典型凹陷输导体系特征
巴音都兰凹陷的输导体系是单一的砂体输导体系,其中高孔高渗带是油气运移的主要通道。指状厚砂体是该凹陷油气运移最基本的输导体系,相对高孔渗带是砂体中油气运移的优势通道。
巴音都兰凹陷四段发育一套高孔、高渗的扇三角洲体系。巴ⅱ构造巴9井区和巴ⅰ构造巴10井区A-4段砂体厚度大,横向延伸距离远,高渗透带也集中在此,高孔高渗带厚砂体成为油气运移至凹陷构造带的主要输导体系。生油凹陷阿尔山组生成的油气,在陡坡带巴ⅰ、巴ⅱ两个鼻状构造背景下,以砂体单输导体系的高渗透带为通道,沿砂层侧向运移,形成两个大型岩性油藏(图5-37)。
图5-36复合油气输送系统的基本类型
图5-37巴音都兰凹陷砂体单输导体系示意图
(2)乌里雅斯台凹陷
乌里雅斯台凹陷阿尔山组输导体系为单一砂体输导体系。腾一段输导体系复杂,不同层段有不同的输导体系,同一层段的上下储层有不同的单输导体系。
乌里雅斯台凹陷阿尔山组陡坡和缓坡发育水下扇和扇三角洲,层内发育一定数量的同生断层。砂体在地层中分布稳定,上部物性好,成熟度高。生油凹陷阿尔山组成熟烃源岩生成的油气直接进入砂体,沿层内砂体单输导体系侧向运移至高部位,被断层侧向封堵,形成断层-岩性油气藏。由于断层侧向封闭性和储层物性的影响,这种单一输沙体系、断层遮挡的构造-岩性油藏规模一般较小(图5-38a)。
乌里雅斯台凹陷伊藤段北部发育扇三角洲,伊藤段南部发育湖底扇。早、中期两套稳定的湖泛泥岩与沉积时的斜坡背景以及伊藤段顶部和底部两套不整合共同构成了岩性地层圈闭形成的基本条件。伊藤上段和下段储层具有不同的输导体系特征。在伊藤下段,利用砂体的单一输导体系形成自生自储的侧向储层,受多油层的横向分布控制,这类储层规模一般较大。在伊藤组上段,必须利用断层作为沟通油源的通道,利用砂体-断层复合输导体系形成下生上储油藏,如太41油藏(图5-38b)。
图5-38乌里雅斯台凹陷交通系统示意图
台三1-台3井区阿尔山组和藤下段发育同生断层,储层横向变化快,伊藤段层层叠置,以一定构造背景下的地层-岩性复合圈闭为主要类型。而伊藤上段同生断层不发育,油气聚集规模小甚至没有。藤下段中上部储层具有单一的砂体输导体系,藤下段下部储层具有单一的不整合面输导体系。腾1上段缺少童渊断层作为通道,无法形成油藏。该层不同类型单输导体系的岩性上倾尖灭油藏规模受储层砂体大小控制(图5-38c)。
(3)吉尔嘎朗图凹陷
吉尔嘎朗图凹陷不同构造带具有不同的输导体系。宝饶内带伊藤段和腾格尔段发育辫状河三角洲和扇三角洲前缘砂体,受东北部分布的坡折带控制,有利于形成上倾尖灭岩性圈闭、地层超覆圈闭和构造-岩性圈闭。伊藤段是凹陷的主要烃源岩,宝饶内带具有单一的砂体输导体系。坳陷带伊藤段生成的油气由该输导体系输导,形成岩性油气藏,如哈尼构造带林9、林6、林7岩性油气藏和吉35岩性油气藏。在宝饶构造带和西林构造带,油气主要通过砂体-断层复合输导体系运移,大多形成伊藤和伊藤构造油气藏(图5-39)。
图5-39乌利亚斯台凹陷藤下段输导体系示意图
㈣赛汉塔拉洼地
赛汉塔拉凹陷的凹陷带是单一砂体输导体系,扎布构造带是复杂的砂体-不整合-断层输导体系。
