茨榆坨地区变质岩潜山成藏条件分析

2010-03-24刘汉之

特种油气藏 2010年1期

刘汉之

摘要:依据研究区的基本地质特征,运用变质岩潜山成藏特征分析方法分析茨榆坨地区变质岩潜山成藏条件,认为构造与储层是控制油气成藏的要因。首次采用变质岩潜山顶界识别技术、断裂识别技术及变质岩裂缝预测技术等手段,有效地研究成藏条件,并建立油气成藏模式。指出本区可发育变质岩风化壳型或不整合面型和变质岩内幕型2种油气藏;提出中高部位的潜山是寻找风化壳型或不整合面型油气藏的有利区带,而中、低部位的潜山是寻找变质岩内幕型油气藏的有利区带。

关键词:变质岩潜山;成藏条件;成藏模式;有利勘探区;地震技术;茨榆坨地区

中图分类号:TE122.3文献标识码:A

引言

古潜山油气藏是中国东部裂谷盆地中重要的油气藏类型[1-8],也是目前油气勘探的重要目标之一。近年来,辽河坳陷的太古界潜山油气藏勘探取得了重大突破,如兴隆台潜山,已在太古界储层中上报千万吨级的探明石油地质储量,而具有相同地质演化特征的茨榆坨变质岩潜山勘探程度及钻探成功率均较低,因此有必要对茨榆坨潜山的成藏条件深入分析,建立研究区潜山特有的油气成藏模式,以指导下步油气勘探。

位于辽河坳陷东部凹陷北部的茨榆坨地区是地垒式复式油气聚集带,勘探面积260 km²,在古近系中已探明石油地质储量为5 003.46×104t,同时在基底太古界也发现了变质岩油气藏。该区太古界变质岩勘探始于20世纪80年代初期,完钻探井中有49口钻遇太古界,揭露厚度在13.00～810.67 m之间,大多数井揭露厚度小于150 m。15口井在太古界解释了油气层,经试油有4口探井获低产油流,因出油点零散,产量较低,没有形成规模。茨4井二次酸化后日产油为2.88 t/d,累计产油122.8 t;茨26-117井初期日产油为20.0 t/d,累计产油1 215 t。生产实践证实太古界具备一定的勘探潜力。

茨榆坨潜山东侧紧邻东部凹陷北部地区的最大生油气洼陷——牛居—长滩洼陷,油源对比分析结果证实,茨榆坨构造一直是该洼陷油气运移的主要指向[9]。近年来,借鉴其他地区太古界变质岩的勘探经验,依托二次采集的三维地震资料,详尽分析研究区油气成藏条件,指出下步勘探方向,以期研究区变质岩勘探取得突破。

1 太古界潜山的构造特征

1.1 潜山演化特征

茨榆坨潜山为新生代断块山,其形成演化分为3个阶段:一是前中生代受加里东、印支运动的影响,导致褶皱隆升或抬升剥蚀;二是在中生代受到改造,又在新生代古近纪中晚期受强烈的拉张块断,定型于古近纪晚期;三是在新近纪掩埋。

1.2 潜山顶面的识别

1.2.1 潜山顶面速度分析

通过对完钻的20余口深探井的测井时差及地震速度谱数据分析,茨榆坨构造南部在纵向上有3个速度层,沙三段至新近系的速度范围为2 000～3 850 m/s,房身泡组的速度范围为3 750～4 550 m/s,太古界的速度范围为4 500～5 890 m/s。茨榆坨构造北部由于古近系沙三段直接覆盖在太古界顶部,因此在纵向上仅存在2个速度层。由于太古界与上覆层段的速度突增,依据速度变化在地震剖面上辅助识别潜山顶界。

1.2.2 地震地质层位的标定

通过工作站的Syntool模块,利用测井时差和密度曲线,来制作合成地震记录,使合成地震记录的波形最大程度地与地震波形相似,准确标定地震地质层位,来精确识别潜山顶界面。

1.2.3 潜山顶界的地震反射特征

在工区的中南部太古界基底之上披盖了较厚的房身泡组火山岩,该套火山岩地震相为强振幅、连续性好、中低频、呈平行结构,与太古界呈平行假整合,阻抗界面不够清晰;工区北部缺失房身泡组地层,沙三段超覆基底之上,基底顶部表现为强振幅,连续性较好的单个同相轴。太古界内部为杂乱结构,为弱—中振幅、中低频且连续性差。

1.3 断裂特征

构造圈闭的落实及对演化史的分析,很大程度上决定于断裂的解释是否合理,因此,断裂的准确识别及合理组合是至关重要的。

1.3.1 断裂识别

采用了相干体分析及可视化显示技术识别断层[10],这2种识别技术可精细刻画一些细小的断层。

相干体法是一种不连续性的拾取、计算手段,从常规数据体的连续性分析相干时间切片上看,夹持茨榆坨潜山且北东向展布的茨东、茨西2条主干断层延伸方向及延伸长度均较明显,而一些近东西向展布的次级断层也清晰可见。

