济阳坳陷凸起带浅层气成藏主控因素及模式

时间：2024-07-28

段海凤

（中国石化胜利油田分公司地质科学研究院，山东东营 257015）

0 引言

济阳坳陷经过20 多年的勘探，平面上已在4 个凹陷（东营、沾化、车镇、惠民），7 个凸起（孤岛、埕东、义和庄、陈家庄、滨县、青城、广饶），2 个中央隆起带（东营、惠民）和2 个斜坡带（东营南斜坡、沾化南斜坡）发现了天然气，与石油一样，形成了一个完整天然气藏系列，按地域分布，基本上遍布整个济阳坳陷。对济阳探区的浅层天然气（埋深800～1 500 m）进行了资源评价，总资源量为1 042×108m3，目前探明程度为34.4%，仍有约700×108m3的浅层天然气有待探明。通过对济阳坳陷浅层天然气探明储量的统计，65.3%的探明天然气集中在凸起带。

济阳坳陷凸起带是在下第三系基岩背景上发育的大型披覆背斜构造。该构造与洼陷相连，甚至多面临洼，油源非常丰富。凸起带浅层气藏［1］的分布表现出较强的规律性，单个气藏都是孤立的小型或微型气藏，但在富集区带上又呈集中的成片分布，具有较高的开采价值。

目前胜利油区深层气没有形成产能的有效接替，深层天然气探明程度较低，后备储量不足，因此加大浅层气藏的勘探和开发力度，寻找类似的气田并快速有效地进行开发，对缓解能源紧张和该类气藏滚动勘探和开发起着重要的作用。

1 凸起带浅层气藏类型及分布规律

1.1 气藏类型多且分布广

济阳坳陷天然气藏类型较为丰富，按圈闭的成因和性质可划分为构造、岩性、地层3类6种类型气藏，其中以砂岩透镜体岩性气藏最为多见，其次为构造—岩性气藏。浅层气藏分布广，几乎在生油洼陷周缘地带的馆陶组和明化镇组中均可形成。

1.2 气藏分布与富集受断层控制

济阳坳陷第三系构造变动的主要形式是断裂。这些断裂包括控凹（洼）大断层、（洼）凹陷内部断层和斜坡带沟通下第三系的阶梯状断层。断层是网毯式成藏体系［2］中“网”的主要组成部分，它沟通了源岩与储层，使油气沿断层向上运移至浅层，在有利部位形成断层—岩性、岩性等气藏。不同级别的断层对沉积发育、构造形成和油气聚散有不同的控制作用。其中控凹断层产生早、延伸长、断距大、继承性强，控制着古生界潜山及上覆披覆背斜构造的形成，成为油气运移的主要通道；作为控凹断层所派生出的次级断层形成一条断裂带，成为油气分布聚集的网络。因此，断层的发育程度是决定新近系浅层气是否富集的一个重要因素，对油气聚散有明显的控制作用。

1.3 气藏与稠油油藏共生且分布在外环

受温度和压力的控制，济阳坳陷天然气藏呈环带状分布，自坳陷中心向外缘天然气呈溶解气—气顶气—气层气的环状分布状态。高温高压条件下，天然气呈溶解状态赋存于原油中，当油气以混相形式沿断层和不整合面等通道向盆地上倾方向运移时，随地温降低以及地保压差的减小，呈溶解状态的气体从石油中脱离，成为游离的气体。由于天然气比石油活跃，运移距离比油藏远得多，气藏的形成就是这些游离气体聚集的结果，一般表现为气顶气和气层气两种产状。勘探实践表明，馆下的气藏一般为气顶气藏，底部为稠油油藏，稠油的上方及侧上方为气藏，在明化镇组地层中发现了大量的气层气藏。