赛中坳陷东部赛79-赛66地区发育湖底扇,在一些具有背斜带背景的隆起带或构造带附近,可以形成表生上储型或自生自储型的岩性尖灭油气藏。以赛66油藏为例,生油凹陷内的输导体系为单一砂体输导体系,腾格里组二段湖底扇砂砾岩体在有利烃源岩中倾没尖灭,形成自生自储的岩性油藏,向构造带方向向上尖灭(图5-40a)。
扎布构造带砂体-不整合-断层的复杂输导体系以深大断层为主。深层生油凹陷和构造带阿尔山组、伊藤段生成的成熟油气只能通过断层自下而上运移至构造带腾格尔段,油气主要以汇聚流的形式沿断层纵向运移(图5-40b)。
图5-40赛汉塔拉凹陷运输系统示意图
图5-41冀中坳陷主要断裂系统图
(5)冀中坳陷
冀中古近纪地形经历了一个从高差大→西高东低→南北高中间低的变化过程。有两次从干热到温暖的转变。在它们的共同作用下,造就了古近系不同时期的沉积背景,形成了各种类型的沉积砂体。这些砂体在平面上广泛分布,在湖泊方向上变为暗色泥岩,纵向上往往相互重叠,横向连通性强。
冀中地区的断层输导以垂向输导为主,这些断层多为控制沉积的同沉积断层。冀中坳陷广泛发育这类断层,如饶阳坳陷的马西断层、大王庄东断层、河间断层、刘流断层和苍溪断层。此外,任丘断裂、大兴断裂、宝坻断裂、牛东断裂也属于这一类(图5-41)。这些断层不仅控制着沉积体系的发育和分布,也是油气运移的良好通道。
受区域构造运动的影响,冀中坳陷存在多套区域不整合,如T2、T6、Tg等。、T4、T5为局部不整合,整体为平行不整合。这些不整合面与砂岩输导层和断层共生,构成了良好的油气运移通道,有利于油气的富集和聚集。
冀中地区第三纪构造活动强烈,断裂发育。因此,确定了断层是该区的主要运移通道,油气以垂向运移为主。同时,透水砂层、不整合面和断层共同构成了一个立体的输导网络。油气从生油凹陷向构造高部位呈阶梯状运移。由于不同地区构造和沉积特征的差异,油气运移通道往往受到重视。
1.中央隆起带
隆起带位于凹陷中部,是由平行于凹陷走向的断层活动形成的半背斜单断层山地,即凹陷内隆起的古地貌。潜山油气藏是该区油气藏的主要类型,不整合面和潜山断层构成了油气运移的输导体系。
(1)不整合面:长期沉积间断造成基岩面风化剥蚀,次生孔隙发育,年轻盖层底部常有残留或短途搬运的砾石碎屑。这就使得不整合面及其* * *上下的各种次生孔隙形成了大规模的渗透通道,从山顶一直延伸到凹陷中心,大面积地连接了不整合面上下不同时代、不同岩性的生油和储油岩石,成为油气向潜山二次运移的主要通道。饶阳凹陷沙河街组与任丘潜山超覆,沙河街组二、三段烃源岩生成的油气可直接进入不整合面,沿不整合面运移并聚集在圈闭发育的潜山高部位。最终形成任丘潜山油田(图5-42)。
图5-42任丘潜山油藏剖面图
(2)潜山断层:在构造活动控制下形成的潜山往往发育大的边界断层和潜山内部断层,它们在油气运移和聚集中起着重要的通道作用,其作用主要表现在以下两个方面。①潜山边界断层可以改变烃源岩与储层的空间配置关系。随着断层的发育,古近系烃源岩(主要是沙三段和沙一段)与潜山油气藏对接,有利于油气直接排向潜山或向附近的潜山二次运移。(2)潜山断层油气第二次垂向运移,进入潜山的重要通道。在冀中坳陷的许多潜山中,边界断层的垂向落差往往达到上千米,对油源起着很大的连通作用。如任茜断层的断距为3000米,饶阳凹陷沙河街组二、三段主力烃源岩生成的油气沿断层纵向运移至潜山圈闭。此外,断裂活动使沙河街组一段与雾迷山组对接,成熟烃源岩生成的油气可直接进入储层,最终形成任丘潜山油藏。
