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亚诺斯前陆盆地MM油田成藏规律及成藏模式
冯方1, 王晓杰1, 吕本勋2, 吴小斌3, 李海燕4    
1. 中石化国际石油勘探开发有限公司, 北京 100269;
2. 新疆广汇石油有限公司, 北京 100055;
3. 延安大学能源与环境工程学院, 陕西 延安 716000;
4. 中国石油大学(北京)地球科学学院, 北京 102249
摘要: MM油田位于南美洲哥伦比亚境内亚诺斯前陆盆地东部斜坡带,远离西部烃源灶,以微幅度、小规模岩性-构造油藏为主。本文通过研究亚诺斯盆地构造演化史并充分结合研究区地质、测井、地震等资料,总结出MM油田具有"远源复合输导,断层遮挡式成藏"的油气成藏规律,油气远源输导控制油藏丰度,构造位置控制油气聚集,断层侧向封闭控制油藏分布,圈闭大小及储层物性条件直接影响油藏规模。在研究区,卡沃内拉组C7段储层为油气侧向运移主要载体,断层为油气垂向运移主要通道,断层断距与盖层厚度之间的匹配关系及圈闭条件共同控制MM油田成藏模式,形成了断鼻、岩性-断层及断层-岩性等3种油藏类型。
关键词: 亚诺斯前陆盆地     成藏规律     断层遮挡     断层侧向封堵     成藏模式    
Oil and Gas Pool-Forming Law and Reservoir Model of LIanos Foreland Basin
Feng Fang1, Wang Xiaojie1 , Lü Benxun2, Wu Xiaobin3, Li Haiyan4    
1. Sinopec International Petroleum Exploration and Production Corporation, Beijing 100269, China;
2. Xinjiang Guanghui Petroleum Co., Ltd, Beijing 100055, China;
3. School of Energy and Environmental Engineering, Yan'an University, Yan'an 716000, Shaanxi, China;
4. College of Geosciences, China University of Petroleum, Beijing 102249, China
Abstract: The MM oilfield is located in the eastern slope of LIanos foreland basin in Colombia, South America. It is made up of many micro amplitude, small scale lithologic-structural reservoirs far away from the western hydrocarbon source. A comprehensive analysis is conducted for the history of tectonic evolution of LIanos basin with full integration of geological logging and seismic data. The results show that the oil and gas pool was formed through "hydrocarbon migrated long distance through a complex transport system and accumulated by faults sheltered". The long distance transport system controls abundance of reservoirs, and lateral sealing faults control oil and gas distribution, while the size of trap and reservoir physical properties directly affect the reservoir scale. In the study area, for the hydrocarbon migration, the C7 formation of Carbonera group is the main lateral passage,and the faults are vertical passages. The matching relationship between the fault throw and the thickness of cap rock as well as the trap conditions jointly control MM oilfield reservoir model, fault nose, lithologic-fault, and fault-lithologic reservoir types.
Key words: LIanos foreland basin     oil and gas pool-forming law     fault sheltertd     fault lateral sealing     reservoir model    

0 前言

亚诺斯盆地位于南美洲北部哥伦比亚境内,为富油气前陆盆地。西部以东科迪勒拉褶皱带为界,东部与圭亚那地盾毗邻,南部及北部分别与沃佩斯隆起、阿普雷隆起相接,总面积为22.5 万km2。盆地勘探活动于20世纪80年代达到高峰,近几年又开始日趋活跃。MM油田位于亚诺斯盆地东部斜坡带上(图 1),总面积412 km2,三维地震资料覆盖面积245 km2,目前已钻井7口,其中4口获油气发现,主要含油层系为古近系卡沃内拉组。油田圈闭面积小、幅度低,具有“一井一藏”的特点,在亚诺斯盆地东部斜坡带上,同类型油藏较为常见。笔者期望通过对MM油田成藏规律及成藏模式的研究,能够对该盆地同类型油藏勘探开发起到一定借鉴作用[1]

图 1 亚诺斯盆地MM油田位置 Fig. 1 Location of MM oilfield in LIanos basin
1 MM油田地质特征 1.1 构造演化与地层

