为了总结牛庄洼陷沙二段隐蔽油藏成藏规律,选择了不同构造位置的沙二段岩性油藏进行解剖 ( 图 7 -1) 。
图 7 -1 牛庄洼陷沙二段典型隐蔽油藏位置
( 一) 牛斜 879 井区沙二段油藏
1. 油藏概况与地质特征
牛斜 879 井区位于东营市东营区胜利电厂附近,西邻河 122 区块,东接牛 84 - 牛 102井区。在区域构造上,牛斜 879 区块位于牛庄洼陷北缘、河 125 断层上升盘,该区地层呈向南倾没、向北抬起的屋脊式断块构造,构造简单,地层倾角为 11 ~12° ( 图 7 -2) 。
2001 年 4 月完钻的河斜 167 井钻遇沙二下亚段油层 3. 8m /2 层,试油射开沙二下亚段2596. 4 ~ 2601. 5m ( 垂直深度为 2448. 5 ~ 2452. 6m) 井段,油层 3. 8m /2 层,获日产油 11t的工业油流。在综合评价的基础上,2003 年 10 月详探井牛斜 879 井 2537. 5 ~2545. 6m 段钻遇沙二段油层 8. 1m/1 层,证实了构造解释、油砂体追踪的可靠性。
图 7 -2 牛庄油田牛斜 879 井区沙二下油层顶面构造图
通过岩心、薄片观察,结合分析化验资料,牛斜 879 区块沙二下亚段已发现油藏的储层为三角洲前缘远砂坝沉积的粉砂岩 ( 图 7 -3) ,储层粒度较细,以粉砂岩为主,砂体发育水平层理和槽状交错层理,局部有变形构造,含有腹足类化石以及炭屑等; 储层韵律发育,具向上变粗的粒序性,单砂体厚度一般 0. 5 ~1. 4m,砂层薄、泥岩及粉砂质泥岩隔层相对较常见。
图 7 -3 河 167 - 斜 2 井储层沉积相分析图
牛斜 879 块储层大致沿北东—南西向展布 ( 图 7 -4) ,但是在河斜 167 井南部开始转向西延伸,并逐渐减薄以至尖灭; 从砂体的垂向特征来看,该地区储层纵向上包含三个沉积旋回,三个旋回具有向上水深逐渐变深的特征 ( 图 7 -5) ,沉积微相由下部以分流河口砂坝为主到上部旋回以远砂坝微相为主,在主力油层分布位置,砂体成因类型总体来看还是以远砂坝占主体地位,也可能出现少量的分流河口砂坝砂岩。平面沉积相研究表明,研究区储层以三角洲前缘分流河口砂坝为主 ( 图 7 -6) ,远砂坝分布于其外端,但是对于含油砂体来说,其成因类型仍以远砂坝砂岩为主,分流河口砂坝和远砂坝沉积体也整体呈现由北东向南西方向延伸的特征,在河斜 167 井下方有变为向正西延伸的趋势。
图 7 -4 牛斜 879 块油藏砂体等厚图
图 7 -5 牛斜 879 块储层对比及纵向演化图 ( 河斜 167 - 牛 102 井)
图 7 -6 牛斜 879 块及邻区沙二段油藏沉积微相展布图
储层砂体西北侧受断层遮挡,东侧砂体尖灭,为一受断层和岩性尖灭同时控制的构造 - 岩性油藏 ( 图 7 -7,图 7 -8) 。油藏的直接盖层为前三角洲相灰色泥岩。
根据河斜 167 井沙二下亚段 2596. 4 ~2601. 5m 段地层水分析,氯离子 19576mg/L,硫酸根 0mg/L,总矿化度 26138mg/L,水型 CaCl2,表明地层处于水体交替停滞带,封闭性良好,有利于油气藏的保存。试油测试,原始地层压力为 24. 6MPa,压力系数 1. 0,属于常压系统。地层温度 99. 0℃,扣除常年平均气温 15℃,地温梯度为 3. 45℃ /100m,属正常温度系统。
2. 油藏成藏条件
( 1) 油源条件。油藏原油密度0. 8573 ~0. 8679g/cm3,地面原油黏度18. 2 ~20. 8mPa·s,凝固点 37℃,含硫 0. 27% ~ 0. 29%。为低密度、低黏度、高凝固点 ( 高含蜡) 、低硫原油,为典型陆相石油。结合牛庄洼陷有效烃源岩分布,该油藏中的原油应该主要来自于沙三下亚段的烃源岩。牛斜 879 区块处于沙三段有效烃源岩分布区,具有充足的油源条件。
