56 古地理学报 211 年 2 月 mineandevaluatetheefectivereservoirsaccordingtotheabsoluteconditionsofporosityandpermeability. Sandrockstratawithwelsizedsedimentgr

第 1 卷 第 1 期 211 年 2 月 古地理学报 JOURNALOFPALAEOGEOGRAPHY Vol1 No1 Feb.211 文章编号 :1671-155(211)1-55-2 陆相断陷盆地相控油气特征及其基本模式 1,2 庞雄奇 李丕龙 1,2 陈冬霞 张善文 1,2 于轶星 1 油气资源与探测国家重点实验室, 中国石油大学 ( 北京 ), 北京 12249 2 中国石油大学盆地与油藏研究中心, 中国石油大学 ( 北京 ), 北京 12249 中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司, 山东东营 2571 摘要地质相是沉积地层内沉积物 ( 岩 ) 形成条件的物质表现, 由宏观到微观分为 4 个层次, 即构造相 沉积相 岩石相和岩石物理相 不同层次地质相的控油气作用具有不同形式的表现 研究表明, 陆相断陷盆地内不同的构造单元 不同的沉积相控制着不同类型油气藏的形成与分布 ; 不同的构造单元和不同的沉积相的储油气层的临界孔隙度和渗透率随埋藏深度增大而降低 ; 在不考虑构造和沉积相背景条件下, 不能依据地层的绝对孔渗条件判别和评价有效储集层 沉积颗粒不粗不细的优相砂岩类地层控制着油气的富集成藏 ; 相同背景条件下相对高孔渗的储集层控制着油气的富集成藏 优相与相对高孔渗控藏是相控油气作用的基本模式 利用相控油气作用的基本模式可以预测有利成藏领域 关键词中国陆相盆地断陷盆地地质相油气成藏油气藏分布预测第一作者简介庞雄奇, 男,1961 年生, 中国石油大学 ( 北京 ) 教授, 国家 97 项目 (26CB22) 首席科学家, 长期从事油气地质与勘探的教学和科研工作 电话 :1-897426;Email:pangxq@cupeducn 中图分类号 :TE1211 + 文献标识码 :A Characteristicsandbasicmodeloffaciescontrolingoil andgasincontinentalfaultbasin PangXiongqi 1,2 LiPeilong ChenDongxia 1,2 ZhangShanwen YuYixing 1,2 1StateKeyLaboratoryofPetroleum ResourceandProspecting,ChinaUniversityofPetroleum (Beijing),Beijing12249 2BasinandReservoirResearchCenter,ChinaUniversityofPetroleum (Beijing),Beijing12249 ShengliOilfieldLimitedCompany,SINOPEC,Dongying2571,Shandong Abstract Geofaciesarethematerialexpresionoftheconditionstoform sediments(sedimentary rock) insedimentaryformation.geofaciesaredividedintofourhierarchiesfrommacrotomicroperspec tives,namelystructuralfacies,sedimentaryfacies,lithologicfaciesandpetrophysicalfacies.thehydro carboncontrolfunctionofthegeofaciesindiferenthierarchiesexhibitsdiferently.accordingtothisre search,diferenttectonicunitsandsedimentaryfaciesinaterestrialriftedbasincontroltheformationand distributionofdiferenttypesofhydrocarbonreservoir;thecriticalporosityandpermeabilityofhydrocar bonreservoirofdiferenttectonicunitsandsedimentaryfaciesdecreaseastheburieddepthincreases; withoutconsideringthebackgroundconditionsoftectonicandsedimentaryfacies,itisimposibletodeter 国家重大基础研究规划 97 项目 ( 编号 :26CB22) 资助 收稿日期 :21-8-2 改回日期 :21-9-17

56 古地理学报 211 年 2 月 mineandevaluatetheefectivereservoirsaccordingtotheabsoluteconditionsofporosityandpermeability. Sandrockstratawithwelsizedsedimentgrainandfavorablefaciescontroltheaccumulationofoilandgas, whileunderthesameconditions,reservoirswithrelativelyhighporosityandpermeabilitycontroltheaccu mulationofoilandgas.reservoircontrolwithfavorablefaciesandrelativelyhighporosityandpermeabili tyisthebasiccontrolpaternoffaciescontroledhydrocarbonaccumulation,whichcanbeusedtoforecast thefavorableareaforhydrocarbonaccumulation. Keywords continentalbasininchina, continentalfaultbasin, geofacies, hydrocarbongenera tionandexpulsion,predictionoftheoilandgasreservoirdistribution Aboutthefirstauthor PangXiongqi,bornin1961,isaprofesorofChinaUniversityofPetrole um (Beijing).Now,heisthechiefscientistofStateProject97 (No26CB22), andisen gagedingeologyandpetroleum prospectworkandteaching. Email:pangxq@cupeducn.Tel:1-897426. 1 地质相的概念 分类及其研究意义 11 地质相的概念 相 这一概念由丹麦地质学家斯丹诺于 1669 年首次引入地质文献, 在地质学应用时, 相 指一定地质时期内地表某一部分的全貌 ( 里丁, 1985) 相 这一词的含义在地质界颇有争议, 既被用做描述性术语, 又被用作解释性术语 瑞士地质学家 Gressly(188) 开始把相的概念用于沉积岩, 他认为 : 沉积相是沉积物变化的总和, 它表现为这种或那种岩性的 地质的或古生物的差异 Teichert(1958) Krumbein 和 Slos(196) 对此作了很好地概括, 认为 相是一种具有特定特征的岩石体 2 世纪初至近几十年来, 相的概念随着沉积学 古地理学的发展而广为流行, 不少学者对它进行了详尽的论述, 主要有 种观点 : 一是把 相 理解为环境的同义词, 认为相即是环境 ; 二是地层的观点, 把 相 简单地看作地层的横向变化 ; 三是认为 相 就是能表明沉积条件的岩性特征和古生物特征的有规律综合 综合上述定义, 作者认为 : 相即是在一定条件下形成的 能够反映特定的环境或过程的沉积物 ( 岩 ) 的物质表现 12 地质相的层次划分根据地质相的内容和控制因素, 可从宏观到微观表征划分为 4 个不同的研究层次, 即构造相 沉积相 岩石相和岩石物理相 在不同的构造单元中形成不同的沉积相带, 不同的沉积相带控制了不同类型的岩石分布 ( 图 1), 不同的岩石内部发育不 同的孔渗特征 储集层的地质相特征参数的不同使储集层的含油性也存在相应的差异 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + TST TST HST LST HST LST 图 1 陆相断陷盆地地质相的层次划分及其关联性 Fig1 Hierarchiesandassociationofgeofacies incontinentalfaultbasin 不同层次的地质相对油气的控制作用有不同的含义 构造相和沉积相是宏观尺度的地质相概念, 控制着宏观上油气藏的分布规律, 适用于指导含油气盆地早 中期有利成藏领域和勘探区带的预测 ; 岩石相和岩石物理相是微观尺度的地质相概念, 控制着微观上油气藏内部的非均质性和含油气性, 适用于指导含油气盆地勘探晚期和油气藏开发阶段的有利目标预测和钻探目标优选 1 不同地质相控油气作用及研究意义 11 构造相的概念及其研究意义 构造相是指能反映其形成环境的 在特征上具有相似变形特征与构造特征的一组岩层与构造的组合 (Hsu, 1991; 许靖华, 1994; Rorbertson,

