东营凹陷胜坨地区沙河街组沉积体系及其油气源特征

东营凹陷胜坨地区沙河街组沉积体系及其油气源特征 东营凹陷胜坨地区沙河街组沉积体系及其 油气源特征 2006年第3O卷 第6期 中国石油大学(自然科学版) JournalofChinaUniversityofPetroleum Vo1.3ONo.6 Dec.2006 文章编号:1673—5005(2006)06—002407 东营凹陷胜坨地区沙河街组沉积体系及其油气源特征 孙永壮,2, (1中国科学院海洋研究所,山东青岛266071;2.中国科学院研究生院,北京100049; 3.胜利油田井下作业二公司,山东东营257055) 摘要:古近系沙河街组是东营凹陷胜坨地区最重要的储集层段.利用岩心观察,扫描电镜,岩心 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 化验资料和地 震资料对胜坨地区古近系沙河街组沉积特征及其油气源特征进行了研究.结果 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明,东营凹陷北部陡坡带发育不 同成因类型的砂砾岩群体,在平面上沿胜坨北部陡坡带呈裙带状分布,优质储层主要发育在中扇辫状水道砂体中. 胜坨地区各类砂砾岩扇体油藏受断裂活动和生烃系统的双重控制,形成了在平面上由下降盘,断裂带到上升盘依次 分布岩性油气藏,构造油气藏,地层型油气藏.油源对比结果表明,深层沙四段岩性油气藏和部分沙三中上构造岩 性油气藏中的原油来自于沙四段成熟烃源岩.胜北断层上升盘的地层油藏中,以低成熟稠油为主,生物标志物体现 出沙三上烃源岩特征;在下降盘沙三段储层中的原油来自沙三下烃源岩,中一浅层(沙三中一沙二)有大量原油来自 于沙三和沙四段烃源岩的成熟混源油.油气主要的运移通道是储集性砂体和断层. 关键词:东营凹陷;胜坨地区;沙河街组;砂砾岩;烃源岩;沉积体系;油源对比 中图分类号:TE121.3;TE122.114文献标识码:A DepositionalsystemanditshydrocarboncharacteristicsofShahejie groupofShengtuoregioninDongyingdepression SUNYong—zhuang??. (1.Institute'Oceanology,ChineseAcademySciences,Qingdao266071,ShandongProvince,China; 2.GraduateSchool,ChineseAcademyofSciences,BeOing100049,China; 3.SecondBranchCompanyofBoreholeOperation,ShengliOilfield,Dongying257055,ShandongProvince,China) Abstract:TheearlyTertiaryShah~iegroupisthemostimportantreservoirinShengtuoregion,Dongyingdepression.Its depositionalcharacteristicswerere.searchedbymeansofcoreobservation,scanningelectronmicroscope(SEM),corelab analysisdataandseismicdata.Glutenitesuitesofvariousgenetictypesdevelopedinthenorthernabruptslope,whichtake skirt— typedistributiontransverselyalongthenorthernShengtuoregion.Highqualityreservoirismainlylocatedinmiddle— fanplaitingchannelsandbody.Bothfractureactivityandhydrocarbongenerationsystemseriouslyaffecttheprevailing