盆地中控制油气分布的主要地质因素有哪些
『壹』 拉布达林盆地石油地质特征
(一)盆地概况
拉布达林盆地位于内蒙古自治区东北部呼伦贝尔市境内,盆地呈北东向长条状展布,横跨额尔古纳市和陈巴尔虎旗。地理坐标东经118°30′~121°30′,北纬49°20′~50°00′,盆地长约210km,宽约57km,面积14460km2,石油矿产勘探登记区块面积3022.07km2,石油远景资源量为1.23×108t。主要工作量为全盆地1∶10万重磁,457.78km 二维地震和1口探井。
(二)地层和沉积特征
拉布达林盆地基底岩性主要由华力西期、燕山期花岗岩、上古生界石炭系浅变质岩、下古生界寒武系变质岩构成。盖层主要为中侏罗统南平组,下白垩统塔木兰沟组、上库力组、依列克得组、大磨拐河组(可能含南屯组、铜钵庙组)和第四系。其中南平组、大磨拐河组为沉积岩地层,塔木兰沟组、上库力组、依列克得组为火山岩夹沉积岩地层。
地层对比表明,拉布达林盆地上库力组相当于大杨树盆地九峰山组。野外地质调查过程中,在上库力东南山剖面的上库力组中也发现了沉积岩。沉积岩中含有动植物化石,该套化石与九峰山组的化石可以进行对比,可能具有相类似的烃源岩发育。
(三)构造特征及演化
1.重磁解释的基底深度和构造格局
(1)基底深度
重磁解释拉布达林盆地基底埋深在0~4.2km 之间,其中北东走向的巴彦哈达凹陷为全盆地规模最大、基底埋深最深的次级凹陷,该凹陷中正常沉积岩及兴安岭群火山岩的厚度都比较大。另外,该坳陷的哈达图凹陷基底埋深可达3km,由于火山岩已在该区出露,预计该凹陷主要由各类兴安岭群火山岩充填,为全盆地最厚。F3断裂以北的盆地北部地区基岩埋深相对较浅,构造轴向明显受北西向断裂控制,呈现北西走向,基底埋深一般在0~2.7km 之间,区内可进一步分为凹凸相间的4个二级构造单元。盖层主要为兴安岭群火山岩,最深处在盆地西北部的上护林凹陷处,可达2.7km。
(2)构造格局
重磁解释拉布达林盆地基底断裂27条,其中北东向13条,北西向14条。北东向断裂最为发育,规模大是区内的主导构造方向,沿该断裂系发育多个北东走向的沉降凹陷和兴安岭群火山岩,控制了盆地的总体构造格局和侏罗系火山活动。北西向断裂一般切割、错开北东向断裂,并对盆地北部断陷活动及展布特征起到较明显的控制作用,其活动和发育时代应比北东向断裂系要晚,其对二级构造单元内部起着分块作用,使本区构造复杂化。盆地基底形态具有自南向北坳隆相间的格局,以F3断裂为界的盆地南部地区主要构造轴向为北东走向,为全盆地面积最大的坳陷区,区内可进一步分为两凹一凸3个二级构造单元。
(3)火山岩分布特征
重磁解释盆地内火山岩分布可以划分为两个区域,一个分布于盆地西南部,F2大断裂东侧的巴彦哈达凹陷及盆地南部地区,面积不大。该区火山岩被上覆地层覆盖,最大埋深大于2000m,火山岩厚度一般在1000~3000m 之间,最大厚度在哈达图以北凹陷。另一个分布于盆地中、北部广大地区,该区火山岩绝大多数已出露地表,如东北部地区、东南部地区,以及中部地区等等,仅局部地区,如中部额尔古纳市以南地带上覆约200~400m 厚的大磨拐河组,火山岩被上覆地层覆盖,最大埋深大于1000m。
(4)沉积岩分布特征
重磁解释盆地内沉积岩主要分布在凹陷深度最大的巴彦哈达凹陷,以及陈巴尔虎旗凹陷、拉布达林-上库力一带的凹陷中。在巴彦哈达地区沉积岩最大厚度1800m,一般厚度在600~800m;在陈巴尔虎旗凹陷沉积岩厚度在0~600m,而在拉布达林-上库力一带的凹陷中沉积岩厚度仅为0~350m。
2.地震解释的构造特征
(1)构造格局
区内构造样式相对较为简单,主要是在拉张应力作用下形成的西断中凹向东抬起的箕状断陷,中部被东深西浅的反向断阶带不明显分割,形成西南部深而窄、东北部浅而宽两个深洼陷区。
各层构造格局基本一致,中部地层埋藏较深,向东西两侧抬升。区内断裂主要以北东向延展为主。主要构造基本集中在西侧控陷断裂带附近,几个较大的三级构造基本沿主干断裂的延伸方向发育,表现为背斜、断背斜(断鼻)、断块等。
巴彦哈达凹陷在工区内主要表现为巴彦哈达向斜,呈北东向长条状展布,长约70km,西南部宽约7km,东北部宽约28km,面积可达1100km2以上,发育西南、东北两个局部洼地,西南洼地最深海拔-5800m,东北洼地最深海拔-4100m。向斜在深层(T5-1—T4-3层)主要为断陷特征,浅层逐渐呈现坳陷特点,由深至浅向斜幅度逐渐变小,向斜中心基本一致。
(2)局部构造
1989年,二维地震概查解释了巴彦哈达断陷巴彦哈达(T4)、西戈力吉(T3、T5)两个正向局部构造,共计3个层圈闭。本次解释正向局部构造6个、总面积138.2km2,解释层圈闭15个、总面积272.6km2,其中新发现层圈闭14个、总面积265.8km2。其中,可靠层圈闭4个、总面积106.2km2;较可靠层圈闭3个、面积为67.5km2;不可靠层圈闭8个、总面积98.9km2,其中新发现7个、总面积92.1km2,重查1个、面积6.8km2。主要局部构造描述如下。
1)鄂伦池构造
鄂伦池构造位于巴彦哈达与包鲁都尔两个向斜之间的脊部,是以鄂伦池凸起为背景、以西侧的LB1号控陷断裂为遮挡形成的断背斜,在T4、T4-1两层发育,由508.0、511.0两条平行测线控制,较为可靠。在T4层上以海拔500m 等高线圈闭,面积为24.3km2,幅度320m,构造走向90°。在T4-1层上以海拔250m 等高线圈闭,面积为34.5km2,幅度270m,构造走向130°。
2)巴彦哈达构造
巴彦哈达构造位于LB1号控陷断裂下降盘一侧,是LB1号控陷断裂切割巴彦哈达向斜西北斜坡形成的断背斜,在T4、T4-1、T4-2、T4-3等4层发育,由多条主测线及508.0联络测线控制,可靠程度较高。在T4层上以海拔-50m 等高线圈闭,面积为44.9km2,幅度725m,构造走向50°。在T4-1层上以海拔-450m 等高线圈闭,面积为14.6km2,幅度640m,构造走向50°。在T4-2层上以海拔-800m 等高线圈闭,面积为38.9km2,幅度710m。在T4-3层上以海拔-1300m 等高线圈闭,面积为7.8km2,幅度310m,构造走向50°。
3)西戈力吉构造
西戈力吉构造处于巴彦哈达向斜北部,多由单条测线控制,可靠程度较低。在T4层上位于91.0线520.0桩号附近,以海拔550m 等高线圈闭,面积为8.8km2,幅度45m。在T4-1层上位于514.0线93.0桩号附近,以海拔50m 等高线圈闭,面积为11.9km2,幅度160m。在T4-2层上位于514.0线93.0桩号附近,以海拔-900m 等高线圈闭,面积为8.7km2,幅度310m,可与T4-1层叠置。在T5层上位于511.0线94.0桩号附近,以海拔-2100m 等高线圈闭,面积为6.8km2,幅度220m。在T5-1层上位于511.0线94.0桩号附近,以海拔-3700m 等高线圈闭,面积为15.8km2,幅度520m,可与T5层叠置。
3.构造演化
通过区内剖面构造发育史分析,可将本区构造演化过程分为以下4个阶段。
(1)中侏罗世时期
晚石炭世末期,构造运动剧烈,本区域发生强烈褶皱变形,断裂构造广泛发育,结束了地槽发展的历史。在随后的二叠纪—早侏罗世漫长的地质历史中,本区域一直处于上升隆起和剥蚀夷平状态,地形已呈现出准平原化的地貌景观。中侏罗世时期,由于太平洋板块对欧亚板块的挤压和俯冲作用,受滨太平洋构造域的影响,在燕山早期构造运动作用下,本区形成了一些强烈剥蚀的隆起区与迅速堆积的断陷区。首先在巴彦哈达断陷堆积了湖相碎屑岩夹火山碎屑岩建造;其后,燕山运动影响范围不断扩大,向东南方向发育,形成了白音扎拉嘎、阔空多鲁山和肯盖里断陷,继续接受沉积,形成了一套河湖相碎屑岩建造——南平组。在此时期,各断陷之间互相隔绝,独立成盆,沉积最大厚度在巴彦哈达断陷。各断陷沉积物以中粗粒为主,地层中暗色泥岩、煤层较发育,是本区域主力生油岩系。本区南平组厚度200~1300m,凹陷内以岩浆岩为主,边部有一定沉积岩分布。中侏罗世末,燕山运动再次活动,结束了本区湖相沉积的历史。
