收稿日期:2006201210基金项目:中国石油天然气集团公司“九五”重点攻关项目(编号:960007201204)资助作者简介:刘震(19632),男,陕西长安人,教授,博士,主要从事地质理论研究. 文章编号:16732064X (2006)0420001205沉积盆地岩性地层圈闭成藏主控因素分析Analysis of the key control factors of the formation of lithological stratigraphic traps in sedimentary basins刘震,赵阳,金博,刘俊榜,许晓明,梁全胜(中国石油大学石油天然气成藏机理教育部重点实验室,北京102249)摘要:随着世界油气勘探技术的发展和理论研究的不断深入,在新发现的油气藏中岩性地层油气藏无论是产量还是储量上都占有重要地位.因此,对这类油藏的理论研究一直是国内外石油地质学家研究的重要内容.本文认为岩性地层圈闭与构造圈闭在成藏条件和成藏机制方面存在一定差别,岩性地层圈闭的形成条件复杂,决定了其成藏主控因素具有自身的特点.提出了岩性地层圈闭成藏“四元主控”观点:即运移通道条件、流体动力条件、储层临界物性特征和砂体封闭条件.这4项主控因素控制和决定了岩性地层油气藏的形成.关键词:沉积盆地;岩性地层圈闭;成藏条件;成藏主控因素中图分类号:TE122.3 文献标识码:A 随着世界油气勘探技术的发展和理论研究的不断深入,在新发现的油气藏中岩性地层油气藏无论是在产量和储量上都占有不可忽视的地位.俄罗斯西西伯利亚和古比雪夫地区有近1/2的油气藏具有岩性遮挡的特点[1].据1982年资料统计,我国南襄盆地岩性油气藏的储量占探明储量的84.6%;江汉盆地潜江组岩性油气藏储量占总储量的28.4%[2].在2003年中国石油新增石油探明储量中岩性地层油藏所占比例已经达到了45%[3],第三轮油气资源评价结果也表明在中国陆上剩余石油资源中,岩性地层油气藏占到42%[4].然而,在实际勘探过程中,由于岩性地层油气藏形成机理和分布规律复杂、勘探难度大、技术要求高、勘探中具有高难度和高风险的特点,这类油气藏的理论研究一直是国内外石油地质家研究的重要内容.在勘探实践中利用各种技术手段发现岩性地层圈闭以后,圈闭内是否含有油气以及所含油气是否达到商业油气聚集规模就成为石油地质工作者们迫切需要回答的问题,这就涉及岩性地层圈闭的成藏研究.因此,岩性地层圈闭的成藏条件、成藏机理、油气分布规律等是目前国内外石油地质学家努力探索研究的热点之一.1 油气成藏条件与成藏主控因素的关系成藏条件与成藏主控因素既有相似之处,又有明显不同.成藏条件是油气成藏基础,而成藏主控因素则是成藏规律的进一步总结.两者密切相关,成为油气成藏机理研究的2个不同的阶段.油气成藏过程中的每一项条件都非常关键,生、储、盖、圈、运、保6项缺一不可,并且6项成藏条件都具有“一票否决权”的功能.当6项条件中有1项不满足时就无法形成油气藏.对任何一个圈闭来说,成藏条件虽说不外乎生、储、盖、圈、运、保等条件,但由于不同类型的圈闭是在特定的沉积条件下形成的,具有特殊的生储盖配2006年7月第21卷第4期西安石油大学学报(自然科学版)Journal of Xi ′an Shiyou University (Natural Science Edition )J ul.2006Vol.21No.4置,造成了圈闭复杂程度和成藏主要控制因素的差异.所以成藏主控因素应该是成藏条件甚至成藏要素在具体圈闭应用中的规律性的总结.笔者认为岩性地层圈闭的成藏主控因素主要应侧重在储层、运移、圈闭本身和保存条件4个方面.因为对岩性地层油气藏勘探来说,此前可能已发现一定数量构造油气藏,有效烃源岩的生烃能力和分布范围大体已经明确;盖层岩性和分布区域也已较清楚,这2者有可能已不是主要因素,由于岩性地层圈闭自身的特殊性,其成藏主控因素应该集中在储层、运移、圈闭本身和保存条件方面.2 岩性地层圈闭成藏四大主控因素笔者根据岩性地层油气藏形成的自身特点以及岩性地层油气藏成藏条件与成藏主控因素的关系,认为岩性地层圈闭成藏的四大主控因素可以概括为:①油气运移通道;②流体动力条件;③储层临界物性条件;④砂体封闭条件.2.1 油气运移通道条件在沉积盆地中,由于盆地本身的沉积特征,大都发育有岩性地层圈闭;同时由于先期的勘探可能已发现一定数量构造油气藏,从而有效烃源岩大体已经明确.因此,源岩条件和圈闭条件都已具备,是否具有沟通源岩和岩性地层圈闭的通道成为能否形成岩性油气藏的关键.油气运移通道是联系油源和圈闭之间的桥梁,没有运移通道,油气就不能成藏(如图1).