车西洼陷构造特征

车西洼陷构造特征

车溪洼地位于车市塌陷带西部，北临元子口，南邻鱼、无棣巢突出。这是典型的细长北口、南口的细长钾段，探测面积约1500公里。从南向北可划分为南部缓坡带、洼陷带及北部陡坡带。洼陷带Es4油层在没有断层使其与烃源岩对接的情况下,在源下储层中见到油气显示,如车251、C252和C25井在源下沙四段甚至获得了工业油流。该区油气是否倒灌运移成藏?近年油气倒灌运移成藏机理越来越受到油气地质工作者及相关学者的关注。有关学者对其成藏机理开展了大量的研究,认为源岩超压、输导体系存在的地质条件下,烃源岩生成的部分油气也可以发生向下“倒灌”运移进入烃源岩之下的储层并聚集成藏。如松辽盆地三肇凹陷南区扶杨组油藏与上部青一段的源岩存在空间上不对接,青一段生成的油气在超压作用下通过断层输导下排进入扶杨组成藏。笔者通过油源对比、源储对接关系论证了车西洼陷带沙四段油气倒灌运移成藏现象,通过储盖配置关系、成藏动力、输导体系等几方面研究明确了其成藏机理,并建立了成藏模式。1油气田的迁移现象1.1烃源岩成分特征油源对比是确定源下储层油气来源的重要手段,也是确定是否发生倒灌运移成藏的一个重要依据。车镇凹陷在古近系沉积过程中,经历了多次湖侵过程,古近纪时期发育了巨厚的暗色泥岩沉积,形成了Es4上、Es3中-下亚段和Es1三套暗色泥岩。通过对车西地区三套烃源岩取样分析,其有机质类型、丰度、生烃潜力具有不同的特征。Es3中-下亚段烃源岩有机质类型为Ⅰ型,有机碳质量分数为1.88%～3.10%,生烃潜量为6.17～23.01mg/g,氯仿“A”为0.2726%～0.4710%,R。值为0.54%～0.64%;Es4烃源岩有机质类型为Ⅰ型、Ⅱ型,有机碳质量分数为0.75%～1.28%,生烃潜量为0.61～2.48mg/g,氯仿“A”,为0.0288%～0.2350%,R。值为0.67%～0.92%。Es1有机质类型以Ⅰ型为主,有机碳质量分数在2%～6%之间,多在4%以上。氯仿沥青“A”质量分数多在0.15%～0.5%之间,地层埋深1200～2500m,目前仍处于低熟—未熟演化阶段。综合分析认为Es3中-下亚段烃源岩为该区的有效烃源岩。通过研究区62块Es3中-下、Es4暗色泥岩,以及Es4含油样品进行油源对比分析表明:Es3中-下亚段和Es4烃源岩规则甾烷分布均为C27>C29>C28,反映了以藻类和低等水生生物为主的物源输入。Es4烃源岩有机质OEP为1.09,CPI为1.15,(C21+C22)/(C28+C29)为3.09,∑C21/∑C22为1.04,Pr/n-C17与Ph/n-C18分别为0.71和0.55,Es3中-下亚段烃源岩有机质OEP平均为1.26,CPI平均为1.25,(C21+C22)/C28+C29为1.51,∑C21/∑C22为0.51,Pr/n-C17与Ph/n-C18分为0.82和0.59。另外,Es3中-下亚段烃源岩重排甾烷、4-甲基甾烷含量丰富,γ蜡烷指数多小于0.10;Es4烃源岩重排甾烷不发育,且4-甲基甾烷含量较低,γ蜡烷指数为0.11～0.20。这些地化特征的差异为已发现油藏油源分析对比提供了重要的依据。车西洼陷已完钻的C25、C252、C254、C253等四口井的Es4上油砂取样分析表明(图1),甾烷异构化参数C2920S/(20S+20R)值为0.39～0.56,规则甾烷分布以C27略占优势的“V”字型分布为主,伽马蜡烷含量较低,伽马蜡烷指数多小于0.10,且重排甾烷与4-甲基甾烷非常发育。