(2)早白垩世早期
早白垩世早期,由于裂隙和地幔上隆造成陆壳熔融并上涌,受北东向、近东西向和北西向断裂控制,本区火山活动非常活跃,火山活动以裂隙式和中心式喷发为主,喷溢和侵入式次之。首先,上地幔的基性和中基性岩浆溢出地表,形成塔木兰沟组;之后,中酸性和酸性岩浆也开始沿断裂带继续活动,溢出或喷出地表形成吉祥峰组,没有溢出地表的形成吉祥峰组次火山岩;最后,在本区域南部沿断裂喷溢了中-基性岩浆,形成了七一牧场组。至此,燕山活动火山喷发第一阶段基本结束,现代地貌的基本轮廓也在此形成,地壳逐渐稳定,进入剥蚀期;这时,大量的陆源碎屑物质充填了一些含水盆地及不含水的洼地,形成了木瑞组的沉积。本区只解释有塔木兰沟组,厚度0~1200m,岩浆岩比较发育,亦有部分沉积岩分布,应具一定生油条件。这个间断时间之后,燕山期火山喷发第二阶段开始活动,主要是断裂活动和大规模的火山作用,爆发了一些偏酸性或酸性的火山熔岩和碎屑岩,形成了上库力组;其后沿主干断裂,又有小规模、小范围的火山活动,形成了中-基性岩层的依列克得组,至此燕山期火山喷发全部结束,进入短暂的稳定期。本区上库力组分为上、下两段。上库力组下段分布于工区中、东部,区内厚度0~550m,以岩浆岩为主。上库力组上段,区内厚度0~1250m,凹陷内以岩浆岩为主。本区依列克得组厚度0~1000m,以正常沉积岩为主。
(3)早白垩世晚期
早白垩世晚期的构造活动大为减弱,地壳持续上升,本区大部处于隆升剥蚀状态,盆地内只有巴彦哈达-白音扎拉嘎断陷接受沉积,形成一套含煤、菱铁矿的碎屑建造——大磨拐河组,沉积物中富含有机质。早白垩世末期,燕山晚期构造变动,使早白垩世地层发生了轻微的变形,形成开阔的褶皱构造。本区大磨拐河组(可能含南屯组、铜钵庙组)厚100~1100m,基本为正常沉积岩。
(4)新生代
古近纪和新近纪时期,本区处于大规模缓慢隆起剥蚀状态,没有接受沉积。第四纪,本区处于大规模缓慢的间歇性升降运动中,且以上升为主,只在宽缓的坳陷中接受了冲积、洪积、风积等砾石层、亚粘土、腐殖土、风成砂及湖沼沉积的黑色淤泥等。本区第四系主要分布在平原草地区和平原沼泽区。
(四)石油地质条件
根据对拉布达林盆地油气形成条件分析,古生界石炭系是分布最广的一套地层,石炭系由一套浅海、半深海和海陆交互相的碳酸盐岩组成,含有一定的有机物质,厚度约1500m。盆地内盖层兴安岭群主要为一套火山碎屑沉积,但在火山喷发间隙中尚有一定厚度的正常碎屑岩沉积,如上库力组下部不同程度地见有粉砂岩、砾岩、泥岩。白垩系下统大磨拐河组上部含煤碎屑岩沉积段,相当于邻区海拉尔盆地的大磨拐河组,其由湖泊沼泽相粉砂岩、泥岩夹多层煤组成,厚800m,具有较好的油气形成条件。
综合上述,晚古生代石炭纪时期,拉布达林盆地接受浅海、海陆交互相沉积,有利于有机质向石油转化。中生代以来燕山运动,盆地以断块差异升降活动为主,沿大断裂产生长期快速沉降的深断陷,为形成较大的湖泊沼泽,以及大量有机质的生存和保存提供了良好的条件。
1.烃源岩
拉布达林盆地烃源岩有3套,即下白垩统大磨拐河组、下白垩统上库力组和古生界石炭系。大磨拐河组为一套河湖相含煤细碎屑岩沉积建造,煤田钻孔揭示,岩性为中细砂岩、黑色泥岩夹多层煤,厚度大于600m,据综合物探资料解释最大厚度达1000m,分布于其洛图屯断陷内。从相关的地化分析资料看,盆地内大磨拐河组的暗色泥岩具有一定的生油能力。有机碳值为0.44%~4.28%,平均为1.75%,氯仿沥青“A”值为0.043%~0.14%,平均为0.072%,生烃潜量(S1+S2)值为0.24%~10.99%,平均为2.92%,综合评价已达到中等生油岩标准。有机质类型属Ⅲ类,演化程度较低,镜质体反射率值为0.42%~0.85%,处于低成熟阶段。地层对比表明,拉布达林盆地上库力组相当于大杨树盆地九峰山组。野外地质调查过程中,在上库力东南山剖面的上库力组中也发现了沉积岩。沉积岩中含有动植物化石,该套化石与九峰山组的化石可以进行对比,可能发育有相类似的烃源岩。尤其是拉布达林盆地的上库力组与大杨树盆地九峰山组可比,表明了该盆地是值得探索的有利地区之一。盆地西南部巴彦哈达凹陷基底埋藏相对较深,暗色泥岩相对发育,有机质较丰富,且转化程度高,是该盆地目前勘探的主要地区。
2.储层
拉布达林盆地储层可能为砂岩和裂缝两种类型,以砂岩储层为主。大磨拐河组的储层物性也较好,孔隙度值为12.9%~27.2%,平均值为15.6%,渗透率(0.02~6.73)×10-3μm2,平均值为0.79×10-3μm2。胶结类型以孔隙式为主。本区由于构造运动频繁,断裂具有继承性、多期活动性,断裂十分发育,断层、裂缝不仅作为油气运移的良好通道,而且在有良好局部盖层存在下,亦可作为储层。
(五)有利区带预测
从利用综合物探资料解释的基底深度来看,拉布达林盆地基底埋深在0~4200m,最深处在巴彦哈达断陷,为4.2km,沉积岩厚度为600~1800m,与地震解释基本一致。综合分析认为,区内中侏罗统是油气生、储、盖组合较好的层位,下白垩统火山岩层是油气储盖条件较好的层位,下白垩统依列克得组与大磨拐河组也具有较好的生、储、盖组合条件。其中依列克得组与大磨拐河组下部以正常沉积岩为主,其地震剖面特征以平行反射结构为主,应属稳定沉积,按一般地震相-沉积相的解释,应为半深湖相,烃源岩发育的可能性最大,埋藏适中,应是近期勘探工作的重点层位。同时,对火山岩地层的含油性也应予以重视。海拉尔盆地红旗凹陷海参6井在兴安岭群浅灰色玄武岩裂缝中见5.215m的油斑,测试获2L原油,分析油源是来自玄武岩下的黑色泥岩。大杨树盆地杨参1井在井段560~2038.0m 等多处见到8层含油显示,含油岩性有玄武岩、凝灰岩、粉砂岩和辉绿岩等,试油结果日产油0.017t,日产气74m3。海拉尔盆地多年的勘探实践表明,断陷盆地油气以短距离横向运移为主,成熟烃源岩区控制了油气藏的分布。据此推断,本区的重点含油气地区应为巴彦哈达向斜西南、东北两个局部洼地,其中西南洼地更为有利(图3-39)。
(六)拉1井钻探成果
拉1井位于内蒙古自治区陈巴尔虎旗北西55km 处,构造位置在拉布达林盆地其洛图屯断坳巴彦哈达凹陷,是1口预探井,于2007年3月10日开钻,于5月21日完钻,设计井深2900m,完钻井深2900m。钻探目的是建立盆地地层层序,了解沉积岩的时代、厚度、岩性、岩相及分布概况,了解烃源岩发育的主要层位、厚度、生油指标及变化情况,了解储、盖层岩性、物性、厚度,沉积条件及分布情况,对本区含油气远景进行评价。
钻遇的地层有白垩系下统塔木兰沟组(2900~2364m)、上库力组(2364~1562m)、依列克得组(1562~1066m)、大磨拐河组(1066~40m)和第四系(40~0m)。大磨拐河组岩性主要为黑灰、深灰色泥岩;依列克得组、上库力组、塔木兰沟组等主要为一套火山碎屑沉积,在火山喷发间隙中发育一定厚度的碎屑岩沉积,未见泥岩。