( 2) 油气运移条件。由于沙二段自身不具有生油条件,油气来源于下伏的沙三段地层。在这种情况下,油气的纵向运移就成为能否成藏的决定性因素之一。牛斜 879 区块南侧和北侧同时有断距较大的断层发育,有效的沟通了源岩和储层,从而构成了良好的垂向运移通道。
( 3) 圈闭条件。沙二下亚段三角洲前缘远砂坝沉积的粉砂岩为储层,前三角洲相灰色泥岩为有效盖层,河 125 断层南侧分支在西北侧作为上倾遮挡条件 ( 图 7 -7) ,但由于该区块总体为一斜坡构造背景,断层走向相对单一,在侧向上只能依靠储层砂体尖灭构成侧向遮挡 ( 图 7 -3,图 7 -8) ,所以只有横向上连续性较差,分布相对局限的砂体才有可能形成圈闭。这也是该区油层分布少的根本原因。
图 7 -7 牛斜 879 井区沙二下亚段南北向油藏剖面图
图 7 -8 牛斜 879 井区沙二下亚段东西向油藏剖面图
( 二) 王斜 543 区块沙二段岩性油藏
1. 油藏概况与地质特征
本区块开发始于 2001 ~2002 年王 541 区块滚动开发沙三段低渗油藏的过程中,发现了该区沙二段高渗透油藏,在断层下降盘先后确定了 4 个含油砂体,现河采油厂 2002 年到 2003 年利用水平井对该区叠加连片的超薄油层进行了全面开发,总体动用含油面积0. 2km2,储量 135. 5 × 104t,设计了 8 口水平井,新建产能 9 × 104t。目前该区陆续钻遇沙二段油层的井已有 17 口,本次分析的主要是沙二段 7 砂组。
王斜 543 区块位于山东省东营市六户乡,构造上属于牛庄洼陷东南缘 ( 图 7 -9) ,东临王 7 0 区块,西接王 5 3 区块,南靠王 39 断层。区块已发现的沙二段薄层隐蔽岩性油藏,平均埋深 2550m,平均厚度 2 ~6m,储层以中细砂岩为主。该区构造简单,为向西倾没、向东抬起的鼻状构造,地层倾角约为 4° ~ 5°。南靠一条近东西走向的北倾断层,断层倾角 50°,延伸长度 4. 2km,本区内断层落差为 60 ~80m ( 图 7 -10) 。
储层为三角洲前缘亚相分流河口砂坝沉积,储层岩性为灰色中细砂岩 ( 图 7 - 11) 。砂体在纵向上和薄层灰绿色泥岩互层,内部波状层理等沉积构造常见,在粒度概率图上具有滚动次总体不发育的二段式特征 ( 图 7 -12) ,其中跳跃组分含量 75% ~80%,跳跃组分斜率高、分选好,悬浮组分的含量约 20% ~ 25%; 在 C - M 图上则表现为均匀悬浮段( RS 段) 发育较差,递变悬浮段 ( QR 段) 发育较好以及以反映少量滚动搬运组分的 PQ段中等程度发育等为特征 ( 图 7 -13) ,其形态在一定程度上具有河流 - 三角洲沉积的特点,但是滚动搬运少见,反映沉积物离物源较远、颗粒较细,为三角洲前缘分流河口砂坝沉积。储层平均渗透率为 298. 3 ×10- 3μm2,平均孔隙度 25. 9% ,属中高渗储层。直接盖层为三角洲前缘支流间湾黑色碳质泥岩,泥岩中发育水平层理及炭屑。
图 7 -9 王 543 区块位置简图
图 7 -10 牛庄油田王 543 地区沙二段砂体含油面积图
图 7 -11 王斜 543 井单井沉积相图
图 7 -12 王 543 - X3 井沙二段储层典型粒度概率曲线图
图 7 -13 王 543 - X3 井沙二段储层 C - M 图
王斜 543 区块储层在电性上单砂体具有不同程度的反旋回特征,储层划分为四个砂体( 图 7 - 14) ,在纵向上,从下而上砂体间总体表现为下厚上薄的正韵律。受沉积时期局部物源方向为由南向北供应的影响,王斜 543 区块储层在展布上具有向北延伸、西厚东薄、并且在鼻状构造高处尖灭的特点,尖灭线大致近南北向展布。受砂体尖灭线以及鼻状构造双重因素的影响,含油范围大致呈长轴近南北方向的椭圆形形态,并且四个砂体的含油范围在空间上逐渐往东迁移 ( 图 7 -15) 。
