松南新區(qū)小型凹陷油氣成藏特征分析
——以彰武斷陷為例

李 丹，于 雷，樊薛沛

（中國石油化工股份有限公司東北油氣分公司勘探開發(fā)研究院，吉林長春 130026）

?

松南新區(qū)小型凹陷油氣成藏特征分析
——以彰武斷陷為例

李 丹，于 雷，樊薛沛

（中國石油化工股份有限公司東北油氣分公司勘探開發(fā)研究院，吉林長春 130026）

摘 要：中石化松遼盆地南部新登記區(qū)塊（簡稱松南新區(qū)）分布著20多個有效勘探面積100~300 km2、現(xiàn)今殘留厚度小于3 000 m的小型斷陷，它們具有相似的成盆、成烴、成藏演化過程。彰武斷陷油藏類型及分布規(guī)律的研究表明，其成藏具有“低熟近源、陡坡控砂、相帶控藏、構(gòu)造富集”特征，進(jìn)而建立斜坡帶、洼陷帶、斷階帶成藏模式。

關(guān)鍵詞：彰武斷陷；低熟近源；陡坡控砂；相帶控藏；構(gòu)造富集

E-mail：37686060@qq.com。

彰武斷陷位于松遼盆地西南隆起區(qū)，大冷斷陷以南，彰東斷陷以西（圖1），地理位置位于遼寧省阜新市彰武縣境內(nèi)。截至目前，中石化在彰武斷陷共實施三維地震159 km2，探井12口、開發(fā)井98口?？碧匠潭却嬖诿黠@的不均衡性，平面上鉆井主要分布在中部鼻狀構(gòu)造帶和洼陷帶。斷陷面積較小，僅有150 km2，但構(gòu)造改造強(qiáng)烈，儲層規(guī)模及質(zhì)量橫向、縱向變化大。因此，該區(qū)油氣成藏特征研究顯得尤為重要。

1 基礎(chǔ)地質(zhì)條件

1.1 地層及沉積特征

彰武斷陷地層主要為陸相碎屑沉積的砂泥巖互層層序，從下而上發(fā)育裂陷期義縣組、斷陷期九佛堂組、沙海組、阜新組，坳陷期沉積基本上剝蝕殆盡。

圖1 彰武斷陷構(gòu)造位置圖

義縣組（K1y）為大面積噴發(fā)巖，鉆井揭示巖性以安山巖為主，揭示地層厚度27~370 m（未穿）。

九佛堂組（K1jf）滿凹分布，最大厚度1 100 m。平面上呈現(xiàn)中部構(gòu)造帶相對較薄、南北兩個次洼相對厚的特征，縱向上具有“兩泥夾一砂”的沉積組合序列。結(jié)合巖電特征、古生物組合特征，九佛堂組可劃分為6段：九Ⅵ段為斷陷早期填充補(bǔ)齊的粗碎屑沉積，以沖積扇、近岸水下扇沉積為主，砂礫巖發(fā)育；九Ⅴ段為深湖相泥巖、油頁巖，具有低GR、高RT的電性特征，區(qū)域上分布穩(wěn)定，是松南地區(qū)主力烴源巖層；九Ⅲ、九Ⅳ段以扇三角洲前緣沉積為主，儲層物性較好，是主力勘探目的層；九Ⅰ、九Ⅱ段以濱淺湖—半深湖相泥巖為主，是分布穩(wěn)定的區(qū)域蓋層。鉆井揭示該組地層厚度357~1 100 m。

沙海組（K1sh）以湖沼相煤系沉積為主，底部發(fā)育一套穩(wěn)定的煤層可作為與九佛堂組劃分的區(qū)域標(biāo)志層，上部為一套砂礫巖沉積。鉆井揭示該組地層厚度442~1 050 m。

阜新組（K1f）以洪泛平原相紅色砂泥巖互層沉積為主。鉆井揭示該組地層厚度407~545 m。

1.2 構(gòu)造分區(qū)

