霸縣凹陷文安斜坡油氣富集規(guī)律及主控因素

霸縣凹陷文安斜坡油氣富集規(guī)律及主控因素

1文安斜坡中部油氣勘探開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀文安山坡位于渤海盆地中部的河北省，是博縣凹陷的東南部，呈北北東東。它位于東南城市的大邑，南與饒陽(yáng)塌陷接壤，北與霸權(quán)縣凹陷接壤，南與馬西-博州凹陷接壤。目前,該斜坡已在蘇橋、文安、南馬莊發(fā)現(xiàn)油氣田,成為冀中坳陷的重要油氣探區(qū)(見(jiàn)圖1)。文安斜坡具有較為優(yōu)越的油氣成藏條件。油氣主要來(lái)自霸縣和馬西—鄚州生油洼陷(見(jiàn)圖1),有效烴源巖層主要為沙三段、沙四段—孔店組,具有厚度大、有機(jī)質(zhì)豐度高、類(lèi)型好及成熟度高等特點(diǎn),可提供大量成熟油氣。此外,文安斜坡中北部石炭系煤系地層,在白堊紀(jì)中、早期已經(jīng)成熟,但由于白堊紀(jì)末期地層的明顯抬升,該套烴源巖抬升至門(mén)限深度以上,直到第三紀(jì)才再次進(jìn)入成烴階段。在沒(méi)有受到火成巖侵入影響的層段,鏡質(zhì)體反射率(Ro)為0.8~1.0,屬于成熟生油階段,也可提供成熟油氣。文安斜坡三面環(huán)洼陷,中北部鄰近霸縣洼陷,南部鄰近馬西—鄚州洼陷,油氣源條件較為優(yōu)越。研究區(qū)發(fā)育中生界、古近系、沙四段、沙三段、沙二段、沙一段、東營(yíng)組及新近系館陶組等多套儲(chǔ)層,以三角洲沉積體系為主,為油氣聚集提供了足夠的空間。沙三、沙一段及東二段泥巖蓋層對(duì)該區(qū)油氣藏的形成和分布發(fā)揮了重要作用。目前,研究區(qū)已在第三系(館陶組、東營(yíng)組、沙一、沙二、沙三、沙四段)、石炭—二疊系、奧陶系及寒武系地層發(fā)現(xiàn)了9套含油氣層系,發(fā)育有潛山、構(gòu)造、巖性、構(gòu)造-巖性及地層5大類(lèi)11小類(lèi)油氣藏。其中,潛山油氣藏是文安斜坡北段最重要和最富集的油氣藏類(lèi)型;構(gòu)造-巖性復(fù)合油氣藏是第三系發(fā)育最廣泛的油氣藏類(lèi)型;地層、巖性油氣藏是勘探潛力最大的油氣藏。2北西向鼻狀構(gòu)造霸縣凹陷的油氣在平面上基本以生油洼陷為中心,環(huán)繞生油洼陷呈環(huán)帶狀分布。文安斜坡處于這一油氣富集凹陷的東南部,是一個(gè)長(zhǎng)期繼承性發(fā)育的沉積斜坡,為油氣區(qū)域運(yùn)移指向。然而,文安斜坡中南部由于擠壓應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的作用,第三系地層和基巖地層主要發(fā)育北西向鼻狀構(gòu)造,斜坡中北段受引張應(yīng)力的作用,主要發(fā)育北東向壘塹相間的潛山帶,這就導(dǎo)致了由于南北地質(zhì)結(jié)構(gòu)的差異而引起南北油氣富集規(guī)律及控制因素的不同。從宏觀(guān)上看,文安斜坡的油氣主要集中在4個(gè)寬緩的北西向鼻狀構(gòu)造帶,即蘇橋鼻狀構(gòu)造、文安鼻狀構(gòu)造、儀論堡鼻狀構(gòu)造及長(zhǎng)豐鎮(zhèn)鼻狀構(gòu)造。