石 油 实 验 地 质第40卷第3期
2018年5月PETROLEUMGEOLOGY&EXPERIMENT
Vol.40,No.3
May,2018
文章编号:1001-6112(2018)03-0330-07 doi:10.11781/sysydz201803330
北部湾盆地涠西南凹陷涠洲组二段油气成藏特征分析
邹明生,曾小明,吴碧波,王 彬,黄冬梅,高 凌
(中海石油(中国)有限公司湛江分公司,广东湛江 524057)
摘要:南海北部湾盆地涠西南凹陷是一个富生烃凹陷,但目前涠洲组二段发现的油气资源规模有限,其成藏特征和规律不清,制约了下一步的勘探方向。通过分析化验、钻井资料和地震资料,对涠洲组二段油气成藏主控因素和成藏规律进行研究,分析表明涠洲组原油主要来自于流沙港组二段中上部厚层优质油页岩,涠洲组二段上层序湖相泥岩是区域上良好盖层。油气主要分布在2号断裂带的沟源断裂附近,沟源断裂是其成藏关键因素;反向断层遮挡的屋脊构造,同时断层断面处断层泥比率(SGR)大于0.64、泥岩涂抹系数(SSF)小于1.70的断块圈闭成藏概率高,是下一步比较有利的勘探目标和方向。关键词:断层侧封;沟源断裂;成藏规律;涠洲组二段;涠西南凹陷;北部湾盆地中图分类号:TE122.33 文献标识码:A
Hydrocarbonaccumulationcharacteristicsofthe2ndmemberofWeizhouFormationintheWeixinanSag,BeibuGulfBasin
ZOUMingsheng,ZENGXiaoming,WUBibo,WANGBin,HUANGDongmei,GAOLing
(ZhanjiangBranch,CNOOCLtd,Zhanjiang,Guangdong524057,China)
Abstract:TheWeixinanSagintheBeibuGulfBasinoftheSouthChinaSeaisahydrocarbon⁃richsag.However,currentlylimitedoilandgaswerefoundinthe2ndmemberofWeizhouFormation,andthehydrocarbonaccumulationcharacteristicsandlawswereunclear,whichrestrictednextexplorationdirection.Themaincontrollingfactorsandaccumulationrulesofoilandgasinthe2ndmemberofWeizhouFormationwerestudiedbasedonlaboratorytestsanddrillingandseismicdata.ThecrudeoilofWeizhouFormationwasmainlyoriginatedfromthethickoilshaleinthecentralandupperpartsofthe2ndmemberofLiushagangFormation.Thelacustrinemudstonesintheupperpartofthe2ndmemberofWeizhouFormationprovidedregionalcaprocks.Oilandgasweremainlydistributedclosetothesourcerockconnectedfaultsoftheno.2faultzone,whichwerethekeysforhydrocarbonaccumulation.FaultblocktrapswithroofridgestructuresgeneratedbyreversefaultsandSGR>0.64andSSF<1.70atfaultsectionswerefavorableforhydrocarbonaccumulation,providinganexplorationtargetanddirectionforthenextstep.ofWeizhouFormation;BeibuGulfBasin
Keywords:lateralsealingoffault;sourcerockconnectedfault;hydrocarbonaccumulationrules;2ndmember 目前北部湾盆地涠西南凹陷整体已进入高成熟勘探开发阶段[1],油田开发层位主要为流沙港组一段和涠洲组三段。随着勘探的持续深入,在流沙港组和涠洲组三段寻找优质储量难度越来越大,亟需开阔勘探思路,在新领域、新层位上寻找突破口。而涠洲组二段(以下简称涠二段),由于埋藏深度相对较浅,储层物性较好[孔隙度为15%~35%,渗透率为(40~3000)×10-3μm2],原油品质也较好(地面密度分布在0.807~875g/cm3,50℃
收稿日期:2017-12-20;修订日期:2018-04-28。