对比结果表明,车西地区沙四上原油与该地区Es3中-下亚段成熟烃源岩有较好的亲缘关系,结合本区烃源岩地化特征,认为Es3中-下亚段为本区对油气成藏有直接贡献的烃源岩,Es4上油藏为上生下储型。1.2顺向断阶带内山后缓坡厚层序地层格架车西地区Es3中-下以深湖相—半深湖相油泥岩、暗色泥岩、油页岩为主,主要形成于断陷湖盆的深陷扩展阶段,平面上发育在湖盆中部,横向上烃源岩分布具有不对性,北部区域烃源岩相带窄,厚度大,南部缓坡带烃源岩相带宽,但厚度薄。洼陷南部曹家庄断阶带发育一系列北东走向的顺向盆倾断层,断层依次下掉,活动时间较长,切割深,延伸远,落差大,造成该区地层由北向南逐级抬升,形成台阶式的构造格局。断阶带C141断层以北的洼陷带,能够使源储对接的断层不发育(图2),地震上同相轴连续,地层平行接触,Es3烃源岩底界与Es4含油储层之间并不直接接触,Es3底界与Es4顶部第一套砂体之间被一套厚度30～60m之间的泥岩所隔,因此,对于洼陷带Es3源岩生成的油气只能通过连通源岩与储层的输导体系倒灌运移进入Es4储层中。2油气回流条件2.1上储层精细沉积体系车西地区Es3沉积时期,处于湖盆发育的断拗期,气候湿热,整个Es3以深湖半深湖相沉积为主。在洼陷中心部位连续沉积了一套分布稳定的厚层泥岩,厚度可达800～1500m。而源下Es4上储层则以浅湖相的滩坝砂、三角洲相的砂泥互层沉积体系为主,纵向上Es3与Es4上地层之间形成的“厚泥下砂”岩性配置关系。同时,切穿浅层的大断层不发育,限制了Es3烃源岩生成的油气向上运移,油气只能向下倒灌运移成藏。车西地区古近系油气主要分布Es4上和Es2两套层系中。其中,Es4上油气从曹家庄断阶带至洼陷带均有分布,Es2油气主要分布在曹家庄断阶带附近,洼陷带很少发育Es4油气(图2),说明洼陷带由于Es3中-下泥岩盖层较厚,断层不发育,Es3烃源岩生成的油气难以向上运移到源上储层中成藏,油气倒灌运移在源下Es4储层中成藏成为必然。2.2源岩剩余压力对盆地超压及油气倒灌距离的影响从车西地区现今压力场分布特征来看,Es3的地层压力系数在1.2～2.0之间,在斜坡带开始出现异常压力,围绕生烃中心呈环带状分布,洼陷带异常压力最大,洼陷边缘和构造高部位地层剩余压力逐渐减少,压力趋于常压(图3)。纵向上地层压力随深度增加而逐渐增大,从2600m处地层开始出现超压,3600m处地层压力增加至最大,往下则出现降低的趋势。从生烃演化史研究结果来看,2600m对应Es3烃源岩成烃演化的初始深度,该深度向下Es3源岩暗色残余有机碳含量变少,氯仿沥青“A”、总烃含量、C29甾烷20S/20(S+R)明显升高(图4),说明烃源岩的成烃作用是造成本区Es3地层异常超压的主要原因。由文献资料可知,常压系统下油气运移的动力以浮力为主,在浮力作用下油气不可能存在油气倒灌运移现象,油气只有在超压作用下才能从源岩排出后通过输导体系向源下储层倒灌运移成藏[l2-14]。异常地层压力作为烃类排驱的主要驱动力,控制盆地内烃类的运移方向。从车西地区钻井揭示的源岩剩余压力与对应的油气倒灌距离关系统计结果来看,源岩剩余压力与油气倒灌距离有很好的正相关性(图5)。源岩剩余压力越大,油气倒灌的距离越大,异常高压的大小控制了油气倒灌运移的距离。