第 1 卷第 1 期庞雄奇等 : 陆相断陷盆地相控油气特征及其基本模式 57 1994; 梁斌等,1999) 构造相 这个概念适用不同级别的沉积盆地, 也适用于描述盆地内部次级构造单元与油气分布和富集的有机联系 不同类型盆地的构造特征和发育历史控制了含油气盆地内部的沉积模式 生油条件 成藏环境和油气藏类型, 并进一步控制了油气富集程度与分布规律 针对中国东部陆相断陷盆地的构造 沉积特征, 地质学家提出了行之有效的盆地构造 岩石相分析法研究中国断陷盆地的含油气性 信荃麟和刘泽容 (199) 提出了构造岩相的概念, 认为构造岩相带是指在盆地某一特定发展阶段, 构造单元与沉积单元的有机空间组合 ; 构造单元可指不同级别的盆地或某盆地内不同级别的构造带 ; 沉积单元可指沉积体系 沉积相 亚相或微相等 盆地内二级构造带对油气富集具有明显的控制作用, 也是复式油气聚集带的基本单元 因此, 把二级构造带作为盆地构造相的基本单元, 把那些相同级次的 具有成因联系的构造单元划分在同一构造相带内 研究构造相的目的在于发现盆地内不同二级构造带及其主断层与沉积相带及砂体发育特征 位置 分布与演化之间的内在关系, 从而认清油气藏形成条件和分布规律 12 沉积相的概念及其研究意义除前述瑞士地质学家 Gresly(188) 提出的沉积相的概念外, 鲁欣 (195) 将沉积相定义为 能表明沉积条件的岩性特征和古生物特征的有规律综合 因此, 沉积相是沉积物形成条件的物质表现 Sely(197) 提出 : 应该从沉积岩体几何形态 岩石学特征 沉积物特征 沉积物构造特征和古流向特征来限定沉积相 冯增昭 (199) 认为 : 沉积相是在一定条件下形成的 能够反映特定的环境或过程的沉积产物 沉积相依据自然地理条件和地貌特征及沉积物综合特征进行划分, 并根据各类型相中亚环境 微环境及沉积物特征, 确定出相应的沉积亚相和沉积微相 不同沉积相带甚至沉积微相的岩石类型 岩石类型组合以及其所经历的成岩作用都不同, 因此对油气分布的控制作用也有区别 研究沉积相可以了解沉积盆地的优势储集相带和有利沉积微相带的分布特征及其对油气的控制作用, 从而揭示油气的分布规律 1 岩石相的概念及其研究意义储集层微观性质包含形成孔隙空间的岩石特征 和孔隙性质两方面内容, 岩石性质是指其岩石学特征, 通常用岩石相来表征 岩石相是指一定沉积环境中形成的岩石或岩石组合 一个单一的岩石相是一个岩石单位, 它依其独特的岩性特征 ( 包括组分 粒径 层理特征和沉积构造 ) 而定义 (Mail, 199) 岩石相研究的内容主要包括岩石骨架特征 矿物成分 颗粒大小与分布 分选 磨圆度 粒间基质和胶结物含量等 不同的沉积体系形成各种不同类型的沉积砂体, 各类砂体由于具有不同的岩石相特征和组合, 表现出砂体的储集性能存在差异, 而使得油气在不同沉积相砂体中的成藏存在差异 岩石相研究可以揭示岩石相对油气分布的控制作用, 从而分析油气有利的储集空间特征和可能的聚集区带 14 岩石物理相的概念及其研究意义岩石物理相是指具有一定岩石物理特性的储集层成因单元, 它是沉积作用 成岩作用和后期构造作用的综合效应, 最终表现为现今的储集层孔隙网络特征 Spain 在 1992 年提出在单井剖面上划分岩石物理相 ; 熊琦华等 (1994) 孙永传和陈红汉 (1995) 相继开展了储集层岩石物理相的研究 岩石物理相的最终表征是流体渗流孔隙网络介质特征的高度概括模型 在实际应用时, 一般选择能够表征储集层岩石物理特征的孔隙度 渗透率和粒度中值等参数定量评价储集层岩石物理相 岩石孔隙度和渗透率是最直接的衡量和影响岩石中流体 ( 包括油气 ) 的两个物性参数, 其大小和均质性控制着岩石孔隙内部油气的运聚成藏和分布 2 陆相断陷盆地构造相控油气作用与基本特征 21 构造相控油气作用沉积盆地是油气形成和富集的基本地质构造单元 据 Halbouty 等 (197) 统计, 在全球 6 个主要的沉积盆地中, 发现大型油气田的盆地 75 个, 约占 1%; 发现中小型油气田的盆地 215 个, 约占 7%; 其余为油气远景不大的盆地, 约占 5% ( 甘克文,1992) 这说明, 含油气盆地的形成由其地球动力背景和演化历史等各种地质作用所决定, 不同类型的盆地因其内部构造特征和演化特征的不同对油气藏的形成和分布具有显著的控制

58 古地理学报 211 年 2 月 作用 211 沉积盆地类型控制着油气分布与富集国内外地质学家从不同角度对沉积盆地进行过各种分类 Dalmus (1958) 与 Weeks (1952, 1958) 等以槽台学说的观点进行盆地分类 ; Hal bouty 等 (197) 按不同地壳性质划分盆地类型 ; Klemme(1974, 198) Baly(1975) Dickinson (1976) 等从板块构造观点提出了盆地的分类方案 Fisher(1975) Bot(198) 和 Baly(198) 等人, 既研究了大陆边缘盆地与克拉通内部盆地的成因, 也研究了重力作用 热力作用和应力作用等地球动力学机制形成的盆地 中国地质学家也对盆地进行了分类研究 朱夏 (1965) 以古生代槽台观点和中新生代板块体制为理论基础进行盆地分类 ; 叶连俊和孙枢 (198) 根据沉积作用与盆地形成作用在时间上的相互配合划分盆地类型 ; 刘和甫 (198) 以地球动力学为背景, 分析了盆地的形成机制 ; 田在艺和张庆春 (1996) 在板块构造观点的基础上, 再根据盆地所处地壳结构和大地构造位置, 进一步划分盆地类型 研究盆地的分类, 对于认识不同类型盆地之间的相互关系和认识不同类型盆地内油气富集规律及其差异性具有重要意义 Klemme(198) 将世界含油气盆地分为 2 大类 8 亚类 ( 表 1), 并统计了全世界所有不同类型盆地的资源量和产量的分布比例 ( 图 2, 图 ) 图 2 表明世界上不同类型盆地油气探明储量存在明显差异, 除了复合型盆地外, 世界上主要的油气资源和油气储量都富集在下挠盆地 表 1 Klemme(198) 的盆地分类 Table1 BasinclassificationbyKlemme(198) 板块构造背景 盆地类型 盆地亚类 内大陆盆地 克拉通盆地 1. 内部简单盆地 2. 复合盆地. 裂谷盆地 4. 下挠盆地 下倾为小洋盆 : a. 封闭式 ;b. 槽式 ;c. 开阔式 外大陆盆地 大陆边缘 5. 拉分盆地 : a. 平行的 ;b. 横向的 6. 俯冲形成的盆地 : a. 弧前盆地 ;b. 弧后盆地 ;c. 非弧盆地 7. 中间盆地 8. 三角洲 裂谷盆地和俯冲盆地内 其中盆地面积仅占世界盆地面积 175% 的下挠盆地, 其储量占世界总油气储量的 47%; 裂谷盆地的面积仅占世界盆地总面积的 54%, 却拥有世界总油气储量的 1%; 而拉分盆地尽管面积大 ( 占总面积的 182%) 却资源贫瘠 ( 仅占世界油气储量的 5%) 从油气产层和非产层的分布特征来看, 除了复合型盆地外, 世界上主要的油气产层也主要富集在下挠盆地 裂谷盆地和俯冲盆地内, 类盆地产层体积占盆地总体积的 25% 以上 / % 5 4 2 1 图 2 世界上不同类型盆地油气探明储量和含油气面积百分比 ( 据 Klemme,198) Fig2 Percentageofprovedreservesandpetroleumbearingareas ofdiferenttypebasinsintheworld(afterklemme,198) / % 2 16 12 8 4 图 世界上不同类型盆地油气产层和非产层体积百分比 ( 据 Klemme,198) Fig Volumepercentageofpetroleumproducingformation andnonproductingformationofdiferenttypebasinsinthe world(afterklemme,198) 中国陆地与近海大陆适宜于油气勘探的沉积盆地总面积 67 1 4 km 2 胡见义等 (199) 按盆地成因 基底性质和大地构造条件, 将中国中新生代盆地分为裂谷型 山间型 复合型和大陆边缘型等 4 种类型 裂谷盆地主要分布在中国东部, 包括松辽 渤海湾 南襄 江汉 苏北 南黄海 三水 百色 珠江口 北部湾 莺歌海 琼东南和东海等

8 第 1 卷第 1 期庞雄奇等 : 陆相断陷盆地相控油气特征及其基本模式 59 盆地 复合型盆地位于中部, 又称克拉通继承性盆地, 主要包括四川 鄂尔多斯和楚雄等盆地 山间 盆地主要分布在西部, 包括塔里木 准噶尔 柴达木和吐哈等盆地 根据 22 年全国油气资源评价结果, 已知含油气盆地中, 东部裂谷盆地探明石油储量超过 2 1 8 t, 探明天然气储量超过 8 1 12 m ; 中部克拉通盆地探明石油储量超过 16 1 8 t, 探明天然气储量超过 19 1 12 m ; 西部山间 t / 1 12 1 8 6 4 8 /1 t 8 /1 t 8 /1 t 盆地探明石油储量超过 1 8 t, 探明天然气储量超过 18 1 12 m ; 而大陆边缘盆地油气探明储量极少 ( 图 4, 图 5) 研究表明, 中国已探明的石油地质储量主要分布在东部裂谷盆地内, 占总探明储量的 8%, 其次为山间盆地, 占总探明储量的 12% 左右, 克拉通盆地仅占 68% 左右 探明的天然气的分布在不同盆地存在差异, 目前探明的天然气储量主要分布在克拉通盆地内, 占 5% 以上 ; 8 /1 t /% 5 4 2 / % 8m / 1 2 12 1 8 6 4 2 图 4 24 年中国主要含油气盆地探明石油储量 Fig4 Provedoilreservesofmainpetroleum basinsinchinain24 /1 8 m /1 8 m /1 8 m /1 8 m /% - 图 5 24 年中国主要含油气盆地探明天然气储量 Fig5 Provedgasreservesofmainpetroleum basinsinchinain24-1 4 2 1 / %

