遼河坳陷變質(zhì)巖潛山油氣藏類型及成藏模式

遼河坳陷變質(zhì)巖潛山油氣藏類型及成藏模式

隨著油氣勘探的開展，中國(guó)東部所有油田的沉積巖勘探目標(biāo)越來(lái)越少，常規(guī)變質(zhì)巖潛山勘探逐漸成為重要的油氣勘探目標(biāo)。遼寧焦陷是中國(guó)變質(zhì)巖潛山油氣勘探的典型代表。經(jīng)過40年的變質(zhì)巖潛山勘探，在杜家臺(tái)、雞西嶺、東勝堡、勝利塘、靜安堡、曹臺(tái)、法哈牛、茨云灘、福建臺(tái)等眾多變質(zhì)巖井的油氣儲(chǔ)存箱。在不斷發(fā)現(xiàn)變質(zhì)巖井的過程中，除了潛山頂部的油氣儲(chǔ)存外，還有許多儲(chǔ)山巖井的大型氣藏。特別是在西部停滯的興良臺(tái)潛山激發(fā)下，在變質(zhì)巖層形成1600米后發(fā)現(xiàn)工業(yè)油氣流，引起了許多油氣學(xué)者的注意。潛山油氣藏屬于典型的“新生古礦”油氣藏。泉巖與儲(chǔ)層之間的位置關(guān)系直接影響油氣藏的形成和積累。因此，作者將河流-綏山油氣藏與油氣富集、泉巖與儲(chǔ)層之間的位置關(guān)系分為兩個(gè)部分，并探討了其形成模式。豐富了變質(zhì)巖井油氣勘探理論，為下一步井氣勘探提供地質(zhì)指導(dǎo)。1油氣地質(zhì)條件遼河坳陷位于渤海灣盆地的東北隅,是疊置在華北古生代地臺(tái)之上的中、新生代斷陷-坳陷型次級(jí)盆地,其構(gòu)造格局為凸凹相間展布的6個(gè)一級(jí)構(gòu)造單元,自西向東為西部凸起、西部凹陷、大民屯凹陷、中央凸起、東部凹陷和東部凸起,面積約12400km2.五臺(tái)運(yùn)動(dòng)和呂梁運(yùn)動(dòng)使太古宇和古元古界發(fā)生強(qiáng)烈褶皺和區(qū)域變質(zhì)作用,形成坳陷剛硬的結(jié)晶基底,其上覆蓋層為中—新元古界和古生界碳酸鹽巖為主的海相沉積.海西運(yùn)動(dòng)至印支運(yùn)動(dòng)期間,基底整體抬升,蓋層發(fā)生強(qiáng)烈褶皺變動(dòng),形成褶皺山系,并遭受剝蝕作用.印支運(yùn)動(dòng)后,元古宇和古生界遭受風(fēng)化、剝蝕時(shí)間跨越整個(gè)中生代,再加上燕山運(yùn)動(dòng)和喜山運(yùn)動(dòng)期發(fā)生的斷裂活動(dòng),不僅形成了多種類型的潛山,且造成坳陷的中—新元古界和古生界僅部分殘存,同時(shí)也導(dǎo)致大面積太古宇地層遭受剝蝕、風(fēng)化、淋濾等作用,使變質(zhì)巖潛山與古近系烴源巖直接接觸,為變質(zhì)巖潛山油氣藏的形成提供了良好的地質(zhì)條件.2潛山油氣藏類型前人已從圈閉成因、幾何形態(tài)、源-儲(chǔ)對(duì)接關(guān)系等多個(gè)角度對(duì)潛山油氣藏進(jìn)行劃分,體現(xiàn)出潛山油氣藏的多樣性.本文僅從油氣富集部位和烴源巖與儲(chǔ)集層的位置關(guān)系兩個(gè)方面對(duì)遼河坳陷變質(zhì)巖潛山油氣藏類型進(jìn)行劃分.2.1根據(jù)油氣富集區(qū)的分類根據(jù)變質(zhì)巖潛山油氣富集部位將潛山油氣藏分為潛山頂部油氣藏和潛山內(nèi)幕油氣藏2種類型.2.1.1半開裂帶下的油氣藏水環(huán)境潛山頂部油氣藏指油氣聚集在變質(zhì)巖頂部的儲(chǔ)集層中形成的油氣藏.