環(huán)渤中凹陷斜坡區(qū)淺層油氣地質(zhì)特征與勘探潛力

王昕 王永利 官大勇 李才 劉朋波

(中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司渤海油田勘探開(kāi)發(fā)研究院)

環(huán)渤中凹陷斜坡區(qū)淺層油氣地質(zhì)特征與勘探潛力

王昕 王永利 官大勇 李才 劉朋波

(中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司渤海油田勘探開(kāi)發(fā)研究院)

環(huán)渤中凹陷斜坡區(qū)斷裂活動(dòng)明顯表現(xiàn)為受2期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，且繼承性較差，控制圈閉形成的晚期斷裂沒(méi)有深入到基底，這種現(xiàn)象在環(huán)渤中凹陷斜坡區(qū)具有普遍性，所以烴源問(wèn)題一直是制約該地區(qū)淺層勘探的主要因素。勘探實(shí)踐表明，東營(yíng)組烴源可作為新近系成藏的直接烴源。從環(huán)渤中凹陷斜坡區(qū)油氣成藏的主要控制因素，即烴源和斷裂活動(dòng)特點(diǎn)入手，對(duì)該地區(qū)油氣垂向運(yùn)聚條件和圈閉發(fā)育條件進(jìn)行了分析，根據(jù)各斜坡區(qū)斷裂發(fā)育的不同特點(diǎn)，指出了不同的油氣垂向運(yùn)移通道以及勘探潛力區(qū)帶。

環(huán)渤中凹陷斜坡區(qū)淺層晚期斷裂東營(yíng)組烴源勘探潛力區(qū)帶

1 勘探現(xiàn)狀

渤中凹陷是渤海海域面積最大的生烴凹陷，也是富生烴凹陷之一［1］，由凹陷中央向四周地層逐漸抬高，可進(jìn)一步分為北坡、西坡、南坡和東坡(圖1)。上世紀(jì)90年代，在凸起區(qū)淺層是優(yōu)勢(shì)油氣聚集區(qū)認(rèn)識(shí)［2］的指導(dǎo)下，在渤中凹陷周邊凸起區(qū)先后發(fā)現(xiàn)了秦皇島32-6、蓬萊19-3、曹妃甸11-1等一批大型油田(群)，發(fā)現(xiàn)的儲(chǔ)量是之前渤海30年勘探儲(chǔ)量的2倍以上［3］，實(shí)現(xiàn)了渤海儲(chǔ)量的大幅度增加和油田建設(shè)的一個(gè)高峰。之后渤中地區(qū)勘探步入低谷，在近10年里，在凸起區(qū)淺層、斜坡區(qū)淺層以及整個(gè)凹陷中深層等不同領(lǐng)域摸索和嘗試，但始終沒(méi)有商業(yè)性突破。特別是斜坡區(qū)，對(duì)于埋藏深度大的古近系，受資料、工程技術(shù)、經(jīng)濟(jì)門檻等因素的影響，難以實(shí)施大范圍勘探研究和鉆探，而油源問(wèn)題又制約了埋藏較淺的新近系的勘探。直到2009年渤中凹陷北坡石南地區(qū)淺層354構(gòu)造取得勘探突破，為環(huán)渤中凹陷新近系勘探帶來(lái)了希望。2009年，在以東營(yíng)組為主要油源、斷裂發(fā)育特征控制淺層油氣聚集成藏認(rèn)識(shí)1))魏剛，王昕，官大勇．渤中探區(qū)2009年勘探研究新成果、新認(rèn)識(shí)及2010年勘探方向與勘探部署．2009．的指導(dǎo)下，在石南斜坡區(qū)(北坡)淺層相繼鉆探了3口井，取得較好效果，展示出環(huán)渤中凹陷斜坡區(qū)淺層這一廣闊領(lǐng)域［4］的勘探前景。然而，怎樣提高鉆探成功率，認(rèn)識(shí)油氣運(yùn)聚模式并進(jìn)一步在環(huán)渤中凹陷斜坡區(qū)淺層推廣應(yīng)用，是勘探者面臨的主要問(wèn)題。本文主要從成藏主控因素油源及油源斷層2個(gè)方面進(jìn)行論述，希望對(duì)這些區(qū)帶的勘探有所啟示。

