萊州灣凹陷勘探突破的啟示

王根照，牛成民 王 亮，葉小明 （中海石油（中國）有限公司天津分公司勘探開發(fā)研究院，天津300452）

萊州灣凹陷勘探突破的啟示

王根照，牛成民 王 亮，葉小明 （中海石油（中國）有限公司天津分公司勘探開發(fā)研究院，天津300452）

在回顧萊州灣凹陷曲折的油氣勘探歷程基礎(chǔ)上，分析了多年勘探失利的主要原因，結(jié)合新的鉆井資料，探討了該區(qū)主要油氣成藏條件和油氣分布特征，總結(jié)了該凹陷油氣成藏規(guī)律。該區(qū)油氣勘探歷程說明，在低勘探程度、高風(fēng)險(xiǎn)的中小型凹陷中，需要突破傳統(tǒng)認(rèn)識，加大勘探力度。中小型凹陷具有“近源成藏”的特點(diǎn)，弄清油氣源巖及近源巖的儲層特征，做好有效儲層的預(yù)測，可以很好地指導(dǎo)勘探，也是獲得油氣突破的關(guān)鍵；同時，墾利10－1油田的發(fā)現(xiàn)也進(jìn)一步證實(shí)，陡坡帶是斷陷盆地最有利的油氣聚集場所，往往可獲得商業(yè)油氣流。

萊州灣凹陷；陡坡帶；墾利10－1油田；商業(yè)發(fā)現(xiàn)

萊州灣凹陷屬于濟(jì)陽坳陷的一部分，其西與東營凹陷和沾化凹陷相鄰，郯廬斷裂穿過該凹陷東部和西部；凹陷東邊為魯東隆起區(qū)，西邊是墾東凸起和青東凹陷，南邊為濰北凸起，北邊為萊北低凸起，是在中生界基底之上發(fā)育的新生代凹陷［1，2］（圖1）。萊州灣凹陷勘探歷程復(fù)雜，經(jīng)過多年的合作勘探，始終未取得突破。2008年，在該凹陷發(fā)現(xiàn)了1個億噸級油田——墾利（KL）10－1油田，展示了該區(qū)良好的勘探前景。目前，該凹陷內(nèi)鉆井20余口，累計(jì)發(fā)現(xiàn)地質(zhì)儲量約2×108m3。但該地區(qū)的油氣分布具有不均衡性；平面上主要分布在北部和東部2個陡坡帶，如KL10－1油田和KL12－2含油構(gòu)造，其次是中央隆起帶，如KL10－2、KL11－2含油構(gòu)造。縱向上主力含油層系為古近系的沙河街組，次要含油層是新近系的明化鎮(zhèn)組下段。從原油成熟度上看，萊州灣凹陷已發(fā)現(xiàn)油氣既有高成熟原油，又存在低熟原油。高成熟油主要來自沙三段、沙四段烴源巖；低熟原油主要出自沙一＋二段的烴源巖，大部分原油的油源層為沙三段，呈現(xiàn)“晚期成藏”特征［3］，早期充注成藏的原油規(guī)模很小。

通過對該凹陷油氣勘探過程的分析，認(rèn)清油氣成藏規(guī)律，必將為下一步渤海海域以及其他地區(qū)油氣勘探提供良好的借鑒作用和現(xiàn)實(shí)的指導(dǎo)作用。

1 勘探歷程

萊州灣凹陷位于渤海南部海域，KL10－1油田處在該凹陷的北部陡坡帶上，即萊北低凸起南界斷層下降盤，它是一個以古近系沙河街組和新近系明下段為主要含油層的油氣藏。該油田的發(fā)現(xiàn)伴隨著萊州灣凹陷曲折的勘探經(jīng)歷，主要可分為3個階段。

1）勘探起步階段（1959～1979年） 渤海海域勘探始于20世紀(jì)50年代末，這期間完成了航空磁測、重力測量和模擬磁帶的地震采集，并于1979年在萊北低凸起上鉆探了2口井——BN6井和13B5－1井。由于當(dāng)時海上勘探經(jīng)驗(yàn)少、技術(shù)落后，未獲重要油氣發(fā)現(xiàn)。

2）對外合作階段（1980～2005年） 期間多家外國公司進(jìn)入該地區(qū)，做了大量二維地震勘探和地質(zhì)研究工作，并以古近系為目的層先后在凹陷中央構(gòu)造帶鉆探2口井，由于儲層原因，也未獲商業(yè)油氣發(fā)現(xiàn)。合作方認(rèn)為，萊州灣凹陷規(guī)模小、構(gòu)造條件復(fù)雜、勘探風(fēng)險(xiǎn)較大，最終在2005年全面退出礦區(qū)。

