Geological Conditions and Entrapment Models of Outcrop Trap Reservoirs
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摘要: 露头油藏是一种潜水面控制的特殊油藏, 研究它可以丰富石油地质理论和指导干燥盆地的勘探.通过理论研究和对吐哈盆地七克台油田分析认为, 露头油藏形成于潜水面埋深较大、油源丰富、发育露头圈闭的盆地.这种油藏有2种成藏模式, 一种是在削顶背斜的翼部形成的, 另一种是在侧向岩性封堵的单斜上形成的.露头油藏具有埋藏浅(深度几十至几百m)、形成时间晚、储集层物性好(孔隙度一般大于1 5 %)的特征。Abstract: Outcrop oil reservoir is a special reservoir controlled by water table. Theoretical analyses and detailed studies of the Qiketai oilfield in the Tuha basin showed that the outcrop oil reservoirs were formed in basins with deeply-buried water table, rich source of oil and outcrop traps. There were two entrapment models for the outcrop reservoirs. One model was that outcrop reservoirs developed in the wing of an outcrop anticline. The other model was that the outcrop reservoir occurred in the monocline that was laterally sealed by lithology. The outcrop reservoirs were usually characterized by small burial depth (tens to hundreds of meters), late accumulation and usually good reservoir porosity and permeability (the porosity was usually higher than 15%).
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Key words:
- outcrop trap reservoir /
- water table /
- outcrop anticline /
- monocline /
- Qiketai oilfield
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露头油藏是一种形成于露头背斜翼部或盆地边缘单斜上依靠潜水面控制的特殊油藏.据1998年加拿大学者Gies介绍, 美国德克萨斯州发现的露头油藏的可采储量超过1× 108 t(庞雄奇等, 2002).本文主要探讨这种特殊油藏的形成条件和勘探前景.
1. 露头油藏的形成条件和成藏模式
1.1 露头油藏的形成条件
露头油藏的形成条件有3个: (1)存在露头圈闭, 露头圈闭可以是削顶的背斜, 也可以是侧向受岩性封堵的单斜, 圈闭的储集层顶底发育隔层(非渗透性盖层); (2)所在地区气候干燥, 潜水面埋深较大, 有利于油藏的保存; (3)盆地深部油源丰富, 油藏规模主要取决于油源的丰富程度.
1.2 露头油藏的基本特征
(1) 露头油藏发育于削顶背斜翼部或盆地边缘的单斜上, 埋藏浅, 一般为几十至几百m.(2)油藏依靠潜水衬托, 分布于地下潜水面附近, 具有隐蔽性. (3)储集层物性好, 储集层上下地层岩性致密, 形成顶隔层和底隔层.(4)油藏晚期形成, 为原生油藏, 石油聚集大于散失或聚散呈动态平衡.一方面, 由于没有垂向封闭条件, 石油会挥发散失; 若潜水面上涨, 油藏埋深变浅, 石油还会随着潜水面上升至地表而散失; 另一方面, 盆地深部油源丰富, 石油会不断运移补给油藏.(5)油藏无压力, 采油靠重力方式驱动.
1.3 露头油藏的形成模式
露头油藏是石油在自身的重力和地下水的浮力达到平衡时聚集在露头圈闭中形成的, 就像一个水容器的水面浮着木块一样(图 1).露头圈闭相当于水容器, 地表下的潜水面相当于水容器中的自由水面, 露头油藏中的油就好象浮在水面的木块.水面上升, 木块随着升高.地下潜水面上涨, 油藏埋深变浅. 若原油随着潜水面上升至地表, 就形成油苗.
露头圈闭有2种类型, 一种是削顶的背斜, 另一种是侧向岩性封堵的单斜.削顶背斜露头圈闭形成的油藏分布在背斜的翼部, 在平面上呈环带状.单斜露头圈闭形成的油藏分布在优质储集砂体发育的单斜上, 平面上呈块状.
露头油藏的分布不同于常规油藏, 由于它与构造抬升、剥蚀作用和潜水面等对油藏起破坏作用的地质因素有关联, 因而不被人们注意, 这类地区在传统地质学理论上被列为油气勘探禁区.一些大型露头背斜构造虽然被钻探过, 但是由于这些探井一般设计在构造顶部, 即便已经在翼部形成了露头油藏也不容易被发现.因此对露头油藏要通过地面地质调查、水文资料分析和地面化探等方法来进行预测和勘探.
2. 露头油藏实例分析
我国西部吐哈盆地气候干燥, 潜水面埋深较大, 油气资源丰富, 火焰山和七克台等背斜出露地表, 十分有利于露头油藏的形成和保存.七克台油田是20世纪50年代在吐哈盆地发现的小油田, 以前认为它是一个稠油遮挡的构造-岩性类型油藏(翟光明等, 1995).