拉1井统计结果,大磨拐河组暗色泥岩较发育,累计厚度达到了745m,单层最大厚度480m,泥地比为72.48%,泥地比高,单层厚度大,暗色泥岩质纯。14块样品中有机碳含量最小为1.731%,最大为2.96%,平均为2.175%,已经达到我国陆相盆地较好生油岩的标准。氯仿沥青“A”的含量远远没有达到0.1的标准,最大仅为0.0334%,平均为0.0151%,生烃潜量在1.26~9.25mg/g之间,平均为3.13mg/g,为差生油岩标准。14块样品干酪根显微组分鉴定结果为Ⅱ2、Ⅲ型干酪根。有机元素检测结果显示,H/C 在0.6~0.8之间,O/C 在0.1~0.2之间,判断为Ⅱ2、Ⅲ型干酪根,综合分析大磨拐河组烃源岩有机质类型为Ⅱ2、Ⅲ偏腐殖型。大磨拐河组烃源岩14块样品Ro值平均为0.52%,处于低成熟阶段。Pr/Ph>1,平均为1.08,说明较不稳定的姥鲛烷相对于较稳定的植烷具有优势,没有大部分降解,进一步说明有机质的热演化还没有达到成熟程度。OEP平均值为2.06%(OEP<1.45),也说明了生油有机质处于低成熟阶段。
图3-39 拉布达林盆地有利区预测图
从整个盆地综合物探解释情况看,盆地储层主要是兴安岭群火山岩顶面以上的砂岩(主要为大磨拐河组,局部很可能存在南屯组),盆地的正常沉积岩主要分布在凹陷深度最大的巴彦哈达凹陷,以及陈巴尔虎旗凹陷,拉布达林-上库力一带的凹陷中,在巴彦哈达地区大磨拐河组以下兴安岭群火山岩顶面以上存在着1000m 厚的沉积岩。分析预测盆地局部区域的火山岩也可作为油气有利的储集体。
分析表明,拉1井大磨拐河组泥岩最大单层厚度480m,为分布较广的良好盖层。而依列克德组火山岩与砾岩交互沉积,为分布在局部区域的良好盖层。
综合分析认为拉1井烃源岩的有机质丰度不高,评价达到中—差等标准,有机质类型为Ⅱ+Ⅲ型,有机质成熟度较低,生油能力和砂岩的储集性能都比较差。
总的来看,拉布达林盆地的含油气远景一般,需要做更进一步的勘探工作。
『贰』 油气藏形成的控制因素
在肯定评价的基础上,根据普查勘探中所获得的地质成果,对苏北地区的油气藏形成和油气控制因素进行探讨是十分必要的,这里就现有认识叙述如下:
1.主要生油期和油气藏的形成
苏北盆地晚白垩纪末期,处在一个干旱、强烈氧化的沉积环境之中,代表这个时期的赤山组是一套典型的红色地层,不可能有生油过程。
赤山组沉积结束之后,古气候开始变化,氧化程度渐渐变弱。继之,古新世泰州组超覆沉积在赤山组之上。根据孢粉化石分析推测,当时古植物群和古气候沉积环境:泰州组早期是以裸子植物为主的裸子植物和被子植物混交林。林下生长蕨类植物,低洼积水处生长一些水生植物,属于湿润的热带—亚热带气候,如蕨类中占优势的凤尾蕨孢属几乎完全产于热带。泰州组晚期(相当于泰州组2段暗色泥岩段)植物群是以裸子植物为主的针叶—润叶混交林。裸子植物花粉在暗色泥岩地层里很丰富,它们与松属、云杉属、雪松属、罗汉松属、落叶松属、杉科植物以及苏铁科和银杏科等有关系。落叶松属和云杉系分布于高山区的寒冷地区,被子植物花粉也是温带和暖温带分子占优势。说明这个时期的古气候已比泰州组早期变凉,推测相当于北亚热带气候。
古气候的改变,还原环境的出现,都有利于泰州组晚期暗色泥岩的沉积和有机质生成。在苏北盆地,这套暗色泥岩有广泛的分布,厚度约40~200多米,一般是西部地区厚,东部地区薄。根据高邮地区统计,平均有机碳含量为0.75%,最高可达1.71%,还原硫平均含量为0.6%,最高可达0.8%,据此,泰二段暗色岩基本上是属于有利生油的还原相沉积,可作为苏北盆地第三纪最早出现的一次生油期。
在阜宁组沉积时期,盆地发生大幅度下沉。大体上说,整个苏北盆地除隆起和部分高凸起之外,几乎都处于强还原的沉积环境,即使在盆地边缘也是如此。事实上,阜宁组各段受振荡运动的影响还是有差异的。看来,按下降程度,阜4段沉降作用最大,其次是阜2段,而阜3段和阜1段更次之,致使阜2段和阜4段成为苏北盆地主要的生油期。单就阜2段来说,可能在阜2段沉积时期,东部地区接受了一次海侵,海水自南黄海入侵到苏北。因为根据东12、东19、东21、东53井的资料,这些井中有一套含方沸石凝灰岩,经光谱分析,发现Sr、Ba、B等微量元素较高,而且Al、Fe、Mn、Ni、V、Ca等有规律性变化。根据国外资料报道,可以考虑这种沉积与古海水的影响有很大关系。方沸石凝灰岩从海安至高邮,由东往西依次变小,说明海水波及西部的影响较小。阜2段生油层,最主要的特点是富含有机物质,遍布于凹陷之中。由于埋藏很深,保存条件、转化条件都比较优越,特别是在沉积中心、深水部位有机物质的堆积就更加富集,所以在箕状断陷的深凹带往往是油源的中心。
阜2段生成的石油,一部分进入了自身的储集层,尤其是在边缘岩相带分布的地方,阜2段地层中的砂岩和灰岩成为聚集油气层,如金湖凹陷刘庄构造东60井所见;另一部分的油气沿着通道向其他层位运移。
油气藏形成时期主要是吴堡运动以后,即始新世末期地壳发生了大的变动,造成了有利油气聚集的构造条件,这时油气才开始了大规模的集中和二次运移活动。
吴堡运动对于深凹部位并没有造成多大的影响和出现破坏性的剥蚀作用。阜4段沉积之后,接着发生了吴堡运动,因此,在凹陷较深部位阜4段生油层保存完整,而在凸起或高斜坡部位,往往受到这次运动影响而遭受剥蚀,这直接关系到阜宁组油气藏的保存和戴南组的油源供应问题,因为阜4段既是生油层又可作为盖层。在溱潼、高邮、金湖凹陷的深凹部位,阜4段达到400~500米厚,成为戴南组,甚至是三垛组油气供应的基地,并且组成了一个比较完整而理想的成油组合,使戴南组高孔渗砂岩成为高产层。在海安凹陷部位地区,由于阜4段受剥蚀,大大地影响到阜3段油气的聚集。虽然有的构造仍处在高部位,但只要阜4段得以部分地保留,对油气藏的保存仍起很大作用,如金湖的刘庄构造东64、东60井均保留有几十米的阜4段地层,因此,对于刘庄构造高点上的气层聚集十分有利。
戴南组油气藏的形成,与戴南组沉积之后,三垛组沉积之前产生一次构造运动有着密切的关系(有人曾建议为周庄运动),主要标志是三垛组地层不整合超覆在戴南组和其他地层之上,以及根据电性对比、部分地区戴南组上部与三垛组底部有地层缺失现象。
渐新世晚期即三垛组地层沉积之后,发生了剧烈的“三垛运动”。这次运动影响到整个苏北南黄海盆地,造成了三垛组与盐城组之间的不整合。三垛运动对盆地来说是一次区域性的“翘翘板运动”,使盆地东部发生急剧下沉,沉积的主要方式是先充填,后超覆披盖。
三垛运动是对苏北盆地已形成的油气藏再次运移和油气重新分配的运动。一部分油气从原生的油气藏中沿着断裂通道运移到新形成的构造中成为次生油藏。但是,这次运动在整个苏北南黄海盆地的影响面并不是一致的,有些地区由于受挤压褶皱影响形成了背斜型的构造,目前已见的构造多数与老构造有继承性关系,并且通过断裂作通道可以形成三垛组油气藏。根据最近的勘探资料大体上有两种类型:一种是埋藏较浅,氧化较深的油藏,致使油质较重,比重一般在0.9以上,且油水关系复杂,如东3井、东9井等;另一种是埋藏较深,保存条件较好的油藏,如苏58井所见的油层和富民庄地区苏63井所见的厚层油层情况,可望获得高产的工业油流。今后必须足够重视和加强对三垛组油气藏的研究,因为这套地层具有分布广、物性好、埋藏浅和便于勘探的优点,是苏北南黄海石油勘探主要对象之一。
上下盐城组之间也存在着一次新的构造运动。但这个时期(盐城组沉积)在苏北陆区是缺乏生油条件的。不过这套上千米厚的地层经过新构造运动之后所形成的局部构造,在形成适宜的盖层保护条件之下,有可能形成新的油气藏,尤其是在运移过程中最活跃的天然气形成盐城组气藏,这要在普查勘探工作中加以注意。
2.油气控制主要因素
目前,苏北地区由于勘探程度比较低,对油气控制规律仍不能深刻了解和全面掌握。实际上只能对东台坳陷内几个主要凹陷现有的普查勘探资料加以初步探讨。
自进入第三纪以来,古新世晚期、始新世中、晚期是苏北盆地三次主要生油期。渐新世早期、中期可能存在两次生油期。中—上新世在苏北陆区区域缺乏生油条件。