6 古地理学报 211 年 2 月 其次为山间盆地和裂谷盆地, 分别占 28% 和 2% 左右 不同类型盆地的油气资源分布特征存在差异的主要原因, 田在艺和张庆春 (1996) 研究后认为 : 盆地的含油气性与不同时代构造活动机制 盆地所处的大地构造位置和盆地的叠加作用有关 1) 含油气盆地的丰富程度与不同地质时代板块活动体制有着密切的关系 据世界油气田统计, 二叠纪及中新生代油气地质储量占世界总储量的 94%, 其中新生代油气地质储量约占世界总储量的 82%, 二叠纪以前的仅占 6%, 其中约 5% 为天然气 世界上石油储量有 86% 产自大油田 在这些大油田中, 寒武系储量占总储量的 %, 奥陶系占 4%, 志留系占 %, 泥盆系占 6%, 下石炭统占 6%, 上石炭统占 46%, 二叠系占 6%, 三叠系占 %, 侏罗系占 222%, 白垩系占 264%, 古近系占 219%, 新近系占 191% 所以古生界仅占 74%, 而中生界占 516%, 新生界占 41%, 中新生界共占 926% 因此, 不同时代 不同体制下的油气盆地差别很大 2) 盆地油气丰度与盆地所处的大地构造位置有关 一般来讲, 盆地处于板块边缘或活动大陆边缘, 则含油气丰度较高 ; 而稳定的克拉通盆地, 则较为逊色 大陆边缘类型有离散型 汇聚型和转换型 种 不同边缘类型的盆地, 油气丰度也就随之不同 离散型边缘, 若在陆壳上就会产生裂谷, 进一步发展就会形成红海型或大西洋型被动边缘盆地, 如北海 西西伯利亚 墨西哥湾和南大西洋沿岸等盆地, 以及中国大陆东部及其海域油气盆地 这种裂谷型盆地的发展序列, 有利于油气的形成, 具有多种类型的沉积构造旋回模式, 可形成大中型含油气组合 汇聚型的活动边缘, 由于洋壳的俯冲可以产生岛弧, 在岛弧的前 中 后形成弧前盆地 弧间盆地和弧后盆地, 如美国西部海岸中新生代含油气盆地 板块碰撞对接后可以产生褶皱带, 其中可发育周缘前陆盆地 弧后前陆盆地 山前挠曲盆地 山间盆地等, 均具有良好的油气前景 转换断层盆地, 如新近纪圣安德列斯大陆边缘盆地, 中国藏东 滇西 ( 川西 ) 一些拉分盆地, 也是小而肥的含油气盆地 ) 油气丰度与盆地的叠加作用有关 地壳运动具有多旋回性, 每一阶段在统一的动力学机制下 形成相应的沉积盆地 在以后的演化历史中, 不同时期的原型盆地不同程度地有所继承或叠置, 构成多旋回的叠合盆地 多旋回的叠合盆地具有多期生油和多种类型油气藏的特点 例如, 中国古生代盆地受中 新生代的沉积和构造的叠加而发生新的油气 生 储 盖 运 圈 保 作用 如果塔里木盆地没有中 新生代的沉降, 古生代的拗陷程度可能不足以使有机质转化为油气 同样, 华北盆地如果没有中 新生代的构造活动, 古生代油气藏也可能难以形成 212 盆地内部一级构造分区及其演化对油气分布的控制 盆地的类型控制着油气资源的富集程度, 但对每一种盆地来说, 内部油气的分布规律却受控于盆地内部构造分区及其演化 例如 : 渤海湾盆地位于中国东部, 地跨渤海及沿岸地区, 盆地面积 195 1 4 km 2, 探明储量超过 1 1 8 t 的大油田有 25 个 ( 陆上 2 个 海域 5 个 ), 累计探明石油地质储量超过 1 1 8 t 从区域分布看, 渤海湾盆地不同坳陷发现的油气储量和油藏个数存在明显差异 ( 翟中喜和白振瑞,28): 以储量为例, 济阳坳陷约占 414%; 辽河坳陷占 198%; 冀中坳陷占 86%; 黄骅坳陷占 1%; 东濮坳陷占 51%; 渤海海域占 155% ( 图 6) 盆地内部各部分构造演化历史不同, 造成不同凹陷及其主力含油气层系的显著差异 渤海湾盆地古近纪裂陷中心具有向渤海海域方向逐渐迁移的总体规律, 由此自盆地外带向盆地中心, 分别形成了 早断早衰 型 继承发育 型和 晚断晚 / 8 6 4 2 68 41.4 46.1 1 19.8 22.2 4 8.6 9.56 (%) 16.9 1 45 1. 11.1 图 6 渤海湾盆地不同断陷内的石油探明储量分布 ( 据翟中喜和白振瑞,28) Fig6 Distributionofprovedoilreservesindiferentdepressions ofbohaibaybasin(afterzhaizhongxiandbaizhenrui,28) 21 5.1 5.65 7 15.5 5 4 2 8 / 1 t

第 1 卷第 1 期庞雄奇等 : 陆相断陷盆地相控油气特征及其基本模式 61 衰 型 种类型凹陷 ( 赵文智和柳英池,2) 21 盆地内部二级构造带及三级构造对油气分布的控制中国东部裂谷盆地有多种类型构造带, 不同类型构造带其规模 幅度及发育部位的不同, 控制油气富集及大油气田的形成 ( 王涛和王捷,1997) 东部每个断陷自成一个独立的沉积单元 成油中心和油气富集中心, 在断陷内部油气环凹分布 ( 李春光,1994) 阎敦实等 (198) 李德生 (198) 胡见义等 (1986) 和石宝珩 (1999) 研究了渤海湾盆地的油气田, 发现在古近纪箕状凹陷内, 从陡侧到缓坡, 特定类型的复式油气聚集呈有规律的展布 帅德福和王秉海 (199) 及刘兴材和杨申镳 (1998) 研究后认为 : 断陷盆地强烈的断块活动造就了盆地内正 负向构造格局及次级构造单元, 形成了 群山环湖 群湖环山 山中有湖 湖中有山 的构造格局 这种构造格局不仅控制了沉积体系的分布和发育, 而且也形成了在沉积构造格架控制下的不同类型油气聚集带 以济阳坳陷的东营凹陷为例, 说明凹陷内不同构造带的油气分布存在差异 东营凹陷是一个从古新世发育起来的 具有典型 北断南超 特点的箕状凹陷, 东西长约 9km, 南北宽约 65km, 勘 探面积约 576km 2 ( 图 7) 经过 4 多年的勘探开发, 东营凹陷已发现前震旦系 寒武系 奥陶系 二叠系 中生界和新生界等多套含油层系, 其中古近系沙河街组发现的储量占其总探明储量的 95% 近年来的勘探开发实践表明, 沙河街组具有非常好的资源基础, 有待于进一步扩大油气滚动勘探开发成果与挖掘剩余资源潜力 ( 王居峰,25) 东营凹陷是中国东部断陷盆地沉积相类型最为丰富的典型代表, 生油条件好 油藏类型多 储量丰度大, 也是济阳坳陷中油气最富集的凹陷, 其资源量 探明储量及累计采出原油量均居各凹陷之冠 虽历经 4 多年的勘探, 其平均剩余油气资源丰度仍接近济阳坳陷平均水平的两倍, 累计探明石油地质储量 22 1 8 t, 控制石油地质储量 167 1 8 t, 预测石油地质储量 14 1 8 t; 探明天然气储量 1427 1 8 m 据中石化 2 年油气资源评价结果, 东营凹陷总资源量为 : 石油 84 1 8 t, 天然气 444 1 8 m 石油资源丰度为 66 1 4 t/km 2, 天然气资源丰度为 759 1 4 m /km 2 近 1 年来, 东营凹陷新增探明储量中隐蔽油气藏储量占到了 5% 从储量比例增长的趋势可预见, 隐蔽油气藏是未来东营凹陷增储上产的主要对象 不同构造单元内富集的油气藏数量和储量不 1 2 km - 图 7 东营凹陷构造单元划分及其分布 ( 据李丕龙和庞雄奇,2) Fig7 DivisionanddistributionoftectonicunitsinDongyingSag(afterLiPeilongandPangXiongqi,2)

