覆型地層油氣藏

圖3 渤海灣盆地金家削截型油氣藏剖面圖Fig.3 Profile of truncated reservoirs in Jinjia area, Bohai Bay Basin

準噶爾盆地西北緣五區南區二疊系上烏爾禾組油氣藏為典型的超覆型地層油氣藏(見圖2)，目前探明含油面積25.7km2，含氣面積6.6km2。該區塊位于克-烏斷裂下盤的斜坡帶上，為向東南傾斜的單斜構造；上烏爾禾組屬于沖積扇扇頂亞相沉積[20]，向西北逐層超覆，與下伏佳木河組、風城組等地層均呈角度不整合接觸；儲層巖性以不等粒礫巖、含礫中粗砂巖為主，平均孔隙度8.82%，平均滲透率26.27mD，屬于低孔、低滲型儲層。油氣藏的油氣水分布按重力分異，氣分布在儲層上傾部位，水分布在下傾部位，中間為油。原油密度0.97g/cm3，黏度138mPa·s，含蠟量6.67%，凝固點12.2℃；天然氣相對密度0.625，甲烷質量分數94.56%，乙烷質量分數3.06%；地層水型為CaCl2型，礦化度為18000mg/L。原油主要來源于瑪湖凹陷二疊系風城組烴源巖，天然氣則主要來自于二疊系佳木河組烴源巖[21]。油氣首先沿著二疊系佳木河組底部不整合及二疊系內部砂體發生側向輸導，之后經斷裂垂向調整至二疊系上烏爾禾組與二疊系佳木河組之間的不整合，并沿該不整合底部礫巖層運移至構造高部位物性較好的地層超覆圈閉中，受上覆泥巖層、下伏風化黏土層以及斷層的聯合遮擋而聚集成藏(見圖2)。

2.2 削截型地層油氣藏

渤海灣盆地濟陽坳陷金家地區古近系油藏為典型的削截型地層油藏(見圖3)。該區塊位于東營凹陷南斜坡中部，為向西北傾斜并被斷層復雜化的單斜鼻狀構造；古近系各地層自博興洼陷至斜坡逐漸減薄直至剝蝕尖滅，以泥巖為主的館陶組地層超覆其上呈角度不整合接觸，從而形成了眾多地層削截型圈閉(見圖3)；古近系儲層主要為(扇)三角洲相沉積[22]，巖性以含礫粗砂巖、細砂巖和粉砂巖為主，總體屬于高孔、中滲型儲層。如沙二段平均孔隙度27.08%，平均滲透率160.79mD；原油密度0.97g/cm3，黏度2860mPa·s，含硫量0.51%，凝固點5.0℃；地層水型為NaHCO3型，礦化度2600mg/L左右；地層溫度47.2℃，壓力系數0.96，為常溫常壓油藏。原油來源于博興洼陷沙四上亞段和沙三下亞段烴源巖[23]，館陶組～明化鎮組沉積末期，原油通過切入烴源巖的博興斷層垂向運移再側向輸導進入古近系地層，之后主要沿著連通砂體/不整合發生側向運移至地層削截圈閉中，受不整合風化黏土層或上覆館陶組泥巖層的遮擋而聚集成藏(見圖3)。

2.3 潛山型地層油氣藏

渤海灣盆地黃驊坳陷北大港潛山中生界及上古生界油氣藏為典型的碎屑巖潛山型地層油氣藏(見圖4)。該潛山呈被斷層復雜化的斷塊結構，主體自下而上發育了下古生界奧陶系、上古生界石炭-二疊系和中生界地層，兩翼被古近系地層超覆，頂部被新近系地層披覆。中生界及上古生界儲層巖性主要為細砂巖、粉砂巖及中粗砂巖，孔隙度介于5%～20%，滲透率介于0.01～700mD，整體屬于中低孔、低滲型儲層；原油密度0.85g/cm3，黏度7.36mPa·s，凝固點10℃，屬于中密度、中黏度、中凝固點的輕質油；天然氣甲烷含量較低，介于70%～90%，以濕氣為主；地層水型為CaCl2型，礦化度12000mg/L；油氣藏溫度81.6℃，壓力系數0.95，為常溫常壓油氣藏。由于獨特的潛山結構和源儲配置，該潛山發育了潛山風化殼型地層油氣藏和潛山內幕型地層油氣藏。

2.3.1 風化殼型地層油氣藏

圖4 渤海灣盆地北大港潛山油氣藏剖面圖Fig.4 Profile of buried hill reservoirs in Beidagang area, Bohai Bay Basin

