平方王地区红层沉积特征及勘探方法研究

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  摘 要沙四下-孔店组红层是平方王地区勘探程度较低的层系。本文通过古地形恢复和钻井资料统计确定出本区红层为氧化环境下的陆相碎屑岩沉积,是比较典型的洪水-漫湖沉积体系;通过测井约束反演进行储层描述,并重点对断块圈闭的有效性进行评价,落实了油气成藏的有利区带。
  关键词古地形恢复;沉积相;成藏控制因素;反演;圈闭有效性;泥岩涂抹因子
  中图分类号TE文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)021-0187-03
  
  平方王地区地处山东省滨州市杜店区。该地区位于东营凹陷最西部尚店-平方王断裂鼻状构造带的东南端,东为利津、南为博兴、西为里则镇洼陷所环抱,西北部以鞍状与尚店油田相连。
  该油田从1965年开始地震勘探,经40余年的勘探部署,到2005年底,在沙一下、沙二、沙四上、中、下、寒武系和前震旦系等不同层位均见到油气层。共探明并上报10个探明储量单元,探明含油面积39.7Km2,石油地质储量6172万吨;含气面积21.3km2,天然气储量17.94亿方。而这些储量的取得,绝大部分都是在1980年之前完成得,自1980年以后,该地区已经有近30年在没有取得大的突破。
  根据储量上报资料,整个平方王地区红层仅在南部的滨169块上报孔店组探明含油面积1.7km2,探明储量137万吨。而通过老井复查,发现本区已经有30余口井钻遇沙四下-孔店组红层地层,其中14口见到了不同程度的油气显示,且具有一定连片含油的趋势,说明孔店组仍有很大的勘探潜力。但同时也有一些探井由于圈闭不落实或储层条件差等原因而相继落空,说明了红层油藏的复杂性。地质认识水平制约了红层的勘探。
  1沉积特征
  1.1沉积模式
  平方王地区沙四下红层是形成于氧化环境的陆相碎屑岩沉积,其填隙物颜色以偏红、褐的氧化色调为主,成因上与区域性的气候条件密切相关。沙四下红层从垂向相序叠加特征来看整体上表现了一个水进的过程,水体环境从早期的强氧化向沙四中时期的弱还原环境逐渐过渡演化。沿沉积走向从湖盆边缘的粗粒相沉积向洼陷中央逐渐相变为细粒的咸化浅湖沉积。
  图2是平方王地区沙四下古地形图,结合钻井结果证实平方王地区沙四下红层受沉积古地形的控制,主要发育在平方王东部的低洼地带,地层向古地形高点逐渐减薄,古隆起顶部未接受沙四下沉积而直接出露孔店组地层。
  孔店组属盆地初始沉降期的沉积产物,总体表现为前裂陷阶段半干旱条件下的河流冲积体系,与沙四段呈不整合接触关系。
  1.2沉积相带及分布
  根据钻井资料的统计,结合地震相以及单井相分析,平方王地区沙四下时期沉积相上主要表现为四种类型:冲积扇、洪水水道、洪漫沉积以及盐湖。其中洪漫相又可以化分为泥坪、混合坪和沙坪三个沉积微相。
  平面上,林樊家古隆起的周源发育冲积扇体沉积,后期又遭受剥蚀;在平方王凸起上主要表现为洪水水道沉积,但部分地区沙四下地层缺失而直接出露孔店组地层;在平方王凸起向利津洼陷倾斜的过渡区形成受洪水事件控制的洪漫沉积;利津洼陷为浅湖沉积从而生成盐湖。
  1)冲积扇:主要分布林樊家古隆起的周缘,由来自隆起物源的沉积物快速堆积形成,相带窄,相变快,反射杂乱。同时在沉积展布上受到古地形的控制,沿着凸起的周缘呈环带状分布。而平方王地区冲积扇体沉积受到剥蚀等作用的影响已经不明显。
  2)洪水水道:主要分布在平方王凸起带上,部分地区受剥蚀等因素的影响直接出露孔店组地层。孔店组同样主要发育洪水成因的洪水水道体系。再之后又受到地层剥蚀等因素的影响,水道的形态支离破碎。
  3)洪漫沉积:可细分出砂坪、砂泥混合坪及泥坪等微相类型。主要发育在平方王-滨东沿凸起向洼陷倾斜的过渡区。漫湖沉积以具有中等到强的扰动为典型特征,砂质沉积物中浪成层理发育,地震上多表现为中-强振幅,中-弱连续的亚平行反射。
  4)盐湖:主要发育于平方王东北部的利津洼陷,受沉积时干旱、半干旱气候的影响,在枯水期浅湖区发育盐湖沉积,从沉积相上来看红层与盐膏属于同期异相的沉积。
