泌阳凹陷深凹区岩性油藏发育规律

吕明久,马义忠,曾 兴,何 斌

(中石化河南油田分公司,河南 南阳 473132)

泌阳凹陷深凹区岩性油藏发育规律

吕明久,马义忠,曾 兴,何 斌

(中石化河南油田分公司,河南 南阳 473132)

通过对深凹区岩性油藏成藏条件的分析认为:沉积控制了深凹区岩性油藏的空间分布;三角洲前缘发育优质储集体及优质烃源岩;湖侵体系域是优质烃源岩发育的有利层位,也是油气富集的有利层位。以此指导泌阳凹陷深凹区岩性油藏勘探,选择泌阳凹陷较大型沉积体系——侯庄三角洲前缘、古城三角洲前缘及平氏扇三角洲前缘为岩性油藏勘探突破点,其湖侵体系域为岩性油藏勘探突破的层系。在侯庄三角洲前缘安店地区泌 354井及多物源交汇处的毕店地区泌 359井取得新突破,打破了深凹区油气勘探的阻滞局面。

泌阳凹陷;岩性油藏;三角洲前缘;湖侵体系域;油气聚集

引 言

泌阳凹陷自“九五”末油气深化勘探以来,在北部斜坡带及南部陡坡带均取得了突破性进展,然而在深凹区岩性油藏勘探却未有任何进展。随着泌阳凹陷深化勘探的不断深入,“突破禁区,下凹找油”已迫在眉睫。针对泌阳凹陷深凹区岩性油藏的发育规律的研究亦明显滞后于勘探实践的发展需求,在某种程度上制约了凹陷油气藏勘探及整体部署,因此,迫切需要对其进行系统研究,以加快该类油气藏的勘探突破。洲、东北部的候庄辫状河三角洲、南部的平氏扇三角洲三大物源体系砂体继承性发育,是构成泌阳凹陷储层发育的物质基础。至核一段时泌阳凹陷已被三角洲平原填平补齐,仅在局部残留有小湖盆。

泌阳凹陷发育的南北两大物源体系,多个砂体环绕生油区分布,砂体以扇形或指状从凹陷边缘伸向生油区内。由于生、盖层面积大,砂体分布广,大于 20%的砂层分布范围就占生、盖层区面积的88%以上(图 1)。砂体与生、盖层大面积接触为油气运移和聚集创造了条件。

南部扇三角洲砂体平面展布为扇形,其前缘亚相构成了泌阳凹陷南部的几个油田的主要储层。其中平氏扇三角洲规模最大,砂体由南向北呈扇形展布,从南西向北东方向,沉积微相的分布依次为近源水下分支流河道微相—中远水下分支流河道微相—河口坝微相—远砂坝、前缘席状砂微相。平氏三角洲油气聚集量最大,是双河、赵凹油田的主要储层;栗园砂体规模较小,是安棚油田的主要储集层。栗园扇三角洲砂体在平面上具有南东—北西向展布特点,平面几何形态呈扇形或舌状。由于栗园扇三角洲砂体分布范围较小,远砂坝、前缘席状砂微相带较窄,而水下分支流河道微相带较宽,因此栗园砂体的单砂层厚度变化大。

北部的侯庄三角洲砂体是泌阳凹陷分布最广的

1 泌阳凹陷沉积体系分布特征

泌阳凹陷物源丰富,砂体发育,具典型陆相伸展断陷盆地的多物源、快速堆积的特征[1]。南部沿边界断裂发育了平氏、栗园、梨树凹、下二门、长桥等一系列规模大小不等的扇三角洲砂体,北部斜坡带则发育了侯庄、王集、张厂、古城等一系列三角洲砂体,这些砂体多伸入深湖—半深湖区,生储油层互间,油气具有向外运移的良好输导条件[2]。轴向物源 (即东西向水系)在古近系具继承性,尤其是东北端入湖的三角洲和西北端入湖的三角洲自核三段前就已具雏形,核三、核二段向盆内的进积和加积逐渐加强,期间西北部的古城、张厂三角砂体,分布面积可达200 km2,向南直插入深凹区至安棚一带。该砂体主要表现出 2个展布方向,一支沿孙岗—下二门向南展布,另一支沿新庄—王集向西展布,构成了下二门、王集、新庄油田的主要储集层。

图 1 泌阳凹陷沉积体系与油气分布关系

西北斜坡发育有古城、张厂 2个远源三角洲,面积分别为 70 km2和 65 km2。古城三角洲砂体呈北西向伸长的舌状展布,走向与狭窄的古城鼻状构造一致,被南西西走向的断裂系统横切形成古城断鼻群,油气呈聚敛式向西北运移,同时被断层阻挡形成以断鼻油藏为主的古城油田。从形态上看,砂体呈朵状体深入湖盆,主体方向延伸 11 km,侧向延伸 2 km,主体面积 20 km2。