圖1 環(huán)渤中凹陷區(qū)域位置圖

2 斷裂與新近系圈閉發(fā)育特征

環(huán)渤中凹陷斜坡區(qū)斷裂發(fā)育獨(dú)特性非常明顯，主要斷裂活動(dòng)期為2期［5］，且2期斷裂繼承性差。一期是受23.3 Ma之前多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響形成的斷裂體系，對(duì)區(qū)內(nèi)的沙河街組、東營(yíng)組沉積及基底形態(tài)有明顯控制作用;另一期是受新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響形成的斷裂體系，主要是在5.3 Ma之后形成，對(duì)地層沉積沒(méi)有明顯的控制作用，對(duì)斜坡區(qū)新近系地層產(chǎn)狀起到了復(fù)雜化的作用。這些晚期斷裂基本沒(méi)有斷至沙河街組，部分?jǐn)鄬訑嗟綎|營(yíng)組，這與渤中凹陷東二下段—東三段發(fā)育大套純凈的塑性泥巖有著直接的關(guān)系。晚期斷層在斜坡區(qū)地震剖面上表現(xiàn)為“掛面條”無(wú)根的特點(diǎn)，并在淺層形成了一批負(fù)花狀構(gòu)造(圖2，剖面區(qū)域位置見(jiàn)圖1)。晚期斷層在平面上表現(xiàn)為雁列式排列、平行排列、斜交排列等多種組合樣式。新近系地層總體表現(xiàn)為由凹陷區(qū)向凸起區(qū)逐漸抬高的趨勢(shì)，但在晚期斷裂發(fā)育區(qū)，新近系地層產(chǎn)狀局部有變化，主要原因是受郯廬走滑斷裂的影響［6］，晚期構(gòu)造反轉(zhuǎn)或局部受到擠壓作用，在斷裂發(fā)育區(qū)表現(xiàn)出多種構(gòu)造樣式，但在不同區(qū)域又各具特色，例如:在渤中凹陷南坡郯廬走滑斷裂穿越區(qū)，表現(xiàn)為局部的擠壓或構(gòu)造反轉(zhuǎn);而在渤中凹陷西斜坡區(qū)，是以2條主要的長(zhǎng)期活動(dòng)的斷層為主，發(fā)育了一系列平行排列的晚期斷層?？傊?，在不同的應(yīng)力機(jī)制作用下，不同方向斷裂交織，在上述區(qū)域形成了一系列的斷鼻、斷塊構(gòu)造圈閉;這些圈閉均依附于晚期活動(dòng)斷層，圈閉呈群帶狀連片分布，圈閉面積最大的有20多km2，圈閉幅度在10～150 m，圈閉具有以中—小型為主、圈閉幅度小的特點(diǎn)。這些圈閉埋藏淺，油質(zhì)相對(duì)凸起區(qū)輕，認(rèn)識(shí)這些區(qū)域油氣成藏有著非常重要的意義。

圖2 渤中凹陷北坡地震剖面

3 油源及油氣運(yùn)聚模式

近年在環(huán)渤中凹陷地區(qū)勘探中，對(duì)渤中凹陷北坡(包括石南地區(qū))、西坡、東坡淺層進(jìn)行了系統(tǒng)的構(gòu)造解釋，在環(huán)渤中凹陷斜坡帶新近系發(fā)現(xiàn)和落實(shí)了一批斷鼻、斷塊圈閉。這些圈閉面積中—小，且具有成片分布的特點(diǎn)。為了進(jìn)一步探索這一區(qū)域的油氣成藏規(guī)律和勘探潛力，擇機(jī)進(jìn)行了鉆探，鉆探結(jié)果見(jiàn)到一些油氣顯示，也證實(shí)了一些油層，但沒(méi)有形成商業(yè)性油氣發(fā)現(xiàn)。如2006年在渤中凹陷北坡新近系圈閉發(fā)育區(qū)負(fù)花狀構(gòu)造“外瓣”面積最大的圈閉鉆探了Q351井，于明下段見(jiàn)到一層油層，但難以獨(dú)立開(kāi)發(fā)，當(dāng)時(shí)分析其主要制約因素是油源問(wèn)題，這些區(qū)帶沒(méi)有深入到已被勘探證實(shí)的沙河街組烴源巖內(nèi)的斷層，油氣直接垂向輸導(dǎo)不暢通，而需要通過(guò)一些長(zhǎng)期活動(dòng)的盆地二級(jí)斷裂垂向運(yùn)移至明下段或館陶組大套砂礫巖體內(nèi)，然后再經(jīng)過(guò)長(zhǎng)距離的橫向運(yùn)移或垂向再分配，最終在明下段圈閉區(qū)成藏(圖3)，由于油氣運(yùn)移路程曲折長(zhǎng)遠(yuǎn)，顯然油源不充沛。