2.3储层压力场纵向变化特征结果油气在异常压力驱动下从源岩中排出进入与之相邻的储层中,油气运移的方向可以分为侧向运移和垂向运移。垂向运移又分为向上覆渗透层运移和下伏渗透性层运移,这取决于烃源岩与相邻储层的压差变化趋势,压力变化梯度大的方向往往是油气运移的有利方向。车西洼陷5口井试油实测压力、声波测井资料对Es3烃源岩及Es4储层压力场纵向变化特征分析结果表明(图6),车西洼陷Es3源岩的地层压力从上往下逐渐增大,在地层底部出现高值,地层进入Es4压力突然降低至一定值后再逐渐升高,Es3和下伏Es4储层的压力梯度的变化大于源岩与上覆地层压力梯度的变化。这种现象的产生是由于Es3烃源岩的大量生烃致使该层段地层压力升高,而Es4由于储层发育,砂体的泄压作用使得压力降低,两者之间产生了压差,促使Es3烃源岩生成的油气向Es4储层中倒灌运移成藏。2.4隐蔽输导体系车西洼陷带不发育大断层,连通Es3源岩与源下储层的小断层、微裂缝成为油气向源下Es4上储层倒灌运移的有利通道。由于这些小断层、微裂缝输导体系在地震剖上难以识别,称之为隐蔽输导体系。隐蔽输导体系产生的原因主要有两个方面,一是构造活动伴生低级别断层,二是由流体异常高压造成的岩石破裂压裂而产生的微裂缝。后者是构造活动较弱的洼陷区最主要的隐蔽输导体系。洼陷内部烃类大量生成造成地层流体体积增大,压力不断升高,当流体压力超过围岩的压裂门限时,岩石就会沿着原有的近水平的构造面(如层理、裂隙)产生裂缝,烃源岩内的油气等流体通过裂缝向储集层内运移。车西洼陷Es3泥岩较纯,黏土矿物成分以蒙伊混层矿物为主,岩石脆性较强,只要地层压力达到破裂门限,就可以产生裂缝而形成隐蔽输导体系。运用国际上常用的Eaton法求得车西洼陷岩层破裂下限的压力系数平均约为1.38。根据车西地区压力场特征,所对应的门限深度在3000m左右,该深度以下洼陷的流体压力系数已大于1.4,达到了岩石流体压裂的下限。通过本区的岩心观察也发现隐蔽输导体系的存在(图7)。如位于车西地区洼陷带的C254井,该井在Es3烃源岩下Es4储层中见油斑显示,地震剖面显示该井未发育断层,岩心观察发现,该井3675.4m处发育5条泥岩裂缝,最长的一条裂缝长约为10cm,宽0.3cm(图7b),裂缝中局部充填脉体,裂缝在油气藏的形成过程中起着非常重要的作用,裂缝不仅是油气从烃源岩中排出的通道,也是油气二次运移的输导体系之一,尤其对于洼陷带油气倒灌运移成藏起到至关重要的作用。2.5储层及储层储层物性与含油性研究过程中发现研究区相同源动力条件下的源下储层并不都含油,这是由于来自源岩的油气沿输导体系向下运移时,只有遇到物性好的储层才可能成藏,反之则不能成藏。车西地区Es4源下储层以灰色、灰褐色砂岩、粉砂岩、灰质或白云质砂岩、粉砂岩及泥质粉砂岩为主。砂岩储层孔隙度为5%～20.0%,平均13%,渗透率为0.3×10-3～80×10-3μm2,平均30×10-3μm2,总体以低孔低渗砂岩储层为特征。从区内源下Es4储层中970个砂岩物性与含油性的统计结果看,随着测试样品孔隙度增大,含油样品所占百分比逐渐增高,不含油样品所占百分比逐渐降低,当孔隙度小于5%时,统计的样品中基本没有见油气显示,当5%～10%时50%样品有油气显示,孔隙度在10%～20%时,油气显示样品数所占比率为60%,孔隙度大于20%,油气显示样品数占了80%以上。表明物性条件对源下储层含油性具有控制作用,物性