大民屯凹陷西部斜坡带沙河街组油气成藏控制因素分析

胡振华

(中国石油辽河油田公司，辽宁 盘锦 124010)

大民屯凹陷是我国东部断陷湖盆中油气储量丰度较高的凹陷之一［1－2］，在 800 km2的勘探面积内已勘探到3.7亿 t的地质储量，资源探明程度达64%。虽然该凹陷勘探程度很高，但是该凹陷开展二次三维地震精细采集以来［3］，随着地震资料处理及解释技术的不断提高和地质认识的深化，该区潜山勘探仍取得了较大突破［4－5］。由于对古近系油气藏富集规律和成藏控制因素缺乏系统分析和认识，制约了该区古近系的勘探进程。本文主要根据高精度三维地震资料的解释成果，在已发现油气藏的基础上，对其类型进行总结分析，并对油气成藏的控制因素进行研究，力求揭示不同类型油气藏的分布规律，为拓展大民屯凹陷西部沙河街组勘探提供理论依据。

1 地质概况

研究区古近系含油层系主要分布在沙四段和沙三段中下部。研究区油气勘探始于20世纪70年代，勘探目标主要针对古近系沙河街组三段构造油气藏，沙三段构造相对单一，没有发现一定规模的储量。从1986年至2000年，在钻探潜山的同时兼探沙河街组，发现西部沈257、沈268、沈279及沈267等沙四段砂砾岩体油藏，显示了西部地区沙四段较好的勘探前景，但由于储层变化快、油藏分布规律复杂，发现的油藏多孤立存在，后期勘探开发效果不理想。研究区沙三段构造相对简单，西侧受西边界断层控制，构造破碎及高角度走滑断层归位问题等影响构造的准确落实，制约了油气的进一步勘探，仅发现沈1、沈241和沈232断鼻和断块圈闭型油气藏。东侧处于中央断裂背斜构造带的西翼，构造位置相对较低，油气成藏条件较差。2011年局部高点钻探沈324井，沙三二亚段1907.3—1910.1 m井段获得日产油60 m3的高产工业油流，展示沙三段构造低部位的微幅构造也具有形成油气藏的可能。近年来，大民屯凹陷基岩勘探取得重大突破，特别是2011年胜西低潜山探明储量达2470.11×104t，而古近系的勘探则相对滞后。为了加快古近系的勘探步伐，达到增储稳产的目的，需要对大民屯凹陷西部沙三、沙四段油气成藏控制因素进行分析，研究该区的油气分布规律及油气藏形成的主控因素，为推动研究区古近系勘探及储量发现提供依据。

2 油气藏类型及分布特征

2.1 油气藏类型

(1)构造油气藏。研究区沙三段和沙四段均发育有构造油气藏，特别是在沙三段中，构造油气藏普遍发育，以断块型油气藏为主，还发育有断鼻油气藏。受多期构造运动影响，在凹陷西边界主干断层及派生沈184断层等北东向断层控制下，古近系地层整体表现为一北东走向展布西倾的单斜构造，被一系列近东西向次级断层切割，形成多个复杂断块。沙四段沈279断块型油藏具有高部位为油气层、低部位为水层的油气分布特征，为典型的构造油气藏。大民屯凹陷西坡沙四段油气分布特征见图1。

图1 大民屯凹陷西坡沙四段油气分布特征

(2)岩性油气藏。岩性油气藏由储层岩性或物性变化而形成的圈闭成藏，因此，岩性油气藏既可是沉积作用(岩性圈闭)，也可是成岩后生作用(物性圈闭)而形成的圈闭成藏。其最主要的特点是油气分布受岩性和物性控制明显，主要分为砂岩透镜体、砂岩上倾尖灭型等岩性油气藏。由于该区沉积物源多，河流频繁改道，因此具有形成多层次、广泛分布的岩性油气藏的地质条件。沙四上亚段远端滑塌浊积扇沉积砂体被沙四段暗色泥岩包裹，优先捕获油气;砂体分布范围小、沉积厚度薄，受断裂破坏较少，形成完整的岩性油气藏，成为沙四段主要的油藏类型之一。