圖3 斜坡區(qū)油氣成藏模式圖

2007年，鉆探于石南斜坡的Q341井揭示了東二段烴源巖，地化分析認(rèn)為該烴源巖已經(jīng)進(jìn)入成熟門限。通過(guò)明下段油樣的色-質(zhì)譜和東營(yíng)組烴源巖的色-質(zhì)譜的對(duì)比分析，認(rèn)為二者對(duì)比關(guān)系好，具有親緣關(guān)系(圖4)，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)研究，提出了該區(qū)油源是以東營(yíng)組烴源巖為主的新認(rèn)識(shí)。這一認(rèn)識(shí)的提出，改變了在該區(qū)的勘探理念。該區(qū)晚期發(fā)育的斷層部分深入到了東營(yíng)組地層內(nèi)，應(yīng)該能夠成為東營(yíng)組烴源巖生成的油氣垂向輸導(dǎo)直接進(jìn)入明下段圈閉的通道。斜坡區(qū)發(fā)育的圈閉又多和這些斷層有關(guān)。通過(guò)對(duì)該區(qū)已鉆的Q351井油氣成藏的再分析認(rèn)為，該井鉆探?jīng)]有獲得商業(yè)性發(fā)現(xiàn)的原因主要是因?yàn)槠湮挥谪?fù)花狀構(gòu)造的“外瓣”，東營(yíng)組油氣進(jìn)入需要“倒灌”，不是優(yōu)勢(shì)的油氣聚集區(qū)(圖3)，圖3中粉紅色深入到東營(yíng)組內(nèi)的斷層是溝通油氣垂向運(yùn)移的主要通道(剖面位置見(jiàn)圖1中A—A1)。而“花心”區(qū)斷裂相對(duì)發(fā)育，花狀構(gòu)造的次級(jí)斷層和深入到東營(yíng)組烴源層的主斷層有搭接，是油氣垂向運(yùn)移通道最為通暢的區(qū)帶(圖3)［7］，所以“花心”部位是油氣垂向輸導(dǎo)后更容易聚集成藏的場(chǎng)所，是油源相對(duì)充沛的區(qū)帶，是油氣富集區(qū)帶。在這個(gè)理論指導(dǎo)下，鉆探Q352及Q353井均取得較好效果，其中Q353井在明下段測(cè)井解釋油層19.3 m，用11.11 mm油嘴求產(chǎn)，平均日產(chǎn)原油268.5 m3、日產(chǎn)天然氣10 920 m3，原油密度為0.875 g/cm3。石南地區(qū)淺層的突破對(duì)整個(gè)環(huán)渤中凹陷周邊斜坡區(qū)淺層的勘探有著重要的借鑒作用，使我們看到了環(huán)渤中凹陷周邊廣闊而勘探程度低的區(qū)域的良好勘探潛力。

圖4 色-質(zhì)譜對(duì)比圖

4 勘探潛力區(qū)分析

總體分析來(lái)看，環(huán)渤中凹陷斜坡區(qū)淺層斷裂發(fā)育區(qū)具有良好的勘探前景［8］，控制油氣成藏的關(guān)鍵是環(huán)渤中凹陷斜坡區(qū)的斷裂發(fā)育特點(diǎn)。不同斜坡區(qū)構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)不同，其斷裂發(fā)育特征不同，因此成藏規(guī)律就有差異，油氣富集模式及勘探策略也就有所不同。

