网毯式成藏体系结构与油气成藏特征

刘桠颖,徐怀民,张 健,胡 斌,叶 春,张 晓

(1.中国石油大学资源与信息学院,北京 102249;2.新疆油田勘探开发研究院,新疆乌鲁木齐 830011)

网毯式成藏体系结构与油气成藏特征

刘桠颖1,徐怀民1,张 健2,胡 斌2,叶 春2,张 晓2

(1.中国石油大学资源与信息学院,北京 102249;2.新疆油田勘探开发研究院,新疆乌鲁木齐 830011)

利用网毯式成藏体系的研究思路,对准噶尔盆地白垩系油气成藏规律进行分析,研究网毯式成藏体系结构与油气成藏的关系。结果表明:准噶尔盆地油气成藏体系可划分为毯状仓储层、油源通道网层和油气聚集网层 3个层次,其中仓储层以岩性地层油气藏为主,聚集网层以构造油气藏为主;总体上油气分布呈沿层发散,顺断汇聚的特点;分布稳定、物性好、厚度大的仓储层和沟通仓储的断裂及不整合是准噶尔盆地网毯式成藏体系结构中油气成藏的主控因素。

准噶尔盆地;网毯式油气成藏体系;断裂;仓储层;油气成藏

张善文[1]提出网毯式油气成藏体系的概念,开拓了隐蔽油气藏勘探的新思路,表明在不发育与烃源岩直接相接的油源断层的区域,仍然可以有油气聚集成藏。国内很多学者从成藏体系结构、油气运聚和动态平衡等方面进行了研究[1-6],认为对仓储层内部岩相结构、形态、输导性和储集性的研究是网毯式成藏体系研究的关键,围绕仓储层开展工作,进而讨论其与油源断层的组合关系、在油气网毯式成藏过程中所起的作用是网毯式成藏体系的研究思路[2]。准噶尔盆地腹部陆南地区缺乏直接沟通深部油源的深大断裂,却在浅层呼图壁河组 (K1h)地层中油气聚集成藏。准噶尔盆地白垩系底砾岩储层物性好,分布广,具备仓储层的特征,但多见油气显示少成藏,油气仅输导过路。笔者拟借鉴网毯式油气成藏体系的研究思路,分析准噶尔盆地白垩系油气成藏体系结构以及油气藏的成藏和定位,为准噶尔盆地浅层油气藏勘探开拓新的领域提供思路。

1 准噶尔盆地网毯式成藏体系结构

网毯式油气成藏体系是它源油气通过网毯式聚集形成的次生油气藏组合[1]。网毯式成藏体系形成的前提是存在将下伏地层中的油气输送到仓储层的油源断裂网,并发育有分布稳定、物性好、厚度大的砂砾岩体作为仓储层[7-8]。

准噶尔盆地白垩系自身生烃能力差,油气主要来源于成熟的二叠系烃源岩和二叠系、三叠系、侏罗系已形成的油气藏[9-10]。白垩系地层内部除呼图壁河组(K1h)和清水河组(K1q)含砂丰富外,其他层段厚度大于10 m的砂层少见,不足以形成自生自储的大油气田。白垩系下伏地层具有沟通油源的断裂,底部发育可以作为毯状仓储层大面积分布的底砾岩层,内部发育沟通仓储层的次级断裂,具有网毯式成藏体系特征[11-12]。网毯式成藏体系包含油源通道网层、仓储层和油气聚集网层 3个部分(图 1)。

图 1 盆地白垩系网毯式油气成藏体系结构示意图Fig.1 Sketch map about configuration of fault-fracture mesh petroleum plays of Cretaceous i n basi n

1.1 油源通道网层

油源通道网层是由断开白垩系下覆地层的断裂和不整合面组成的不规则网状结构,成藏作用是为白垩系提供油气。长期活动的油源断裂规模、活动期次及其与烃源岩的成烃期次匹配关系是白垩系油气源是否充足的关键。