图 7 -14 王斜 543 区块期次划分及砂体对比图
图 7 -15 王斜 543 区块砂体含油范围平面叠置图
储层砂体东侧尖灭,南侧上倾方向受断层遮挡,为一受断层和岩性尖灭同时控制的构造 - 岩性油藏 ( 图 7 -16,图 7 -17) 。
图 7 -16 牛庄油田王 543 区块沙二段南北向油藏剖面图
图 7 -17 牛庄油田王 543 区块沙二段东西向油藏剖面图
根据王543-X38沙二段2657.5~2658m段地层水分析,氯离子25807mg/L,总矿化度43167mg/L,水型CaCl2。表明地层处于水体交替停滞带,封闭性良好,有利于油气藏的保存。根据王543-X31井测压资料:原始地层压力为25.8MPa,压力系数为1.0;为常压油藏。
2.油藏成藏条件
(1)油源条件。根据分析化验资料,原油地面密度0.855~0.894g/cm3,地面黏度16.73~73.67mPa·s,凝固点34℃,为中低密度、低黏度、高凝固点(高含蜡)原油,为典型陆相石油。结合牛庄洼陷有效烃源岩分布,该油藏中的原油应该主要来自于沙三下亚段的烃源岩。王斜543区块处于沙三段有效烃源岩分布区,具有充足的油源条件。
(2)油气运移条件。由于沙二段自身不具有生油条件,油气来源于下伏的沙三段地层。油气的纵向运移就成为能否成藏的决定性因素之一。王斜543区块南侧的王39断层,有效沟通了源岩和沙二段储层,构成了良好的垂向运移通道,所以王39断层是该区沙二段油藏的最现实的油源断层。与王39断层相接的储层砂体构成横向运移通道。
(3)圈闭条件。该区块以三角洲前缘分流河口砂坝沉积的中细砂岩为储层、三角洲前缘支流间湾黑色碳质泥岩为有效盖层,储层在鼻状构造向东的上倾方向尖灭构成上倾方向的遮挡条件,王39断层在南侧储层上倾方向形成断层遮挡。由此形成断层-岩性复合圈闭。同样,由于断层走向相对单一,在侧向上只能依靠储层砂体尖灭构成侧向遮挡,所以只有分布相对孤立、横向上连续性较差、分布相对局限的砂体才有可能形成圈闭。
(三)官7井区沙二段油藏
1.油藏概况与地质特征
官7井区位于山东省东营市东营区斜里乡,北临牛庄油田,西接纯化镇油田,南邻草桥油田,东接通61、王102断块(图7-1,图7-18)。构造上处于东营凹陷南斜坡陈官庄断阶带中段。通4断层为一东西向北倾区域性顺向正断层,该断层对油藏的形成起到控制作用。油田位于通4大断层下降盘所形成的鼻状构造上。该区钻遇含油层系5套,分别为东营组、沙一段、沙二上亚段、沙二下亚段和沙三上亚段,其中主要高产油层为沙二下亚段。
本次剖析的重点为沙二下亚段储层为三角洲前缘亚相小型分流河道、分流河口砂坝(和滩坝)沉积,储层岩性为灰色中细砂岩和粉砂岩,槽状交错层理、冲洗交错层理、水平层理,可见泥质条带以及植物炭屑等。储层平均孔隙度25.8%,渗透率1338×10-3μm2,物性好,属中高孔渗储层。直接盖层为三角洲前缘支流间湾沉积的灰色泥岩,发育水平层理。
图 7 -18 官 7 地区沙二段 7 砂体含油面积图
储层砂体的南侧上倾方向受断层遮挡,主要形成断鼻油气藏,在 6 砂组和 1 砂组也有少量上倾尖灭油藏 ( 图 7 -19) 。
图 7 -19 官 7 区块沙二段官 7 -3 井—牛 5 井油藏剖面图
根据官 7 井 2120 ~2130m 高压物性分析资料,原始地层压力为 20. 69MPa,压力系数0. 97,为常压油藏。原始地层温度 96℃ ,扣除常年平均气温 15℃ ,地温梯度为 3. 86℃ /100m,属正常温度系统。
2. 油藏成藏条件分析