南黄海地区目前尚缺乏地质资料,但根据苏北地区中—上新世沉积向东变化趋势推断,渐新世到上新世沉降速度大,东部更应是个快速下降地区,应该说生油条件变好的可能性是很大的。
苏北盆地在发生、发展过程中出现多沉积中心,尤其是箕状断陷,它具备了油气生成、保存、运移的最有利条件,由此为出发点我们对苏北的油气控制的主要因素,提出如下几点看法:
(1)箕状断陷是形成油气藏主要场所,圈闭背斜构造(包括受断层遮挡的鼻状背斜)是油气控制最主要因素。
箕状断陷的陡坡带一侧,由于断裂长期继承性活动,在其下盘造成了最大限度的沉积而成为沉降中心,它在客观上具备了5点优越条件:
①沉积幅度最大,沉积最厚,物质基础最丰富。②有机质最富集,生油指标最好,有充分油源供给。③断陷陡侧受一级断裂控制,断陷周边为凸起,隆起环绕,区域性的油气封闭条件最好。④深凹部位由于长期下沉,受吴堡运动等影响不大,沉积连续,地层保存条件最好,有一套完整的多层系的生储盖组合。⑤上覆地层静压力最大,并具备有利于石油生成的温度、压力等转化条件。
推断苏北各个箕状断陷的油气生成和运移过程是:在深凹部位即沉积中心生成的油气,受后来构造运动的影响,开始沿断裂通道或以岩性渗透的形式向两侧高部位上方运移,一部分进入深凹带中的高带,一部分进入陡坡带(断阶带)或斜坡带。
以高邮南部凡川箕状断陷为例,油气主要是分布在北东向的3个二级构造带上,即南面的小纪断阶带,此带以真武鼻状背斜为代表,目前已获得工业油流。中部富民—花庄重力高带在钻井中已获得戴南组、三垛组的油气显示。北部的沙埝斜坡带,在钻井中也获得明显的油气显示。
以溱潼凹陷为例,油气的分布也受北东向的3条构造带所控制,南面的祝家庄断阶带以祝家庄、草舍两个鼻状断块和储家楼鼻状背斜构造为代表,均已获得了不同层位的工业油流。中部大致以角墩子到戴南构造成一不连续的高带,此带以苏北20井为代表已获得了戴南组工业油流。北面的史家堡斜坡带在钻井中已发现有油气显示,是个有利含油地带。
以金湖北部三河箕状断陷为例,也同样出现3个带。南面的断阶带已发现有桥河口鼻状背斜构造,属戴南组层位,是个十分有利的部位,即待勘探。中部雷庄高带已发现有雷庄构造,也属戴南组层位,在此带附近东53井已发现有戴南组、阜宁组含油层位。北面的刘庄斜坡带,在刘庄鼻状背斜构造上的东60井已获得阜宁组的工业油(气)流。
上述例举的3个箕状断陷,有一个共同的特点就是油源充足,封闭条件好,造成了断陷内多层系含油,陡缓坡含油和深浅层含油。
在箕状断陷的断阶带上,以低台阶即第三个台阶上背斜高点最有利于油气保存和富集,因为这类背斜一般都在重力隆起背景之上,呈鼻状形态,形似“码头式”,三面下倾环绕深凹,有最充分的油源供应。
在断陷的中部高带或斜坡带上,部分地方除了受断层遮挡的断块含油之外,最主要的也是背斜构造控制油气富集,即使是只有平缓的背斜幅度,也能起到聚集油气的良好作用。
值得讨论的箕状断陷斜坡带油气控制因素,因为斜坡带一般都比断阶带开阔,是大面积接受油气运移聚集的好场所。为了进一步解剖斜坡带的性质,建议根据戴南组地层的分布,把斜坡带划分为内带和外带。一般靠近深凹一侧有戴南组地层沉积的地方划分为内带,如溱潼的史家堡地区、凡川的沙埝地区和三河的刘庄以东均属此例。由此再上戴南组地层缺失(但仍保存有阜宁组地层),即为斜坡的外带。它所处的构造部位较高,油气埋藏较浅,以阜宁组为主,如金湖的刘庄、崔庄构造。
斜坡带在苏北地区颇为常见,例如最近在洪泽地区通过Zn10磁带地震剖面发现了洪泽箕状断陷,在北面出现一个非常明显的斜坡带,从地震波组上观察,超覆尖灭的现象十分清楚,在深凹部位地震获得了3秒的反射,将有3000多米的沉积厚度,如果有生油层存在将是一个“小而肥”的含油断陷。
到目前为止,苏北盆地已被发现的箕状断陷,一般都是南陡北缓、南断北超,并受北东向断裂所制约。深凹带与斜坡带的外带相比,断裂深断距厚度悬殊大,一般均有2000米左右之差。形似单边地堑,造成这种构造形态,从区域上来看,这可能是由于苏北盆地北部受鲁苏隆起这个古老地块上升所控制,故造成一个凹陷北部以上升斜坡为主,南部以深断为主的运动规律。如果我们仔细观察一下,再从鲁苏隆起往北到了华北的济阳坳陷,那里出现的箕状断陷与苏北相比,刚好相反,是北陡南缓的构造形态。尽管它的形态差异不同,但在成因上基本是一致的,都是在燕山期沉积层之上,盆地受地壳运动的肢解之后,出现陡坎断裂,在单边地堑的凹陷基础上发展起来的。由于它容纳沉积物量巨大,已属长期稳定下沉,所以不但具有油气生成的有利条件,而且在保存和运移方面都是十分有利的。正因为它有独特的地质条件,故成为苏北找油和石油地质研究特别重要的构造单元。
(2)主干断裂控制石油
近东西向断裂是早期断裂,在盆地形成时期就存在,是划分坳陷与隆起的主要构造线,多数属于一级断裂。过去李四光曾推测:“苏北地区的基层构造,是大体上受东西隆起的影响的……在隆起带的南边有个沉降带,大体上也走向东西,一直往海里伸展……”。一般说来,这组早期断裂由于受后期喜马拉雅运动多次破坏、干扰,它在盆地西部(金湖、高邮、溱潼凹陷等)并不十分明显,只是在海安凹陷南部和南黄海地区的中部隆起带和南部坳陷才有明显的反映。这组断裂对控制白垩纪晚期及阜宁组沉积起到了主要作用,而对于油气的控制作用并不十分重要。
北东向断裂,这组断裂基本上与郯一庐断裂东部分支的走向线大体一致,有人曾称“华夏式”,在整个苏北南黄海地区,它是占统治地位的。包括一、二、三级断裂都有,这里着重讨论与油气控制有关的二、三级断裂。
金湖凹陷的龙岗断裂、高邮凹陷的王营断裂、陈堡断裂、小纪断裂和溱潼凹陷的泰州断裂、祝家庄断裂等都属于二级断裂。这组断裂有双重的作用。一是对阜宁组地层的保存,戴南组地层的沉积起决定性的作用;二是对凹陷内的区域油气活动起到阻拦作用,特别是对原生油气藏。
根据目前的勘探资料表明,在泰州断裂、小纪断裂的上盘尚未发现有特殊明显的油气显示,这是由于这些上盘地区在吴堡运动以后常常处在受剥蚀的影响之下而短缺地层,因此对形成或保存原生油气藏是不利的。但一定要注意下盘的油气沿着断裂通道运移到上盘,进入具备盖层和封闭条件构造而形成次生油气藏的可能性。如泰州凸起边上的苏19井浦口组具有地层里含油显示,这是一个很重要的预示,必须引起今后普查勘探工作的充分重视。
最值得注意的是这组断裂对下盘断阶上油气的控制情况。
苏北各凹陷的断阶带,一般都由两组大致平行,或略斜交相伴生的二级断裂组成。因此,大体上可以分为上台阶、中台阶和下台阶3个阶梯而构成一条北东向的二级构造带。断裂上盘属于上台阶(它的油气控制情况即上所述),在两个主干断裂之间属于中台阶,它控制着断块含油。例如祝家庄断块就是这种情况,该断块上打的东7井阜1段油层被认为是从低台阶侧向运移上来的次生油藏。由于中台阶仍然处在一个较高的构造部位上,因而多数地方戴南组地层保存不完整,在勘探中钻遇到的主要是阜宁组油层,但在低台阶与中台阶深度相差不大的地方,仍然有戴南组地层(如真武构造中的中台阶许家庄断块)存在。
低台阶上方的主干断裂对油气有极其重要的作用。低台阶是目前在断阶带上获得高产工业油流的最好的构造部位。这个台阶上戴南组、三垛组地层都很发育,之下阜宁组又很完整,具备着生、储、盖的理想组合,同时它又面临深凹,有丰富的油气来源,而低台阶上方的断裂对油气又起到很好的阻拦作用,结果在低台阶上如有背斜圈闭条件就能形成油气富集区,像真武、储家楼就属此类。
北东向断裂在凹陷内部也非常发育,是形成断块的主要因素。在普查勘探中常常遇到反向正断层而构成屋脊断块含油,并且多数油气都是被控制在屋脊高点上,例如,高邮凹陷河口断块东42井所见的油层。