4 62 古地理学报 211 年 2 月 同 中央背斜带为最多, 其次为凹陷带, 再次为北部陡坡带和南部缓坡带 而从储量分布来看, 同样以中央背斜带最为丰富, 而北部陡坡带虽然油藏个数不如凹陷带, 但是其圈闭的规模比凹陷带的大, 因此其储量位居 4 个构造相带的第 2 位, 凹陷带的油气储量排第 位, 南部缓坡带的油气储量相对最少 从储集层的微观含油饱和度分析看, 数值相差不大 ( 图 8) / % 7 6 5 4 2 1 : 797 图 8 东营凹陷不同构造单元油藏数分布统计柱状图 Fig8 Statisticalgraphofreservoirdistribution indiferenttectonicunitsofdongyingsag 不同构造单元内富集的油气藏类型不同 在断陷盆地内, 由于断裂发育, 构造破碎 岩石相变化大, 因而形成的油气藏个数多 类型多 断陷盆地有一个箕状凹陷的构造特征, 在大断层一侧, 由于断层下降盘形成陡坡带 中间为凹陷带, 另一侧为缓坡, 具有各自的油气藏组合模式 比如东营凹陷可划分为 4 个不同的油气聚集带, 陡坡带包括内带 外带和凸起带, 主要发育有岩性 构造 岩性和地层不整合超覆 种油气藏 ; 缓坡带分为斜坡边缘 斜坡中部和近洼陷部位, 以稠油 超覆 不整合 潜山和断鼻油气藏为主 ; 洼陷带以岩性油气藏为主 ; 中央背斜带下部发现小型岩性油气藏, 上部发育大型构造油气藏 ( 图 9) 22 构造相控油气作用的基本特征 断陷盆地构造相控油气分布的基本特征表现在其次级构造单元的控油气作用上 东营凹陷内次级构造单元由于其所处位置及古地貌的不同, 物源的差异等因素影响, 导致其在油气藏的类型的和分布等方面存在明显的差异, 具有代表性 ( 图 1) 陡坡带发育大量的砂砾扇体和断层, 主要形成地层油气藏和断块类油气藏 东营凹陷北部就是这样, 它在湖盆深水部位, 主要发育与近岸水下扇 / 1 t / 14 12 1 8 6 4 2 25 2 15 1 5 14 17 25 22 5 1 22 878 125 19. 18 17.6 51 518 6 19989 图 9 东营凹陷不同构造带不同类型油气藏的分布及储量 Fig9 Distributionandreservesofdiferenttypesreservoirs indiferentstructuralbeltsofdongyingsag 浊积扇体有关的地层油气藏 ; 在湖盆断阶位置则主要发育与扇三角洲 近岸水下扇有关的构造 岩性油藏 ; 油气沿主控断裂及派生断层继续向上运移至新近系, 在湖盆边缘的河流相 三角洲砂体中聚集形成地层超覆和不整合油藏 缓坡带边缘靠近隆起或凸起地区的缓坡滨浅湖地带, 由于断裂发育和储集体物性较好, 常常形成地层油气藏和断块类油气藏 在东营凹陷的南坡形成了以地层油气藏为主的金家 乐安等油田 ; 在鼻状构造带中段, 形成了以断块构造油气藏为主的正理庄 八面河和王家岗等油田 ; 而末端延伸到洼陷深部地区, 湖底扇相发育, 形成了以岩性油气藏为主的大芦湖等油田 中央背斜带所在的位置主要形成背斜类 断块类油气藏 在东营凹陷, 沙三 沙二时期由东向西推进的东营三角洲的主体部位, 形成了大量的背斜油气藏 断块油藏和岩性油藏 沙三中及沙三下亚段发育的浊积砂体直接或间接与烃源岩接触, 形成了大量的岩性油藏 新近系河流相储集体在通源断层的沟通下, 也形成了储量可观的构造油藏 洼陷带是断陷湖盆中基底埋藏深的断陷区, 主要形成浊积砂岩类油气藏 东营凹陷沙三段沉积时期, 发育了大量滑塌成因的浊积扇, 大量浊积扇砂体直接或间接与烃源岩接触, 形成了大量的透镜

第 1 卷第 1 期庞雄奇等 : 陆相断陷盆地相控油气特征及其基本模式 6 4 4 1 1 2 2 4 图 1 陆相断陷盆地构造相控油气作用的基本特征 Fig1 Fundamentalcharacteristicsofstructuralfaciescontrolingoilandgasbycontinentalfaultbasin 体 上倾尖灭等岩性油藏及构造 岩性等复合油藏 沉积相控油气作用与基本特征 1 沉积相控油气作用世界油气勘探实践证明, 盆地各时代的油气形成和分布, 严格受到盆地的古沉积条件控制 ( 田在艺和张庆春,1996) 不同的沉积相, 由于其沉积环境的差异, 油气储集和保存条件有所不同, 因此, 研究不同类型沉积相对油气的控制作用, 对于预测油气富集区 提高勘探成效具有重要意义 国内外沉积学家在研究沉积体系特征时, 对沉积相对油气的控制作用进行了广泛讨论 (Mial, 1984; 冯增昭,199; 吴崇筠和薛叔浩,199; 顾家裕和何斌,1994; 赵澄林,21) 中国陆相沉积盆地有多物源 相变快 相带窄和沉积相带时空变化明显的特点 吴崇筠和薛叔浩 (199) 研究了中国中 新生代沉积特征和油气分布后认为 : 中 新生界的油气资源绝大部分来自陆相生油层, 有利的生油环境为湖泊, 由于陆相地层岩性和厚度变化快, 后期断裂比较活跃, 油气多以垂向和侧向短距离运移为主, 主要储集层为湖泊或临近生油区的各种砂体, 如三角洲 扇三角洲 浊积和滩坝砂体, 其次是河流和洪积砂体 薛叔浩 (22) 统计了中国不同类型沉积相带的油气储量分布特征, 其中冲积扇占原油地质储量的 65%, 河流占 1%, 三角洲占 55%, 水下扇占 ( 滩坝 )126%, 碳酸 盐岩沉积体系占 5%, 另外 76% 的原油地质储量分布在盆地基岩内 赵澄林和刘孟慧 (1984) 统计分析了渤海湾盆地 11 个主力凹陷 ( 洼陷 ) 有利相带的含油气性 ( 图 11) 结果表明, 有利油气富集成藏的沉积相带依序排列是 : 湖底扇 沟道沉积 扇三角洲 ( 水下扇 ) 三角洲 冲积扇 滨浅湖滩坝 河流 在这些沉积相中, 主力的有利沉积亚相为湖底扇的中扇 沟道 扇三角洲的前缘 扇三角洲平原 三角洲前缘等 ( 图 12) / 9 8 7 6 5 4 2 1 图 11 渤海湾盆地有利沉积相带控油气差异性比较 Fig11 Comparisonoffavorablesedimentaryfacies controlingoilandgasinbohaibaybasin 东营凹陷碎屑岩沉积体系主要包括洪积扇 河流 扇三角洲 近岸水下扇 滨浅湖滩坝 三角洲 浊积扇沉积等, 它们与油气分布的关系如图 1 所示 东营凹陷不同目的层的沉积相带与含油气性的关系研究表明, 最有利油气分布的沉积相带依序排列为 : 浊积扇 三角洲 近岸水下扇 河流相 滨

64 古地理学报 211 年 2 月 / 1 9 8 7 6 5 4 2 1 图 12 渤海湾盆地有利沉积亚相控油气差异性比较 Fig12 Comparisonoffavorablesedimentarysubfacies controlingoilandgasinbohaibaybasin 浅湖滩坝和扇三角洲等 ( 图 14) 由于不同构造带所处位置及古地貌的不同, 物源的差异等因素导致其不同构造带沉积相带的分布以及油气的聚集等方 面有明显的差异 东营凹陷北部陡坡边界由 NW 向负反转正断层和 NWW 向张性正断层组成, 常有多条断层向洼陷依次发育, 造成古地形断阶发育, 并 且由于受 NE 向张扭性断层的改造, 横向上呈现沟梁相间的古地貌特征 在这种基岩古构造背景的控制下, 发育大量的陡坡砂砾岩体, 主要包括近岸水下扇 扇三角洲 浊积扇 河流相和滩坝等沉积类型, 以近岸水下扇和扇三角洲为沉积主体 北部陡坡带的油藏及油气储量集中分布在近岸水下扇 河流相和浊积扇体内 南斜坡发育的沉积相类型有三角洲 滩坝 河流相 浊积扇以及近岸水下扇, 其中发育的油藏个数和储量分布来看则依次以三角洲相 滩坝和浊积扇为主 中央隆起带沙三 沙二段沉积时期由东向西推进的东营三角洲的主体部位, 形成了大量的断块油藏和岩性油藏 沙三中及沙三下亚段发育的浊积砂体直接或间接与烃源岩接触, 形成了大量的岩性油藏 新近系的河流相储集体在通源断层的沟通下, 也形成了储量可观的构造油藏 因此该区油气储量相对集中的分布在三角洲相 浊积扇相和河流相的储集体内 中央洼陷带是东营凹陷在发展过程中长期持续沉降形成的低洼构造单元, 主要发育 4 种沉积类型的储集体, 分别是 7 6 5 4 2 1 41 6 7 8 9 26 1 2 4 5 6 7 2 2 5 1 km 46 298 11 18 2 85 17 125 69 672 1 412 126 8 11 7 4 128 51 5 17 119 1 25 1 61 8 22 164 47 11 227 15 94 16 18 4 14 62 52 2 41 116 98 124 16 5 4 19 18 55 7 7 5 4 12 25 4 1 29 16 12 26 9 26 124 128 8 42 9 12 2 18 11 18 2 2 41 47 9 16 2 4 2 16 21 27 8 22 4 15 11 11 26 14 58 5 14 6 14 15 21 6 26 927 55 9 11 5 7 2 5 71 55 1 5 29 1 92 22 74 15 6 4 1 6 884 76 2 5 15 86 2 11 14 46 9 72 21 14 7 115 4 11 5 19 48 14 45 2 75 6 7 8 9 26 1 2 4 5 6 7 7 6 5 4 2 1 41 图 1 东营凹陷沙三下亚段沉积相展布及其与油藏分布的关系 Fig1 SedimentaryfaciesdistributionanditsrelationshipwithreservoirsdistributionofthelowerpartofNumber ofshahejieformationindongyingsag