1.4 浅层气主要分布在东营和沾化凹陷新近系地层中

对已探明的浅层气储量进行分区统计，沾化凹陷气层气占探明储量的56.07%，东营凹陷占30.96%，为浅层气的主要富集区。由于坳陷东部的沾化、东营凹陷厚层泥质岩发育广泛，烃源岩有机质类型较多、含量丰富、演化程度高，对浅层气藏的形成与保存十分有利。同时对气藏探明储量深度和层位进行了统计，埋深在800～1 500 m 间的气藏占了绝对优势，为81%，含气层位以明化镇组和馆陶组为主，约占总储量的80%。

1.5 气藏规模小，分布零散，储集物性好

大多数气藏为小型气藏。大于50×108m3的只有平方王气藏；（30～50）×108m3的有孤东、孤岛、垦西3个区带；（10～20）×108m3的气藏有永安镇、飞雁滩和花沟地区；小于10×108m3的气藏有22 个。气藏埋藏浅，一般小于1 500 m，呈透镜状分布，砂体分布零散，面积小、地质储量小。浅层气藏沉积物以泥岩为主，砂岩颗粒较细。砂岩埋藏浅，成岩性差，孔隙度高，渗透性好，孔隙度一般在30%左右，渗透率为800～1 500 mD，属高孔高渗储层。

2 凸起带浅层气成藏与分布的主控因素

根据同位素［3-4］、轻烃等各项指标的对比分析结果，该区天然气碳同位素值与烃源岩甲烷碳同位素值十分接近，吻合较好，说明凸起带上的浅层天然气主要来源于相邻或临近洼陷沙河街组的烃源岩，为油气共生窗内形成的油型气，见表1。可见该区浅层气成藏的关键是油气如何运移和聚集的。

表1 研究区天然气碳同位素值与烃源岩碳同位素值对比表

2.1 良好的储盖组合

济阳坳陷上第三系沉积相的演化大致经历3个阶段，即馆陶组早期冲积扇—辫状河发育阶段，馆陶组中期至晚期辫状河—低弯度曲流河发育阶段，明化镇早期泛滥平原亚相广泛发育的高弯度曲流河发育阶段。储层类型十分丰富，储集砂体主要包括河道充填砂体、河道边缘砂体、决口扇砂体、泛滥平原砂体。这些砂体埋藏浅，压实程度低，物性好，即使泛滥平原相及河道间砂体也具有较高的孔、渗条件。明下段和馆一段是济阳坳陷凸起带上浅层气藏的主要含气层位，天然气主要分布在泛滥平原亚相，河道边缘亚相。

济阳坳陷馆陶组一段至明化镇组下段泛滥平原相泥岩为盖层，覆盖全区所有凸起，分布较稳定，控制着浅层气的聚集成藏和分布。各类储集砂体呈透镜状、条带状夹于厚层泛滥平原亚相泥质岩，构成了有利的储盖组合类型，如图1。

2.2 有利的运移通道和丰富的圈闭类型

济阳坳陷上第三系构造变动的主要形式是断裂。断层发育对油气聚散有明显的控制作用。济阳坳陷已发现的气藏（田）大多受断层控制或与断层有关，而且由于断层活动多期性，在不同层位地层中形成多期圈闭，往往断层活动到什么层位，天然气就运移到什么层位圈闭中聚集成藏。凸起带多以断层和不整合面与生烃凹陷相通，有利于天然气运移。同时凸起带中发育多种构造圈闭、构造—岩性圈闭，是最有利的聚气构造。

图1 济阳坳陷浅层气藏气井储盖组合分析图

3 凸起带浅层气成藏模式

凸起带是在前第三纪基岩背景上发育的第三系披覆构造［5-7］。该带天然气成藏主要取决于盖层、断层以及不整合面等油气运移通道。根据披覆构造形成时间、储集层特征、圈闭类型和油气分布特点，可以把凸起带浅层气成藏模式细分为3种。

