1. 引言
大王庄鼻状构造位于车镇凹陷中东部的南坡,东、西、北分别与郭局子、车西、大王北生烃洼陷相邻,向南越过大1断层向义和庄凸起方向抬起,是一个宽缓的鼻状构造带 [1] [2] [3]。该构造油源充足、成藏条件优越,截止至目前,已发现沙一段、沙二段、沙三段、沙四段、中生界、石炭–二叠系、奥陶系等多套含油层系,上报探明面积28.37 km2,探明储量2224万吨。但是,目前发现的油气主要聚集在第三系,古生界仅探明大古67、大古671块等4个断块,合计探明储量519万吨。从已有的钻探和研究情况来看,研究区残留的上、下古生界物性普遍较好,且与烃源岩对接,具有良好的油气成藏条件,应该是油气勘探的重要潜力层系 [4] - [9]。但是,目前该层系油气成藏研究还较薄弱,对其油气富集情况及分布规律尚不清。从已有的地质基础研究及钻探情况来看,该区古生界被多级次多方向断层分割为多个复杂断块,断块之间油气富集程度差异较大。为了揭示该区古生界油气富集规律,笔者充分利用已有的录井显示、测井解释及试油资料,计算获取了各单井的油层厚度,分上、下古生界绘制油层厚度等值线图,明确了已发现油气的分布特征,并结合成藏条件分析了油气聚集的控制因素。
2. 研究区概况
大王庄鼻状构造是车镇凹陷中的一个宽缓鼻状构造带,位于大王北洼陷南部,东邻郭局子洼陷,西接车西洼陷,向南越过大1断层向义和庄凸起方向抬起,是车镇几个生烃中心油气运移的指向区,具有良好的油气成藏条件。大王庄鼻状构造受义和庄基底隆起和断层的控制,整个大王庄鼻状构造呈细长带状东西向展布,具有先隆后断、多期沉积间断、后期断裂比较发育的特点,断裂走向以东西向、北北东为主。车镇凹陷发育有沙四段、沙三段和沙一段三套良好的烃源岩层,为工区内的油气成藏提供充足的油气来源,同时研究区内部发育大量顺、反向断层,生油洼陷生成的油气可沿顺向断层运移,被反向断层遮挡,聚集成藏。该构造是车镇凹陷一个规模较大的正向构造,也是油气最富集的次级构造单元。
3. 含油气数据获取方法
在油气钻探工作中,往往采取录井、测井解释及试油等手段,以确定勘探目标是否有油气聚集成藏。因此,每一口探井都积累大量含油气信息,可以被用来确定井区的含油情况。程付启等(2017)曾提出利用录、测、试资料确定单井油层厚度,并通过绘制油层厚度图来定量表征油气分布的方法 [10]。
该方法具体为,试油资料解释中,将油层分值赋为1.00,含水油层、油水同层、含油水层和水层/干层的分值为0.90、0.70、0.50和0.20;测井资料解释中,将含油饱和度60% (油层下限标准)赋值为1.00,则以其他含油级别的含油饱和度中值进行等比例计算,得到含水油层、油水同层、含油水层和干层/水层的分值分别为0.92、0.75、0.58、0.25;录井资料中,将最高显示级别“饱含油”赋值为1.00,根据富含油、油浸、油斑、油迹、荧光等级别的含油面积百分比,其分值分别为0.85、0.55、0.25、0.05、0.01。单井油层有效厚度等于根据录、测、试资料标定的厚度乘以其相应的分值。
本次油层厚度的获取,就是以该方法为基础,并对其进行了2点改进:一是根据油层的判断标准(即试油和测井解释结论油水同层以上,录井显示油斑以上为油层),在计算油层厚度时,未计算试油和测井结论的含油水层、水层/干层,以及录井显示中的荧光和油迹层段。二是对合层试油的层段,根据录井显示和测井解释资料,对试油资料中含油层段顶底及厚度进行校正。以大古11井为例(图1),该井在1931.5~1946 m层段试油为油层,而录井和测井解释显示含油层段为1930~1939 m。考虑该井位合层试油,将其油层深度确定为1930~1939 m,厚度为9 m。
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Figure 1. Schematic diagram of the process of determining the thick layer of the paleozoic oil layer of Dagu11
图1. 大古11井古生界油层厚层确定过程示意图
通过上述方法完成了研究区43口井古生界油层厚度统计,其中上古生界石炭–二叠系31口,下古生界奥陶系18口(表1、表2)。
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Table 1. Statistical table of Carboniferous-Permian oil layer thickness in the study area
表1. 研究区石炭–二叠系油层厚度统计表
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Table 2. Statistical table of the oil layer thickness of the ordovician in the study area
表2. 研究区钻至奥陶系井油层厚度统计表
4. 原油纵向分布特征
为了揭示油气纵向分布特征,利用表1、表2中的统计数据绘制了多条油藏剖面,这里以比较典型的大古22-大671剖面为例,论述油气纵向分布情况(图2)。该剖面从南向北穿过大王庄鼻状构造,从剖面图上可以看出,古生界油藏具有断续分布的特点,油层从北向南上倾,被高部位反向断层遮挡,明显具有构造油藏特征。仔细分析发现,上、下古生界油藏分布存在差异,其中上古生界石炭–二叠系油藏主要分布在鼻状构造北部较低部位,油层数量多、厚度较大,油藏类型以反倾断层遮挡的构造油藏为主,还存在不整合遮挡油藏;下古生界奥陶系主要分布在南部高部位,均为反向断层遮挡的构造油藏。