运移通道图1 运移通道对岩性地层油气藏的成藏控制作用模式图条件包括通道类型及其输导油气的能力.油气运移通道包括具有一定孔渗条件的岩体、具有渗透能力的断裂或裂隙体系以及可作为流体运移通道的不整合面,常分为断层型、输导层型、裂隙型及不整合型等4种类型[5].运移通道与油气聚集相辅相成,含油气系统的运移通道不同,则油气运聚的方式各异;反过来油气的不同运聚方式又可以改造甚至形成新的运移通道.运移通道具有相对独立性、时空性和复杂性,运移通道的结构特征及其与烃源区的空间配置关系,对油气成藏有着十分重要的意义.对于岩性地层油气藏而言,岩性输导层的孔隙度、渗透率等表征其输导能力的参数值的空间变化可能尤为重要.2.2 流体动力条件沉积盆地油气富集在宏观上是由地层压力、浮力、水动力、构造应力等因素控制的流体动力条件综合作用的结果[6].压力场、地温场和地应力场的分布及彼此相互耦合的关系直接影响着油气的运移与聚集.构造油气藏一般发育在相对的构造高部位且大多处于成藏以来的长期继承性的低势能区;岩性地层油气藏的流体动力条件相对要复杂一些:成藏期岩性地层圈闭处于低势能区,由于不同类型的压力系统形成及演化的差异,造成在现今的低势能区和高势能区岩性地层油气藏均有分布.因此,成藏期的古流体势场分布及势能梯度特征等古流体动力条件对于岩性地层圈闭能否成藏尤为重要.2.2.1 只有成藏期处于低势区的岩性圈闭才能成藏 在岩性圈闭的成藏过程中,从成藏期开始一直处于低势区或高势区边缘的相对低势区的岩性圈闭是有利的成藏目标(如图2).如东营凹陷沙三段在东营期末的相对油势表明现今的地层油气藏位于成藏期的相对油势低值区,岩性油气藏也发育在古相对油势高值区边缘附近.显然岩性地层油气藏的分布受成藏期古流体势的影响;同时,成藏期的低势区有可能会因后期构造变动或沉积埋藏作用的影响演变为高势区,但圈闭内的油气不会发生散失,仍可能为现今高势区勘探目标.图2 成藏期流体势分布与成藏关系示意图2.2.2 流体动力条件的差异影响油气运移聚集 异常高压和异常低压系统对运移通道的选择有差异性.异常高压流体垂向运移动力强,异常高压流体的—2—西安石油大学学报(自然科学版)存在可以造成水力破裂,诱发裂隙(缝)及断裂产生,形成由断裂和裂缝组成的运移通道,可以形成断层—砂体复合运移通道,造成幕式流体释放,形成快速流和慢速流交替发生运移.同时,由于其高能量环境,深部油气可以发生远距离运移至浅部地层[7].2.3 储层临界物性条件构造圈闭受构造作用可以改善储层物性条件(如构造裂缝),构造油气藏局部范围内储层的岩性与物性相对比较均一.而岩性地层圈闭物性条件主要受相控和成岩作用两种机制来控制和影响储层的孔渗性,构造运动对储层的物性影响一般相对较弱;同时,岩性地层圈闭由于常常跨越不同岩相带,同一油藏范围内储层的岩性物性变化很大[8].其储集层物性条件不仅直接影响圈闭的油气充满度,而且由于岩性地层圈闭油气运移特点,渗透性地层同时起到运移通道和储集层的双重作用,其物性条件明显影响油气运移通道的输导能力.2.3.1 储层物性影响烃类充注 在烃类充注的过程中,存在临界物性条件:砂体内部物性对砂岩体含油气性具有控制作用,当分选在差—中等时,只有物性达到一定条件,砂体内部才开始含油气(如图3).笔者在莺歌海盆地发现气层的平均孔隙度与含气水层、水层的平均孔隙度值差别不大,一般相差小于7%;但渗透率差别却十分明显,气层平均渗透率比含气水层、水层的渗透率大(30～40)×10-3μm 2,表明只有当砂层渗透率达到24.62×10-3μm 2后,天然气才可能充注进入砂体①.庞雄奇等在研究东营凹陷时,发现砂体平均粒径达到0.2mm 时,砂体内部才开始含油气,含油气岩性砂体分布在其平均孔隙度>12%的砂体内,平均渗透率>1×10-3μm 2时才能含油②.因此,储层物性临界条件对油气充注有着重要的影响.图3 成藏期储层临界物性对岩性地层油气藏的成藏控制作用模式图2.3.2 储层物性主要受储集相类型和成岩作用双重控制 岩性圈闭的形成,主要受沉积相带展布和最大经历埋深控制[9].相应的储层物性主要受储集相和成岩作用的双重控制,一般来说三角洲、滨湖、风成砂相储层储集物性较好,而冲积扇体、河流、深水浊积体各亚相储集物性变化大.成岩作用过程中,岩石中的不稳定矿物被原生孔隙中的流体溶解形成了次生孔隙,所形成的次生孔隙改善了储层的物性,有利于油气的充注和良好储层的形成.2.4 砂体封闭条件表面上看,由于岩性地层圈闭是在沉积过程中多因岩相相变形成,其成藏后封闭条件似乎不成问题,但实际上岩性地层圈闭的封闭保存条件与构造油气藏相比,同样至关重要.