李曉光，劉興周

(中國石油遼河油田分公司，遼寧 盤錦 124010)

0 引 言

非常規(guī)油氣藏勘探理論和實踐的蓬勃發(fā)展帶動油氣勘探從源外常規(guī)圈閉逐漸走向近源及源內(nèi)油藏勘探并取得了巨大成果[1-6]，已成為指導(dǎo)富油氣凹陷深化勘探的重要理論。此次研究中，主要探討了連續(xù)型油氣聚集的定義及其油氣類型[7-8]，相關(guān)文獻(xiàn)對連續(xù)型油氣聚集的具體條件開展了論述，指出了連續(xù)型油氣聚集過程中超壓的重要作用，并開展了連續(xù)型油氣聚集中非常規(guī)油氣勘探的具體評價方法以及勘探實踐[9-10]，這些論著很大程度上指導(dǎo)了連續(xù)型油氣聚集的勘探實踐。但關(guān)于層序格架下的連續(xù)型油氣聚集的分布規(guī)律、控制條件的論述相對較少。近年來，遼河斷陷在連續(xù)型油氣藏勘探領(lǐng)域進(jìn)行了探索，并取得了初步成果[11-15]。此次研究以遼河斷陷研究為基礎(chǔ)，論述三級層序下連續(xù)型油氣聚集的條件，指出了斷陷盆地連續(xù)型油氣聚集的普遍性，以此研究為指導(dǎo)，對遼河西部凹陷雷家地區(qū)的沙四段湖相碳酸鹽巖開展勘探探索，發(fā)現(xiàn)三級儲量近億噸。在大民屯凹陷的湖相含碳酸鹽巖頁巖中實施的了針對致密油-頁巖油的勘探實踐，也取得了一定的勘探效果，在勘探實踐中逐漸形成了一套常規(guī)油氣-致密油氣-頁巖油氣連續(xù)型油氣聚集的研究思路及勘探對策。

1 連續(xù)型油氣聚集的涵義

關(guān)于連續(xù)型油氣聚集，國內(nèi)外已有很多解釋：Schmoker等提出連續(xù)油氣聚集是指具有巨大儲集空間和模糊邊界的油氣聚集，其存在不依賴于水柱壓力[16]；中國專家學(xué)者對于連續(xù)型油氣藏也有論述：一般將圈閉界限是否明確、范圍是否穩(wěn)定、是否具有統(tǒng)一油氣水界面與壓力系統(tǒng)作為衡量連續(xù)型油氣藏的依據(jù)[7,17]。此次研究從勘探發(fā)現(xiàn)的角度，結(jié)合油氣分布規(guī)律對其給與重新界定：連續(xù)型油氣聚集是指在層序地層格架中，受最大湖泛面控制所形成的完整沉積體系內(nèi)，不同油氣藏類型以明確或漸變式邊界條件所形成的油氣聚集。此類完整沉積體系應(yīng)該發(fā)育在初始湖泛面與最大湖泛面之間，處于水進(jìn)(湖侵)體系域范疇，一般為四級或五級準(zhǔn)層序組，從烴源巖中心向盆地(凹陷)邊界表現(xiàn)為頁巖油氣-致密油氣-常規(guī)油氣的連續(xù)存在。這種分類的主要目的在于表征富油氣凹陷主力烴源巖層系的油氣分布狀態(tài)，并結(jié)合目前勘探發(fā)現(xiàn)揭示可能的油氣藏存在，為深化油氣勘探指明方向。

