朝阳沟地区泉三段油气成藏条件及模式研究_刘春喜.pdf

2023年第2期西部探矿工程*收稿日期：2022-08-16作者简介：刘春喜（1967-），男（汉族），黑龙江大庆人，高级工程师，现从事地质综合研究及地震解释工作。朝阳沟地区泉三段油气成藏条件及模式研究刘春喜*（大庆油田有限责任公司勘探开发研究院，黑龙江 大庆 163712)摘要：基于地震、岩芯、测井及分析化验资料，从烃源岩、沉积储层、构造条件等方面分析朝阳沟地区杨大城子油层的油气成藏条件及主控因素。结果表明：朝阳沟地区杨大城子油层油源丰富，具有三肇凹陷和王府凹陷两个生烃双向供烃特征、多期河道砂体为油气提供良好的储层条件、超压为油气下排提供动力、断裂切割砂体构成油气运聚的主要通道；该区主要发育构造岩性、岩性、断层岩性等多种类型油气藏；存在上生下储垂向运聚、单向供烃短距离侧向运聚、双向供烃中长距离侧向运聚3种成藏模式；预测出两类含油气有利区。关键词：朝阳沟地区；杨大城子油层；成藏条件；成藏模式中图分类号：TE121 文献标识码：A 文章编号：1004-5716(2023)02-0065-04朝阳沟地区主体位于黑龙江省肇州县，距哈尔滨市70km，该区油气勘探工作始于20世纪60年代，下白垩统泉头组四段的扶余油层为主要含油气层位，多口井获得了工业油气流，而泉头组三段的杨大城子油层工业油流井少，呈零星分布，展现出良好的勘探前景。近十多年该区油气勘探一直没有进展，随着三肇周边榆树林地区泉三段的杨大城子油层及其下部泉二段地层中多口工业油流被发现，该区杨大城子油层的油气勘探不断引起重视。然而，研究区杨大城子油层油气成藏主控因素、成藏模式不清，难以支撑当前油气勘探需求。虽然，前人对三肇凹陷及其周边地区扶余油层油气“倒灌”运移条件及模式1-5、油气运移过程6-7和油气运移通道对成藏的控制作用等方面8-11做过大量研究和探讨，取得了许多重要的认识，对朝阳沟地区扶余油层油气勘探起到非常重要的指导作用，但对杨大城子油气成藏主控因素及模式的研究相对较少。本文综合岩芯、测井及地震等资料，系统开展了杨大城子油层油气成藏条件、油藏类型、主控因素及成藏模式等研究，有力支撑了本区的油气勘探工作。1地质概况朝阳沟地区构造上位于松北中央坳陷区朝阳沟阶地中部地带，北部为三肈凹陷，南部为王府凹陷，面积1600km2，总体上呈现中部高，东南、西北低的构造格局（图1）。研究区泉头组与下伏登娄库组地层呈不整合接触，上覆青山口组地层呈整合接触12。泉头组自下而上可划分为泉一段、泉二段、泉三段、泉四段。杨大城子油层相当于泉三段地层，由一套紫红色、灰绿色泥岩与细砂岩、粉砂岩呈不等厚互层构成，以曲流河三角洲沉积为主。2成藏条件2.1烃源岩条件朝阳沟地区本地源岩为未成熟低成熟烃源岩，通过油源对比表明13-15，朝阳沟地区油气来自三肇凹陷与王府凹陷青山口组暗色泥岩，主要为青一段，次为青二三段。三肇凹陷青一段湖相暗色泥岩厚度一般为75100m，有机质丰度很高，有机碳含量为1%6%，平均值3.14%，有机碳含量大于2%的厚度一般大于60m，母质类型以、型为主11，大部分地区有机质成熟度RO在0.7%1.2%之间，处于成熟阶段；王府凹陷青一段暗色泥岩厚度一般为4060m，有机碳平均含量为3.87%；有机质成熟度RO在0.5%0.87%之间，大部分处于成熟阶段。整体上看，这两个凹陷具有较好的生、排烃能力，从青一段排油强度图上可知，研究区西北侧三肇地区排油强度（0.53.5）108t/km2；王府凹陷排油强度也达（0.52.5）108t/km2；面积约130km2。三肇凹陷和王府凹陷青一段烃源岩生成的油气沿652023年第2期西部探矿工程断裂“倒灌”运移到扶杨油层2，在流体势的作用下，通过渗透性砂体和断裂发生侧向运移，遇到好的圈闭就聚集成藏，借助浮力作用下有利于向构造相对较高的朝阳沟地区运移（图1）。由此可知，研究区油气具双向供烃的特征。