2.1 产状特征
七克台油田位于台北凹陷东南部七克台背斜台孜高点的北翼.七克台背斜是一个倒转背斜, 其轴部被北倾逆冲断层所切, 南翼深埋于地下; 北翼遭剥蚀, 地表所见为北倾单斜, 由中侏罗统西山窑组—新第三系组成, 地层倾角由老到新为70°~ 15°; 北翼七克台组油层暴露地表, 丰富的油砂沿地层走向延伸4 km; 无构造圈闭条件, 东西两端由于岩性变致密, 形成侧向封堵(图 2).
图 2 吐哈盆地七克台油田综合图[据翟光明等（1995）修改]Fig. 2. Integrated map of Qiketai oilfield in Tuha basin (modified after Zhai et al.(1995))2.2 储集层条件
七克台油田储集层发育中侏罗统七克台组下段(J2q1), 岩性为灰绿、灰黄色砂岩与灰绿、灰黑色泥岩互层, 夹薄层碳质泥岩.该层厚38~ 61.5 m, 纯砂岩厚20.6 m, 产油层平均有效厚度3.8 m.七克台组上段岩性为纯泥岩, 形成了顶隔层, 三间房组上部主要是泥岩, 形成了底隔层.
七克台组含油砂层只在东西向4 km范围内分布, 向东西两侧砂岩厚度变薄, 物性变差, 未见含油. 产油区储层孔隙度一般大于15%, 渗透率为1.61× 10-3~ 68.18× 10-3μm2, 含油饱和度为16%~ 45%.东西两侧无油区孔隙度只有7%~ 10%, 渗透率均小于1× 10-3μm2, 向下倾方向有变好的趋势.
可见, 七克台油田的储集层物性好, 属中—高孔隙度、中—低渗透性能、低含油饱和度的孔隙性储集类型.
2.3 流体性质
七克台油田原油属低密度、低粘度、低凝固点、低硫、贫胶、石蜡基质石油, 质量好、轻质馏分高(表 1).油田水矿化度为16 950 mg/L, 性质属于较高矿化度的NaCl和Na2SO4型, 说明油田保存条件不好.
表 1 七克台油田原油性质Table Supplementary Table Crude oil nature of Qiketai oilfield
2.4 油藏类型
该油藏产油方式独特.由于深井有油, 浅井无液, 说明油是从高处油层中向井筒里渗入而被捞出. 据农民挖的土井观察, 初期无水, 只见油滴从井壁渗入井底, 后期才有水渗入.该区潜水面埋深在120 m上下起伏, 油层埋深小于500 m, 油柱高度400 m, 油层下倾深处只产水不产油, 说明有底水衬托.有油水边界存在, 但没有压力, 故是靠重力方式驱动.地表虽有少量被氧化的重质油, 但由于油藏没有压力, 所以并非稠油封堵.但稠油对抑制稀油挥发散失有一定的作用.
综上所述, 七克台油藏无构造圈闭条件, 侧向受岩性封堵, 靠潜水衬托, 应是一个露头油藏.
3. 露头油藏的研究意义
对露头油藏的研究不但可以丰富和发展油气地质理论, 而且对于依靠传统地质理论找油陷入困境的一些盆地油气勘探, 有望带来油气勘探思路的扩展和勘探成效的提高.我国西部盆地石油资源丰富, 新构造运动对盆地作用强, 露头背斜发育(汤良杰等, 2002; 曾联波等, 2002; 徐风银等, 2003), 气候炎热干燥, 潜水面埋深较大(可达几十~几百m), 石油地质条件十分有利于露头油藏的形成.地表大量的油气显示为寻找露头油藏提供了线索, 油苗大量发育区被形象地描述为“石油沟”、“油泉子”等(翟光明等, 1990; 陈建平等, 1999; 高先志和陈发景, 2002) (图 3), 这预示着在我国西部开展露头油藏勘探具有广阔前景.
图 3 柴达木盆地西部地表背斜及油苗分布Fig. 3. Outcrop anticline and oil seepage distribution in west Qaidam basin4. 结论与讨论
露头油藏是一种依靠潜水面控制的特殊油藏. 它发育于削顶背斜的翼部或盆地边缘单斜的地下潜水面附近, 埋藏浅, 但具有隐蔽性; 油藏形成晚, 石油聚集大于散失或聚散呈动态平衡; 储集层物性好; 油藏无压力, 靠重力方式开采.
目前对露头油藏的研究还处于初步阶段, 有些问题还需要进一步探讨, 如: 露头油藏无需稠油封堵, 但它与稠油封堵的油藏可能有一定的过渡关系; 油藏有效储层的物性下限会比常规油藏的高, 其值需要通过实验等方法进一步确定; 由于油藏无压力, 靠重力方式开采, 采收率会比较低, 其值也需深入研究, 以便勘探开发时做好经济评价.
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图 2 吐哈盆地七克台油田综合图[据翟光明等（1995）修改]
Fig. 2. Integrated map of Qiketai oilfield in Tuha basin (modified after Zhai et al.(1995))
图 3 柴达木盆地西部地表背斜及油苗分布
Fig. 3. Outcrop anticline and oil seepage distribution in west Qaidam basin
表 1 七克台油田原油性质
Table 1. Crude oil nature of Qiketai oilfield
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