1. 引言
断陷盆地油气成藏规律研究,一直是石油地质学界研究的热点 [1] [2] [3]。沙二段是东营凹陷高钻遇低认识的重要层系。东营凹陷1972年第一次上报沙二段探明石油储量,截至2020年底,共上报探明石油地质储量8.4亿吨,涵盖了胜坨、东辛等21个油田。其中,1986年和1994年上报的储量过亿,分别5.5亿和1.5亿,占总上报探明储量的65%和18%,展现了较大勘探潜力。传统认为沙二段发育大规模的三角洲沉积和河道砂体,储层特别发育且埋深相对较浅,储层物性相对较好,一旦发现油气藏产能较高,一般不需要措施,是相对高效的勘探层系。在当前以效益为中心的勘探阶段,沙二段引起了人们的重视。目前,东营凹陷沙二段文献较少,主要集中在层序界面识别、沉积相研究、储层精细描述、油气富集规律、油气运移模式等方面 [4] - [9]。因此,东营凹陷沙二段研究程度较低,制约了沙二段油气的勘探。本文通过对东营凹陷沙二段构造油藏各储量块成藏条件进行统计分析和过沙二段油气显示井、油流井典型油藏剖面进行解剖,总结沙二段构造油藏成藏规律,以期对相同类型盆地、相同层系油藏勘探提供借鉴。
2. 区域地质背景
东营凹陷位于济阳坳陷南部,是一个北断南超、北陡南缓的开阔箕状凹陷,北部受陈南断层控制,埋藏深,而南部地区第三系逐渐向鲁西隆起超覆,地层较薄(图1)。北以陈家庄凸起为界,南为鲁西隆起,东为青坨子凸起,西为滨县、青城凸起,总面积约5700 Km2。在凹陷内发育利津、牛庄、博兴和民丰4个次级洼陷 [10] [11] [12]。东营凹陷主要二级断层包括:胜北断裂带、滨南–利津断裂带、高青–平南断裂带、中央断裂带、八面河断裂带、陈官庄–王家岗断裂带、石村断裂、博兴断裂。
Figure 1. Fault system of Es2 in Dongying depression
图1. 东营凹陷沙二段断裂体系
3. 油藏特征
东营凹陷沙二段构造油藏是位于压力封存箱之外远离烃源岩的常压油藏,主要发育断块油藏和背斜油藏。从目前发现的储量来看,北部陡坡带占60%,中央背斜带占33%,南部缓坡带占7%。从油藏的分布层位来看,东营沙二下、沙二上均有分布,其中以沙二下亚段构造油藏分布最多。
4. 成藏规律
4.1. 单一油源或多源混合成藏
东营凹陷沙二段构造油藏来自沙三下亚段烃源岩、沙四上亚段烃源岩或者沙三下亚段烃源岩和沙四上亚段烃源岩混合的油气 [13] [14] [15]。沙二段混合型油藏具有多油源混合成藏的特点,即有同一洼陷来自沙三下亚段和沙四上亚段烃源岩的油气混合,也有来自不同洼陷的油气混合。东营凹陷北部胜北断裂带沙二段油藏,位于胜利村背斜的沙二段原油来自利津洼陷沙四段烃源岩,具有高γ-蜡烷、低C27重排甾烷、低4-甲基甾烷的特征。位于坨庄背斜的沙二段原油来自利津洼陷沙三下亚段烃源岩,具有低γ-蜡烷、高C27重排甾烷、高4-甲基甾烷的特征。而位于坨庄和胜利村两个背斜的沙二段鞍部的原油特征介于上述两类原油之间,具有混源特征。东营凹陷中央隆起带沙二段油藏既有利津洼陷沙三下亚段和沙四上亚段烃源岩的油气,又有牛庄洼陷三下亚段和沙四上亚段烃源岩的油气。南部乐安油田沙二段油藏既有牛庄洼陷三下亚段和沙四上亚段烃源岩的油气,也有博兴洼陷三下亚段和沙四上亚段烃源岩的油气。
4.2. 多种油气输导方式
