劉莊地區(qū)沙一段油氣成藏條件及富集特征分析

廖艷玲，張春生，楊 軍，陳亞琳

（1.長(zhǎng)江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，湖北荊州 434023；2.中國(guó)石油吉林油田公司新民采油廠；3.中國(guó)石化江漢油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院）

劉莊地區(qū)沙一段油氣成藏條件及富集特征分析

廖艷玲1，張春生1，楊 軍2，陳亞琳3

（1.長(zhǎng)江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，湖北荊州 434023；2.中國(guó)石油吉林油田公司新民采油廠；3.中國(guó)石化江漢油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院）

劉莊地區(qū)沙一段是該區(qū)主要的含油氣層段之一，通過(guò)對(duì)工區(qū)內(nèi)儲(chǔ)層和構(gòu)造特征的精細(xì)研究，解剖了沙一段的油氣成藏條件及富集成藏的基本特征；探討了工區(qū)油氣聚集成藏的四種控制因素：構(gòu)造發(fā)育史及構(gòu)造格局控制著油氣富集區(qū)的分布、II級(jí)和III級(jí)斷層控制油氣的運(yùn)移、構(gòu)造位置決定了油氣富集程度、儲(chǔ)層發(fā)育程度影響油氣富集；總結(jié)了沙一段主要油氣聚集成藏類(lèi)型和成藏模式，即構(gòu)造油氣藏和構(gòu)造－巖性油氣藏，正向地壘構(gòu)造樣式運(yùn)移成藏模式和斷節(jié)構(gòu)造樣式運(yùn)移成藏模式。

沙一段；油氣成藏條件；油氣富集；控制因素；劉莊地區(qū)

劉莊地區(qū)區(qū)域構(gòu)造位于東濮凹陷北部中央隆起帶的中部，是文留構(gòu)造向南傾沒(méi)端，北起劉2～劉10井一線(xiàn)，南至劉36井及橋口構(gòu)造北部，東臨前梨園洼陷，西為海通集洼陷，勘探面積約120 km2。自1976年第一口探井——習(xí)1井完鉆至今，該區(qū)已陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了沙一、沙二下、沙三上等油氣富集塊［1］。前人對(duì)該區(qū)油氣成藏條件、規(guī)律及成藏模式的研究已經(jīng)取得了不少成果［1－5］，但缺少對(duì)單個(gè)含油氣層段的油氣成藏及富集特征的精細(xì)研究。就此，本文在前人研究基礎(chǔ)上，著重研究了工區(qū)內(nèi)主要含油氣層之一沙一段的油氣富集及其成藏分布規(guī)律，其研究成果可做為該區(qū)油氣藏進(jìn)一步勘探的地質(zhì)依據(jù)。

1 沙一段成藏條件分析

1.1 烴源巖特征

結(jié)合前人對(duì)東濮凹陷劉莊地區(qū)油源的研究結(jié)果［1－3］，認(rèn)為劉莊地區(qū)存在兩個(gè)油源，一個(gè)是柳屯－海通集次凹，該油源成熟度中等，重排甾烷豐度低，γ－蠟烷豐度高，三環(huán)菇含量中等；另一個(gè)是前梨園次凹，其原油特點(diǎn)是熱成熟度高，表現(xiàn)在重排甾烷含量高，三環(huán)萜豐富。并且東濮凹陷北部生油巖埋深進(jìn)入2 544 m后開(kāi)始成熟，3 402 m進(jìn)入生油高峰，3 917m進(jìn)入濕氣－凝析油階段，5 119m進(jìn)入過(guò)成熟及干氣階段。劉莊地區(qū)沙一段在明化鎮(zhèn)沉積晚期進(jìn)入生烴門(mén)限，因此兩個(gè)生油洼陷的油源都已進(jìn)入成熟期，可為劉莊地區(qū)提供豐富的油氣來(lái)源。

