二、不整合油气藏

二、不整合油气藏

(一)不整合圈闭的形成机理

不整合圈闭是指储集层上倾方向直接与不整合面相切并被封闭所形成的闭合低势区。储集层可以位于不整合面之上或之下(图4-31中B、C、D、E)。在不整合圈闭中,不整合面的封闭对圈闭的形成起主导作用,但同时也需要有其他因素(如构造因素或岩性因素)配合才能形成圈闭。不整合圈闭的闭合面积,同样是由不整合遮挡线与储集层顶面过溢出点的构造等高线联合构成的闭合区加以确定。

对于那些储集层在不整合面之上或之下,但没有与不整合面相切,而由其他因素形成的圈闭和油气藏,均不属于不整合圈闭及其油气藏(图4-31中A、F)。在有些油气藏中,虽有不整合,且它对圈闭的形成也起一定作用,但不是起决定性作用,如礁型油气藏,也不属于不整合油气藏。

图4-30 美国胡果顿气田的综合图

图4-31 不整合油气藏及其与非不整合油气藏的区别示意图

A、F—非不整合油气藏;B、C、D、E—不整合油气藏

(二)不整合油气藏的特点

不整合圈闭中聚集的工业性的油气称为不整合油气藏。它常具有以下一些特点:

1)不整合油气藏上倾方向为不整合遮挡所限,下倾方向油(气)水界面与油(气)层顶面构造等高线相平行或基本平行。

2)不整合油气藏的储集层岩性和产状多样。有碎屑岩,也有碳酸盐岩及其他岩类;既可以是层状,也可以是块状。储集空间以次生孔隙为主。

3)不整合油气藏多发育在地壳升降运动较频繁、沉积岩系之间沉积间断较多的地区,特别是沉积盆地的隆起和斜坡区,不整合现象普遍。频繁的地壳升降运动有利于形成这种类型的油气藏。

4)不整合油气藏伴随的圈闭类型较多。它既可形成中小型油气田,也可形成大型油气田。

(三)不整合油气藏的主要类型

根据储集层与不整合面的关系,可以将不整合油气藏分为2个亚类:不整合面之上和不整合面之下的油气藏。

1.不整合面之上的不整合油气藏

不整合面之上的不整合油气藏,就其实质而言,都是支撑砂岩圈闭中所形成的油气藏。不整合面位于储集层之下,并与其上倾方向相切,造成对储集层上倾方向的封闭作用。Rittenhouse(1972)将它分为4种类型,并建议分别称为湖崖(或海崖)圈闭、谷侧圈闭、丘冀圈闭和构造翼部圈闭(图4-32)。

图4-32 不整合面之上的不整合圈闭和油气藏(据Rittenhouse,1972)

A—湖(海)崖圈闭;B—谷侧圈闭;C—丘冀圈闭;D—构造翼部圈闭

在这一类油气藏中,委内瑞拉东部马图林盆地的夸仑夸尔油田是少有的不整合面上的大油田之一。该油田(图4-33)的主要生产层为上新统陆相夸仑夸尔组,不整合于中新统和下第三系之上,产油层最厚达233m,平均63m,可分8个砂层组。油层上倾方向不整合起主要封闭作用。此外,岩性尖灭、沥青封闭等多种因素在不同层组中均起一定作用,实际上是一多因素结合的地层圈闭。

2.不整合面之下的不整合油气藏

该类型是不整合油气藏的主体。储集层可以由碎屑岩、碳酸盐岩等沉积岩层组成,也可以由变质的结晶基岩组成。无论哪一类储集层都受程度不等的褶皱、断裂以及侵蚀作用改造,从而形成不同的内幕构造和古地貌特征。

Rittenhouse(1972)根据不整合的古地貌特征——成熟程度,将不整合面之下的不整合圈闭分为青年、成年和老年期地层圈闭。

图4-33 委内瑞拉东部马图林盆地的夸仑夸尔油田平面及剖面图(据Borger,1952)

图4-34 不整合面之下的不整合圈闭和油气藏(据Rittenhouse,1972)

A—脊部;B—谷地;C—陡坡;D—斜坡

青年期不整合圈闭包括谷翼和谷肩圈闭(图4-34,ⅠA、ⅠB)。成年期不整合圈闭可以存在于古地貌突起(或潜山)的脊部、斜坡、陡坡,也可以存在于谷地中。在它们之中所形成的圈闭和油气藏分别称为脊部、斜坡、陡坡和谷地圈闭和油气藏(图4-34,ⅡA,ⅡB,ⅡC,ⅡD)。老年期地形起伏微弱,其中形成的圈闭和油气藏称为削平的圈闭和油气藏。

一般来说,青年期地层圈闭和成年期的斜坡和谷地圈闭及油气藏具有较大的隐蔽性,较难发现;潜山,特别是大型的潜山圈闭和油气藏较易于发现和勘探,也是最重要的不整合油气藏。老年期的削平圈闭和油气藏可以是大型低平隆起的块状油气藏,也可以是在区域性隆起背景上形成的若干断续分布的油气藏,特别是碳酸盐岩发育区的削平油气藏。

