廟西凹陷中南洼烴源巖評價及其勘探啟示

張宏國，官大勇，宿 雯，王廣源，麻旭剛

（中海石油（中國）有限公司天津分公司渤海油田研究院，天津 300452）

廟西凹陷中南洼烴源巖評價及其勘探啟示

張宏國，官大勇，宿 雯，王廣源，麻旭剛

（中海石油（中國）有限公司天津分公司渤海油田研究院，天津 300452）

摘 要：渤海邊緣洼陷整體勘探程度較低，烴源巖生、排烴能力分析是研究重點。為明確廟西凹陷中南洼地區(qū)油氣富集規(guī)律，從烴源巖分析和油源對比入手，明確低熟油優(yōu)勢運移通道類型，進(jìn)而預(yù)測油氣富集層位與區(qū)帶。研究表明，中南洼地區(qū)發(fā)育巨厚沙三段，其有機(jī)質(zhì)母質(zhì)類型以混源為主，沉積水體為半咸水—咸水環(huán)境，現(xiàn)處于低熟階段，為蓬萊25-6油田主要油源，證明其為研究區(qū)主力生烴層系。烴源巖熱演化與排烴強(qiáng)度分析表明廟西凹陷中南洼烴源巖熱演化程度較低，而低熟油初次運移動力較弱，因此單一型的油氣二次運移通道運移量高于復(fù)合型通道，沿斷層近距離運移館陶組就近成藏幾率較大。研究區(qū)中部走滑帶斷層活動性強(qiáng)且深切油源，主干走滑和其派生斷層形成背斜形態(tài)圈閉，具有良好的勘探潛力。

關(guān)鍵詞：廟西凹陷中南洼；烴源巖評價；低熟油；運移通道；走滑斷層

Evaluation on Source Rocks in Miaoxi Middle-Southern Sag and
Its Aspiration to Exploration

ZHANG Hongguo, GUAN Dayong, SU Wen, WANG Guangyuan, MA Xugang

（Research Institute of Bohai Oilfield, Tianjin Branch of CNOOC Ltd., Tianjin 300452, China）

Abstract:The exploration degree on marginal sags in Bohai Sea is low, and the exploration key is to study the hydrocarbon generation and expulsion capability of source rocks. In order to make clear about the hydrocarbon accumulation regularity in Miaoxi middle-southern sag, analysis of geochemical characteristic of source rock and oil-source correlation have been conducted, and the advantage hydrocarbon migration pathways for low mature oils have been made clear. In addition, the hydrocarbon rich target series and zones have been forecasted. The study results indicated that Sha-3 Member is thick and well developed in Miaoxi middle-southern sag, the organic matter matrix type of source rock are mainly mixed type, deposited in brackish water and salty water environments, being main oil sources for Penglai 25-6 oilfield with low mature oil. It has been proved that Sha-3 Member is the main hydrocarbon generation series for the study area. The analyzing results about thermal evolution of source rock and hydrocarbon expulsion intensity indicated that the thermal evolution degree of source rock is low in Miaoxi middle-southern sag, and the driving force for primary hydrocarbon migration is low. Therefore, the amount of hydrocarbon migrated through single type of secondary pathway is higher than that through compound pathway, and the chance of hydrocarbon accumulation in Guantao formation through short distance migration by faults was higher. Faults activity was strong in middle strip-slip zone, and cut deeply the source rocks. The main strip-slip faults and the derivated faults cut anticlines, and the faulted anticline traps have great exploration potential.

Keywords:middle-southern sag of Miaoxi depression; source rock evaluation; low mature oil; migration pathway; strike-slip fault

渤海灣盆地邊緣洼陷面積較小，烴源巖埋深較淺，相對富生烴凹陷勘探程度較低[1]。渤海海域廟西凹陷為典型的邊緣凹陷，其北洼地區(qū)勘探程度較高[2]，發(fā)現(xiàn)了億噸級的蓬萊15-2油田，而

中南洼作為潛力區(qū)其油氣富集規(guī)律是勘探研究的重點。本次研究從廟西凹陷中南洼烴源巖地球化學(xué)特征分析出發(fā)，結(jié)合油源對比、油氣優(yōu)勢運移通道分析及走滑斷層物理模擬實驗，預(yù)測有利的勘探目的層系與區(qū)帶。

