渤海湾盆地深南油田油气成藏条件与潜力分析.pdf

第 卷 第 期 年 月 世 界 地 质 文章编号:()渤海湾盆地深南油田油气成藏条件与潜力分析张丹扬 赵玉政 陈鹏 朱洪武 杨尚霖 王德海 吉林大学 地球科学学院 长春 中国石油天然气股份有限公司华北油田分公司 第五采油厂 河北 辛集 吉林大学 地球探测科学与技术学院 长春 摘要:深南油田位于渤海湾盆地冀中坳陷中部的深县凹陷 研究区内断层发育 油气分布受到断层影响 属于典型的构造油气藏 通过油藏分布规律研究 深南油田油源主要来源于沙河街组一、三段烃源岩 储层条件良好 上部具有一套稳定泥岩盖层 东营组与沙河街组油气从深凹区沿输导层横向运移形成原生油气藏 明化镇组与馆陶组为油气沿断层纵向运移形成的次生油气藏 潜力研究认为 台 区块深层东营组、沙河街组存在油气藏 泽、泽 区块具有较好的断层疏导体系 浅层具有油气成藏潜力关键词:构造油气藏 成藏条件 馆陶组 明化镇组 深南油田 渤海湾盆地中图分类号:文献标识码:/收稿日期:修订日期:基金项目:国家自然科学基金项目()第一作者:张丹扬()男 硕士研究生 主要从事石油地质学方面研究:通信作者:王德海()男 副教授 主要从事石油地质、沉积学方面研究:.:引言深南油田位于渤海湾盆地冀中坳陷中部的深县凹陷地区 为典型的断陷湖盆 前人研究认为深县凹陷为早盛型湖盆 沉积中心较多 并且面积较小 渤海湾盆地地区断裂发育密集 平面展布错综复杂 走向多变 冀中坳陷位于渤海湾盆地西北部 是一个以新生代沉积为主的坳陷沉积厚度达 可划分为 个二级构造单元 研究区内构造类型复杂多样 断层分布不均导致油气分布规律较为复杂 目前 研究区进入中高含水开发阶段 其中浅层(、)构造较为简单 地层相对平缓 构造幅度较低 深层()构造较为复杂 断裂发育、断块破碎 构造落实难度较大 同时还存在储层相变快、砂体连通认识不清等问题 导致油田剩余潜力认识难度大 严重制约着油田高效开发与稳产笔者在前人研究的基础上 通过测井、试油、地震等数据资料 从烃源岩、储盖组合、油气运移以及油气成藏等方面对深南油田进一步研究 详细评价区域成藏条件 对有利区带进行潜力分析 区域地质概况深南油田位于河北省深州市大堤乡 构造位置处于冀中坳陷深县凹陷深南构造带核部(图)属于被一系列断层切割的复杂断块油藏 主要含油层系为 、油层埋深 研究区主要研究范围包括泽 区块、泽 区块、台 区块以及台 区块 其中台 区块位于泽 区块浅层部位 深南油田发现沙河街组一段、沙河街组三段、东营组、馆陶组以及明化镇组等多个含油层系 深南油田在新生界共经历了 期主要构造运动 分别为喜山运动、幕 沙河街组与东营组为断陷构造发育阶段 馆陶组、明化镇组以及平原组为坳陷构造发育阶段(表)图 深县凹陷位置(据文献 修改)()第 期 张丹扬 等:渤海湾盆地深南油田油气成藏条件与潜力分析 表 深县凹陷构造发育史 地层界系组段地层代号成藏阶段构造运动构造发育新生界第四系新近系古近系平原组明化镇组上段下段馆陶组东营组一段二段三段沙河街组一段二段三段四段储生喜山运动幕喜山运动幕(华北运动幕)喜山运动幕(华北运动幕)坳陷阶段断陷阶段 成藏条件分析 烃源岩条件冀中坳陷古近纪以来的二次生烃作用是石炭二叠系煤系成藏的基础 研究区沙河街组及东营组均具有较好的油气显示 沙一段及沙三段为 套主要烃源岩层系 沙三段沉积末期 研究区经历了一次大规模的构造运动 对应沉积的断陷发育阶段 这一时期 深县凹陷沉积中心开始发生大规模沉降 湖盆面积不断增大 周边凸起为深县凹陷提供了充足的物源 形成良好的烃源岩条件 凹陷中心含有厚达 