第 1 卷第 1 期庞雄奇等 : 陆相断陷盆地相控油气特征及其基本模式 65 / % 7 6 5 4 2 1 : 297 图 14 东营凹陷不同沉积相控油气特征比较 Fig14 Characteristicscomparisonofdiferentsedimentary faciescontrolingoilandgasindongyingsag 浊积扇 近岸水下扇 三角洲和扇三角洲 储量分布以浊积扇为主, 沙三段发育的大量浊积扇砂体对油气成藏具有十分重要意义, 这些砂体直接或间接与烃源岩接触, 形成了大量的透镜体 上倾尖灭等岩性油藏及构造 岩性等复合油藏 2 沉积相控油气作用的基本特征 陆相断陷型盆地发育分裂陷期 断陷期和拗陷期 其中断陷期和拗陷期发育各种沉积体系, 它们是油气赋存的主要场所 不同构造带发育形成的沉积体系其含油气特征差异甚大 在盆地演化早期的深断陷内构造活动剧烈 气候湿润, 为敞流型微咸水到淡水湖泊沉积环境上 ( 李丕龙和庞雄奇,2), 东营凹陷发育了 Es 4 下下滨浅湖滩坝沉积体系和 Es -Es 2 远源河流三角洲 上水下冲积扇 扇三角洲和浊积扇沉积体系 Es 4 沉积时期沉积体系具有南北分异性, 凹陷中心为半深 湖相沉积, 南部缓坡带为滨浅湖相滩坝体系, 北部陡坡带则以砂砾岩扇体的发育为特征, 由此构成了 2 种主要的油气分布模式 : 即南部缓坡带主要分布了构造 岩性 构造 岩性油气藏 ; 北部陡坡带为主形成了由断层活动造成的构造 ( 背斜为主 ) 油藏 岩性油藏 不整合面地层油藏 浊积砂岩透镜体性油藏 在中央背斜带, 三角洲前缘砂体与构造条件结合, 主要形成大型构造油气藏 在洼陷区内, 三角洲前缘砂体的滑塌浊积砂体和源于南部缓坡带的与远岸深水浊积扇体, 直接插入生油岩之中, 在整体欠压实环境下形成自生自储的岩性油气藏 ( 图 15) 在碎屑岩沉积体系中, 相控油气作用的基本特征还表现在不同环境下形成的地层含油气性差别大小 一般来说, 水动力条件非常强的环境下形成的沉积相, 如冲积扇 河流 扇三角洲和水下扇等粗细混杂的沉积物中形成的油气藏个数和储量都相对较少 ; 水动力条件非常弱的环境下形成的沉积相, 如 湖相 深湖相和浅湖相等中形成的油气藏个数和储量都相对较少 ; 而在水动力条件不太强 也不太弱的环境中形成的滨浅湖相 三角洲相中富集的油气藏个数和储量最丰富 根据渤海湾盆地的资料统计建立了沉积相控油气作用的基本特征 ( 图 15) 4 岩石相控油气作用与基本特征 41 岩石相控油气作用在陆相沉积体系中, 碎屑岩储集层的岩石相控 Es 2 Ng -Ed Es 2 Es Es 4 Ek-Es4 - 图 15 陆相断陷盆地断陷期沉积体系与油气藏分布模式 ( 据李丕龙等,2) Fig15 Modelofhydrocarbonaccumulationandsedimentarysystem duringfaultedperiod ofcontinentalfaultbasin(afterlipeilongetal.,2)

/ % 66 古地理学报 211 年 2 月 制着油气的聚集和富集, 表现在沉积作用对储集物性的影响上, 其中, 岩石的粒度 分选 填隙物含量是影响砂岩含油气性的重要因素 理想条件下, 颗粒的粒度中值越大, 分选性越好, 结构成熟度和成分成熟度越高, 越有利于油气的聚集 断陷盆地砂岩储集层成因类型主要有浊积扇砂体 三角洲砂体 扇三角洲砂体 冲积扇砂体和滨浅湖砂体等 各类砂体由于具有不同的岩石相特征和组合, 表现出砂体的储集性能存在差异, 而使得油气在不同沉积相砂体中的成藏存在差异 湖底扇砂体 三角洲砂体和滨浅湖砂体的岩石相主要以分选较好的粉砂岩 细砂岩和中砂岩为主, 成分成熟度和结构成熟度均较好 ; 河流相砂体的岩石相以粗 细砂岩为主, 岩石的分选变化大, 成分成熟度一般 ; 而冲积扇和扇三角洲的岩石相主要中粗砂岩 砾岩为主, 成分成熟度和结构成熟度较低 ( 图 16) 曾溅辉和王洪玉 (2) 通过物理模拟实验发现, 砂岩体的粒径达到一定的临界值后, 油气才能运聚成藏, 说明了砂岩的粒径对油气成藏有着重要的控制作用 在实际地质条件下, 陆相断陷盆地中已发现的油气藏储集层的岩性主要为粉砂岩和细砂岩 从东营凹陷所有储集层的岩石相统计结果分析可知, 粉砂岩 砂岩和砾岩为最主要的成藏岩石相, 其中以粉砂岩 粉细砂岩和细砂岩中富集的油藏个数最多, 油气的储量最大, 其次为粗砂岩, 在含砾砂岩或砾岩中仅发育了极小比例的油气藏 : 7 图 16 中国东部裂谷盆地储集层的岩石学特征统计结果 Fig16 Statisticspetrologiccharacteristics ofreservoirsinriftbasinofeastchina ( 图 17) 含油气饱和度则以细砂岩和粉细砂岩最高, 砂砾岩的含油饱和度最低 不同的岩石类型由不同大小的颗粒组成, 因此它们的控油气作用也不同 ( 图 18) 粒径太小的泥质粉砂岩和泥岩中发现的油气藏个数少和储量少, 是因为它们的孔隙度小 渗透率低 ; 粒径太大的粗砂岩和砾岩中发现的油气藏个数少和储量少, 同样也是因为它们的孔隙度小 渗透率低 在这类岩石中, 碎屑颗粒分选差, 大小堆积, 岩石的孔渗条件非常差 42 岩石相控油气作用的基本特征 对每种岩石相进行细致分析发现, 随着粒径的逐渐增大, 孔隙度和渗透率总体呈现先增大后减小 25 2 15 1 5 --------------------- --------------------------- --------------------------- 图 17 陆相断陷盆地岩石相特征及其控油气作用 Fig17 Fundamentalcharacteristicsoflithologicfaciesanditscontrolingoilandgasincontinentalfaultbasin

/ % 第 1 卷第 1 期庞雄奇等 : 陆相断陷盆地相控油气特征及其基本模式 67 / % 1 8 6 4 2 1 8 6 4 2.1.2..4.5.6 / mm 图 18 东营凹陷储集层岩石颗粒特征及其控油气作用 Fig18 Characteristicsofrockgrainandcontrolingoil andgasindongyingsag 的规律, 即高孔渗的优质储集层不是分布在粒径最细的粉砂岩内, 也不是分布在粒径最粗的砂砾岩内, 而是分布在粉细砂岩和细砂岩内 ; 粒径越大, 孔隙度 渗透率分布的区间范围就越大, 油藏的比例与储量的分配就越不集中 统计发现, 随着储集层孔隙度 渗透率的增高, 含油饱和度是逐渐增高的, 但油气储量不遵循这样的规律 根据等大球体理论, 孔隙度与岩石颗粒的粒径无关而与其堆积方式有关 Sneider 等 (1977) 用美国埃尔克城油田宾夕法尼亚系储油砂岩层的资料统计出来的颗粒分选程度 粒度与孔隙度之间的关系 ( 图 19), 说明细 粗粒砂岩 ( 粒度中值 125 ~5mm) 由于其分选非常好, 储集性能最好 ; 泥岩 粉砂岩 ( 粒度中值小于 125mm) 尽管分 25 2 15 1 5 + ++ + + + + + ++ + + + + + + + + + 64. 4. 2. 1..5.25.125.62 / mm + 图 19 分选程度 粒度与孔隙度之间的相互关系 ( 据 Sneideretal.,1977, 有修改 ) Fig19 Sorting,size,porosityandtheircorelation (modifiedfrom Sneideretal.,1977) + + 选比较好, 但由于粒径小, 其储集性能也较差 ; 非常粗的砂岩和砾岩 ( 粒度中值大于 5mm) 尽管粒度很大, 但由于分选差, 其储集性能也较差 对于分选差的碎屑岩储集层, 由于在大孔隙间充填了小颗粒, 此时孔隙度大小受各种不同粒径的碎屑含量控制 当小颗粒的含量比较高时, 会形成小颗粒的基本格架, 而较粗颗粒分散分布 ; 当细颗粒含量比较低时, 形成粗颗粒的骨架孔隙充填较小颗粒 ; 如果分选更差, 可能形成较粗颗粒的孔隙中充填了细的颗粒 这样大大降低了岩石的储集性能 当颗粒跨越两个岩性空间时, 形成分选较差的砂岩, 储集性能变差 多数的砾岩中常形成孔 渗性较差的储集层, 而在砂岩中细 粉砂岩的储集性能好, 较粗的砂岩储集性却变差 颗粒太粗或太细的碎屑岩对油气富集成藏均不利, 图 17 为岩石相控油气作用的基本特征 5 岩石物理相控油气作用特征与基本模式 51 岩石物理相控油气作用特征同一岩石相可对应于不同的岩石物理相, 而同一种岩石物理相则具有相似的水力学特牲和相似的物性特征 熊琦华等 (1994) 提出的储集层岩石物理相, 迅速发展成一种储集层质量评价理论和方法, 它强调从储集层形成机制的角度认识储集层 评价储集层对油气的控制作用 其中, 孔隙度 渗透率反映储集层的物性特征, 是岩石物理相最直接的 定量的表征参数 岩石物理相对油气的控制作用, 主要表现为储集层孔隙性 渗透性对储集层微观含油气性的控制作用 从东营凹陷储集层岩石物理相的分布特征来看, 孔隙度主要分布在 15%~% 之间, 渗透率在 1 1 - ~5 1 - μm 2 范围内 随着储集层孔隙度 渗透率的增大, 含油饱和度逐渐增高, 一般在 45%~65% 但是油气的储量与砂体的规模有直接关系, 因此与岩石物理相的规律不明显, 储量的最高峰集中分布在孔隙度 2%~25% 区间和渗透率大于 1 1 - μm 2 的储集层内 ( 图 2) 下面以单井的纵向储集性和含油气性的分布为例, 说明储集层孔隙性 渗透性对储集层微观含油气性的控制作用 东营胜坨油田二区沙二段 2-2-

