西部凹陷基底结构及油气成藏特征
2009-12-30 08:52刘敬刘宝鸿钱宝娟等
特种油气藏 2009年1期
刘 敬 刘宝鸿 钱宝娟等
摘要：针对西部凹陷基底各构造层的地质结构特点，深化基底各构造层特征研究，深入探讨基岩油气藏成藏特征及分布规律，创新地质认识，取得了良好的勘探效果。通过研究，建立了变质岩、碳酸盐岩内幕成藏模式以及基底多层结构成藏模式，有效地指导了勘探实践。陈古2、兴古9等14口预探井和风险探井——赵古井的成功钻探，有望在该区带形成亿吨级储量规模。
关键词：基底结构；基岩油气藏；内幕成藏；多层结构成藏；辽河油区；西部凹陷
中图分类号：TEl22.3文献标识码：A
前言
辽河坳陷的石油地质勘探已有40余年的历史。随着地质研究的逐步深入，油田经历了从初具规模到高速发展的阶段。随着勘探程度逐步增高，石油地质的研究对象已涉及坳陷内各层系可能成藏的各种构造、岩性圈闭和不同类型的基岩油气藏。
辽河坳陷西部凹陷油气资源丰富，已累计上报探明石油地质储量15.34×108t。近几年来，基岩油气藏勘探不断取得突破，已成为目前西部凹陷勘探的重点和寻找规模储量的重要领域。近年来，西部凹陷基岩油气藏勘探不断取得新成果，马古1井深层潜山油气藏勘探取得突破，兴古7井发现了太古界基岩内幕油气藏，开拓了勘探的新领域。为此，加强西部凹陷基底结构和特征研究，深化基岩油气藏成藏特征及地质理论认识，对指导整体勘探部署具有重要意义。
1区域地质背景
1.1大地构造位置
按槽台学说，辽河坳陷位于华北地台的东北部，隶属辽冀台向斜，它与辽东湾共同列为地台的三级构造单元——下辽河坳陷区，基底具有华北地台型的地质演化和类似的结构特征。
按板块学说，辽河坳陷及其邻区均位于欧亚板块东部陆缘区。欧亚板块以日本岛东侧的深海沟为界，与太平洋板块相邻。在中、新生代，包括中国东部在内的大小不同盆地的形成、演化，都与太平洋板块向欧亚板块的俯冲密切相关。
此外，辽河坳陷又位于郯庐断裂带上，在中、新生代，郯庐断裂的活动及运动方式对坳陷内基底的改造和盖层的发育演化都有着重大影响。
1.2基底发育演化
辽河西部凹陷位于下辽河坳陷区的西部，是在古隆起背景上发育的新生代大陆裂谷，其基底发育演化及组成具有华北地台的共性，又与燕辽沉降带的构造、沉积演化密切相关。该凹陷前第三系基底由太古界、中上元古界(含部分下古生界)和中生界等不同地质历史时期的构造层组成。研究区位于南起西八千，北至牛心坨，面积约2 560km2。
自中元古代始(1800—800Ma)，在华北地台的北缘，内蒙地轴内侧，以蓟县为中心长期发育坳槽型海相沉积，主体走向呈东西向，延伸到辽宁境内，由于受内蒙地轴与沈阳一山海关古隆起控制，转向北东方向，这就是华北地台上重要的构造单元一燕辽沉降带。该带的发育是自西向东逐步扩展，中元古代早期海槽仅延伸到辽西朝阳地区，至中元古代大红峪、高于庄组沉积时期，海槽进一步向北东方向扩展，进入西部凹陷范围，杨庄、雾迷山组亦在原范围内发育，沉积了一套碳酸盐建造为主的海相沉积。区内缺失相当于南方震旦系的地层。
经过约2.7×108a的抬升、剥蚀，华北地台进入稳定的广海沉积演化阶段(即早古生代地质时期)，时限大致为530-438Ma。中奥陶沉积末期，全球性的加里东运动使华北地区整体抬升，遭受剥蚀夷平。直至白垩纪初，西部凹陷范围才接受广泛分布的小型断陷沉积。
