遼中凹陷中洼高陡走滑帶油氣富集新模式*

張如才 徐長貴 吳 奎 黃曉波 彭靖淞

（中海石油（中國）有限公司天津分公司）

遼中凹陷中洼高陡走滑帶油氣富集新模式*

張如才 徐長貴 吳 奎 黃曉波 彭靖淞

（中海石油（中國）有限公司天津分公司）

遼中凹陷中洼高陡走滑帶是多期、多種應(yīng)力方式作用下形成的復(fù)雜斷裂構(gòu)造帶，控制了辮狀河三角洲、扇三角洲等多種沉積體系，發(fā)育了水下分流河道、水下分流河道間、河口壩、遠砂壩和濁積席狀砂等多類型的砂體。該高陡走滑帶呈現(xiàn)一種“階梯貫穿式”油氣富集新模式，具有以下3大特征：一是油氣呈階梯式分布，具有多層系含油的復(fù)式成藏特征；二是單個油藏油柱高為150～200 m，油水界面之外油氣顯示差，顯示高陡走滑帶油氣快速運移的特征；三是“走滑增彎圈閉-活動調(diào)節(jié)斷層-富砂沉積體系”三元耦合控制高陡走滑帶的油氣富集。遼中凹陷中洼高陡走滑帶油氣富集新模式的建立對圍區(qū)及相似地區(qū)的油氣勘探具有重要的指導(dǎo)與借鑒意義。

遼中凹陷中洼；高陡走滑帶；油氣富集；階梯貫穿式；復(fù)式成藏；快速運移；三元耦合

近10多年來，渤海油田在渤中、秦南、萊州灣、遼西和遼中等多個凹陷陡坡帶的勘探取得了重要發(fā)現(xiàn)和進展［1-7］，其中遼中凹陷中洼東陡坡帶旅大6-2構(gòu)造歷經(jīng)8年勘探，在東營組三段（以下簡稱東三段）勘探面臨困境的情況下，重新認識該區(qū)的油氣成藏富集規(guī)律，并借鑒構(gòu)造北側(cè)同一構(gòu)造帶上金縣1-1油田開發(fā)井的成功經(jīng)驗，創(chuàng)新認識到東營組二段下亞段（以下簡稱東二下段）是旅大6-2構(gòu)造的新主力勘探層系，并于2012年鉆探得以證實。本文正是以遼中凹陷中洼東側(cè)走滑斷層控制的斷裂陡坡帶為研究對象（重點包括旅大6-2構(gòu)造和金縣1-1油田），選擇東營組二段（以下簡稱東二段）—沙河街組二段（以下簡稱沙二段）為研究目的層，在對油氣成藏條件及成藏規(guī)律深入研究的基礎(chǔ)上，總結(jié)出了該區(qū)高陡走滑帶油氣富集的新模式，對圍區(qū)及相似地區(qū)的油氣勘探具有重要的指導(dǎo)與借鑒意義。位于遼中凹陷中部，是由被郯廬走滑斷裂的淺層分支斷層和伴生的羽狀斷層共同控制的一系列斷塊組成，被遼中一號走滑斷裂的主斷裂分為東西2盤。旅大6-2構(gòu)造整體為受遼中一號大斷層控制，且被次級斷層復(fù)雜化的高陡半背斜構(gòu)造，受遼中一號大斷層右旋走滑扭動作用的影響而發(fā)育近東西向伴生斷層（圖1）。這2個構(gòu)造都獲得了很好的油氣發(fā)現(xiàn)，油氣規(guī)模合計超億噸。

1 地質(zhì)概況

遼中凹陷位于渤海北部海域，南北分別與渤中凹陷和遼河?xùn)|部凹陷接壤，東西受遼東和遼西凸起夾持，呈現(xiàn)“兩凸夾一凹”的構(gòu)造格局。遼中凹陷中洼東陡坡帶主要受遼中一號走滑大斷層控制，發(fā)育有金縣1-1和旅大6-2兩個構(gòu)造，其中金縣1-1構(gòu)造