( 1) 油源条件和油源对比。该区西接博兴生油洼陷,北靠牛庄、利津生油洼陷,具有有利的油源条件。油藏原油密度 0. 873g/cm3,地面原油黏度 18. 4mPa·s,凝固点 34℃,含硫 0. 28。为低密度、低黏度、高凝固点 ( 高含蜡) 、低硫原油,为典型陆相石油。对官 7 井和官 7 - X51 井沙二段原油了进行生物标志化合物分析,各项参数列于表 7 - 1、表 7 -2。
表 7 -1 官 7 区块沙二段原油萜烷类生物标志物参数
表 7 -2 官 7 区块沙二段原油甾烷类生物标志物参数
分析结果表明官 7 区块沙二段原油为正常成熟原油,各生物标志化合物参数与牛庄洼陷沙三下亚段烃源岩基本相近,但官 7 - X51 井原油伽马蜡烷和 4 - 甲基甾烷组成稍有差异,略显沙四上亚段的特征,结合原油物性特征认为该区沙二段原油主要来自于沙三下亚段的烃源岩,还有很少量的沙四上亚段原油。
( 2) 油气运移条件。该区处于牛庄洼陷沙四段有效生烃区的边缘,与沙三段有效生烃区有一段距离,所以油气运移不仅要有纵向运移通道而且也需要横向运移通道相配合。官 7 区块北侧一系列北倾正断层,尤其是位于有效生烃区内的规模较大的正断层是其纵向运移的直接油源通道,而沙三上亚段和沙二下亚段广泛发育的砂岩层是油气横向运移的通道,两者共同组成该区油气运移的立体网络。
( 3) 圈闭条件。该区沙二段下部三角洲前缘小型分流河道沉积的中细砂岩为储层,三角洲前缘支流间湾灰色泥岩为有效盖层,通 4 大断层的活动在该区形成了鼻状构造,并对油气起到了遮挡作用,从而在该区形成了以断鼻为主,砂岩上倾尖灭为辅的圈闭。由于沙二段和沙三上段砂层相对发育,通 4 断层规模有限,断层两侧岩性配置关系多样,没有形成大规模的断层封堵条件,所以有效圈闭只发育于局部区域,难以形成大规模油气聚集。
( 四) 牛 9 区块沙二段油藏
1. 油藏概况
牛 9 区块位于东营凹陷陈官庄 - 王家岗断阶带的中部。1992 年钻探官 114 井,在沙二段 2302. 1 ~2369. 0m 井段钻遇油层 5 层,厚 13. 6m; 油水同层 1 层,厚 4. 7m,试油获得高产,官 114 井沙二段油藏年产油能力为 3. 0 × 104t,上报探明石油地质储量 165 ×104t,2001 年又在官 114 断块下降盘有利部位钻探了牛 9 井,在沙二段 2304. 2 ~ 2306. 9m井段钻遇油水同层 1 层,厚 2. 7m,试油获得日产油 36t 的高产油流,不含水,目前该井已累计采油 1. 8 ×104t。
2. 地质特征
从构造图 ( 图 7 -20) 看,本区的构造特征总体上表现为一东南高、西北低并向北西向倾斜的断阶状单斜构造。官 114 断层为一条南倾正断层,是区内一条主控断层,在它的作用下,在其两边派生出一系列反向、正向正断层,如位于其南部的官 10 断层就是在官114 断层控制下形成的。断裂带主要发育断鼻构造及一系列断块。在该带内形成的圈闭以构造圈闭为主,是区内主要的油气富集区之一。
图 7 -20 牛 9 区块 T2构造图
北部单斜带呈北东向展布,向北西向倾斜。在该构造带内主要发育以构造背景控制下岩性圈闭为主,如牛 9 井岩性圈闭,这是本次研究的重点。
研究表明,牛 9 井沙二段油藏储层为在上倾尖灭的三角洲前缘分流河口砂坝或水下分流河道砂体的基础上,经风浪改造所形成的砂坝沉积体; 砂坝砂体在纵向上不均匀分布于三角洲前缘砂体的顶部,厚度从小于 1m 至数米,砂体和下伏砂岩体之间直接接触或有薄层泥岩所分隔; 砂坝沉积体的直接盖层为三角洲前缘湖侵灰色泥岩 ( 图 7 -21) 。因此从成因上说,砂坝沉积体是在湖水面上升时期的早期,由湖水对早期沉积的三角洲砂体的改造的结果。