的烃源岩层系 总有机碳含量为 其中沙三段烃源岩已达到生油门限 在东营组沉积末期开始大量生、排烃 因此 沙三段烃源岩可以作为深南油田良好的烃源岩基础沙一段沉积末期 地层缓慢抬升 在构造应力作用下湖盆面积不断减小 盆地逐渐趋于平缓 主要发育三角洲平原相 河道砂体广泛分布根据沙一段、沙三段烃源岩总有机碳含量、氯仿沥青“”含量、总烃含量等数据判断 沙一段与沙三段烃源岩均为较好的烃源岩类型(表)表 深县凹陷地区生油岩地化统计指标 地化指标东营组沙一段沙二、三段沙四段孔店组均值样品数平均值样品数平均值样品数平均值样品数/有机碳/氯仿沥青“”/总烃/()烃/有机碳 饱和烃/芳香烃 奇偶优势比()分级差生油岩较好生油岩较好生油岩差生油岩 世 界 地 质 第 卷 物源方向分析沙一段早期 受冀中坳陷虎北断裂及深北断裂持续活动影响 凹陷沉积中心下沉并且向深县转移 导致深县凹陷沉积了一套暗色泥岩 为本区重要的含油区 沙一段末期 区域抬升作用增强 地形变缓 西北方向的物源极其充足沙河街组、东营组、馆陶组沉积时期 深南油田位于西部缓坡带深县古河道流经部位 物源供给充足 沉积了一套河流相地层 根据区域构造发育特征 自馆陶组开始 研究区整体处于坳陷发育阶段 构造发育较平稳 没有发生大的构造抬升和突然的沉降 因此明化镇组沉积体系应与馆陶组一致 属于河流相沉积从成分成熟度看 由西北到东南 石英含量逐渐增高 成分成熟度逐渐增大 说明离物源区越来越远 因此物源为西北方向(图)从结构成熟度看 由西北到东南 颗粒的磨圆程度逐渐增大 说明离物源区越来越远 因此确定物源为西北方向(图)馆陶组岩石组分分析图 馆陶组岩石磨圆程度分析图图 馆陶组岩石类型分析 储盖特征分析研究区台 区块岩石类型以岩屑长石砂岩为主 以及少量细砂岩和含砾砂岩 据台 井岩心薄片分 析 砂 岩 中 石 英 组 分 大 于 长 石 为 岩屑为 左右 胶结物以泥质为主 含少量方解石(左右)胶结类型以薄膜状胶结为主 颗粒间为点状接触 局部为接触孔隙式胶结 中粗粒结构 分选中差 孔隙类型以原生孔隙为主 含有少量溶蚀孔隙 对台 井馆陶组 块岩心样品分析 平均孔隙度为 平均渗透率为 台 井压力恢复计算油层有效渗透率为 台 区块孔隙度及渗透率均较高 具有高孔、高渗的特点可以作为良好的储层台 区块馆陶组和明化镇组岩性为棕红色泥岩及粗砂岩 代表氧化环境 泽、泽 区块东营组岩性为灰白色砂岩、灰褐色细砂岩以及红褐色泥岩 反映较强的氧化环境 沙河街组岩性以灰色细砂岩及灰绿色、褐色泥岩为主 反映为氧化还原交替的环境(图)研究区东营组储集空间有原生、次生孔隙以及裂缝 以次生孔隙为主 粒间溶孔在深南油田中较第 期 张丹扬 等:渤海湾盆地深南油田油气成藏条件与潜力分析 图 各区块位置示意图 为常见 贴裂缝与铸模孔发育较少 储集空间中也可以见到裂缝泽 区块各小层平均孔隙度为 渗透率约为 属于中孔、低渗储层 泽 区块各小层平均孔隙度为 渗透率基本大于 属于中孔、中渗储层类型明化镇组为辫状河沉积 馆陶组为曲流河沉积 沙河街组为辫状河三角洲沉积 河道大规模延伸 发育良好 因此砂岩分布较为广泛 储层发育良好(图)研究区馆陶组岩性为中、粗砂岩夹杂色泥岩东营组为灰绿、灰、棕红色泥岩与砂岩互层 沙河街组一段为灰绿色砾岩夹灰岩、砂岩 沙河街组二段岩性为红、灰色泥岩夹砂岩 沙河街组三段岩性为灰、红色泥岩夹砂岩 岩性基本为砂、泥岩互层 泥岩作为盖层可以达到良好封闭油气的效果储集层与盖层的空间匹配为油气提供了良好的储藏空间 其中馆陶组、东营组、沙河街组油层上部为一套湖相泥岩稳定盖层 