海拉爾盆地貝爾斷陷中的變質巖潛山油藏類型

海拉爾盆地貝爾斷陷中的變質巖潛山油藏類型

1德國鐵礦地層及儲蓋組合拉爾盆地的貝爾沉降位于中國東北的最西部，面積為10100公里。與蒙古的塔木卡格盆地相連。近年來該斷陷油氣勘探獲得重大突破,發(fā)現(xiàn)了3個油田(圖1),在大磨拐河組、南屯組、興安嶺群和布達特群4個層系探明8000×104t石油地質儲量,且有3口井產(chǎn)量超過100t/d。貝爾斷陷主要沉積地層為下白堊統(tǒng)(南屯組、大磨拐河組和伊敏組),局部發(fā)育上侏羅統(tǒng)(興安嶺群)地層。沉積地層最大厚度超過4500m。縱向上,共發(fā)育4套儲蓋組合(圖2)。其中,布達特群變質巖儲層與上覆及側翼的南屯組、興安嶺群黑色泥巖組合為該區(qū)最重要的一套儲蓋組合。該區(qū)基底布達特群變質巖潛山油藏規(guī)模較大,展現(xiàn)了巨大的勘探潛力。2布達特群變質巖儲層特征2.1巖性和電性特征2.1.1布達特群變質巖布達特群是在貝爾斷陷首先發(fā)現(xiàn)的一套巖性較為復雜的輕變質巖系,主要包括碎裂安山凝灰?guī)r、英安質凝灰?guī)r、蝕變火山巖(安山巖、流紋巖)、輕微蝕變碎裂不等粒砂巖、坍塌角礫巖、碎裂碳酸鹽化凝灰質不等粒砂巖、含粉砂碎裂凝灰質泥巖、碎裂綠泥石化凝灰?guī)r等。布達特群變質巖成巖性強,地層傾角較大,且具有明顯的褶皺變動。如B28井揭示的布達特群,巖性為角礫巖、強烈蝕變碎裂不等粒砂巖,溶洞發(fā)育,裂隙縱橫交錯,部分巖石被碳酸鹽所交代,巖石呈角礫狀構造(圖3)。布達特群變質巖具有以下特點:①巖石裂縫十分發(fā)育,裂縫縱橫交錯呈網(wǎng)狀,部分層段還發(fā)育溶孔、溶洞。②巖石具變余結構,重結晶作用強,泥質已變?yōu)轹毥Y構的硅質(SiO2)或絹云母類礦物。③砂巖顆粒壓實緊密,少見原生孔隙,碎屑(長石等)風化蝕變較深;大部分巖石被碳酸鹽礦物、硅質所交代(即碳酸鹽化、硅化),以致于原巖都難以辨認。由上可以看出,布達特群各種巖類不僅遭受了區(qū)域變質作用,而且還經(jīng)歷了很強的動力變質作用。2.1.2電性特征雖然布達特群的巖性多樣,但根據(jù)其電性特征自上而下大體分為3個帶。(1)密度、結構特征由于長期裸露遭受風化作用、淡水淋濾、構造運動等,變質巖頂部破碎嚴重,發(fā)育網(wǎng)狀裂縫和溶孔。測井曲線表現(xiàn)為:井徑曲線幅度大;深、淺側向視電阻率為80～100Ω·m,且幅度差大;聲波時差曲線為鋸齒狀;密度約為2.5g/cm3,即密度曲線呈現(xiàn)較低值;成像測井顯示為以網(wǎng)狀縫為主(圖4);伊利石結晶度為0.34～0.36,顯示為低變質或未變質特征(這是因為該巖石是在表層風化作用及構造活動下原巖破碎,然后再在原地堆積而成的)。該段厚度為20～45m。(2)溶孔、巖溶裂縫段在陡崖處,由于湖水浸泡的緣故,往往在陡崖處的半腰形成大的溶孔、溶洞,而頂部未被湖水浸泡,僅遭受表層風化作用。因此,該段具有上部以裂縫為主、而下部以溶孔、溶洞為主并夾雜有裂縫的序列。其雙側向電阻率值為100～200Ω·m,且幅度差較大;體積密度為2.45～2.7g/cm3,變化幅度也較大;中子孔隙度增大;伊利石結晶度為0.34～0.2;成像測井反映有較大的溶孔、溶洞,并伴有裂縫。該段厚度為40～150m。(3)伊利石結構鑒定井徑曲線平直,井眼規(guī)則;聲波時差曲線變化小;體積密度值為2.65～2.7g/cm3,且曲線趨于平直;深、淺側向視電阻率超過250Ω·m,無幅度差;中子孔隙度較小;成像測井反映幾乎無裂縫或有被礦物充填的微細縫;伊利石結晶度小于0.2。該帶厚度較大,未鉆穿。