1.胶莱盆地的油气显示
胶莱盆地无论在露头区,还是浅井钻探中都发现许多油苗,其特点是分布广、数量多、类型产状多样。油气显示集中分布在胶莱盆地东北部的莱阳地区和牟即断裂带,油气显示最多的层位是水南段,表明水南段是最主要的烃源岩,同时油气运移距离不大。根据盆地原型特征,牟即断裂带是胶莱盆地的莱阳组沉积-沉降中心,是烃源岩发育的重要场所,是潜在的生油洼陷。但该带受后期构造变形和隆升剥蚀的强烈改造,大部分莱阳组地层暴露地表,先期形成的油气由于断裂活动遭受破坏,使油气逸散,所以地表油气显示较为丰富。油气显示有含油、油味和沥青三种,露头以沥青为主,浅井岩心有原油显示。油气显的规模大小不均,如诸城皇华店龙旺庄段砂泥岩裂缝中的高蜡沥青细脉,脉最宽处为2~3cm;莱阳曲格庄段砂岩中的沥青脉,宽者达1~5cm;莱阳ZK2井,在井深43~147m有7处裂隙含油。栖霞ZK3孔井深115~193m也见裂隙含油6处。
在垂向上,除了水南段以外,莱阳组其他各段也均有少量油气显示。在王氏组和第四系也有少量油气显示。油气显示的类型多样,其中以含油与沥青最多;含油显示的岩石包括含砾砂岩、砂岩、粉砂岩、泥页岩。
以上油气显示说明胶莱盆地发育演化中确有油气生成运移的过程。油气显示多集中于水南段,说明水南段本身就是盆地内最主要的烃源岩,且部分逸散到地表。
2.胶莱盆地的储层
沉积盆地发育过程中具有明显的沉积旋回,这种旋回性反映在沉积剖面上是砂、泥岩纵向上有规律的交替。岩性上出现粗—细—粗、红—黑—红的变化,形成了生储盖组合的交替。根据胶莱盆地各组的沉积特征分析,莱阳组龙旺庄段和曲格庄段砂岩单层厚度大,可能是盆地主要储集层段;水南段薄层粉砂岩也可作为储集层,但由于压实作用强烈,孔隙不发育,是本区次要储集层。盆地中莱阳组发育的各种类型砂岩体以岩屑砂岩为主。根据岩屑成分不同,可分为两类:一类是富火山岩屑的岩屑砂岩;另一类是以花岗岩、混合花岗岩或其他变质岩或长英质岩屑为主的岩屑砂岩。砂岩类型与沉积相带分布密切相关。根据沉积相研究成果,胶莱盆地的沉积相类型包括冲积扇相、河道相、三角洲相、滨湖相、浊积岩相。其中河流相中的河道相、三角洲相的三角洲前缘亚相、湖沟相中的浊积岩相砂岩均应为有利的储层。但由于受到后期不同类型的改造作用,岩石均较致密,以钙、泥质胶结为主。
根据地表样品测试分析结果,砂岩孔隙度一般小于16%,岩石渗透率很低,大部分小于1×10-3μm2。莱阳龙王庄剖面系统取样分析结果表明,水南段、龙旺庄段、曲格庄段碎屑岩孔隙度相对较高,马耳山段相对较低,平均孔隙度11%,整个莱阳组渗透率均很低,说明岩石的储集性能较差,属低孔特低渗储层。这与岩石的致密胶结和岩石处于高成岩作用阶段有关,钙质、硅质胶结,粘土矿物伊利石化,石英、长石的次生加大等成岩作用把岩石绝大部分原生孔隙充填,再加上次生溶蚀孔隙不发育,必然导致岩石孔渗条件差,这对储集油气来说是不利的。
另外,青山组、王氏组为潜在的储层,青山组为复杂的火山岩、火山碎屑岩系,孔隙发育,同时构造裂隙发育,其储集物性会更好。王氏组是河湖相沉积,砂岩类型多,成岩作用较弱,孔隙度平均值131×10-3μm2,说明其出储集物性较好。青山组和王氏组由于裂隙的沟通作为次生油气储集层是可能的。