主干断层一方面起到遮挡作用,另一方面由于它断开的上下断距较大,穿越多层生油层和储集层,所以容易构成多层系含油,特别是在生油条件好,储集层发育的背斜构造上可获得“楼房式”叠加油气藏。
关于北西向的断裂,从苏北已有的资料来看,大致有两种情况:一种是与北东向断裂同期形成的剪切断裂,虽然多数可能属于张性,但对于油气的作用,仍可作为运移通道。另一种是后期构造运动发生而形成的新的北西向断裂,这组断裂有一些是在老北西向断裂基础上继承发育的,它对于油气藏有一定影响,促使原生油气藏再次运移而形成次生油气藏,如一部分三垛组油藏可能也与此断裂有关,还有一些不是在老断裂基础上发生的新北西向断裂,一般说来对形成次生油气藏关系不大。
(3)有利岩相带控制含油
苏北盆地在地质历史发展过程中,遭受过多次地壳变动,形成了多凹、多凸、多隆、多断的各种各样的复杂古地形,因而在追溯古面貌时,不能把它当作一个简单的沉积盆地来考虑。盆地中的不同组段在不同沉积时期构成了不同性质的岩相带。
金湖凹陷是盆地最靠近周边隆起剥蚀区,因此在岩性变化、岩相带的形成方面都比盆地当中来得明显。根据目前普查勘探所掌握的初步资料来看,金湖地区的阜宁组地层有两套主要岩相带。
一套是由海侵作用形成的阜2段碳酸盐类岩相带,以生物灰岩为主,包括碎屑灰岩、鲕状灰岩、泥灰岩、部分砂岩和灰质砂岩、泥岩等地层,厚约50米的相带。成为上部以含气带为主,下部以含油带为主的良好储集层,如东60井、东64井所见。生物灰岩具虫管结构,有良好的孔渗物性,总孔隙度为33%~41%,渗透率为25~43毫达西,声速时差高达520微秒,单层厚6.4米,成为刘庄构造上良好的储气层,根据东60井对第四层初步测试已获得工业气流,是苏北第一口天然气井。应当强调指出的是,类似于像刘庄阜2段的生物灰岩,在围绕金湖凹陷的斜坡带上,有可能形成环带状有利岩相带,将成为苏北石油勘探的新领域。
金湖地区另一相带是来自西南方向剥蚀区物源的阜1、3段砂岩岩相带,可能属三角洲体系,以铜城地区最发育,沉积了厚约453米的以砂岩为主的地层,从岩性来看比之溱潼、高邮地区还多了一套砂组(中砂组)。这条岩相带往北到了官塘260米(东61井)至三河168米(东53井),万庄111米(东66井),到刘庄构造只有86米厚,电测曲线上只剩下“三个尖子”,可以看作是上砂组、中砂组和下砂组三套组段的缩影,反映了这条带在30公里范围内岩相变化的基本情况,说明了岩相带的分布与物源区方向与渤海湾的情况有着极其密切的关系。在这条相带上,砂泥比配合好的地方,如有构造封闭条件,将是油气富集的场所。
在溱潼凹陷,戴南组的砂岩岩相带变化十分明显,由东往西,从莫庄经戴南至叶甸,砂岩厚度层数逐渐变少,并在相带的中部出现了砂泥比的最佳配置。如储家楼构造,戴南组有良好的储盖条件,因而形成良好的油藏,获得了高产工业油流。
溱潼地区岩相(戴南组)变化,不但从钻井里可以观察到,而且结合地震剖面解释,也可以追踪波组相位的变化,来了解岩相的变化。如Nz34-15线有两个相位强波,到了Ez线
上述情况充分说明:苏北地区的油气控制因素,在有构造圈闭条件(包括压性断层的遮挡条件)的前提下,有利岩相带实际上起到富集作用。如果离开了有利岩相条件,仅仅只有背斜构造等圈闭条件,就很难形成高产油气流。从已发现的情况来看,在构造和有利岩相带叠加的地方,是找油气最有利的地方之一。
草舍、储家楼构造钻遇油气之后,随着地质部华东石油地质局的成立,在局长钟特强、试采大队队长郭仁炳的努力下,从勘查直接转入开发工作,证实了这两个构造是可供开采的油田,开创了地质部门搞油田开发的首例,也为以后苏北石油工业基地的建立打下了基础。
『叁』 克拉通盆地油气分布规律
有商业价值油气聚集发生的海相克拉通盆地,从烃源岩类型来看以泥质岩和泥灰岩为最佳,纯碳酸盐岩因生成环境不利于有机质的保存,一般丰度较低,加之成岩胶结快、可压缩性小,排烃条件也不利,不是烃类聚集的主要贡献者。据世界范围统计,克拉通盆地大型油气田的形成往往与高丰度泥质或泥灰质烃源岩相关。有机质丰度大于1.0%的优质烃源岩是大油气田形成的必要条件。烃源岩发育的构造位置以克拉通边缘坳陷最好,其次是克拉通内有差异沉降的坳陷,生成环境以低纬度地区最集中。烃源岩发育于全球海平面上升时期。克拉通盆地以古生界烃源岩为主,仅西西伯利亚等少数在古生界基底之上发育的新克拉通盆地内中生界烃源岩较发育。克拉通盆地烃源岩成熟度差异大,克拉通内盆地烃源岩成熟度一般较低,以石油聚集为主,克拉通边缘盆地烃源岩埋藏较深的坳陷区以气为主,隆起区以气为主。
生烃坳陷内部及邻区是油气田特别是大油气田分布的主要地带,油气可以自生烃坳陷呈放射状向周围砂体、碳酸盐岩礁、滩、缝洞体运移、聚集,但分布具不均一性,沿断裂、裂缝带为油气优势运移方向,因而,往往在一侧或某一区带油气富集最多,一般控制油气资源的主体分布;油气沿断层发生垂向运移,使油气主要富集在烃源区内;“近水楼台”提高了油气沿断裂和裂缝带聚集的机会;油气还可以发生较长距离的运移,但这种形式的运移往往造成油气的分散,不利于大油气田的形成。
发育早或与成藏同期的隆起带及其斜坡带是油气运聚的主要指向区,坳陷之内的中央古隆起油气聚集条件最为有利。克拉通边缘坳陷盆地中构造活动性相对较强,常具大隆大坳格局,大油气田主要形成于这些大型隆起之上的大型构造圈闭或大型构造—地层圈闭中。
克拉通盆地的发育具多旋回性,因而形成多套生储盖组合,导致多层系生烃和聚集油气,不同层系成藏特征可能不同。油气的成藏也往往具有多期性,所以追踪发现油气藏现今所在的位置绝非易事,需要以追踪主体油气运移轨迹为主线。通过对关键时刻各成藏要素组合关系的建立,指出油气藏现今的部位。同时,不同层系成藏认识不能采取单一的方法。
大型构造与地层、岩性的复合型圈闭是古老克拉通盆地海相地层中油气聚集的主要场所。这是因为克拉通盆地基底的刚性特征,导致沉积盖层褶皱构造不发育,在多期构造运动作用下,发育大型隆起或长垣构造。隆起顶部遭破坏后使圈闭不完整,多次运移的油气在隆起高部位遭多次破坏散失,故使构造高部位的油气聚集规模有限。惟有大型隆起的围斜部位与古斜坡区,为良好封盖条件保护的地层、岩性及复合圈闭,更适于油气的聚集和保存,形成的油气藏常常带有原生性,而且圈闭规模常常很大。例如鄂尔多斯盆地中部靖边奥陶系地层岩性圈闭气藏,面积可达3000~5000 km2;北非克拉通三叠盆地哈西麦萨乌德油田含油面积1150 km2 ,哈西鲁麦勒特大气田含气面积2600 km2;西内部盆地潘汉德-胡果顿气田含气面积 20235 km2;东西伯利亚库尤姆宾-尤罗布钦油田含油总面积8000 km2。
克拉通盆地构造运动次数多,克拉通边缘坳陷盆地构造活动强度较大,由此造成油气运移、聚集与散失过程相当复杂,有效油气聚集需要良好封盖层的阻隔、较稳定的构造环境、封闭的水动力条件。较晚成藏期形成的油气藏相对更有效。
古老克拉通盆地的海相地层中,由于烃源岩经历了漫长的热演化,因此,凝析油气、甲烷干气与轻质油是重要烃类相态,且一般从生烃中心向边缘,烃类相态具由干气经轻质油到黑油的规律变化。
『肆』 沉积盆地中油气的丰富程度主要取决于哪几个因素
东沙岛地理位置十分重要,是台湾海峡南疆的门户,位居南海要冲。位于粤江版口、海南岛、吕权宋岛及高雄的中央位置,是巴士海峡进出南海船舰的必经之途,扼控巴士海峡的咽喉。该岛长二千八百公尺、宽八百六十八公尺,形如马蹄,岛上没有山丘,也没有泥土,虽是珊瑚碎沙积累而成的低伏海岛,但却宛如远离尘嚣的人间净土。历史记载,东沙岛昔称“月牙岛”,先秦时代就已纳入中国版图,曾两度被日本侵据,由台湾当局控制。