圖1 研究區(qū)構(gòu)造位置示意圖

2 高陡走滑帶成藏條件分析

2.1 油源特征

遼中凹陷主要發(fā)育沙三段、沙一段和東三段等3個主力烴源巖層段。以金縣1-1油田為例，分別將金縣1-1構(gòu)造東西2盤的原油與鄰近的錦州32-4構(gòu)造的原油進行對比分析。從對比結(jié)果來看（圖2、3），上述原油可以分為2類：第1類原油包括金縣1-1構(gòu)造東盤、錦州32-4構(gòu)造和部分金縣1-1構(gòu)造西盤的原油，具有低伽馬蠟烷指數(shù)（＜0.15）、低ETR［（C28＋C29）／（C28＋C29＋Ts）］參數(shù)（＜0.35）、中高4-甲基甾烷指數(shù)、中高藿烷／甾烷參數(shù)的生物標(biāo)志化合物組合特征，與沙三段烴源巖的生物標(biāo)志化合物組合特征非常吻合，故第1類原油來源于沙三段烴源巖；第2類原油主要為金縣1-1構(gòu)造西盤的原油，與第1類原油相比具有較高的伽馬蠟烷指數(shù)和ETR參數(shù)，較低的4-甲基甾烷指數(shù)和藿烷／甾烷參數(shù)，表現(xiàn)出沙三段和沙一段混源的生物標(biāo)志化合物組合特征，故第2類原油除來源于沙三段烴源巖外，沙一段烴源巖也有貢獻。

2.2 儲蓋組合特征

根據(jù)區(qū)域沉積相研究成果，結(jié)合巖心、井壁取心、巖屑和測井資料分析，認為本區(qū)物源主要來自東部的復(fù)州水系。東二下段及東三段上部地層主要發(fā)育來自東側(cè)膠遼隆起物源的三角洲和辮狀河三角洲沉積，辮狀河三角洲前緣砂體在研究主體區(qū)穩(wěn)定分布，是有利的儲集層（圖4）。以旅大6-2含油氣構(gòu)造為例，東二下段及東三段薄層湖相泥巖可形成局部理想蓋層，與下伏辮狀河三角洲前緣砂體構(gòu)成了理想的儲蓋組合。從儲層物性來看，東二下段以高孔、高滲為主，實測平均孔隙度為32.6%，平均滲透率為1709.2 mD；東三段以中孔、中滲為主，實測平均孔隙度為25.1%，平均滲透率為246.0 mD；沙一、二段以中孔、中低滲為主，實測平均孔隙度20%，平均滲透率90 mD。

圖2 金縣1-1油田原油4-甲基甾烷／∑C29甾烷與伽馬蠟烷／αβC30藿烷參數(shù)油源對比圖

圖4 遼中凹陷中段東二下段沉積體系平面圖

圖3 金縣1-1油田原油藿烷／甾烷與ETR參數(shù)油源對比圖

2.3 油氣輸導(dǎo)體系

研究區(qū)位于遼中凹陷中洼高陡走滑帶上，緊鄰遼中凹陷，是油氣運移的有利指向區(qū)。原油主要分布在東營組，少量分布在沙河街組，油源對比證明原油主要來源于沙三段和沙一段烴源巖。遼中凹陷中洼陡坡帶經(jīng)歷了多期構(gòu)造運動，油氣輸導(dǎo)體系特別發(fā)育，斷裂和連通砂體等共同構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)狀油氣運移通道。該區(qū)斷層十分發(fā)育，主要發(fā)育走滑主斷裂、走滑分支斷裂和與走滑斷層伴生的羽狀斷層，這些斷層與本區(qū)廣泛發(fā)育的三角洲前緣砂體共同組成了階梯狀油氣輸導(dǎo)體系，為旅大6-2和金縣1-1構(gòu)造提供了良好的油氣運移通道。具體來說，本區(qū)走滑主斷裂走向NNE，主要發(fā)育在較深層，它溝通了深部烴源巖，是該區(qū)重要的油源斷層，沙三段和沙一段烴源巖生成的原油可通過走滑主斷裂向上運移，再沿走滑分支斷裂和輸導(dǎo)性砂體分別繼續(xù)向上做垂向和橫向運移，并在合適的圈閉中聚集成藏。