1.2 儲(chǔ)集層條件

劉莊地區(qū)沙一段三角洲前緣亞相砂體分布范圍廣，橫向變化較快，單層厚度一般1～3 m，平面上分南、北兩個(gè)砂巖發(fā)育區(qū)，砂巖發(fā)育程度從北向南逐漸變好。根據(jù)其內(nèi)部沉積特征，分上、中、下三個(gè)亞段。

沙一上亞段：地層厚度270～320 m，以灰色泥巖夾白云質(zhì)泥巖沉積為主，中間夾薄層粉砂巖，砂巖單層厚度由北向南增厚，北部地區(qū)在沙一上頂部出現(xiàn)火成巖，厚度10～75 m。橫向上，砂體延伸距離短、相變快，單砂層最大厚度4 m，一般1～2 m。

沙一中亞段：地層厚度一般在105～165 m之間，以灰色泥巖為主，夾黑色油頁(yè)巖、灰白色粉砂巖不等厚互層沉積。但除下部砂巖相對(duì)發(fā)育之外，其它砂層組砂巖不發(fā)育，為非主要儲(chǔ)層亞段。

沙一下亞段：地層厚度110～176 m，為灰白色白云質(zhì)泥巖、泥質(zhì)白云巖，夾黑色油頁(yè)巖、灰白色粉砂巖不等厚互層沉積，白云巖分布穩(wěn)定且電性特征明顯，底部見(jiàn)鹽膏和含膏泥巖，其上部砂巖在劉莊地區(qū)大面積分布，但厚度差異較大，其中劉海地區(qū)砂巖較發(fā)育，單層厚度一般1～2 m，多個(gè)砂體疊置，單井最大厚度11 m（劉25井），是劉海構(gòu)造主要含油層段，平面上從北向南砂巖厚度增厚，含油性變好；下部砂巖各砂組分布穩(wěn)定，區(qū)域?qū)Ρ刃院茫瑔螌雍穸纫话?～5 m，是劉莊地區(qū)的主要油氣富集層段。

1.3 生儲(chǔ)蓋組合特征分析

沙一段主要為一套三角洲前緣一半深水湖相的灰色砂泥巖，在底部鹽膏巖沉積部分發(fā)育。按其巖性、電性特征分為兩種剖面類(lèi)型：一種是無(wú)鹽型剖面，主要分布在劉莊中南部地區(qū)；另一種是半鹽型剖面，主要分布在研究區(qū)北部，其特點(diǎn)是底部為一套白色鹽巖、膏鹽、灰色含膏泥巖呈不等厚互層。因此該區(qū)位于沙一段底部的鹽巖由南向北呈無(wú)－少－多的分布規(guī)律。沙一段暗色泥巖為生油巖，發(fā)育在沙一下亞段的上下的兩組淺色粉砂巖作為儲(chǔ)集層，其上大套泥巖為良好的蓋層。因此劉莊地區(qū)的沙一段本身組成一套完整的自生、自?xún)?chǔ)、自蓋的組合（圖1）。

圖1 劉莊地區(qū)生儲(chǔ)蓋組合特征

研究區(qū)內(nèi)沙一段油藏，生油層與儲(chǔ)集層直接接觸，生油層中的油氣可以通過(guò)砂巖輸導(dǎo)層側(cè)向或沿?cái)鄬舆\(yùn)移到儲(chǔ)集層中，在有構(gòu)造圈閉的條件下，這種生儲(chǔ)蓋組合有利于油氣大規(guī)模聚集，形成富集程度較高的油氣藏。