南海北部边缘盆地处在欧亚、印—澳及太平洋三大板块交汇处,区域地质背景特殊,第三系沉积发育,油气地质现象丰富多彩,油气成因类型及分布规律复杂。根据南海北部边缘盆地油气勘探及研究程度,迄今为止所发现的油气可以划分为生物气及生物—低熟过渡带气(亚生物气)、热成因正常成熟油气和高熟—过熟油气等3大类7亚类,CO2等非烃气可划分为3型4类,其中成熟陆源石蜡型油气主要分布于北部湾、珠江口盆地,成熟—高熟煤成凝析油气主要分布于琼东南盆地西部及珠江口盆地部分地区,煤成气及CO2等非烃气则主要运聚于莺歌海盆地泥底辟带浅层、琼东南盆地东部和珠江口盆地部分地区。
『伍』 克拉通盆地基本地质特征
1.克拉通盆地演化的多旋回性
较为稳定的克拉通盆地一般经历了长达几亿年的演化。如在北美克拉通上,伊利诺斯盆地、西内部盆地、二叠盆地随晚元古代—早寒武世大陆裂解就开始发育,早期为裂陷槽;威利斯顿、密执安盆地分别在中、晚寒武世开始发育;加拿大哈德逊湾、摩思河盆地在晚奥陶世开始发育。这些盆地中古生界沉积完整,并有部分中、新生界沉积(图 3-8)。俄罗斯克拉通上的伏尔加—乌拉尔、莫斯科、波罗的盆地和东西伯利亚盆地在晚元古代即以裂陷槽的形式开始发育,可发育至中生代早期,盆地延续时间从 160~770Ma。华北克拉通盆地自中晚元古代以裂陷槽的形式开始发育,塔里木、四川克拉通盆地自震旦纪开始发育,它们以古生代为主体,并叠置中、新生代盆地。
图3-15 二叠盆地主要生物礁分布
位于中陆油气区的西内部盆地,为北美克拉通南缘的另一个古生代盆地,南邻奥契塔褶皱带。早期为由一条隆起带分隔的衣阿华盆地和俄克拉荷马盆地组成的相对统一的盆地。由于分异,在早石炭世晚期—晚石炭世早期形成隆坳相间的构造格局,隆起上油气非常富集。盆地发育过程中多次抬升作用造成多个地层不整合,隆起区形成的背斜圈闭和地层削截不整合圈闭是主要圈闭类型,构造多宽阔、平缓。
『陆』 油气成藏与分布的主控因素
综合百色盆地的油气成藏动力学的研究,百色盆地油藏形成与分布主要受下列因素的控制和影响。
1.烃源岩有机质类型和古地温场控制了油气运聚的相态
油-岩对比证实百色盆地的主力烃源岩是那读组湖相暗色泥岩,百色盆地那读组暗色泥岩的有机质类型以ⅡA型为主,其次为I型和ⅡB型。百色盆地的古今地温梯度为(4.7~3.9)℃/100m,那读组烃源岩经历的最大古地温在110℃~130℃之间,大部分烃源岩目前处于低成熟和成熟阶段。根据那读组未成熟烃源岩的热压模拟实验分析,在低成熟、成熟阶段的液态烃产率大于气态烃产率,生烃产物主要为油相。在成藏过程中,油源岩的排烃和运聚相态主要为油相。
2.古、今流体流动样式控制油气运聚方向和保存条件
流体流动样式集中体现了盆地流体输导格架、压力系统和流体驱动类型等方面的形成与演化。不同的流体流动样式对油气的运聚作用各不相同。不同的压力系统(包括正常压力系统、异常高压和异常低压系统)和流体驱动类型(压实流和重力流)制约着油气的运移方向、路径和聚集区域,并且影响着油气的保存条件。百色盆地在构造抬升之前的古流体流动样式为压实驱动流,断层作为油气运移通道,源岩流体向砂岩输导层运移。构造抬升之后盆地东部与西部坳陷的流动样式不同。东部坳陷流动样式分为上下两种类型,百岗组二段以上地层为重力驱动型,地表水自盆地南部向北部运移;百岗组三段以下地层则为封闭负压异常体系流体流动样式,抬升剥蚀引起泥岩反弹,流体从砂体流向泥岩。东部坳陷这一流动样式使下部那读组油气藏得以保存;上部百岗组中的油气藏部分受到破坏。西部坳陷为地表水头的重力驱动水流动样式,流体流动方向自盆地北部地表水头沿输导层向南部泄水区运移,原油遭受水洗氧化和生物降解作用。
3.油气分布和富集受生油洼陷控制,紧临生油洼陷周缘是油气富集有利区带
同其他陆相盆地一样,百色盆地的油气显示和油藏主要围绕盆地主力生油洼陷(田东凹陷)呈环状分布(图3.18),生油中心控制着油气的分布。
4.盆地广泛发育的断裂(特别是深大断裂)和基底不整合面控制了油气聚散
断裂和不整合是百色盆地构造变动的主要形式,百色盆地长期活动的深大断裂不仅控制了盆地的沉积建造和构造发育,也控制了油气的聚散。此外,在基底灰岩发育的地区,由于基底的长期抬升剥蚀,使得基底灰岩局部地区的溶蚀孔隙和裂缝发育,储集物性变好,这些灰岩地区为其后的那读组泥岩沉积地层所覆盖,形成了良好的生储盖配置关系。这种控制作用表现在以下几个方面。
(1)在基底灰岩地区发育基底灰岩油藏。目前,在百色盆地共发现基底灰岩分布的地区有3个,即上法地区、仑22块地区以及元2井灰岩分布区,在前两个地区的基底灰岩地层中均发现了油藏,元2井区的基底灰岩地层中也发现了油气显示。由于灰岩地区遭受的风化剥蚀严重,从而灰岩地层中的溶蚀孔洞比较发育,储层物性变好,再加上这些地区的生储盖配置较好,自生油中心生成的油气沿不整合面和断裂运移至灰岩分布区时,油气进入灰岩地层并聚集成藏。
(2)断裂活动产生油气纵向运移,形成多含油层系、多油藏类型的复式油气聚集带。由盆地多期活动产生的断裂,尤其是盆地长期活动的深大断裂,如南伍、塘浮等深大断裂,沟通了不同块体或同一块体的不同层位,尤其是沟通了不同构造带,从而导致从生油中心——中央断凹带生成的油气大规模纵向运移。如南伍和塘浮断裂为长期活动的深大断裂,两者向下一直可以延伸至中央断凹带的基底部位,是盆地的主控断裂,由田东凹陷中央断凹带生成的油气,正是通过这两个深大断裂运移到北部断阶带的不同台阶带,并在基底灰岩地层、那读组砂岩地层和百岗组砂岩地层等不同层系的地层中形成多套含油层系、多种油藏类型的复式油气聚集带。
5.盆地的不对称结构决定了油气运移量的不均衡性
盆地中的油气显示井和油藏沿生油中心的环状分布,表明其生油中心以放射状向四周排油。但由于百色盆地北部断阶带和南部缓坡带与生油凹陷接触形式以及水平距离的差别和地层倾角不同导致的势能(浮力)差异,北部断阶带靠近盆地的物源区,以及盆地的多期抬升剥蚀和长期活动的深大断裂,使得盆地北部断阶带的圈闭条件比南部斜坡带的要多,从而盆地北部断阶带聚集了较南部斜坡带更多的油气。
盆地陡坡带地层倾角较大,与生油中心的水平距离也小于南部斜坡带,该构造带内断裂(尤其是各个台阶的南部边界断层均为盆地多期活动的深大断裂)比较发育以及各种储集类型发育,在抬升过程中南部斜坡带的抬升幅度和剥蚀厚度较大,所以这一些因素都决定了北部断阶带构造带较南部斜坡带可以聚集更多的油气,也有利于形成众多的油藏,百色盆地的勘探也证实了这一点。表7.1是百色盆地东部各个构造带内储量对比情况,尽管南部斜坡带的面积远远大于北部断阶带的面积。据计算,北部断阶带的石油地质储量约为南部斜坡带的3倍,而且南部斜坡带的浅层油藏由于抬升幅度大,风化剥蚀严重,均为稠油油藏。
表7.1 百色盆地东部坳陷不同构造带储量对比表
6.凹陷中的基底隆起控制着油气的分布和富集
凹陷中的基底隆起有利于油气的聚集。百色盆地的两种“凹中隆”,一种为那读组砂岩储集类型如雷公油田,另一种为基底灰岩古潜山储集类型如上法油田,为百色盆地的两种“凹中隆”油气聚集带。其主要原因在于这种“凹中隆”离生油凹陷近,油气运移通畅,再加上具有较好的储集和圈闭条件,有利于油气聚集。例如那笔凸起的雷公地堑的多个断鼻构造带,其东西两侧分别临近田东凹陷中央断凹带和头塘凹陷中央断凹带—两个生油中心,有着“近水楼台”的优势,因此,形成了雷公油藏这一较大的油气田。
7.圈闭体积大小对油藏的储量大小具有重要的影响。
百色盆地含油圈闭小而复杂,大多为断层圈闭和岩性圈闭以及断层与岩性的复合圈闭,基本没有背斜圈闭,含油圈闭体积小而复杂,从而导致油藏的储量小,分布比较复杂。
『柒』 控制油气分布的主要因素
从有机成烃说的观点出发,地壳中油气资源的存在和丰度,取决于成烃、成藏及保存诸因素的有机配合。地壳中具备这三方面最佳组合的盆地带,就成为油气最富集的盆地带;同样,在同一盆地带内,不同盆地的油气丰度,或是同一盆地内不同构造单元或油气聚集带内油气富集的程度,也主要取决于这三个条件的有机配合。下面从三个基本条件有机配合的角度,论述控制油气分布的若干问题。