如果储层与盖层的能量配置不利,同样会由于盖层发生水力破裂而使油气散失.岩性地层等隐蔽圈闭封闭保存条件不仅受遮挡层厚度的影响,而且与圈闭内的流体动力强弱有关.成岩作用控制了盖层的突破压力大小、物性因素等封盖性能.岩性圈闭油气藏的形成深度一般大于2500m ,当砂体顶面泥岩盖层埋藏太浅,泥岩压实程度低,成岩性差,物性一般较好,上部地层孔隙流体活跃,不利于致密岩的形成[10],导致封堵油气的能力较差.若埋藏过深,在超压流体的作用下易发生水力破裂[11],泥岩中产生裂缝而发生油气的散失(如图4).只有埋藏达到适当深度,岩石经过强烈压—3—①②庞雄奇.“济阳坳陷下第三系油气藏规模、运聚效率与分布规律”阶段成果报告,2001.刘震,金博.“莺歌海盆地地层岩性气藏成藏主控因素分析”阶段成果报告,2002.刘震等:沉积盆地岩性地层圈闭成藏主控因素分析实作用后孔隙大量损失,渗透率大幅度降低,地层流体不活跃并且矿化度较高,大量矿物沉淀,泥岩致密性变强,才可能形成有效的盖层或遮挡层.砂体顶面的泥岩盖层的封闭性能由于油气的幕式充注及储盖的能量匹配情况变化而表现出一定的旋回性:当流体未充满或外溢、渗漏时,砂岩流体压力和泥岩孔隙压力都小于孔隙临界压力,发生流体持续充注,盖层封闭;烃柱高度增加到一定程度时,储层砂岩流体压力大于孔隙临界压力,盖层发生水力破裂,盖层封闭性能丧失(如图5),随着流体的泄露,储层砂岩流体压力降低,重复上述过程.因此,封闭条件是岩性地层圈闭成藏的重要因素之一.3 在具体区带上岩性地层圈闭成藏主控因素应当进一步集中总体上来说,油气运移通道、流体动力条件、储层物性、封闭保存条件这4个方面的因素对岩性地层圈闭成藏来说都是非常重要的(如图6).然而,由于沉积盆地类型不同,即使对在同一沉积盆地的不图4 砂岩体顶部泥岩盖层水力破裂示意图图5 盖层的封闭性对岩性地层油气藏的成藏控制作用模式图图6 四大主控因素对岩性地层油气藏成藏过程的控制作用模式图—4—西安石油大学学报(自然科学版)同区带而言,岩性地层圈闭的成藏条件和成藏主控因素因构造、沉积等地质特征的差异,其相互之间也千差万别.所以并非每一个有利岩性地层圈闭区带都完全遵循上述“四元主控”中四元的影响和制约.具体到盆地内某一个区带上,岩性地层油气藏形成的复杂性决定了其成藏主控因素可能会偏重于油气运移通道、流体动力条件、储层物性、封闭保存条件4个因素中的1种或几种,实际上每一个具体区带往往只受其中1～2个因素的主要控制.(1)陕北斜坡中生界延长组隐蔽油气藏的主控因素为侧向封闭遮挡和储层物性条件.陕北地区延长组油气藏形成一直处于区域性的运移路程之中,上三叠统生油岩在早白垩世中期进入成油门限,早白垩世末—第三纪进入成熟、高成熟阶段,并大量排烃.而陕北斜坡自白垩纪末期形成以来,始终保持东高西低的特征,流体势亦呈现西高东低的格局至今未变,因此,该地区油气运移的方向总体上指向东部.志丹—安塞地区油气藏多为砂岩体上倾尖灭类型,成藏的关键是上倾方向的遮挡条件,只要存在遮挡条件就会形成岩性油气藏.同时,本区砂体具有低孔低渗特点,储层物性特别是渗透率对隐蔽油气藏的控制作用更为明显和重要,在砂层渗透率较大时,油藏受流体势的明显控制,主要发育在低势区,高势区作为压力遮挡带起封闭作用.而砂层渗透率较小时,孔隙流体只受微孔隙毛细管力作用,流体势不再控制流体的渗流①.(2)东营凹陷隐蔽油气藏的主控因素为运移通道和储层物性.砂岩透镜体油气藏是济阳坳陷岩性油气藏中的一种主重要类型.统计结果表明,东营凹陷砂岩透镜体油藏的充满度分布在26.8%～94.1%间,平均为55%,其中绝大部分砂岩透镜体油藏的充满度在40%以上,而大于60%的砂岩透镜体最多.砂岩透镜体油气藏主要分布在沙河街组的沙四段、沙三段和沙二段地层中,其中沙三段砂岩透镜体油藏充满度最高,平均达59%;其次为沙二段,平均为50%;沙四段最小,平均仅为33%.影响砂岩透镜体油气藏充满度的主要因素为砂岩透镜体的运移通道条件(主要为砂岩透镜体内部断层数量、砂岩透镜体与生油洼陷中心的距离)及砂岩透镜体的储集物性[12].4 结 论(1)岩性地层圈闭的成藏条件和成藏机制与构造圈闭具有一定的差别,岩性地层油气藏的形成及成藏主控因素有其自身的特点.对于岩性地层油气藏,应重点加强运移通道、流体动力条件、储层物性条件及封闭保存条件的研究.(2)运移通道、流体动力条件、储集层物性和封闭保存条件是岩性地层圈闭成藏的四大主控因素.这四大主控因素贯穿在岩性地层油气藏成藏过程中,并影响着岩性地层油气藏的形成和规模,同时,具体到不同类型的盆地乃至同一盆地内不同的区带上,岩性地层油气藏的成藏往往由上述四大主控因素中的少数几种因素具体控制.