2 斷陷盆地連續(xù)型油氣聚集特征及模式

2.1 層序地層格架特征

根據(jù)漆家福等人的研究結(jié)果[18]，渤海灣盆地不同沉積凹陷地層層序的旋回性是受“幕式”裂陷伸展作用控制的，這種作用的結(jié)果直接導(dǎo)致了沉積盆地中多套烴源巖層和多套生、儲、蓋層組合的發(fā)生和形成，也因此控制了斷陷湖盆的層序地層發(fā)育。據(jù)朱筱敏、顧家裕的研究成果[19-21]，遼河斷陷在新生代古近紀(jì)經(jīng)歷了初始裂陷、深陷、萎縮的構(gòu)造發(fā)展階段,可劃分為1個二級層序,4個三級層序(圖1)。從古氣候變化看，4個三級層序從早到晚經(jīng)歷了亞熱帶較干熱型(沙四期)—亞熱帶溫暖濕潤型(沙三期)—亞熱帶溫暖偏干型(沙二期—沙一期)—亞熱帶干型氣候(東營期)的變化過程。從地層垂向組成看，整體上從下至上呈現(xiàn)出粗—細(xì)—中—粗的旋回特征，與斷陷盆地的發(fā)生—發(fā)育—消亡—坳陷的生命歷程表現(xiàn)出良好的一致性；從單一三級層序單元垂向沉積序列看，表現(xiàn)出明顯的由粗到細(xì)的正旋回，反映了自下而上水流的攜砂能力不斷變?nèi)?，與構(gòu)造活動的強(qiáng)弱變化一致。從三級層序體系域構(gòu)成看，均具有完整的低位、水進(jìn)、高位體系域，存在明顯的初始湖泛面和最大湖泛面，且最大湖泛面附近基本為分布范圍較大、分布穩(wěn)定的泥頁巖。從各體系域的平面分布看，從湖盆邊緣向湖盆中心依次發(fā)育近物源粗碎屑相帶—中間過渡相帶—遠(yuǎn)物源細(xì)粒巖沉積相帶。

依據(jù)上述層序地層格架特征認(rèn)為，4個三級層序均具備連續(xù)油氣聚集的條件。

2.2 主成盆期的水進(jìn)體系域是連續(xù)型油氣聚集發(fā)育的主力層系

2.2.1 優(yōu)質(zhì)烴源巖發(fā)育

遼河斷陷張裂與深陷期發(fā)育了沙四段、沙三段、沙一二段及東營組4套烴源巖層系，處于4個三級層序的水進(jìn)體系域之內(nèi)(圖1)。由生油巖有機(jī)質(zhì)豐度分析結(jié)果可知(表1)，西部凹陷明顯優(yōu)于其他凹陷，其中，沙四段最高，其次為沙三段、沙一二段，東營組最低。

從有機(jī)質(zhì)成熟度指標(biāo)來看，遼河坳陷三大凹陷在2 700.0 m左右Ro大于0.50%，理論上已經(jīng)可以做為有效烴源巖(表2)。從層系上來看，SQ1、SQ2湖盆分布面積廣，湖水水體較深，且處于生物繁盛期，具備優(yōu)質(zhì)烴源巖發(fā)育條件，是連續(xù)型油氣聚集發(fā)生的主力層系。從西部凹陷來看，其SQ1烴源巖有機(jī)碳含量為1.85%～7.98%，平均為3.27%，烴源巖分布面積大(1 500 km2)，烴源巖厚度最大為350.0 m，埋深較大(2 500.0～7 000.0 m)，熱演化程度較高(Ro為0.50%～2.13%)，SQ2具有與SQ1類似的條件。因此，確定主力烴源巖層系為沙四段SQ1水進(jìn)體系域和沙三段SQ2水進(jìn)體系域。

圖1 遼河斷陷古近系層序地層劃分方案

表1 遼河坳陷暗色泥巖地球化學(xué)指標(biāo)

表2 遼河斷陷熱演化程度與深度關(guān)系

2.2.2 連續(xù)分布的儲集體

自凹陷邊部至中心，受多種地質(zhì)作用影響，儲層的儲集空間包括原生孔隙、次生孔隙、溶蝕孔隙以及裂縫等。近年來，在雷家地區(qū)致密白云巖儲層中發(fā)現(xiàn)微裂縫及成巖縫，在大民屯凹陷頁巖中發(fā)現(xiàn)了層理縫、溶蝕孔縫以及微裂縫(圖2)。

圖2 致密油-頁巖油儲集空間類型及物性

按照儲集空間類型的不同，可以將儲層分為3類：正常碎屑巖儲層(包括砂礫巖、砂巖、粉細(xì)砂巖以及泥頁巖)，主要發(fā)育原生孔隙、次生孔隙、溶蝕孔隙以及裂縫；碳酸鹽巖儲層，主要發(fā)育次生孔隙、溶蝕孔隙以及裂縫；致密儲層與頁巖儲層，主要發(fā)育層理縫、溶蝕孔縫以及微裂縫等。