明化镇组、馆陶组油气同样与局部厚层泥岩形成的稳定盖层相关 馆陶组为主力油层 馆陶组上部为一套较厚泥岩沉积 作为盖层阻止油气向上逸散 油气运移沉积盆地内具有较发育的空隙空间 作为油气二次运移宏观通道的地质体主要有渗透性地层、断层及不整合面 其中 以断层为运移通道的油气运移有 种运移方式:横穿断层面的运移 沿着断层面的运移 断层的疏导性在很大程度上取决于断层的活动性 所以伴随断层的活动 油气发生运移注:为渗透率系数图 深南油田储层孔渗关系 世 界 地 质 第 卷 油气横向运移研究区东营组与沙河街组砂体分布广泛 沙河街组为辫状河三角洲沉积 东营组发育了一套以河流相为主的沉积体系 都具有良好的储集能力和砂体连通性(图)因此 油气在沙河街组与东营组沿着连通性砂体横向运移 沉积微相 沉积微相 沉积微相 沉积微相图 深南油田沉积微相 油气纵向运移研究区内断裂构造较为发育 几条大断裂带延伸大、断距较大、活动性较强 因此断层的疏导性较好 这些深大断裂断至基底 长期持续的活动衍生出一系列小断裂 从而油气再次运移、聚集形成一系列圈闭深南油田区域受到一系列断层切割 这些断层经过构造运动影响 持续活动 沙河街组与馆陶组第 期 张丹扬 等:渤海湾盆地深南油田油气成藏条件与潜力分析 的油气运移到浅部明化镇组与馆陶组中 研究区内油气的运移主要依靠断裂的疏导作用深南油田内油藏大多分布于断裂构造旁(图)无论是深层油气藏或者是浅层油气藏 都分布于断裂活动带的周边区域图 深南油田泽 区块 顶面含油面积 油气成藏分析研究区共发育沙河街组一段和三段 套较好的烃源岩层系 埋藏较深的烃源岩层系在大型活动断裂的影响下 沿断层继续向上运移 台 区块位于泽 区块浅层 油气显示较好(图)油气自沙河街组一、三段排出后 随着断裂不断发育活动油气沿着断层向上运移至东营组之中 进入储层后的油气在浮力及水动力的作用下 以区域断裂带和砂体为油气运移的优势通道 向深南油田构造高部位运移并在圈闭中聚集成藏 同时在构造低部位良好储集体与烃源岩连通较好的区域 也可以形成油气藏深南油田内油气藏沿着断层分布 属于典型的构造油气藏类型 油气以纵向运移为主 油气成藏主要受构造高部位以及断层控制 明化镇组、馆陶组、东营组砂岩发育 构造高部位的砂体展布规律控制着油气的分布 沙河街组是主要烃源岩层系油气以横向运移为主 砂体发育 油气藏主要受构造高部位、断层、岩性控制 主要发育岩性油气藏与构造油气藏类型东营组的隔夹层与盖层将储集体分隔成多个储集砂体 油气在断层下盘聚集、形成一系列的薄油气藏 由于油气沿断层向浅部运移过程中 遭受到一定的逸散、降解作用 造成浅部油气藏油层 世 界 地 质 第 卷厚度小生储盖组合形式为下生上储型 即油气在沙河街组形成 之后运移聚集到上部东营组、馆陶组等地层中 东营组为河流相沉积 辫状河道可以作为良好的储集层 同时东营组一段的泥岩也可以作为良好的盖层条件 油气沿深南背斜短轴方向富集两侧含油性较差 靠近断层附近油气相对富集图 深南油田 油气成藏模式 油气成藏时间深南油田位于深南构造带 受到底部潜山形态基底控制 沙河街组沉积时期形成古潜山雏形 东营组沉积阶段发生大规模构造运动 馆陶组沉积末期构造格局基本形成 上覆地层受构造应力改造发育披覆背斜构造形态 由于馆陶组构造格局基本定型 所以圈闭形成时间为馆陶组末期之前、东营组沉积末期之后 构造运动使沙河街组烃源岩层系遭受破坏 油气开始运移、聚集 形成油气藏 明化镇组沉积末期发生一次大规模构造运动 为喜山运动第幕 明化镇组与上覆地层之间为不整合接触关系 由此判断油气成藏时间应为东营组沉积末期之后、明化镇组沉积末期之前 