68 古地理学报 211 年 2 月 7 6 : 41 7 6 : 275 / % 5 4 2 / % 5 4 2 1 1 <1 1~15 15~2 2~25 25~ > /% 1~1 1~1 1~5 5~1 >1-2 / 1 μm 图 2 东营凹陷储集层岩石物理相分布及其控油气作用 Fig2 DistributionofpetrophysicalfaciesandcontrolingoilandgasinDongyingSag G18 井三角洲前缘砂体岩石物性与含油饱和度关系说明了这一点 该井顶部和底部砂体的颗粒较粗, 一般为细 粉砂岩, 孔隙度和渗透率较高, 孔隙度一般大于 2%, 渗透率一般大于 2 1 - μm 2, 含油饱和度一般都大于 5%, 含油气性解释为油层 ; 而中部 2748~2756m 层段岩石的颗粒较细, 含有部分泥质, 物性较差, 孔隙度小于 15%, 渗透率小于 1 1 - μm 2, 含油饱和度小于 4%, 含油气性解释结果为水层, 局部为油水层 而且在顶部和底部层段内部, 局部出现因泥质含量变高而物性变差的地方, 其含油饱和度也变低, 显示出了含油性随储集层物性变化的相关性 东营凹陷岩性油藏发育区牛庄洼陷的牛 5 井沙三中段为砂泥岩互层, 通过对该井段 (2976~ m) 的各小砂层的含油性实际岩心观察, 得到了该井段各小砂层的含油情况 通过对牛 5 井密集取样 扫描电镜和铸体薄片观察, 对其储集物性 ( 孔隙度 渗透率 ) 进行分析, 其结果在纵向上变化很大 ( 图 21) 牛 5 井 B1 砂体由于层内非均质性又可细分为 5 个小砂层, 由上向下标号分别为 1 2 4 和 5 牛 5 井砂体 A B1 B2 纵向上为一个渗透率级差组合, 它们之间以泥岩或粉砂质泥岩为隔层, 表现为层间非均质性 ( 图 21) A 层岩性致密, 渗透率极低 (<4 1 - μm 2 ), 孔隙度低于 12% B1 砂体整体上渗透率较大, 相当一部分渗透率达到 4 1 - μm 2, 平均达 19 1 - μm 2 B2 砂体整体上均质性好, 孔隙度 渗透率分布集中 个砂体的充满度各不相同,A 砂体不含油,B1 砂体充满度 728%,B2 砂体充满度为 76%, 渗透率高的 B1 B2 砂体充满度高 B1 砂体内部呈现不均 /m 2976 2978 298 2982 2984 2986 2988 299 2992 2994 2996 2998 A 1 2 4 5 B2 B1 /% / 1 μm - 2 1 2 1 2 4 5 图 21 东营凹陷牛 5 井砂体物性与含油性相关剖面图 Fig21 Profileshowingphysicalpropertiesandoilbearing propertiesofniu5sandbodyindongyingsag A B1 B2 为 个砂体编号,1 2 4 5 是 B1 砂体中的 5 个小层 匀性, 在 1 2 和 这 个相邻的小砂层中 :1 层的平均渗透率最大, 达 16 1 - μm 2, 平均孔隙度达 226%; 2 层渗透率最低, 仅为 47 1 - μm 2, 孔隙度中等, 为 197%; 层渗透率中等, 达到 169 1 - μm 2, 孔隙度相对较低, 为 191% 1 层和 层饱含油, 而 2 层为干层 同样在 4 和 5 层中都具有渗透率级差特征, 其含油性同上, 渗透率高的砂层含油性好, 而渗透率低的砂层充满度最低, 基本不含油或为干层

/ % / % 第 1 卷第 1 期庞雄奇等 : 陆相断陷盆地相控油气特征及其基本模式 69 52 岩石物理相控油气作用基本特征岩石孔隙度和渗透率控制着岩石的含油性 同一储集层内部, 油气集中分布在相对高孔高渗的优相空间内, 孔隙度小于 1% 或渗透率小于 1 1 - μm 2 的层内很难发现油气藏 从微观的角度上观察可知, 在孔隙度小于 1% 的岩石中, 油气可进入的空间较少, 并且由于孔隙少, 岩石的渗透率较低, 不利于油气从岩石中将水驱除, 故在低孔低渗的储集层中很少有油气藏分布 相反, 孔隙度 渗透率较高的岩石, 油气可占据较多的空间, 形成油气藏 图 2 是岩石物理相控油气的基本特征 6 相控油气作用的基本模式 61 优相控藏是相控油气作用的综合特征不同的相控油气作用表现出不同的地质特征, 优相控藏是相控油气作用的综合特征, 概念模型见图 22 优相是指在实际地质条件下, 有利于油气藏形成和分布的各种类型的地质相带, 包括有利于粒度 不粗也不细的砂岩类储集层形成和分布发育的构造相 沉积相 岩石相和岩石物理相 陆相断陷盆地优相的形成发育具有 4 个特征 : 1) 在构造环境上, 长期处于稳定沉降 沉积波动频繁但又不强烈的构造地带 它不能是湖泊周边构造变动频繁又强烈的高山峡谷, 因为这类环境只能形成大小混杂的粗碎屑沉积 ; 也不能是构造变动弱小且地形平坦的深水低坳, 因为这类环境只能形成细粒的泥质黏土类沉积 2) 在沉积环境上, 长期处于水动力条件较强但又持续不断的滨浅湖或三角洲环境 它不能是水动力条件非常强大但又不能持续的陆上冲积扇或河道, 因为这类环境只能形成粒度较粗的砂泥岩或粗泥岩 ; 也不能是风平浪静的深水湖泊, 因为这类环境只能形成粒度非常细小的粉细砂岩或黏土 ) 在岩石学特征上, 它是粉砂和细砂级的砂岩类沉积地层 这类地层的碎屑颗粒大小较为均等, 分选好, 成分成熟度高, 在平面上往往成片成区分布, 在纵向上与泥岩层交互, 以韵律形式反复出现 这类沉积地层的最大特征是孔隙度高 渗透率好, 有利于油气大量富集成藏 1 / 75 5 25 1 5 4 2 1 1..8.6.4.2 (FI) / 8 6 4 2 25 2 15 1 : 7 5 / % 7 6 5 4 2 : 41 1 <1 1~15 15~2 2~25 25~ > /% 图 22 陆相断陷盆地优相控藏综合特征 Fig22 Syntheticalcharacteristicsoffavorablefaciescontrolingreservoirsincontinentalfaultbasin

