渤海海域遼東東地區(qū)油氣成藏條件分析

楊貴麗

(1.成都理工大學(xué)，四川 成都 610059;2.中石化勝利油田分公司，山東 東營(yíng) 257015)

引 言

遼東東地區(qū)位于渤海灣東部的淺海海域，區(qū)域構(gòu)造上位于渤海灣盆地下遼河坳陷、渤中坳陷的東部，膠遼隆起西緣，是坳陷區(qū)與隆起區(qū)之間的過(guò)渡構(gòu)造帶，其西部緊鄰遼東凹陷和渤東凹陷，西南部為廟西凸起，東部逐漸過(guò)渡為膠遼隆起，勘探面積為5331 km2。區(qū)內(nèi)完鉆探井8口，發(fā)現(xiàn)了勝順油田，該油田目前控制石油地質(zhì)儲(chǔ)量663×104t。

自勝順油田發(fā)現(xiàn)以來(lái)，遼東東地區(qū)的勘探工作已停滯多年，與勝利油田成熟探區(qū)相比，屬于勘探程度和研究認(rèn)識(shí)程度極低的一個(gè)地區(qū)。近年來(lái)，中海油在該區(qū)西南部的廟西北凸起上發(fā)現(xiàn)了一個(gè)億噸級(jí)大油田——PL9－1油田[1]，遼東東地區(qū)與之相鄰，是否具備形成大中型油氣田的基本地質(zhì)條件成為該區(qū)油氣勘探面臨的關(guān)鍵問(wèn)題。

1 基本地質(zhì)條件

遼東東地區(qū)與渤海灣海域的地層發(fā)育相似，在太古界結(jié)晶變質(zhì)巖之上，發(fā)育了中上元古界、中生界、新生界及第四系4套沉積巖系。郯廬斷裂帶橫穿本區(qū)，向北一直延伸到遼河凹陷[2]，區(qū)內(nèi)構(gòu)造整體上東高西低，根據(jù)構(gòu)造格局和構(gòu)造樣式的差異可劃分為3個(gè)構(gòu)造帶，分別為西部洼陷帶、中部走滑斷裂構(gòu)造帶和東部斜坡地層超覆帶(圖1)。區(qū)內(nèi)新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)活躍，明化鎮(zhèn)組及以上地層走滑斷層發(fā)育，斷層傾角大、落差小，斷距一般為20～50 m，剖面上呈花狀、負(fù)花狀構(gòu)造，平面延伸距離短[3－4]。

圖1 遼東東地區(qū)館陶組底面等時(shí)構(gòu)造

2 油氣成藏條件

2.1 具有多元供烴的油源條件

渤東凹陷發(fā)育古近系沙三段、沙一段和東營(yíng)組等多套生油層系，烴源巖厚度大、分布廣，生烴潛力大[5]。根據(jù)生烴模擬計(jì)算，東營(yíng)組、沙河街組烴源巖的生油總量為48.71×108t，排油總量為26.37×108t，是該區(qū)的主要供烴凹陷。

根據(jù)原油的生物標(biāo)志化合物特征分析，勝順油田已發(fā)現(xiàn)2種類型的原油。第1類原油為沙四段—孔店組玄武巖中的稠油，由于遭受了嚴(yán)重生物降解作用，飽和烴色譜圖上正構(gòu)烷烴與鏈狀的類異戊二烯烷烴完全消失。正常甾烷遭受破壞，重排甾烷及低碳數(shù)孕甾烷的含量增加，C28—C304—甲基甾烷呈倒“V”字型分布，Ts/Tm為0.40～0.48。伽馬蠟烷含量較高，C24—三環(huán)萜烷含量豐富，反映了源巖形成于咸化沉積環(huán)境，分析該類原油來(lái)源于沙一段咸化環(huán)境的烴源巖(圖2)。

第2類原油分布于東營(yíng)組—館陶組油藏中，遭受了輕微到中等程度的生物降解作用，正構(gòu)烷烴部分或完全損失，類異戊二烯烷烴保存完整，甾、萜烷保存完好(圖3)。

圖2 孔店組油樣總離子流圖及甾、萜烷特征(勝順100井)

圖3 館陶組油樣總離子流圖及甾、萜烷特征(勝順1井)