此外,受潜山古地貌特征的影响,第三系地层自下而上逐层超覆覆盖古隆起,形成多期地层超覆和砂岩上倾尖灭带,呈环状分布在隆起带周围。隆起带两侧凹陷成熟烃源岩生成的油气沿储层向中央隆起带运移聚集,并沿断层垂向运移,断层两侧合适的圈闭聚集成藏,形成地层超覆油气藏和上倾尖灭岩性油气藏。马西洼槽沙河街组第二沉积时期发育的扇三角洲前缘砂体自东向西延伸至任丘隆起带的东斜坡,在马91-任91井一线尖灭。后期构造掀斜后,形成了以沙河街组下段区域盖层为主的上倾岩性尖灭圈闭,沙河街组二、三段成熟烃源岩生成的油气以渗透砂岩为主要运移通道侧向运移,并沿地层纵向运移。
图5-43任栋斜坡带储层剖面图
图5-44任栋斜坡带储层剖面图
2.陡坡带
受主边界断层控制,断陷湖盆陡坡陡峻。坡度和产状受不同构造演化阶段断裂发育程度的控制,导致陡坡带沉积体系发育程度和演化规律不同。陡坡带强烈的构造运动也造成了该区油气运移通道的复杂性。
从宏观上讲,陡坡带油气运移的输导体系主要由渗透性砂层、不整合面和断层组成。
(1)渗透性砂层:指发育在各种陡坡边缘沉积体中的砂体,如扇三角洲、辫状河三角洲、近岸水下扇等。这些砂体多呈花状、枝状向湖盆方向延伸(图5-44),常与湖相暗色泥岩互层。成熟烃源岩生成的油气可以直接进入相邻砂体侧向运移,当满足良好的成藏条件时,就会汇聚成藏。研究表明,冀中坳陷陡坡带是流体势和油气运移方向的低势区。
(2)不整合面:陡坡带位于盆地边缘,各种剥蚀作用强烈,包括构造运动和湖平面变化形成的各种不整合面,如河流冲刷面、地层剥蚀面等。由于风化剥蚀、溶浸等原因,不整合面附近往往形成高孔隙度、高渗透率的风化壳地层,不仅是油气运移的通道,也是良好的储层(图5-45)。
图5-45济阳坳陷王庄油田基岩油藏剖面图
(根据李丕龙等,2003)
图5-46马西瓦海槽周边构造轮廓图
不整合面还具有区域性,可以连接不同时期不同岩性的地层,成为油气运移的重要通道。如柳西地区馆陶组与古近系明显不整合。在Liu415附近区域,Ng下部与Ed1相连,在Liu8附近区域,与Ed3相连,在Liu17附近区域,与Es1相连。从断层或下部地层运移至不整合面的油气可通过不整合面进入天然气储层,或
(3)断层:陡坡带构造活动强烈,边界断层长期继承,不仅控制陡坡带地层的沉积,也是流体垂向运移的主要通道。
马西断裂带:马西断层是控制饶阳凹陷东部凹陷边界的大断层,平面上呈“S”形,控制了马西凹陷的形成(图5-46)。马西断裂在古近纪早期开始形成,在东营中晚期结束。它生长发育了很长时间,其中Es3—Ed3的活性最强。
油源对比表明,任丘、南马庄、八里庄、文安等富油构造的油气主要来自马西生油凹陷,油气运移通道是形成油藏的重要条件。其中,马西断层和次级断层是油气垂向运移的最重要通道,多个不整合和砂体是油气侧向运移的重要通道。