亚诺斯盆地在构造上位于南美板块东北部,从属安第斯期前陆盆地,大体经历了3个演化阶段:三叠纪——早白垩世弧后裂谷盆地阶段、晚白垩世——中新世早期巨前陆盆地阶段和中新世——现今亚诺斯前陆盆地阶段。

亚诺斯盆地基底为寒武纪岩浆岩和变质岩,古生界沉积主要为被动大陆边缘浅海相碳酸盐岩,中生代亚诺斯弧后裂谷盆地属纵贯南美洲弧后裂谷盆地一部分,为陆相——滨浅海相沉积,沉积物源来自于东部的圭亚那地盾,地层由老到新分别为白垩系乌内组、加切塔组及瓜达卢佩组,其中加切塔组海相页岩是亚诺斯盆地的主要烃源岩。晚白垩世以来至中新世早期,形成了自中科迪勒拉山至东部圭亚那地盾的巨前陆盆地,沉积隆升幅度差异导致沉积间断期自西向东减小,盆地西侧为一系列沉积、沉降中心,地层向东部圭亚那地盾超覆减薄、尖灭。亚诺斯盆地为其东部斜坡一部分,主要沉积巴科组、洛斯库埃沃斯组、米拉多尔组和卡沃内拉组,属浅海——河流——三角洲沉积。中新世中期全球海平面上升引起的海侵在亚诺斯盆地形成了莱昂组页岩,伴随着东科迪勒拉隆起造山,沉降中心持续东移,山前磨拉石建造在亚诺斯盆地形成了巨厚冲积扇——河流相的瓜亚沃组和尼赛西达德组沉积。构造演化史决定了亚诺斯盆地具有西厚东薄、不对称的结构特征,地层沉积经历了陆相——海相——陆相的演变过程[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8]

MM油田地层发育不全,缺失古生界和部分中生界的地层,上白垩统直接超覆于结晶基底上,新生界缺失古新统。地层厚度由北向南逐渐增加,厚度变化范围一般为30~60 m,主要含油层系为新生界卡沃内拉组,其特征具体如图 2

1.2 构造特征

MM油田油藏埋深较浅,一般为1 000~1 100 m,总体呈南低北高、西低东高的构造格局。主要发育北东——南西走向的东倾、高角度正断层,断距6~12 m,在断层的上升盘发育一系列小规模断鼻、断背斜构造圈闭,圈闭幅度低,闭合高度3~9 m,面积小,最大不超过3 km2,最小的仅0.2 km2

1.3 储层特征

MM油田主要目的层为卡沃内拉组,进一步细分为C1——C8八个段(图 2),C1、C3、C5、C7段以三角洲前缘水下分支河道或河口坝沉积砂体为主,横向变化快,具有高孔、高渗的特点,孔隙度一般为27%~31%,渗透率一般为(0.987~2.961)×10-3 μm2。C2、C4、C6、C8段由前三角洲-陆棚泥组成,厚度变化明显,向陆方向逐渐减薄,向海方向逐渐增厚。油田主要含油层系为C5段,C5a和C5b为主要含油砂体,单个油层厚度不超过4 m,最薄仅1 m。

图 2 亚诺斯盆地MM油田层序地层柱状图

Fig. 2 Sequence stratigraphic column of MM oilfield in LIanos basin

2 MM油田成藏规律及模式

MM油田油气成藏主要受油气充注丰度、断层封闭条件、构造位置、圈闭规模及储层物性等要素共同控制。

2.1 远源输导控制油藏丰度

白垩系加切塔组沉积的深——浅海相页岩为亚诺斯盆地主要烃源岩,最大厚度600 m,但其生烃潜力在平面上变化较大。在盆地西部,烃源岩有机碳体积分数为1.5%~3.0%,镜质体反射率为0.6%~1.2%,有机质处于大量生油阶段,自西向东烃源岩成熟度渐降低,烃源灶位于盆地西部[9, 10, 11, 12, 13]

MM油田位于盆地东部,远离烃源灶,盆地西部的油气需经输导体系远距离运移,运移距离超过100 km,致使油源不充足,直接影响MM油田在垂向上的成藏范围及规模。MM油田卡沃内拉组8个层段形成了4套储盖组合,由下自上分别为C7-C6段组合、C5-C4段组合、C3-C2段组合、C1-莱昂组组合。油气主要在C5段的C5a、C5b砂体聚集成藏;C3、C1段虽然储层发育、圈闭及盖层条件良好,但由于油源不充足,均未成藏。表 1为C5段圈闭闭合高度与油柱高度对比表,圈闭油气充满度为65.6%~92.1%。