东营凹陷沙二段构造油藏的输导体系由油源断层和骨架砂体组成。油源断层沟通了烃源岩,在断层活动时,将烃源岩生成的油气垂向运移至沙二段地层。如陡坡滨南—胜北断裂带、缓坡王家岗—陈官庄断裂带、凹陷中部的中央断裂带以及高青断层等。这些断层是直接与烃源岩连接的主力通道。沙河街组三段至二段沉积时期,东营凹陷发育了的多期三角洲沉积,这些三角洲砂体也是东营凹陷油气大规模横向运移的主要输导层。多期砂体叠置与断层配合形成了东营凹陷立体的输导格架。
东营凹陷沙二段构造油藏输导体系包括三种输导油气方式:油源断层垂向输导,断层砂体侧向输导,断层砂体阶梯性输导,以油源断层垂向输导为主(图2)。在洼陷带以油源断层垂向输导油气为主,断层砂体侧向运移为辅。如胜北断裂带的坨94断层和南北向断层分别沟通了沙三段和沙四段烃源岩,为沙二段的油源断层,对沙二段油气的垂向运移具有重要作用。在斜坡带和中央隆起带,输导体系主要由断层和砂体构成,二者呈“阶梯状”运移油气,构成“阶梯状”输导体系。
Figure 2. South-north reservoir profile of well Cao25-well Chen15 in Dongying depression
图2. 东营凹陷草25-陈15井南北向油藏剖面图
4.3. 断层、有利相带匹配控制了圈闭形成
断层、三角洲平原–前缘和滩坝砂体匹配控制了构造圈闭的形成。
东营凹陷沙二段构造油藏大都分布在二、三级油源断层附近。东营凹陷断裂系统发育,二、三级油源断层沟通了油源和沙二段构造圈闭,将沙三下、沙四上亚段烃源岩生成的油气运移到沙二段圈闭中形成构造油藏。
沉积相是沉积环境及在该环境下形成的沉积物或沉积岩特征的综合 [16]。沉积相带控制了砂体分布,进而控制了油藏分布。通过大量的岩心观察以及测井、地震等相标志的详细研究,综合考虑东营凹陷构造背景、物源供给、气候等多种地质背景,根据地震相、岩心观察和测井相分析,确定东营凹陷沙二段主要发育辫状河三角洲、浅水辫状河三角洲、扇三角洲、滨浅湖4种沉积相类型(图3、图4)。东营凹陷沙二上亚段发育三角洲及辫状河三角洲,其中南坡东段发育浅水三角洲;沙二下亚段多发育辫状河三角洲。青城凸起、青坨子凸起、滨县凸起均发育扇三角洲。
根据油气显示和储量分布情况,东营凹陷沙二段构造油藏主要分布于扇三角洲前缘水下分流河道砂体、辫状河三角洲平原-前缘分流河道砂体、浅水三角洲平原-前缘分流河道砂体和滩坝砂体。受控于三角洲展布面积,沙二下亚段油层及含油层分布情况明显优于沙二上亚段。
对构造圈闭来说,断层的封堵能力是成藏的首要因素,断层的断距与地层中的砂地比的合理匹配是决定断层封堵性的条件。通过油层与断层断距的变化关系发现,油层厚度与断层断距具有正相关性。砂地比30%~50%的区域有利于储存油气。
Figure 3. Sedimentary system of Es2U in Dongying depression
图3. 东营凹陷沙二上亚段沉积体系图
Figure 4. Sedimentary system of Es2L in Dongying depression
图4. 东营凹陷沙二下亚段沉积体系图
5. 结论
与前人研究相比,通过对东营凹陷沙二段构造油藏成藏条件进行统计和典型油藏解剖,明确了东营凹陷沙二段构造油藏的分布和成藏规律。主要结论如下:
1) 东营凹陷沙二段构造油藏主要分布在北部陡坡带和中央背斜带。
2) 东营凹陷沙二段构造油藏成藏规律:
① 单一或多源混合成藏。
② 三种输导油气方式:油源断层垂向输导,断层砂体侧向输导,断层砂体阶梯性输导。
③ 断层、有利相带匹配控制了圈闭形成。
基金项目
本文为胜利油田分公司课题“东营凹陷沙二段油气成藏再认识及目标区优选”(Ykk1910)的核心内容。