2. 山东省油藏重点实验室, 山东 青岛 266580;
3. 中石油吉林油田分公司勘探开发研究院, 吉林 松原 138000;
4. 胜利油田井下作业公司, 山东 东营 257000
2. Key Laboratory of Reservoir Geology, Shandong Province, Qingdao 266580, Shandong, China;
3. Petroleum Exploration and Production Research Institute of Jilin Oil Company Branch, CNPC, Songyuan 138000, Jilin, China;
4. Downhole Service Company, Shengli Oilfield Company, Dongying 257000, Shandong, China
0 引言
松辽盆地长岭凹陷为富油凹陷。大情字井地区位于松辽盆地南部中央坳陷区长岭凹陷的中部[1]，为连接北部乾安次凹陷和南部黑帝庙次凹陷的向斜构造，构造两翼不对称，东缓西陡，面积约1 200 km2(图 1)。大情字井地区勘探工作开始于20世纪50年代，1990年、1996年先后钻乾148井和乾157井，并于姚家组一段试油分别获高产油流，目前研究区已有18口探井获工业油流，探明地质储量约145.24×104 t，具有较高的勘探开发潜力[2]。前人研究表明，松辽盆地南部葡萄花油层为湖侵时期发育的浅水三角洲沉积，在纵向上可划分为3个短期旋回，自下而上分别代表Ⅲ、Ⅱ和Ⅰ砂组，这3个砂组大致对应于姚一段的低位体系域、水侵体系域和高位体系域，具有砂体减薄快、砂地比低的特征，主要发育断层-岩性油藏和岩性油藏[3]。相较于松辽盆地北部大庆探区葡萄花油层油气富集规律和成藏模式等相关研究的成熟深入程度[4-12]，前人对松辽盆地南部姚家组一段葡萄花油层的相关研究较为有限[13-16]。大情字井向斜区是松辽盆地南部重要的石油勘探开发区块，经过50余年的勘探，现阶段面临的问题已越来越突出，主要有以下两个方面：①长期以青山口组为主要勘探目的层系，葡萄花油层研究程度相对较低；②长期以构造圈闭勘探为主，缺少对其他类型油藏的研究和勘探。
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| 图 1 大情字井向斜区构造位置及地层序列示意图 Figure 1 Structural location and Stratigraphic sequence of Daqingzijing syncline area |
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本文通过分析长岭凹陷大情字井向斜区葡萄花油层有效烃源岩厚度、优质储层、油源断层及断裂密集带4个方面，总结向斜区石油富集规律，最终建立向斜区石油运聚成藏模式，以期为该区及国内类似区块未来石油勘探提供参考依据。
1 油藏类型及石油不均一分布特征本次研究利用向斜区300口探井和982口开发井的测井解释资料，结合沉积微相、储层及构造解释资料，识别出研究区98个单一圈闭。经分析可知，葡萄花油层储层岩性以粉砂岩为主，砂体厚度较薄，平均约4.2 m，且砂地比较低，约20%，石油沿断层垂向运移至葡萄花油层后，无法进行长距离侧向运移，只能就近成藏。故向斜区主要以断层-岩性油藏和岩性油藏为主。根据断裂发育特征及构造高程，将向斜区进一步划分为3个次级构造单元，向斜断裂深洼区、向斜过渡缓坡区及向斜过渡陡坡区(图 2)。向斜断裂深洼区发育断层-岩性油藏和岩性油藏，其中以断层-岩性油藏为主，可达90%，且石油主要集中于反向断层的上升盘一侧；向斜过渡缓坡区发育岩性油藏、断层-岩性油藏和构造-岩性油藏(微幅度背斜-岩性油藏)，其中缓坡区北部断层-岩性油藏和岩性油藏共存，缓坡区东部则主要以岩性油藏和构造-岩性油藏(微幅度背斜-岩性油藏)为主；向斜过渡陡坡区断层稀少，砂岩物性变化快，石油侧向运移距离有限，故只发育少量岩性油藏(图 3)。
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| 图 2 大情字井向斜区构造区带分布图 Figure 2 Distribution of tectonic zones in Daqingzijing syncline area |
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| 图 3 大情字井向斜区葡萄花油层油藏剖面图 Figure 3 Reservoir section of Putaohua reservoir in Daqingzijing syncline area |