彰武斷陷平面上劃分為四個區(qū)帶，即控盆斷層與南、北斜列斷層之間的斷階帶；受南、北斜列斷層控制形成的兩個洼陷帶；南、北洼陷差異沉降形成的中部鼻狀構(gòu)造帶；九佛組后期盆地整體抬升形成的斜坡帶（圖2）。

圖2 彰武斷陷區(qū)帶劃分圖

1.3 盆地結(jié)構(gòu)及演化特征

彰武斷陷為東斷西超箕狀斷陷（圖3），整體呈NNE向展布。斷陷面積約為150 km2，最大埋深3 000 m，控凹斷層為犁式，上陡下緩，在3 000 ms處進(jìn)入滑脫層。

彰武斷陷主要經(jīng)歷了三期構(gòu)造演化，分別是初始裂陷期、持續(xù)斷陷期、反轉(zhuǎn)剝蝕期。

圖3 彰武斷陷過彰武801井三維地震剖面

初始裂陷期形成的NNE向控凹斷層控制了義縣組火山巖的展布；在持續(xù)斷陷期，發(fā)育南、北兩條與控凹斷層走向一致的斜列斷層，控制了九佛堂組的沉積展布，平面上形成南、北兩個次級洼陷。在九佛堂沉積早期（即九Ⅴ、九Ⅵ段沉積期），鉆井揭示為一套深湖—半深湖相沉積，九Ⅴ段地層厚度在100~150 m之間，厚度變化很小，凹陷南、北基本呈等厚沉積；在九佛堂組沉積中期（即九Ⅲ、九Ⅳ段沉積期），南、北洼陷差異沉降導(dǎo)致中部相對隆起，形成鼻狀構(gòu)造；在九佛堂組沉積后期及沙海組、阜新組沉積期，均繼承了“兩洼一隆”構(gòu)造格局；反轉(zhuǎn)剝蝕期發(fā)生在阜新組沉積末期，凹陷整體抬升遭受改造，阜新組地層局部剝蝕嚴(yán)重，孫家灣組及以上地層均遭受剝蝕，基本無殘留。此期在局部地區(qū)形成反轉(zhuǎn)構(gòu)造。

2 油藏分布規(guī)律及類型

自2010年發(fā)現(xiàn)彰武油田以來，中石化已在彰武2、3、8井區(qū)建產(chǎn)能2.13×104t，縱向上實現(xiàn)了義縣組、九佛堂組、沙海組三套目的層系的突破，發(fā)現(xiàn)上傾尖滅巖性類、構(gòu)造—巖性類、構(gòu)造類等三種油藏類型（圖4）。從平面分布看，九佛堂組主力油藏分布在中部鼻狀構(gòu)造帶，以構(gòu)造背景下的巖性油藏為主；沙海組油藏主要分布在洼陷帶，油藏類型為油源斷層控制的構(gòu)造油藏；義縣組油藏主要分布在斷階帶，油藏類型以與烴源巖具有良好側(cè)向?qū)雨P(guān)系的構(gòu)造—巖性油藏為主[1]。

圖4 彰武斷陷成藏模式圖

3 油氣成藏特征

彰武斷陷已知油藏成藏條件及主控因素分析結(jié)果表明，彰武油田成藏具有“低熟近源、陡坡控砂、相帶控藏、構(gòu)造富集”四個特征。

3.1 低熟近源

盆地規(guī)模是決定資源潛力的先決條件[2]。彰武斷陷面積小，發(fā)育沙海組和九佛堂組兩套烴源巖。其中，沙海組和九佛堂I段處于低熟階段，九佛堂V段油頁巖達(dá)到生烴高峰。九V段沉積期湖盆范圍不足150 km2，暗色泥巖沉積厚度在100~150 m之間。