規(guī)則甾烷分布呈“V”型分布，甾烷中的C27甾烷含量高，含有一定量的C28—C304—甲基甾烷，呈倒“V”字型分布。伽馬蠟烷較豐富，伽馬蠟烷/C30藿烷為0.23～0.35，表明其源巖形成于咸化沉積環(huán)境。此外，該類原油中類異戊二烯烷烴具有姥鮫烷優(yōu)勢(shì)，Pr/Ph值大于1，萜烷中Ts含量較高，Ts/Tm為1.18～1.43，說(shuō)明具有來(lái)源于淡水沉積環(huán)境中烴源巖生成的油氣。根據(jù)沙河街組和東營(yíng)組烴源巖的生烴史以及臨區(qū)油氣田的油源對(duì)比情況分析認(rèn)為，應(yīng)為東營(yíng)組烴源巖供給的油氣[1，6]。因此，該類原油為來(lái)自沙一段和東營(yíng)組烴源巖的混源油。

由此可見，沙一段和東營(yíng)組烴源巖均為該區(qū)提供了油氣源，至少經(jīng)歷了2期成藏過(guò)程，早期油氣成藏主要來(lái)源于沙一段烴源巖，后期有東營(yíng)組烴源巖的貢獻(xiàn)。

2.2 發(fā)育3套區(qū)域性儲(chǔ)蓋組合

區(qū)內(nèi)共發(fā)育下、中、上3套區(qū)域性儲(chǔ)蓋組合，即前新生界儲(chǔ)蓋組合、古近系儲(chǔ)蓋組合和新近系儲(chǔ)蓋組合，其中又發(fā)育多套局部?jī)?chǔ)蓋組合。

2.2.1 下儲(chǔ)蓋組合

以中上元古界的風(fēng)化殼或內(nèi)幕裂縫集中段為儲(chǔ)層，潛山頂面非滲透的強(qiáng)風(fēng)化黏土層或上覆新生界泥巖段為蓋層的儲(chǔ)蓋組合。區(qū)內(nèi)基底層為中上元古界，遭受了長(zhǎng)期的剝蝕和風(fēng)化淋濾作用，在潛山頂面形成一套非滲透的強(qiáng)風(fēng)化黏土層，是一套優(yōu)質(zhì)蓋層。潛山上覆新生界蓋層的橫向變化大，包括沙河街組蓋層、東下段蓋層和明下段蓋層等均可作為有效蓋層。研究區(qū)西南部相鄰的廟西凸起上已鉆探證實(shí)了該套儲(chǔ)蓋組合的有效性[7]，PL9－1油田在中上元古界潛山內(nèi)鉆遇油層厚達(dá)200 m，油田儲(chǔ)量規(guī)模近 2 ×108t[1]。

2.2.2 中儲(chǔ)蓋組合

由古近系孔店組玄武巖儲(chǔ)層及沙河街組—東營(yíng)組砂巖儲(chǔ)層與東營(yíng)組和沙一段的泥巖蓋層構(gòu)成了儲(chǔ)蓋組合。膠遼隆起為該區(qū)提供了充足的物源，區(qū)內(nèi)發(fā)育濱淺湖灘壩相、三角洲相和河流相等多種儲(chǔ)層沉積相類型。其中，沙一段的灘壩砂、東營(yíng)組的三角洲前緣的水下分流河道砂和河口壩砂為良好的儲(chǔ)集層，其孔隙度為15% ～26%，滲透率為0.1×10－3～145.0 ×10－3μm2。沙一段上部—東營(yíng)組下部和館下段下部泥巖段穩(wěn)定發(fā)育，厚度約為400～700 m，為一套區(qū)域性蓋層，與古近系各類儲(chǔ)集層構(gòu)成一套區(qū)域性儲(chǔ)蓋組合。勝順油田勝順1井區(qū)在古近系的孔店組玄武巖儲(chǔ)層和東營(yíng)組砂巖儲(chǔ)層中均有油氣成藏。

2.2.3 上儲(chǔ)蓋組合

由新近系館陶組、明化鎮(zhèn)組河流相砂巖作為儲(chǔ)層，泥巖集中段作為蓋層構(gòu)成的儲(chǔ)蓋組合，該套儲(chǔ)蓋組合是渤海海域最有利的儲(chǔ)蓋組合之一，已發(fā)現(xiàn)多個(gè)大型油氣田[1，8－9]。由館下段下部砂巖為儲(chǔ)層、館下段中部泥巖段為蓋層的儲(chǔ)蓋組合在區(qū)內(nèi)分布穩(wěn)定，是該區(qū)重要的一套儲(chǔ)蓋組合。館下段河流相儲(chǔ)層孔隙度為14% ～34%，滲透率為0.1×10－3～880.0 ×10－3μm2，為高孔、中滲疏松砂巖儲(chǔ)層，勝順1井于館下段儲(chǔ)層中獲高產(chǎn)工業(yè)油流。