可视化技术是对反射振幅的相对加强,即对组成地层结构的主要岩性(目标岩性)的振幅透明度加强,而削弱其他振幅。从地层意义上讲,如果地层被错断,在横向上表现出振幅不连续和频率特征的不同,而振幅与频率的组合在可视化显示被强化时,将断层识别时的多种因素的平均效应转化为突出其中某一主要因素,因而很好地反映断层的存在。这与连续性分析一样,通过唯一的相关系数值在空间的分布来识别断层。

前人研究认为该区断裂均为北东向展布,如图1实线所示的断层[10];而本次断裂识别结果与以往不同处在于近东西向断层的刻画,如图1虚线所示的断层,这些近东西向断裂对油气运移及变质岩储集条件的改造起着至关重要作用。

1.3.2 断层组合模式

断层的组合模式是指组成断裂系的各组断裂在平面上和剖面上的组合模式。茨东及茨西断层为该区的2条主干断层,分别与其伴生断层组成各自的断裂系,即茨西断裂系和茨东断裂系(图2)。

茨西断裂系的断层组合模式为以伸展断层组合样式为主,即在剖面上表现为“Y”型、阶梯型、地堑式;在平面上表现为狗腿式、对向式、背向式。

茨东断裂系的断层组合模式为以走滑断层组合样式为主,即在剖面上表现为负花状;在平面上表现为线状或分支状。

1.4 太古界潜山构造特征

茨榆坨潜山受基底和盖层断裂活动的控制,变质岩块体倾翘,基底整体构造形态为西高东低、南高北低的区域东南倾的地垒。茨西、茨东断层控制的茨榆坨构造为一平行型背向传递带, 由于北东向的茨东及茨西主干断层各处活动强度不同,出现一些近东西向横向调节断层,致使潜山带高低不平,形成了沿茨西断层、茨东断层及近东西向断层上升盘分布的一系列单面山型潜山带。

构造对成藏的影响涉及4个方面,即构造位置、圈闭类型、圈闭规模和圈闭与断层配置关系。构造位置越高,油气充注可能性越大,成藏越有利,所有的潜山构造圈闭类型中,从断背、断鼻到断块,成藏有利性减弱,圈闭面积大、闭合幅度高、圈闭与断层配置关系良好的更有利成藏。

2 储层特征

2.1 岩石类型

据薄片分析结果统计,茨榆坨太古界中变质岩约占79.05%,岩浆岩约占18.92%。据完钻井资料分析,变质岩系的片麻岩、混合片麻岩及混合花岗岩构成该区的优势岩性序列,排列在前的岩性更容易成为储集岩,而岩浆岩致密,很难成为储集岩。太古界岩性组合垂向上共分出6个相邻岩性段,从下至上依次为混合花岗岩夹花岗岩、混合花岗岩夹混合片麻岩、混合花岗岩、混合片麻岩、片麻岩夹薄层混合花岗岩、片麻岩等。

2.2 潜山储集特征

2.2.1 变质岩储集体纵向分带

在变质岩储层中,由于受古地形、构造等因素的影响及风化作用的参与,使储集空间的发育表现出极大的不均一性,无论在横向上还是纵向上均有显著的差异[11]。所谓横向差异性即指井与井之间的差异。用薄片鉴定结果来标定地震RMS属性,预测太古界顶部200 m范围内岩性平面分区,如图3所示,岩性分为4个东西向区带。

而根据外营力影响因素、风化剥蚀程度、岩石破碎程度、孔缝发育特点、电性特征等,将储集体在纵向上自上而下分为3个储集带,依次为风化破碎储集带、断裂发育储集带和致密带。风化破碎储集带为物理风化、构造破裂复合作用而形成的一个连续的岩石破碎带,目前该区钻遇变质岩井90%以上在风化破碎储集带中完钻,绝大部分未钻穿;断裂发育储集带位于风化破碎带下部,主要层段受破碎带控制,其发育程度与构造作用有关外,还与岩石类型关系密切,目前所钻井大部分未曾钻穿此带;致密带位于岩体的最下部,由基本上未风化过的岩石组成,没有破碎或局部轻微破碎,构造成因的储集空间不发育。

2.2.2 储集空间类型及特征

茨榆坨潜山的储集空间分为2类:一类为构造裂隙,另一类为在构造裂隙基础上扩大的溶蚀孔隙和溶蚀裂缝。以构造裂隙为主的储油气孔隙是潜山区主要的储集类型,常是研究裂缝的发育程度、寻找裂缝发育带作为潜山勘探关键。

2.2.3 裂缝带的地震识别

研究区太古界岩性主要为灰绿色、灰白色、肉红色混合岩化的片麻岩和混合花岗岩,多期次的构造活动使局部地区裂缝发育,改善了储集条件,与有利构造相配置,成为含油气有利区。利用地震属性聚类分析及地震相干分析2种方法来预测裂缝发育带。