從指標(biāo)統(tǒng)計看，九V段有機(jī)質(zhì)豐度較高。50個樣品TOC質(zhì)量分?jǐn)?shù)分布范圍0.52%~8.89%（平均3.9%），除2個樣品在1%~2%之間為好生油巖外，48個樣品均大于2%，為很好生油巖，占96%。25個氯仿瀝青“A”樣品質(zhì)量分?jǐn)?shù)分布范圍為0.004 6%~0.655 8%（平均0.296 9%），其中大于0.1%有20個，占80%，為好生油巖，分布在0.05%~0.1%之間有5個，為較好生油巖；有機(jī)質(zhì)類型為I型和Ⅱ1型，以生油為主；10個樣品Ro分布范圍為0.7%~0.9%，有機(jī)質(zhì)整體均已進(jìn)入低成熟階段，成熟烴源巖面積為40~60 km2，分布在南、北次洼，是斷陷的主力烴源巖。

由于烴源巖以低熟為主，生排烴能力相對較弱，往往就近聚集成藏。優(yōu)質(zhì)烴源巖控制了油藏分布[3-4]，“近源成藏”特征非常明顯，即油藏瀕臨生烴洼陷分布，以短距離運(yùn)聚為主，油藏圍繞生烴洼陷呈環(huán)帶狀分布，油氣分布與優(yōu)質(zhì)烴源巖平面分布高度吻合（圖5）。

3.2 陡坡控砂

轉(zhuǎn)換斜坡（Relay ramps）又稱走向斜坡、斷層轉(zhuǎn)換帶，發(fā)育于雁列斷層系中兩條相鄰斷層的相互重疊部分。由于轉(zhuǎn)換斜坡連接一條斷層的上盤和另一條斷層的下盤，使二者平緩過渡，斷層系的下盤代表構(gòu)造低帶，所以進(jìn)入盆地的分支水系易于在轉(zhuǎn)換斜坡合并流入盆地。在很多盆地，斷層系下盤地層被剝蝕碎屑物質(zhì)進(jìn)入盆地的通道都是轉(zhuǎn)換斜坡[5-7]。轉(zhuǎn)換斜坡控制了主體沉積體系的發(fā)育和分布。

圖5 彰武油田彰武斷陷九佛堂組V段烴源巖厚度和儲量疊合圖

九佛堂組沉積時期，南北兩條斜列的控洼斷層之間形成的轉(zhuǎn)換帶發(fā)育扇三角洲沉積體系，而斜坡帶物源不發(fā)育（圖6）。

圖6 彰武斷陷九佛堂組III段沉積相圖

3.3 相帶控藏

斷陷內(nèi)主力儲層九Ⅲ、九Ⅳ段砂體具有縱向疊合連片、橫向不連通，砂體變化快等特征。九佛堂組儲層厚度在60~350 m之間，變化很大，盆地中部九Ⅲ段砂體較為發(fā)育，厚度11~46 m（平均32 m），向南部次洼減?。▎紊绑w厚度0.5~9.6 m，平均單層厚度1.9 m），反映出扇三角洲前緣主河道砂體向側(cè)翼減薄的特征。總體上看，具有砂層多、厚度變化大特征，砂體間以泥巖、泥質(zhì)粉砂巖相隔，隔層分布不穩(wěn)定，各小層分布不穩(wěn)定，單砂層分布不連續(xù)。

凹陷中部已發(fā)現(xiàn)油藏主要以扇三角洲前緣水下河道砂體為主要儲層，儲層巖石類型主要為砂巖和含礫砂巖。含礫砂巖包括了含礫細(xì)砂巖、含礫中砂巖和含礫粗砂巖，膠結(jié)物含量少，粒間孔隙發(fā)育，油層的孔隙度平均16%、滲透率平均2.4×10-3μm2，儲集物性較好。

凹陷南部主要以扇三角洲前緣河道間沉積砂體為主，巖性為泥質(zhì)粉砂巖，孔隙度平均6.0%、滲透率0.4×10-3μm2，儲層物性較差。由此可見優(yōu)勢相帶對油藏起主控作用。

而斜坡帶九佛堂組沉積時主要位于前扇三角洲相，砂體不發(fā)育。鉆遇的砂體以泥質(zhì)粉砂巖為主，砂地比不到20%，儲層物性較差，不能成為有利儲層，故油氣顯示較弱。因此，斜坡帶九佛堂組有利儲層刻畫精度是制約斜坡帶勘探進(jìn)展的關(guān)鍵因素。