reservoirsinstudiedarea.Accordingly,lithologichydrocarbonreservoir,structuralhydrocarbonreservoirandstratigraphic hydrocarbonreservoirembedindownthrownside,fracturezoneandupthrownsideseparately.Accordingtooil—sourcecor— relation,oilfoundinthedeepEs4andpartintheupperlayersisgeneratedfromEs4maturehydrocarbon.Thelow—mature heavyoildominatesintheShengbeistratigraphicreservoirandupthrownside.Biomarkersre flectitsupper—Es4origin.Oilin Es3isgeneratedfromdownthrownside,whilemixed.sourceoilfromEs3andEs4isobservedi nmiddle—shallowgroup.Hy— drocarbonmainlymigratesthroughreservesandstoneandfaults. Keywords:Dongyingdepression;Shengtuoregion;Shahejiegroup;glutenite;sourcerock;d epositionalsystem;oil—muree eorrelation 胜坨地区是胜利油田最早投入开发的高储量和高产量的油田.通过近40年的勘探和开发研究,取 收稿日期:2006—07—04 基金项目:"十五"国家重大科技攻关资助项目(2001BA605A09) 作者简介:孙永壮(1965一).男(汉族),山东文登人,高级工程师,中国科学院博士研究生,从事修井作业与石油地质方面的研究工作. 第30卷第6期孙永壮:东营凹陷胜坨地区沙河街组沉积体系及其油气源特征.25. 得了巨大的经济效益和国内外瞩目的科研成 果l1一J.有利的地理位置使其蕴涵了丰富的油气资 源和多种油气藏类型,并相继发现胜坨,宁海两个大 油田,含油面积90.5km【,纵向上发现7个含油 气层段,是构造复杂,油藏类型多样的复式油气聚集 区带.随着主力勘探层段——沙二段油藏描述及剩 余油分布研究_2J以及沙三与沙四段油气勘探的深 入开展,相继发现了一些零散的勘探目标3,并开 发了许多具有陡坡带沉积特色的砂砾岩体油藏,为 老区的增储稳产发挥了重要作用.但对该类油藏的 沉积体系,形成机理,分布规律和油气来源缺乏系统 地认识,造成其勘探成功率比较低,也制约了勘探工 作的进一步开展.因此,笔者对该区的沉积体系及 油气藏分布规律进行研究,从整体上阐明胜坨地区 油藏形成的地质模式,以期指导该区的勘探和开发 工作向更深层次发展. 1地质背景概况 胜坨地区位于渤海湾盆地济阳坳陷东营凹陷北 部二级构造断裂带中段(图1),北靠陈家庄凸起,南 接中央断裂背斜带,西南为利津洼陷,东南为民丰洼 陷,是一个被断层复杂化的背斜构造油藏,勘探面积 为230km.自1966年钻探以来,相继发现了古近 系沙河街组沙一段,沙二段,沙三段,沙四段,东营 组,新近系馆陶组和明化镇组等7套含油层系,累积 探明控制储量5亿多吨…. 图1胜坨地区区域构遗位置图 胜北断层是胜坨油田最重要的断层,也是主控 断层,走向近东西,倾向近南北,平面上呈弧型展布 (图1),延伸25km左右,形成于沙四段,沙三段进 入鼎盛发育期,之后活动减弱,延续活动至明化镇组 早期,对胜利村和坨庄滚动背斜的产生以及胜坨地 区的沉积体系和油气成藏起到了控制作用L4J.胜 北断层派生的次级断层规模较小,后期断裂依附于 先成断裂,没有对先成构造格局形成质的破坏,只是 使其进一步复杂化. 2沉积演化特征 胜坨地区主要含油气层系分布在古近系沙河街 组(主要为沙二段),东营组,其次为新近系馆陶组和 明化镇组.