作者简介:邹明生(1973—),男,高级工程师,从事石油地质和成藏研究。E⁃mail:zoumingsh@cnooc.com.cn。基金项目:“十三五”国家重大科技专项(2016ZX05024-006)资助。
动力黏度分布在1.58~9.86mPa·s),经济门槛低,开发效果好,是油田内部及周边重要的潜力层,若有发现可借助现有的生产平台或者新平台,将储量快速转化为产量。而目前对涠二段的研究总体上不多,主要集中在构造演化和沉积相上,油气成藏方面的研究程度较低,公开发表的文献也较少。为此,本文通过分析涠二段的油气成藏主控因素,总结其成藏规律和模式,以期指导下一步的勘探方向,最终实现油田的增储上产。
第3期 邹明生,等.北部湾盆地涠西南凹陷涠洲组二段油气成藏特征分析
·331·
1 区域地质概况
地的北部,是一个多层序含油的富生烃凹陷[2-5],属于典型的“下断上拗”断陷湖盆,构造上总体经历了古近纪断陷期和新近纪拗陷期2大阶段,其中断陷期沉积了长流组、流沙港组和涠洲组陆相地层,拗陷期沉积了下洋组和角尾组等海相地层。涠西南凹陷的主控断层为1号、2号和3号断裂,其中2号断裂位于凹陷(图1),在近南北向拉张应力作用下,形成了大量近东西走向的雁列式断层
[6]
涠西南凹陷位于我国南海北部陆缘北部湾盆
涠二段处在湖盆断陷晚期,根据地层特征,涠二段可以分为上、中、下3个层序。其中中层序砂体发育,为主要的储集层;上层序发育大套厚层湖相泥岩,是区域上的盖层,空间上具有良好的储盖组合2号断裂带东段,西段由于涠二段上层序泥岩遭受剥蚀,缺乏盖层,成藏较少。
配置关系。目前涠二段的油气发现主要集中在
,纵向上发育多套油气组合。研究目的层段
Fig.1 GeographiclocationofWeixinanSag,BeibuGulfBasin
图1 北部湾盆地涠西南凹陷地理位置
2 沉积特征
涠西南凹陷涠二段总体上表现为由水退到水
进2个沉积过程,上层序和下层序基本上为高位体系域和湖侵体系域形成的湖相泥岩;而中层序砂体发育,为水退过程中形成的低位体系域三角洲,岩性以细砂岩为主,少量的粉砂岩(图2)。砂岩岩石类型主要为石英砂岩和岩屑石英砂岩,由于涠二段
Fig.2 SinglewellsedimentarymicrofaciesofwellB⁃5,BeibuGulfBasin
图2 北部湾盆地WB-5单井沉积微相综合柱状图
·332· 石 油 实 验 地 质 第40卷
表1 北部湾盆地涠西南凹陷涠二段中层序储层特征
Table1 Reservoircharacteristicsofthecentralpartofthe2ndmemberofWeizhouFormationintheWeixinanSag,BeibuGulfBasin
油田WAWBWCWD
井名WA-1WA-3WB-5WB-6WC-2dWD-S1WD-1WC-1
砂体厚度
/m41.552.578.841.038.480.235.935.8
单期河道厚度/m6~198~1310~177~109~145~11-7~18
孔隙度/%20.321.420.018.724.319.119.2-
渗透率/10-3μm2516.7677.3744.5241.9918.677.4--
沉积相三角洲三角洲三角洲三角洲三角洲三角洲三角洲湖泊
沉积期地形坡度较缓,沉积物搬运距离较远,分选磨圆较好,储层物性为中—高孔、中—高渗特征。由于涠二段整体上为“泥包砂”沉积环境,砂岩和泥岩波阻抗区分明显,砂体在地震上易于识别,表现为强振幅波谷反射特征,泥岩表现为弱振幅反射特征。涠二段中层序分别发育北部(WA油田)、北东部(WB、WC和WD油田)和南部3个三角洲沉积,三角洲分布较广,其中三角洲单期水下分流河道砂体厚度主要分布在7~13m(表1);河道相互切割叠置现象少见,岩心上正粒序、冲刷面和板状交错层理等沉积构造发育。
较低,其中规则甾烷中以C27、C29规则甾烷为主,C28规则甾烷含量最低,呈“V”型特征(表2),C30-4甲基甾烷含量很高,表明其有机质主要来源于藻类等低等水生生物[9-10];(2)萜烷类化合物,以藿烷为主,三环萜烷含量较少,藿烷系列化合物特征与北部湾盆地大多数原油特征类似:Ts>Tm,指征陆源高等植物输入的奥利烷含量低,C29降藿烷含量高于C29Ts含量,C30藿烷大于C29降藿烷,C29、C30莫烷含量也较低,伽马蜡烷含量中—低。Pr/Ph值达1.5~1.8,原油成熟度较高,生物标志物显示涠3)。并且通过原油族组分碳同位素分析也表明,3.1 盖层
涠二段原油来源于流二段的烃源岩(图4)。二段原油和流二段页岩具有一定的亲缘关系(图
3 油气成藏主控因素
涠西南凹陷的构造演化特征和沉积背景决定