3.1 双断式凸起带成藏

以孤岛凸起含气区为例，如图2所示。孤岛披覆背斜构造［8］位于沾化凹陷东部，为下第三系形成的披覆构造。凸起南北均为大断层，新近系覆盖了整个凸起，圈闭面积100 km2，闭合高度110 m。背斜南北两侧以陡倾断层与生烃洼陷沙河街组烃源岩相通，轻质组分开始分离，油气沿断层向背斜中的馆陶组及浅层运移，重质组分则在低级别圈闭中聚集，易形成下油上气的分布格局。在南北方向上，油气分布受断层控制，东西方向受背斜形态控制，含油气段较长，可达230 m，储集层横向变化较大。

1）储盖层。储层主要为馆陶组河流相砂岩，馆一段和明化镇组下部泛滥平原相泥岩为盖层。

2）气藏类型。发育有披覆背斜构造油气藏、岩性气藏、地层不整合气藏、构造—岩性气藏，砂岩透镜体岩性气藏为主。

3）其他实例。济阳坳陷具有类似特征的油气藏还有孤东油气田和埕东油气田等。

图2 双断式凸起带成藏模式图

3.2 单断式凸起带成藏

以单家寺凸起含气区为例，如图3所示。单家寺含气区所处区域背景为滨县凸起［9］东南坡和凸起顶部。下第三系地层向凸起层层超覆减薄和尖灭。上第三系馆陶组地层在凸起顶部直接覆盖于基岩之上、明化镇地层整合覆盖全区。滨县凸起基岩由前震旦系花岗片麻岩组成，上覆地层自下而上依次为馆陶组、明化镇组。背斜构造南北以长期继承性活动的边缘断层与洼陷生烃源岩相接，天然气沿断层和不整合面同时进行垂向和侧向运移。该区发育3套含气层系，具体如下。

1）储盖层。除馆一段和明化镇组下部曲流河砂岩外，还有馆二段和馆三段辫状河砂岩及太古界花岗片麻岩。明化镇组下部和馆一段泛滥平原沉积的泥岩为直接盖层，其中前震旦系为该区基岩。岩性为角闪斜长片麻岩，局部具有分布不均的裂缝孔隙。油气主要沿断层和风化面运移并在风化壳附近富集，如单66 井，在1 076～1 100 m 井段中7 mm 气咀试气64 201 m3／d。

图3 单断式凸起带成藏模式图

2）气藏类型。砂岩透镜体岩性气藏、构造—岩性气藏、地层不整合遮挡气藏和地层超覆不整合气藏。

3）其他实例。具有此类特征的气藏还有陈家庄凸起［10］气藏等。

3.3 其他凸起带成藏

以林樊家凸起［11］含气区为例，如图4。其构造位置位于东营凹陷与惠民凹陷之间，是一个在中生界低隆起上发育起来的构造，构造比较简单，馆陶组底面为北东倾向的单斜构造，构造南部被林南断层切割，该断层控制了林樊家凸起构造的形成和发育。凸起基底主要由前第三系地层组成，其上为上第三系馆陶组、明化镇组地层及第四系地层直接披覆于基底之上。凸起在构造上极不对称，该区主要发育一组近东西向的主断层，其中南部以林南断层与凹陷相通，北部为第三系地层层层超覆于凸起的边界形成角度低缓的斜坡带。该区的天然气主要由生油凹陷沿林南断层和次生断层运移到馆陶和明化镇组地层聚集成藏。本区已知的含气层系主要为明下段。

1）储盖层。储集砂体主要包括河道充填砂体、河道边缘砂体、决口扇砂体，这些砂体埋藏浅，压实程度低，物性好。由于明下段曲流河沉积特征，各类储集砂体呈透镜状、条带状夹于厚层泛滥平原亚相泥质岩，构成了该区有利的储盖组合。如林气1井在792.3～796.9 m 井段的河道边缘砂体中6 mm 油咀获日产43 660 m3的高产天然气流。

2）气藏类型。以砂岩透镜体岩性气藏、构造—岩性气藏为主。

3）其他实例。青城凸起气藏也属于此种类型。

图4 其他凸起带成藏模式图