马西洼槽Es2+3烃源岩在Es1开始成熟,Es1Ng是油气运移的主要时期。马西断层的活动期对应着Es2+3油气的运移期(Es1Ng),在Es2+3油气的运移通道中起着重要的作用,即主断层的活动使油气沿断层向上运移, 沿断层两侧的砂岩层、不整合面等其他通道聚集在断层两侧或向远离麻溪断层上升盘的卧佛堂地区迁移,主断层活动的停止期为新近纪末,而当断层活动结束后,与主断层相交的羽状断层活动仍在继续。 这组断层发育于Es1末期,结束于Nm早期,即马西瓦海槽Es1下的油气生成期。因此,该组次级断层是Es1下油气运移的重要通道,即油气沿该组断层向上运移并聚集在-ED的地层中,向上方向。油气运移过程中,油气沿派生断层垂向运移,遇到上升壁的渗透层,横向运移,聚集形成油藏,上升壁内圈闭发育。如Xi 5井沙河街组二段、Xi 6井沙河街组上段和马97井上覆储层(图5-47)。
图5-47油藏剖面图
留西断阶带:留西断阶带位于饶阳凹陷中南部留西构造带,主要受一系列向西的断裂控制。沙河街组沉积时期以辫状河三角洲沉积为主,北高南低的构造背景与东西向分布的三角洲前缘砂体搭配,受东西向断层控制,南北向砂体相互重叠,形成多个断层-岩性圈闭或上倾尖灭岩性圈闭。这些圈闭不仅与侧向对接的Es1和深层沙三段油气源通过断层可靠沟通,而且被夹持在沙三段烃源层中,保存条件和油源条件优越。成熟烃源岩生成的油气可以通过断层进入圈闭,也可以进入延伸到湖盆内的前缘砂体,沿砂体向上方向横向运移,聚集成藏。该模型是陆43油藏的典型模型(图5-48)。
牛东断层:牛东断层是控制霸州凹陷沉积的边界断层,由三条走向不同的断层组成,其中中部东北部的牛东断层是控制霸州凹陷发育的主要地段。牛东断层的活动在断层根部形成了一个负向构造带。东营组沉积时以河流相为主,河流沿断层走向展布,发育侵蚀河道。河道砂体明显变薄,向高部位尖灭,形成上倾尖灭岩性圈闭。
生烃史研究表明,霸州凹陷沙四段烃源岩生油期开始较早,一般为沙河街组末至明化镇组,沙二段+3烃源岩生油期为东营组中晚期至明化镇组。沙河街组-东营组时期强烈活动的牛东断裂及其东侧的衍生断裂对油气的垂向运移起了重要作用(图5-49)。
图5-48流溪地区成藏模式图
图5-49岔河集地区油藏剖面图
3.低谷区
坳陷带一般是坳陷的沉降-沉积中心,地层厚度较大,以暗色泥岩为主。湖底扇、浊积扇、三角洲前缘等孤立砂体夹在其中,形成岩性油气藏。油气沿砂体控制的输导体系横向运移(图5-50)。
图5-50马西瓦海槽及周边地区油气输送系统示意图
图5-51饶阳顾宁3井储层剖面图
凹陷带内沿输导体系有两种类型的油气聚集。首先,深凹区沙三段成熟烃源岩排出的油气进入附近三角洲前缘的浊积砂体和孤立砂体,聚集成藏。凹陷区构造运动相对较弱,不整合和断层不发育,且这类砂体被巨厚的烃源岩隔离和包围,一般不发生油气的二次运移或运移距离短,储层一般存在异常高压。河间坳陷区沙三段油气进入该层砂岩透镜体形成的许多储层都属于这一类,如顾宁3储层(图5-51)。沙河街组三段沉积时期,源于献县隆起的辫状河三角洲自东向西推挤,形成层状洪积物和大量滑塌浊积砂体,一般规模小,粒度细,非均质性强。由于被生油条件较好的湖相烃源岩所包围,烃源岩具有极高的排烃能力,所以凡是储集性能好的浊积砂体都可以形成自生自储的岩性油藏。