为了预测裂缝发育区,首先通过PAL模块提取振幅、频率各类属性,结合已知井的情况,对单个属性进行分析,并对属性进行聚类分析,最终选择与裂缝相关的属性:频谱峰值、相关时移、相关组分p1,应用rave模块对上述属性进行聚类分析,根据交会图上的某些属性点的分布与平面和剖面相应位置的对应关系对裂缝发育带进行了预测。如图4所示,白线圈定范围为预测裂缝发育区。裂缝发育区主要位于茨东、茨西断裂带以及近东西向断层发育的地区。勘探效果较好的潜山探井(牛76、茨4等井)大都位于裂缝发育区。部分裂缝发育区尚未勘探,是下一步潜山勘探有利区。

多口井的裂缝发育方位频率图显示,裂缝以北东向和近东西向2组方位最发育,与茨榆坨潜山北东向和东西向2组断层展布相一致,裂缝面主要平行断层面,与断层产状一致。因此,使用相干体分析方法来预测裂缝发育区。相干切片上的不相干区、较相干区和相干区分别对应地质意义上的裂缝发育带(区)、裂缝较发育带(区)、裂缝不发育带(区)。离断层越近,裂缝越发育。

3 油气成藏模式

3.1 油气成藏模式

研究区长期活动的茨东断裂、潜山内部潜山网状断裂系统、区域顶盖不整合作用,形成断层—不整合—储集体3者构成的工区有效的的油气输导体系。牛居—长滩洼陷沙三中下段烃源岩生成的丰富油气,沿断层与不整合面组成的运移通道、在变质岩圈闭中侧向运移聚集,形成潜山油气藏。

茨东断层紧邻牛居—长滩洼陷,对茨榆坨太古界潜山油气藏的形成起到了运移通道作用。油气首先进入洼陷内邻近烃源岩多个相互连通砂体,在先存的斜坡背景下,油气沿这些连通砂体向斜坡上倾方向运移,通过茨东断层经侧向、垂向运移进入潜山内,然后再沿断层及不整合输导体系经侧向运移,遇到合适的圈闭就聚集成藏。在潜山内运移是不均匀的、有些部位运移阻力大、有些部位运移阻力小,而油气总是沿着优势方向—阻力小的方向运移、多为由下至上、由东至西,这就决定了油气沿运移通道作特殊“线状”运移而不是作“面状”运移。因此,只有位于油气特殊“线状”运移通道上的圈闭,才能形成潜山油气藏(图5)。

3.2 可能发育的油气藏类型

从形成机制上看,太古界潜山油气藏类型属于构造油气藏,从储层类型上看,为裂缝型油气藏,从生储盖组合来说属于新生古储型油气藏。概括起来,该区发育的油气藏类型有2种:一是变质岩顶部风化壳型或不整合面型油气藏,这种油气藏主要发育在茨西断层附近的中、高部位的潜山,且潜山顶部离古近纪早中期活动剧烈的断层较近。由于位置高,是东侧牛巨—长滩古近系生油洼陷的油气主要运移指向;离断层近,致使太古界储层经受改造,储集条件更优越。二是变质岩内幕型油气藏,这种油气藏主要发育茨东断层附近的中、低部位的潜山,且潜山内幕有优越断裂发育储集带。这类油气藏由于距油源近,油气充注的程度高。

当然各类圈闭的面积及闭合幅度决定油气藏的规模,储层的储集条件决定油气的富集程度。

4 有利勘探区预测

下步勘探方向在断裂较发育、构造及油源条件较优越的茨榆坨构造的中北段。有利区有2个:一是茨西断裂系附近的中、高潜山,是寻找风化壳型或不整合面型变质岩油气藏的有利部位;二是茨东断裂系附近的中、低潜山,是寻找变质岩内幕型油气藏的有利部位。

5 结论

(1) 研究认为茨榆坨潜山的成藏主控因素有2个:一是构造因素,二是储层因素,构造是基础,储层是关键,二者缺一不可。

(2) 利用相干体和可视化显示技术识别断层,北东向断层为主干断层,近东西向断层为次级断层,确定各组断层的组合模式。

(3) 太古界整体构造特征是西高东低,南高北低,倾向东南。在茨东、茨西及近东西向断裂上升盘发育一系列单面山型潜山带。

(4) 利用地震属性聚类分析及相干分析法预测太古界储层的裂缝发育区,裂缝区与断层发育带有较好的相关性,离断层越近,裂缝越发育。

(5) 建立了研究区太古界变质岩油气藏的成藏模式,认为该区可发育变质岩顶部风化壳型或不整合面型和变质岩内幕型2种油气藏。

(6) 指出中、高部位的潜山是变质岩风化壳型或不整合面型油气藏发育的有利区带;中、低部位的潜山是变质岩内幕型油气藏发育的有利区带。

参考文献:

[1] 张一伟,熊琦华,等.陆相油藏描述[M].北京:石油工业出版社,1997:13-17.