3 高陡走滑帶油氣富集新模式

對于陡坡帶的油氣成藏模式，有很多學(xué)者進行了總結(jié)［8-10］。遼中凹陷中洼高陡走滑帶已發(fā)現(xiàn)油氣藏的分布特征及規(guī)律表現(xiàn)為只要有圈閉、儲層和運移斷層油氣就能成藏的特征，呈現(xiàn)一種“階梯貫穿式”油氣富集新模式（圖5），即“油氣富集幾乎貫穿東營組三段至館陶組，具有多含油層系、多油水系統(tǒng)，且各油藏高點彼此疊合性差，主要依附走滑斷層呈現(xiàn)階梯式抬升”。該模式具有以下3大特征：一是油氣呈階梯式分布，具有多層系含油的復(fù)式成藏特征；二是單個油藏油柱高150～200 m，油水界面之外油氣顯示差，呈現(xiàn)出高陡帶油氣快速運移的特征；三是“走滑增彎段控制的圈閉-活動性調(diào)節(jié)斷層-富砂沉積體系”三元耦合控制高陡走滑帶的油氣富集。

圖5 遼中凹陷中洼高陡走滑帶“階梯貫穿式”油氣富集模式圖（剖面位置見圖1）

3.1 油氣呈階梯式分布，具有多層系含油復(fù)式成藏特征

勘探成果表明，遼中凹陷中洼高陡走滑帶含油層系多，自下向上包括館陶組、東二上段、東二下段、東三段、沙一段和沙二段等，各含油層系高點疊合性較差，沿主走滑斷層呈階梯式分布，可見斷層在油氣運移和聚集中起主導(dǎo)作用。該構(gòu)造帶儲層埋深為1000～3000 m，從原油性質(zhì)分析結(jié)果來看，縱向上地面流體性質(zhì)、地層原油性質(zhì)隨著油藏埋深增加而變好：東二下段地面原油為重質(zhì)油，地面原油密度為0.953～0.995 g／cm3，粘度為382.80～5320.00 mPa·s；東三段原油為中—重質(zhì)油，不同斷塊原油性質(zhì)略有差異，整體具有密度中等—大，粘度中等的特點，地面原油密度為0.878～0.922 g／cm3，原油粘度為35.16～64.92 mPa·s；沙一、二段原油性質(zhì)相對較好，為中輕質(zhì)原油，地面原油密度為0.838～0.912 g／cm3，原油粘度為4.45～52.43 mPa·s。

3.2 單個油藏油柱高150～200m，油氣呈現(xiàn)晚期快速運移成藏特征

從旅大6-2構(gòu)造和金縣1-1油田以及處于同一構(gòu)造帶的葵東油田的實際勘探結(jié)果來看，陡坡帶具有主力成藏層系集中在東二下段、油藏豐度為（830～1200）×104t／km2、測試日產(chǎn)油最高達100 t以上等共同特征。旅大6-2構(gòu)造多口評價井的鉆探結(jié)果表明：在同一油藏系統(tǒng)中，高部位是油層，中間是油水同層，而低部位是水層，油層僅僅集中在高部位有限的面積范圍內(nèi)；單個油藏的充滿度為150～200 m，油水界面之外油氣顯示差，呈現(xiàn)出高陡帶油氣快速運移的特征。