/ m / m / m 7 古地理学报 211 年 2 月 4) 在物性特征上, 它们是高孔隙度 高渗透率的输导性地层, 有利于油气的运移 输导和聚集成藏 这类地层虽然在埋藏过程中, 孔隙度和渗透率是逐渐降低的, 但在同一埋深条件下仍然是相对高孔渗的输导性地层, 始终有利于周边及深部来源的油气运聚成藏 构造变动不烈不稳 水动力不强不弱 沉积物不粗不细, 是优相形成和分布发育的基本条件 陆相断陷盆地中现已发现的 9% 以上的油气藏都分布在优相地层内 因此, 优相控藏是相控油气作用的基本形式 根据相控油气作用的基本特征指导油气田勘探需要考虑不同的阶段 在勘探初期或早中期, 人们获得的资料有限, 对勘探区的认识也有限, 只能依据构造相控油气的基本特征指导油气田勘探, 将最有利的构造区块作为优先重点勘探的对象 ; 在资料增多和认识深化的情况下, 可以依据沉积相控油气特征指导油气田勘探, 将最优的沉积相作为重点勘探的对象 ; 依此后推, 相继可以应用岩石相控油气特征和岩石物理相控油气特征指导油气田勘探, 依据最优的岩石相或岩石物理相指导勘探目标预测和探井部署 62 相对高孔渗控藏是相控油气作用的普遍规律 1) 不同构造单元储油气层的临界物性下限随埋深增加而降低, 但相对偏高 对东营 沾化 惠民凹陷油藏的孔隙度变化进行统计, 结合区域的储集层平均物性随埋藏深度的变化情况, 发现临界孔隙度的下限具有随埋深增加而降低的特征 ( 图 2) 同时发现, 在同一深度范围内比较, 含油气储集层的孔隙度同样是最高的, 孔隙度越高越有利油气成藏的规律不变 同一凹陷内不同构造带储油气层的临界物性下限均随埋深增加而降低 通过对不同凹陷油藏孔隙度和深度关系分析后, 对不同构造带内的孔隙度与埋深的关系进行分析 在东营凹陷北部陡坡带统计了 1 个油藏的孔隙度随深度变化趋势 ( 图 24), 可以得到这样的结论 : 孔隙度临界值下限值随埋深的增加而减小, 孔隙度临界值下限值从 1m 处的 2%, 逐渐下降到 5m 处的 1% 与之类似的是, 统计南部缓坡带的 15 个油藏 中央背斜带 571 个油藏 凹陷带 197 个油藏的孔隙度与深度关系, 也有同样的趋势, 但是由于其构造带的不同, 相同深度的孔隙度临界值下限有差别 2) 不同沉积相储油气层的临界物性下限随埋深增加而降低, 但相对偏高 在凹陷中不同构造部位发育不同类型的沉积相, 这些沉积相具有不同的物性特征 研究发现, 这些沉积相内的含油气地层的临界物性随深度的增加而变差 ( 图 25) 同时也发现, 在同一深度范围内比较, 含油气储集层的孔隙度同样是最高的, 孔隙度越高越有利油气成藏的规律不变 对于不同的 5 /% 1 2 4 (95) (18) (7) /% /% 1 2 4 5 5 1 2 4 1 28% 1 28% 1 24% 15 2 25 2% 16% 15 2 2% 16% 15 2 25 2% 16% 14% 14% 25 14% 12% 5 12% 12% 5 4 1% 5 1% 4 图 2 断陷盆地不同凹陷储油气层高孔隙度控藏规律 Fig2 Ruleofhighporositycontrolingreservoirsindiferentdepressionsofcontinentalfaultbasin

/ m / m / m / m / m / m / m / m 第 1 卷第 1 期庞雄奇等 : 陆相断陷盆地相控油气特征及其基本模式 71 5 /% 1 2 4 /% /% /% 1 2 4 : 1 : 15 : 571 : 197 5 5 5 1 2 4 1 2 4 1 15 1 15 1 15 2 1 15 2 25 2 25 2 25 5 25 5 4 45 5 4 5 5 4 图 24 陆相断陷盆地不同构造带高孔隙度控藏规律 Fig24 Ruleofhighporositycontrolingreservoirsindiferentstructuralbeltsofcontinentalfaultbasin /% /% /% /% 1 2 4 1 2 4 1 2 4 1 2 4 5 5 5 5 1 1 1 1 15 2 15 15 15 25 2 2 2 25 25 25 5 4 45 5 5 5 5 4 4 4 () 图 25 陆相断陷盆地不同沉积相带孔隙度控油气基本模式 Fig25 Modelofporositycontrolingoilandgasindiferentsedimentaryfaciesbeltsofcontinentalfaultbasin 沉积相, 在相同的深度下, 它们的含油气孔隙度临界值下限有所不同 例如河流相油藏主要分布在中浅部 1~2m,1m 的孔隙度临界值下限为 22%; 在深部, 随深度增加, 孔隙度临界值下限降低减缓, 在 m 孔隙度临界值下限为 12%, 在 4m, 孔隙度临界值下限为 1% 水下扇相的油藏主要分布在 15~m, 三角洲相的油藏主要分布在 15~m 水下扇相和三角洲相的孔隙度临界值下限随深度的变化与河流相的有相同趋势 由于浊积扇相多分布在洼陷带深 水区, 埋藏深度较深, 多位于 2~5m, 孔隙度较低, 但是仍然可以看出孔隙度临界值下限随埋深增加而降低的特征 ) 不同岩石相的储油气层的临界物性下限随埋深增加而降低, 但相对偏高 东营凹陷不同岩石类型的油层的孔隙度同样随埋深增大而减小 ( 图 26) 同时也发现, 在同一深度范围内比较, 含油气储集层的孔隙度同样是最高的, 孔隙度越高越有利油气成藏的规律不变 东营凹陷油藏的岩性可以是泥质粉砂岩 粉砂岩 细砂

/ m / m / m / m 72 古地理学报 211 年 2 月 /% 1 2 4 /% /% /% 1 2 4 1 2 4 1 2 4 5 5 5 5 1 1 1 1 15 15 15 2 15 2 2 25 2 25 25 25 5 4 5 5 45 5 4 4 5 4 图 26 陆相断陷盆地不同岩相带孔隙度控油气基本模式 Fig26 Modelofporositycontrolingoilandgasindiferentsedimentaryfaciesbeltsofcontinentalfaultbasin 岩 中砂岩 粗砂岩和含砾砂岩, 甚至是砾岩 但是从油藏分布来看, 大部分油藏的岩性主要为粉砂岩 粉 细砂岩 细砂岩和中砂岩 岩性为含砾砂岩的油藏个数较少, 孔隙度从浅层 9m 的 5% 随埋藏深度的增大下降到深层 5m 的 1% 粗 中砂岩也有相似的趋势, 孔隙度临界值下限从 1m 的 %, 随深度增大逐渐降低为 5m 的 12% 岩性为细砂岩和粉砂岩的油藏个数最多, 细砂岩石相的油藏, 孔隙度最大可以达到近 4%, 随埋深的增加逐渐递减,5m 的孔隙度临界值下限为 1% 粉砂岩石相油藏埋深多在 1m 以下,12m 孔隙度临界值下限为 24%, 随着埋藏深度的增大,2m 的孔隙度临界值下限降低为 1% 6 优相高孔渗控藏是相控油气作用的基本模式优相控藏是相控油气作用的基本特征 相对高孔渗控藏是岩石物理相控藏的基本特征或相控油气作用的普遍规律, 而优相高孔渗控藏则是所有地质相控油气作用的基本模式 这一模式包括 层地质含义 : 1) 优相是油气富集的必要条件, 但不是充分条件, 即具备了优相条件不一定就能完全控制油气藏的形成和分布 在下列 种情况下, 优相地层内不一定形成和发育油气藏 : 因压实成岩作用, 优相地层的有效孔隙度为零, 无法富集油气 ; 因后期构 造变动, 优相地层处于高势区, 油气无法富集成藏 ; 因缺少油气来源, 优相地层无法富集油气 2) 高孔渗储集层是油气富集的必要条件, 但不是充分条件, 即具备了高孔渗不一定就能完全控制油气藏的形成和分布 在下列 种情况下, 高孔渗地层内不一定形成和发育油气藏 : 因溶蚀成岩作用, 高孔渗的目的层周边地层的孔渗更高, 因它处于相对高势区而无法富集油气 ; 因后期构造变动, 高孔渗地层处于低凹区, 油气无法富集成藏 ; 因缺少油气来源, 高孔渗地层无法富集油气 ( 图 27) / % 5 45 4 5 25 2 15 1 5.1.1.2..4.5.6.7 / mm 1 1 图 27 济阳坳陷地层岩石相孔渗特征及其与油气分布的关系 Fig27 Relationshipbetweencharacteristicsof porositypermeabilityandhydrocarbondistribution informationsofjiyangdepression ) 优相与相对高孔渗耦合有利于油气富集成藏 优相表明了宏观地质条件有利于油气富集成藏, 相对高孔渗表明存在着油气富集和保存的圈闭条件 研究表明, 陆相断陷盆地内几乎 95% 以上 1 1 1 1.1-2 / 1 μm