2.2裂縫的形態(tài)、大小及直徑分布特點布達特群變質巖儲集層的基質部分儲集物性較差,根據(jù)巖心分析數(shù)據(jù)(僅反映基質孔隙特征),孔隙度均小于5%,滲透率小于1.0×10-3μm2,具有特低孔隙度和特低滲透率特征。但是其巖石裂縫和溶孔、溶洞卻十分發(fā)育。根據(jù)巖心觀察,發(fā)育剪切縫、高角縫和垂直縫,裂縫寬度一般為1～30mm,其中以2～10mm寬的裂縫較常見,裂縫長度為5～140mm,平均為30mm。裂縫的傾角為15°～90°,其中剪切縫的傾角一般為30°～60°,高角縫的傾角為60°～85°。裂縫密度為0.84～4.21條/m,局部裂縫密度可達250～640條/m。受地下水長期溶蝕和沉淀作用,裂縫的形狀和寬度變化較大。高值背景下的相對低電阻率值,且深淺側向有較大幅度差,密度相對降低時,說明裂縫較寬,延伸較遠。含油段裂縫充填物少,未充填和溶蝕裂縫占35.0%,主裂縫周圍的微裂隙均含油。半充填裂縫占63.0%,有的裂縫段充填可達90%,基本不含油。由于巖心易碎,不易進行實驗室分析,因此孔隙度和滲透率資料少。由上可知,布達特群變質巖的儲集空間主要為次生的裂縫和各種溶蝕孔隙(溶孔和溶洞等),其次為基質孔隙。2.3翼、抗開裂帶布達特群變質巖受斷裂控制,形成了一系列潛山帶。這些潛山帶在湖盆沉積過程中,受湖水的侵蝕,在潛山的側翼容易形成一些不均勻分布的溶孔和溶洞。在變質巖頂部易形成風化、破碎為主的風化層,這是受長期風化淋濾、構造力的破壞和湖水沖洗等綜合作用的結果。多期斷裂構造活動,尤其是在斷層附近,極易形成裂縫發(fā)育帶。這些裂縫遭受地下水長期溶蝕和沉淀作用,其形狀和寬度變化比較大,它們可將溶孔、溶洞溝通,形成很好的儲集體。3變質巖井的油藏類型和分布3.1沉積體系及油源巖成分特征貝爾斷陷是在古生界褶皺基底之上形成的。進入晚侏羅世,受北東向斷裂控制,形成了三凹兩凸的構造格局,由西到東依次為貝西洼槽、蘇德爾特斷塊潛山帶、貝中洼槽、布勒洪布斯?jié)撋綆Ш拓悥|洼槽。蘇德爾特斷塊潛山帶上分布有規(guī)模不等的正斷層81條,起主要控制作用的蘇德爾特斷裂的斷距為310～965m。洼槽內(nèi)也伴隨出現(xiàn)一些較小的凸起帶。這些凸起帶經(jīng)過長期的風化和剝蝕,再加上斷裂活動的影響,常在頂部形成風化帶。被風化的碎屑物質一部分成為鄰近洼槽的物源,另一部分在原地再次堆積并形成角礫巖。同時,由于湖水的侵蝕,在凸起帶的側翼形成了溶孔、溶洞,湖面的多次變化往往形成溶蝕帶。這樣的過程從晚侏羅世開始,一直持續(xù)到早白堊世中期的南屯組沉積末期。至大磨拐河期,湖盆進一步擴大,所有的凸起帶均被淹沒在水下接受沉積,凸起帶所遭受的溶蝕、風化淋濾作用基本停止。在南屯期,貝西洼槽作為3個湖盆之一,其寬度和深度是貝爾地區(qū)最大的,其中深湖面積為520km2。根據(jù)單井地質資料及地震資料預測南屯組、大磨拐河組的暗色泥巖厚度為512～1800m,其有機碳為2.11%,氯仿瀝青“A”為0.224%,干酪根類型為Ⅱ1型,生烴門限為1500m,排烴門限為1700m,為中等—好生油巖。布達特群變質巖油層原油物性較好,其密度為0.8215～0.8488g/cm3,原油粘度為5.4～10.4mPa·s,凝固點平均為26.5℃,含膠量平均為13.4%,含蠟量平均為19.8%,地層原油密度平均為0.745g/cm3,地層原油粘度平均為2.56mPa·s,原始飽和壓力為6.35MPa,體積系數(shù)為1.151,原始氣油比為42.0m3/t。高斷塊和低斷塊原油性質接近(表1),表明油源一致且與埋深關系不大。原油的組份碳同位素和生物標志化合物與南屯組的烴源巖有較好的可比性1。受古凸起影響,潛山頂部沉積地層較薄,翼部較厚,由于后期統(tǒng)一沉降和成巖作用,上覆的南屯組和興安嶺群灰黑、灰綠色泥巖夾層(累積厚度為80～120m)膠結致密,可作為良好的蓋層。潛山側翼深洼處為南屯組的生烴源巖。