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研究区石油分布具有较强的不均一性特征。平面上，受断裂密集带发育位置的影响，向斜断裂深洼区和过渡缓坡区石油较为富集(图 3，图 4)。断裂密集带内，断垒、反向断层上升盘及断阶高部位是石油富集的主要部位。研究区主要发育网状河三角洲沉积，分流河道砂岩主要集中在葡萄花油层Ⅱ砂组的中下部发育。纵向上，受砂岩发育位置的影响，石油主要集中分布于葡萄花油层Ⅱ砂组，Ⅰ砂组和Ⅲ砂组石油分布较少，含油范围小。
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| 图 4 大情字井向斜区有效烃源岩、断裂密集带、油源断层及石油分布关系图 Figure 4 The relationship among the effective hydrocar-bon source rock, intensively faulted zone, oil source faults and oil distribution in Daqingzijing syncline area |
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松辽盆地南部中浅层的两大烃源岩是盆地坳陷期两次大型湖泛事件所形成的深湖相暗色泥岩，即青山口组一段和嫩江组一段烃源岩。松南长岭凹陷葡萄花油层具有双源供烃的特征，其中，青一段有效烃源岩最厚处位于长岭凹陷北部查干泡次凹，凹陷内葡萄花油层石油主要来自青一段烃源岩[15]；南部黑帝庙地区黑1井葡萄花油层的原油与嫩一段烃源岩更为接近，证明了黑帝庙次凹葡萄花油层原油主要来自嫩一段烃源岩[16]，且该区是长岭凹陷内嫩一段生烃强度最大处。
大情字井向斜构造上与黑帝庙次凹相邻，位于黑帝庙次凹和查干泡次凹之间，因此向斜区位于嫩一段和青一段有效生烃中心的边缘。对比黑157井和黑176井葡萄花油层原油与黑151井嫩一段烃源岩甾烷、萜烷质量色谱图(图 5)可知，在萜烷(m/z=191)谱图上，伽马蜡烷含量相对较高，且Tm(三降藿烷)大于Ts(三降新藿烷)；在甾烷(m/z=217)谱图上，C27、C28和C29甾烷呈“V”型，孕甾烷、升孕甾烷较低，成熟度较低，两者谱图特征较为相似，由此可知黑157井和黑176井葡萄花油层原油主要来自嫩一段烃源岩(图 5)。结合生储盖组合及有效烃源岩厚度展布分析，向斜区葡萄花油层青一段有效烃源岩厚度为10~70 m，自北向南逐渐减薄；嫩一段有效烃源岩厚度10~30 m。由图 4可知，黑157井位于嫩一段有效烃源岩相对较厚处(近30 m)，而该处青一段有效烃源岩厚度较薄(小于10 m)。进一步结合试油结果分析，黑157井试油日产为1.08 t/d，黑157井区以北或以南，探井试油日产均高于黑157井(图 2)。由此推测，黑157井以南至黑帝庙次凹主要为嫩一段烃源岩供烃，以北至向斜过渡陡坡区主要为青一段烃源岩供烃。向斜区北部多发育沟通青一段和葡萄花油层的深大断裂，受北部青一段有效烃源岩厚度的影响，黑157井以北的青一段烃源岩控制区内试油井日产量明显高于南部嫩一段烃源岩控制范围内试油井，且越靠近北部试油日产越高。而黑157井以南，嫩一段有效烃源岩厚度相对较薄，试油日产均较低。由此可知，有效烃源岩厚度在一定程度上控制向斜区葡萄花油层石油富集。
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| 图 5 大情字井向斜区葡萄花油层原油与嫩一段烃源岩甾、萜烷质量色谱图 Figure 5 Sterols terpane mass chromatogram of Putaohua reservoir crude oil and Nen-1 hydrocarbon source rocks in Daqingzijing syncline area |
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向斜区葡萄花油层双向供烃的源储组合特征及缓坡网状河三角洲沉积相类型决定了石油以垂向运移为主，断层则为主要的输导通道，而沟通嫩一段、青一段与葡萄花油层且主要成藏期活动的油源断层为石油成藏的优势输导通道。松辽盆地南部共经历了断陷期、坳陷期和反转期三次大的构造变形期。根据断层形成活动时期将向斜区葡萄花油层断层分为4类：1)断陷期形成坳陷期继续活动的断层(T5、T4断至T2、T1)；2)坳陷期形成的断层(T3断至T2、仅断T2、T2断至T1)；3)断陷期形成坳陷期和反转期继续活动的断层(T5、T4断至T06以上); 4)坳陷期形成反转期继续活动的断层(T3、T2、T1’断至T06以上)[17-18]。嫩江组沉积末期、明水组沉积末期和古近系沉积末期为松辽盆地构造反转期断裂主要活动期[18-19]，而明水组沉积末期为松辽盆地南部嫩一段和青一段烃源岩大量排烃期，为葡萄花油层的成藏关键期。