2 三角洲前缘相带的岩性圈闭成藏条件

2.1 三角洲前缘相带优质烃源岩发育

沉积物中有机质的多少取决于沉积环境中生物的多少和氧化 -还原条件。其中生物的多少与养分供应的多少密切相关。研究表明,最有利的有机质富集场所是三角洲前缘的分流间湾,前三角洲次之,深湖区最低(表 1)。

表 1 泌阳凹陷核三段不同沉积环境有机碳含量

从藻类分布特征看,三角洲前缘和前三角洲地带藻类丰富,如位于平氏扇三角洲前缘——前三角洲的双河地区,核二段Ⅱ砂组藻含量为 13.9%,核二段Ⅲ砂组藻含量为 5.6%;位于古城—侯庄三角洲前缘——前三角洲的北部斜坡内带,核二段Ⅱ砂组藻含量为 110.2%,核二段 Ⅲ砂组藻含量为5.4%。深湖区藻类含量较少,位于深湖区的安棚地区核二段Ⅱ砂组藻含量 3.8%,核二段Ⅲ砂组藻含量为 1.3%。泌阳凹陷核桃园组中的藻类主要是园球藻、盘星藻、渤海藻和褶皱藻,不同的地区,藻类含量不同,三角洲前缘地带和前三角洲地带多,而深湖区少。藻类是有机质的重要来源,因此藻类多的地区,有机质含量通常也较高。

三角洲前缘分流间湾和前三角洲环境有机质和藻类含量比深湖区高是由于前两者有 3个有利条件:①邻近河口,河流带来的丰富养分供给充分,生物繁荣,有机质产量高;②水体较深,属于还原环境,有利于有机质保存;③沉积速度较快,也有利于有机质保存。而深湖区虽然水深,环境是还原的,有利于有机质保存,但由于养分供应不如前三角洲,有机质产量低。此外,其沉积速度也较慢,不利于有机质保存。

2.2 核三段不同砂组烃源岩的分布特征

对于凹陷的主要目的层段——核三段自上而下分 8个砂组,即Ⅰ—Ⅷ砂组,按构造旋回可分为核三上段和核三下段;其中Ⅰ—Ⅳ砂组属核三上段,Ⅴ—Ⅷ砂组属核三下段。总体上说来,核三上沉积时期湖侵范围比核三下广,因此核三上的暗色泥岩比核三下发育,而核三上的有机碳含量普遍比核三下高。对于砂组来说,凡是暗色泥岩含量高的砂组,其有机碳含量也高,而这些砂组也是湖侵广的层位。从藻类分布看,湖侵期藻类发育。例如核三段的 8个砂组中,Ⅰ砂组湖侵最广泛,其藻类含量也最高;其他砂组也类似。

2.3 三角洲前缘相带储集体物性

凹陷的储层主要形成于三角洲环境。三角洲相中,不同亚相和微相形成的储层其质量是不同的。首先,三角洲前缘沉积的储层的质量比三角洲平原的好,这主要表现在 2个方面:一是物性好,二是砂体侧向连续性好。三角洲前缘处于浅湖区,波浪作用强,水体能量高。水下分流河道带来的砂质沉积物又受到湖浪的淘洗,来回搬运,因此砂体分选、磨圆较好,泥质含量低,孔隙发育,储集层物性好。此外,浅湖沿岸流的可将砂质沉积物平行湖岸侧向搬运和改造,因此砂体侧向连续性好,呈席状。而三角洲平原上,沉积物一旦在分流河道中沉积下来,就再也不动了,没有二次搬运、分选和磨圆,尤其是洪水期的沉积,因此其分选和磨圆比三角洲前缘的差,泥质含量高,孔隙发育的较差。此外,由于没有沿岸流的侧向搬运和改造,砂体侧向连续性较差,尤其是曲流河三角洲。这种差别,是泌阳凹陷中绝大部分油气储集在三角洲前缘砂体中的重要原因。至于前三角洲,以泥岩沉积为主,但发洪期和风暴期可有薄层砂岩、粉砂岩沉积。这类砂体由于沉积于低能环境,泥质含量高,储集层物性差。其次,砂体的高渗透带与微相密切相关,通常位于分流水道砂体和河口坝砂体内,高渗透带的走向与砂体的等厚线平行,即水流方向平行,砂体厚度大的带也是渗透率高的带。

