南堡灘海油氣成藏主控因素研究

范柏江 劉成林 龐雄奇 張 健

（1.中國石油大學（北京）油氣資源與探測國家重點實驗室，北京 102249；2.中國石油大學（北京）盆地與油藏研究中心，北京 102249；3.冀東油田分公司，河北 唐山 063200）

南堡灘海油氣成藏主控因素研究

范柏江1，2劉成林1龐雄奇1，2張 健3

（1.中國石油大學（北京）油氣資源與探測國家重點實驗室，北京 102249；2.中國石油大學（北京）盆地與油藏研究中心，北京 102249；3.冀東油田分公司，河北 唐山 063200）

利用實測鏡質體反射率、包裹體分析、巖心觀察、鏡下判別、斷裂研究等手段，研究南堡灘海油氣富集的根本原因。結果表明：東營期受火山活動的影響，沙三段主力烴源巖發(fā)生大規(guī)模生排烴過程；受郯盧斷裂帶右旋-伸展活動的影響，前古近系灰?guī)r構造裂縫發(fā)育，為油氣提供了充足的儲集空間；受凹陷內下部開啟、上部封閉性質斷裂的影響，來自沙一段與東三段的油氣發(fā)生縱向運移并在中淺層聚集。由此可判斷，前古近系古潛山油氣藏、沙一段透鏡體油氣藏、東營與館陶組斷層相關類油氣藏為重點勘探目標。

主控因素；油氣成藏；南堡灘海

南堡凹陷位于渤海灣盆地，北部與燕山相連，南部和東部與渤海相接，西部以澗河為邊界，面積1 900 km2，其中灘海面積1 100 km2。

南堡凹陷油氣資源豐富，灘?？碧降耐黄疲?-2］，使得凹陷三級地質儲量大大增加。而在此之前，灘海的油氣潛力未引起重視，針對灘海的研究也較為薄弱。新一輪全國油氣資源評價表明，南堡灘海的油氣地質儲量遠大于陸地油氣資源量［1，3］，導致這一巨大差異的背后必然是石油地質條件的差異，充分研究南堡灘海地區(qū)的油氣地質特征，認識其成藏規(guī)律，對指導進一步的油氣勘探具有重要意義。

1 基本成藏條件

南堡凹陷發(fā)育沙三段、沙一段、東三段3套主力源巖［1-3］。灘海地區(qū)沙三段發(fā)育不全，但林雀次凹、曹妃甸次凹Es34-5深湖相源巖發(fā)育，其TOC達到1.5%以上，生烴潛量平均為4.48 mg·g-1；灘海沙一段形成于構造平靜的湖相環(huán)境，泥巖TOC達到1.2%以上，生烴潛量平均為3.97 mg·g-1。東三段源巖條件稍差。

南堡灘海地區(qū)的儲層有奧陶系、沙一段、東二段、東一段及館陶組。除奧陶系外其他層系均為砂巖儲集體。沙一段以深湖、半深湖沉積為主，湖底扇中扇與外扇及滑塌扇沉積一些濁積砂透鏡體。東營期以來，灘海地區(qū)近岸的水下扇、扇三角洲、曲流河、辮狀河體系可以形成優(yōu)良的砂體。

南堡凹陷Es32和Es34覆蓋整個灘海，其中Es32泥巖厚度120～250 m，Es34油頁巖或碳質泥巖厚度約210 m，單層厚度達到9.0～55.0 m，這2套泥巖是Es3含油氣系統(tǒng)的區(qū)域蓋層。明化鎮(zhèn)組泥巖厚度460～780 m，單層厚11.0～35.0 m，可作為區(qū)域蓋層。

古近紀，受強烈構造活動的影響，灘海地區(qū)形成滾動逆牽引、披覆等與古隆起有關的背斜及潛山圈閉。同時，沙一段由于砂體被泥頁巖包圍，單砂體可自成圈閉。新進紀，在同生斷裂基礎上，灘海地區(qū)次級斷裂發(fā)育，沿斷裂帶形成了斷塊、斷背斜、斷鼻、低幅度背斜等多種構造圈閉。