因此反转期活动的第三类和第四类断层为向斜区沟通嫩一段烃源岩、青一段烃源岩和葡萄花油层的油源断层，而反转期不活动的前两类断层则主要起遮挡作用(图 4，图 6)。统计分析向斜区371条断层：断层走向主要以北西和北北西方向为主，平面上多呈平行或左行雁列式密集分布，断层密度平均1.8条/km2，断距10~60 m，断层平面延伸长度1~10 km，倾角为50°~75°。其中向斜区油源断层共42条，主要分布于向斜断裂深洼区(25条)和向斜过渡缓坡区内(12条)，进一步分析向斜区葡萄花油层石油分布特征与油源断层关系可知：①向斜断裂深洼区油源断层主要起垂向输导和封闭遮挡作用，上覆嫩一段烃源岩和下伏青一段烃源岩生成的石油沿油源断层运移至断裂密集带，由于油源断层走向与地层倾向近垂直，油源断层起封闭遮挡作用，主要形成分流河道单砂体和断层共同控制的断层-岩性油藏；②向斜过渡缓坡区油源断层主要起侧向输导和封闭遮挡作用，即顺向断层输导反向断层控藏，形成构造-岩性油藏和岩性油藏；③向斜过渡陡坡区断层发育有限，断层倾向与地层倾向一致，油源断层主要起侧向输导作用，主要形成岩性油藏。
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| 图 6 大情字井向斜区葡萄花油层断层类型图 Figure 6 The fault types of Putaohua reservoir in Daqingzijing syncline area |
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向斜区葡萄花油层沉积时期地形平缓，主要发育保康水系和通榆水系双物源控制的缓坡网状河三角洲沉积[20-27]，三角洲砂岩自西南向北东方向推进。结合18口井的岩心观察，结合录井、测井等资料分析，储层沉积微相主要为水上网状河分流河道和水下分流河道。本次研究的过程中发现陆上网状河道内发育一种新的砂体类型，即岔道口砂岩，为受单向环流和洄流作用共同控制而形成的平面呈近“人”字形的沉积体[28]，主要发育在网状河三角洲平原网状河道分叉汇聚的部位，按其发育位置及成因的不同可进一步可分为3种亚类：分叉型、汇聚型和复合型岔道口砂岩。
分叉型岔道口砂岩(分流砂)主要形成于网状河道分叉处，水流在此处因分流而流速变缓，从而导致沉积，砂体逆流发育且头部呈圆锥状，又由于分叉型岔道口砂岩头部受水流冲击相对较强，故砂体头部沉积物粒度相对较粗[29]；汇聚型岔道口砂岩(汇流砂)形成于网状河道汇聚处，水流在这里变缓并沉积下来，平面上顺水流方向看，砂体呈“人”字形，头部指向下游，砂体沿水流方向逐渐尖灭；复合型岔道口砂岩为分流砂和汇流砂组合形成的条带状复合砂体，发育在河道分叉交汇的X型路口处(图 7)。
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| 图 7 大情字井向斜区葡萄花油层分流河道岔道口砂岩类型及试油产能对比图 Figure 7 The distributary channel crotch sandstone types and flow potential comparison of Putaohua reservoir in Daqingzijing syncline area |
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综合分析取心井的岩心、薄片和分析化验等资料，岔道口砂岩储层以岩屑长石砂岩和长石岩屑砂岩为主，岩石粒级以粉砂为主，颗粒支撑，分选中等，磨圆呈次棱角或次圆状，颗粒以线接触和凹凸接触为主。孔隙类型主要为原生粒间孔隙和次生溶蚀孔隙。次生溶蚀孔隙主要为黏土矿物粒间溶孔和长石粒内溶孔。岔道口砂岩储层物性与分流河道含油砂岩储层物性相近。岔道口砂岩储层的孔隙度为4.4%~21.0%，平均15.0%；渗透率为(0.03~103.00)×10-3 μm2，平均18.31×10-3μm2；分流河道砂岩储层孔隙度为5.6%~18.7%，平均13.7%；渗透率为(0.03~14.50)×10-3 μm2，平均2.92×10-3 μm2。通过对向斜区35口探井的试油分析，结果显示有27口井出液，其中14口井的产层为岔道口砂岩储层，平均日产液量24.1 t，而非岔道口砂岩储层有13口井，平均日产液量仅为11.3 t；27口出液的井中有15口出油井，其中位于分流河道岔道口处的9口出油井里有5口井试油日产量在8 t以上，乾151井试油日产高达83 t。分析可知，分流河道岔道口是优质储层发育的新的有利部位，与油源断层的良好匹配关系可使分流河道岔道口砂岩成为石油富集的“甜点”。