(一)关于成烃的若干问题
1.烃源岩及原生油气藏存在的上、下限
所谓原生油气藏,是指烃源岩及相邻近或一定距离内储集层中,油气第一次聚集形成的油气藏。烃源岩存在的前提条件是沉积物中具有足够的有机质丰度。这主要受控于古生物的演化,即地史发展过程中什么时期开始大量繁殖适合成油的藻类植物。这是确定烃源岩存在最早时间的关键。
对于生物进化,一般认为有3次重大突破:一是从异养到自养,二是从二极(绿色植物和菌类)到三极(植物、菌类和动物),三是从水到陆。从二极到三极的过程,是绿色植物(蓝、绿藻类)达到繁殖高峰的时期。因此,这段时期也应该是形成烃源岩的最早时期。目前已证实存在的原生油气藏,其烃源岩的地层年龄大多晚于距今6亿~7亿年。据此,我们可以将动物可能出现和藻类大规模繁殖的时期(7亿~10亿年前)作为烃源岩和原生油气藏可能存在的最早时期。不应期求在更老的地层中去寻找原生油气藏。目前在我国或世界其他地区在太古宙变质基岩中发现的少量基岩油藏,都是从上覆年轻烃源岩中生成的油气,向下或侧向运移而聚集在基岩中聚集成藏的。
那么成藏最短要经历多长时间呢?根据晚期成油说,有机质达到一定埋深和温度后才能大量成烃,一般最少要经历5~10Ma,长的可达几千万到几亿年。但近年来研究表明,某些类型有机质,在微生物作用下可以在低温条件下生成石油(早期生油),生成石油的时间也大大缩短。这样就不难理解为什么在某些地区的第四系或浅部低温地层中亦可存在原生油藏这一事实。但是,要在较短的时间内,形成规模巨大的原生油藏是十分困难的,甚至是不可能的。
2.有效烃源岩的层位分布和成熟时间
前已得出自10亿年前到第四纪都有可能存在烃源岩,但这并不是说烃源岩均等地存在于所有地史时期。据Klemme等(1991)研究,有效烃源岩主要集中于6个地层段中:①志留系;②上泥盆统-杜内阶;③宾夕法尼亚系(C2)-下二叠统;④上侏罗统;⑤中白垩统;⑥渐新一中新统。它们仅占显生宙时间的三分之一,却形成了占世界石油总储量91.5%(或90%以上)的资源,这6段烃源岩中的①、②、④和⑤是在海进阶段沉积的,而③和⑥是在海退阶段沉积的。这说明有效烃源岩不完全是由旋回性地质作用造成的。它的形成实际上是旋回性的地质作用、古气候、水文地质和生物演化等多种因素有利结合的综合结果。
这些烃源岩,特别是古生代烃源岩中的一部分,可能在石炭纪一三叠纪期间就已成熟,但绝大部分(包括部分古生代烃源岩)是在白垩纪以后,特别是第三纪以来才成熟的。几乎世界油气原始储量的70%是在晚白垩世以后形成的,其中约50%是在渐新世以后形成并被圈闭的。
3. 二次成烃问题
所谓二次成烃,是指烃源岩在二次沉降过程中,时、温效应达到的成熟度超过一次沉降最大埋深时曾达到的成熟度,由递增成熟度所生成的烃类 ( 可以是油或气) 。一次沉降时,烃源岩曾达到的成熟度可以是未成熟,也可以是成熟。一次沉降达到的成熟度低,递增的成熟度大,则二次成烃量就大。
这个观念对于油气勘探,特别是不整合面下油气藏的评价和勘探有着十分重要的意义。
过去大家常认为不整合面下的烃源岩由于经过抬升,长期遭受剥蚀和风化,其中的油气均已散失,不利于成藏。但油气勘探实践表明,在不整合面下常有油气藏存在。二次成烃概念,就使这种矛盾归于统一。经研究,许多不整合面下的烃源岩在一次沉降过程中埋深很浅、未达到生烃门限就已抬升,但侵蚀掉的只是上覆的部分烃源岩,大量保存下来的烃源岩,在二次沉降过程中,逐渐生成油气,并在适当的圈闭中形成油气藏。如阿尔及利亚的哈西·迈萨乌德大油田,志留系烃源岩经历晚古生代抬升剥蚀,中生代开始二次沉降,直到早白垩世末 ( 100Ma 前) 才开始大量生油,第三纪达到生油高峰,并形成油气藏 ( 图 7 -24) 。从烃源岩沉积开始到大量生烃,经历了近 4 亿年。生成的油气很好地聚集在不整合面下的圈闭中,形成大油田。
( 二) 关于成藏的若干问题
1. 成烃坳陷与油气成藏
关于成烃坳陷与油气聚集的关系,在第七章中已作过详细的讨论。在此需要强调的是,确定成烃坳陷是否存在及其所处的位置,对于油气勘探有着十分重要的意义。“源控论”的指导思想即在于此。
2. 优质砂岩体与油气成藏
三角洲、冲积扇、水下扇和深海扇等砂岩体常常是油气聚集的主要储集体。
三角洲是由河流供给的沉积物在海或湖的滨岸地带形成的沉积体系。它之所以拥有丰富的油气聚集,是各种有利的成藏条件良好配合的结果。
首先,三角洲体系中能形成体积巨大的烃源岩。河流携带大量的有机质和矿物质进入海 ( 湖) 盆,为前三角洲区水体提供丰富的营养物质,有利于各类生物大量繁殖,从而为形成良好烃源岩提供物质基础。
其次,三角洲区地壳活动性较大,沉积速率高,常形成欠压实页岩,热导率低,地温梯度较高,有利于有机质保存和早熟。上述各项条件的结合,使得前三角洲区成为良好的烃源岩发育区,可提供丰富的油气源。
第三,三角洲区分布多种良好的砂岩体,如分流河道砂、河口堤砂、三角洲前缘砂等。由于三角洲区的前积和水侵作用交替发生,不同类型沉积物有规律地排列,加上同生断层发育,故可形成各种有利的生、储、盖组合,具有良好的输导油气能力,为充分排烃、就近聚集创造了有利条件。
第四,三角洲区因砂、页岩频繁交替造成地层超覆、岩性尖灭; 巨厚的超压页岩和同生断裂发育可以形成多种与底辟、滚动背斜有关的多种聚油圈团 ( 包括背斜、断层、逆牵引背斜、底辟、不整合及多种复合圈闭) 。
但是,三角洲区能否形成巨大的油气聚集,在很大程度上乃取决于是否存在具有巨大容积的圈闭。否则,只能形成中小油气藏 ( 田) 。
除三角洲外,近年来陆相冲积扇、水下扇和海底扇中的油气也引起了人们的广泛注意。
我国新疆克拉玛依油田的二叠系和三叠系砂砾岩储集层,就是典型的冲积扇沉积。泌阳凹陷的双河等油田的储集砂岩体被认为是由近源洪水携带大量陆源碎屑直接进入深水湖而形成的水下扇沉积。
在我国有许多深水湖泊边缘地带,都发育若干大小不等的近源冲积扇或水下扇。凡是与烃源区相邻近的各种扇形储集体,都是应予以注意的找油领域。
海底扇主要是由重力流和部分滑塌作用在海底峡谷出口处形成的深海水下扇形堆积体。洛杉矶盆地上第三系油层和北海盆地上古新统油层都属于浊积砂岩体。该类砂岩体或与深海页岩互层,或为深海页岩 ( 烃源岩) 所包围,形成良好的生、储、盖组合。洛杉矶盆地这套岩系总厚达 800 ~1000m,加上盆地内发育众多的背斜圈闭,使其成为世界上聚集效率最高的油气盆地。
3. 蒸发岩与油气成藏
世界上有许多油气盆地都有蒸发岩,而且与油气聚集关系十分密切。其主要原因如下。
首先,蒸发岩常与生油岩共存。在相当多含油气盆地中,蒸发岩沉积前为半封闭 - 封闭环境。
其次,蒸发岩是极好的盖层,油气常富集在蒸发岩系之下的储集层中。如波斯湾( 伊拉克和伊朗) 下第三系阿斯玛里石灰岩,其上就存在巨厚的膏盐蒸发岩,使下伏多层碳酸盐岩油层的油气向蒸发岩下主力油层富集成藏; 德国 - 荷兰盆地中下二叠统赤底组砂岩之上存在巨厚的膏盐蒸发岩系,它能使上石炭统煤系气在其中富集,而那些不存在蒸发岩的地区,尽管煤系和赤底组同样存在,但仍难以形成巨大的气田。在北纬 36° ~ 57°集中了煤储量的 88% ,但天然气储量仅占 10% ,尽管原因是复杂的,但缺乏膏盐蒸发岩作盖层可能是主要原因之一。
第三,蒸发岩发育区和非蒸发岩相之间常存在一个过渡区,这是礁、砂坝、粒屑灰岩发育的有利地带,常常是生油层、储集层和盖层呈指状交叉的地带,也是油气聚集的有利地带。江汉盆地渐新世早中期潜江组四段的盐湖沉积即为此例 ( 图 8 -32) 。