1.4 油氣運(yùn)移條件分析

1.4.1 油氣運(yùn)聚時(shí)期與斷層活動(dòng)期的配置關(guān)系

通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，該區(qū)的油氣運(yùn)移主要有兩期：①沙二段時(shí)期：沙三中－沙三上生油巖在沙二段后期既已全面成熟并生油，這一時(shí)期整個(gè)東濮地區(qū)基底回返，構(gòu)造活動(dòng)劇烈，特別是文西斷裂系活動(dòng)幅度加大，極有利于油氣的運(yùn)移，運(yùn)移的方向主要是西部斜坡帶和中央隆起帶；②東營(yíng)組時(shí)期：東營(yíng)組后期，沙三段生油巖已高度成熟，華北運(yùn)動(dòng)Ⅱ幕造成東營(yíng)組的大量剝蝕，在區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力的作用下，斷層活動(dòng)劇烈，地層傾斜，構(gòu)造幅度加大，油氣運(yùn)移動(dòng)力源充分，是油氣運(yùn)移的最重要時(shí)期，運(yùn)移的方向仍然是西部斜坡帶和中央隆起帶。劉莊地區(qū)沙一段油藏就是在這次油氣運(yùn)移過(guò)程中形成的［6－10］。

1.4.2 油氣運(yùn)移通道

該區(qū)除了沙三段可以生油，形成自生自?xún)?chǔ)油氣藏以外，劉莊地區(qū)沙一段也進(jìn)入生烴門(mén)限而形成另一套自生自?xún)?chǔ)油藏。同時(shí)，由于西側(cè)臨近海通集生油洼陷，東側(cè)為前梨園生油洼陷，因此油氣大部分來(lái)自于這兩個(gè)生油洼陷。從圖2中可以看出，東西兩側(cè)斷裂帶與兩側(cè)生油洼陷之間存在斷層，這樣在油氣發(fā)生大規(guī)模的運(yùn)移期就可以作為油氣運(yùn)移的通道，而且劉莊地區(qū)沙一段地層大多為砂泥巖互層，同樣可以作為油氣運(yùn)移的通道。

2 油氣富集控制因素

2.1 構(gòu)造發(fā)育史及構(gòu)造格局控制油氣分布

圖2 東濮凹陷油藏剖面

東濮凹陷是古近系形成的沉積盆地，新近系至今構(gòu)造活動(dòng)微弱，基本上保留了古近系形成的構(gòu)造格局，北部地區(qū)自沙三中構(gòu)造格局成形以來(lái)，一直沒(méi)有大的改變，這種繼承性構(gòu)造格局的發(fā)展對(duì)油氣分布、富集有著決定性的控制作用。文西2、3號(hào)斷層以及文東、徐樓、黃河等斷層的發(fā)育，控制了該區(qū)的格局特征，將該區(qū)切割為壘塹相間的復(fù)式正向構(gòu)造單元，由于Ⅲ級(jí)區(qū)帶形成的時(shí)間所處的位置不同及自身的特點(diǎn)，油氣分布，富集程度有很大差別。

劉莊地區(qū)位于中央隆起帶的中南部，是油氣運(yùn)移的有利指向之一，沙一段由于構(gòu)造幅度低，次生斷層不發(fā)育，有很大一部分油氣運(yùn)移到了各壘塊高部位，使該區(qū)油氣富集程度相對(duì)較低。

2.2 Ⅱ、Ⅲ級(jí)斷層控制油氣的運(yùn)移

該區(qū)發(fā)育的Ⅱ、Ⅲ級(jí)斷層有黃河斷層、梁莊斷層、南湖斷層、劉20斷層、劉25斷層等，這些斷層發(fā)育時(shí)期階段不盡相同，對(duì)油氣富集的作用也不同。在油氣大規(guī)模生成期活動(dòng)的斷層，是油氣運(yùn)移的良好通道；南湖斷層、梁莊斷層，活動(dòng)期貫穿油氣大規(guī)模生成運(yùn)移期的Es2－Ed期，在新近系地層沉積過(guò)程中或之后具有封堵能力，而工區(qū)內(nèi)的眾多IV級(jí)斷層，在油氣大規(guī)模生成期內(nèi)，先期發(fā)育的部分亦能封堵油氣，富集成藏。但I(xiàn)V級(jí)斷層由于落差較小，接觸地層的層位差小，不容易引起油氣在層位上的大距離轉(zhuǎn)移，更重要的是它們發(fā)育的時(shí)間短，所以在停止活動(dòng)的長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)，封閉性轉(zhuǎn)變的可能性小得多，只能構(gòu)成含油斷塊的邊界，使各個(gè)斷塊有自己的油水系統(tǒng)，起著分隔作用。