3.4 構(gòu)造富集

構(gòu)造是控制彰武油田的油藏富集的關(guān)鍵因素。彰武斷陷斜坡帶、洼陷帶和斷階帶有利構(gòu)造部位油氣相對富集。

3.4.1 斜坡帶形成構(gòu)造背景下的上傾尖滅巖性油藏

九佛堂組Ⅲ、Ⅳ段沉積期，轉(zhuǎn)換斷層控制的陡坡物源推進(jìn)入湖，形成的扇三角洲前緣砂體受九佛堂組后期抬升構(gòu)造作用影響在斜坡帶形成上傾尖滅砂體，南、北部洼陷九V段烴源巖與扇三角洲砂體直接接觸，油氣向中部鼻狀構(gòu)造帶富集，形成構(gòu)造背景下的上傾尖滅巖性油藏。彰武2井區(qū)發(fā)育5條北東向斷層，這些斷層與巖性共同對油氣聚集起到遮擋作用，層內(nèi)構(gòu)造控制著油氣的富集程度。

3.4.2 洼陷帶形成受油源斷層控制的構(gòu)造油藏

阜新組末期發(fā)生的構(gòu)造反轉(zhuǎn)在彰武斷陷的洼陷帶形成一條北東向斷層，在該晚期斷層的控制下形成了一系列斷鼻構(gòu)造圈閉。與此同時，九佛堂組油藏受斷層影響發(fā)生油氣二次運(yùn)聚，在沙海組底部煤層封蓋作用下，油氣運(yùn)聚到鼻狀構(gòu)造圈閉成藏。彰武8井區(qū)沙海組油層主要分布在北東向斷層下降盤一側(cè)受斷層控制的逆牽引構(gòu)造中，分析認(rèn)為該油藏主要是由于構(gòu)造抬升破壞了下部的原生油藏，油氣沿斷層向上運(yùn)移，并最終在相對淺部的斷層附近聚集形成次生油藏。

3.4.3 斷階帶形成與烴源巖具有良好側(cè)向?qū)雨P(guān)系的構(gòu)造—巖性油藏

控洼斷層與控盆斷層之間形成的斷階帶具有與生烴洼陷側(cè)向?qū)拥臉?gòu)造背景優(yōu)勢，九佛堂組V段烴源巖與斷階帶火山巖的對接關(guān)系是決定斷階帶能否成藏的關(guān)鍵因素，而火山巖儲層物性條件對油藏能否富集起到制約作用[8]。與北部斷階帶成藏對比，南部斷階帶構(gòu)造圈閉與九佛堂組V段烴源巖具有直接對接關(guān)系，儲層為層狀安山巖，儲集空間主要是裂縫，孔隙度1.6%~22%（平均11.5%）、滲透率0.02×10-3～43.3×10-3μm2（平均2.56×10-3μm2），發(fā)育基質(zhì)孔隙，兩層測試均獲工業(yè)油流；而北部斷階帶構(gòu)造圈閉與九佛堂組V段烴源巖沒有直接對接關(guān)系，油氣要經(jīng)過長距離運(yùn)移，且儲層為大套玄武巖，儲集物性較差，故油氣顯示級別較低，沒有獲得油流。

4 結(jié)論

（1）彰武斷陷主要發(fā)育構(gòu)造、構(gòu)造—巖性、巖性三種油藏類型。

（2）彰武斷陷油氣成藏具有低熟近源、陡坡控砂、相帶控藏、構(gòu)造富集的特征。

（3）彰武斷陷斜坡帶、洼陷帶、斷階帶分別發(fā)育有構(gòu)造背景下上傾尖滅巖性油藏、受油源斷層控制的構(gòu)造油藏、與烴源巖具有良好側(cè)向?qū)雨P(guān)系的構(gòu)造—巖性油藏三種油藏類型。