表 1 MM 油田C5段圈闭幅度与油柱高度对比 Table 1 Statistics of Trap amplitude and oil column height of C5 formation in MM oil field
圈闭名称圈闭幅度/m油柱高度/m溢出点深度/m油水界面深度/m圈闭油气充满度/%储层厚度/m
MM46.14.0883.9881.865.67.1
MM13.02.1882.4881.570.06.0
MM37.67.0885.4884.892.18.0
2.2 断层封闭条件控制油藏分布

MM油田全区发育北东——南西走向的正断层,含油气圈闭均沿断层呈串珠状分布,圈闭面积小,基本一口井控制一油藏。断层是控制油气垂向运移的主要通道。已钻井资料表明,断层侧向封堵性是控制研究区油气分布的重要因素。

在研究区,断层的侧向封堵性受断距大小控制。在主要含油层系C5段,上部C4段泥岩盖层平均厚度约15 m,F1、F2断层(图 3)断距7~10 m。较小的断距未能将C4泥岩完全断开,造成C5段顶部目标盘砂岩与对置盘的泥岩对接(图 4),使得进入目标盘储层的油气在欲向上倾方向运移时被上盘泥岩遮挡聚集成藏[14],如MM3井、MM1井、MM4井均在C5段顶发现了断层遮挡式背斜油藏及断层遮挡岩性油藏等油藏类型。 Kinpe图解(图 5)计算的MM3、MM4井在C5段上升盘砂岩与下降盘泥岩对接处的深度分别为:884.8 m、885.0 m,与各油藏的油水边界深度(OWC)相当(表 1), 表明各油藏的油水分布受断层两盘岩性并置关系控制。而在C7段,C6段泥岩盖层平均厚度约6.7 m,基本小于断层断距,C6段泥岩被完全断开,使得断层两盘形成砂岩、砂岩并置,断层在侧向上是完全开启的,油气不能聚集成藏(图 4),实际钻井在C7段未能获油气发现[9, 10, 11, 12, 13, 14]

图 3 MM油田C5段顶面构造(局部)

Fig. 3 Top structure of C5 formation in MM oilfield (part)

图 4 MM油田过F1(a)、F2(b)断层剖面

Fig. 4 Profiles of fault F1 (a) and fault F2 (b) in MM oilfield

图 5 断层 F1(a)、F2(b)Kinpe图

Fig. 5 Kinpe maps of fault F1 (a) and fault F2 (b)
2.3 构造位置控制油气聚集

MM油田油藏分布特征(图 6)受构造位置控制,主要表现在同一构造带上圈闭的含油气性明显存在差异。钻井资料表明,低部位圈闭含油性差或者不含油,高部位圈闭含油气性明显变好,油气充满度相对高。MMA1,MM6及MM7井位于工区西南低部位构造圈闭上,C5段储层发育,但未获油气发现。位于工区东北高部位构造圈闭上的MM5、MM3、MM1及MM4井均在C5段获得油气发现。因此,MM油田整体上表现出油气由低部位向高部位运移的特点。

图 6 MM油田油藏分布特征

Fig. 6 Distribution of oil reservoirs in MM oilfield
2.4 圈闭规模及储层物性控制油藏规模

圈闭的大小及储层物性是控制MM油田油藏规模的关键因素;通过统计MM油田圈闭闭合面积及油层平均孔隙度与油藏充满度之间的关系(图 7)可知,圈闭规模越大,物性越好,油藏油气充满度越高。例如MM3圈闭规模最大,油藏充满度也最高,相反MM5圈闭规模最小,油藏丰度最低(图 7a)。MM1圈闭与MM5圈闭规模相近,处于同一构造带,但两圈闭油藏油气充满度差异较大,MM1圈闭油藏油气充满度达到70%,而MM5圈闭油藏油气充满度仅为50%;这主要是两圈闭储层物性差异所引起,MM1圈闭油藏储层平均孔隙度高达30%,MM5井圈闭油藏储层物性变差,平均孔隙度约21%,物性差异直接导致油藏充满度不同(图 7b)。