2.3 具備形成復(fù)式油氣聚集的圈閉條件

遼東東地區(qū)發(fā)育多種類型的圈閉，包括斷裂伴生的壓扭背斜、斷塊、斷鼻等構(gòu)造圈閉，多層系疊置的地層圈閉、潛山圈閉以及洼陷帶巖性圈閉等。

新生界由洼陷帶向潛山高部位層層超覆，形成廣泛發(fā)育的地層圈閉，與沿?cái)嗔褞Оl(fā)育的斷鼻、斷塊構(gòu)造圈閉以及潛山圈閉形成較大規(guī)模的復(fù)式圈閉群。不同構(gòu)造帶發(fā)育由不同類型圈閉構(gòu)成的圈閉組合。西部洼陷帶主要發(fā)育古近系砂礫巖體巖性圈閉、濁積扇巖性圈閉;中部走滑斷裂帶主要發(fā)育新近系斷塊、斷鼻構(gòu)造圈閉，其次為古近系地層超覆圈閉、潛山圈閉等多種類型;東部斜坡帶以潛山圈閉、披覆背斜圈閉和地層超覆圈閉為主。潛山超覆披覆構(gòu)造帶一旦成藏即可形成多層系、迭合連片的分布特點(diǎn)，油藏具有局部富集高產(chǎn)的特征[10]。

2.4 發(fā)育骨架砂體、斷層及不整合面構(gòu)成的復(fù)式輸導(dǎo)體系

受郯廬斷裂走滑活動(dòng)的影響，遼東東地區(qū)經(jīng)歷了多期構(gòu)造變動(dòng)，形成多個(gè)角度不整合面，并產(chǎn)生了大量的走滑斷層，與區(qū)內(nèi)厚層高滲砂體共同組合形成了復(fù)式輸導(dǎo)體系[11－12]。長(zhǎng)期活動(dòng)的基底斷裂新近紀(jì)仍然活動(dòng)強(qiáng)烈，是溝通烴源巖的主油源斷層，新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)作用下形成的大量晚期次級(jí)斷層與基底斷層相交，構(gòu)成了油氣縱向運(yùn)移的斷裂輸導(dǎo)網(wǎng)。明化鎮(zhèn)組下部及館上段為辮狀河沉積，發(fā)育大套厚層塊狀砂巖，砂體單層厚度大(一般為15～20 m)，物性好，橫向連通性強(qiáng)，是油氣進(jìn)行遠(yuǎn)距離橫向運(yùn)移的區(qū)域性輸導(dǎo)通道。不整合面是油氣輸導(dǎo)的有效通道，區(qū)內(nèi)潛山頂面、孔店組與東營(yíng)組之間、東營(yíng)組和館陶組之間均為區(qū)域性角度不整合面，尤其是潛山頂不整合面的沉積間斷時(shí)間長(zhǎng)，遭受了長(zhǎng)期的風(fēng)化淋濾作用，具有較好的滲透性，而且延伸遠(yuǎn)、分布廣，應(yīng)為油氣橫向遠(yuǎn)距離運(yùn)移的重要通道。勝順1井和勝順100井均在在孔店組頂部見稠油油斑顯示36.0 m/(3層)，分析為油氣沿不整合面進(jìn)行運(yùn)移時(shí)留下的痕跡。