参考文献:[1] 杨万里.隐蔽油气藏勘探的实践与认识[M].哈尔滨:黑龙江科学技术出版社,1984.[2] 沈守文,彭大钧,颜其彬,等.试论隐蔽油气藏的分类及勘探思路[J].石油学报,2002,21(1):16222.[3] 贾承造,赵文智.岩性地层油气藏勘探研究的两项核心技术[J].石油勘探与开发,2004,6(3):329.[4] 赵政章,赵贤正,何海清.中国石油近期油气勘探新进展及未来主要勘探对象与潜力[J].中国石油勘探,2004,4(1):127.[5] 王照录,王华,杨红.含油气盆地的输导体系研究[J],石油与天然气地质,2000,21(2):1332135.[6] 叶加仁,王连进,邵荣.油气成藏动力学中的流体动力场[J].石油与天然气地质,1999,20(2):1822185. 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Three major unconformities found in the strata de posited during the activity of faulting are ascribed to synchronic successive structural deformation.Xujiaweizi fault depression consists of two fault2sags and one fault2uplift,which is determined by the compressional22tor2 sional stress field with near N2S orientation.Along maximum principal stress orientation,a set of sinistral en2echelon low2angle boundary normal fault is formed,which determines the formation of the two sa gs.The generation of the fault uplift is related with the local compression stress derived from the dip2slipping of the boundary fault.K ey w ords:S ongliao Basin;Xujiaweizi fault depression;tectonic framwork;dip2slipping;stress environmentL IU X ue2f eng1,2,ZHON G Guang2f a3,W A N G Zheng2yun1,Chen Qiang4(1.School of G eoscience,Y angtze University, Jingzhou434023,Hubei,China;2.School of Communication and Information En gineering,Shanghai University,Shanghai200072, China;3.State K ey Laboratory of Marine G eology,Tongji University,Shanghai200092,China;4.Calculation Center,Shanghai University of Engineering Science,Shanghai200336,China)J XSYU2006V.21N.4p.6210Division and distribution of the b arrier beds and interbeds in G u antao25member of Zhongyi area,G ud ao Oilf ield Abstract:The logging data from more than1000wells in this region are studied on the basis of the geological features of Zhongyi area in Gudao Oilfield.After the barrier beds and interbeds distributin g in Guantao5member are