2.3 構(gòu)造位置決定了油氣富集程度

構(gòu)造研究表明，該區(qū)斷層基本上在華北運(yùn)動(dòng)二幕結(jié)束活動(dòng)，后期處于封閉狀態(tài)，滿(mǎn)足對(duì)油氣的封堵作用；同時(shí)由于分塊斷層斷距較大（80～150 m），側(cè)向上易形成不同層位、不同巖性的對(duì)接。如郎中集構(gòu)造為基底隆起背景下的斷背斜構(gòu)造，其油氣聚集成藏類(lèi)型主要為斷塊圈閉，從高部位到低部位含油氣高度逐漸降低，油氣富集程度逐漸變差；劉海構(gòu)造各斷塊油氣富集程度也隨構(gòu)造幅度的降低而變差，油氣以劉32－劉9塊一線(xiàn)形成富集區(qū)，向低部位（劉42井區(qū)）變差［1］。

2.4 儲(chǔ)層發(fā)育程度影響油氣富集

油氣富集取決于有效砂層厚度和較好的滲透性，二者受沉積微相控制［10－14］。由于沙一段三角洲前緣亞相砂體橫向變化較快，所以本區(qū)有利圈閉類(lèi)型與有效儲(chǔ)層配置，可形成構(gòu)造－巖性油藏。在構(gòu)造條件相同的情況下，儲(chǔ)層對(duì)油氣藏的形成起決定性的作用。

3 油氣藏分布規(guī)律及富集成藏特征

3.1 油氣藏分布規(guī)律

劉莊地區(qū)具有多斷塊、多套含油層系及不同的油水系統(tǒng)，其油氣藏分布及富集程度明顯受構(gòu)造背景和儲(chǔ)層發(fā)育程度控制，即構(gòu)造位置越高，儲(chǔ)層越發(fā)育，油氣富集程度越高，縱向上含油氣井段越長(zhǎng)。

縱向上：沙一段有兩套含油層，即沙一上和沙一下油層。沙一上油層又分兩套，主要分布在劉莊地區(qū)，其分布主要受巖性控制。一套位于沙一上上部，以劉8井、文175井為代表；另一套位于沙一上底部，代表井劉15、劉17、文9－1、劉20。沙一下油層是沙一段的主要目的層，主要以劉8、劉15、劉25等井為代表井，層段較為集中，工業(yè)油流井多，單井產(chǎn)量高。

平面上：沙一上油藏分布于郎中集構(gòu)造的東部斷階帶及劉海構(gòu)造；沙一下油藏全區(qū)普遍存在，并嚴(yán)格地受構(gòu)造控制，油氣聚集在斷塊（斷鼻）的高部位。因構(gòu)造位置的不同，含油高度差別較大。文留地區(qū)多存在于斷層下降盤(pán)的斷塊和背斜構(gòu)造的高部位，儲(chǔ)層由北向南逐漸變好，并向白云巖裂縫儲(chǔ)層過(guò)渡。

3.2 油氣藏富集特征

（1）劉莊地區(qū)沙一段油藏縱向上具有多套油氣水系統(tǒng)，為純油藏，屬自生自?xún)?chǔ)油氣藏。Es1上亞段儲(chǔ)層發(fā)育不穩(wěn)定，砂體橫向變化較快，層薄，一般小于1.5 m，油氣藏主要受巖性控制，儲(chǔ)層沿上傾方向尖滅或物性變差均可形成巖性圈閉，砂體呈小土豆?fàn)罘植?，砂層薄，分布范圍小，以巖性油藏為主；Es1下亞段儲(chǔ)層發(fā)育穩(wěn)定，油藏主要受構(gòu)造控制，在局部構(gòu)造的高部位富集成藏，順斷層呈刷子狀分布，為“疊瓦狀”油藏，具有多套油水系統(tǒng)，單個(gè)油藏含油氣高度小于20 m。