主要含油层系井段累积长度超过800 m,在这段历史时期内经历了两次较大规模的水进 与水退过程,即裂陷中期(始新世沙河街早,中期)和 裂陷晚期(渐新世沙河街末期至东营期)l5].以占 近纪各裂陷期末形成的不整合面为界,古近系一级 构造层序可划分为3个二级构造层序(数百万年 级),即孔店组,沙河街组四段至沙二段下部,沙河街 组二段上部至东营组,分别对应于3个亚裂谷旋回. 其中沙四段至沙二段下部为湖盆发育的主旋回 层l6,也是胜坨地区主要的生,储层系,为一套砂 泥间互的湖相,三角洲和河流相沉积.在湖盆发育 的早期,胜坨地区发育了规模不等的水下扇体,在北 部发育了陆上冲积扇体沉积. 沙四上是在盆地晚期初始裂陷幕的末期,构造 活动减弱,由极为干旱向潮湿气候转变的情况下沉 积的,在沙四下封闭的干盐湖一咸湖的盆地背景下, 发育一套浅湖一半深湖的灰色泥岩,油页岩夹盐岩, 石膏等蒸发岩等J,除在上升盘形成冲积扇体和水 下扇体外,还在同生断层的下降盘发育了浊积扇体 (图2).沙三早期,盆地断陷作用增强,边界主断裂 和伴生断裂活动强烈,可容空间迅速增大,致使该时 期构造坡折带十分发育,此时也是盆地裂陷伸展幕 的全盛期,湖泊水域最广,水体最深j.在潮湿温 暖的气候下发育了深湖油页岩,深灰色泥岩,钙质泥 岩和深水浊积扇为主的沉积.在深湖环境下主要沉 积了暗色泥岩和油页岩,成为本区重要的烃源 岩I9].由于北部陡坡带的浊流作用,广泛发育了深 水扇浊积岩体(图3),并沿着北部陡坡带呈裙带状 分布,与沙四上沉积相比,冲积扇的范围和规模都明 显缩小.沙三中期,本区仍为深湖一半深湖环境,主 要是泥质沉积,但由于东营复合三角洲自东向西的 推进,导致湖水逐渐由深变浅,并在三角洲前缘斜坡 的缓坡带上沉积了一些不规则的透镜状砂岩体.沙 三后期,三角洲已推进到本区,沉积了一套三角洲砂 岩体. 从沙三中,上盆地的沉积体系分布规律来看,从 早到晚三角洲的范围逐渐扩大,最后有充满整个盆 地的趋势.剖面上由半深湖和浊积体一扇三角洲一三 角洲体系组成,最大湖域面积和最大湖水深度不断 ?26?中国石油大学(自然科学版) 减小,也说明了此时的构造活动为构造沉降量不断 减弱,可容空间增长率不断减小?,盆地被不断充 填的过程【?..沙二早期,本区仍处于三角洲沉积 环境,形成三角洲砂岩,到沙二后期已成为陆上平原 沉积环境,沉积了河流相砂岩.沙一期盆地再次下 沉.本区处于滨湖浅湖环境,除发育生物碎屑灰岩, 针孔灰岩,白云岩外,还沉积了一套三角洲砂岩.东 营期盆地水体缩小,本区为河流一泛滥平原沉积环 境,主要沉积了河流相砂岩.馆陶一明化镇期处于 泛滥平原沉积环境,发育有河流相砂岩. 胜坨地区砂砾岩体分为洪积扇,辫状河三角洲,陡坡 深水浊积扇,扇三角洲,近岸水下扇和滑塌浊积扇等 6种不同成因类型的扇体(图4),分别分布在不同地 区. 图4胜坨地区沙三一沙四段砂砾岩扇体沉积模式 分析认为,这些砂砾岩扇体的发育受湖盆边界 断裂,构造旋回,物源条件及古气候等因素的控制, 不同地区及不同沉积时期所发育的扇体又有较大的 差异.砂砾岩扇体在平面上沿胜坨北部陡坡带呈裙 带状分布(图4),纵向上由于湖盆构造运动的旋回 性,自下而上扇体类型为洪积扇,扇三角洲一近岸水 下扇,浊积扇一扇三角洲和辫状河三角洲,总体上反 映出水体由浅变深的退积式沉积特点.优质储层主 要发育在中扇辫状河水道砂体中,次为中扇辫状河 次级水道砂体,内扇主水道砾岩体及外扇末梢砂坝 砂体.而内扇主水道砾岩体储层的性能还与储层发 育的时期有关.沙四段古气候干燥少雨,母源岩为 古生界灰岩,此时多发育紫红色,小规模冲积扇体, 内扇主水道砾岩体杂基含量一般较高,储层物性差. 外扇束梢砂坝砂体常延伸到生油岩内,受有机酸改 造粒内溶孔发育,物性也可变好.沙三时期,古气候 温湿多雨,母源岩为太古界片麻岩,此时发育深色的 大规模的水下扇体,储层物性相对较好.因此不同 时期不同位置发育的各类砂砾岩体,由于沉积环境 和沉积相带的差异,其储集性能差异明显. 通常情况下,依据地质特征将胜坨地区分为胜 北断层以北(简称上升盘),断层以南浅层和深层3 部分1.