尽管胶莱盆地莱阳组砂岩层岩石致密,孔渗性能很差,但由于胶莱盆地后期构造变形改造的结果,致密岩石中构造裂隙发育,这必然大大地改善了莱阳组砂岩体的储集性能,弥补原生孔隙性差的不足。
3.胶莱盆地的盖层
在胶莱盆地中,莱阳组各段均有泥岩发育,可以成为储集层的直接盖层。致密的粉砂岩、火山喷发岩等也可以成为区域盖层。青山组火山岩和王氏组砂泥岩是良好的区域盖层和承压层。这些盖层封堵的有效性受到后期构造活动的影响和裂缝的发育而降低,只有在凹陷区相对稳定的地区,封盖效果比较好。
此外,胶莱盆地是一个受到后期强烈改造的断陷盆地。在残留的凹陷中,除青山组外,白垩系发育各种类型的沉积砂体,断裂活动形成的断块,构造运动形成的不整合,加上各期岩浆活动等,可形成多种类型的圈闭。
断块圈闭:胶莱盆地断块构造发育,王氏期后EW向、NE向、NW向断裂还继续活动,说明断裂的开启性明显,不利于油气的封堵,但从断裂的活动顺序看,EW向、NW向断裂活动停止较早,因此,EW向、NW向断裂所形成的断块圈闭对储集油气更为有利。断块圈闭构造发育的有利地区包括:莱阳凹陷、姜山洼陷、诸城凹陷南坡带等。在莱阳凹陷,目前已识别出和落实了多个断块圈闭构造。这些断块圈闭往往与2组以上不同方向断裂所夹的小块体有关,圈闭高点埋藏深度为1000~1700m,圈闭幅度100~150m,圈闭面积4~7km2。
背斜圈闭:胶莱盆地在其形成和演化过程中,经历了多期的构造挤压变形而发生反转,在盆地中形成了规模不等的褶皱构造,为油气聚集提供了重要的圈闭构造。其中,有2次构造挤压反转:一次发生在早白垩世晚期,即青山组或大盛组沉积末期,挤压方向为NW-SE向,在盆地中形成NE-SW向褶皱构造;另一次发生在古新世晚期,挤压方向为NE-SW向,在盆地中叠加了NW-SE向褶皱构造。早期挤压作用比较强烈,沿主要断裂带两侧,莱阳组地层发生显著的褶皱变形,形成背斜圈闭。莱阳凹陷山前店地区发育一系列短轴背斜,是背斜圈闭的有利地区。在这一带,已识别出多个背斜圈闭,如朱儿宅雀背斜、姜家夼背斜、瓦马断背斜等,这些背斜沿东陡山断裂西侧发育,轴向NE-SW,是早白垩世晚期NW-SE向构造挤压作用形成的。背斜高点埋藏深度一般为800~1100m,圈闭幅度100~200m,圈闭面积1~3km2。
岩性-地层圈闭:莱阳期沉积相类型多,形成各种砂体,因此,地层圈闭类型也较多。透镜体型岩性圈闭,包括沉积砂岩体圈闭、滩坝砂岩体圈闭等,一般形成早,与烃源岩紧密相连,因此,其有效性更好。此外,大野头凸起周缘可出现地层超覆圈闭。
4.郯庐断裂带对胶莱盆地生储盖组合的影响
由于郯庐断裂活动造成胶莱盆地内部断裂活动、构造抬升及火山活动,从而对盆地内油气藏的后期保存条件具有不同程度的破坏作用。现今油气主要保存在残留凹陷中,因此,残留凹陷的保存条件成为该地区油气勘探能否取得突破的核心问题之一。
(1)油气保存单元
对于改造型盆地而言,保存单元的确定是开展盆地油气资源评价的基础。根据胶莱盆地生储盖组合特征,可以划分出4个含油气保存单元,分别位于莱阳凹陷、姜山洼陷、高密凹陷和诸城凹陷。这些凹陷或洼陷均为残留凹陷或洼陷,凹陷或洼陷中含油气的保存是由于晚白垩世—古新世的伸展沉降和沉积作用的结果。因此,每个保存单元含油气系统存在很大差别,这需要对这些保存单元的盆地原形特征和沉积相沉积进行具体分析。
