三肇凹陷扶楊油層油側(cè)向運移模式及其對油成藏與分布的控制作用

三肇凹陷扶楊油層油側(cè)向運移模式及其對油成藏與分布的控制作用

0扶楊油層油運聚成藏規(guī)律研究三橋坍塌位于松遼盆地北部的山區(qū)。松遼盆地北部的主要天然氣礦床。該凹陷自下而上發(fā)育有下白堊統(tǒng)火石嶺組、沙河子組、營城組、登婁庫組、泉頭組和上白堊統(tǒng)青山口組、姚家組、嫩江組、明水組、四方臺組及古近系、第四系地層。目前在三肇凹陷及其周邊地區(qū)位于泉頭組三、四段的扶余和楊大城子油層(簡稱扶楊油層)已發(fā)現(xiàn)了升平、宋芳屯、肇州、徐家圍子、榆樹林等油田,充分展示了該凹陷扶楊油層良好的含油前景。然而,由于三肇凹陷扶楊油層的油來自上覆青一段源巖,青一段源巖生成的油如何向下伏扶楊油層中運移,不僅控制著該凹陷扶楊油層油的分布規(guī)律,而且影響著扶楊油層的找油方向。盡管前人對此曾作了大量的研究和探討[1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16],主要認為三肇凹陷青一段源巖生成的油是在超壓的作用下通過斷裂向下“倒灌”運移進入扶楊油層的。然而,由于油向下“倒灌”運移除了受地層毛管壓力的阻擋外,還要受到下伏地層高壓和油本身浮力的阻力,致使油向下“倒灌”運移需要更大的動力。雖然目前認為源巖中存在的超壓可為油向下“倒灌”運移提供動力,但超壓值達到多大才能使油向下“倒灌”運移,至今尚未找到準確答案,使得一些學者對油氣“倒灌”運移產(chǎn)生了質(zhì)疑,這無疑影響了對三肇凹陷扶楊油層油運聚成藏規(guī)律的認識,而且也影響了扶楊油層勘探的深入。為此,筆者從側(cè)向運移方面來探討三肇凹陷青一段源巖生成的油向扶楊油層的運移模式及其對油成藏與分布的控制作用,以便為認識該凹陷扶楊油層油成藏規(guī)律及指導油氣勘探提供理論依據(jù)。1斷裂或斷裂現(xiàn)場的油分布油氣鉆探結(jié)果表明,三肇凹陷扶楊油層主要為斷層油藏,包括斷塊、斷層遮擋和斷層-巖性油藏3種類型。該凹陷扶楊油層目前從上部的扶一油層組至下部的楊一油層組皆發(fā)現(xiàn)了油,但油井數(shù)逐漸減少,扶一油層組、扶二油層組、扶三油層組和楊一油層組的油井數(shù)分別為138口、85口、36口和19口。從圖1可以看出油在平面上的分布明顯受到斷裂密集帶的控制:三肇凹陷扶楊油層的油主要分布在斷裂密集帶兩側(cè)或內(nèi)部;凹陷中北部的油主要分布在斷裂密集帶兩側(cè),少量分布在斷裂密集帶內(nèi)部;凹陷南部肇州地區(qū)油分布范圍明顯多于凹陷中部和北部,仍是斷裂密集帶兩側(cè)多于斷裂密集帶內(nèi)部。2條t1斷裂帶地震資料解釋結(jié)果表明,三肇凹陷青一段(T2地震反射界面)發(fā)育大量不同時期形成的斷裂。據(jù)不完全統(tǒng)計,三肇凹陷有4230條T2斷裂,主要為近南北向分布,均為正斷層,一般斷距為20~60m,最大150m,斷裂延伸長度為2~5km。這些斷裂不管是扭動成因還是伸展成因形成的,均在剖面之間構(gòu)成壘塹相間的花狀結(jié)構(gòu)(圖2),平面上密集成帶分布(圖1)。統(tǒng)計還發(fā)現(xiàn),三肇凹陷T2斷裂共發(fā)育35條斷裂密集帶,其中近南北向16條,北北西向8條,北北東向9條,近東西向2條。