2.4 断裂密集带控制石油富集断裂密集带对石油成藏纵向上具有垂向输导作用，平面上具有横向遮挡、侧向输导的双重控制作用[30]。纵向上密集带内油源断层组成垂向输导通道，平面上向斜区断裂密集带横向遮挡作用主要表现为当河道砂体的展布方向与断裂密集带内断层走向垂直或呈大角度相交(45°~90°)，且与地层倾向相反时，断裂密集带对石油主要表现为遮挡作用；反之，则表现为侧向输导作用。①、②号断裂密集带呈NNE走向，③号断裂密集带呈NNW走向，3个断裂带内断层走向均为NW或NNW向(图 4)。受油源断层发育和砂体展布特征的影响，向斜区轴部发育的①号断裂密集带(中央断裂带)为研究区主要的石油聚集带(图 4，图 7)。按密集断裂带断层平、剖面组合样式及其与局部构造匹配特征可分为以下6种类型：1)地垒型；2)地堑型；3)反向断阶型；4)地垒-反向断阶型；5)地堑-反向断阶型；6)断鼻型。
断裂密集带内砂体发育的局部构造为向斜区葡萄花油层石油富集的有利部位。结合试油结果分析可知各局部构造的控油能力：向斜断裂深洼区内断鼻构造(黑144井12.5 t/d)、反向断阶(黑152井12.5 t/d)、地垒-反向断阶(黑43-12-12井8.4 t/d)、地垒(黑48井1.4 t/d)及地堑-反向断阶(黑44井3.0 t/d)5类断层组合形成的局部构造石油最为富集，局部临近油源断裂沟通的地堑同样具有较好的控油能力，如黑80-7-7井，试油日产油量为3.5 t；向斜过渡缓坡区地垒型局部构造不发育，断鼻构造(乾157井16.1 t/d)和反向断阶(乾148井7.6 t/d)局部构造内石油最为富集(图 8)。
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| 图 8 大情字井向斜区葡萄花油层断裂密集带内不同类型断块试油产能对比图 Figure 8 Flow potential comparison between different type fault block of intensively faulted zone of Putaohua reservoir in Daqingzijing syncline area |
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向斜区葡萄花油层具有双源供烃的特征，既有来自上覆嫩一段烃源岩，也有来自于下伏青一段烃源岩。通过对向斜区葡萄花油层的油藏类型、石油不均一分布特征和富集规律的分析，总结出向斜区葡萄花油层两种不同的石油运聚成藏模式：1)向斜断裂深洼区黑157井以南嫩江组烃源岩控制区内，明水组末期，嫩一段烃源岩大量排烃，石油在超压作用下沿油源断层倒灌进入葡萄花油层，受向斜区南部嫩一段有效烃源岩厚度较薄和剩余地层压力有限的影响，试油井日产量较低；2)向斜断裂深洼区黑157井以北青一段有效烃源岩范围内，石油在超压和浮力作用下，沿着油源断层进入葡萄花油层，其中一部分直接进入断裂密集带与局部构造匹配形成的断层-构造圈闭内成藏，另一部分进入分流河道内的砂体运移和聚集成藏，其运聚状态可表现为2种形式：①向斜断裂深洼区内，石油沿着油源断层和砂体近距离运移至反向断阶高部位聚集成藏，形成断层-岩性油藏；②向斜过渡缓坡区，石油沿砂体进行短距离侧向运移至构造-岩性圈闭和岩性圈闭内聚集成藏。
本次研究建立了向斜区葡萄花油层4种成藏模式：①黑157井以南，上覆嫩一段烃源岩生成的石油在超压作用下沿油源断裂倒灌进入葡萄花油层就近聚集成藏；②黑157井以北，石油在超压和浮力作用下自青一段烃源岩沿油源断层垂向运移至葡萄花油层，石油选择性充注分流河道成藏及断裂密集带内的局部构造控藏；③向斜过渡缓坡区构造-岩性圈闭和岩性圈闭控藏模式；④向斜过渡陡坡区岩性圈闭控藏模式(图 9)。
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| 图 9 大情字井向斜区葡萄花油层成藏模式图 Figure 9 Oil accumulation model of Putaohua reservoir in Daqingzijing synclinal area |
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1)研究区葡萄花油层主要以断层-岩性油藏和岩性油藏为主。其中向斜断裂深洼区发育断层-岩性油藏和岩性油藏；向斜过渡缓坡区发育岩性油藏、构造-岩性油藏及断层岩性油藏。
2)大情字井向斜区葡萄花油层石油富集主要受4方面因素控制: ①青一段和嫩一段有效烃源岩厚度分布控制石油富集；②油源断层组成垂向优势输导通道；③分流河道岔道口是石油富集的有利部位；④断裂密集带控制石油富集。
3)大情字井向斜区葡萄花油层石油成藏模式：①向斜断裂深洼区黑157井以南，嫩一段烃源岩供烃，超压倒灌，油源断层沟通，反向断层控藏；②向斜断裂深洼区黑157井以北，青一段烃源岩供烃，石油选择性充注分流河道成藏及断裂密集带内的局部构造控藏；③向斜过渡缓坡区构造-岩性圈闭和岩性圈闭控藏；④向斜过渡陡坡区岩性圈闭控藏。
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