(1)渤中凹陷北坡該區(qū)斷裂發(fā)育在剖面上表現(xiàn)為負(fù)花狀構(gòu)造，且主斷層深入到了東營(yíng)組成熟烴源巖中(圖3)，晚期斷層在平面上表現(xiàn)為平行排列的組合樣式，依附于這些斷層在明下段發(fā)育了斷鼻、斷塊圈閉群，鉆探已經(jīng)證實(shí)位于花心部位的圈閉油氣最為富集。該區(qū)明下段為曲流河沉積，河道亞相發(fā)育，總體砂泥巖含量比較適中，儲(chǔ)蓋組合比較理想，是新近系有利的構(gòu)造圈閉或具有構(gòu)造背景的構(gòu)造-巖性復(fù)合圈閉勘探層系。

(2)渤中凹陷西坡該斜坡構(gòu)造格架具有一定特殊性，斜坡基底整體具中間高、兩側(cè)低(南北向)的特點(diǎn)，中間高的區(qū)域是沙壘田凸起延伸到渤中凹陷區(qū)的傾沒(méi)端，其延伸和構(gòu)造發(fā)育主要受到2條近東西向長(zhǎng)期活動(dòng)斷層的控制(圖5中紅色斷層)。受這2條斷裂的影響，在該區(qū)新近系發(fā)育了2個(gè)大的負(fù)花狀構(gòu)造(圖5，圖1中B—B1剖面)，在平面上形成了2個(gè)圈閉群，圈閉類型以斷塊、斷鼻為主。其它一些斷層主要表現(xiàn)為晚期活動(dòng)的特點(diǎn)，多只在館陶組、明化鎮(zhèn)組地層內(nèi)表現(xiàn)出明顯斷距。2條主干斷裂(圖5中紅色斷層)是油氣垂向輸導(dǎo)的主要通道，所以2個(gè)花狀構(gòu)造區(qū)新近系油源條件較好，應(yīng)該是該區(qū)新近系油氣勘探的首選。該區(qū)主要的勘探風(fēng)險(xiǎn)在于新近系館陶組沉積了大套砂礫巖，因而勘探目的層單一，只有明下段;另外，大套砂礫巖的存在會(huì)帶來(lái)圈閉側(cè)封條件上的風(fēng)險(xiǎn)。

圖5 渤中凹陷西斜坡地震剖面

(3)渤中凹陷南坡該區(qū)斷裂活動(dòng)明顯受到郯廬走滑斷裂東、西兩支的影響，東、西兩支的構(gòu)造樣式有所不同。

西支走滑區(qū):渤中凹陷南坡西側(cè)整體位于主走滑斷層西支北側(cè)末梢。在古近系沉積期，右旋主走滑斷層發(fā)育特征明顯，剖面上近直立發(fā)育，平面上近南北向展布，控制著該區(qū)的構(gòu)造活動(dòng);而在新近系沉積期，走滑斷層的作用力相對(duì)變?nèi)?，主走滑斷層的平面、剖面特征不清晰，但其派生斷層發(fā)育，這些派生斷裂平面上呈近東西向展布，多為雁列式排列，主要表現(xiàn)為張扭性質(zhì)。剖面上主走滑斷層和其派生斷層為“樹(shù)枝”狀組合搭接關(guān)系。所謂“樹(shù)干”就是主走滑斷層，表現(xiàn)為直立、兩側(cè)地層產(chǎn)狀有明顯變化，且擠壓變形的特點(diǎn)比較明顯。主走滑斷層活動(dòng)多結(jié)束于新近系開(kāi)始沉積時(shí)期，但在新近系內(nèi)仍然有走滑斷層活動(dòng)的痕跡，在走滑斷層活動(dòng)的位置表現(xiàn)出地層產(chǎn)狀的微小變化，在主走滑斷層“影子”兩側(cè)發(fā)育的派生斷層的走向有明顯不同，這2組派生斷層在走滑斷層發(fā)育的位置相交并停止橫向延伸，或派生斷層明顯表現(xiàn)出平面走向上的扭曲，或與斷斷續(xù)續(xù)發(fā)育的主走滑斷層相互切割(如圖6所示，切片范圍為渤中22三區(qū)，位于圖1紅色框所示區(qū)內(nèi))。在這些斷裂發(fā)育區(qū)，形成多個(gè)依附于主走滑斷層或其派生斷層發(fā)育的斷鼻、斷塊圈閉群。這些晚期發(fā)育的派生斷層如果和第三系底界的不整合面搭接，則可以成為油氣垂向輸導(dǎo)的通道。該區(qū)多條派生斷層深切至第三系底界不整合面，所以該構(gòu)造帶發(fā)育的圈閉具有較好的勘探潛力，地質(zhì)評(píng)價(jià)中應(yīng)結(jié)合其他成藏條件進(jìn)行優(yōu)選排隊(duì)。