3青一部分源巖運移至扶二油層組的l由于扶楊油層位于青一段源巖之下,上覆青一段源巖生成的油要向下運移,必然會受到下伏扶楊油層地層壓力、毛管壓力和油本身浮力共同的阻擋作用,如此大的阻力使得上覆青一段源巖生成的油難以向下伏扶楊油層中直接運移。盡管青一段源巖生成的油具備向下“倒灌”運移所需要的超壓和T2斷裂,但這種“倒灌”運移仍很難發(fā)生。超壓達到多大,才能克服浮力、地層壓力和毛管壓力的阻擋,使青一段源巖生成的油沿斷裂向下“倒灌”運移,至今尚未找到準確的答案。然而,由于青一段源巖與扶楊油層之間存在大量的T2斷裂,這些斷裂將青一段源巖錯斷,使上覆青一段源巖與下伏扶楊油層側(cè)接,青一段源巖生成的油在浮力的作用下可直接向與其對接的扶楊油層中側(cè)向運移,并在其內(nèi)斷塊或斷層-巖性圈閉中聚集成藏。這種青一段源巖生成的油向扶楊油層的側(cè)向運移僅受到地層毛管壓力的阻擋,而且其阻力遠遠小于青一段源巖生成的油向扶楊油層“倒灌”運移所受到的阻力,因此,較青一段源巖生成的油向下伏扶楊油層“倒灌”運移更易發(fā)生。由此可知,青一段源巖生成的油側(cè)向運移至扶楊油層中的油層組個數(shù)的多少主要受T2斷裂斷距和不同油層組厚度相對大小的控制。三肇凹陷發(fā)育大量T2斷裂,但這些T2斷裂斷距相對較小,一般為45~75m,幾乎都小于扶一油層組地層厚度(90~120m),僅局部地區(qū)T2斷裂斷距大于扶一油層組地層厚度。由此可以得出,僅靠T2斷裂一次錯斷,青一段源巖只與扶一油層組對接,青一段源巖生成的油主要側(cè)向運移進入扶一油層組中;在局部地區(qū),T2斷裂斷距大,使青一段源巖能與扶二油層組對接,青一段源巖生成的油可側(cè)向運移進入扶二油層組頂部地層中[圖3(a)]。綜上所述,僅通過T2斷裂對青一段源巖的一次錯斷,難以使青一段源巖生成的油側(cè)向運移進入扶二油層及其以下的油層組中,只有依靠多次錯斷,才能使青一段源巖生成的油通過2次及2次以上的側(cè)接側(cè)向運移至扶二油層及其以下的油層組中。根據(jù)地震資料的詳細解剖可知,T2斷裂對青一段源巖的多次錯斷主要發(fā)育于斷裂密集帶內(nèi),據(jù)統(tǒng)計最多可達4次錯斷,可形成4階地塹構(gòu)造。如果斷裂密集帶內(nèi)僅為1階地塹構(gòu)造,青一段源巖主要與扶一油層組對接,僅局部地區(qū)青一段源巖可能與扶二油層組對接,此時青一段源巖生成的油側(cè)向運移至扶一油層組中,僅少量的油側(cè)向運移至扶二油層組中[圖3(a)]。如果斷裂密集帶內(nèi)為2階地塹構(gòu)造,青一段源巖通過和扶一油層組側(cè)接,再和扶二油層組對接,使青一段源巖生成的油可通過2次側(cè)接側(cè)向運移至扶二油層組中[圖3(b)]。如果斷裂密集帶內(nèi)為3階地塹構(gòu)造,則青一段源巖通過與扶一和扶二油層組側(cè)接,再與扶三油層組對接,可使青一段源巖生成的油通過3次側(cè)接側(cè)向運移至扶三油層組中[圖3(c)]。如果斷裂密集帶為4階地塹構(gòu)造,青一段源巖通過與扶一、扶二、扶三油層組側(cè)接,再與楊一油層組對接,可使青一段源巖生成的油通過4次側(cè)接側(cè)向運移至楊一油層組中[圖3(d)]。