图 7 MM油田圈闭闭合面积(a)及油层平均孔隙度(b)与油藏充满度之间的关系

Fig. 7 Relationships among closed area (a),average porosity (b) and abundance of reservoirs in MM oilfield

2.5 油气成藏模式

成藏模式是研究区油气成藏条件、成藏机理和成藏过程的综合体现。通过综合MM油田油藏形成的构造背景、油源特征、油气运移输导体系,结合其组合特征及油藏的分布规律,建立了MM油田的油气成藏模式。

源于亚诺斯盆地西部烃源灶的油气主要运移期发生在中新世以后,一直持续至今。油气主要沿白垩系和第三系内的骨架砂岩及加切塔组之上的不整合面进行侧向运移,辅之以断裂组合的形式进行垂向运移,原油运移的距离越远,其聚集成藏的层位越浅(图 8)。

图 8 亚诺斯盆地油气成藏模式

Fig. 8 Migration model of oil & gas in LIanos foreland basin

MM油田的油气运移聚集始于晚始新世,控制油气侧向运移的主要输导体为C7段厚层砂岩,断层是油气进行垂向运移的主要通道,具有“远源复合输导,断层遮挡式成藏”的特点。由于断层的遮挡作用,油气主要在C5段顶部形成断层遮挡式油藏。这是由于C4段泥岩厚度与断层断距的大小恰好使断层两盘砂岩-泥岩对接,形成断层侧向封堵,油气在与断层相关的断背斜、断鼻、断块以及局部的圈闭处聚集成藏,形成岩性-断鼻、岩性-断层、断层-岩性等3种类型油藏(图 9)。 但由于远源输导,油藏表现为油气丰度不足,圈闭充满度一般未达到100%,并且在C5段以上地层均未能聚集成藏;而在C7段,由于C6段泥岩厚度与断层断距的配置关系直接导致断层两盘砂岩-砂岩对接,使得断层在C7段侧向不具封堵性,油气很难聚集成藏。

图 9 MM油田油气成藏模式

Fig. 9 Migration model of oil & gas in MM oilfield

3 结论

1)MM油田位于亚诺斯盆地东部斜坡带,主要含油层系为卡沃内拉组C5段,圈闭幅度低,面积小,含油圈闭均沿断层分布。

2)油气从亚诺斯盆地西部烃源灶沿不整合-断层-砂体的复式输导体系运移至东部斜坡带后,断层则成为油气垂向运移的主要通道。

3)油气在运移的过程中,在工区内的断背斜、断层遮挡的断鼻、断块以及构造隆起处聚集成藏,形成岩性-断鼻、岩性-断层、断层-岩性等复合油藏,具有“远源复合输导,断层遮挡式成藏”的特点。