研究區(qū)油氣運移特征的分析結(jié)果表明，金縣1-1油田儲層發(fā)育一期烴類包裹體，主要發(fā)育在石英顆粒內(nèi)裂紋中，呈淺黃色熒光，顯示烴類具有較高的成熟度。JX1-1-A井2745 m砂巖樣品的包裹體均一溫度為105～125℃，明顯高于現(xiàn)今溫度（圖6）。該區(qū)構(gòu)造演化分析表明，東營組沉積之后并未發(fā)生明顯的地層反轉(zhuǎn)和抬升，油氣包裹體均一溫度普遍高于儲層采樣點的現(xiàn)今溫度，這是因為油氣主要來自于比儲層埋深更深的烴源區(qū)，而且油氣的運聚過程受構(gòu)造運動或斷裂活動的影響，以間歇式的熱流體運移發(fā)生快速充注，大部分流體包裹體是在熱流體溫度未與當(dāng)時的地層溫度平衡時所形成，況且該區(qū)油氣成藏較晚［11］，這種情況下利用均一溫度所確定的成藏期次比實際成藏期次要晚，可認為是快速成藏的一種表現(xiàn)。盡管如此，這種現(xiàn)象仍然說明油氣充注的時間較晚，屬于晚期成藏。

此外，該油田含油層系較多，油層埋深差別也較大，埋深在1500 m以內(nèi)的原油普遍遭受了一定的生物降解，原油樣品中均檢測出了25-降藿烷，原油性質(zhì)較差，這可能與該油層段的保存條件不好有關(guān)。但是，埋深在1817～1850 m的原油樣品分析中均未檢測出25-降藿烷，且具有完整的正構(gòu)烷烴序列，說明這些原油均未遭受生物降解，這可能與金縣1-1油田原油以晚期充注為主有關(guān)。

圖6 JX1-1-A井2745 m包裹體樣品均一溫度（a）與埋藏史及熱史（b）對應(yīng)圖

3.3 “走滑增彎圈閉-活動調(diào)節(jié)斷層-富砂沉積體系”三元耦合控制高陡走滑帶的油氣富集

3.3.1走滑增彎圈閉

遼中凹陷中洼高陡走滑帶主要受遼中一號走滑大斷裂控制，沿著該走滑大斷裂研究區(qū)存在多處“S”形彎曲，而圈閉的形成往往受這些走滑增彎段的控制。物理模擬實驗表明，走滑斷層沿著斷層走向彎曲時，會在彎曲部位產(chǎn)生收斂性的擠壓區(qū)和離散型的拉張區(qū)（圖7）。旅大6-2和金縣1-1構(gòu)造正好位于走滑增彎段的擠壓區(qū)，其擠壓背景對油氣的聚集和保存非常有利（圖8）。

圖7 走滑斷層彎曲物理模擬實驗圖

圖8 旅大6-2和金縣1-1構(gòu)造東二段底面構(gòu)造圖

3.3.2活動調(diào)節(jié)斷層

如前所述，研究區(qū)走滑大斷裂主要溝通深部烴源巖，是重要的油源斷層，但真正主導(dǎo)油氣運聚的是與走滑伴生的調(diào)節(jié)斷層，它對油氣的運聚主要表現(xiàn)在2個方面：一是調(diào)節(jié)斷層越發(fā)育，斷層密度越大，油氣運移越活躍，地質(zhì)儲量豐度也越大。以旅大6-2構(gòu)造為例，該構(gòu)造分為南北2塊，從實際鉆探結(jié)果來看，南塊單井油層最厚達162 m，地質(zhì)儲量豐度約1000萬m3／km2；北塊單井油層最厚為76.2 m，地質(zhì)儲量豐度約500萬m3／km2，這種含油氣性的差異主要是源于南塊調(diào)節(jié)斷層更加發(fā)育。二是縱向上油氣沿斷層自下向上在多層系分布，而油氣在淺層聚集所能到達的層位受控于斷層向上發(fā)育所能到達的層位（圖9）。

圖9 過LD6-2-A井油藏剖面圖

3.3.3富砂沉積體系

遼中凹陷中洼高陡走滑帶發(fā)育來自東側(cè)膠遼隆起物源的扇三角洲和辮狀河三角洲沉積，總體上砂體較發(fā)育，但在平面上依然存在較大差異（圖10），而儲層的發(fā)育程度往往控制著油氣的富集程度。旅大6-2構(gòu)造位于東部復(fù)州水系的入水口，該部位鉆探的LD6-2-A井砂體比較發(fā)育，其中東二下段砂巖百分含量高達85.4%，該井鉆遇油層為162 m。同理，JX1-1-X井區(qū)砂體也較發(fā)育，因此鉆遇油層也較厚。相比之下，該構(gòu)造帶往北Jz27-6S-X井區(qū)和Jz27-2-X井區(qū)東二下段砂巖百分含量分別僅為12.6%和4.5%，大大影響了油氣的聚集程度。當(dāng)然，油氣富集成藏往往受多種因素控制，但由以上分析可知，富砂沉積體系對高陡帶能否形成高豐度油氣藏起著至關(guān)重要的作用。

