泌阳凹陷构造控油作用探析

www.chinaoilonline.com  2009-07-15 00:00:00

    泌阳凹陷位于豫西南的唐河县与泌阳县之间,属南襄盆地的一个次级凹陷,面积约1000km2,是一个奠基在华北板块与扬子板块缝合带之上的中新生代断陷湖盆。其基底为下元古界秦岭群和二郎坪群变质岩系,沉积盖层主要为新生界地层,局部可见中生界上白垩统。全国第三轮油气资源评价工作评价凹陷资源量为3.38亿吨。石油勘探工作始于1975年,迄今为止,已发现双河、赵凹、下二门、王集、新庄等10多个油田,探明石油地质储量2亿吨。近二十年的勘探实践证明,在断陷盆地的地质条件下,构造对油气的生、运、聚、散有着重要的控制作用。作者从构造控制生储盖层的发育和油气藏的形成分布作用出发,阐述了泌阳凹陷油气富集的原因。

    1、凹陷构造格局对生油凹陷的控制

     泌阳凹陷是一个南断北超的箕状断陷,唐河—栗园断裂和泌阳—栗园断裂的活动控制着断陷的形成和发展。根据现今的构造格局可将泌阳凹陷划分为南部陡坡带、中央凹陷带和北部缓坡带三个次级构造单元。凹陷的南缘和东缘长期受北西向唐河—栗园断裂及北东向泌阳—栗园断裂张性活动的控制,因而东南部的安棚-安店一带既是沉降中心,也是沉积中心,生油中心区即位于两条边界断裂交汇部位控制的深凹区。

    早第三纪核桃园组沉积时期是凹陷湖盆发育的全盛时期,深凹区沉积了一套巨厚的烃源岩系,分布面积635km2。核三段沉积时期断裂活动以北西向张性断裂为主,北东向断层在下掉过程中主要起调节作用,凹陷沉积和沉降中心呈北西向展布;核二段沉积时期,东部边界断裂活动规模加剧,沉积、沉降中心明显向东南部迁移。总之,从核三下段到核三上段,随着生烃中心不断地从凹陷中心部位向东南部两条边界断裂的交汇处迁移,有效烃源岩分布面积逐渐变小,至H3Ⅱ-H3Ⅰ砂组,高效烃源岩仅分布在凹陷东南部两边界断裂的交汇处。

     2、构造演化过程控制了生储盖层的发育和配置

     泌阳凹陷的形成经历了晚白垩世初始发育期、古近纪主断陷期、古近纪末挤压抬升期和新近纪拗陷期四个发展时期。其中古近纪主断陷期是泌阳凹陷的主要成盆期,又可进一步分为初始断陷期、稳定断陷期、强烈断陷期和断陷萎缩至消亡期四个发展阶段。

    中始新世末期开始的强烈断陷阶段为泌阳凹陷主要目的层段核三段、核二段的发育时期。此时边界断裂活动强度大,山高水深,沉积物补给处于欠饱和-饱和状态,凹陷持续强烈下沉,与稳定断陷的大仓房期相比,气候由干旱转为潮湿,后期(H3上段-H2段)沉降活动逐渐减弱,而且气候再次转为干旱。这一时期在凹陷的深部位沉积了一套以暗色泥岩夹薄层粉、细砂岩为主的深湖相沉积,南部、东部断裂边缘发育杨桥、平氏、栗园、梨树凹等一系列大小不等的扇三角洲和低位扇砂体,北部斜坡带发育有古城、张厂、王集、候庄等三角洲沉积砂体,成为泌阳凹陷主要的生储盖层段。

    生油岩平均有机碳1.77%,氯仿沥青“A”0.2167%,总烃1219ppm,干酪根类型以腐殖腐泥型和腐泥型为主。由于凹陷地温梯度高达4.1℃/100m,成熟生油门限深度仅为1700—1900m,生油岩大部分都进入了成熟阶段,具有优越的生油条件。

    核三段各砂组砂岩发育,砂岩厚度百分率为20%,砂体在整个凹陷连片分布,仅在凹陷中心及东南缘两边界断裂的交汇处砂体发育较差。储层物性好,全凹陷平均孔隙度为18.5%,平均渗透率为355×10-3μm2,属中等到好的储集层。