（2）從構(gòu)造角度分析，劉8、文20斷塊屬斷階式圈閉類(lèi)型，圈閉面積小，儲(chǔ)層發(fā)育變差，形成的油藏規(guī)模?。欢鴦?、劉17斷塊區(qū)為洼中隆起，地層較緩，儲(chǔ)層相對(duì)發(fā)育，為沙一段有利的構(gòu)造圈閉。

（3）儲(chǔ)量豐度為42.5～74.5 t／km2；且各油藏有各自的油水系統(tǒng)。

（4）油氣井產(chǎn)能相差較大，Es1下油層物性好，產(chǎn)能高，劉25井初期日產(chǎn)油66.7 t，Es1上物性稍差，初期日產(chǎn)油10～20 t。

總體上講，Es1上段儲(chǔ)層發(fā)育不穩(wěn)定，多呈土豆?fàn)罘植?，物性差，砂層薄，分布范圍??；Es1下亞段儲(chǔ)層發(fā)育，含油高度小，控制的含油面積小，含油井段小，儲(chǔ)量基數(shù)小。沙一段儲(chǔ)量豐度為42～74 t／km2，屬低－特低豐度油藏。

3.3 油氣藏類(lèi)型

受構(gòu)造及物源條件的影響，沙一段主要為自生自?xún)?chǔ)原生油藏，以墻角斷塊為主要圈閉類(lèi)型，劉莊地區(qū)各斷塊高點(diǎn)普遍含油，主要發(fā)育構(gòu)造型油氣藏，以斷塊（反向斷塊、地壘塊）為主要類(lèi)型，代表油藏劉20斷塊區(qū)，劉9－3斷塊區(qū)，構(gòu)造型氣藏主要分布在中央隆起構(gòu)造主體以及黃河與梁莊斷層所夾持的地塹帶背景下的斷塊型圈閉中。復(fù)合型油氣藏類(lèi)型主要為構(gòu)造－巖性油氣藏，主要分布在梁莊斷層上升盤(pán)的“圍斜”部位，代表油藏為劉19斷塊區(qū)。

3.4 成藏模式

劉莊地區(qū)沙一段存在兩種成藏模式，正向地壘構(gòu)造樣式運(yùn)移成藏模式和斷節(jié)構(gòu)造樣式運(yùn)移成藏模式［4］。劉莊地區(qū)沙一段油氣藏基本上圍繞郎中集和劉海這兩個(gè)繼承性主構(gòu)造富集，且在平面上油氣聚集具有疊合連片的特點(diǎn)（圖3）。該區(qū)大多數(shù)斷層具有封閉與分割作用，在該區(qū)形成眾多小規(guī)模自生自?xún)?chǔ)低成熟度原生油藏［1］。

圖3 劉莊地區(qū)沙一段成藏模式

4 結(jié)論

（1）劉莊地區(qū)沙一段為自生自?xún)?chǔ)油藏，其豐富的油源、自身良好的生儲(chǔ)蓋組合特征、后期斷裂所形成的油氣運(yùn)移通道及聚集條件等多方面因素，為油氣成藏提供了良好的成藏條件。

（2）沙一段構(gòu)造格局穩(wěn)定，與斷裂活動(dòng)共同控制著油氣富集區(qū)的分布。其富集程度明顯受儲(chǔ)層物性及構(gòu)造特征影響：Es1上受巖性控制明顯，Es1下受構(gòu)造控制明顯。

（3）沙一段主要發(fā)育斷塊型油氣藏，主要分布于中央隆起構(gòu)造主體處，及黃河與梁莊斷層所夾持地塹帶背景下的斷塊型圈閉中。復(fù)合型油氣藏類(lèi)型主要分布在梁莊斷層上升盤(pán)的“圍斜”部位。

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編輯：吳官生

TE112.3

A

1673－8217（2012）03－0018－04

2011－10－17；改回日期：2011－12－15

廖艷玲，1987年生，2006年畢業(yè)于長(zhǎng)江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院資源勘查工程，在讀碩士研究生，研究方向?yàn)橛筒氐刭|(zhì)學(xué)。