第四,蒸发岩具有较大的可塑性和流动性,可形成与塑性流动有关的各种圈闭,为油气聚集提供了良好条件。东濮凹陷文留油气田的构造圈闭就是与盐运动有密切关系的实例之一 ( 图 8 -33) 。
图 8 -32 江汉盆地渐新世早中期 ( 潜江组四段) 盐湖沉积分布图( 据江继刚,1981)
图 8 -33 东濮凹陷文留油气藏剖面图( 据朱家蔚等,1983)
4. 断层与油气成藏
断层是油气输导层的主要型式之一,无疑是油气运移的重要通道。但油气田中实际情况是断层常常作为遮挡,不仅是逆断层,而且绝大多数正断层具有遮挡性能。
通常情况,断层发生时对其两侧地层中流体的压力和势均衡状态起破坏作用,流体( 包括烃类) 将由高势向低势方向运移,断层起着明显的通道作用。但输导流体 ( 含油气) 能力的大小和经历时间的长短在很大程度上取决于断层的性质 ( 挤压或拉张) 、断层两侧接触的岩性 ( 上倾为非渗透性或渗透性岩层) 、断层角砾岩和断层泥是否存在,以及断裂发生的时间。一般挤压断层与拉张断层相比输导流体能力相对弱一些,时间较短一些; 上倾方向与非渗透性岩层接触时,仅在断层保持张裂时期存在一定输导能力,当断层闭合时,则难以输导流体; 如存在断层泥则输导能力差,若存在角砾则输导能力强,而且保持时间亦较长。
但是,无论具有什么性质和特征的断层,作为输导流体通道的时间是有限的,一旦通道闭合或堵塞 ( 这是必然的) ,断层就成为良好的遮挡。这就是为什么在所有油田中看到的断层,大多以遮挡性质出现的基本原因。因此,我们说,断层起通道作用是有条件的,而且是有时限的; 断层起遮挡作用更为经常,更为普遍。业已成为遮挡的断层,在一定条件下也可以再活动,再次成为油气运移的通道。只有从动态演化的角度,才能正确认识断层的双重角色。这样才能正确认识到,断裂既能输导油气,又能破坏业已形成的油气藏,同时,它又与油气聚集有密切关系,可形成多种与断裂有关的油气聚集带。
5. 不整合与油气聚集
世界上有许多重要油气田都与不整合有密切关系。究其原因,表现在以下方面。
不整合能将非储集层改造成储集层。不整合代表地壳抬升,遭受风化侵蚀和溶解淋滤,可以极大改善储集层性质,甚至将非储集层改造为储集层。
不整合是良好的油气输导层,能在不连续型烃源岩和储集层之间架设桥梁。如酒泉西部盆地的下白垩统黑色页岩中的油气就是沿着它与志留系之间的不整合面向东运移,再垂直运移到白杨河 ( N) 砂岩中聚集成油气藏的; 阿尔及利亚哈西·迈萨乌德油田寒武系 -奥陶系砂岩中的石油来自西北的上志留统页岩,两者相距在 40km 以上,海西期形成的区域不整合面是沟通的桥梁; 美国堪萨斯中央隆起上许多寒武系 - 奥陶系碳酸盐岩油气藏的油气源来自阿纳达利坳陷的宾夕法尼亚系烃源岩,两者相距 160km 以上,时间间隔 120 ~150Ma,完全依靠不整合面它们才构成统一的生、储、盖组合,也包括对碳酸盐岩储集层的改造,才能形成堪萨斯中央隆起上的油气聚集。
不整合面是遮挡面,可以形成多种与不整合有关的圈闭和油气藏。区域不整合代表大范围的沉积间断,是地层、岩相的突变界面,是良好的遮挡面,可形成众多地层型油气聚集带,如潜山带、滨岸油气藏带等。
不整合对油气破坏不大。过去常认为不整合抬升和侵蚀作用使其下油气藏遭破坏,这是一种误解。按照大多数石油晚期生成说,烃源岩埋深较浅时石油尚未生成,不可能遭受大的破坏和损失。
综上所述,不整合对油气聚集起很大促进作用,破坏性甚少,是与油气聚集关系极为密切的地质因素。这就不难理解为什么存在众多的与不整合有关的油气聚集带。
但这并不是说,盆地内不整合愈多油气丰度也愈大。
『捌』 油气成藏地质条件
中国海洋石油与天然气成因,分陆相和海相两大类,并以前者为主。
近海盆地的陆相生油气,具有独特的地质环境,因为盆地地处大陆活动边缘,当盆地在稳定发展时期,所形成的深湖或半深湖,除了水生浮游生物和藻类以外,从陆上通过河流和其他途径输入的陆源植物残体较多,在还原环境和快速埋藏条件下,除深湖区沉积中心产生的干酪根主要是腐泥型外,大多数是混合型(Ⅱ),斜坡边缘区则属腐殖型(Ⅲ)。当大陆边缘活动加剧时,湖盆水位发生时高时低的环境变迁,频繁出现沼泽化沉积,并在特定地质条件下,湖泊与沼泽多期交替叠加沉积,使产生的多源油气运移到圈闭构造富集成藏,勘探实践证明多数高产井都能油气共出。
以东海西湖凹陷为例,富产天然气的主要原因是盆地沼泽化程度高,广泛发育的沼泽相煤系地层气源岩发挥重要作用。经钻探和测井资料证实,煤层从573~3925米井段多达77层,总厚达50米左右。上海海洋地质调查局在东海打的30口井(其中两口井与东海石油公司合打)中有20口井试获高产天然气,约占67%。尤其是西湖凹陷西南部包括平湖断阶带和苏堤构造带,成烃成藏地质条件更加优越。平湖4井日产油1892.85立方米,天然气148.45万立方米,春晓1井日产油200.04立方米,天然气160.13万立方米。
以南海北部陆架近海盆地为例,东部的珠江口盆地以成油成藏条件居优势,现有9个开发油田年产油量达1295.45万吨。而西部的琼东南盆地则以成气成藏条件最佳,崖13-1气田已探明天然气地质储量达885亿立方米。说明该盆地曾经历过多期持续性的沼泽化沉积环境,天然气主要烃源岩是来自煤系地层。最西部莺歌海盆地成气成藏地质条件更具特殊性,出现成因复杂的多源气源岩,推测同生物成因有密切关系,但盆地深部的沉积相和可能存在的烃源岩,目前尚无法查清。
近海盆地海相生油气,由于沉积物生烃的有机质主要来自海水中的浮游生物和藻类,除边缘地区外,陆源有机质残体很少介入,因此,生烃母质多为腐泥型干酪根。
海相成烃成藏条件是如何形成的?据东海瓯江凹陷的灵峰1井、石门潭1井和丽水36-1井所钻遇的具有海相古生物化石充分依据的古新世—早始新世海相沉积是其主因。追其来源可能与中国海自中生代以来,发生过多期重大地质事件有关,尤其与特提斯海在中国海域延伸段的闭合事件关系更加密切。特提斯构造是划分地球上两个古大陆(劳亚古陆与冈瓦纳古陆)的全球性构造带。
特提斯构造带从地中海向东延伸至喜马拉雅山区,经越北红河地区向东进入中国海域不知所终,推测途经南海北部陆坡区后转向台湾海峡北上伸及东海南部。其中,瓯江凹陷的海相沉积便是佐证之一,它有可能便是欧亚大陆边缘的残留特提斯盆地一部分。它将为今后寻找海相油气田提供有利条件。
油气藏类型:以渤海海域已知油气藏为例,可分为四种类型:①背斜构造油气藏包括逆牵引背斜和挤压背斜,闭合面积较大,油气受高点控制;②断块油气藏,依靠断层封堵油气;③断鼻油气藏,由断层封堵的鼻状或半背斜构造;④潜山油气藏,由不同的基底岩层古地貌高点形成,如碳酸盐岩潜山,它的分布严格受主断裂控制;⑤潜山披覆背斜油气藏,分布在凸起或低凸起之上,其特点是构造幅度下大上小,油气藏高度和面积严格受构造控制,如埕北油田。此四种类型有更广泛的代表性,如崖13-1大气田便是披覆背斜。而在特殊条件下,莺歌海盆地的“泥拱带”超高压浅气层东方大气田则是一种特殊类型。
根据我国近海5个大型含油气盆地,大中型油气田的地质条件,有如下基本规律:
(1)具备大型沉积盆地,面积一般在5万平方公里以上;
(2)具备巨厚沉积地层,厚度在1万~2万米左右。
(3)具备有利相带,深湖泊相、沼泽相和海相。
(4)具备配置良好的生储盖组合,要求有高孔渗储层:三角洲砂体、海进砂和生物礁以及封闭严密的盖层。
(5)具备大型二级构造带和油气源丰富的凹陷,尤其定居于“凹中隆”或“凹围隆”的区域富集背景下的构造或圈闭。
(6)经钻探证明,单井日产油1000吨或天然气100万立方米,地质储量油亿吨以上,天然气1000亿立方米。
(该文发表于《海洋地质与第四纪地质》第18卷第4期)
油踪纪程:油气勘查50年随想