    核三段泥岩是凹陷主要的区域盖层,它是由各个砂组内的泥岩盖层联合组成。区域盖层的剖面形态为南厚北薄的楔状,平面上则呈向东南收敛、向西北撒开的扇状。最大分布面积约为850km2,埋深在312-3396m,盖层最大厚度为1038m。

    核桃园组沉积时期发育的多个砂体均以扇状或指状从凹陷边缘伸入深凹生油区有效烃源岩体内,砂层与生油岩大面积接触,使凹陷中心的油源具有良好的输导层,排烃效率高。加之核桃园组是多旋回的沉积组合,生、盖层与储集层多处直接垂向间互,形成一个生、储、盖层纵横交错叠置的完整体系。

    3、构造控制各类油气藏的形成和分布

    泌阳凹陷各类油气藏在平面上分布的最大特点是受新生代构造分带性的控制。不同的构造区带由于地质条件不同,对油气藏圈闭的形成具有各自不同的控制因素,因此油气藏的圈闭类型及分布规律也不相同。油气藏圈闭类型的分布主要受构造单元的控制,同时也受到岩性组合、生储盖配置方式的控制。

     3.1北部缓坡带构造和地层圈闭油气藏形成的控制因素分析

     (1)掀斜式的继承性构造运动形成了北部缓坡带鼻状构造群

    泌阳凹陷的平面形态为“扇形”展布,凹陷南部受北西和北东走向的两条边界断裂所夹持,凹陷内沉积体几何形态为“楔状”,该沉积体在形成发育过程中与边界断裂呈长期稳定的相对升降,形成侧向挤压力偶,使沉积体褶曲变形,形成了北部缓坡带众多的南部狭窄、北部宽缓向南倾伏的鼻状构造群。北部缓坡带自西向东发育有前杜楼、古城、付湾、杨楼-王集-新庄、吴庄鼻状构造,由于这些局部构造一般形成时间较早,属同生构造,且多向深凹陷倾没,因此对油气聚集非常有利。

    (2)两组断层发育为油藏的形成提供了良好的遮挡条件

    北部缓坡带虽然鼻状构造发育,但其上倾方向若无断层遮挡,则不能形成圈闭,而北部斜坡带构造的又一特点恰是断层发育。这些断层的平面展布主要有北东向和北西向两组,其走向与斜坡走向平行或斜交而与油气运移的方向垂直或斜交,两组断层交错切割遮挡住油气向斜坡上倾方向运移的去路。断面倾向多为北倾而与斜坡地层倾向相反,多条正断层节节北掉而形成一系列阶梯状屋脊式断鼻、断块圈闭。因此认为,北东、北西向两组断层为油气藏的形成提供了良好的遮挡条件。

    (3)鼻状构造、断层、砂体的空间配置控制了断层-岩性复合圈闭的形成

北部缓坡带鼻状构造与砂体的展布具有较好的对应关系,即鼻状构造的轴向与砂体的轴向基本重合,鼻状构造的两翼往往也趋向于砂体的侧缘。北西或北东向的断层切割砂体形成上倾方向由断层遮挡、侧缘由岩性尖灭遮挡的断层-岩性圈闭油气藏。

    (4)区域不整合的存在构成了斜坡带浅层油藏得以保存的地质条件

    早第三纪末期,由于构造运动,地层抬升,北部斜坡带边缘核桃园组地层遭受强烈剥蚀并与上第三系地层呈角度不整合接触。早期形成的下第三系古油藏在遭受剥蚀时,受地表水的氧化、生物降解作用及轻质组分的直接散失,原油性质变稠,从而在斜坡边缘形成稠油封堵。加之区域性不整合面上的上第三系广泛发育一套砂泥岩成为区域性大面积的盖层,构成斜坡带浅层稠油油藏得以保存的地质条件,从而形成地层不整合遮挡型油气藏。

     3.2中部深凹带岩性圈闭油气藏的形成控制因素分析

     (1)地层层序发育演化控制了岩性圈闭的形成与分布

    深凹区是盆地的沉积中心地带和湖盆水体相对较深的地区,以较深水的暗色泥岩沉积为特征。由于远离沉积物源区,地层的堆砌样式主要受湖平面升降变化的控制。低水位体系域沉积时期,北部三角洲和南部扇三角洲不断向湖盆中央推进,其前缘及其远端的浊积扇进入深凹区,易形成砂岩透镜体圈闭。水进体系域沉积时期,湖平面快速上升,水体加深,水域扩大,北部三角洲继续向岸退积,南部扇三角洲的规模较小,所以在深凹区形成了分布广、厚度大、富含有机质的深湖相泥岩。高位体系域沉积时期,随着湖平面的相对静止和开始下降,在深水泥岩之上又沉积了三角洲前缘远端沉积物和浊积扇,也易形成砂岩透镜体圈闭。