另一种情况是油藏位于生油凹陷的主要烃源岩上,油气先进入同层砂岩夹层,然后沿砂层向低势区汇聚或运移,或者油气直接进入同沉积断层,深入烃源岩,垂向运移至圈闭形成各种油藏。这种运移模式就是饶阳凹陷大王庄东营组上倾尖灭砂岩油藏的形成。大王庄岩性油藏位于柳西生油凹陷,总体表现为西倾东抬的单斜背景。大王庄东断裂作为同生断层,控制了东营组曲流河的分布,河流沿断根发育,河道砂体向上明显变薄尖灭,形成东营组河道砂岩向上尖灭圈闭。大王庄东断裂在古近纪沉积早期开始发育,并长期继承。到东营组沉积末期,明化镇早期活动相对减弱甚至消失。该断层以两种方式沟通深层油气来源。一是长期继承性活动使深层油气源沿活动剖面向上运移,遇到ed储层后横向运移至低势区,直至进入圈闭;二是断层活动形成的大断层距,使得上升板块早期形成的ed底部储层砂体与下降板块的烃源岩直接接触,油气通过断层直接进入下降板块的储层,沿砂岩层向上运移进入圈闭(图5-52、图5-53)。
图5-52大王庄东断裂活动与生排烃的关系。
图5-53大王庄路70号水库剖面图
4.缓坡带
缓坡带是箕状凹陷的重要组成部分,又称斜坡带,约占凹陷总面积的1/2 ~ 1/3,多位于基底构造的翼部,基岩倾角与斜坡倾角方向一致。斜坡带内断层活动相当微弱,构造形态相对简单,地形起伏小,坡度落差低,沉积砂体分布面积大,横向连通性强。此外,由于冀中坳陷多期次的构造演化和斜坡发育的继承性,第三系地层沿斜坡隆起方向逐层变薄、叠置。斜坡上形成了许多地层超覆和不整合现象以及许多不同类型的地层岩性圈闭。
斜坡根部凹陷内成熟烃源岩生成的油气沿延伸至凹陷内的分支砂体作为运移通道侧向运移,并可沿断层继续侧向运移或在断层后进入另一侧砂体,在圈闭发育区聚集,形成以渗透性砂体为主、断层为辅的阶梯式运移模式。此外,油气还可以沿不整合面从高势区向低势区运移,在不整合面上下的圈闭中聚集成藏(图5-54)。
图5-54斜坡构造带油气输导系统模型图
(1)礼县斜坡:位于饶阳凹陷西部,莱文低凸起东翼,是一个西抬东倾的继承性沉积斜坡。第三系地层在整个斜坡上分布稳定,地层厚度变化不大。第二沙河街组主要为河流-三角洲沉积环境,第一沙河街组为滨海湖泊、海滩和三角洲沉积环境。该区沉积了丰富的砂岩地层,为油气运移和聚集提供了良好的物质基础。
沙二段砂体特征:沙二段沉积时期,本区以河流相沉积为主,三角洲-湖泊局限于东北部的鄢陵地区。沉积砂体为河砂,呈树枝状、条带状分布,分布方向为东北,其间夹有河漫滩沉积(图5-55)。西部莱文低隆起区渗透性砂岩非常发育。砂岩累计厚度70m以上,为厚层砂岩夹薄层泥岩,砂土比80%以上。东水道砂体变薄,厚度20 ~ 60m,相带较窄。砂体物性好,如刘溪10井区砂体厚度30 ~ 50m,平均孔隙度15%,平均渗透率36×10-3μm2。由于河道砂岩横向变化大,横向连通性差,单砂体作为油气运移通道的作用大打折扣。由于河流侧向运移频繁,多期砂体相互叠置、连通,多期河流砂体组合和侧向运移的河道作用十分明显。同时,斜坡带东北部发育的断层可以沟通不同时期的沉积砂体,因此该区砂体与断层的配合可以更好地提高油气输导能力。
图5-55礼县斜坡沉积相图