北大港潛山油氣主要來源于古近系沙三段烴源巖，混有石炭-二疊系煤系烴源巖的油氣，潛山主要經歷了新近紀-第四紀油氣充注[24]，烴源巖生成的油氣首先沿著港西斷裂發生垂向運移，之后部分油氣通過連通砂體/不整合發生側向運移，進入上古生界頂部風化殼和中生界頂部風化殼圈閉中，受上覆蓋層及斷層的遮擋而聚集成藏，形成潛山風化殼型地層油氣藏，如港古1507井中生界頂部風化殼油藏(見圖4)。

2.3.2 內幕型地層油氣藏

由于區域性石炭-二疊系煤系烴源巖的發育，使得北大港潛山內部源儲垂向疊置，油氣在超壓作用下直接進入上古生界內幕圈閉中，或沿裂縫垂向近距離運移進入中生界及上古生界內幕圈閉中，受中、古生界內部隔層及斷層的遮擋而聚集成藏，形成潛山內幕型地層油氣藏，如港古16102井、港古1507井上古生界和中生界油氣藏以及港古1505井上古生界油氣藏等(見圖4)。

3 地層油氣藏形成主控因素

無論是哪種類型的油氣藏，其成藏都需要各成藏地質要素的有效配置[25-27]。通過對典型碎屑巖地層油氣藏成藏要素的解剖認為，控制碎屑巖地層油氣藏形成的關鍵在于源儲配置。按照烴源巖與儲集層的相對位置，將源儲配置類型劃分為源儲分離型、源儲側接型和源儲疊置型，不同類型的源儲配置控制了相應油氣藏的形成。需要說明的是，源儲配置實際上是諸多成藏要素的集合，不僅包括烴源巖與儲集層之間的配置，也包括將兩者連接起來的輸導體系，從而共同控制了地層油氣藏的形成。

流體作用、地層超壓等儲層形成機制研究突破了以往碎屑巖儲層的勘探極限。近年來的勘探表明，與碳酸鹽巖風化殼和火山巖風化殼相比，碎屑巖風化殼在深層(埋深大于3500m)同樣可發育優質儲層[28-30]，從而為油氣的聚集提供了優質儲集空間，也為形成良好的源儲配置奠定了基礎。

圖5 準噶爾盆地五區南二疊系油氣輸導體系配置平面圖Fig.5 Configuration diagram of Permian oil and gas transport system in Wuqunan area, Junggar Basin

源儲分離型配置是指烴源巖與儲集層處于不接觸狀態。自生烴洼陷至斜坡中外帶及凸起帶，由于烴源巖與儲集層距離較遠，油氣需要斷裂、砂體及不整合的聯合輸導才能發生較長距離的運移進入地層圈閉中，形成超覆型地層油氣藏(見圖2、圖5)。

源儲側接型配置是指烴源巖與儲集層處于側向對接狀態，由于構造部位不同，形成的油氣藏類型有所不同。對于斜坡內帶，由于烴源巖與儲集層通過斷裂側向對接，油氣主要發生斷裂垂向調整和連通砂體/不整合側向運移進入地層圈閉中(見圖5)，當不整合發育風化黏土層或上覆地層發育泥質巖層時，形成削截型地層油氣藏(見圖3)，否則發生油氣的串層運移；對于洼陷中的潛山帶，由于烴源巖與儲集層通過斷裂或不整合側向對接，油氣可通過斷裂或不整合的側向輸導進入潛山圈閉中，形成潛山風化殼型或內幕型油氣藏(見圖4)。

源儲疊置型配置是指烴源巖與儲集層處于垂向疊置狀態。對于洼陷中的潛山帶，由于潛山內部烴源巖的發育，導致烴源巖與潛山內幕儲層垂向疊置，油氣可通過儲集孔隙或微裂縫直接進入相鄰的潛山內幕圈閉中，形成潛山內幕型油氣藏(見圖4)。

4 結論

1)碎屑巖地層油氣藏類型劃分為超覆型、削截型和潛山型3種，其中潛山型地層油氣藏可進一步劃分為風化殼型和內幕型2種亞類。

2)超覆型地層油氣藏屬于源儲分離型，油氣以不整合/砂體側向輸導和斷裂垂向調整為主，表現為長距離側向輸導特征；削截型地層油氣藏和潛山風化殼型地層油氣藏屬于源儲對接型，油氣以不整合/砂體側向輸導為主，表現為短距離側向輸導特征；潛山內幕型地層油氣藏屬于源儲疊置型，油氣主要通過儲層孔隙及裂縫發生近距離運移，表現為垂向近距離輸導特征。

3)碎屑巖地層油氣藏的形成主要受控于源儲配置，不同類型源儲配置具有不同的輸導體系及輸導特征，從而形成相應類型的油氣藏。