渤海湾盆地东营凹陷民丰洼陷陡坡带深层-超深层碎屑岩优质储层控制因素.pdf
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1、第 44 卷 第 5 期2023 年 10 月OIL&GAS GEOLOGY渤海湾盆地东营凹陷民丰洼陷陡坡带深层-超深层碎屑岩优质储层控制因素刘佳庚1,2,王艳忠1,2,操应长1,2,王淑萍3,李雪哲1,2,王铸坤1,21.深层油气全国重点实验室,中国石油大学(华东),山东 青岛 266580;2.中国石油大学(华东)地球科学与技术学院,山东 青岛 266580;3.中国石油大学(华东)石油工业训练中心,山东 青岛 266580摘要:含油气盆地深层-超深层是全球油气勘探的新领域之一,而对深层-超深层优质储层发育主控因素认识不清制约了其油气勘探。以渤海湾盆地民丰洼陷陡坡带古近系沙河街组四段下亚段
2、(沙四下亚段)近岸水下扇砂砾岩储层为研究对象,综合利用铸体薄片观察、扫描电镜观察、阴极发光薄片鉴定、流体包裹体测温及古压力恢复等方法,结合埋藏史-热史分析,对储层基本特征、油气充注史、压力演化史和优质储层控制因素进行综合研究。结果表明:民丰洼陷陡坡带沙四下亚段砂砾岩储层岩石类型多样,以岩屑质长石砂岩和长石质岩屑砂岩为主;压实作用中等-强,胶结作用以铁白云石胶结为主,其次为石英自生加大;溶解作用整体较弱,主要为长石溶蚀;储集空间以原生孔隙为主,发育少量的长石溶孔。储层中发生过2期石油充注和1期天然气充注:早期石油充注为成熟油充注,发生时间为37.225.8 Ma;晚期石油充注为高熟油充注,发生时
3、间为12.0 Ma至今;天然气充注时间为3.6 Ma至今。储层中发育2个增压旋回,第一个增压旋回为45.024.6 Ma,第二个增压旋回为24.6 Ma至今,分别对应于2期油气充注期。有利的岩相是民丰洼陷陡坡带沙四下亚段原生孔隙主导型优质储层发育的基础,超压油气充注抑制压实和胶结作用是优质储层发育的关键,深层封闭体系中长石和碳酸盐矿物溶解作用弱、增孔量少;3 750 m以深的储层孔隙度随埋深加大而减少的速率明显下降,深层原生孔隙主导型优质储层的发育大大拓展了勘探的深度下限。关键词:沉积作用;成岩作用;超压油气充注;储层特征;沙四下亚段;民丰洼陷;渤海湾盆地中图分类号:TE122.2 文献标识码
4、:AFactors controlling the development of deep and ultra-deep coarse-grained siliciclastic reservoirs with high quality in the steep slope zone of the Minfeng sub-sag,Dongying Sag,Bohai Bay BasinLIU Jiageng1,2,WANG Yanzhong1,2,CAO Yingchang1,2,WANG Shuping3,LI Xuezhe1,2,WANG Zhukun1,21.Key Laboratory
5、 of Deep Oil and Gas,China University of Petroleum(East China),Qingdao,Shandong 266580,China;2.School of Geosciences,China University of Petroleum(East China),Qingdao,Shandong 266580,China;3.Petroleum Industry Training Center,China University of Petroleum(East China),Qingdao,Shandong 266580,ChinaAbs
6、tract:Deep and ultra-deep layers within petroliferous basins have emerged as new targets in global oil and gas exploration.However,the major factors influencing the development of high-quality reservoirs within these layers remain poorly understood,posing challenges for effective exploration.This st
7、udy focuses on the coarse-grained siliciclastic reservoirs in the nearshore subaqueous fan in the lower submember of the 4th member of the Shahejie Formation in the steep slope zone of the Minfeng sub-sag,Dongying Sag.By combining methodologies including casting thin section observation,scanning ele
8、ctron microscopy(SEM),cathodoluminescence microscopy-based identification of minerals in thin sections,fluid inclusion thermometry,and paleopressure reconstruction,as well as the analytical results of the burial and thermal history,we comprehensively examine the reservoirsessential characteristics,h