4)油气远源输导控制油藏丰度,构造位置控制油气聚集,断层侧向封闭控制油藏分布,圈闭大小及储层物性条件直接影响油藏规模。

参考文献
[1] 张金伟, 闫爱英, 柳文秀, 等. 亚诺斯盆地Cabiona 区块油气成藏规律[J]. 油气地质与采收率, 2012, 19(4): 24-26. Zhang Jinwei, Yan Aiying, Liu Wenxiu, et al. Study on Reservoir Occurentce Rule in Cabiona Block of Colombia[J]. Petroleum Geology and Recovery Efficiency, 2012, 19(4): 24-26.
[2] Parra M, Mora A, Jaramilloet C, et al. Tectonic Controls on Cenozoic Foreland Basin Development in the North-Eastern Andes, Colombia[J]. Basin Research, 2010, 22(60): 874-903.
[3] Escalona A, Mann P. Tectonics, Basin Subsidence Mechanisms and Paleogeography of the Caribbean-South American Plate Boundary Zone[J]. Marine and Petroleum Geology, 2011, 28(1): 8-39.
[4] Person M, Butler D, Garl W G, et al. Hydrodynamic Stagnation Zones: A New Play Concept for the Llonas Basin, Colombia[J]. AAPG Bulletin, 2012, 96(1): 23-41.
[5] Somoza R,Zaffarana C B.Mid-Cretaceous Polar Stand-still of South America, Motion of the Atlantic Hotspots and the Birth of the Andean Cordillera[J]. Earth and Planetary Science Letters, 2008, 271: 267-277.
[6] Franzesea J, Spallettia L, Perezb I G, et al. Tectonic and Paleoenvironmental Evolution of Mesozoic Sedimentary Basins Along the Andean Foothills of Argentina(32°-54°S)[J]. Journal of South American Earth Sciences, 2003, 16: 81-90.
[7] 王同, 傅恒, 梁园,等. 亚诺斯盆地Carbonera组3段水下河道识别及古流向分析[J]. 吐哈油气, 2012, 17(3): 223-230. Wang Tong, Fu Heng, Liang Yuan, et al. Identification of Under Water Distributary Channel and Analysis of Palaeocurrent Direction of Member 3 of Carbonera Formation in LIonas Basin[J]. Tuha Oil & Gas, 2012, 17(3): 223-230.
[8] 陈诗望, 陈文学, 王光付,等. 哥伦比亚Magdalena盆地V油田沉积及演化特征[J]. 海洋石油, 2011, 31(1): 53-57. Chen Shiwang, Chen Wenxue, Wang Guangfu, et al. Deposition and Evolution of V Oilfield in Magdalena Basin, Colombia[J]. Offshore Oil, 2011, 31(1): 53-57.
[9] Sant Anna L G, Clauer N, Cordani U G, et al. Origin and Migration Timing of Hydrothermal Fluids in Sedimentary Rocks of the Parana Basin, South America[J]. Chemical Geology, 2006, 230: 1-21.
[10] 朱毅秀,刘洛夫,金强. 亚诺斯盆地油气地质特征及有利区带预测[J]. 新疆石油地质, 2004, 25(1): 110-113. Zhu Yixiu, Liu Luofu, Jin Qiang. Petroleum Geology and Favorable Zones for Hydrocarbon Exploration in LIanos Basin, Colombia[J]. Xinjiang Petroleum Geology, 2004, 25(1): 110-113.
[11] 刘亚明, 张春雷. 哥伦比亚油气地质与勘探[J]. 石油实验地质, 2011, 33(3): 226-232. Liu Yaming, Zhang Chunlei. Petroleum Geology and Exploration in Colombia[J]. Petroleum Geology & Experiment, 2011, 33(3): 226-232.
[12] 付晓飞, 温海波, 吕延防, 等. 勘探早期断层封闭性快速评价方法及应用[J]. 吉林大学学报:地球科学版, 2011, 41(3): 615-621. Fu Xiaofei, Wen Haibo, Lü Yanfang, et al. Quick Evaluation Method and Its Application of Fault Seal During Early Exploration Period[J]. Journal of Jilin University: Earth Science Edition, 2011, 41(3): 615-621.
[13] 刘志宏, 王文革, 林东成, 等. 塔里木盆地吐木休克断裂带断层封闭性研究[J]. 吉林大学学报:地球科学版, 2003, 33(1): 19-26. Liu Zhihong, Wang Wenge, Lin Dongcheng, et al. Study on the Fault Sealing Properties of Tumuxiuke Fault Belt in Tarim Basin[J]. Journal of Jilin University: Earth Science Edition, 2003, 33(1): 19-26.
[14] 梦祥宏, 王多云, 李树同,等. 断层封闭性研究[J]. 复杂油气藏, 2011, 4(1): 1-13. Meng Xianghong, Wang Duoyun, Li Shutong, et al. An Overview of Research on Fault Seal Property[J]. Complex Hydrocarbon Reservoirs, 2011, 4(1): 1-13.
http://dx.doi.org/10.13278/j.cnki.jjuese.201505101
吉林大学主办、教育部主管的以地学为特色的综合性学术期刊
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文章信息

冯方, 王晓杰, 吕本勋, 吴小斌, 李海燕
Feng Fang, Wang Xiaojie, Lü Benxun, Wu Xiaobin, Li Haiyan
亚诺斯前陆盆地MM油田成藏规律及成藏模式
Oil and Gas Pool-Forming Law and Reservoir Model of LIanos Foreland Basin
吉林大学学报(地球科学版), 2015, 45(5): 1269-1277
Journal of Jilin University(Earth Science Edition), 2015, 45(5): 1269-1277.
http://dx.doi.org/10.13278/j.cnki.jjuese.201505101

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收稿: 2014-04-09

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