2 成藏主控因素

2.1 火山活動控制深層源巖生烴

前人研究表明，火山活動先于或同時于油氣的成藏期往往有利于成藏［4］，這在南堡灘海得到了證實。南堡凹陷共發(fā)生6個期次的火山活動。其中，東營期火山活動最強烈，火山作用規(guī)模最大，原生巖漿的Mg2+質量分數高達0.65～0.75。該區(qū)火山巖爆發(fā)相只局限于火山噴發(fā)中心，整體上以溢流相為主，平面上呈寬闊坡度較緩的盾形體分布，擴大了熱作用面積。該時期，火山活動主要集中發(fā)育于林雀次凹、曹妃甸次凹的局部或周邊地區(qū)，其結果是造成該區(qū)古地溫迅速上升。南堡灘海Ro的突變記錄了該次熱事件。如NP1井、LPN1井、NP2-3井其東三段Ro均大于0.7%，最大達到1.3%。而本區(qū)受火山活動影響較小的南堡4號構造，盡管埋深較大，但東三段源巖Ro基本小于1%。

從熱演化歷史分析，NP1-5井沙一段現今埋深最大，地溫不超過140℃（見圖1）。而東營末期，渤海灣地區(qū)古地溫梯度為3.5～4.5℃·hm-1［5-6］，沙一段古溫度應該在105～125℃，但NP1-5井沙一段白云巖鹽水包裹體數據（見表1）表明，該時期的溫度高達155℃，這同樣反映了此期的熱異常。NP1-5井4 332.3 m奧陶系灰?guī)r的液烴包裹體峰溫也高達153℃，表明其烴類成藏時間大致在27～24 Ma（東營末期）（見圖1）。

前人研究亦表明，奧陶系潛山中的油氣來源于沙三段源巖，且沙三段源巖經歷兩期成藏過程［3］。斷定沙三段源巖此期生成的油氣遠多于后期由于時間作用生成的油氣。

圖1 NP1-5井埋藏史及成藏期次

表1 流體包裹體主頻均一溫度與充注時間關系

2.2 構造裂縫控制前古近系儲集空間

南堡灘海古近系均披覆于奧陶系碳酸鹽巖之上，即沙三段底部為一區(qū)域不整合。近年來，在南堡1、2號構造的奧陶系中發(fā)現了高產油藏。研究發(fā)現，其主要的儲集空間為張性的構造裂縫。

從渤海灣盆地區(qū)域構造演化史分析，古近紀是郯廬斷裂帶右旋-伸展活動最強烈的時期，郯廬斷裂帶的右旋-伸展導致渤海灣盆地內部形成一個左旋張扭性質的應力場［7］。在該應力場的影響下，南堡灘海古生界碳酸鹽巖（以灰?guī)r為主）NW向張性裂縫發(fā)育，由于這類裂縫的形成時期相對于整個剝蝕時期較晚，其充填程度差，因而裂縫的有效性較高（大量充注油氣）。

該區(qū)構造裂縫發(fā)育具有一定的非均質性。從取心情況來看，裂縫以高角度縫為主，縫面常具擦痕，擦痕方向與裂縫傾向夾角一般小于5°，這主要是由于本區(qū)受區(qū)域力作用較強的緣故。對LNP1井（2號構造）和NP1-5井（1號構造）6塊奧陶系灰?guī)r巖心統(tǒng)計發(fā)現：巖心表面面積540 cm2，共有裂縫415條，裂縫最大長度為40 cm，裂縫線密度達16條·m-1，裂縫寬度0.1～9 mm，半充填和充填的裂縫（方解石或石英充填）占20%。膠結物為石膏的裂縫，其充填比較嚴重；膠結物為方解石的則大多為部分充填和未充填。這些部分充填和未充填的構造裂隙可作為儲集油氣的有效空間?？傮w上，潛山裂縫以中—小縫為主，開啟連通通性較好，具備良好的儲集空間。