图1朝阳沟地区与烃源岩区位置关系图2.2沉积相条件朝阳沟地区泉三段沉积时期受西南侧物源体系影响，发育曲流河浅水三角洲沉积（图2），泉三段早期研究区以曲流河沉积为主，河道摆动频繁，横向上砂体展布变化大，中期至晚期发育曲流河浅水三角洲平原沉积，主要砂体类型为曲流河道、分流河道及决口河道，由中砂岩、细砂岩及粉砂岩组成，储层孔隙度一般为10%15%，渗透率为0.610mD。分流河道单砂体厚度一般1.53m，垂向上常见多期河道叠加厚度可达46m，曲流河道单层砂体厚一般25m，见多期河道垂向上叠加厚度可达48m。席状砂和决口河道体的孔隙度大多数小于9.5%，渗透率小于0.2mD。综上可知，曲流河道、分流河道砂体储层物性好，且整体上河道砂体呈条带状、网状，连片叠加、厚度大、分布范围广，为油气提供了良好的储集条件。2.3储层条件区中储层主要以中细砂岩、粉砂岩为主，砂岩累计厚度大，泉三段下部砂岩累计厚度1040m，泉三段上部砂岩累计厚度1535m。杨大城子油层以岩屑长石砂岩、长石岩屑砂岩为主，碎屑主要由石英、长石和岩屑构成，石英平均含量34%，一般32%36%；长石含量较高，平均含量 36.7%，一般35.4%37.9%；岩屑平均含量32.1%，一般30%34%，岩屑以火成岩为主。岩芯分析有效孔隙度6%15%，平均12.8%，渗透率为0.0517.5mD，平均1.6mD，为低孔低渗储层。利用铸体薄片、压汞及扫描电镜资料（图3），分析研究区杨大城子油层储层微观特征，其储集空间以次生粒间溶蚀孔隙为主，局部见粒内溶蚀孔隙及溶蚀裂缝。因此，储层物性虽差，但次生溶蚀孔隙比较发育，仍具良好的储集性能。2.4断裂条件杨大城子油层油气来自上覆青山口组一段暗色泥岩，生成的油气通过油源断裂、裂缝和扶余油层渗透性砂体向下运移到杨大城子油层。主要油气运移通道是断穿T2-T22断裂，其次是渗透性砂体，扶余及杨大城子油层河道砂体呈北东向展布，与近南北向通源断裂相互切割，断层与砂体的有效匹配形成一个立体的网状运移通道。朝阳沟地区断穿青一段源岩和杨大城子油层的T2-T22断裂广泛分布（图4），有利于沟通上部青一段油源，同时也是油气向下运移的主要通道，T22断裂与构造、图2朝阳沟地区泉三段沉积微相图662023年第2期西部探矿工程砂体配合形成有利于油气聚集的断层岩性、构造岩性等圈闭类型。因此，T22断层广泛密集分布发育区为杨大城子油层成藏的有利区。3油藏类型杨大城子油层油水分布受岩性和断层控制明显，油水关系复杂，在低部位以水层和干层为主，也有纯油层或上油下水，在高部位除纯油层外，则出现油水倒置或油水互层。受构造、断层、岩性等多种因素共同控制，杨大城子油层主要发育5种类型油气藏，即背斜、岩性、断层岩性和断层背斜油气藏复合油气藏。其中，断层岩性油气藏和断层背斜油气藏复合油气藏是朝阳沟地区的主要油气藏类型，发育于隆起区的两侧；岩性油气藏和断层岩性油气藏全区均有分布；背斜油气藏主要发育于隆起区顶部附近，数量相对较少。4油气成藏模式及有利区4.1成藏模式综合油源、构造、砂体的配置关系划分为3种成藏模式：上生下储垂向运聚成藏模式、单向供烃短距离侧向运聚成藏模式、双向供烃中长距离侧向运聚成藏模式。（1）上生下储垂向运聚成藏模式。在超压作用下，三肇凹陷或王府凹陷青一段成熟源岩生成的烃类一部分沿断层向下运移至扶余油层，另一部分沿断层、砂体继续向下运移至杨大城子油层中，在有利的断层岩性圈闭或岩性圈闭中就近聚集成藏。（2）单向供烃短距离侧向运聚成藏模式。在超压的作用下，来自凹陷的油气沿断层、渗透性砂体向下运移至杨大城子油层，随后沿储层砂体和断层侧向运移，在断砂配置良好的位置聚集成藏。（3）双向供烃中长距离侧向运聚成藏模式。研究区南北两侧的三肇和王府两个凹陷均有烃类供给，油源丰富，在流体势的作用下，油气先沿断层向下运移至杨大城子油层渗透性砂体中，随后沿多层河道砂体或砂体与断层沟通的输导网络发生侧向中长距离运移，受构造、砂体及浮力等因素共同控制，总体上油气运移指向构造位置较高的朝阳沟阶地及长春岭背斜带。