在湖平面上升期,湖水加深、岸线后退,三角洲沉积体随之后退,早期三角洲朵叶体被废弃 ( 图 7 -22A) 。此时湖面开阔、湖水波浪作用增强,湖水在风的作用下产生定向水流。波浪和定向水流可以对湖底沉积物产生强烈的改造作用。由于被废弃的三角洲朵叶体水深不大,并且在地形上形成了一定程度上局部水下隆起,受其影响当定向水流携带沉积物流经废弃朵叶体时流速降低,有利于沉积物发生卸载,这样每次较强的风浪作用都在朵叶体上带来一定量的沉积物,使得在原三角洲沉积之上逐渐形成水下浅滩,水下浅滩逐渐沉积和加厚并露出水面而形成砂坝 ( 图 7 -22B) ,野外沉积考察及沉积动力学分析表明,砂坝并不是呈现厚薄较均匀的席状形态,而是大致表现为新月形形态。早期砂坝形成后,会在其上游方向形成新砂坝的趋势,并由此形成由若干个砂坝组成的砂坝复合体 ( 图 7 -23) 。
图 7 -21 牛 9 区块油藏储集岩展布图
图 7 -22 牛 9 井区砂坝成因模式图
图 7 -23 牛 9 区块砂坝沉积体分布图( 底图为砂地比等值线图)
在纵向上,单个砂坝砂体一般呈底部较为平坦、上凸或下凹,而顶部明显上凸的不对称透镜状形态,它既可以叠置在分流河口砂坝及水下分流河道之上,也可以叠置在支流间湾沉积之上 ( 图 7 -24) 。沉积物来源来自定向水流的搬运,也可来自于定向水流对早期沉积的三角洲沉积物的改造和侵蚀。砂坝坝体之间依次向上游叠置 ( 图 7 -25) ,这种叠置关系为油气的横向运移创造了有利条件。
图 7 -24 砂坝的纵向叠置模式图
根据牛 9 井测压资料,2304. 2 ~ 2306. 9m,原始地层压力为 21. 73MPa,压力系数为0. 96,属于常压系统。2267. 99m 地层温度 100℃ ,为常压,扣除常年平均气温 15℃ ,地温梯度为 3. 68℃ /100m,属正常温度系统。
图 7 -25 牛 9 区块沙二段岩性油藏对比剖面图
3. 油藏成藏条件分析
( 1) 油源条件和油源对比。该区西接博兴生油洼陷,北靠牛庄、利津生油洼陷,具有有利的油源条件。油藏原油密度 0. 873g/cm3,地面原油黏度 20. 5mPa · s,凝固点33℃ ,含硫 0. 32% 。为低密度、低黏度、高凝固点 ( 高含蜡) 、低硫原油,为典型陆相石油。对牛 9 井、牛 10 井和官 114 井沙二段原油了进行生物标志化合物分析,各项参数列于表 7 -3、表 7 -4。
表 7 -3 牛 9 区块沙二段原油萜烷类生物标志化合物参数
分析结果表明,牛 9 区块沙二段原油为正常成熟原油,各生物标志化合物参数与牛庄洼陷沙三下亚段烃源岩基本相近,但牛 9 井原油伽马蜡烷和 4 - 甲基甾烷组成稍有差异,略显沙四上亚段特征,结合原油物性特征认为该区沙二段原油主要来自于沙三下的烃源岩,但混合有少量沙四上亚段的原油。该区牛 10 井沙四段油藏原油是沙四型原油的典型代表。
表 7 -4 牛 9 区块沙二段原油甾烷类生物标志化合物参数
( 2) 油气运移条件。该区北侧的牛 18 大断层是来源于沙四上亚段和沙三段下亚段油气的纵向运移通道,官 114 断层直接与沙四上亚段有效烃源岩相接,也是油气的纵向运移通道。沙三上亚段和沙二段下部相对发育渗透性岩层,相互联通的砂体构成了油气运移的横向通道,两者共同组成该区油气运移的立体网络。
图 7 -26 牛 9 区块成藏要素关系图
( 3) 圈闭条件。该区沙二段已发现油藏的储层为与三角洲前缘分流河道及分流河口砂坝有关的砂坝沉积,沉积的中细砂岩为储层,前三角洲泥或三角洲前缘支流间湾灰色泥岩为有效盖层,储层在西南东三个方向上倾尖灭形成了典型的岩性圈闭 ( 图 7 -26) 。由于牛 9 区块处于一相对简单的斜坡背景,断层也不发育,而沙二下亚段和沙三上亚段砂层相对发育,所以只有那些分布相对局限的砂层才有可能形成岩性圈闭,这也是该区油层分布局限的根本原因。