9、ydrocarbon charging history,pressure evolution,and factors controlling the development of high-quality reservoirs.文章编号:0253-9985(2023)05-1203-15doi:10.11743/ogg20230510收稿日期:2023-06-09;修回日期:2023-08-07。第一作者简介:刘佳庚(1995),男,博士研究生,沉积学、储层地质学。Email:。通信作者简介:王艳忠(1980),男,博士、教授,沉积学、储层地质学。Email:。基金项目:国家自然科学基金项目(
10、42272165)。第 44 卷石 油 与 天 然 气 地 质The findings include:(1)The coarse-grained siliciclastic reservoirs in the study area are predominantly lithic arkoses and feldspathic litharenites.They exhibit medium to strong compaction and are dominated by ferrodolomite cementation,followed by quartz overgrowth.The
11、y show overall weak dissolution dominated by feldspar dissolution.The reservoir spaces comprise mostly primary pores,along with some others developed from feldspar dissolution.(2)Two oil charging stages and one natural gas charging stage were identified:an early mature-oil charging between 37.225.8
12、Ma and a later highly-mature-oil charging from 12 Ma onwards.The natural gas charging has lasted till now since 3.6 Ma.(3)The reservoirs have experienced two distinct pore pressure-increasing cycles:4524.6 Ma and from 24.6 Ma to present,corresponding to the two hydrocarbon charging stages.(4)Favorab
13、le lithofacies lay the foundation for the development of high-quality reservoirs dominated by primary pores in the study area.The inhibitive effects of overpressure hydrocarbon charging on compaction and cementation are crucial to the development of high-quality reservoirs.The weak dissolution of fe
14、ldspar and carbonate minerals in the deep closed system leads to a low increment in porosity.However,the reduction rate of the reservoir porosity with depth declines significantly at burial depths beyond 3 750 m,and the development of deep high-quality reservoirs dominated by primary pores expands t
15、he lower limit of depth for exploration.Key words:sedimentation,diagenesis,overpressure hydrocarbon charging,reservoir characteristics,lower submember of the 4th member of the Shahejie Formation,Minfeng subsag,Bohai Bay Basin引用格式:刘佳庚,王艳忠,操应长,等.渤海湾盆地东营凹陷民丰洼陷陡坡带深层-超深层碎屑岩优质储层控制因素 J.石油与天然气地质,2023,44(5):
16、1203-1217.DOI:10.11743/ogg20230510.LIU Jiageng,WANG Yanzhong,CAO Yingchang,et al.Factors controlling the development of deep and ultra-deep coarse-grained siliciclastic reservoirs with high quality in the steep slope zone of the Minfeng sub-sag,Dongying Sag,Bohai Bay Basin J.Oil&Gas Geology,2023,44(
17、5):1203-1217.DOI:10.11743/ogg20230510.含油气盆地深层-超深层是全球油气勘探的“三新”领域之一,整体低渗-致密背景下相对高孔、高渗的优质储层是深层-超深层勘探的甜点1-3。中国东部盆地3 500 m以深统称为深层,4 500 m以深的地层统称为超深层4-5。前人研究认为,深层碎屑岩优质储层储集空间主要为次生孔隙,原生孔隙为次要的储集空间6-8。近年来,随着对含油气盆地深层-超深层的油气勘探,先后在北海地堑 4 800 m9、墨西哥湾盆地6 000 m10、渤海湾盆地沾化凹陷4 000 m11、塔里木盆地7 000 m深度12等深层-超深层发现了以原生孔隙为主