3 油氣成藏模式及勘探方向分析

3.1 油氣成藏模式

圖4 遼東東地區(qū)油氣運(yùn)聚成藏模式

各構(gòu)造帶的構(gòu)造特征、地層發(fā)育情況、圈閉組合特征及其與生烴凹陷的關(guān)系不同，油氣運(yùn)聚方式、成藏特征也有所差異(圖4)。西部洼陷帶斷裂帶下降盤的沙河街組、東營(yíng)組各類巖性圈閉直接與烴源巖接觸，烴源巖生成的油氣可直接進(jìn)入圈閉中成藏，油藏類型以巖性油藏為主。中部走滑斷裂帶，長(zhǎng)期繼承性活動(dòng)的基底斷層溝通洼陷帶烴源巖，為東營(yíng)組及新近系各類圈閉提供充足的油氣源。通過(guò)與濟(jì)陽(yáng)坳陷的對(duì)比分析，認(rèn)為網(wǎng)毯式輸導(dǎo)可能是該帶油氣成藏的主要輸導(dǎo)方式，油氣沿主油源斷層縱向運(yùn)移，進(jìn)入東營(yíng)組的三角洲砂體和新近系河流相毯狀倉(cāng)儲(chǔ)層中繼續(xù)進(jìn)行遠(yuǎn)距離橫向運(yùn)移，晚期構(gòu)造活動(dòng)形成的淺層次級(jí)斷層又與輸導(dǎo)砂體配置，形成立體輸導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)，因此，該帶具有形成多層系復(fù)式油氣聚集的條件。東部斜坡超覆披覆構(gòu)造帶，油氣主要通過(guò)不整合面和新近系的毯狀倉(cāng)儲(chǔ)層進(jìn)行遠(yuǎn)距離橫向運(yùn)移，至該帶以地層圈閉和潛山圈閉為主的圈閉群中聚集成藏。

區(qū)內(nèi)新構(gòu)造較為活躍，形成了大量小規(guī)模走滑斷層，對(duì)油氣藏的保存非常不利，油氣易于逸散。根據(jù)渤海海域的勘探實(shí)踐總結(jié)出的油氣動(dòng)平衡成藏模式認(rèn)為，在油源供應(yīng)充足、圈閉內(nèi)油氣充注量大于散失量的情況下，即使存在后期活動(dòng)斷層破壞油藏，仍可形成大規(guī)模油氣聚集[7－8]。區(qū)內(nèi)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了多個(gè)層系的油氣藏，證實(shí)了油氣聚集成藏后能夠得以保存。

3.2 勘探方向分析

綜上所述，遼東東地區(qū)具有形成復(fù)式油氣聚集帶的物質(zhì)基礎(chǔ)和有利條件，可形成巖性－構(gòu)造油藏、構(gòu)造－巖性油藏、地層超覆油藏、地層不整合遮擋油藏、巖性油藏以及基巖潛山油藏等多種油藏類型。

根據(jù)區(qū)內(nèi)油氣成藏條件分析和已發(fā)現(xiàn)油藏的解剖，結(jié)合中海油及勝利油田的勘探實(shí)踐分析，認(rèn)為該區(qū)下步有利勘探方向?yàn)?一是繼續(xù)評(píng)價(jià)中部走滑斷裂帶的東營(yíng)組和館下段的斷鼻、斷塊圈閉，擴(kuò)大勝順油田的儲(chǔ)量規(guī)模;二是積極預(yù)探東營(yíng)組和館下段的地層不整合圈閉，尋找新的油藏類型;三是兼顧沙河街組砂礫巖體、濁積扇體等巖性圈閉，尋找新的勘探領(lǐng)域;四是大膽探索前第三系基巖潛山油藏，該區(qū)與PL9－1油田基巖潛山油藏的地質(zhì)背景和成藏條件具有一定的相似性，分析具有較大的勘探潛力，下一步要在進(jìn)一步加強(qiáng)成藏條件對(duì)比分析的基礎(chǔ)上，大膽探索，進(jìn)一步明確該區(qū)前第三系潛山的勘探潛力(圖1、4)。

4 結(jié)論

(1)渤東凹陷的沙河街組和東營(yíng)組烴源巖為該區(qū)提供了充足的油源供應(yīng)，斷層、不整合面及骨架砂體構(gòu)成的復(fù)式輸導(dǎo)體系為油氣運(yùn)移提供了暢通的輸導(dǎo)通道，構(gòu)造、地層、巖性等多種類型圈閉為油氣聚集的有利場(chǎng)所，區(qū)內(nèi)發(fā)育3套區(qū)域性儲(chǔ)蓋組合，為復(fù)式油氣聚集帶的形成提供了有利條件。

(2)中部走滑斷裂帶的東營(yíng)組—館下段構(gòu)造圈閉、東部斜坡帶的東營(yíng)組地層不整合圈閉、洼陷帶的沙河街組巖性圈閉以及隆起區(qū)的前第三系基巖潛山圈閉成藏條件有利，是該區(qū)下步油氣勘探的重要方向。

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