圖6 渤中凹陷南斜坡西側(cè)走滑區(qū)時(shí)間切片(1 400 ms)

在東支走滑區(qū)，派生斷裂走向分為北東東向和南西向2組，走滑斷層西側(cè)的派生斷層具有北掉順向斷階的特點(diǎn)，走滑斷層?xùn)|側(cè)的派生斷層為反向斷層，這些斷層多延伸到第三系底界，晚期活動(dòng)強(qiáng)烈，可以作為油氣垂向輸導(dǎo)的重要通道。在這些斷裂區(qū)，特別是2組斷裂交織的區(qū)域，發(fā)育了多個(gè)斷塊、斷鼻類圈閉，應(yīng)該也是一個(gè)重要的新近系勘探區(qū)帶。

不同于北坡、西坡的是，渤中凹陷南坡明下段、館陶組以淺水三角洲相沉積為主，砂巖含量多在20%～30%之間，儲(chǔ)蓋組合比較理想，主要的勘探目標(biāo)應(yīng)該為構(gòu)造圈閉和在具有一定構(gòu)造背景的區(qū)域?qū)ふ覙?gòu)造-巖性復(fù)合圈閉，應(yīng)重點(diǎn)描述和油源斷層搭接的砂體，同時(shí)也要注意砂體和油源斷層產(chǎn)狀的關(guān)系。

(4)渤中凹陷東坡(渤東凹陷南洼東部斜坡帶)斷裂發(fā)育表現(xiàn)為走滑斷層末梢的“肘狀”發(fā)育模式［9］，受新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，形成了多個(gè)負(fù)花狀構(gòu)造帶，局部有一定的擠壓反轉(zhuǎn)的特點(diǎn)。早、晚斷裂系統(tǒng)差異明顯，早期更多受走滑影響，圖7中2條紅色斷層，在平面上為近南北向展布，控制著該區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)和地層沉積。新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)形成的晚期斷裂主要為北東東向展布，平面上表現(xiàn)為雁列式排列，剖面上具有負(fù)花狀構(gòu)造或單斜的斷階特點(diǎn)，晚期斷層的活動(dòng)對(duì)新近系沉積沒(méi)有明顯的控制作用(圖7，圖1中C—C1剖面)，依附這些斷層發(fā)育多個(gè)斷鼻、斷塊構(gòu)造群。該區(qū)多條斷層深入到東營(yíng)組或沙河街組地層內(nèi)，能夠成為油氣垂向輸導(dǎo)的通道，最近的鉆探有較好的油氣發(fā)現(xiàn)，其中一口探井在明化鎮(zhèn)組發(fā)現(xiàn)油層54.6 m，DST1∶9.53 mm自噴，平均日產(chǎn)油113.4 m3、日產(chǎn)氣812 m3，證實(shí)了這樣的觀點(diǎn)。渤中凹陷東坡新近系是近期勘探的重點(diǎn)區(qū)帶。

圖7 渤中凹陷東坡地震剖面

5 幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)

(1)環(huán)渤中凹陷斜坡區(qū)淺層油氣成藏，傳統(tǒng)的沙河街組油源或“曲折”運(yùn)移方式不是該區(qū)唯一的油源或油氣運(yùn)聚模式，東營(yíng)組能夠?yàn)榄h(huán)渤中凹陷斜坡區(qū)新近系圈閉提供油源，深入到東營(yíng)組烴源巖內(nèi)的斷層能夠成為油氣垂向運(yùn)移的主要通道。