组成油源通道网层的要素为断裂,其次为不整合面,再次为连通砂体。盆地主要发育 4组断裂:①北东向断裂体系,主要分布于车排子及准东地区,断裂多断至白垩系下部,为燕山期末或更早就已成型的多期断裂,个别断裂喜山期有所活动,断至古近系;②北西向断裂体系,主要分布于盆地北部或北缘,以向南逆冲伴随右行走滑为主,并衍生出一些小型北东向或近南北向的压扭或花状断裂;③近东西向断裂体系,主要分布在南缘,向北强烈逆冲,伴随走滑、拉分、拆离,结构十分复杂;④近南北向的压扭性断裂为主的断裂体系,主要分布于车排子地区。这些断裂都是以周缘山系隆升及向盆内逆冲而形成的,大部分断至白垩系或古近系,是白垩系成藏沟通下部油源的主要渠道。不整合主要包括石炭纪与二叠纪之间不整合,二叠纪早期与晚期之间不整合,三叠纪晚期与早、中侏罗世的不整合,中、晚侏罗世之间以及侏罗纪与白垩纪之间的区域性不整合,这些不整合为油气侧向运移的主要通道,在这些不整合面上下发育的砂体对油气的运移也有促进作用。

1.2 毯状仓储层

毯状仓储层由白垩系底部发育的底砾岩层(K1q1)组成,具有分布范围大、储层连通性好的特点。成藏作用是存储二叠系 -侏罗系幕式输导的油气,这些油气进入白垩系地层后并不稳定,一方面油气可沿连通性好的仓储层呈发散式运移,在适宜条件下在仓储层圈闭内成藏,另一方面油气可沿断裂呈汇聚运移方式进入上覆聚集网层形成构造、岩性和构造—岩性复合油气藏。

仓储层为河流、三角洲环境下形成的各类岩屑砂岩、长石质岩屑砂岩,分布广泛且岩性变化较大,盆缘以辫状河相砾岩、砂砾岩为主,腹部广大地区及北三台一带以三角洲相细砂岩、砂岩、粉砂岩为主,厚度为 10～50 m,较东部济阳坳陷的仓储层厚度(平均 251 m,最厚 600 m)薄[1]。腹部三个泉凸起及西北缘红山嘴一带较薄,厚度约为 25 m,北三台、四棵树及北部边缘地层较厚,一般大于 30 m。储层物性在区域上有差异。北部及近盆腹区底砾岩的储集性能要相对好些,平均孔隙度为 15%,平均渗透率为 51.16×10-3μm2,多为中孔低渗 -中孔中渗储集层;东部及西北缘地区储集物性差异大,孔隙度为 3.57%～31%,渗透率为 (0.01～800)×10-3μm2,从低孔低渗到中孔高渗的储集层都有。卡因迪克区储层物性略差,平均孔隙度为 3.66%,渗透率为(0.1～60)×10-3μm2,为差—极差储层。

虽然较东部济阳坳陷仓储层发育厚度薄,储层物性差,但是准噶尔盆地白垩系底部广泛发育的不整合面与底砾岩储层相配合使得油气在仓储层中得以“成毯”和“溢散”(图 2)。

白垩系底砾岩形成时期是构造活动相对活跃,含油气系统油气成藏的关键时期[13],此时正值昌吉凹陷二叠系烃源岩生排烃时期,三叠系—侏罗系烃源岩也逐步进入低熟—成熟演化时期[14-16]。活跃的构造运动不仅是圈闭形成的重要因素,也是对前期已形成的油气藏进行改造,促使油气重新再分配的契机,同时生成许多浅层断裂并沟通油源。加之白垩系底部风化作用有效改造了不整合面下储层的物性[17-18],为油气输导提供便利,广泛发育的底砾岩为油气运聚提供空间,形成了良好的储运结构。

图 2 仓储层底砾岩与不整合关系Fig.2 Relation between storage layer basal conglomerate and unconform ity