成藏潜力与成藏特征分析 泽、泽 区块成藏潜力分析台 区块具有良好的油气显示 深南油田泽、泽 区块中沙一段与沙三段为主要烃源岩层系 发育大量连通性砂体(图)油气沿连通性烃源岩横向运移 同时研究区内断层广泛分布 伴随后期断裂活动 油气沿断层运移到上部馆陶组与东营组聚集成藏 馆陶组具有作为储层的良好条件 上部的泥岩盖层可以很好地防止油气逸散泽、泽 区块馆陶组内油气主要来源于下部东营组与沙河街组 在东营组与沙河街组已经成藏的基础上经历构造运动而二次成藏 故泽、泽 区块明化镇组与沙河街组含有油藏 明化镇组与馆陶组的构造格局和构造特征基本一致 因此预测明化镇组与馆陶组含有油藏(图)台 区块成藏潜力分析台 区块与台 区块构造特征类似 受到相同构造运动影响 同时台 区块位于泽 区块浅部位置 油气纵向运移受到断层活动影响 烃源岩主要来自于沙河街组烃源岩 深部油气沿连通性砂体横向运移 后期沿活动性断层纵向运移 运移至浅部 因此预测台、台 区块的浅层油气来源于深部油气藏 台 区块东营组与沙河街组含有油藏(图)第 期 张丹扬 等:渤海湾盆地深南油田油气成藏条件与潜力分析 图 深南油田 油气成藏模式 图 深南油田 油气成藏模式 成藏特征分析研究区内沙河街组一、三段是主要的烃源岩层系 在沙三段末期深县凹陷中心沉积了厚度约 的烃源岩层系 深县凹陷被一系列复杂断裂切割 这些断裂中一部分断裂持续活动并作为油气疏导体系起到运移油气的作用 良好的储集层为深南油田油气提供了储存条件 同时上覆泥岩作为盖层起到了防止油气逸散的作用台 区块明化镇组、馆陶组、东营组、沙河街组均具有良好的油气显示 反映出该地区断裂对油气的疏导作用 分析深南油田其他区块在成藏上具有与台 区块相类似的特征 从而判断泽、泽 区块浅部成藏 台 区块深部成藏 结论()深南油田馆陶组油气主要来源于沙河街组一、三段烃源岩 主要运移方式为沿断层纵向运移 沙河街组横向上烃源岩发育 油气运移主要以横向运移为主 油气成藏主要受构造高部位断层、岩性控制 油藏类型为构造油气藏 世 界 地 质 第 卷()深南油田受到基底潜山控制 成藏时间为东营组沉积末期之后、明化镇组沉积末期之前()台 区块馆陶组油气主要由沙河街组与东营组油气纵向运移形成 台、泽、泽 区块都位于深南构造带 同时受构造运动影响 因此推测泽、泽 区块浅部(馆陶组、明化镇组)与台 区块深部(东营组、沙河街组)含有油藏参考文献:张锐锋 李先平 于兴河 等.冀中坳陷深县凹陷构造沉积格局与圈闭类型响应关系.现代地质 ():.():.张文朝 崔周旗 韩春元 等.冀中坳陷老第三纪湖盆演化与油气.古地理学报 ():.():.宋景明 何毅 陈笑青.对渤海湾盆地断裂体系的认识.石油地球物理勘探 (增):.():.史集建 李丽丽 杜琳 等.断层对盖层的动态破坏及其对油气输导的影响:以渤海湾盆地歧口凹陷港东断裂为例.石油学报 ():.:.():.刘峻桥 王海学 吕延防 等.源外斜坡区顺向和反向断裂控藏差异性:以渤海湾盆地冀中坳陷文安斜坡中南部为例.石油勘探与开发 ():.:.():.石卓 张辉 段涛 等.基于时频电磁法的冀中坳陷油气藏勘探调查.世界地质 ():.():.何登发 崔永谦 张煜颖 等.渤海湾盆地冀中坳陷古潜山的构造成因类型.岩石学报 ():.():.葛润青.冀中坳陷深县凹陷构造特征与油气成藏.石家庄:河北地质大学.:.纪友亮 任红燕 张世奇 等.渤海湾盆地古近纪古地理特征与油气 .古地理学报 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