潜山油气藏,是指位于区域不整合面之下较老地层的凸起含油气体,其烃源主要来自上覆及侧向较新烃源岩,不整合面或断面是油气运移的通道。其形成具有侵蚀、相对于四周局部凸起、被新地层覆盖三个基本特点。按储集层的岩类可分为三大类:碎屑岩、碳酸盐岩和结晶基岩潜山。

由碎屑岩组成的潜山型大油田以阿尔及利亚的哈西·迈萨乌得复背斜上的哈西·迈萨乌得大油田、埃尔加西-埃尔阿格莱布、埃尔劳得-巴久尔等油田,澳大利亚的哈利布特大油田、利比亚的萨里尔大油田等最为著名。

哈西·迈萨乌得油田(图4-35)的主要储集层为寒武-奥陶系砂岩,在油田范围内为一秃顶背斜,志留系及上古生界均缺失,巨厚三叠系膏盐层直接不整合于其上,形成良好的封闭条件,生油层志留系页岩分布在油田的东部外围区。

图4-35 阿尔及利亚哈西·迈萨乌得大油田(据Balducchi & Pommier,1970,修编)

1—寒武系;2—埃尔加西砂岩;3—埃尔加西粘土;4—含气砂岩;5—含气石灰岩;6—志留系;7—泥盆系

以碳酸盐岩为主的潜山油气藏甚多。因碳酸盐岩易于破裂和溶蚀,能形成孔、洞、缝相结合的巨大而性能良好的储集体,成为油气聚集的有利场所。意大利格罗托尔列-费拉琴纳气田(图4-36)就是实例之一。

结晶基岩组成的潜山型油气藏,特称为基岩油气藏。近30年来,人们对基岩油气藏的研究和勘探颇为重视。关于基岩油藏,Landes(1959,1969)和潘钟祥教授(1982)的论文均做了十分系统的论述。

按照Landes(1960)的意见,所谓基岩油气藏是指油气储集于沉积岩基底结晶岩系(变质岩和岩浆岩)中的油气藏。基岩油气藏与上覆沉积岩层中油气藏的区别,在于烃源岩层不会存在于储集岩之下。基岩油气藏中的油气可以有3种来源:①上覆烃源岩;②基岩旁侧较低部位的烃源岩;③基岩旁侧较低部位的油气藏因倾斜或超载而向上倾方向溢出,进而运移到基岩中去。总之,基岩油气藏中的油气来自不整合面之上的沉积岩系烃源岩层,且以不整合面或断层为油气运移的主要通道。

基岩储集层以裂缝性为主,部分为基岩周围的残积砂。构造运动和风化作用是产生裂缝的主要营力。裂缝储集层的发育与构造运动强度、风化作用时间的长短和基岩本身的特征有关。

图4-36 意大利格罗托尔列-费拉琴纳气田

1—砂岩;2—泥岩;3—石灰岩;4—含气砂岩;5—含气石灰岩;6—断层

基岩油气藏的盖层可以是由沉积岩层底部直接覆于基岩之上的非渗透性岩层组成,也可以由沉积岩层稍高部位的非渗透性岩层组成。在后一种情况下,沉积岩底部的渗透性岩层与下覆基岩一起,组成统一的含油气带。

由于不同地区、不同构造背景的基岩具有不同的时代,因此,基岩油气藏的储集层就有不同的时代:前寒武纪、古生代,甚至是中生代。

前寒武系基岩油气藏,国内外都有发现。美国堪萨斯州中央隆起上的一系列油田如克拉夫特·普鲁萨和利比亚奥季拉油田,都是这类油气藏的著名实例。我国下辽河坳陷的兴隆台油田亦有前寒武系基岩油藏。

古生界基岩油气藏以我国酒西盆地鸭儿峡油田和委内瑞拉的拉巴斯-马拉油田的基岩油藏为代表。

中生界基岩油气藏在美国加利福尼亚州南部的几个山间盆地比较多。那里至少在5个油田中发现有中生界基岩油藏。除圣马利亚油田基岩油藏的储集层为裂缝性轻变质砂岩外,其他均为裂缝性片岩。

基岩油气藏裂缝性的发育情况,对油气分布有着重要的影响。残积砂一般仅分布在潜山的围翼或斜坡上,与残积砂有关的基岩油气藏仅分布于潜山的坡上。在潜脊上因缺失残积砂而不产油气。对于裂缝性基岩油气藏来说,油气分布主要取决于组成基岩的裂缝发育情况,潜脊基岩裂缝发育时,一般油气聚集于潜脊;当潜脊裂缝不发育时,油气可能聚集于坡上或其他裂缝发育的地带。一般来说,基岩暴露的时间愈长,储集性愈好。

潘钟祥教授(1982)则将基岩油气藏的概念扩大。将那些构成中新生代盆地基底的前中生界(即古生界-元古宇)沉积岩系中所形成的不整合面之下的潜山型油气藏中,凡油气源来自不整合面之上沉积岩系的,亦称为基岩油气藏。这对我国华北地区奥陶系—震旦系中潜山油气藏的勘探起重要指导作用。