qualitatively and quantitatively stud2 ied,Guantao25member is divided into8sand sets,17single sand layers,7barrier beds and9interbeds.The distributions of the bar2 rier beds and interbeds are also described.The relationshi ps between the distributions of the barrier beds and the interbeds and re2 maining oil distribution are studied.It is shown that remainin g oil is rich at the tops of the reservoirs at the bottoms of G2,G5,G6 and G7barrier beds.The distribution frequency and the distribution density of the interbeds in Guantao532,Guantao531,Guantao 541members are lower,remaining oil saturation is lower too,but the absolute quantity of recoverable remaining oil is great.The dis2 tribution frequency and the distribution density of the interbeds in Guantao51,Guantao52,Guantao542,Guantao55,Guantao56 members are higher,so their remaining oil enrichment degrees are also higher.K ey w ords:Gudao Oilfield;Zhongyi area;distribution of barrier beds and interbeds;remainin g oil distributionL IN Bo1,DA I J un2sheng1,L U Xian2liang2,ZHA N G Ben2hua2(1.Faculty of Earth Resource and Information,China Uni2 versity of Petroleum,Dongying257061,Shandong,China; 2.Gudao Production Plant,Shengli Oilfield Co.Ltd.,Dongying 257231,Shandong,China)J XSYU2006V.21N.4p.11214Contrast of hydrocarbon accumulation conditions and h ydrocarbon distributions betw een Liaodong B ay F ault Depression and Xi2 aliaohe DepressionAbstract:Either Liaodong Bay Fault Depression or Xialiaohe Depression both is a part of Bohai Bay Basin,and they have similar tectonic evolution history and sedimentary history.However,there is great difference between their proven reserves.It is found that there are differences between hydrocarbon accumulation conditions and hydrocarbon distributions of two de pressions based on the de2 tailed comparison and analysis of their source rocks,reservoirs,seals,passage systems,traps,conserved conditions and distributions Ⅳ。