18、导的碎屑岩优质储层。渤海湾盆地东营凹陷民丰洼陷陡坡带古近系沙河街组四段下亚段(沙四下亚段)(Es4x)埋藏深度在3 600 m以深,近岸水下扇砂砾岩体具有良好的源-储配置13-15。近年来,在研究区民丰洼陷陡坡带新钻探了丰深斜11和丰深斜101井等高产凝析油气井,沙四下亚段近岸水下扇砂砾岩油气藏逐渐成为民丰洼陷深层-超深层未来重要的增储阵地。前人研究认为,次生孔隙发育带是民丰洼陷陡坡带砂砾岩储层最主要的储集空间,并识别出4个次生孔隙发育带,分别为沙四上亚段2 8003 500 m和3 7504 050 m深处,以及沙四下亚段4 3004 500 m和4 700 m4 900 m深处,且认为埋藏
19、过程中-酸性流体的溶蚀是深层次生孔隙主导型优质储层发育的机理16-19。然而,对新钻井岩心研究发现,研究区沙四下亚段储集空间以边缘规则、无溶蚀残余和被沥青普遍充填的残余原生孔隙为主,无次生孔隙发育带。民丰洼陷沙四下亚段深层油气成藏的关键问题在于优质储层的发育,而其与沉积充填、成岩作用改造、油气充注和地层超压等因素密切相关20。前人主要针对民丰洼陷油气来源、成藏历史及压力演化进行了研究,对优质储层控制因素的研究相对薄弱21-25。因此,本研究对民丰洼陷陡坡带沙四下亚段近岸水下扇砂砾岩开展储层基本特征、油气充注-压力演化史及优质储层控制因素等地质研究,研究成果可为深层-超深层碎屑岩储层评价和预测研
20、究指明方向。1地质概况民丰洼陷位于东营凹陷东北部,北接陈家庄凸起,南抵中央隆起带,西以胜北断层为界,东临青坨子凸起,区域形态表现为向南倾没的特点(图1a)26。剖面上自北向南依次为北部陡坡带、民丰洼陷、中央洼陷带、牛庄洼陷和南部缓坡带(图1b),民丰洼陷为陈南铲式边界断层控制下的陡坡带27。民丰洼陷陡坡带古近系自下而1204第 5 期刘佳庚,等.渤海湾盆地东营凹陷民丰洼陷陡坡带深层-超深层碎屑岩优质储层控制因素上依次发育孔店组(Ek)、沙河街组(Es)和东营组(Ed)28,其中,沙河街组自下而上可分为沙四段(Es4)、沙三段(Es3)、沙二段(Es2)和沙一段(Es1)。沙四段可分为沙四下亚段
21、(Es4x)和沙四上亚段(Es4s)(图1c)29。沙四下亚段沉积时期,以自西向东发育的丰深4古冲沟、丰深1古冲沟和丰8古冲沟为主要物源通道,在陈南断层下降盘发育大规模近岸水下扇砂砾岩体30-31。民丰洼陷沙四下亚段烃源岩是研究区的主力烃源岩29,烃源岩厚度中心位于丰深2井附近,随着与烃源灶距离的增加,现今和历史时期的镜质体反射率都逐渐减低,生烃强度减小,因此,距烃源岩厚度中心更近的丰深4沟和丰深1沟比丰8沟具有更好的成藏条件32。沙四下亚段钻井主要分布在永北断裂带附近,其中,丰深1古冲沟供源区的丰深1井和丰深斜101井,丰深4古冲沟供源区的丰深斜11井为高产凝析油井(图1d)。2储层基本特征
22、2.1岩石学特征民丰洼陷陡坡带沙四下亚段近岸水下扇砂砾岩整体上表现为厚度大、相变快、岩性粒度粗和分选磨圆差的特点。储层岩石类型主要为杂基支撑砾岩、颗粒支撑砾岩、砾质砂岩、含砾砂岩和砂岩,泥岩颜色为灰色、深灰色,多发育在较细正粒序的上部,少与砾岩、砾质砂岩等粗碎屑岩互层沉积。按照四组分三端元的分类陈家庄林樊家凸起里则镇洼陷青城凸起鲁西隆起博兴洼陷滨县凸起陈家庄凸起青坨子凸起利津洼陷央中隆起民丰洼陷牛庄洼陷广饶凸起020 km丰深5丰8丰斜801丰801丰气1丰深10丰深斜9丰深6丰深3丰深101丰深1丰深1-斜1丰深4丰深2永斜941盐18盐16陈家庄凸起丰深斜11丰深斜101胜北断层02 km
23、丰深4沟丰深1沟丰8沟0246810牛庄洼陷南部缓坡带中央洼陷带民丰洼陷北部斜坡带PP5 kmArT.PzMzEk-Es4xEs4sEs3EdEs2-Es1Ng-Qp系统组、段地层代号古近系渐新统始新统古新统东营组沙一段沙二段沙三段沙四段上段下段沙河街组组孔店EdEs1Es2Es3Es4Ek岩性剖面岩性描述灰绿色、灰色、少量杂色泥岩与砂岩、含砾砂岩不等厚互层灰色、深灰色、灰绿色泥岩夹砂岩生物灰岩、少量白云岩红色、灰绿色泥岩、灰色泥岩与砂岩、含砾砂岩互层,夹炭质页岩下部深灰色泥岩、褐色油页岩夹少量薄层砂岩、白云岩,中部厚层深灰色泥岩夹薄砂岩,上部灰岩、泥岩与厚层砂岩互层夹炭质页岩和含砾砂岩下部紫
24、红色、灰绿色泥岩夹砂岩、薄层灰岩,中部蓝灰色泥岩夹白色石膏、泥质白云岩、杂色泥岩,上部灰色泥岩夹灰岩砂岩、油页岩棕红色砂岩和紫红色泥岩互层灰色、深灰色泥岩夹砂岩acbdPP胜北断层陈家庄凸起深度/kmN0PP丰深1井位研究区范围地层超覆线物源方向砂岩粉砂岩泥岩油页岩灰岩石膏层炭质页岩古近系剥蚀带白云岩含砾砂岩凸起或隆起边界主要断层剖面位置陈南断裂图1 东营凹陷民丰洼陷陡坡带构造位置及重点井分布Fig.1 Tectonic location and key well distribution of the steep slope zone of the Minfeng sub-sag,Dongy
25、ing Saga.东营凹陷构造单元划分平面图16;b.东营凹陷构造单元划分剖面图16;c.民丰洼陷古近系地层综合柱状图29;d.民丰洼陷重点井位分布图1205第 44 卷石 油 与 天 然 气 地 质方案,统计砂岩碎屑组分的相对含量,发现研究区砂岩类型以岩屑质长石砂岩和长石质岩屑砂岩为主,成分成熟度较低,岩屑类型以沉积岩岩屑(主要为白云岩岩屑和灰岩岩屑)为主,变质岩岩屑含量次之,火成岩岩屑含量最低。2.2成岩作用特征民丰洼陷陡坡带沙四下亚段近岸水下扇储层埋藏较深,经历了复杂的构造活动及成岩改造过程,成岩作用类型多样,主要包括压实作用、胶结作用、溶解作用和交代作用。压实作用整体较强,刚性颗粒(如
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