由SQ1(TST)沉積相分析結(jié)果可知，從凹陷邊部至洼陷中心發(fā)育高建設(shè)性粗碎屑向過渡性水動力相對弱的中細(xì)粒—細(xì)粒沉積，巖性上表現(xiàn)為粗砂巖、中砂巖、細(xì)砂巖向泥巖過渡；缺乏物源注入的個別區(qū)域，發(fā)育高能淺灘粒屑云巖到水體穩(wěn)定的泥質(zhì)云巖。上述巖類呈現(xiàn)連續(xù)發(fā)育的特征，中間以巖性粗細(xì)變化為漸變界限(圖3)。

儲集空間的普遍存在、儲層類型的多樣性以及沉積體的連續(xù)存在，決定了SQ1為具備連續(xù)分布的儲集體，SQ2具備與之相似的條件，也具有連續(xù)分布的儲集體。

2.2.3 良好的保存條件

從SQ1(TST)和SQ2(TST)2個主力層系在層序格架中所處時空位置看，由于其主體受控于最大湖泛面，是一套穩(wěn)定發(fā)育的中厚層狀富有機(jī)質(zhì)泥頁巖。因此，無論是常規(guī)油氣藏所需的嚴(yán)格的蓋層條件，還是非常規(guī)油氣藏(可視為一系列不連通的微小常規(guī)油氣藏集合體)所需的要求相對較低的蓋層條件，這套湖泛泥頁巖均可滿足[7](圖4)。

2.2.4 有效的輸導(dǎo)體系

一個含油氣系統(tǒng)中，油氣輸導(dǎo)體系就是油氣最終能夠進(jìn)入儲層的所有通道(輸導(dǎo)層、斷層、裂縫、不整合面等)及其相關(guān)圍巖的總和[22]，即油氣輸導(dǎo)體系包含了圍巖和油氣運移通道2個部分。連續(xù)型油氣聚集中常規(guī)油氣藏、致密油氣藏和頁巖油氣藏同樣需要有效的輸導(dǎo)體系完成油氣的運移和最終聚集成藏。相對而言，頁巖油氣的成藏相對簡單，相關(guān)學(xué)者指出頁巖油氣具有源儲一體非浮力成藏的特征[23]，油氣的輸導(dǎo)以及運聚均發(fā)生于烴源巖之內(nèi)，孔隙、微裂縫以及層理面是油氣短距離運聚的主要通道，也是油氣賦存的主要場所，其中，超壓是油氣再分配的主要動力。常規(guī)油氣的輸導(dǎo)體系與正常油氣藏的輸導(dǎo)體系要素基本一致，其特殊性主要表現(xiàn)在其特定的圍巖性質(zhì)：即介于初始湖泛泥巖和最大湖泛泥巖之間。斷裂是油氣可以形成連續(xù)分布的重要調(diào)節(jié)因素，特別是遠(yuǎn)油氣烴源巖的油氣聚集。

連續(xù)型油氣聚集中致密油氣的輸導(dǎo)體系則相對復(fù)雜，主要控制因素在于致密儲層與烴源巖的空間位置關(guān)系和成藏期次。處于烴源巖之內(nèi)則與頁巖油氣基本一致，遠(yuǎn)離烴源巖則服從常規(guī)油氣輸導(dǎo)規(guī)律。