了涠二段油气成藏的主控因素,其油藏类型主要为构造油气藏和构造+岩性隐蔽油气藏。通过油—源对比分析表明,涠二段的油气主要来源于在半咸水—微咸水的中深湖缺氧环境下形成的流二段中厚层湖相富有机质泥岩和页岩[7-8]。饱和烃色质实验结果表明,涠二段原油和流二段页岩生物标志物上都表现为:(1)甾烷类化合物,规则甾烷含量较高,重排甾烷含量中等,孕甾烷和升孕甾烷含量
涠二段上层序由于处在大规模湖进沉积过程中,广泛发育大套厚层半深湖—深湖相泥岩,在涠西南凹陷东区沉积的泥岩厚度可达250~500m,为中层序的砂体储集层成藏提供了良好的区域性盖层。同时通过正断层错动,使得中层序砂体和上层序泥3.2 沟源断裂
岩对接,断层的侧封能力较强,有利于油气成藏。
沟源断裂通常是油气运移的主要路径,是油气
表2 北部湾盆地涠西南凹陷涠二段原油和流二段烃源岩抽提物饱和烃色质分析Table2 SaturatedhydrocarbonGC-MSanalysisofcrudeoilofthe2ndmember
ofWeizhouFormationandsourcerocksofthe2ndmemberofLiushagangFormationintheWeixinanSag,BeibuGulfBasin
井名
层位样品类型
原油原油原油
深度/m2066.52100245928133344
规则甾烷相对含量/%39.642.939.341.240.045.1C27
16.816.716.715.213.113.2C28
43.540.444.143.646.941.6C29
Pr/Ph1.501.601.641.591.56
Ts/Tm1.781.591.25
ααα-C29甾烷20S/
(20S+20R)
0.470.430.370.550.400.61
WD-S1涠二段WD-S1涠二段WB-5涠二段
WE-1流二段烃源岩WF-1流二段烃源岩
WG-2流二段烃源岩3352~33561.49
第3期 邹明生,等.北部湾盆地涠西南凹陷涠洲组二段油气成藏特征分析
·333·
Fig.3 Masschromatogramsofm/z191andm/z217ofcrudeoilofthe2ndmemberofWeizhouFormationandsourcerocksofthe2ndmemberofLiushagangFormationintheWeixinanSag,BeibuGulfBasin
图3 北部湾盆地涠西南凹陷涠二段原油和流二段烃源岩m/z191和m/z217质量色谱特征
3.3 断层侧封能力
圈闭,为运移上来的油气提供了聚集场所[18]。
断层活动开启时,是油气运移的重要通道;断层停止活动闭合时,是油气聚集成藏重要的遮挡条件,在不同阶段起不同的作用[19-20]。涠二段油藏类型主要为构造和构造+岩性油藏,油气先沿着沟源断裂垂向运移,再沿着砂体横向运移至高部位圈闭,因此高部位断层的侧封能力决定了圈闭是否有效。断层侧向封闭油气的本质是由于封堵盘的排替压力大于目标盘的排替压力,断层侧向封闭性越强,断层所能封闭的油柱高度越大。目前评价断层侧封能力方法可以分为定性和定量两种方法,主要
Fig.4 Carbonisotopiccompositionsofcrudeoilofthe2ndmemberofWeizhouFormationandsourcerocksofthe2ndmemberofLiushagangFormationintheWeixinanSag,BeibuGulfBasin
图4 北部湾盆地涠西南凹陷
涠二段原油和流二段源岩族组分碳同位素
包括有:岩性对接、泥岩涂抹、成岩作用分析、构造应力、动态分析、流体性质和数值模拟法等。对于没有钻井的断块圈闭,常利用地震资料和周边断块的钻井资料,采用岩性对接法来进行定性评价,采用泥岩涂抹法[21]进行定量评价。
岩性对接法是指分析断层面两侧的岩性对接情况:如果目标盘为砂岩,封堵盘为泥岩,这种情况就是砂泥对接,封堵能力强;如果目标盘为砂岩,封堵盘为砂岩,为砂砂对接,不利于断层封堵。同时断层的封堵能力和上覆泥岩厚度h、断距D、储层厚度H都有关系:①当h>D>H时,为砂泥对接,断层封堵能力强;②当h>H>D时,顶部砂泥对接,底部砂砂对接,断层封堵能力有限;③当(h+H)>D>h时,顶部砂砂对接,油气易发生侧向逸漏,断层封堵能力较弱(图5)。
定量评价参数通常使用断层泥比率(SGR)、泥岩涂抹系数(SSF)这2个参数[22-23],其中SGR=泥岩总厚度/断距,断面处泥质含量越大,SGR则越大,泥岩涂抹越充分,断层侧封能力越强。通过对
能否成藏的关键因素[11-15]。油气地化指标表明,涠洲组原油与涠洲组的源岩特征相差甚大,来源于流二段中上部的厚层优质油页岩[16],其干酪根类处于成熟阶段,TOC值普遍大于1.5%,氯仿沥青“A”主要分布于0.1%~0.7%
[17]
型主要为Ⅰ和Ⅱ型,Ro值介于0.6%~1.3%之间,
。流二段烃源岩