  2油藏控藏因素
  1)油源条件。从现今构造上来看,平方王地区存在着两大油源:利津洼陷和博兴洼陷。这两个洼陷是东营西部地区最为主要的两大油源。其沙三下及沙四上烃源岩,为一套半深湖-深湖相的暗色泥岩沉积,有机质含量高,各项生油指标、转化指标好,生油岩已达较高的成熟阶段,为本区最主要的烃源岩,可为红层油气藏提供油源。
  2)储层条件。据钻井揭示,红层储层主要为漫湖砂坪和洪水水道。砂体分布比较稳定。根据钻井岩心资料,红层储层岩性主要为长石粉砂岩,及泥质、灰质长石砂岩等,填隙物以泥质为主、次为灰质和石膏,孔隙式胶结,孔隙度13.2~20.1%,平均19.0%,渗透率2.0~53.5×10-3μm2,平均33.5×10-3μm2。储层物性较好,可以作为油气的有利储集层。
  3)盖层条件。本区沙四段中部、沙四段上部、沙三段、沙一段、东营组的泥岩及沙四上及沙三段中、下部油页岩分布稳定,是区域盖层。根据对目前已开发油气藏的研究,对本区红层油气藏起主要封盖作用的应为T7标准层以下咸化浅湖相钙质泥岩段,在区内大部分地区稳定分布。
  4)油气运移。从钻井的情况来看,本区极高的砂岩含量证实储层发育非常丰富。因此,确定油气运移的主要指向及落实断层与储层的对接关系,将是确定有利勘探区域的关键。从利津洼陷和博兴洼陷生成的油气可以通过断层、不整合面以及储层砂体等地质体向平方王地区运移,而平方王地区具有鼻状构造的背景,也是油气聚集的有利指向。其中高青-平南大断层在油气运移成藏过程中起着非常重要的作用,是油气运移的主要通道,并且断层的开启与烃源岩排烃在时间上匹配较好,对油气运移至红层地层的条件非常有利。
  图4是平方王地区孔店组砂岩百分含量分布图。在平面上,砂岩厚度或砂岩百分比指状指向上,即为油气运移的有利通道。通过钻井资料对砂岩厚度或砂岩百分比的统计显示,本区北部平方王地区孔店组存在三条有利油气运移通道。洼陷带生成的油气,主要通过这三条通道冲注到平方王地区红层地层中。
  在垂向上,本地区Es4下以断层-储集层为主要输导层,为“T”型输导体系;而孔店组以断层-不整合-储集层为主要输导储层,为复式输导体系。油气通过大断层进入Ek底部的不整合面继续向上运移,从而进入孔店组储层。从钻井上也证实了这一点。在有利油气移通道指向上,梁90、滨古1、滨古5、滨古2等井都见到不同程度的油气显示,而滨斜703落空。可以说潜山顶部的不整合面是Ek组油气运移的主力通道。
  总的来说,平方王地区红层的油气运移即:在洼陷生成的油气沿着断裂向上运移,再经过潜山顶部不整合面的三大油气运移有利通道进入Ek组的储集层中聚集成藏;而沙四下红层主要以断层作为输导层。直接沟通油源和储集体。
  3储层描述及圈闭有效性评价
  3.1测井约束反演
  根据前面控藏因素的分析,得知平方王地区沙四下-孔店组红层储层以洪水水道和漫湖砂坪最为有利,钻井显示该区红层为垂向上呈现频繁叠置的沙泥互层的沉积特征。因此选取了测井约束反演的方法,对红层储层进行描述。从反演的结果来看,反演描述的砂体与沉积相带具有很好的一致性,并且与钻井结果吻合度也较高。通过对反演体反演结果的精细解释,落实出了平方王地区顶部的洪水水道和斜坡带上的砂坪储层发育情况。砂坪沉积的单砂体可直接作为储集体形成岩性油气藏,而在平方王顶部的构造油气藏受到断裂系统的影响,还需要考虑断块圈闭的有效性。
  3.2圈闭有效性评价
  沙四下-孔店沉积时期,东营凹陷处在断陷扩张的初期,地层沉积相对稳定,与下伏地层中生界(或者直接与古生界)呈不整合接触,与上覆地层沙四下呈不整合或者整合接触;而沙四下时期之后,属于济阳坳陷运动的第二幕和第三幕的断陷期,这一时期断裂活动增强,地形变化大。可以说平方王地区孔店组地层受到了沉积前后构造的交互作用,因而新老断层掺杂,受平方王潜山和平南断裂带的影响,构造断块的形态非常复杂,对于圈闭的有效性评价也非常困难。