(2)晚期斷裂或長(zhǎng)期活動(dòng)斷裂的發(fā)育特點(diǎn)是斜坡區(qū)油氣成藏的關(guān)鍵因素，不同的斷裂發(fā)育模式，其油氣富集模式、區(qū)帶和勘探策略有所不同。

(3)發(fā)育在斷裂發(fā)育區(qū)的構(gòu)造圈閉或跟其搭接的砂體是有利的勘探目標(biāo)，其中“花心”部位或多條斷層深入到烴源巖的區(qū)域是油氣富集區(qū)。

［1］朱偉林，米立軍，高樂(lè)，等．新區(qū)新領(lǐng)域突破保障油氣儲(chǔ)量持續(xù)增長(zhǎng)——2009年中國(guó)近?？碧焦ぷ骰仡櫍跩］．中國(guó)海上油氣，2010，22(1):1-6．

［2］朱偉林，米立軍，龔再升．渤海海域油氣成藏與勘探［M］．北京:科學(xué)出版社，2009:45-57．

［3］姜培海．渤海海域淺層油氣勘探獲得重大突破的思索［J］．中國(guó)石油勘探，2000，6(2):78-86．

［4］龔再升，王國(guó)純，賀清．上第三系是渤中坳陷及其周圍油氣勘探的主要領(lǐng)域［J］．中國(guó)海上油氣(地質(zhì))，2000，14(3):145-156．

［5］蔡?hào)|升，羅毓暉，武文來(lái)，等．渤海淺層構(gòu)造變形特征、成因機(jī)理與渤中坳陷及其周圍油氣富集的關(guān)系［J］．中國(guó)海上油氣(地質(zhì))，2001，15(1):36-43．

［6］朱偉林，王國(guó)純．渤海淺層油氣成藏條件分析［J］．中國(guó)海上油氣(地質(zhì))，2000，14(6):367-374．

［7］周立宏，肖敦清，李洪香．歧口凹陷淺層油氣成藏規(guī)律再認(rèn)識(shí)［J］．?dāng)鄩K油氣田，2010，17(5):557-559．

［8］汪立君，郝芳，陳紅漢．中國(guó)淺層油氣藏的特征及其資源潛力分析［J］．地質(zhì)通報(bào)，2006，25(10):1079-1087．

［9］龔再升，蔡?hào)|升，張功成．郯廬斷裂對(duì)渤海海域東部油氣成藏的控制作用［J］．石油學(xué)報(bào)，2007，28(4):1-10．

(編輯:崔護(hù)社周雯雯)

Shallow petroleum geology and exploration potential in the slope area，circum-Bozhong sag

Wang XinWang Yongli Guan DayongLi CaiLiu Pengbo

(Bohai Oilfield Exploration and Development Research Institute，Tianjin Branch of CNOOC Ltd．，Tianjin，300452)

In the slope area of the circum-Bozhong sag，the faulting activity was obviously influenced by two stages of tectonic movement，and poor in its inheritance，with the late faults that controlled trap formation not extending into the basement．These phenomena are universal there，and the problem of hydrocarbon source has been the main factor to constrain shallow exploration in this area．The exploration practice showed that the source rocks in Dongying Formation might directly provide hydrocarbon for Neogene reservoirs．Starting with the main factors to control hydrocarbon accumulation，i．e．hydrocarbon sources and faulting characteristics，the conditions of vertical migration-accumulation and trap development were analyzed in this area，and various pathways of vertical migration and plays with exploration potential were pointed out，according to different features of fault development．

circum-Bozhong sag;slope area;shallow zone;late fault;hydrocarbon source in Dongying Formation;play with exploration potential

2011-08-18改回日期:2011-09-26

王昕，男，高級(jí)工程師，1996年畢業(yè)于中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)石油地質(zhì)專業(yè)，現(xiàn)主要從事石油地質(zhì)綜合研究工作。地址:天津市塘沽區(qū)609信箱中海石油天津分公司研究院(郵編:300452)。E-mail:wangxin@cnooc．com．cn。