和涠二段储层之间隔着流一段和涠三段地层,两者的联系需要通过沟源断裂来沟通。油气先通过沟源断裂垂向运移,再通过砂体横向沿着构造脊运移至高部位成藏,因此沟源断裂是涠二段成藏的主控因素。其中2号断裂自长流组沉积时期开始持续活动,直到涠洲组沉积之后才逐渐减弱,活动时间较长,发育多个花状或负花状构造,是油气垂向运移重要通道。并且这种持续活动断层在2号断裂带附近涠二段中形成了大量与断层相关的断鼻和断背斜等
·334· 石 油 实 验 地 质 第40卷
Fig.5 Qualitativeevaluationoflateralfaultsealingofthe2ndmemberofWeizhouFormationintheWeixinanSag,BeibuGulfBasin
图5 北部湾盆地涠西南凹陷涠二段侧向封堵能力定性评价
涠西南凹陷涠二段钻探区发现情况的SGR和SSF进行统计,结果表明油层区断面处:SGR>0.64,SSF<SGR>0.64,1.70<SSF<2.05;水层区:SGR<0.55或SSF>2.05(图6)。
1.70;油水同层区:0.55<SGR<0.64且SSF<2.05,或
4 成藏规律及模式
目前涠西南凹陷涠二段发现的油藏较少,主要
沿着2号断裂带附近分布(图1),同时油气充注高度达30~200m,涠二段成藏规律主要表现为:
(1)油气紧临大型沟源断裂分布,远离沟源断
裂则成藏概率减小。2号断裂带处于涠西南凹陷A、B、C等3个富生油洼陷包围中,是一个凹中隆构造带,同时2号断裂带发育一系列花状和负花状
02
构造,在涠二段(T7-T7)形成了大量断鼻和断块圈闭。沟源断裂发育,有利于直接沟通流二段烃源岩和涠二段中层序发育的低位体系域三角洲储层;并且2号断裂带在新近纪早期停止活动,前期形成的油藏遭受破坏较少[24]。当这些沟源断裂发生周期性活动时,随着断层带压力的释放,成熟的烃源岩
Fig.6 Quantitativeevaluationoflateralfaultsealing
ofthe2ndmemberofWeizhouFormationintheWeixinanSag,BeibuGulfBasin
图6 北部湾盆地涠西南凹陷涠二段侧向封堵能力定量评价图版
排出大量的烃类流体,沿沟源断裂向上和构造脊运移成藏(图7)。由于(αββ-C29甾烷20R)/(ααα-C29甾烷20R)参数可以表征油气运移距离,其值多分布在0.7~0.9,值小于1,表示运移距离较短[25],靠近沟源断裂运移成藏。而远离沟源断裂,由于油
Fig.7 Hydrocarbonaccumulationmodelofthe2ndmemberofWeizhouFormationintheWeixinanSag,BeibuGulfBasin
图7 北部湾盆地涠西南凹陷涠二段成藏模式 第3期 邹明生,等.北部湾盆地涠西南凹陷涠洲组二段油气成藏特征分析
·335·
气充足强度和运移通道等原因,成藏概率减小,在WD-1井没有钻遇油层,只有油气显示。
这类断块油藏特征就是断层的倾向与储层倾向相反,两者搭在一起,形似“屋脊”。反向断层具有良好的封闭性
[26]
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(2)反向断层遮挡的屋脊构造成藏概率高。
,主要是因为反向断层与目标盘储
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ofsedimentarycharacteristicsofsublacustrinefansbetween
conglomerate⁃richandsand⁃richtypesintheWeixinanSag,BeibuGulfBasin[J].PetroleumGeology&Experiment,2017,
弱
[27]
成藏构造圈闭中。涠西南凹陷区域统计结果显示,由反向遮挡形成的油藏占,在涠二段已
95%;断层封堵能力越强,成藏概率越高,同时断层的上升盘比下降盘更容易成藏,可作为重点勘探目标[28]过这种成藏WC规律和模式,在2016年。通孔隙度可达-1井,在涠二段钻遇了25.4%,渗透率达7.81386.2m的优质油层指导钻探了×10
-3
,其5 结论
μm2
。
中层序发育低位体系域三角洲砂体(1)涠二段可以分为上、中、下,3为主要的储集个层序,其中
层;上层序发育湖侵和高位体系域厚层湖相泥岩,为区域上的稳定盖层,空间上具有良好的储盖组合特征。涠二段目前油气发现主要集中在2号断裂带东段,西段涠二段上层序泥岩遭受剥蚀,缺乏盖层,成藏较少油藏(2),油气紧临大型沟源断裂分布涠二段油藏类型主要为构造和构造。
,远离沟源断裂+岩性
则成藏概率减小。油气先沿着沟源断裂垂向运移,再沿着构造脊砂体横向运移,高部位断层的侧封能力是圈闭有效性的关键,反向断层遮挡的屋脊构造成藏概率高。
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