由上述分析可以得出,上覆青一段源巖生成的油向下伏扶楊油層側(cè)向運移的模式為:通過斷裂密集帶內(nèi)斷裂依次錯斷使上覆青一段源巖與下伏扶楊油層中的不同油層組對接,青一段源巖生成的油在浮力作用下側(cè)向運移進入扶楊油層的不同油層組中;斷裂錯斷階數(shù)越多,青一段源巖生成的油側(cè)向運移進入扶楊油層中油層組的層位也就越深,反之則越淺。4扶楊油層油聚硫酸鹽系井群通過油藏解剖和油藏與油側(cè)向運移之間的空間匹配關(guān)系研究得到,三肇凹陷油側(cè)向運移對扶楊油層油成藏與分布的控制作用主要表現(xiàn)在以下2個方面:(1)斷裂密集帶兩側(cè)的地壘構(gòu)造是扶楊油層油成藏的有利部位從圖1可以看出,三肇凹陷扶楊油層目前發(fā)現(xiàn)的油藏與斷裂密集帶關(guān)系密切,主要分布在斷裂密集帶兩側(cè),斷裂密集帶內(nèi)相對較少。這是因為斷裂密集帶內(nèi)多為地塹構(gòu)造,其構(gòu)造位置相對較低,不是油側(cè)向運移的指向,故通常條件下油不易在此聚集成藏。只有斷裂密集帶內(nèi)的背形構(gòu)造和斷裂密集帶兩側(cè),構(gòu)造位置相對較高,是油側(cè)向運移的指向,應為油富集的主要部位。通過統(tǒng)計發(fā)現(xiàn),三肇凹陷扶楊油層鉆遇斷裂密集帶內(nèi)59口井,其中干層井7口,水層井7口,低產(chǎn)油流井(壓裂后日產(chǎn)油小于2t)35口,未鉆到高產(chǎn)油層;同時,未鉆遇斷裂密集帶的井產(chǎn)能也比鉆遇斷裂密集帶的井產(chǎn)能明顯要高(圖4)。由此說明斷裂密集帶兩側(cè)應是扶楊油層油成藏的有利部位。側(cè)向運移進入扶楊油層中的油要聚集成藏,還需要具備圈閉條件,即正向構(gòu)造。然而三肇凹陷扶楊油層構(gòu)造平緩,構(gòu)造圈閉不發(fā)育,因此,主要圈閉應為斷裂與砂體配合形成的斷層圈閉。密井網(wǎng)開發(fā)區(qū)扶楊油層沉積微相精細解剖表明,三肇凹陷南部肇州地區(qū)扶楊油層受控于西南?？党练e體系的控制,河道砂體呈北北東向展布,與近南北向延伸的斷裂呈一定角度相交,可形成一系列斷層圈閉。但這些斷層圈閉所處的構(gòu)造位置不同,其含油性和油產(chǎn)能也不同。通過統(tǒng)計肇州油田59個含油構(gòu)造得到,工業(yè)油流井最多的應為地壘構(gòu)造上的斷層圈閉,獲工業(yè)油流井49口;其次是斷階構(gòu)造上的斷層圈閉,獲工業(yè)油流井9口;最少的是地壘構(gòu)造上的斷層圈閉,獲工業(yè)油流井1口。從油井產(chǎn)能大小(圖5)也可以看出,地壘構(gòu)造上的油井產(chǎn)能較斷階和地塹構(gòu)造上的油井產(chǎn)能要高,表明斷裂密集帶附近的地壘構(gòu)造才是扶楊油層油聚集的主要場所。(2)扶一油層組是青一段源巖生成的油向扶楊油層側(cè)向運移的主要層位由于三肇凹陷扶楊油層內(nèi)斷裂的斷距一般小于扶一油層組地層厚度,使得無論斷裂是使青一段源巖發(fā)生一次錯斷,還是發(fā)生多次錯斷,青一段源巖與扶一油層組對接的可能性都最大(圖3),即青一段源巖生成的油側(cè)向運移進入扶一油層組的數(shù)量應該是最多的,這可能是造成目前三肇凹陷扶楊油層發(fā)現(xiàn)的油在扶一油層組最富集的根本原因。5扶楊油層側(cè)向運移的控制作用(1)三肇凹陷上覆青一段源巖生成的油向下伏扶楊油層側(cè)向運移的模式為:由于斷裂依次錯斷使上覆青一段源巖與下伏扶楊油