而以蘇德爾特斷裂為主的一系列斷層既控制了斷塊潛山的分布,又使得烴源巖側向與潛山接觸面積增大,油氣沿著斷裂和不整合面這兩種最佳運移通道依次由低向高呈階梯式側向運移,為鄰近潛山的溶孔、溶洞和裂縫提供大量的原油,最后使整個蘇德爾特構造帶靠近斷裂帶的潛山含油,而遠離斷裂帶的潛山含油差或不含油。3.2蘇德爾特斷塊潛山帶變質巖潛山油藏在國內(nèi)外屢有報道,但像海拉爾盆地蘇德爾特這樣大規(guī)模的變質巖潛山油藏尚屬首次發(fā)現(xiàn),其潛山帶的面積約為180km2。蘇德爾特斷塊潛山帶是由若干斷階組成的壘式潛山帶,共發(fā)育有大小不等的斷塊潛山43個,圈閉面積為0.3～19.6km2,圈閉幅度為20～950m。該潛山帶是在貝西洼槽被拉張時受擠壓形成的一系列潛山斷塊組合,其油藏可分為侵蝕殘丘型潛山油藏、反向斷塊潛山油藏和順向斷塊潛山油藏3種類型(圖5)。3.2.1潛山頂部風化破碎帶和裂縫、溶孔、巖溶發(fā)育帶侵蝕殘丘多位于潛山帶高部位,是夾在兩條斷層之間的壘式潛山。巖石類型主要是角礫巖。潛山頂部發(fā)育風化破碎帶和裂縫、溶孔、溶洞發(fā)育帶,裂縫密度較大,儲集性能最好,其油源為南一段的烴源巖。雖然距烴源區(qū)較遠,但因其具有良好的輸導體系(斷層和不整合面),仍然可聚集油質相對輕、粘度相對小的原油。該類油藏具統(tǒng)一的油水界面。如B28井油藏。3.2.2潛山帶邊部儲集區(qū)油藏反向斷塊潛山多位于潛山帶邊部的高階,緊鄰生油洼槽,由不整合面和主控斷層控制,斷距一般較大。由于靠近潛山帶邊部,溶孔、溶洞及裂縫發(fā)育,B30井的局部巖心因裂縫發(fā)育已破碎成小塊,可見儲集條件很好。緊接烴源區(qū),油源充足,為形成高產(chǎn)能油藏創(chuàng)造了非常有利的條件。該類油藏油底界面一致,為塊狀油藏。如B12油藏。3.2.3順向斷塊車藏順向斷塊潛山一般位于潛山帶邊部的低階,埋藏較深,傾向于生油洼槽一側,上覆巨厚的烴源層。由于潛山所處位置較低,風化破碎帶、裂縫發(fā)育帶主要順層分布,且以裂縫為主,原油就近側向運移至其中,油質相對較重。同一潛山內(nèi)所鉆井的油底不同,形成順向斷塊層狀不規(guī)則潛山油藏,且不同部位產(chǎn)能差異較大。如B42油藏中,B42井油柱高度為91.0m,壓后測試,產(chǎn)油量為31.32t/d,無底水。根據(jù)有關資料計算,有效滲透率為26.1×10-3μm2,表皮系數(shù)為-4.7,表明儲層物性非常好,不存在污染。而位于該井附近的另一口井的產(chǎn)量僅為3t/d。3.3潛山斷階油氣藏水面及斷裂體系蘇德爾特變質巖受斷層的控制以及側翼、頂部南屯組、興安嶺群泥巖封蓋形成潛山圈閉,油氣沿著斷裂和不整合面?zhèn)认蜻\移形成油藏(圖6)。高部位多形成侵蝕殘丘型潛山油藏,低部位多形成斷塊型潛山油藏。油柱高度受主控斷層控制,差異較大。各塊油水系統(tǒng)不統(tǒng)一,低斷塊潛山多為層狀不規(guī)則油藏,高斷塊潛山則為塊狀油藏。產(chǎn)層埋深相差懸殊,反向屋脊高部位油氣富集高產(chǎn)。潛山頂部常常遭受風化、剝蝕,其碎屑物質就近在緩坡位置堆積形成坡積體,因此,風化破碎帶發(fā)育,易形成厚度較大的油藏。而斷層下盤一側常遭受侵蝕,易形成溶孔、溶洞而改善儲集物性。其分布與斷裂控制的潛山帶和裂縫發(fā)育帶有關。斷層的端點、交匯點和斷層面附近是裂隙發(fā)育帶,也是油氣聚集的場所。而位于裂縫、溶孔、溶洞發(fā)育帶的油井往往高產(chǎn)。沿蘇德爾特大斷裂,共發(fā)育4個斷階帶,其中均有裂縫發(fā)育帶和溶孔、溶洞帶,從而構成了油田的主體。另外,斷陷內(nèi)發(fā)育的多個類似的潛山帶(圖1),也應具有較好的勘探潛力。4潛山的油氣特征(1)布達特群變質巖儲層巖石類