(3)构造－岩性油气藏。构造－岩性油气藏是指在一定的构造背景下，油气分布主要受构造和岩性双重控制，即油藏的高部位受断层封堵的同时，还受储层岩性、物性横向变化的控制。西部沙四段呈北东向东倾单斜构造形态，近东西向断层控制下形成多个断块圈闭;扇三角洲砂砾岩体近源沉积，岩相、物性变化较快，形成沈257、沈268、沈278和沈281等构造－岩性油气藏(图2)，油气主要分布在构造高部位和内部储层物性相对较好的部位。

图2 大民屯凹陷西坡构造－岩性油气藏

2.2 油气分布特征

研究区古近系含油层系主要分布在沙四段、沙三三和沙三四亚段。研究区沙三段构造相对简单，东部处于中央断裂背斜构造带的西翼，构造位置相对较低，已发现的储量零星分布在西部沈1、沈241和沈232断鼻和断块圈闭中，局部地区的微幅构造具有形成油气藏的可能。大民屯凹陷沙四段已发现储量主要集中在西部地区，有沈257、沈268、沈279及沈267等沙四段砂砾岩体油藏和沈640、沈232等浊积岩体油气藏。整体上研究区古近系油气藏分布具有如下特征。

(1)优势岩相控制油气分布。研究区靠近西部物源区，沙四段和沙三段沉积类型多样，继承性发育不同类型储集体。沙四段扇三角洲相沉积砂砾岩体近源堆积范围广，沿安福屯西断层控制的沟槽中，多个扇体由南到北呈朵叶状分布。前缘水下分支流河道厚度较大，达200～300 m，沈257和沈268扇三角洲前缘砂砾岩体为油气聚集的有利场所。水进体系域滑塌浊积扇沉积体被暗色泥岩包裹，易形成岩性油气藏。研究区已发现的胜21、胜25、沈230等浊积岩体普遍含油，单层厚度薄，为透镜状展布，平面上具有一定的分布范围。沙三段沉积时期，由于后期构造抬升，沉积相由扇三角洲相逐渐过渡为河流相，且该区一直处于主要物源的供给区，储集砂体分布相对稳定，有利的砂体与有利的构造圈闭相配置，控制着油气藏的分布。

(2)有利的构造部位控制油气富集。大民屯凹陷发育2套断裂系统［6－7］，北东向西掉断层控制潜山和沙四段油气藏的形成，东西向南倾断层影响沙三段构造油气藏的形成。对于沙四段这种大套的砂砾岩体油气藏，有利的构造条件控制油气分布。目前该区发现的沈257、沈268、沈279等油气藏普遍具有断裂背斜圈闭或断块圈闭的构造形态，即使对于北东向展布的单斜圈闭，南北两侧受砂岩岩性控制，油气也主要分布在构造高部位。

(3)断层控制油气在纵向上的分布。断层对油气分布的控制作用主要表现在2个方面:一是运移通道作用;二是侧向封堵作用。大民屯凹陷特殊的埋藏史使沙三三亚段－沙四段处于异常高压封闭中［8］，沙三二与沙三三亚段之间构成的封隔箱顶板呈区域性分布，阻止了油气的向上运移。局部地区断裂活动持续进行，特别是晚期构造运动，对封隔箱起到一定的破坏作用，油气沿断层垂向运移。三台子洼陷内发育的花状构造和荣胜堡洼陷发育的泥岩底劈构造也进一步印证了晚期构造活动对深层油气保存、浅层油气聚集的影响。从沈186泥岩压实曲线也可看出，西部边界断层、沈184断层活动时期较长，至馆陶期仍有活动，为油气的多期次垂向运移提供了条件，研究区内沈241块沙三二亚段油气聚集就是油气沿断层向上运移的例证(图3)。同时，断裂发育地区油气相对富集，特别是对于沙四段厚层砂砾岩体，储层垂向渗率条件较差，断裂对于低渗透储层的改造起主要作用，从沈268块勘探开发效果看，靠近断裂附近，油层厚度大，油气相对富集。

