辽河坳陷变质岩潜山油气藏类型及成藏模式

辽河坳陷变质岩潜山油气藏类型及成藏模式

随着油气勘探的开展，中国东部所有油田的沉积岩勘探目标越来越少，常规变质岩潜山勘探逐渐成为重要的油气勘探目标。辽宁焦陷是中国变质岩潜山油气勘探的典型代表。经过40年的变质岩潜山勘探，在杜家台、鸡西岭、东胜堡、胜利塘、静安堡、曹台、法哈牛、茨云滩、福建台等众多变质岩井的油气储存箱。在不断发现变质岩井的过程中，除了潜山顶部的油气储存外，还有许多储山岩井的大型气藏。特别是在西部停滞的兴良台潜山激发下，在变质岩层形成1600米后发现工业油气流，引起了许多油气学者的注意。潜山油气藏属于典型的“新生古矿”油气藏。泉岩与储层之间的位置关系直接影响油气藏的形成和积累。因此，作者将河流-绥山油气藏与油气富集、泉岩与储层之间的位置关系分为两个部分，并探讨了其形成模式。丰富了变质岩井油气勘探理论，为下一步井气勘探提供地质指导。1油气地质条件辽河坳陷位于渤海湾盆地的东北隅,是叠置在华北古生代地台之上的中、新生代断陷-坳陷型次级盆地,其构造格局为凸凹相间展布的6个一级构造单元,自西向东为西部凸起、西部凹陷、大民屯凹陷、中央凸起、东部凹陷和东部凸起,面积约12400km2.五台运动和吕梁运动使太古宇和古元古界发生强烈褶皱和区域变质作用,形成坳陷刚硬的结晶基底,其上覆盖层为中—新元古界和古生界碳酸盐岩为主的海相沉积.海西运动至印支运动期间,基底整体抬升,盖层发生强烈褶皱变动,形成褶皱山系,并遭受剥蚀作用.印支运动后,元古宇和古生界遭受风化、剥蚀时间跨越整个中生代,再加上燕山运动和喜山运动期发生的断裂活动,不仅形成了多种类型的潜山,且造成坳陷的中—新元古界和古生界仅部分残存,同时也导致大面积太古宇地层遭受剥蚀、风化、淋滤等作用,使变质岩潜山与古近系烃源岩直接接触,为变质岩潜山油气藏的形成提供了良好的地质条件.2潜山油气藏类型前人已从圈闭成因、几何形态、源-储对接关系等多个角度对潜山油气藏进行划分,体现出潜山油气藏的多样性.本文仅从油气富集部位和烃源岩与储集层的位置关系两个方面对辽河坳陷变质岩潜山油气藏类型进行划分.2.1根据油气富集区的分类根据变质岩潜山油气富集部位将潜山油气藏分为潜山顶部油气藏和潜山内幕油气藏2种类型.2.1.1半开裂带下的油气藏水环境潜山顶部油气藏指油气聚集在变质岩顶部的储集层中形成的油气藏.变质岩地层经历了构造抬升、褶皱挤压、断裂运动以及块体翘倾等过程,加上大气降水的淋滤、溶蚀等作用,发育构造裂缝、溶蚀孔洞等多种类型的储集空间,受到上部不整合面及侧翼断层的遮挡,形成多种类型的圈闭条件,油气藏具有统一的油水界面和地层压力.该类油气藏一直是辽河坳陷变质岩油气藏勘探的重点.如西部凹陷杜家台潜山、牛心坨潜山,东部凹陷茨榆坨潜山和大民屯凹陷静安堡潜山、曹台潜山、东胜堡潜山、法哈牛潜山(图1).2.1.2采动覆岩裂缝发育潜山内幕油气藏指变质岩顶面以下若干深度,内部隔层将内部储集层与顶部风化壳型储集层隔开而形成的油气藏.变质岩地层内部不是铁板一块,也不是裂缝遍布.受构造运动和岩石中暗色矿物含量的控制,变质岩内幕发育不均一的裂缝系统.地层中浅色矿物含量多的岩性,裂缝发育且相互连通,成为内幕储层;暗色矿物含量多的地层裂缝发育程度低,连通性较差,成为油气运移的“死角”,遮挡油气运移,成为内幕隔层,如角闪岩、煌斑岩和辉绿岩等.