1.3基底地层特征
前人研究认为，大致以清源一山海关(古陆)为界，辽东、辽西的前第三系有着明显的差异，并归纳为辽东型、辽西型2大类。西部凹陷的基底以辽西型为主，大洼以南的清水洼陷基底、中央凸起南段的海外河潜山及以南的基底应归属辽东型。辽西型与辽东型地层存在如下区别：
(1)辽西型太古界变质程度较深，以混合花岗岩、片麻岩为主，副变质岩较少；辽东型太古界以副变质岩较多为特征，可见较多的斜长角闪岩、浅粒岩、变粒岩等。
(2)辽东型缺少中元古界，上元古界与古生界十分发育；辽西型中元古界十分发育，上元古及古生界不如辽东型发育，地层厚度较薄。
(3)侏罗纪晚期，辽西地区开始隆起，盆地迅速消亡。因此，上侏罗统成为侏罗纪盆地的最高层位，火山岩发育。辽东地区则不同，侏罗纪的大部时间里处于隆起状态，从侏罗纪晚期开始裂陷直至早白垩世，因此辽东地区的晚中生代盆地的最低层位是上侏罗统。
2基底地质结构特征
本区钻遇的太古界应分属2个构造单元。小洼以北，包括兴隆台潜山钻遇的太古界呈北东向展布，应属山海关一清源古陆的北段；清水洼陷、欢喜岭、齐家、西八千等地区钻遇的太古界是山海关一清源古陆的南段。通过区域地质背景分析认为，大红峪组沉积时期，燕辽沉降带的范围已到达盘锦、沈阳、铁岭地区。元古界分布范围主要在凹陷中、北段西侧的杜家台一曙光地区，呈北东向展布，与东侧太古界多为断层接触关系，局部地段尚可呈现超覆接触关系。
综合分析认为，区内元古界基底结构是一个北东轴向的内部结构十分复杂的残留向斜，属曙光向斜的南段。在燕辽沉降带经燕山运动回返成台褶带期间，区内元古界经历强烈褶皱、断裂等构造变动，在西侧出现一组北东走向的逆冲断层，同时还发育一组北西走向的平错断层，使基底结构进一步复杂化。
辽河地区中生界构造单元按盆地成因可分为大型断陷盆地、小型断陷盆地以及其他地区3种类型。而西部凹陷的中生界结构更有其特殊性，即边部间有外部断陷伸入，中部既有缺失，又有山间、山麓堆积。
西部凹陷基岩分布可划分为6个带，分别是凹陷西部边缘潜山带、西斜坡古潜山带、曙光低潜山带、兴隆台古潜山带、东部陡坡小洼一冷123古潜山带和牛心坨古潜山带。这6个潜山带中，曙光低潜山及其以西地区，包括杜家台古潜山、曙光古潜山、胜利塘古潜山等均为中上元古界及古生界，余者均为太古界变质岩系。
3基岩储层特征
3.1储层岩石学特征及分布
辽河坳陷西部凹陷元古界、太古界变质岩系油气储集岩，由一套区域变质岩、混合岩以及极少量受构造作用改造成的碎裂(动力)变质岩组成。
西部凹陷碳酸盐岩类型包括颗粒碳酸盐岩、泥微晶碳酸盐岩、混积岩等。
辽河坳陷内残留有古近纪火山岩，但以中生界火山岩为主。中生界火山岩由下至上从偏基性逐渐过渡到中性、中一酸性、酸性。
西部凹陷基岩储层岩性复杂，分布非均质性强。古生界、中上元古界的碳酸盐岩储集体主要发育在西部缓坡带北部的高升潜山及曙光古潜山，呈北东向带状展布。
变质岩储层岩石以浅粒岩、混合岩等暗色矿物含量较少的岩性为主，约占85％。受构造影响的碎裂(动力)变质岩只在兴隆台潜山个别地区发现。浅粒岩、混合岩类主要分布在杜家台潜山、马