凹陷发育 3种类型的三角洲,即扇三角洲、辫状河三角洲和曲流河三角洲。不同类型的三角洲,其砂体的储集层物性有一定差异。曲流河三角洲最好(如古城油田),平均孔隙度为 33%、平均渗透率为 1.102μm2;辫状河三角洲次之 (如王集油田),平均孔隙度为 19.3%、平均渗透率为 0.84 μm2;扇三角洲相对最差 (如双河油田),平均孔隙度为 18.9%、平均渗透率为 0.716μm2。

2.4 三角洲前缘相带具有形成岩性圈闭的有利条件

根据层序地层学研究,在湖侵期和高位期,三角洲前缘相带一般发育退积式或进积式准层序。伴随着岸线的后退,沉积物在斜坡上的堆积使得斜坡坡度逐渐大于沉积坡度,易发生断裂或滑塌形成断坡扇;再者,三角洲砂前缘相带水下分流河道和浊流沟道砂体发育,受沉积古地形限制和湖水波浪的改造作用,可形成砂岩透镜体和一定规模的滩坝砂沉积[3-4]。这些砂体被非渗透性的深湖泥岩所围限,可形成岩性圈闭;或者与周边隆起构造配置形成岩性侧缘尖灭圈闭。

3 实例分析

泌阳凹陷近期油气勘探在富油气凹陷“满凹含油”“下洼找油”等勘探理念指导下[5-7],跳出二级构造带范围,实施全凹陷整体部署与勘探,其中把岩性油气藏作为近期主要勘探目标,把三角洲前缘作为岩性油藏突破的有利区带,把湖侵体系域作为岩性油藏勘探突破的有利层系,利用地震属性分析、储层预测等手段[8-9],在侯庄三角洲前缘程店地区部署的泌 354井及古城、平氏等三角洲前缘多物源交汇处毕店地区部署的泌 359井取得突破,打破了泌阳凹陷洼陷区岩性油气藏勘探沉寂多年的阻滞局面。

3.1 侯庄三角洲前缘安店地区泌 354井的突破

泌 354井部署在泌阳凹陷最大的侯庄三角洲前缘的安店地区,是泌阳凹陷首轮油气勘探 30多年后的第 1口下凹探井。通过对该区岩性油气藏成藏控制作用的分析,认为侯庄三角洲前缘是最有利的岩性油藏发育区,并把湖侵体系域的核三段二、三砂组作为勘探的主要目的层,开展砂层对比追踪,并应用地震波形及平均加权频率分析等开展岩性油藏预测,在程店南部核桃园组三砂组中段发现近似透镜状砂体,部署泌 354井钻探。泌 354井设计井深 3 300 m,在 1 923～3 043 m录井见油气显示 60 m/16层,解释油层 15.9 m/5层,差油层 18 m/4层,完井后对 2 761.4～2 777.9 m试油,获 68 t/d的高产工业油流,天然气 3 800 m3/d。该井的成功勘探,表明老区可找到新的岩性油藏勘探领域。目前,相继部署泌 364井、泌 365井展开进一步勘探,泌阳凹陷深凹区岩性油藏有望成为明后年储量主要接替区。

3.2 古城、平氏等三角洲前缘多物源交汇处毕店地区泌 359井的突破

该井设计井深 2 273 m完钻,录井在井深 976～2 074 m见油气显示 105 m/38层,其中油斑 45 m/12层,油迹 43 m/16层,荧光 17 m/10层。测井解释在井段 976.6～1 976.4 m解释油层 12 m/5层,差油层 17.1 m/7层。在 1 649.5～1 665.4 m井段,测试二开抽汲日产油为 26.13 t/d。该井在毕店地区首次发现高产含油区块,展示泌阳凹陷老区精细勘探的较大潜力。

4 结 论

泌阳凹陷深凹区岩性油藏空间分布受沉积作用控制;三角洲前缘发育优质储集体及优质烃源岩;同时也是油气富集的有利层位。因此,泌阳凹陷较大型沉积体系——侯庄三角洲前缘、古城三角洲前缘,平氏扇三角洲前缘为岩性油藏发育的有利区带。结合具体的勘探开发实践,在侯庄三角洲前缘程店地区部署的泌 354井及多物源交汇处的毕店地区部署的泌 359井取得新突破,打破了深凹区油气勘探的阻滞局面,为泌阳凹陷后续的油气勘探提供有力的指导和借鉴。

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编辑 林树龙

TE122.2

A

1006-6535(2010)05-0026-04

20091230;改回日期:20100629

中石化股份公司项目“泌阳凹陷稳产资源基础及关键技术”(P08036)

吕明久 (1961-),男,高级工程师,1984年毕业于西北大学石油及天然气地质专业,主要从事油田勘探研究及管理工作。