變質(zhì)巖地層經(jīng)歷了構(gòu)造抬升、褶皺擠壓、斷裂運(yùn)動(dòng)以及塊體翹傾等過程,加上大氣降水的淋濾、溶蝕等作用,發(fā)育構(gòu)造裂縫、溶蝕孔洞等多種類型的儲(chǔ)集空間,受到上部不整合面及側(cè)翼斷層的遮擋,形成多種類型的圈閉條件,油氣藏具有統(tǒng)一的油水界面和地層壓力.該類油氣藏一直是遼河坳陷變質(zhì)巖油氣藏勘探的重點(diǎn).如西部凹陷杜家臺(tái)潛山、牛心坨潛山,東部凹陷茨榆坨潛山和大民屯凹陷靜安堡潛山、曹臺(tái)潛山、東勝堡潛山、法哈牛潛山(圖1).2.1.2采動(dòng)覆巖裂縫發(fā)育潛山內(nèi)幕油氣藏指變質(zhì)巖頂面以下若干深度,內(nèi)部隔層將內(nèi)部?jī)?chǔ)集層與頂部風(fēng)化殼型儲(chǔ)集層隔開而形成的油氣藏.變質(zhì)巖地層內(nèi)部不是鐵板一塊,也不是裂縫遍布.受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和巖石中暗色礦物含量的控制,變質(zhì)巖內(nèi)幕發(fā)育不均一的裂縫系統(tǒng).地層中淺色礦物含量多的巖性,裂縫發(fā)育且相互連通,成為內(nèi)幕儲(chǔ)層;暗色礦物含量多的地層裂縫發(fā)育程度低,連通性較差,成為油氣運(yùn)移的“死角”,遮擋油氣運(yùn)移,成為內(nèi)幕隔層,如角閃巖、煌斑巖和輝綠巖等.興隆臺(tái)潛山油氣藏的儲(chǔ)集層為酸性火山巖,發(fā)育多方向裂縫,形成網(wǎng)狀裂縫系統(tǒng),其油氣顯示級(jí)別包括熒光、油跡、油斑和油浸,而角閃巖含較多的暗色礦物,裂縫發(fā)育較少,油氣顯示級(jí)別為熒光,起到內(nèi)幕隔層的作用(圖2).2.2基于源儲(chǔ)存位置關(guān)系的分類按照烴源巖與變質(zhì)巖儲(chǔ)集層的位置關(guān)系,潛山油氣藏分為源下型、源邊型和源外型潛山油氣藏3種類型.2.2.1源下型潛山油氣藏?zé)N源巖與潛山直接接觸,古近系烴源巖地層直接披覆于潛山之上,其生成的油氣向下倒灌進(jìn)入儲(chǔ)層,形成源下型潛山油氣藏.潛山地層具有相對(duì)壓力低,優(yōu)先聚集油氣的特點(diǎn).該類潛山一般為深潛山,埋藏深度超過生烴門限,為下一步油氣勘探的主要目標(biāo).如大民屯凹陷哈36潛山油氣藏(圖1).2.2.2源邊型潛山油氣藏潛山側(cè)向直接與成熟烴源巖接觸,其側(cè)面多為大型斷面或不整合面,油氣直接穿過側(cè)面進(jìn)入潛山儲(chǔ)層,形成源邊型潛山油氣藏.該類潛山往往集中分布于較大型斷裂周邊,斷裂發(fā)育時(shí)期的多期構(gòu)造裂縫成為油氣儲(chǔ)集空間,烴源巖生成的油氣聚集在變質(zhì)巖潛山頂部或內(nèi)幕.如中央凸起趙古2潛山油氣藏(圖3)、西部凹陷齊家潛山油氣藏和冷124潛山油氣藏.2.2.3多個(gè)不整合面油氣運(yùn)移規(guī)律潛山與烴源巖沒有直接接觸,油氣通過側(cè)向長(zhǎng)距離的不整合型或不整合-斷層組成的復(fù)合型輸導(dǎo)體系運(yùn)移而形成的潛山油氣藏.