    (2)白云岩层系缝、洞的发育是白云岩缝洞油藏形成的必要条件

    白云岩层系储集空间的形成往往与岩石类型密切相关。如溶蚀孔隙主要发育在含碱白云岩中,而含碱白云岩多与天然碱共生;揉皱孔隙多发育在纹层状白云岩和钙质页岩中,尤其是含盐类矿物较多的地层中更易形成;裂缝主要有层间裂缝、成岩裂缝和构造裂缝,又多以前二者为主。因此,白云岩层系的储集空间主要受岩相、成岩作用和局部构造控制,而油气分布又主要受白云岩层系本身的缝洞类型控制,受泥质白云岩或白云质泥岩、泥岩等非渗透性围岩包围即可形成白云岩油藏。

     3.3南部陡坡带构造和砂岩上倾尖灭圈闭油气藏的形成控制因素分析

     (1)边界大断裂长期的相对运动控制了构造圈闭的形成

    南部陡坡带地层以同生断层与张性基岩大断裂面直接接触,下第三系发育有小型的沉积差异压实作用和逆牵引作用形成的鼻状构造与背斜。边界断裂的同生活动使沉积块体向下陷落而派生的侧向压力,促使这些褶曲构造的形成,沉积差异压实作用又加强了一些局部构造的生长,如井楼、双河、栗园构造等。位于北东向边界断层中段旁侧的下二门背斜为一被断层复杂化的短轴背斜,早期具有逆牵引构造的发育特征,后期由于北东向边界断层强烈的右旋活动,形成了一系列与背斜构造轴向近于正交的正断层。上述这些鼻状褶曲与背斜构造成为油气聚集的有利场所。

    (2)差异沉降和后期不均衡抬升是形成大套砂岩上倾尖灭圈闭的主要因素

    泌阳凹陷南缘的平氏、栗园等扇三角洲砂体在核三段沉积时期总的态势呈东南向西北倾没的下倾状态。据沉积及构造发育史研究,核桃园组核二段沉积期开始,凹陷南部沉降幅度变缓,湖盆水体变浅,且凹陷北部抬升幅度渐趋增强,使平氏、栗园等扇三角洲砂体前缘逐渐向北抬升上倾,形成了多层幅度、面积不等的砂岩上倾尖灭圈闭。同时深凹陷核三段生油岩在核二段中后期-核一段沉积末期进入排烃高峰,油气开始初次及二次运移,早期圈闭形成与油气运移配置良好。廖庄期末大规模的不均衡构造抬升运动,使早期形成的砂岩上倾尖灭圈闭幅度急剧增加,最终形成了双河、赵凹-安棚等地区的较大面积多层位砂岩上倾尖灭岩性油气藏。

     结论

     泌阳凹陷油气的生成、运移和聚集与地质构造有着密切的关系。构造运动通过对沉积环境的控制导致烃源岩、储集层及盖层的形成,构造分带格局从根本上控制生油凹陷及生烃中心的分布。构造背景是油气分布和聚集的主要控制因素,直接地控制各类油气藏的形成和分布,控制油气聚集的范围和富集程度。凹陷在核桃园组沉积时期,唐河-栗园和栗园-泌阳两条交汇的边界断裂强烈活动,决定了凹陷东南部的安棚-安店一带成为整个凹陷的沉降、沉积中心和生油中心。围绕生油中心,各类油气藏成环带状分布。内环位于中部凹陷带,主要是生油岩和白云岩分布区,由于缺乏储层及有效圈闭,仅发育少量砂岩透镜体油藏和白云岩缝洞油藏;中环位于南部陡坡带,环绕盐湖南侧分布,紧邻深凹生油区,油源丰富,油气运移活跃,为大规模的构造油气藏和岩性油气藏发育带;外环位于北部斜坡带的外侧,鼻状构造和砂体配置有利,处于油气的有效运移距离内,加之断层发育,形成了众多的构造油气藏、断层-岩性复合油气藏和地层不整合油气藏。