兴隆台潜山油气藏的储集层为酸性火山岩,发育多方向裂缝,形成网状裂缝系统,其油气显示级别包括荧光、油迹、油斑和油浸,而角闪岩含较多的暗色矿物,裂缝发育较少,油气显示级别为荧光,起到内幕隔层的作用(图2).2.2基于源储存位置关系的分类按照烃源岩与变质岩储集层的位置关系,潜山油气藏分为源下型、源边型和源外型潜山油气藏3种类型.2.2.1源下型潜山油气藏烃源岩与潜山直接接触,古近系烃源岩地层直接披覆于潜山之上,其生成的油气向下倒灌进入储层,形成源下型潜山油气藏.潜山地层具有相对压力低,优先聚集油气的特点.该类潜山一般为深潜山,埋藏深度超过生烃门限,为下一步油气勘探的主要目标.如大民屯凹陷哈36潜山油气藏(图1).2.2.2源边型潜山油气藏潜山侧向直接与成熟烃源岩接触,其侧面多为大型断面或不整合面,油气直接穿过侧面进入潜山储层,形成源边型潜山油气藏.该类潜山往往集中分布于较大型断裂周边,断裂发育时期的多期构造裂缝成为油气储集空间,烃源岩生成的油气聚集在变质岩潜山顶部或内幕.如中央凸起赵古2潜山油气藏(图3)、西部凹陷齐家潜山油气藏和冷124潜山油气藏.2.2.3多个不整合面油气运移规律潜山与烃源岩没有直接接触,油气通过侧向长距离的不整合型或不整合-断层组成的复合型输导体系运移而形成的潜山油气藏.辽河坳陷发育多个不整合面,包括太古宇、元古宇、古生界、中生界和古近系之间的不整合,其具有形成时间长、分布广、延伸远等特征.当不整合面与连通烃源岩的深大断裂及微幅度断层接触时,油气进行长距离运移,在变质岩潜山中成藏,运移距离可达到凹陷之外的凸起.如西部凹陷曙古158潜山油气藏(图4)、胜利塘潜山油气藏和大民屯凹陷前进潜山油气藏.3潜山油气藏式根据烃源岩与储层的位置关系油气成藏模式分为源下倒灌型、源边侧供型和源外输导型3种类型.3.1源下型潜山油气藏源下倒灌型成藏模式易形成埋藏深、幅度较低的潜山顶部油气藏.对于埋藏深度较大的潜山,覆盖其上的沙三、沙四段烃源岩多已成熟,在两者中间没有致密遮挡层的情况下,油气在异常高压的驱使下直接倒灌进入储层中形成潜山油气藏.一般来讲,该类油气藏油气源充足,保存条件优越.在“山”形突起特征不明显的变质岩地区,常可形成源下型成藏组合.如大民屯凹陷哈36潜山,不具备明显的“山”形特点,古近系沙四段烃源岩生成的油气向下倒灌进入储层中形成源下型潜山油气藏(图1).3.2油气成藏类型源边侧供型油气藏位于生烃洼陷周边,与生烃洼陷直接接触.油气在异常高压和浮力作用下运移,直接进入潜山储集层.潜山是油气运移的主要指向,有利于油气的聚集.在坳陷中发现的油气藏大多数属于该种类型.西部凹陷齐家潜山位于西斜坡的较低部位,属于古近纪形成的断块-侵蚀型潜山,储层岩性主要为混合花岗岩和黑云母斜长片麻岩,发育多期次的裂缝系统.上覆部分直接覆盖沙四段泥岩,侧翼沉积有中生界玄武岩,受断裂活动的影响,直接与清水洼陷的沙四段烃源岩相接触,沙三段沉积晚期,沙四段烃源岩已经达到生烃门限,供烃窗口超过2km,油气在异常高压和浮力的作用下直接穿过断面运移形成源边型潜山油气藏(图5).3.3潜山储层简介源外输导型油气藏远离生烃洼陷,与生烃洼陷为间接接触关系.油气主要在浮力作用下通过不整合型或断层-不整合型输导体系运移到潜山储层.该类潜山一般位于较高部位.茨榆坨潜山位于东部凹陷中部,圈闭受到茨西断层的控制,为油气运移的有利指向区.烃源岩为牛居-长滩洼陷沙三段,变质岩储层上覆直接披覆房身泡组火山岩,源-储关系为间接接触.牛居—长滩洼陷沙三段烃源岩在沙三沉积晚期达到生烃门限,其生成的油气沿着不整合-断层复合型输导体系通过长距离运移进入潜山储层,形成源外型潜山油气藏(图6).4油气藏类型分类(1)根据变质岩潜山油气富集部位,潜山油气藏分为顶部油气藏和内幕油气藏2种类型.依据烃源岩与储集层的位置关系,可分为源下型、源边型和源外型3种油气