圖1 萊州灣凹陷構(gòu)造單元劃分示意圖

3）自營詳查階段（2005～現(xiàn)今） 2005年以來，隨著中海油研究工作的推動，萊州灣地區(qū)勘探進(jìn)入自營詳查階段。在完成地震資料采集后，于2005年6月和12月分別在萊北低凸起KL4－2和萊州灣凹陷中的KL10－3和KL11－2構(gòu)造上鉆了3口井，均獲得一定油氣發(fā)現(xiàn)。在此基礎(chǔ)上針對烴源巖和儲層展布規(guī)律開展了深入的地質(zhì)研究，并取得了突破性認(rèn)識，在“近源成藏”的認(rèn)識指導(dǎo)下，總結(jié)出陡坡帶和中央隆起帶的油氣成藏條件、關(guān)鍵因素等，隨著認(rèn)識的不斷加深，勘探成效逐步體現(xiàn)，2006年發(fā)現(xiàn)了KL11－2含油構(gòu)造，2008年發(fā)現(xiàn)了KL12－2含油構(gòu)造和KL10－1油田，從而打開了萊州灣凹陷勘探的新局面。

2 油氣成藏特征

萊州灣凹陷具有以下3方面的特點(diǎn)：①面積小，整個凹陷面積約1780km2，這在渤海海域?qū)儆诿娣e較小的凹陷；②凹陷呈東西走向展布，兩側(cè)受郯廬走滑斷裂分支所夾持，整體結(jié)構(gòu)為北斷南超、北陡南緩的典型單斷箕狀凹陷特征；③“皮薄肉厚”，該凹陷新生界的埋藏深度并不大，最大深度約7000m左右，但賦存烴源巖的古近系厚度相對較大，一般為2000～5500m之間；新近系厚度小于1500m，其中館陶組為河流相沉積，明下段是一套淺水三角洲沉積。

2．1 烴源巖分布與演化

2005年以前，國外石油公司一致認(rèn)為研究區(qū)不具備發(fā)育大規(guī)模烴源巖條件，形成商業(yè)油氣聚集的可能性較小，進(jìn)而在根本上缺乏進(jìn)一步勘探的信心。事實(shí)上鉆井資料表明，萊州灣凹陷發(fā)育多套烴源巖——沙四段、沙三段和沙一＋二段，其中沙三段和沙四段為最重要的烴源巖，為形成商業(yè)油氣聚集提供了良好的物質(zhì)基礎(chǔ)。

沙四段地層厚度約1600m，北厚南薄，有機(jī)質(zhì)類型以Ⅰ型、Ⅱ1型為主，有機(jī)碳含量（TOC）值在0．33%～4．93%之間，鏡質(zhì)體反射率Ro值在0．48%～0．91%之間，屬較好烴源巖，這在渤海海域是較少見到的。沙三段沉積期受北部邊界斷層持續(xù)活動，主要沉積了一套湖相暗色泥巖，該烴源巖在全區(qū)分布廣泛，地層最大厚度可達(dá)1400m，有機(jī)質(zhì)類型以Ⅰ型、Ⅱ1型為主，TOC值在0．19%～10．8%之間，Ro值在0．38%～1．4%之間，為好的烴源巖。盆地模擬表明沙四段烴源巖在東營組沉積末期開始大量生烴，館陶組沉積期進(jìn)入生排烴高峰，現(xiàn)今部分烴源巖應(yīng)已進(jìn)入生氣階段；沙三段烴源巖在館陶組沉積末期開始生烴，現(xiàn)今為生排烴高峰期。流體包裹體分析也表明，萊州灣凹陷主成藏期為上新世以來。

2．2 儲層展布

萊北低凸起是一個發(fā)育于古近系地層的低凸起，不能向萊州灣凹陷提供物源，因而外方合作者認(rèn)為沿萊北低凸起下降盤陡坡帶不具備良好儲集條件，這也是外方放棄該礦區(qū)的主要原因之一。事實(shí)證明，來自西邊的墾東凸起及東部的魯東隆起物源使得萊州灣凹陷及其陡坡帶發(fā)育了良好的儲層。