由于胜北断层长期继承性活动,使其上, 下盘断距可达上千米,而且上,下盘储层组合相差也 较大.上升盘储集层主要由沙四段和沙三段冲积扇 砂砾岩体组成,目前埋藏较浅.下降盘浅层(主要为 沙二段)为一个典型的逆牵引构造,河流相砂体为其 储层,是胜坨油田的主力含油层系;深层储层由沙三 段和沙四段组成,它们也是近年来胜利采油厂油气 勘探的重点目标,主要由各类浊积岩砂体组成.因 第30卷第6期孙永壮:东营凹陷胜坨地区沙河街组沉积体系及其油气源特征-27. 此,.在空间上将胜坨地区的砂砾岩分成3部分,它们 具有不同的砂砾岩体分布特征. . 从3个区带的砂体特征来看,上升盘储集层主 要分布于沙四段和沙三段砂砾岩体中.沙四段由物 源来自北部陈家庄凸起的冲积扇沉积在前震旦系花 岗片麻岩上而形成,沙三段则主要是由浊流砂体组 成,由于它们是近物源的快速堆积,往往又可形成具 有背斜形态的砂岩体圈闭.储集层主要由杂色的砾 状砂岩,含砾砂岩和中粗砂岩组成,储层物性好.北 带砂砾岩体主体部位以构造类油藏和物性变化形成 的岩性油藏为主. ,沙四段发育 下降盘深层主要由沙三中,沙三下 的深水浊积扇体组成,其岩性主要为含砾砂岩,粗砂 岩等,由于埋藏较深,储集性能一般,在这些扇体中, 扇中主水道砂砾岩体储层物性较好.但是由近岸滑 塌浊积扇和深水浊积扇体等构成的透镜体型油气 藏,四周被生油岩所包围,形成自生自储型油气藏, 具有油气藏面积小,数量多,差异性大,叠合连片和 呈扇状分布的特点,其勘探潜力不容低估.另外,还 有自身致密层侧向封堵型油气藏,如坨145扇体,主 要是沿陡坡带沉积的近岸水下扇,扇三角洲体系,其 扇根成分混杂,物性差,特别在埋深相对较大时,差 异压实作用明显,扇根由封堵作用而形成. 下降盘浅层主要为沙三段上部三角洲前缘亚相 砂岩储集层和沙二段普遍发育的三角洲.砂岩,河流 相及冲积一洪积相砂岩组成的优质储集层也是胜坨 油田的主力含油层系,其储量集中,占全油田总储量 的82.3%.其他的含油层系还有沙一段,东营组, 馆陶组和明化镇组等.主力含油层系沙二段具有油 气充满度高的特点,它不仅在构造东西两个高点上 含油,即使在构造的鞍部也含油,充满系数可达到 0.8,1.0,在闭合幅度内全部充填了油. 4生烃条件及油源对比' 利津和民丰生油洼陷是胜坨油区重要的生烃中 心,其中沙三下和沙四上是两:套优质的生油层 系l9-l引,它们具有各自独特l的地质础球化:学特征, 而且目前所发现的油气均与这两套烃源岩有关.其 中沙l四上烃源岩以灰褐色钙质页岩,灰色,深灰色和 黑色泥岩为主,正构烷烃具有偶碳优势(Pr)/ w(Ph)<0.5,主峰碳位于Cl4,nCa4,伽马蜡烷含量 较高,藿烷分布具有W(藿烷)>?(G藿烷,.> W(C33藿烷)的"翘尾"特点I9沙三下烃源岩主要由 钙质泥岩,褐灰色油页岩或泥页岩组成,干酪根类型 以?i型为主,正构烷烃呈现双峰型,础(Pr)/ "(Ph)分布在o.7,1.4,伽马蜡烷含量低. 胜坨地区存在3类地球化学特征明显不同的原 油(表1)..? 表1胜坨油田3类原油地球化学特征 (1)类型I(沙三型).原油具有较高的姥鲛烷 含量,W(Pr)/W(Ph)大于0.66,W(伽马蜡烷)/ W(C藿烷)小于0.18,为淡水或微咸水湖相沉积 环境下形成,其特征与沙三段烃源岩十分相似.重 排甾烷和4甲基甾烷含量丰富,孕甾烷和升孕甾烷 含量较高,甾烷异构化参数W(C2920S)/w(20S+ 20R)绝大多数大于0.40,为成熟原油. (2)类型1I(沙四型).包括低熟和成熟两种,原 油的生物标志化合物特征中表现出明显的植烷优势 和高伽马蜡烷含量,W(Pr)/训(Ph)小于0.58, 训(伽马蜡烷)/w(C.藿烷)大于0.2,原油应来自沙 四上烃源岩.但是原油的成熟度相差较大,成熟度 参数W(Ts)/w(Tm),W(C29甾烷20S)/w(20S+ 20R),W(c29胆甾烷)/'w(aa十)等分布范围较 宽,部分为低熟油. (3)类型?(沙三,沙四混源型).