圖3 遼河斷陷西部凹陷SQ1(TST)沉積相

圖4 大民屯凹陷沙四段底部頁巖油地層對比

2.3 連續(xù)型油氣聚集模式

根據(jù)層序地層基本特征和構(gòu)造演化史分析，結(jié)合勘探實踐證實，遼河斷陷發(fā)育3種類型的連續(xù)型油氣聚集模式。

(1)頁巖氣-致密氣-常規(guī)油氣，以清水洼陷沙四段為代表(圖5)。清水洼陷為西部凹陷最深的洼陷，其熱演化程度最高，實測Ro值為2.13%(雙深3井4 940.0 m)，達(dá)到高成熟或過成熟階段。由雙興1井沙四段5 028.7～5 060.7 m試油氣分析，其甲烷同位素(δ13C=-30‰)證實烴源巖已達(dá)到高成熟階段。從該井段的物性分析來看，孔隙度為6.8%～9.1%，滲透率為0.4～0.7 mD，屬于典型的致密氣藏，其上傾方向存在沙四段的地層巖性油氣藏，向凹陷中心存在頁巖氣藏。從凹陷邊部至洼陷中心，存在完整的連續(xù)型油氣聚集。

圖5 頁巖氣-致密氣-常規(guī)油氣連續(xù)聚集模式

(2)頁巖油-致密油-常規(guī)油模式，以雷家地區(qū)為代表(圖6)。雷家地區(qū)處于西部凹陷陳家洼陷內(nèi)部，研究目的層埋深主要為2 600.0～4 000.0 m，熱演化程度適中(Ro為0.50%～0.90%)。1978至1994年，在洼陷邊部斜坡區(qū)探明常規(guī)油儲量為1 342×104t。2012年以來，在洼陷內(nèi)以泥質(zhì)云巖致密儲層為勘探目標(biāo)開展勘探實踐，累計上報三級儲量近億噸，在勘探過程中發(fā)現(xiàn)，頁巖儲層具有較好的潛力，曙古169-高H1井鉆遇云巖厚度為209.8 m、頁巖厚度為296.2 m，壓裂后日產(chǎn)油達(dá)到29.5 t/d，證實了陳家洼陷內(nèi)連續(xù)型油氣聚集的存在。大民屯凹陷與之類似。

圖6 頁巖油-致密油-常規(guī)油連續(xù)聚集模式

(3)(頁巖油)-致密油-常規(guī)油模式，以沙一二段、東營組為代表(圖7)。地層埋深較小(2 300.0～3 400.0 m)，熱演化程度差異較大(Ro為0.30%～0.70%)，其水進(jìn)域發(fā)育湖相碳酸鹽巖或細(xì)粒砂巖儲層，儲層較為致密(孔隙度為5.0%～11.0%，滲透率小于1.0 mD)。老井篩查發(fā)現(xiàn)，西部凹陷沙一二段在雙53井3 188.6～3 210.0 m井段酸化試油后累計產(chǎn)油5.3 m3。沙一二段及東營組具備(頁巖油)-致密油-常規(guī)油的連續(xù)型油氣聚集，但受烴源巖影響，分布局限，發(fā)育不完整。

圖7 (頁巖油)-致密油-常規(guī)油連續(xù)聚集模式

Fig.7 Continuous hydrocarbon accumulation pattern of(shale oil)-tight oil-conventional oil

3 結(jié)論與啟示

(1)斷陷盆地的三級層序的體系域構(gòu)成是廣泛發(fā)育連續(xù)型油氣聚集的基礎(chǔ)，連續(xù)型油氣聚集主要分布于水進(jìn)體系域是其在層序格架中所處特殊時空位置決定的；優(yōu)質(zhì)的烴源巖、連續(xù)分布的儲集體、良好的保存條件以及有效的輸導(dǎo)體系是形成遼河斷陷連續(xù)型油氣聚集的有利條件。

(2)遼河斷陷連續(xù)型油氣聚集具有普遍性，主要發(fā)育在三級層序的水進(jìn)體系域，按照烴源巖的演化特征可以分為3類：頁巖氣-致密氣-常規(guī)油氣聚集模式、頁巖油-致密油-常規(guī)油聚集模式、(頁巖油)-致密油-常規(guī)油模式。

(3)遼河斷陷已經(jīng)發(fā)現(xiàn)規(guī)模常規(guī)油氣，相應(yīng)層位應(yīng)有與之匹配的致密油氣-頁巖油氣聚集，下一步將加強(qiáng)三級層序內(nèi)優(yōu)質(zhì)烴源巖分布落實以及致密儲層、頁巖儲層分布預(yù)測，為深化勘探指明方向。