在研究区主体构造部位有利于形成构造、岩性构造油气藏，在斜坡部位有利于形成岩性油气藏、断层岩性油藏。见图5。图5朝阳沟地区杨大城子油层油气成藏模式图3研究区杨大城子油层储层岩芯薄片照片图4朝阳沟地区地震剖面（A-A）672023年第2期西部探矿工程4.2有利区预测结合已知油藏类型及试油成果，综合构造、沉积、油源等成藏条件，预测类有利区面积430km2，位于C949井区，该区处于三肇凹陷和王府凹陷源岩双向供烃，河道砂体发育，且断裂密集带发育，断砂有效匹配，整体上位于构造高部位，最有利于形成构造岩性、断层岩性油藏及断层背斜油气藏复合油气藏；类较有利区有两个，一是Z12井区，面积360km2，该区紧邻三肇凹陷青一段油源，河道砂体相对薄些，断裂密集带发育，是寻找岩性、断层岩性油藏有利区，二是Ch541井区，面积270km2，该区靠近王府凹陷油源，断裂相对发育差些，是寻找岩性、断层岩性油藏和局部构造岩性油藏有利区。见图6。图6朝阳沟地区杨大城子油层有利区预测图5结论（1）朝阳沟地区杨大城子油层油源丰富，处于三肇和王府两个有效生烃凹陷之间，具双向供烃性质，多期河道砂为油气提供了较好的储集条件，断层密集分布且北东向展布砂体与近南北向断裂相互切割构成网状油气运移通道；（2）朝阳沟地区杨大城子油层成藏模式有上生下储垂向运聚成藏模式、单向供烃短距离侧向运聚成藏模式与双向供烃中长距离侧向运聚成藏模式3种；（3）朝阳沟地区杨大城子油层综合预测两类有利区，类有利区面积430km2；类较有利区630km2。参考文献：1付广,王有功.三肇凹陷青山口组源岩生成油向下“倒灌”运移层位及其研究意义J.沉积学报,2008,26(2):355-360.2付晓飞,平贵东,范瑞东,等.三肇凹陷扶杨油层油气“倒灌”运聚成藏规律研究J.沉积学报,2009,27(3):558-566.3刘宗堡,付晓飞,吕延防,等.大型凹陷向斜区油气倒灌式成藏以松辽盆地三肇凹陷扶杨油层为例J.地质论评,2009,55(5):685-692.4迟元林,萧德铭,殷进垠.松辽盆地三肇地区上生下储“注入式”成藏机制J.地质学报,2000,74(4):371-377.5付广,薛盼,孙同文,等.源外隆起区油气成藏与分布主控因素及模式以松辽盆地杏北地区扶余油层为例J.岩性油气藏,2013,25(5):13-17.6霍秋立,冯子辉,付丽,等.松辽盆地三肇凹陷扶杨油层石油运移方式J.石油勘探与开发,1999,26(3):25-27.7肖佃师,卢双舫,陈海峰,等.源外斜坡区断裂密集带对油气成藏的控制作用：以松辽盆地肇源南扶余油层为例J.中南大学学报,2012,43(9):3548-3557.8施立志,林铁峰,吴海波,等.松辽盆地尚家太平川地区石油地质条件及勘探方向分析J.地质科学,2008,43(3):558-568.9王有功,付广,刘阿男,等.源外斜坡区断裂对油气聚集与分布的控制作用研究以松辽盆地尚家油田扶余、杨大城子油层为例J.地质论评,2011,57(1):101-108.10王丽丽.朝阳沟长春岭地区扶余油层油气成藏特征J.新疆石油地质,2012,33(4):456-458.11王卓卓,施立志,马永生,等.大庆长垣扶余油层油气成藏条件及主控因素研究J.西北大学学报:自然科学版,2015,45(2):291-297.12侯启军,冯志强,冯子辉,等.松辽盆地陆相石油地质学M.北京:石油工业出版社,2009:195-245.13施立志,马春雨,王卓卓,等.朝长地区扶余油层油气成藏条件及主控因素J.大庆石油地质与开发,2014,33(3):1-6.14黄薇,吴海波,施立志,等.松辽盆地北部朝长地区扶余油层油气来源及成藏特征J.中南大学学报,2012,43(1):238-248.15郝黎明,郝石生.松辽盆地朝长地区未熟、低熟烃源岩排烃研究J.石油实验地质,2000,22(1):64-70.68