原油W(Pr)/ 硼(Ph)在0.36,0.60,伽马蜡烷含量中等,甾烷异 构化参数W(C292os)/w(20S+20R)主要分布在 0.350.48,重排甾烷和4一甲基甾烷含量相对丰 富,为沙三段和沙四上烃源岩的混源油. 大量的油源对比表明,胜坨地区原油来自两套 生烃系统(沙三下和沙四上)lt63.根据坨761,坨 717等井的埋藏史,热史,生烃史分析,东营凹陷经 历了两次生油期,第?次为东营组沉积后剥蚀前,洼 陷深部位的沙四上烃源岩已经进入生油门限,沙三 段刚进入生油门限时,济阳坳陷开始了东营运动,地 层抬升剥蚀,生油期中断.第二次为馆陶组沉积后, 沙三下,沙四上生油岩大量进入生油门限,并进入生 油高峰期.因此,沙四上烃源岩生成的原油将呈现 出两种类型,即早期低成熟油和正常成熟油.虽然 ? 28?中国石油大学(自然科学版)2006年12月 遭受了不同程度的生物降解作用,但其烃类流体的 地球化学特征依然可以划分出4种类型,即成熟的 沙三下型原油,成熟的沙四上型原油,成熟的沙三下 和沙四上型混源油,低成熟的沙四上型原油,其分布 与油气成藏具有密切的关系. (I)沙三型原油.该类原油的形成和分布特征 以岩性油气藏或构造一岩性油气藏为主,主要分布在 下降盘沙三段储层中.在构造一岩性油藏中,断层往 往只起遮挡作用或者断层仅仅断至沙三下,不能与 沙四上烃源岩沟通(如坨76块),原油来自沙三下烃 源岩,具有奇碳优势,重排甾烷和4.甲基甾烷含量 较高.伽马蜡烷不发育(图5). 氍' 珊 瑚 } c29 i藤…....III..I? 麓烷(Z191) 』氓l螺J.1II.c 圈5坨761井原油生物标志物分布特征(3431.4m) (2)低成熟沙四上型原油.该类原油主要分布 于上升盘的地层油藏中,以稠油为主(如坨154,坨 123块等).原油的各项成熟度参数指标均反映了 低成熟原油的特征.同时研究发现,胜坨地区孕甾 烷和升孕甾烷与成熟度具有十分密切的关系,在低 熟油或低熟烃源岩中孕甾烷和升孕甾烷含量较低, 甚至不发育,生物标志物呈现出沙四上烃源岩特征. 由于沙四上烃源岩曾在东营组沉积后第一次进入生 油门限,胜北断层也在这一时期表现出活动强度大, 持续时间长的特点.这对于砂砾岩体比较发育的上 升盘地区来说出现了有利的成藏时期,油气通过胜 北断层首先进行了垂向运移,然后再由不整合面或 骨架砂体向断层以北更远的地区运移(低势区砂体 C27 运移),在遇到良好的聚集条件时,便会聚集成藏. 在远离断层的区带形成地层油气藏(坨138,盐家, 郑家一王庄等井区);在断层附近形成一些构造背斜 油藏(如坨128井区),构造一岩性油气藏(扇体内部 被一系列南掉断层所切割,形成了具有断层遮挡的 岩性圈闭,如坨124井区等)或由储集性能变化形成 的岩性油藏(如坨145井区).多数油藏呈不密封的 半开启状态,以常温常压系统为主,原油遭受了轻微 的降解作用"],成熟度较低.其中同一井段不同油 层虽然来自相同层段的烃源岩,但浅层原油成熟度 相对更低(图6),体现出低熟油的特征,原油的硫含 ,密度更大. 量,粘度 ( 舶 媸 蓍藿. 珊 瑚 强爵1l嘲IlI 爵I.I.一"^J 鼍l麓烷(z191)置 l I 儿u一L 圈6坨124块原油生物标志物分布特征 (3)成熟的沙15t上型原油.该类原油主要分布此原油呈现出沙四上烃源岩特征,伽 马蜡烷含量较 在下降盘沙四段地层中的岩性圈闭中,部分分布在高,原油成熟度较高. 沙三段以上的构造一岩性油藏中,原油成熟度高,以(4)混源型原油.混源油(一藏多 源)主要分布 轻质油为主.其形成主要由周围泥岩的生烃能力决在下降盘沙三中上及其以上地 层中,其形成与油源 定.其中在沙15t段地层中浊积岩扇体多以透镜体的断层密切相关.该类油藏是胜 坨油田主力型油藏, 形式存在,部分切穿至沙15t上生油层而被断层所遮原油硫含量为0.32%,0.62%, 大多数为0.4%左 挡,在沙三或更浅的部位聚集成藏(如坨73块),因右.原油的生物标志化合物具有 沙三和沙15t烃源岩 ?3O-中国石油大学(自然科学版)2006年12月 . 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