2.3 斷裂控制淺層油氣縱向運移

南堡凹陷斷裂發(fā)育，斷裂在空間上構成“Y”型、“X”型2種斷裂組合（見圖2）?！癥”型主要分布于南堡3號、高尚堡構造；“X”型主要分布于南堡1號、南堡2號構造的淺層。東營末期，灘海深大斷層垂向上淺部斷面正壓力多大于泥巖抗壓強度和砂巖的屈服極限［8］，砂巖、泥巖分別處于塑性流動和破碎狀態(tài)。隨埋深的增加，斷層從淺部向下封閉性有所增加。但該時期，受郯廬斷裂帶右旋走滑-伸展運動影響，本區(qū)為一左旋張扭應力場，總體上屬于伸展變形發(fā)育機制，斷裂封閉性普遍較差、基本不能封閉油氣。盡管沙三段源巖曾大量生烴，但“Y”型通天斷裂發(fā)育，油氣散失。

明化鎮(zhèn)以來，灘海地區(qū)沙一段及部分東三段源巖進入生油窗，生成大量油氣。由于沙一段發(fā)育透鏡體砂巖，油氣充注其中形成了“自生自儲”巖性透鏡體油氣藏。灘海地區(qū)很大一部分油氣位于淺層的東營組、館陶組，由此可見，淺層油氣必然經歷了斷裂的垂向疏導，而疏導斷裂在淺部又對油氣進行了封閉［9-10］。

圖2 南堡2號—高尚堡剖面構造樣式

3 結束語

南堡灘海油氣成藏條件優(yōu)越，控制油氣成藏的主要因素為：火山活動控制深層源巖生烴、構造裂縫控制前古近系儲集空間、斷裂控制淺層油氣縱向運移。根據油氣成藏的主控因素可以判定，前古近系古潛山油氣藏、沙一段透鏡體油氣藏、東營與館陶組斷塊油氣藏為南堡灘海的勘探重點。綜合分析認為，南堡1、2號構造為油氣成藏主力區(qū)。

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Controlling factors of hydrocarbon accumulation in Nanpu beach

Fan Bojiang1，2Liu Chenglin1Pang Xiongqi1，2Zhang Jian3
(1.State Key Laboratory of Petroleum and Resourcse Prospecting,China University of Petroleum,Beijing 102249,China;2.Research Center of Basin and Reservoir,China University of Petroleum,Beijing 102249,China;3.Jidong Oilfield Company,PetroChina,Tangshan 063200,China)

This paper uses various analyses,such as vitrinite reflectance,inclusion analysis,core observation,electronic microscope photos and fault reserach,to study the mechanism of hydrocarbon enrichment in Nanpu beach.The result shows that the major Es3source rock generated a large scale of hydrocarbon generation-expulsion process in Dongying period under the control of the volcanic activities.The tectonic fractures of pre-Paleogene limestone,induced by the rotate right-extension activity of Tanlu fault zone,provide enough spaces for hydrocarbon accumulation.The hydrocarbon which generated from the Es1and Ed3reservoirs vertically migrated into the middle-shallow layers under the control of faults with bottom-open and up-close characteristics within depression.Then,it can be concluded that the buried hill reservoir of pre-Paleogene,lenticular reservoir of Es1,and the similar reservoirs related to the faults of Dongying Formation and Guantao Formation can be regarded as major exploration targets.

main controlling factors;hydrocarbon accumulation;Nanpu beach

國家重大專項“油氣資源動態(tài)評價”（zp_002）；中國石油科技攻關項目“南堡凹陷烴源巖評價與精細油氣源對比”（2009-JS-110）

TE122.1

：A

1005-8907（2011）02-162-03

2010-08-11；改回日期：2011-01-09。

范柏江，男，1983年生，在讀博士研究生，從事含油氣盆地分析研究。電話：（010）89732118，E-mail：632258611@qq.com。

（編輯楊會朋）

范柏江，劉成林，龐雄奇，等.南堡灘海油氣成藏主控因素研究［J］.斷塊油氣田，2011，18（2）：162-164. Fan Bojiang，Liu Chenglin，Pang Xiongqi，et al.Controlling factors of hydrocarbon accumulation in Nanpu beach［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2011，18（2）：162-164.