油气“成毯”是指油源网层的油气沿断裂、不整合面或连通砂体进入仓储层,在仓储层内汇聚形成油毯。油毯的“溢散”是指仓储层内的油气发生再次运移和聚集。一方面油气沿与油源沟通的断裂纵向输导进入仓储层,另一方面油气沿仓储层内高速公路侧向输导,输导距离取决于仓储层的性质和分布。例如车─莫低凸起带仓储层聚集来自盆 1井西凹陷二叠系的油气,在石西凸起带的底砾岩层(K1q1)见多井油气显示,油气沿着不整合面在仓储层中成毯溢散,在缺乏油源断裂的石南 31井区形成岩性油气藏,该区底砾岩层厚度大,物性好;在发育浅层断裂的石东 2井区形成低幅构造油气藏,该区砂砾岩层上部以中、粗砂岩为主,为高孔高渗的好储层,中下部以细砂岩为主,为中孔低渗的中等储层(图 3)。

1.3 油气聚集网层

油气聚集网层由白垩系内部断裂和湖侵、高水位期形成的透镜状或树枝状砂砾岩体组成,发育在清水河组上部 (K1q2-K1q6)以及呼图壁河组 (K1h)和连木沁组 (K1l),主要功能是汇聚来自于输导层中的油气形成各类油气藏。成藏规模及分布取决于圈闭规模及断裂与岩相的组合关系。

图3 车 莫低凸起带仓储层油气运聚模式Fig.3 M odel about petroleum m igration and accumulation of storage layer in Che-M o low uplift area

聚集网层储集体是一套三角洲和湖泊相沉积,以褐色、灰色细砂岩为主,储层总体厚度大,单层砂体较薄、层数多、横向变化快,有利于形成岩性油气藏。例如车 64井位于红 -车断裂下盘的沙门子鼻隆上,发育多期的三角洲水下分支河道砂体叠合,聚集周围断裂输送的油气形成岩性油气藏。

发育在白垩系地层中,由差异性升降造成的各类中小型的张性断裂对于油气在聚集网层中成藏起到了重要的作用,这类断裂多分布于车排子、陆梁、白家海、沙丘河至北三台等古隆起发育地区。例如陆粱隆起三个泉凸起背斜带上的陆 9井区,呼图壁河组 (K1h)构造为简单的近东西向短轴背斜,在背斜东倾末端发育一条陆 113井正断裂,断距为 15～20 m,断开层位为侏罗系和白垩系清水河组,沿该断层运聚来的油气在三角洲水下分支河道砂体中聚集,被周围的滨浅湖相泥岩封堵形成砂岩透镜体岩性油气藏。

2 油气成藏特征

2.1 与仓储层有关的油气成藏

油气藏沿不整合面在仓储层分布有 5种类型:①油气在仓储层顶部的微构造砂岩体中聚集,砂岩体上部被泥岩封堵,形成低幅构造型油气藏;②位于油源断裂附近,仓储层内断裂和岩性上倾尖灭组合,油气沿断裂侧向充注聚集成断块型和断块 -岩性型油气藏;③位于斜坡和古凸起之上,地层因超覆而终止,储层上倾方向尖灭被上覆泥岩地层遮挡或物性变差或沥青封堵,形成地层超覆型油气藏;④底砾岩之下的淋滤带和风化或半风化黏土层构成储盖组合,油气汇聚在高渗淋滤带内,沿不整合面侧向充注,被风化黏土层封闭,聚集成不整合遮挡型油气藏[18];⑤由仓储层内储层非均质性差异形成的局部遮挡岩性油气藏(图 4)。

图4 仓储层 聚集层内油气成藏组合Fig.4 O il-gas reservoir form ing assemblage in storage layer and meshwork layer