沉積相研究和鉆井資料表明，沙三中、下亞段沉積時期，由墾東凸起提供的物源，自西向東形成了一套大型辮狀河三角洲沉積，為萊州灣古近系的一套有利儲集層。新近系明下段淺水三角洲沉積也為研究區(qū)一套有利的儲蓋組合（表1）。其中沙三段儲層主體厚度一般達(dá)200m，以長石砂巖、巖屑長石砂巖為主［4］，平均孔隙度為23．0%，滲透率為158．4×10－3μm2，儲集性能很好。

來自魯東隆起的辮狀河三角洲沉積中儲層物性好、厚度大（圖2）。而沙三上亞段沉積時期萊北低凸起抬升出露水面遭受風(fēng)化剝蝕，在邊界斷層下降盤形成裙帶狀展布的扇三角洲砂體，為KL12－2等含油構(gòu)造的形成奠定了儲層物質(zhì)基礎(chǔ)。新近紀(jì)，全區(qū)準(zhǔn)平原化，形成了館陶組的河流相以及明化鎮(zhèn)組的淺水三角洲沉積體系。

圖2 萊州灣凹陷沙三中亞段主要沉積體系展布圖

2．3 油氣輸導(dǎo)體系

萊州灣凹陷油氣輸導(dǎo)主要為2種：一種是斷裂，以垂向輸導(dǎo)為主；另一種是古近系沉積的砂體和新近系館陶組砂層，以橫向輸導(dǎo)油氣為主。鑒于萊州灣地區(qū)的斷裂發(fā)育及油氣以“近源成藏”為主的特點(diǎn)，斷裂的垂向輸導(dǎo)作用在油氣成藏中尤為重要。

研究區(qū)共發(fā)育3種級別的斷裂［5］：一級斷裂主要位于凹陷東西兩側(cè)走滑斷裂以及北部陡坡帶邊界斷裂（圖1中虛線處所示），這類斷層為控凹斷層，長期活動，是油氣垂向運(yùn)移的主要斷層；二級斷裂是受走滑作用形成的斷裂，呈東西向展布，控制中央構(gòu)造帶及鹽構(gòu)造的形成與演化，是階段性油氣運(yùn)移的通道；三級斷裂主要位于新近系，屬于晚期活動斷層，主要起近距離的油氣分配作用。這3類斷裂的組合體系形成了烴源與上部圈閉間的良好溝通，油氣垂向輸導(dǎo)的通道順暢［6］，利于油氣初次運(yùn)移和二次分配［7］。KL10－1油田和KL12－2的淺層明化鎮(zhèn)組油藏就是在這類斷層輸導(dǎo)體系下形成的。

3 勘探啟示

3．1 勘探力度的加大是取得突破的保障

萊州灣凹陷雖經(jīng)歷了前面40多年的探索，但對該凹陷成藏條件一直未能正確認(rèn)識，其關(guān)鍵原因之一是勘探力度小、認(rèn)識程度低。從1959年到2004年間，整個凹陷只有探井3口，平均單井控制面積600km2，二維地震尚未達(dá)到1km×1km，是渤海海域勘探程度最低的地區(qū)。由于資料少、認(rèn)識不足，多年來多家國際知名石油公司認(rèn)為其潛力低、風(fēng)險(xiǎn)高而先后退出。自營勘探后加大了勘探力度，加密采集了3000km的二維地震和1000km2的三維地震，新鉆探井5口，加強(qiáng)了區(qū)域地質(zhì)研究，對凹陷整體結(jié)構(gòu)、油氣成藏關(guān)鍵因素有了深刻了解，特別是沙三段、沙四段烴源巖生烴條件的突破性認(rèn)識，堅(jiān)定了勘探信心，最終促使了KL10－1油田和一批含油氣構(gòu)造的發(fā)現(xiàn)。因而在低勘探程度區(qū)，沒有勘探作業(yè)量，將很難有勘探突破。

3．2 陡坡帶是斷陷盆地油氣聚集有利場所

在斷陷盆地勘探中，斷層下降盤陡坡帶往往不受重視，認(rèn)為該構(gòu)造帶圈閉、儲層及封閉條件差，國外大石油公司也未重視。然而鉆探證實(shí)，斷層下降盤陡坡帶是斷陷盆地油氣聚集有利場所。其主要優(yōu)勢為：①近油源，供烴條件優(yōu)越。萊州灣凹陷陡坡帶緊鄰主力生油洼槽，洼陷生成的油氣經(jīng)短距離運(yùn)移即可進(jìn)入有利的圈閉之中，運(yùn)聚效率高（圖3）。②儲蓋組合好，儲層發(fā)育。渤海灣盆地的東營組主要為湖相沉積，是一套區(qū)域性蓋層，沙河街組發(fā)育有多種類型的沉積體系，形成了良好的儲蓋組合關(guān)系。③斷層發(fā)育，為油氣垂向運(yùn)移與油氣再分配創(chuàng)造了良好的條件，形成深淺復(fù)合油氣藏。KL10－1油田的這種油源斷裂組成的“包心菜”式斷裂就是明化鎮(zhèn)組淺層油藏形成的最好實(shí)例。