它們直接面向西部生油洼陷,是油氣長(zhǎng)期運(yùn)移、聚集的主要指向;而且,這些鼻狀構(gòu)造被斷層復(fù)雜化,為圈閉形成和油氣成藏創(chuàng)造了條件。鼻狀構(gòu)造帶又與砂巖分布區(qū)相配置,形成了以鼻狀構(gòu)造為背景的斷塊群油氣富集帶,同時(shí),鼻狀構(gòu)造帶上發(fā)育北東向主斷裂,既控制沉積,也控制構(gòu)造圈閉的形成和分布。這種溝通油源、連接斷塊群的配置關(guān)系,是形成斷裂油氣富集帶的有利條件(見(jiàn)圖1)。2.1文安斜坡西部細(xì)油地層油氣區(qū)油氣富集層位和埋深呈現(xiàn)出由北向南、由西向東依次抬高的趨勢(shì)。在北部地區(qū),油氣富集在奧陶系、石炭—二疊系地層,在中部和南部地區(qū),油氣主要賦存于沙二段和沙三段地層。由西向東變化規(guī)律更明顯,靠近西部斜坡低部位的油氣,主要富集在靠近沙三段烴源巖層的沙三段地層中,埋藏深度大,向斜坡帶中部,油氣富集層位主要集中在沙二段和沙三段地層,而靠近大城凸起斜坡外帶的油氣,主要分布于沙一段和東營(yíng)組地層。不同層系的油氣在平面上也有一定的展布規(guī)律,具有明顯的分區(qū)性。油氣主要富集在文安斜坡中北部的蘇橋潛山鼻狀構(gòu)造帶和文安鼻狀構(gòu)造帶,它們占已探明儲(chǔ)量的90%以上,分別形成了蘇橋油田和文安油田。斜坡北部的蘇橋潛山構(gòu)造帶主要以?shī)W陶系、石炭—二疊系地層為儲(chǔ)層,油氣分布受控于大規(guī)模的反向斷層和正向斷層組成的塹壘構(gòu)造,油氣主要集中在下部第一個(gè)地壘構(gòu)造中(見(jiàn)圖2)。斜坡中部文安鼻狀構(gòu)造帶的油氣主要賦存于沙二段,斜坡南部的構(gòu)造相對(duì)不發(fā)育,油氣沿?cái)鄬映蚀闋罘植?但油氣藏規(guī)模很小(見(jiàn)圖1)。2.2儲(chǔ)層及油氣地質(zhì)條件分析霸縣凹陷縱向上存在下第三系暗色泥巖和石炭—二疊系煤層2套主要?dú)庠磶r,天然氣賦存于以下第三系砂巖和礫巖為主的儲(chǔ)層(探明天然氣地質(zhì)儲(chǔ)量69×108m3),以及以古生界奧陶系碳酸鹽巖和石炭—二疊系砂巖為主、以溶蝕孔洞和構(gòu)造裂縫為主要儲(chǔ)集空間的儲(chǔ)層(探明天然氣地質(zhì)儲(chǔ)量25×108m3)。凹陷內(nèi)分布著以石炭系煤系和下第三系泥巖為源巖的兩大成因類(lèi)型天然氣,即煤型氣和油型氣。煤型氣按儲(chǔ)存方式和埋藏深度可進(jìn)一步分為煤型凝析氣和淺層(<2000m)煤層氣2個(gè)亞類(lèi)。通過(guò)分析蘇橋潛山和蘇49井所得的油氣樣,認(rèn)為天然氣主要來(lái)源于石炭—二疊系,間或有第三系烴源巖混入。油型氣按埋藏深度、所經(jīng)歷的溫度及存在形式,可進(jìn)一步劃分為油藏伴生氣、高成熟凝析氣及淺層生物改造氣。在文安斜坡,天然氣主要分布在北部的蘇橋潛山帶,中南部的廣大區(qū)域天然氣豐度很低。蘇橋—信安鎮(zhèn)構(gòu)造帶,不但有石炭系煤系氣源巖的二次生氣,而且還有深洼陷內(nèi)下第三系深層高成熟凝析氣的供給和混合,天然氣較為豐富,探明地質(zhì)儲(chǔ)量117.35×108m。2.3油氣藏類(lèi)型及分布規(guī)律文安斜坡的油氣藏類(lèi)型豐富多樣,且具有一定的展布規(guī)律。