  钻井结果也显示,本区断块圈闭并非都是有效的。这包含了两个方面的内容:①砂泥比高,梁90、梁902、滨169、滨170等井砂岩百分含量都在50%以上。砂泥比高、断裂系统复杂,导致断层砂岩-砂岩对接概率高,而且泥岩涂抹较差,断层封闭性往往较差,油气易向高部位散失,例如梁902,油气显示较好,但未获得较好产能。②厚层泥岩发育。导致油气不能运移到储层中。因此,有必要对圈闭的有效性展开进一步的落实。从目前的物探方法来看,断层的封堵性研究是对断块圈闭的有效性的研究的主要方法。
  在精细落实构造的基础上,通过查阅相关的资料,选择了泥岩涂抹因子法(SSF)来判断断层的侧向封堵性,进而研究圈闭的有效性。
  1)公式及原理。Lindsay等提出了泥岩涂抹因子SSF (Shale Smear Factor),它的基本公式是:
  SSF=断距/泥岩层厚度=H/h。
  SSF主要用以表征断层涂抹层的连续程度, SSF小于4涂抹层连续分布,断层侧向封闭,SSF大于7时泥岩涂抹变得不完整。
  2)应用效果分析。以滨175井为例,该井底部2750-3040米发育厚层泥岩段,未穿。假设断裂带充填,泥岩涂抹因子=断距/泥岩层厚度≈2﹤4,涂抹层连续分布,断层侧向封闭。又对滨斜703井附近的断层进行了相关的计算,计算结果显示,该井附近的断层也处于封堵状态。而梁90断块的成功,正是得益于断层上升盘大段泥岩段的发育。断层的封堵阻止油气沿断层面向上逸散,使油气封堵在较低低部位的储层中聚集成藏。由此可见这种方法在平方王地区有其适用性。
  由此,通过这种方法的应用我们对整个平方王地区孔店组的断层的泥岩涂抹因子进行了相关计算。计算结果显示SSF值既有大于7的,也有小于4的,说明孔店组断层封堵和开启状态同时存在。那它们的封堵性是否存在着一定的规律呢?我们应该如何来应用?经过我们的对比发现,泥岩涂抹因子与本地区的砂岩百分含量之间存在着一定的比例关系。经过反复的拟合试验,我们计算出了他们的比例系数约为10左右(表1)。进而通过分析,可以认为当砂岩百分含量大于0.4时,断层处于开启状态;当砂岩百分含量小于0.4时,则为封闭状态。本区存在着大套的泥岩发育区,也就是沉积相带中的泥坪,这些泥岩带的存在为断层封堵提供了天然的有利条件。
  通过研究发现了三个砂体有效圈闭发育区:①南部梁90井区已上报探明储量;②西部滨188-滨199条带有多口井钻遇,并见到不同程度的油气显示,滨188试油油水同层,滨古5试油含油水层;③东部滨180井区,钻井较少。针对西部和东部两块新落实的储层发育区,目前在有利部位分别部署了滨198、滨斜232、滨斜448以及梁903四口探井,整体评价平方王顶部地区红层的含油气情况。
  4结论
  1)平方王地区红层主要发育于沙四下-孔店组时期,是氧化环境的陆相碎屑岩沉积。该时期属于断陷活动的扩张期,受沉积古地形的控制,红层地层从平方王地区东部的低洼地带向平方王凸起逐渐减薄,部分地区直接出露孔店组地层;该时期为干旱-半干旱的沉积环境,受到季节性洪水的影响,形成了洪水-漫湖沉积体系。该沉积体系主要可以划分为冲积扇、洪水水道、洪漫沉积以及盐湖。
  2)沙四下-孔一段红层与沙三、沙四烃源岩,区域性盖层形成了良好的生储盖组合,具备了油气成藏的基本地质条件;同时受构造背景和地层结构的控制,形成了岩性、构造等多种油藏类型;断裂体系对油气分布同样起重要作用,大断裂的沟通对油气的输导起到了决定性的作用。以油源与储层对接的条件来看,平方王-滨东斜坡带的沙坪、平方王顶部的断块是本区最为有利的油气聚集区。
  3)针对红层砂泥叠置沉积的特征,选取了测井约束反演的方法进行了储层描述,取得了很好的效果;在断块油藏圈闭有效性的研究方面,泥岩涂抹因子法起到了重要的作用。同时确定出一个新研究方向:泥岩涂抹因子与钻井统计量的定量关系--即从钻井的成果出发,直接得到判断有关断层封堵的信息,为物探方法和地质统计量之间架设起一座桥梁。
  
  参考文献
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  作者简介
  魏耀文(1976—),男,经济师,1998年毕业于成都理工学院经济管理系,现在胜利油田物探公司从事野外一线物探工作。
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