遼河坳陷發(fā)育多個(gè)不整合面,包括太古宇、元古宇、古生界、中生界和古近系之間的不整合,其具有形成時(shí)間長(zhǎng)、分布廣、延伸遠(yuǎn)等特征.當(dāng)不整合面與連通烴源巖的深大斷裂及微幅度斷層接觸時(shí),油氣進(jìn)行長(zhǎng)距離運(yùn)移,在變質(zhì)巖潛山中成藏,運(yùn)移距離可達(dá)到凹陷之外的凸起.如西部凹陷曙古158潛山油氣藏(圖4)、勝利塘潛山油氣藏和大民屯凹陷前進(jìn)潛山油氣藏.3潛山油氣藏式根據(jù)烴源巖與儲(chǔ)層的位置關(guān)系油氣成藏模式分為源下倒灌型、源邊側(cè)供型和源外輸導(dǎo)型3種類型.3.1源下型潛山油氣藏源下倒灌型成藏模式易形成埋藏深、幅度較低的潛山頂部油氣藏.對(duì)于埋藏深度較大的潛山,覆蓋其上的沙三、沙四段烴源巖多已成熟,在兩者中間沒有致密遮擋層的情況下,油氣在異常高壓的驅(qū)使下直接倒灌進(jìn)入儲(chǔ)層中形成潛山油氣藏.一般來(lái)講,該類油氣藏油氣源充足,保存條件優(yōu)越.在“山”形突起特征不明顯的變質(zhì)巖地區(qū),?？尚纬稍聪滦统刹亟M合.如大民屯凹陷哈36潛山,不具備明顯的“山”形特點(diǎn),古近系沙四段烴源巖生成的油氣向下倒灌進(jìn)入儲(chǔ)層中形成源下型潛山油氣藏(圖1).3.2油氣成藏類型源邊側(cè)供型油氣藏位于生烴洼陷周邊,與生烴洼陷直接接觸.油氣在異常高壓和浮力作用下運(yùn)移,直接進(jìn)入潛山儲(chǔ)集層.潛山是油氣運(yùn)移的主要指向,有利于油氣的聚集.在坳陷中發(fā)現(xiàn)的油氣藏大多數(shù)屬于該種類型.西部凹陷齊家潛山位于西斜坡的較低部位,屬于古近紀(jì)形成的斷塊-侵蝕型潛山,儲(chǔ)層巖性主要為混合花崗巖和黑云母斜長(zhǎng)片麻巖,發(fā)育多期次的裂縫系統(tǒng).上覆部分直接覆蓋沙四段泥巖,側(cè)翼沉積有中生界玄武巖,受斷裂活動(dòng)的影響,直接與清水洼陷的沙四段烴源巖相接觸,沙三段沉積晚期,沙四段烴源巖已經(jīng)達(dá)到生烴門限,供烴窗口超過2km,油氣在異常高壓和浮力的作用下直接穿過斷面運(yùn)移形成源邊型潛山油氣藏(圖5).3.3潛山儲(chǔ)層簡(jiǎn)介源外輸導(dǎo)型油氣藏遠(yuǎn)離生烴洼陷,與生烴洼陷為間接接觸關(guān)系.油氣主要在浮力作用下通過不整合型或斷層-不整合型輸導(dǎo)體系運(yùn)移到潛山儲(chǔ)層.該類潛山一般位于較高部位.茨榆坨潛山位于東部凹陷中部,圈閉受到茨西斷層的控制,為油氣運(yùn)移的有利指向區(qū).烴源巖為牛居-長(zhǎng)灘洼陷沙三段,變質(zhì)巖儲(chǔ)層上覆直接披覆房身泡組火山巖,源-儲(chǔ)關(guān)系為間接接觸.牛居—長(zhǎng)灘洼陷沙三段烴源巖在沙三沉積晚期達(dá)到生烴門限,其生成的油氣沿著不整合-斷層復(fù)合型輸導(dǎo)體系通過長(zhǎng)距離運(yùn)移進(jìn)入潛山儲(chǔ)層,形成源外型潛山油氣藏(圖6).4油氣藏類型分類(1)根據(jù)變質(zhì)巖潛山油氣富集部位,潛山油氣藏分為頂部油氣藏和內(nèi)幕油氣藏2種類型.依據(jù)烴源巖與儲(chǔ)集層的位置關(guān)系,可分為源下型、源邊型和源外型3種油氣