從石油地質(zhì)儲(chǔ)量方面來(lái)講,潛山油氣藏占主導(dǎo)地位,而在第三系油藏中,斷層油氣藏占主導(dǎo)地位,主力含油氣層位是沙二段和沙三段;其次為構(gòu)造-巖性復(fù)合型油氣藏,主要分布在沙一段和東營(yíng)組;此外,也發(fā)現(xiàn)了地層油氣藏和構(gòu)造-地層油氣藏。油氣藏類(lèi)型在縱向上有一定的分布規(guī)律:潛山油氣藏類(lèi)型主要分布在中生代石炭—二疊系地層;巖性油氣藏主要分布在靠近油源區(qū)的沙三段地層;構(gòu)造油氣藏分布于各層系地層中,但主要分布在斜坡中段的沙二段和沙三段地層;斷層-巖性油藏為文安斜坡的主要類(lèi)型,主要發(fā)育在沙二段和沙一段地層(見(jiàn)圖3);地層油氣藏主要分布在沙一段和東營(yíng)組地層?？傮w來(lái)講,巖性油氣藏埋藏較深,地層油氣藏埋藏較淺。油氣藏類(lèi)型在平面上也有一定的展布規(guī)律:靠近洼陷的斜坡底部,大致以?xún)?nèi)側(cè)第一排順向斷層為界,形成了斜坡帶伸向洼陷的坡折帶,而且構(gòu)造位置處于三角洲砂體的前緣部位,砂巖在橫向上變化較大,以巖性油氣藏為主,構(gòu)造-巖性油氣藏為次;在文安斜坡中部,從第一排順向斷層至文安斜坡帶頂部的超覆和退覆帶,是砂體最發(fā)育的地區(qū),不同時(shí)期、不同物源的砂體相互疊加交錯(cuò),與北東向斷層相配合,形成了構(gòu)造油氣藏和構(gòu)造-巖性油氣藏富集帶;文安斜坡帶外緣,第三系地層向此處層層減薄,形成特有的地層不整合、地層超覆帶及相應(yīng)的地層圈閉;另外,文安斜坡南北構(gòu)造的差異,也導(dǎo)致了文安斜坡南部和中北部油氣的差異,潛山油氣藏只發(fā)育在文安斜坡中北部。3有利成藏條件霸縣凹陷是冀中坳陷最富集的生油凹陷,這得益于多種有利的成藏條件,其中油氣源充足是最根本的原因。從整個(gè)凹陷來(lái)說(shuō),正向構(gòu)造帶控制了油氣的富集區(qū)帶,有利的生儲(chǔ)配置和斷裂活動(dòng)控制了油氣的縱向富集層位。3.1斷層—正向構(gòu)造帶對(duì)油氣運(yùn)移指向的控制從霸縣凹陷來(lái)看,緊鄰生油洼陷的正向構(gòu)造帶控制了油氣的聚集。文安斜坡蘇橋鼻狀構(gòu)造、文安鼻狀構(gòu)造、儀論堡鼻狀構(gòu)造及長(zhǎng)豐鎮(zhèn)鼻狀構(gòu)造等正向構(gòu)造是油氣長(zhǎng)期運(yùn)移的指向區(qū),也是油氣聚集的有利區(qū)域。蘇橋斷裂潛山構(gòu)造帶位于文安斜坡北段,呈北西—南東走向,向東抬起,向西傾覆,受臺(tái)山斷層的控制,是霸縣凹陷油氣運(yùn)移的指向區(qū)。來(lái)自沙三段的油氣沿著斷層向上運(yùn)移,通過(guò)中生代頂面高孔、高滲的風(fēng)化淋濾帶向斜坡方向運(yùn)移,最終在石炭—二疊系地層構(gòu)成的壘塊中,形成了潛山油氣藏。石炭—二疊系煤系地層的煤成氣,也為蘇橋潛山構(gòu)造帶氣藏的發(fā)育創(chuàng)造了條件;同時(shí),部分油氣沿反向斷層向上運(yùn)移,形成了古近系斷層油氣藏和斷層-巖性油氣藏(見(jiàn)圖2)。位于文安斜坡中部的文安鼻狀構(gòu)造,北東向斷層發(fā)育,砂體發(fā)育且連通性好,直接面向霸縣洼陷,是霸縣洼陷油氣運(yùn)移的主要指向區(qū)。