圈子潜山、欢喜岭潜山、小洼潜山及牛心坨潜山北部小部分地区，极少数变质岩孤立地分布于曙光古潜山，角闪质岩类呈纵向分布在雷家潜山，片麻岩类在兴隆台潜山和双台子潜山发育。变质岩储集体岩性横向上呈条带状展布，纵向上呈层状展布。
中生界火山岩呈孤岛状零散分布于欢喜岭潜山、兴隆台潜山和齐家古潜山。
3.2储集层及储集空间类型
按结构分类可分为内层型(内幕型)、山头型和层错型。按储集空间组合分类可分为溶洞一裂缝型、宏观裂缝型和微观裂缝型。
按岩性分类可分为碳酸盐岩储层、火成岩储层和变质岩储层。
储集空间主要分为2类，分别为孔洞和裂缝。孔洞的发育主要见于碳酸盐岩和火山岩中，裂缝主要有构造缝、溶蚀缝、砾间缝、风化缝、晶间缝和解理缝。
3.3储集层储集性能
西部凹陷基岩岩性多为变质岩类，孔隙度整体非均质性强。随着深度增加，孔隙度值减小。
孔隙度最发育的岩性为碳酸盐岩类，为I类储集岩；孔隙度较发育的岩性为变质石英砂岩和石英岩等浅粒岩类、混合花岗岩及部分火山岩类(凝灰岩)，为Ⅱ类储集岩；火山角砾岩、片麻岩、混合片麻岩类为第Ⅲ类储集岩；斜长角闪岩为第Ⅳ类储集岩。
4基岩油气成藏条件
4.1烃源岩条件
西部凹陷发育古近系沙四段、沙三段、沙一二段及东营组4套烃源岩。由于其形成环境、母源输入、生烃演化和潜山匹配关系等方面存在差异，决定其对油气成藏贡献不同。
沙四段烃源岩发育于裂谷初始裂陷阶段，该套烃源岩有机质丰度高，类型好。有机碳一般在2％-3％，洼陷中心部位有机碳高达4％-5％。有机质类型主要为I型和Ⅱ。型，是一套极好烃源岩。
沙三段烃源岩机质丰度高、类型好。有机碳一般在2％左右，洼陷中心部位有机碳高达3％以上。有机质类型主要为Ⅱ。型，其次为I型和Ⅱ。型，是一套优质烃源岩。
4.2输导体系
分析研究表明，西部凹陷油气以侧向运移为主，油气沿凹陷上倾方向，由洼陷至斜坡、由低至高、由近油源圈闭向远油源圈闭运移。
通过对潜山油气运移途径分析认为，主要有如下几种运移路径：
(1)潜山直接与上覆生油层接触，局部缺失火山岩构成“天窗”，形成油气垂向上运移良好的通道。
(2)生油洼陷及生油层中的油气通过不整合面和相互交切的断面，与断至深洼中的断层相沟通，依次侧向注入到远近不等的潜山圈闭中”]。
(3)房身泡组火山岩中发育的裂缝为油气的垂向运移提供了重要的通道。
4.3基岩油藏的成藏模式
依据不同的主控因素，建立了研究区多种成藏模式的分类方案。
(1)依据距离油源的远近可将成藏模式划分为3种类型：源域内型潜山成藏模式、源边型潜山成藏模式和源外型潜山成藏模式。
(2)依据潜山的埋藏深度可将成藏模式划分为3种类型：低潜山成藏模式、中潜山成藏模式和高潜山成藏模式。
(3)依据潜山储层发育的位置和特征将成藏模式划分为3种类型：碳酸盐岩内幕潜山成藏模式、变质岩内幕潜山成藏模式和全山型(山头型)潜山成藏模式。
(4)依据圈闭、油源、输导层及储层的配置关系可将成藏模式划分为3种类型：外生内储倒置型成藏模式、侧向接触式成藏模式和断面或不整合面远距离输导源外型油气成藏模式。
(5)依据潜山勘探的难易程度将油气成藏模式划分为隐伏型潜山成藏模式和显露型潜山成藏模式。
5基岩油气藏勘探及效果分析