沙河街组晚期,随着水的侵入,湖泊面积扩大,以三角洲沉积为主。沙河街组顶部沉积了一套面积大、物性好的三角洲前缘砂体。南斜坡博野-赵黄庄三角洲砂体群是砂岩发育的主体,面积约815km2,砂体厚度10 ~ 30m。平均孔隙度为13.9%,平均渗透率为31.1×10-3m2。砂体发育带应是油气运移的主要通道。斜坡北部的莱文-博士庄三角洲相砂体组面积略小,约530km2,砂体厚度10~20m ~ 20m。平均孔隙度为13.2%,平均渗透率为17.9×10-3m2(附图5-56a)。
图5-56礼县斜坡砂岩等厚性图
沙河街组下段砂体特征:沙河街组下段沉积时,该区开始大规模水侵。斜坡北部的莱文-博士庄主要由滨浅湖相的滩坝砂体组成,形成由多个滩坝砂体组成的砂体群。平面上呈椭圆形,单砂体面积较小,一般只有3 ~ 10 km2。纵向上,多期叠加形成滩坝发育区。砂体总面积约220km2,砂体累计厚度一般为10~30m ~ 30m。其储层物性好,特别是渗透率高,平均为64.26×10-3m2,反映连通性好,平均孔隙度为13.5%。
斜坡南部博野-赵黄庄三角洲相的分布范围和砂体厚度较大,面积约1050km2,砂体厚度20 ~ 50m。物性不如北岸和浅湖沿岸的滩坝砂体,平均孔隙度12.0%,平均渗透率20.6×10-3 m2。其横向分布大,砂体横向输导能力强,这也是南部地区虽然砂体发育,但没有油气富集的原因(图5-55b、图5-56b)。
(2)文安斜坡带:古近纪(喜马拉雅运动)前,文安斜坡基岩为单斜。地层产状与现今相反,向西隆起,向东倾斜。喜马拉雅运动后,由于大规模的单断层掀斜,形成了古近系西断层和东断层的单断层箕状坳陷,基底变得东西向。文安斜坡位于凹陷东侧的隆起部位。因此,形成了第三纪继承性沉积斜坡。三角洲沉积砂体分布面积大,横向连通性强,构成了该区油气横向运移的主要通道。
沙三段砂体特征:沙河街组晚期,三角洲砂体主要分布在斜坡中部的石各庄-苏俏南,斜坡南部三角洲砂体面积为150km2,砂体厚度一般为20 ~ 160m。平均孔隙度为16.9%,平均渗透率为17.8×10-3m2。斜坡中部石各庄-苏俏南三角洲砂体面积较大,约240km2。砂体厚度与前者相当,一般为20 ~ 140 m,井壁取心物性分析表明其孔隙度一般为15% ~ 25%,平均为20.7%(图5-57)。
图5-57文安斜坡沙三上段砂岩百分比
图5-58文安斜坡沙二段沉积相图
沙二段砂体特征:沙二段沉积时期,三角洲砂体空前发育,目前仍主要分布在斜坡中南部的周堡堡和史各庄-苏俏南一带。三角洲前缘亚相是其主体,平面上明显相互叠加,平面形态为大型花状体。与沙河街组上亚段相比,斜坡南部的角堡三角洲相砂体面积变化不大,约为175 km2;。而斜坡中部石各庄-苏俏南三角洲砂体面积增加较大,约420km2。上述砂体厚度略有减小,一般为30 ~ 100 m,但储层物性明显改善。前者平均孔隙度为18.4%,平均渗透率为72.1× 10-3m2。后者平均孔隙度为22.5%,平均渗透率为250×10-3m2(图5-58)。周堡和石各庄-苏俏南地区三角洲砂体连续发育,平面分布面积大,横向连通性好,不仅为油气富集提供了良好的储集空间,也是油气运移的主要通道。而斜坡中北部已发现的油气藏主要分布在沙河街组一段、东营组和古近系,表明油气主要沿砂体和断层组成的输导体系运移聚集(图5-59)。
图5-59文安斜带油气运移聚集图