| 庙西北凸起不整合面结构及其与油气成藏关系 |
不整合是地壳构造运动的产物,它不仅代表着一段缺失(或无记录)的地质历史,使得上下地层之间呈现出一种不协调的接触关系,而且其本身的特殊结构决定了它与油气的运移和聚集有着密切的关系[1-10],它不仅可以为油气聚集提供各种场所,而且还可为油气运移提供输导通道。目前世界很多含油气盆地中已经发现一系列与不整合面有关的大型、特大型油气田[11]。但不同区域不整合面结构有其独特性,对油气成藏的作用也存在差异性,本文结合庙西北凸起实例,对不整合面结构及其在油气成藏中作用进行分析。
1 地质概况庙西北凸起位于渤海东部海域,整体上是由西向东逐渐抬升的斜坡,是燕山晚期构造运动使渤海及其邻区晚白垩世至古新世夷平地貌之后在新生代发生裂陷作用时形成的凸起。在庙西北凸起高部位钻探了2口探井,在新近系和潜山发现数百米油层,证实了亿吨级的含油气构造,目前正在评价中。同时,通过测井和岩心已经充分揭示了不整合面的结构,不整合面发育在元古界花岗岩与新近系馆陶组之间,在凸起区高部位不整合属于整一一削蚀型,在斜坡区属于上超一削蚀型[12](图 1)。
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| 图 1 庙西北凸起不整合面模式图 |
2 不整合面结构
通常情况下,不论不整合面类型如何,不整合面及其上下岩石结构可分为三层结构,不整合面之上底砾岩、风化黏土层和半风化岩石[12]。但在庙西北地区不完全相同,具有其独特的结构。
2.1 不整合面之上底砾岩从目前在庙西北凸起高部位已钻探2口探井来看,高部位的底砾岩并不发育,在不整合面之上直接覆盖着新近系馆陶组,在馆陶组底部与不整合面接触的是区域性的泥岩,厚度40 ~ 90 m不等,对下伏地层起到了良好的封盖作用。由于庙西北凸起不整合处于西低东高的斜坡区,一般而言,由构造高部位向构造低部位,由于物体能量的降低,底部砂砾岩易在低部位堆积,因此出现从高部位向低部位底部砂砾岩增厚的趋势,但粒度逐渐减小[12]。因此,在斜坡区的低部位可能发育一定厚度的细粒底砾岩,但是馆陶组底部泥岩的混入,致使底砾岩的输导性能大打折扣,很难起到输导作用。
2.2 风化黏土层庙西北凸起潜山花岗岩出露时间长(从元古界至新生界)、生物风化作用强,形成7~10 m左右的风化黏土层,该风化黏土层主要是杂色泥岩,是在物理风化基础上,生物风化作用改造下形成的细粒残积物,是识别不整合的重要标志[13]。其成分是水云母质黏土.,重结晶,呈纤维化,含石英和长石粉沙颗粒,泥岩部分被绿泥石化(图 2)。风化黏土层在上覆沉积物压实作用下较致密,具有良好的封盖能力,与下伏储集层可形成良好的储盖组合。
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| 图 2 风化黏土层薄片照片 |
2.3 半风化岩石
从已钻探井成像测井(FMI)来看(图 3),风化黏土层之下的半风化岩石为风化淋滤带和风化裂缝带,是不整合结构中重要组成部分。在不整合形成过程中,由于地表水淋滤作用,形成大量风化裂隙和溶蚀孔洞,次生孔隙、溶蚀孔、溶洞发育,厚度数十米至数百米,是不整合控制油气运移的主要通道,也为油气成藏提供了良好的储集空间。半风化岩石厚度与风化黏土层厚度有较好的负相关性,在风化黏土层较厚处,半风化岩石较薄,厚的风化黏土层可以减缓下部岩层的淋滤作用,从高部位向凹陷方向,该层厚度逐渐变小。所以在凸起高部位的储集层更厚,物性更理想。
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| 图 3 风化岩石层岩石薄片与FMI成像测井图 |
3 不整合面对油气成藏的作用
庙西北凸起高部位不整合面之上的底砾岩不发育,其独特的结构和岩性配置,在油气成藏中将起到不同的作用[14]。
3.1 改善下伏地层的储集物性在庙西北凸起之上元古界花岗岩直接与上覆新近系馆陶组直接接触,沉积间断时间较长,遭受长期风化剥蚀以及地表水的淋滤作用,在其表层常形成一个风化壳,厚度20 ~ 50 m,孔隙性和渗透性大大增强,对下伏由于区域构造应力作用形成的裂缝带也具有淋滤和溶蚀作用,形成溶蚀孔,加大裂缝带宽度和长度,扩大有效孔隙度。
根据钻井和测井资料综合分析,庙西北凸起不整合面下风化岩石孔隙度为0.10 ~ 0.154, 平均孔隙度为0.127;风化壳之下的强风化裂缝带孔隙度为0.038 ~ 0.094, 平均孔隙度为0.066, 随着深度的加深,风化、淋滤作用的减弱,储集空间的物性逐渐变差。但潜山上部良好储集性能为油气成藏提供了理想的空间。
3.2 油气侧向运移通道不整合面之下的风化壳岩层中裂缝与溶蚀孔、洞十分发育,地层的横向渗透性增加,有利于油气的侧向运移。“三元”结构的不整合面在油气运移中起到双通道的作用,庙西北凸起不整合面虽然只有半风化岩石层构成单运移通道,但其风化时间长,厚度大,同样具有良好的输导性能。通过钻探,目前在庙西北凸起半风化岩层和其下伏的潜山裂缝均发现较厚的油层,尤其在风化壳之下发现百余米的裂缝性潜山油藏,油源从西侧潮东凹陷沿着断层和不整合面向东侧庙西北凸起潜山大规模运移,形成潜山油藏(图 1)。
3.3 提供油气聚集空间不整合面之下的风化岩层本身形成大量风化裂隙和溶蚀孔、洞,加上上覆黏土的封盖作用、侧向与不同层位、不同岩性的地层广泛接触,造成岩性及储集物性突变,使储集层具有良好的盖层条件与侧向遮挡条件,从而形成圈闭,为油气运聚成藏提供有利场所(图 1)。
3.4 为上覆地层供油,起到“中转站”的作用渤东凹陷的原油通过断层和不整合面“阶梯”式运移,在庙西北凸起潜山大规模成藏。在晚期新构造运动时期,新近系发育大量沟通潜山顶部不整合面的断层,潜山油藏沿着断裂发生二次运移,为上覆圈闭供油,形成立体网络状输导体系, “中转站”式供油模式[15], 形成多层系含油的复式油气藏(图 1)。
4 结论(1) 庙西北凸起高部位不整合面表现为二元结构,即风化黏土层和半风化岩石。
(2) 半风化岩石为油气运移提供通道,为油气成藏提供空间,形成潜山油藏,同时在新构造运动影响下对上覆圈闭形成“中转站”式供油模式,形成复式油气藏。
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