圖10 LD6-2-A—JX1-1-X—JZ27-6S-X—JZ27-2-X井連井對比圖

4 結(jié)束語

遼中凹陷中洼高陡走滑帶的勘探實踐表明，斷陷湖盆陡坡帶往往具有近物源、沉積厚、相變快的特點，在實際勘探過程中井位應(yīng)盡量部署在陡坡帶的高部位，優(yōu)先考慮調(diào)節(jié)斷層和砂體較發(fā)育的區(qū)塊，這樣更有利于發(fā)現(xiàn)厚層油層。遼中凹陷中洼高陡走滑帶“階梯貫穿式”油氣富集新模式的建立，不僅明確了研究區(qū)油氣分布規(guī)律，深化了對陡坡帶成藏模式的認識，而且必將推進處于同一構(gòu)造帶上的旅大12-1構(gòu)造的勘探步伐（旅大12-1構(gòu)造圈閉面積大，資源規(guī)?？捎^），從而使整個旅大6—旅大12構(gòu)造帶有望再形成一個超億噸級的油田群。同時，該模式對于其他類似地區(qū)高陡走滑帶的油氣勘探也具有一定的借鑒意義。

致謝：在本文撰寫過程中，得到了海洋油氣勘探專家、中海石油（中國）有限公司天津分公司渤海油田勘探開發(fā)研究院地質(zhì)總師周心懷的指導(dǎo)和幫助，在此深表感謝。

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A new model of hydrocarbon accumulation along the highly steep strike-slip belt in Mid sag，Liaozhong depression

zhang Rucai Xu Changgui Wu Kui Huang Xiaobo Peng Jingsong
（Tianjin Branch of CNOOC Ltd.，Tianjin，300452）

As a complex faulted structure formed in multiple episodes and under various stress states in Mid sag，Liaozhong depression，the highly steep strike-slip belt was in control of multiple depositional systems such as braided river delta and fan delta，where many types of sandbodies developed，including underwater distributary channel，estuary barrier，distal bar and turbidite sheet．There is a new model of hydrocarbon accumulation，called“l(fā)adderlike penetration style”，along the highly steep strike-slip belt，which can be characterized by：（1）Ladderlike distribution of hydrocarbon has resulted in a kind of composite accumulation of multiple oil-bearing beds；（2）A single oil column thickness may be 150 to 200 m，and the hydrocarbon show is poor beyond the oil-water contact，indicating quick hydrocarbon migraion in the highly steep strike-slip belt；（3）The hydrocarbon enrichment is controlled by the three element coupling of“increasingly bendable traps due to strike slippingactive adjusted faults-depositional systems with high sand”．This new model of hydrocarbon accumulation may provide an important guide and reference for the hydrocarbon exploration in the surrounding and similar areas of the highly steep strike-slip belt，Mid sag，Liaozhong depression．

Mid sag in Liaozhong depression；highly steep strike-slip belt；hydrocarbon enrichment；ladderlike penetration style；composite accumulation；quick migration；three element couplin g

2013-03-19改回日期：2013-08-08

（編輯：周雯雯）

*國家科技重大專項“近海大中型油氣田形成條件與分布（編號：2011z X05023-006）”資助。

張如才，男，工程師，2006年畢業(yè)于中國石油大學(xué)（北京）礦產(chǎn)普查與勘探專業(yè)，獲碩士學(xué)位，主要從事石油地質(zhì)與油氣勘探研究工作。地址：天津市塘沽區(qū)閘北路609信箱（郵編：300452）。E-mail：zhangrc＠cnooc．com．cn。