來(lái)自霸縣洼陷的油氣沿沙二、沙三段油氣疏導(dǎo)層向斜坡方向側(cè)向運(yùn)移,遇到斷層則沿?cái)鄬哟瓜蜻\(yùn)移,東營(yíng)組—沙一上亞段及館陶組的儲(chǔ)層再次從斷層上獲得油氣,進(jìn)一步向斜坡方向運(yùn)移聚集成藏,組成了由連通砂體和斷層組成的階梯狀復(fù)合輸導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)。文安鼻狀構(gòu)造帶是目前文安斜坡油氣最富集的構(gòu)造單元。儀論堡鼻狀構(gòu)造和長(zhǎng)豐鎮(zhèn)鼻狀構(gòu)造位于文安斜坡南部,呈北西—南東向展布。這些鼻狀構(gòu)造主要以馬西—鄚州洼陷為油源,由于馬西—鄚州洼陷面積較小,油源條件也較為局限,形成的油氣藏規(guī)模也相對(duì)較小。目前,僅在王仙莊大規(guī)模反向斷層、文安斜坡內(nèi)側(cè)發(fā)現(xiàn)小規(guī)模的油氣藏,油藏類(lèi)型以斷層-巖性油藏為主。3.2半封帶—斷層對(duì)油氣運(yùn)移聚集的控制斷裂活動(dòng)是斷陷盆地內(nèi)控制油氣聚散的主導(dǎo)因素,對(duì)于凹陷邊緣緩坡帶,油氣運(yùn)移和聚集都離不開(kāi)斷層作用。位于文安斜坡北部的臺(tái)山斷層,不僅控制了斜坡北部的地層發(fā)育和分布,同時(shí)對(duì)油氣的運(yùn)移和富集也起著重要的控制作用,決定了文安斜坡帶油氣的富集層位。臺(tái)山斷層為緩坡帶邊緣第三系早期發(fā)育的生長(zhǎng)斷層,奧陶系頂面落差達(dá)2000m,直接造成了洼陷帶烴源巖大大低于斜坡帶地層,因此油氣可以通過(guò)臺(tái)山斷層的輸導(dǎo),進(jìn)入斜坡帶上的中生代地層成藏;而位于文安斜坡帶中部的文安鼻狀構(gòu)造帶,由于缺少緩坡帶邊緣斷層,洼陷帶油源位置相對(duì)較高,油氣無(wú)法進(jìn)入到中生代地層。此外,斜坡帶中部發(fā)育多條大規(guī)模反向正斷層,造就了中生代石炭系和二疊系地層“三壘三槽”的格局,為潛山油氣藏的形成創(chuàng)造了良好的條件。位于長(zhǎng)豐鎮(zhèn)和儀論堡鼻狀構(gòu)造帶的王仙莊反向斷層,對(duì)這2個(gè)鼻狀構(gòu)造的油氣聚集起著控制作用。王仙莊斷層呈北北東—北東向延伸,長(zhǎng)達(dá)32km,斷面西傾,是一條古近系繼承性活動(dòng)斷層。斷層的主要活動(dòng)時(shí)期是沙三段沉積時(shí)期,下降盤(pán)沙三段沉積厚度是上升盤(pán)的3~5倍,沙二段沉積時(shí)期以后形成的北東向晚期斷層,與王仙莊斷層相交,在平面上形成羽狀斷層組合,形成眾多的斷鼻、斷塊型圈閉。沙二、沙三段油氣疏導(dǎo)層中的油氣,聚集其中,形成沿王仙莊斷層呈串珠狀分布的油藏分布區(qū)。由于王仙莊反向正斷層在側(cè)向上的封閉作用,這一斷層構(gòu)成了該區(qū)油氣藏的外邊界。3.3文安斜坡內(nèi)油氣資源的分布霸縣凹陷是冀中坳陷油氣相對(duì)富集的凹陷,從北向南發(fā)育多個(gè)生油洼陷,這為文安斜坡油氣成藏提供了先決條件,但這些生油洼陷的供烴能力存在較大差異,影響了文安斜坡油氣的富集。