2.2 与聚集层内有关的油气成藏

在白垩系聚集网层中,主要有 4种类型油气藏:低幅背斜型、断块型、断块 -岩性型和岩性型。除岩性型为气藏之外,其他 3类均为油藏(图 4)。

2.3 油气分布规律

油气藏的分布与圈闭和油气运移通道及指向密切相关。陆南断裂带、基南断裂带、红车断裂带、帐北断裂带是重要的油气富集带,在断裂带及相邻斜坡带,既发育断块型油气藏,又发育地层超覆不整合型油气藏和背斜型油气藏。油气藏在纵向上主要分布在不整合面附近的储层中,且储层多为河流和三角洲沉积成因砂体,说明油气藏除受断裂控制外,还受岩相和不整合面的影响。油气分布还具有明显的区带性:车莫低凸起以低幅背斜油气藏为主,具有多套出油层位,油气来源主要是邻近的盆 1井西凹陷和东道海子北凹陷;西北缘以断块、地层型油气藏为主,与断裂相伴生,储层较为单一;东部以背斜、断块油气藏为主,辅以地层超覆不整合油气藏,储层以白垩系底部砂砾岩为主,油气主要源于阜康凹陷。

总体而言,目前准噶尔盆地白垩系已知油气分布总体呈现沿层发散 (底砾岩层、不整合面)、顺断汇聚(白垩系内断裂)的特点,油气主要富集层位在呼图壁河组和清水河组地层中,主要富集区带为各斜坡中部,其中陆梁坡折区油气最富集。

3 结 论

(1)准噶尔盆地网毯式油气成藏体系由下部油源通道网层(由白垩系下覆地层的断裂和不整合面构成不规则网状结构)、中部毯状仓储层(白垩系底砾岩层和不整合面)和上部油气聚集网层 (白垩系内部断裂和连通砂体构成的不规则网状结构)组成。其中毯状仓储层分布稳定,主要为河流和三角洲沉积成因砂体,储层物性好,油源通道网层断裂发育。

(2)广泛分布、发育稳定的仓储层和沟通仓储的断裂及不整合是准噶尔盆地网毯式成藏体系油气成藏的主控因素。

(3)仓储层以岩性地层油气藏为主,兼有断块、断块 -岩性等构造油气藏。聚集网层以构造油气藏为主。油气分布总体呈现沿层发散 (底砾岩层、不整合面)、顺断汇聚(白垩系内断裂)的特点。

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(编辑 徐会永)

Configuration of fault-fracture mesh petroleum plays and oil-gas accumulation character

L IU Ya-ying1,XU Huai-min1,ZHANG Jian2,HU Bin2,YE Chun2,ZHANG Xiao2
(1.School of Resource and Info rmation Technology in China University of Petroleum,Beijing102249,China; 2.Exploration and Developm ent Research Institute,Xinjiang O ilfield,U rum chi830011,China)

Using the fault-fracture mesh petroleum plays research method,the oil and gas reservoir forming rules in the Cretaceous of JunggarBasin were analyzed,and the relationship of fault-fracture mesh petroleum plays and oil-gas accumulation was researched.The results show that the petroleum accumulation system in JunggarBasin can be divided into three layers,including carpet type storage layer,meshwork layerofoil source passage andmeshwork layerofoil and gas accumulation.In this configuration,lithologic stratigraphic oil and gas reservoir is the main reservoir type in storage layer,structural reservoir is the main reservoir type in meshwork layer of oil and gas accumulation.In generally,oil and gas distributed along the layer and accumulated and followed fault.The stable distribution,good physical properties,and a large thickness of the storage layer and fracture and unconformitywhich is connected with the storage layer are the main controlling factors for hydrocarbon accumulation in the configuration of fault-fracture mesh petroleum plays in JunggarBasin.

JunggarBasin;fault-fracture mesh petroleum plays;fracture;storage layer;oil-gas accumulation

TE 122.1

A

10.3969/j.issn.1673-5005.2010.02.004

1673-5005(2010)02-0019-05

2009-11-08

国家重大专项课题(2008ZX05001)

刘桠颖(1978-),女(汉族),四川简阳人,博士研究生,主要从事油气田地质研究工作。