第 1 卷第 1 期庞雄奇等 : 陆相断陷盆地相控油气特征及其基本模式 7 的油气藏都分布在优相和低势耦合的地质体内 ( 图 28) 由济阳坳陷 467 个油藏的岩性和孔隙度的统计结果可知, 济阳坳陷油藏的岩性粒度中值大多分布在 1~4mm 范围内, 孔隙度大都分布在 15%~4% 范围 ( 图 27) 这是优相分布的区间, 该区间主要岩性为大量的粉砂岩 细砂岩和中砂岩 / % 5 45 4 5 25 2 15 A 95% A B C D 1 1 1 1.1 5 C B D.1.1.2..4.5.6.7 / mm 图 28 陆相断陷盆地优相与相对高孔渗耦合控藏模式 Fig28 Modelofdominantfaciesandrelativelyhigh porositypermeability coupling controling reservoirs incontinentalfaultbasin 根据济阳坳陷油气藏的分布特征, 总结出陆相断陷盆地优相与相对高孔渗耦合控藏模式 ( 图 28) 该模式可将相控油气分为 4 个区 A 区为优相与高孔渗耦合控藏区, 油气藏内储集层的岩石颗粒粒径不大也不小 成分均匀 杂基少, 储集层的孔隙度和渗透率高, 有利于油气的聚集 B 区为优相低孔渗耦合区, 表示储集层的岩石颗粒粒径虽然不大也不小 但因成分和结构不均匀, 杂基含量高, 孔渗条件较差, 不利油气富集成藏 C 区和 D 区为非优相地层与低孔渗耦合区, 由于颗粒粒径或太大或太小, 它们组成地层的矿物成熟度低, 储集物性差, 不利于油气富集成藏 7 结语 71 结论 1) 地质相是沉积物 ( 岩 ) 特定形成条件或过程的物质表现 地质相由宏观到微观分为构造相 沉积相 岩石相和岩石物理相 4 个层次 2) 不同层次地质相的相对油气的控制作用不同 构造相控油气作用表现为不同构造单元使油气藏类型和分布方面存在差异 沉积相控油气作用表 1 1 1-2 / 1 μm 现为不同沉积相内部含油气特征差异明显 岩石相控油气作用表现为油气藏多分布在粉细砂岩和细砂岩储集层内, 颗粒太粗或太细的碎屑岩不利于油气富集成藏 岩石物理相控油气作用主要表现为储集层孔隙性 渗透性对储集层微观含油气性的控制作用 构造相和沉积相控制着宏观上油气藏的分布规律, 岩石相和岩石物理相控制着微观上油气藏内部的非均质性和含油气性 ) 优相高孔渗控藏是相控油气作用的基本模式 利用优相高孔渗控藏模式可以预测有利成藏领域 72 问题与建议优相与相对高孔渗耦合控藏是相控油气作用的基本模式, 但不是油气藏形成的基本模式 优相高孔渗控藏仅仅考虑了地质相对油气藏的控制作用, 而没有考虑油气来源及油气富集的动力问题, 因此在探讨油气藏形成模式时, 还应对流体势 烃源岩对油气藏的控制作用进行分析, 将相 势 源三者结合起来分析其对油气藏的控制作用和成藏模式 参考文献 冯增昭.199. 沉积岩石学 [M]. 北京 : 石油工业出版社. 甘克文.1992. 世界含油气盆地图说明书 [M]. 北京 : 石油工业出版社. 顾家裕, 何斌.1994. 塔里木盆地轮南地区三叠系扇三角洲沉积与储集层研究 [J]. 沉积学报,12(2):55-62. 胡见义, 徐树宝, 等.1986. 非构造油气藏 [M]. 北京 : 石油工业出版社. 胡见义, 徐树宝, 等.199. 中国陆相沉积盆地油气藏类型及其成因特征 [C]. 见 : 中国油气藏研究论文集. 北京 : 石油工业出版社,27-42. 李春光.1994. 东营凹陷断裂系统对油气藏分布的控制 [J]. 石油与天然气地质,15(1):87-9. 李德生.198. 渤海湾含油气盆地的地质和构造特征 [M]. 石油学报, 1(1):6-2. 里丁主编, 周明鉴, 陈昌明, 等译.1986. 沉积环境和相 [M]. 北京 : 科学出版社,5-14. 李丕龙, 庞雄奇.2. 陆相断陷盆地隐蔽油气藏形成 以济阳坳陷为例 [M]. 北京 : 石油工业出版社. 梁斌, 王国灿, 田军.1999. 碰撞造山带的大地构造相及其意义 [J]. 地质科技情报,18(1):8-12. 刘和甫.198. 含油气盆地的地球动力学环境分析 中国中新生代盆地构造和演化 [M]. 北京 : 科学出版社. 刘兴材, 杨申镳.1998. 济阳复式油气区大油田形成条件及分布规律 [J]. 成都理工学院学报,25(2):276-284.

74 古地理学报 211 年 2 月 鲁欣 Л.Б. 著, 张智仁译.195. 沉积岩石学原理 [M]. 北京 : 地质出版社. 石宝珩.1999. 论中国能源可持续发展战略的选择 [J]. 石油科技论坛,5:24-4. 帅德福, 王秉海.199. 胜利石油地质志 ( 卷六 ). 北京 : 石油工业出版社,-27. 孙永传, 陈红汉.1995. 石油地质动力学的内涵与展望 [J]. 地学前缘,2(-4):9-14. 田在艺, 张庆春.1996. 中国含油气沉积盆地论 [M]. 北京 : 石油工业出版社. 王居峰.25. 济阳坳陷东营凹陷古近系沙河街组沉积相 [J]. 古地理学报,7(1):45-57. 王涛, 王捷.1997. 中国东部裂谷盆地油气藏地质 [M]. 北京 : 石油工业出版社. 吴崇筠, 薛叔浩.199. 中国含油气盆地沉积学 [M]. 北京 : 石油工业出版社. 信荃麟, 刘泽容.199. 含油气盆地构造岩相分析 [M]. 北京 : 地质出版社,256-276. 熊琦华, 彭仕宓, 黄述旺, 等.1994. 岩石物理相研究方法初探 以辽河凹陷冷东 雷家地区为例 [J]. 石油学报,15( 增 ):68-76. 许靖华.1994. 弧后造山带的大地构造相 [J]. 南京大学学报,6(1):1-11. 薛叔浩.22. 湖盆沉积地质与油气勘探 [M]. 北京 : 石油工业出版社. 阎敦实, 王尚文, 唐智.198. 渤海湾含油气盆地断块活动与古潜山油 气田的形成 [J]. 石油学报,1(2):1-1. 叶连俊, 孙枢.198. 沉积盆地的分类 [J]. 石油学报,1():1-6. 曾溅辉, 王洪玉.2. 层间非均质砂层石油运移和聚集模拟实验研究 [J]. 石油大学学报,24(4):18-111. 翟中喜, 白振瑞.28. 渤海湾盆地石油储量增长规律及潜力分析 [J]. 石油与天然气地质,29(1):88-94. 赵澄林, 刘孟慧.1984. 湖底扇相模式及其在油气预测中的应用 [J]. 华东石油学院学报,8(4):2-2. 赵澄林.21. 油区岩相古地理 [M]. 山东东营 : 石油大学出版社. 赵文智, 池英柳.2. 渤海湾盆地含油气层系区域分布规律与主控因素 [J]. 石油学报,21(1):1-15. 朱夏.1965. 中国中新生界含油气盆地的大地构造特征及有关问题 中国大地构造问题 [M]. 北京 : 石油工业出版社. BalyA W.1975.A GeodynamicScenarioforHydrocarbonOccurences [C].Proceedingsofthe9thWorldPetroleumCongress.AppliedSci encepublishers.ltd.,essex,england,2:-44. BalyAW.198.BasinsandSubsidence:A Summary[C].In:BalyA W,BenderPL,etal(eds).DynamicsofPlateInteriors,American GeophysicalUnion,WashingtonDC:5-2. BotM HP.198.MechanismsofSubsidenceatPassiveContinentalMar gins[c].in:balyaw,benderpl,etal(eds).dynamicsofplate Interiors.AmericanGeophysicalUnion,WashingtonDC:27-5. DalmusKF.1958.Mechanicsofbasinevolutionanditsrelationtothe habitatofoilinthebasin[j].habitatofoil:88-91. DickinsonW R.1976.PlateTectonicsandHydrocarbonAccumulation [C].AAPG ContinuingEducationCourseNoteSeries,New Orle ans:1-56. FisherAG.1975.OriginandGrowthofBasin[C].In:FisherA G,Jud sons(eds).petroleum andglobaltectonics.princetonuniversity Pres:47-82. GresslyA.188.ObservationgeologiquessurleJuraSoleurois,NeueDen kschr[c].alg.schweiz,ges.naturw,2:1-112. HalboutyM T,MeyerhofAA,KingRE,etal.197.World'sGiantOil andgasfields,geologicfactorsafectingtheirformation,andba sinclassification[c].in:halboutym T(ed).GeologyofGiantPe troleum Fields.AAPGMemior,14. HsuKJ.1991.Theconceptoftectonicfacies[J].BuletinofTechnique UniversityIstanbul,44(2):25-42. KlemmeH D.1974.BasinClasification[C].Geologicalprinciplesof WorldOilOccurence.UniversityofAlberta. KlemmeH D.198.Petroleum basinsclasificationsandcharacteristics [J].JournalofPetroleum Geology,(2):187-27. KrumbeinW C,SlossLL.196.StratigraphyandSedimentation[M].W H Freeman,SanFrancisco:66. MialAD.1984.PrinciplesofSedimentaryBasinAnalysis[M].Springer Verlag. MialA D.199.PrinciplesofSedimentaryBasinAnalysis,2ndedition [M].SpringerVerlag. RorbertsonAFH.1994.Roleoftectonicfaciesconceptintheorogenica nalysisanditsapplicationtothetethysintheeasternmediteranean Region[J].EarthScienceReviews,7:19-21. SneiderR FH,RichardsonD D,Paynter,etal.1977.Predictingreser voirrockgeometryandcontinuityinpennsylvanianreservoirs,elk Cityfield,Oklahoma[J].JournalofPetroleumTechnology,29:851-866. SpainD R.1992.PetrophysicalEvaluationofaSlopeFan/BasinFloor FanComplex:CheryCanyonFormation,WardCounty,Texas[J]. AAPGBuletin,76(6):85-827. TeichertC.1958.ConceptofFacies[J].Bul.Am.Ass.Petrol.Geol.,42: 2718-2744. WeeksLG.1952.Factorsofsedimentarybasindevelopmentthatcontrol oiloccurence[j].aapgbuletin,6(11):271-2124. WeeksLG.1958.Habitatofoilandsomefactorsthatcontrolit[J].Habi tatofoil,aapg:1-61. ( 责任编辑郑秀娟 )