（4）松南新區(qū)發(fā)育20多個與彰武具有相似成盆、成烴、成藏條件的小型凹陷，其中東勝、東大壩、大冷、甘旗卡斷陷最為典型，鉆井揭示這四個斷陷與彰武斷陷發(fā)育相同的供烴層系，即九佛堂組底部穩(wěn)定沉積的湖相泥巖，九佛堂組也均具有兩泥夾一砂的沉積組合序列，發(fā)育陡坡物源。但反轉(zhuǎn)剝蝕期改造程度不同，現(xiàn)今殘留的凹陷與原型之間具有較大差異，制約了地質(zhì)認(rèn)識和勘探進(jìn)程。因此，通過彰武斷陷成藏分析、建立成藏模式，對指導(dǎo)其他小斷陷的勘探部署、推進(jìn)松南地區(qū)的勘探具有重要意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]董清水，趙占銀，劉招君，等．半地塹式斷陷盆地的油氣成藏模式——以松遼盆地梨樹斷陷為例[J]．吉林大學(xué)學(xué)報（地球科學(xué)版），2003，33（1）：43-47．

[2]汪立君，郝方，陳紅漢，等．中國淺層油氣藏的特征及其資源潛力分析[J]. 地質(zhì)通報，2006，25（9）： 75-83．

[3]胡朝元．生油區(qū)控制油氣田分布——中國東部陸相盆地進(jìn)行區(qū)域勘探的有效理論[J]．石油學(xué)報，1982（2）：9-13．

[4]白玉彬，趙靖舟，方朝強(qiáng)，等．優(yōu)質(zhì)烴源巖對鄂爾多斯盆地延長組石油聚集的控制作用[J]．西安石油大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2012，27（2）：1-5．

[5]孫思敏，彭仕宓，汪新文，等．東濮凹陷長垣斷層系中轉(zhuǎn)換斜坡的特征與油氣勘探[J]．石油勘探與開發(fā)，2003，30（1）：22-24．

[6]李學(xué)艷，王秀娟，侯加根．伸展域構(gòu)造變換帶內(nèi)部構(gòu)造類型研究[J]．中國煤田地質(zhì)，2005，17（2）：1-3．

[7]HUS R， ACOCELLA V， FUNICIELLO R， et al. Sandbox models of relay ramp structure and evolution[J]. Journal of Stuctural Geology， 2005， 27（3）： 459-473.

[8]郭洪宇，韓雙．彰武斷陷義縣組火山巖油氣成藏條件分析[J].海洋石油，2014，34（4）：39-43．

Analysis of Hydrocarbon Accumulation Characteristics in Small Scale Depression in the New Exploration Area in Southern Songliao Basin —An Example of Zhangwu Fault Depression

LI Dan, YU Lei, FAN Xuepei
（Research Institute of Exploration and Development of SINOPEC Northeast Oil and Gas Company, Changchun 130026, China）

Abstract：There are more than twenty small fault depressions in newly registered blocks of SINOPEC in southern part of Songliao Basin, with an effective area of 100~300 km2, and present residual thickness less than 3 000 meters. In these depressions, the tectonic evolution history, hydrocarbon generation and petroleum accumulation process are similar. According to the study results on the characteristics of hydrocarbon accumulation in Zhangwu fault depression, it is indicated that the oils were generated from low mature source rocks, and near the source material. The sand body distribution is controlled by steep slope, the reservoir distribution is controlled by sedimentary facies, and hydrocarbon accumulation is controlled by structures. Then, hydrocarbon accumulation models are established for slope belts, depressions and step faulted belt.

Keywords：Zhangwu fault depression; low maturity near the source material; sand body distribution controlled by steep slope; reservoir distribution controlled by sedimentary facies; hydrocarbon accumulation controlled by structures

中圖分類號：TE122.3

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

DOI:10.3969/j.issn.1008-2336.2016.01.017

文章編號：1008-2336（2016）01-0017-06

收稿日期：2015-07-20；改回日期：2015-09-18

第一作者簡介：李丹，女，1981年生，工程師，2004年畢業(yè)于中國地質(zhì)大學(xué)勘查技術(shù)與工程專業(yè)，從事地球物理勘探工作。