渤海海域類似于萊州灣凹陷斷裂下降盤陡坡帶的地質(zhì)條件還不少，如遼東、秦南、沙西、石南等地區(qū)，它們也將是下步尋找類似油氣藏的有利場所。

3．3 儲層預(yù)測是獲得突破的關(guān)鍵

萊州灣凹陷陡坡帶構(gòu)造圈閉在20世紀(jì)90年代發(fā)現(xiàn)后一直未實(shí)施鉆探，其主要原因是欠缺良好的儲集層。附近斷層上升盤有較厚的古近系沉積地層，不能提供物源，而地震資料品質(zhì)差，無法判斷構(gòu)造圈閉部位的有利儲集體。2005年重點(diǎn)對該構(gòu)造地震資料精細(xì)處理，利用重礦物等資料分析物源，采用地質(zhì)－地震一體化預(yù)測儲層，研究古地貌、古地理環(huán)境等，搞清了古近系沉積體的展布方向、分布范圍，明確了KL10－1構(gòu)造的古近系沙河街組和新近系具備良好的儲集條件。在此成果下，鉆探了KL10－1－1井，從而發(fā)現(xiàn)了該油田。

目前渤海油田已進(jìn)入以中深層為主的勘探階段，古近系和潛山的儲層預(yù)測越來越重要。如何抓住油氣成藏的關(guān)鍵因素，采用正確的儲層預(yù)測方法是研究工作的重點(diǎn)。充分運(yùn)用已鉆井獲得的各種地質(zhì)信息、充分發(fā)揮地震信息的使用，做到地質(zhì)－地震一體化預(yù)測儲層，才能促進(jìn)油氣發(fā)現(xiàn)和提高勘探成功率。

3．4 “近源成藏”指導(dǎo)小凹陷勘探獲得商業(yè)油氣發(fā)現(xiàn)

圖3 KL10－1構(gòu)造油藏模式圖

萊州灣凹陷是一個面積不到2000km2的小凹陷，油氣資源有限、油氣勘探風(fēng)險(xiǎn)大，也正因此，國外公司不敢介入。而通過不斷研究，要在這類凹陷中尋找具商業(yè)價值的油氣田，應(yīng)該按以下的思路去尋找（即“近源成藏”條件）：①平面上距烴源巖中心近；②層位上近源巖層或其附近；③處于油氣運(yùn)移的主要通道上或附近。也正是在這種思想的指導(dǎo)下，在萊州灣凹陷發(fā)現(xiàn)了億噸級油田和一批有價值的含油氣構(gòu)造。“近源成藏”不僅適合萊州灣凹陷，同樣也適用于海域的其他小凹陷。例如沙南凹陷的曹妃甸15－3含油構(gòu)造、青東凹陷的KL20－1含油構(gòu)造等。目前渤海海域及周邊還存在多個類似萊州灣凹陷的凹陷，例如廟西、秦南、沙南、埕北等，它們的勘探程度低，基本地質(zhì)條件類似，采用“近源成藏”思想去指導(dǎo)這些凹陷的商業(yè)性油氣勘探，必會取得突破。

4 結(jié)論

1）KL10－1油田的發(fā)現(xiàn)，證實(shí)了萊州灣是一個有利的油氣富集區(qū)，而陡坡帶是有利的油氣聚集場所。

2）對于凹陷面積小、勘探程度低、風(fēng)險(xiǎn)大的地區(qū)，加大勘探力度、采用地質(zhì)－地震一體化的儲層預(yù)測方法，基于近源成藏的勘探思路，是獲得油氣發(fā)現(xiàn)和提高勘探成功率的關(guān)鍵。

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［編輯］ 宋換新

TE132

A

1000－9752（2012）04－0039－05

2011－11－0.

國家科技重大專項(xiàng)（2008ZX05023）。

王根照（1956－），男，1980年江漢石油地質(zhì)學(xué)校畢業(yè)，教授級高級工程師，現(xiàn)主要從事石油地質(zhì)勘探工作。