5.1兴隆台一马圈子潜山带
该潜山带为西部凹陷的基岩隆起带，具有非常优越的油源条件和封盖条件。马古1井和兴古7井在太古界获得高产工业性油气流，表明兴隆台地区低潜山以及潜山深层均富集油气。马古3井首次在辽河盆地4300m深潜山发现了油气层，这对于认识深层潜山储层物性条件，纵向上突破含油气深度界限都具有重大的地质意义。2006年完钻的预探井兴古8井，评价井兴古7—1、兴古7—3井，开发井兴气9井在潜山深层均见到较好的油气显示，从而发现了潜山内幕油气藏，创新了地质认识，开拓了勘探的新领域。
2007—2008年，利用新采集的城市三维地震资料在太古界重新落实有利面积95km2，预测资源量28500×104t，部署了兴古9、陈古2等14口预探井。
陈古2井和兴古9井在太古界试油分别获得35.52m3／d和13.7 t／d的工业性油气流，兴古12井在太古界试油获得日产油54.8m3／d、日产气9147m3／d的高产工业性油气流。
5.2冷家潜山一中央凸起南部倾没端潜山带
该潜山带紧邻清水和陈家洼陷，具有良好的烃源岩条件，沙三段成为该潜山的有利盖层。多期强烈的构造活动不仅为为裂缝的发育提供了有利的条件，同时深大断裂也构成油气运移的主要通道。
该带勘探面积约600km2，在太古界最新落实圈闭面积83km2，预测资源量11 620×104t。通过综合研究，首选位于工区中北部的洼57南潜山作为勘探目标，部署了总公司级风险探井——赵古1井。该井在太古界井段试油，压裂后5mm油嘴放喷求产，日产油31.89m3／d，日产气2574m3／d。
赵古1井的钻探成功，实现了中央凸起基岩油气藏勘探的重大突破，同时展现了其广阔的勘探前景。
5.3西部斜坡潜山带
该潜山带毗邻鸳鸯沟洼陷、清水洼陷和盘山洼陷，具有新生古储的有利油源条件。
西部斜坡潜山带是基岩勘探程度比较高的地区，大部分已发现的潜山油藏位于该构造带。通过对该带已发现油藏的评价，认为紧邻洼陷的源边山近油源，成藏条件较好，而且大部分潜山均未发现明显的油水界面，按照潜山内幕油气藏的新认识，在以往探明油藏的下部仍然存在进一步探索的空间。
杜古潜山主体部位为一古地貌圈闭。通过工作，新落实圈闭2个，面积7km2，预测资源量3260×104t，部署了杜古105和杜古106井2口预探井。
杜古105井潜山全井段套裸测试，折算日产油75t／d。该井在探明储量界面之下获得高产工业油流，充分展示了西部潜山带的整体勘探潜力。
6结束语
由于对复杂地下地质条件认知的局限性，地质认识的突破就成为勘探发现的最大潜力。近几年来，辽河坳陷西部凹陷基岩油气藏的勘探不断取得新进展，综合分析认为，创新认识是勘探取得成功的关键。只有不断的探索求新，才能使石油勘探之路越走越宽，越走越辉煌。
参考文献：
[1]钱宝娟兴隆台古潜山储层特征及成藏条件研究[J]特种油气藏，2007，14(5)：35～37.
[2]刘敬兴隆台一马圈子古潜山油气藏勘探研究[J]特种油气藏,2006，13(1)：46～49.
[3]谢文彦辽河探区油气新进展与下步勘探方向[J]中国石油勘探，2005，10(4)：1—9.
[4]孟卫工富油气坳陷深化勘探做法与体会[J]中国石油勘探200510(4)：10-15.