图3 大民屯凹陷泥岩压实曲线

3 油气藏成藏控制因素分析

3.1 优质生油岩是油气成藏的基础

大民屯凹陷是“小而肥”的生油洼陷，沙四段发育多个生油洼陷。研究区内分布有安福屯、平安堡生油洼陷，其南北与荣胜堡洼陷、三台子洼陷相接，为油气成藏提供了良好的保证。生油岩主要有沙四段暗色灰黑色泥岩、灰褐色油页岩和沙三段泥岩，分布范围广，沉积厚度大。

沙四下段油页岩分布在安福屯断层以东地区，面积为260 km2，厚度为100～280 m。综合各项地化指标，沙四段油页岩有机质丰度最好，有机碳含量异常高，最高达10.52%，平均为8.56%，氯仿沥青“A”和总烃含量都高于其他层位，属于好－极好生油岩。沙四上段泥岩全区广泛分布，最大厚度达1000 m，平均厚度达300～500 m，TOC平均为1.9%，氯仿沥青“A”含量为0.07%，总烃含量为(165～500)×10－6，综合评价属于中等－好生油岩(表1)。

大民屯凹陷烃源岩的生烃潜力受有机质丰度的制约，TOC小于1.0%的地层的生烃潜量(S1+S2)小于1.0 mgg，有机碳含量与生烃潜能之间的正相关性说明大民屯凹陷的有机质质量较好，沙四段下部生烃潜量明显高于其他层位(平均可达24%)，为油气的形成提供了良好的物质基础。

表1 大民屯凹陷西部沙四段生油岩有机质丰度统计表

3.2 有利圈闭控制着油气的聚集

研究区圈闭的形成与构造、沉积的共同作用有关，即以构造圈闭、原生型地层岩性圈闭以及二者的复合圈闭为主，尤以复合型圈闭为主，其对应的油藏类型包括构造油气藏、岩性油气藏和构造－岩性油气藏，构造－岩性这种复合油气藏最为发育。

圈闭不但控制着油气藏的构造形态、发育规模和埋藏深度，还影响着油气的分布特征，构造油气藏具有构造高点控油、边底水分布的特点。本区靠近西部物源，扇三角洲前缘砂坝、水下分流河道及远端滑塌浊积岩等砂体广泛发育，储层的岩性、物性变化很快，具有形成岩性圈闭的地质条件。实际上，单纯的构造圈闭或非构造圈闭都较为少见，绝大多数为二者的复合圈闭。根据储层预测结果，对全区已发现的油气层进行了横向追踪。结果表明，沙三段主要发育构造油气藏，沙四段单纯的构造圈闭和岩性圈闭较少，95%以上为构造与岩性的复合圈闭。

3.3 有效储层是油气成藏的关键

在一定的构造和沉积条件下，储集体发育程度、储集性能的好坏等因素影响油气的分布。只有当砂体内部的孔渗条件达到一定临界值时，砂体才能接受来自外部烃源岩中的油气，构成有效储层。研究表明，有效储层的形成受沉积作用、成岩作用和构造活动共同影响。沉积作用中母岩性质、搬运距离、水动力机制等因素控制碎屑岩成分、结构特征以及优势岩相带原生孔隙的发育状况;压实、胶结、溶蚀及交代等一系列成岩作用控制原生孔隙的保存和次生孔隙的形成，这些都直接影响到碎屑岩的储集条件。构造作用对低孔－特低渗砂砾岩体储层的改造作用也十分显著。