从其纵向分布特征来看,石炭–二叠系油层距离不整合面远近不等,说明油藏类型较多,既有不整合面遮挡形成的地层油藏,又有断层遮挡的构造油藏。奥陶系油藏多在不整合面附近,既可能与奥陶系岩溶性储层分布有关(受不整合面控制),也可能与目前钻井深度较浅有关。受地层构造形态影响,古生界油气由北向南逐渐变浅,表现为侧向阶梯状运聚成藏的特点。
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Figure 2. Reservoir Profile of Dagu22-Da671
图2. 大古22-大671油藏剖面图
5. 原油平面分布特征
现阶段大王庄地区已发现多套含油层系,但是,目前发现的油气主要聚集在第三系,古生界探明面积较小。前人研究认为鼻状构造对于油气运移具有指示作用,油气多聚集于鼻状构造构造脊附近,槽线处油气聚集较少。
在原油剖面分布特征研究的基础上,利用表1、表2数据,绘制了上、下古生界原油厚度分布等值线图(图3)。由图3(a)可以看出,研究区石炭–二叠系原油总体具有中东部富、西翼贫,北部富、南部贫的特征,大部分原油沿东翼断层分布,在东翼断层上升盘聚集,在大1断层与东翼断层交汇处(大671-大古67井区),油层厚度达50 m以上,是原油富集区。西翼断层上升盘大古675井区,油层厚度最大约30 m。中、南部油藏零星分布,最大油层厚度在10 m左右。从图3(a)中还可以看出,鼻状构造南部高部位,还存在多口油气显示井,说明原油已运移至高部位,未能成藏可能与盖层等有关。
由图3(b)可知,奥陶系除三个储量区块以外,还在其他部位钻遇了多个油藏,具有油气显示普遍、多处油气聚集的特点。除大1断层北侧大古671井区之外,奥陶系原油主要聚集在鼻状构造中南部较高位置,南北向主要沿东翼断层富集,在断层上升盘聚集;东西向上呈带分布,从南向北可划分为大古39、大古31-大古32、大古22-大古18、大古斜29-大316等4个东西向聚集带。与石炭–二叠系相比,奥陶系油层厚度相对较小,北部大古671井区最大含油厚度达20 m,南部含油区最大含油厚度也在20 m左右(大古22井区),其它地区油层厚度一般为5 m左右。
(a)
(b)
Figure 3. Oil layer thickness distribution map of paleozoic in Dawangzhuang nosing structure; (a) Upper paleozoic carboniferous-permian; (b) Lower paleozoic ordovician
图3. 大王庄鼻状构造古生界油层厚度分布图;(a) 上古生界石炭–二叠系;(b) 下古生界奥陶系
6. 控制因素分析
6.1. 构造格局控制油气聚集带
从过大古20-大古22-大古31-大古19-大古38-大古25-大古671的连井地震剖面图上可以看出(图4),大王庄鼻状构造具有“二元结构”特点,早期发育一组南倾的反向断层,后期发育北倾的顺向断层。古生界被多组倾向相反、走向近东西向的断层分割成多个“地堑-垒”带,大1断层以南可划分为4个垒-堑带。奥陶系4个东西向原油聚集带,与断垒带对应,原油主要在断垒块上聚集。
6.2. 反向断层遮挡控制油气聚集位置
由上述分析可知,古生界原油主要分布在鼻状构造中东侧,多位于东翼断裂附近。从油藏解剖图上可以看出,目前已发现的油藏,均具有上倾方向反向断层遮挡的特点(图2)。对典型油藏进行精细解剖,与油层对接的下降盘遮挡层,既有古近纪地层,如大316奥陶系油藏(图5(a));也有中生代地层,如大古31奥陶系油藏(图5(b)),亦有古生界自身地层,如大古18奥陶系油藏(图5(b))。根据钻井及分析资料,上述遮挡层岩性以泥岩、膏泥岩为主,它们与上升盘储层对接,控制了圈闭的有效性及油气聚集位置。
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Figure 4. Dawangzhuang development seismic profile of the Near-North-South direction in the Dagu 20-Dagu 671 Well
图4. 大王庄开发地震大古20-大古671井近南北向连井地震剖面
(a)(b)
Figure 5. Typical reservoir profile in dawangzhuang nosing structure; (a) Reservoir Profile of Da316; (b) Reservoir Profile of Dagu18-Dagu31
图5. 大王庄鼻状构造典型油藏剖面;(a) 大316油藏剖面;(b) 大古18-大古31油藏剖面
6.3. 盖层厚度影响油气富集程度
受构造抬升、地层剥蚀的影响,中生界和新生界均可直接覆盖在古生界油层之上,作为油藏的封盖层,上古生界泥质岩也可作为有效盖层。为了揭示盖层对古生界油气富集的影响,笔者统计了30余口含油井直接盖层厚度,并分析其与油层厚度的关系。结果显示,古生界油层厚度包络线与盖层厚度存在正向关系,说明油层厚度上限受直接盖层厚度影响,即盖层厚度影响油气富集程度。
前人通过研究认为,工区石炭、二叠系与奥陶系存在平行不整合,不整合面会影响地层油气藏的分布,构造—地层油气藏受不整合和断层共同控制。同时储层也是影响油气分布的重要因素,储层发育程度及物性条件控制油气的富集。
7. 结论
1) 大王庄鼻状构造带古生界原油显示普遍,奥陶系原油南北向上主要沿东翼断层分布,东西方向主要在断垒带上聚集;石炭–二叠系原油主要富集在北部低部位,中部仅零星分布,南部高部位仅见油气显示,原油多在高级别断层附近聚集。
2) 大王庄鼻状构造带古生界原油分布与富集主要受构造格局、断层遮挡和盖层影响,其中构造格局控制油气在地垒带聚集,反向断层遮挡控制圈闭有效性与油气聚集位置,盖层厚度影响油气富集程度。
基金项目
国家科技重大专项“渤海湾盆地深层油气地质与增储方向”(2016ZX05006-007)。