莱阳凹陷保存单元:该保存单元油气勘探程度较高。其含油气系统与莱阳组局限湖湾相沉积有关。青山组末期,由于受到挤压构造变形作用的影响,该保存单元呈一度抬升并遭受剥蚀。在晚白垩世和古新世时期,由于东陡山断裂的右旋走滑,导致西部地区走滑拉分,发生沉降,沉积了王氏组、金岗口组。因此,从盆地构造演化角度分析,莱阳凹陷保存单元是在莱阳组局限湖湾沉积基础上,由于晚白垩世的断陷作用形成的一个残留凹陷。在莱阳凹陷东部山前店地区,莱阳组被剥露到地表,油气系统可能遭受重要的改造。含油气保存单元近局限在王氏组发育的地区。
姜山洼陷保存单元:该单元位于大野头凸起的西南部,在构造单元划分上,它属于高密凹陷的次级构造单元;而从原形盆地演化角度看,该保存单元在莱阳组沉积时期,处于朱吴-即墨断陷槽或湖沟的西侧斜坡带上,为浅湖相、滨湖相和局限湖湾相沉积环境。早白垩世末期的构造挤压变形,沿牟即断裂带发生比较强烈的构造变形,而这一地区变形很弱,早白垩世含油气系统没有受到很大的改造。晚白垩世时期,随着高密凹陷的伸展断陷作用而发生持续的沉降,其上沉积了王氏组沉积,使早期含油气系统得到保存。
高密凹陷保存单元:该保存单元面积最大,晚白垩世沉积厚度也最大。其中可进一步分为平度洼陷、马山凸起、高密-胶县洼陷等次级单元组成。从盆地演化角度分析,该保存单元在莱阳组沉积时期,处于苴县-诸城和朱吴-即墨断陷槽的北部斜坡带,河流相、湖滨三角洲相沉积占主导;已有钻井资料显示,该区似乎没有发育较深湖暗色泥岩,因此,是否存在早白垩世含油气系统,还需要进一步证实。晚白垩世时期,区域伸展作用加强,使该区发生强烈的正断作用,形成一系列箕状断陷盆地,其中沉积了晚白垩世王氏组和古新世五图组或胶县组。因此,高密凹陷保存单元中是否发育早白垩世含油气系统,将成为该区油气勘探的最大风险。
诸城凹陷保存单元:诸城凹陷是胶莱盆地中埋藏最深、沉积厚度最大的一个残留凹陷,最厚处沉积厚度大于8000m。诸城凹陷保存单元相对于该凹陷中有王氏组地层发育的部分,对应于凹陷的沉积-沉降中心。从盆地演化角度看,该保存单元原型是一个北断南超、西深东浅的箕状断陷盆地,该断陷盆地在早白垩世末期遭受一次重要的NW-SE向构造挤压,靠近郯庐断裂带一侧,莱阳组地层发生翘倾,使地层向东单倾。晚白垩世时期,凹陷北缘百尺河断裂的正断复活,使断层上盘的莱阳组深埋,形成现今的诸城残留凹陷,而下盘莱阳组地层隆升,形成新生的柴沟地垒。
(2)保存条件因素分析
在上述的保存单元中,油气资源富集程度主要取决于早期含油气系统发育情况,同时和油气藏形成之后的保存条件有关。这些条件包括:保存单元的构造变形强度、隆升剥蚀强度、断裂开启程度和地下水活动强度等。
胶莱盆地内部含油气系统保存单元主要形成于晚白垩世,并可能持续到古新世。盆地构造样式分析表明,晚白垩世—古新世时期以近N-S向伸展作用为主,发育了众多的正断层。这个伸展作用使早期含油气系统处于开放状态,一方面可能导致先期形成油藏的破坏,同时可能在新的开放系统下,产生二次运移,在新的圈闭中形成新的油气藏。古新世以来,盆地处于挤压隆升状态,没有新的断裂体系形成,抬升剥蚀作用会使早期油气藏发生生物降解,破坏油藏。但总体来说,保存单元中的抬升剥蚀作用相对较弱,对早期油藏破坏不大。