西斜坡发育不同类型的沉积砂体为油气成藏提供了丰富的储集空间。沙四段扇三角洲前缘砂体沉积厚度较大，呈扇群分布，平面及纵向有一定的分布。储集岩结构成熟度普遍较低，埋深一般大于2800 m，原生孔隙已降低至10%，在此深度以下的砂岩必须依靠次生孔隙才能成为有效的储层。尽管成岩作用可形成一定次生孔隙，但孔隙之间连通性较差，黏土矿物充填、碳酸盐胶结及石次生加大又降低了孔隙之间的连通性，影响油气平面分布与垂向渗滤。断裂作用一方面形成大的油源断层，使沙四段储集体和生油岩得以有效沟通，油气在纵深和平面不断运移;另一方面产生微裂缝，对低孔－特低渗储层的储集空间和渗透性能改善起重要作用。沈257、沈268等井沙四段含油层段储层孔隙度普遍小于15%，渗透率一般为1×10－3μm2，属于低孔－特低渗储层，初期试油一般为干层，经后期压裂后产能较高。同时从已知油气藏中油气分布情况可以看出，油气依附的主要断层分布在构造高部位，靠近断层的储集体油层厚度大、产能较好。

沙三段储集体为三角洲相和河流相沉积，储层的成分成熟度和结构成熟度相对较高，同时埋深相对较浅，一般小于2600 m，原生孔隙得到一定保存，储集性能好，与有利的构造位置相匹配，具有很好的含油性。

3.4 多类型生储盖组合是油气成藏的必要条件

研究区发育沙四段和沙三四亚段2套优质烃源岩，其中沙四段烃源岩又可分为下部的油页岩和中上部的湖相泥质烃源岩。储集层广泛发育，主要包括沙四扇三角洲前缘砂体和浊积砂体、沙三段的扇三角洲和三角洲砂体。沙三二、沙三三段之间广泛分布的压力封隔层构成良好的区域盖层条件。根据研究区盖层、储层和烃源岩层的相对位置和特征，可以把生储盖组合划分为互层式、侧变式和串通式3种。

互层式生储盖组合指在地层剖面上生油层与储层相互交替出现，生油层既是烃源层又是盖层，如研究区沙三四亚段三角洲前缘砂坝砂体与湖相泥岩组合。

侧变式生储盖组合是由于岩性、岩相在空间上的变化而导致生、储、盖层在横向上发生变化而形成的。这种组合多发育在断陷型生油凹陷向边缘斜坡过渡带或隆起的斜坡上，由于岩性、岩相横向发生变化，以生油层和储层同属一层为主要特征，二者以岩性的横向变化方式相接触，油气以横向的同层运移为主。沙四段扇三角洲和滑塌浊积扇沉积砂体与沙四段湖相泥岩呈横向指状交叉式过渡，构成侧变式生储盖组合。沙三段三角洲的前缘相砂体直接下超沉积在沙四的湖相泥岩之上，构成一个向上变粗、变浅的旋回，由于有多个三角洲旋回，在剖面上三角洲前缘砂体与同期的湖相泥岩在大范围内也构成侧变式组合，在小范围内构成互层式组合。

串通式组合是次生成油组合，即生油层与储油层在纵向上不直接相接，而是由于断层和不整合面的串通作用将生油层生成的油气运移到储油层中。研究区沙三二段和沙三三段的绝大多数生储盖组合属于此类。同时由于沙四段大套砂砾岩体内部垂向渗滤作用较差，有效断层的串通作用也是油气成藏的关键因素。

4 结论

通过对辽河盆地大民屯凹陷西部沙河街组油藏类型及其特征研究表明，研究区存在3种类型油气藏，即:构造油气藏(断块油气藏、断鼻油气藏)、构造－岩性油气藏、岩性油气藏，总体具有油水分布复杂多变、储层横向变化快、控制因素复杂等特点。精细解剖已开发油藏，总结出该区油气藏主要受4种因素控制:(1)沙四段巨厚的烃源岩为油气成藏提供了坚实的物质基础;(2)断裂发育，多期构造活动及沉积作用形成多种圈闭类型，为油气聚集提供了有利场所;(3)沉积砂体继承性发育，有效储集砂体与适宜的构造条件相匹配是油气运移的主要场所;(4)不同类型生储盖配置关系形成多元化成藏组合类型，这些条件决定该区具有良好的油气成藏条件，控制不同层系、不同构造部位发育不同类型的油气藏，对油气分布具有重要影响。

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