文安斜坡中北部的霸縣洼陷是霸縣凹陷中生烴能力最強(qiáng)的洼陷,斜坡中北部的蘇橋潛山油藏構(gòu)造帶和文安鼻狀構(gòu)造帶的油氣均來(lái)自此洼陷,是文安斜坡主要油氣分布區(qū)。而文安斜坡南段的油源來(lái)自馬西—鄚州生油洼陷,該生油洼陷面積相對(duì)較小,生烴能力相對(duì)較差,這也是文安斜坡南段油氣富集程度低的主要原因。此外,文安斜坡石炭—二疊系煤系地層也進(jìn)入了二次生烴階段,可以為斜坡帶提供一定的石油和天然氣。3.4館陶組—多套儲(chǔ)蓋組合對(duì)油氣縱向聚集的控制石炭—二疊系、沙三段、沙一下亞段、東一段和東二段及館陶組上段泥巖蓋層,在縱向上控制了文安斜坡油氣富集層系的分布。石炭—二疊系地層中發(fā)育的多層巨厚巖石是封閉性能很好的蓋層,保證了文安斜坡北部蘇橋潛山構(gòu)造奧陶系、二疊系地層油氣藏的有效性。在文安斜坡中北部發(fā)現(xiàn)的多個(gè)奧陶系和二疊系凝析油氣藏,便是最好的證據(jù)。沙三段是霸縣凹陷下第三系水域逐漸擴(kuò)大、加深時(shí)期的沉積。早期水域分布范圍小,三角洲前緣河口壩及三角洲平原的分支河道砂體形成主要的儲(chǔ)集層;后期水域擴(kuò)大,前三角洲泥巖和濱淺湖泥巖形成了區(qū)域性蓋層,構(gòu)成了沙三段自?xún)?chǔ)自蓋型組合。但由于文安斜坡靠近物源區(qū),沙三段儲(chǔ)集層砂體發(fā)育,蓋層厚度變化較大,本套儲(chǔ)蓋組合分布不穩(wěn)定,發(fā)現(xiàn)工業(yè)油流少,主要集中在文安鼻狀構(gòu)造帶。沙一下亞段沉積時(shí)期,霸縣凹陷湖侵規(guī)模達(dá)到最高峰,文安斜坡幾乎全部淪為濱淺湖環(huán)境,且物源供應(yīng)貧乏,水體相對(duì)安靜,沉積了一套以灰色泥巖、油頁(yè)巖為主的暗色泥巖段,成為霸縣凹陷區(qū)域性蓋層。此套儲(chǔ)蓋組合分布穩(wěn)定,是文安斜坡中南段一套區(qū)域性的儲(chǔ)蓋組合,也是儀論堡鼻狀構(gòu)造帶和長(zhǎng)豐鎮(zhèn)鼻狀構(gòu)造油氣的主要來(lái)源。沙一上段—東三段沉積時(shí)期,湖盆收縮,發(fā)生區(qū)域性水退,形成了一套河流相儲(chǔ)蓋組合。靠近物源區(qū)的斜坡部位,蓋層發(fā)育較差。所以,本套組合主要發(fā)育在遠(yuǎn)離物源區(qū)的文安斜坡下部。館陶組底部發(fā)育一套河流相砂巖、砂礫巖儲(chǔ)層,其上部發(fā)育一大套泥巖蓋層,形成了一套區(qū)域性?xún)?chǔ)蓋組合。在館陶組頂部泥巖成巖時(shí)期,多數(shù)斷層活動(dòng)基本停止。因此,此套儲(chǔ)蓋組合形成了文安斜坡油氣縱向分布的上部界限。3.5不整合面為高部位運(yùn)移在文安斜坡東部靠近大城凸起的地區(qū),古近系各層段地層遭受了不同程度的剝蝕,館陶組泥巖不整合覆蓋于古近系各層段之上,形成地層不整合圈閉,油氣沿不整合面由洼陷區(qū)向構(gòu)造高部位運(yùn)移。由于不整合被館陶組泥巖封閉,從而形成不整合油藏。當(dāng)不整合面上底礫巖和砂巖存在時(shí),油源運(yùn)移至不整合面將散失部分輕質(zhì)組分,重質(zhì)組分殘留下來(lái)形成瀝青封堵,油氣聚集其下傾方向形成稠油油氣藏。此外,地層不整合也是蘇橋潛山構(gòu)造帶油氣成藏的關(guān)鍵,正是在中生