1　地質(zhì)概況

廟西凹陷中南洼位于渤海海域東部，被渤南低凸起、廟西南凸起、膠遼隆起環(huán)繞，形成了“三凸兩洼”的構(gòu)造格局[3]（圖1），中外合作發(fā)現(xiàn)了蓬萊25-6油田，在圍區(qū)也發(fā)現(xiàn)了蓬萊19-3等油田，館陶組油氣相對富集。中南洼地區(qū)鉆井?dāng)?shù)量較少，油氣富集規(guī)律尚不明確，烴源巖分析顯得尤其重要。鉆井揭示研究區(qū)存在孔店組—沙四段、沙三段、沙一段等三套烴源巖[4]，其中沙一段烴源巖埋深淺且厚度小，生烴量相對有限。

2　烴源巖分析

2.1 有機(jī)質(zhì)母質(zhì)來源

干酪根顯微組分表明中南洼烴源巖有機(jī)質(zhì)為Ⅱ1～Ⅱ2型，母質(zhì)類型主要為低等水生生物和混合來源（表1）。其中，孔店組—沙四段烴源巖有機(jī)質(zhì)為Ⅱ1型，腐泥組含量較高（平均59%），母質(zhì)類型以低等水生生物為主；沙三段、沙一段烴源巖有機(jī)質(zhì)為Ⅱ2～Ⅱ1型，腐泥組含量相對較低（平均16%），母質(zhì)類型以混合源為主。

2.2 有機(jī)質(zhì)豐度

巖石熱解參數(shù)生烴潛量與有機(jī)質(zhì)含量交匯（圖2）表明孔店組—沙四段烴源巖豐度較低，屬于差烴源巖，基本無生烴能力；沙三段、沙一段有機(jī)

質(zhì)豐度較高，屬于好～很好烴源巖，生烴潛力較大，其中沙一段有機(jī)質(zhì)豐度略高于沙三段。

圖1　廟西凹陷中南洼地質(zhì)略圖

表1　廟西凹陷中南洼烴源巖干酪根顯微組分及成熟度

2.3 有機(jī)質(zhì)熱演化程度

單一參數(shù)表征有機(jī)質(zhì)成熟度存在較大誤差。綜合分析鏡質(zhì)體反射率、孢粉顏色指數(shù)及最高熱解溫度數(shù)據(jù)（表1），認(rèn)為孔店組—沙四段烴源巖現(xiàn)處于成熟階段，沙三段、沙一段烴源巖處于未熟～低熟階段。

綜上所述，中南洼孔店組—沙四段烴源巖生油母質(zhì)類型較好，但是豐度較低，生烴量可能較少；沙三段烴源巖以Ⅱ1～Ⅱ2型為主，豐度較高，且沙三期中南洼為區(qū)域沉積沉降中心，厚度較大，可能為主力生烴層系。

圖2　廟西凹陷中南洼烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度分析

3　烴源巖生烴能力分析

3.1 蓬萊25-6油田油源對比

蓬萊25-6構(gòu)造證實為億噸級油田，含油層系為館陶組，油藏豐度高，古近系也存在氣測異常段及壁芯油氣顯示，其油源分析對于深化中南洼烴源巖生、排烴研究有重要意義。PL25-6-A井館陶組原油飽和烴m/z191色譜-質(zhì)譜曲線中25-降藿烷含量較高（圖3），表明原油遭受強(qiáng)烈降解。地質(zhì)演化過程中，甾烷20R（生物構(gòu)型）向20S（地質(zhì)構(gòu)型）轉(zhuǎn)化[5-6]，不易受到生物降解影響，且進(jìn)入熱演化后期（Ro=0.8%～0.9%）才達(dá)到平衡狀態(tài)，因此甾烷異構(gòu)體參數(shù)可以較好地表征原油成熟度[7-8]。

蓬萊25-6油田館陶組原油C29甾烷ααα20S/ （20S+20R）平均值0.318，小于低熟油的界限值0.42[9]，甾烷異構(gòu)體參數(shù)交匯也表明原油成熟度偏低，以低熟油為主（圖4a）。

蓬萊25-6油田館陶組原油C29甾烷運移效應(yīng)分析表明近源成藏，基本無運移效應(yīng)（圖4b），與中南洼沙一段、沙三段烴源巖的甾烷特征具有一定的相似性（圖3），由此推斷，蓬萊25-6油田原油來源于廟西凹陷中南洼沙一段、沙三段烴源巖，其中沙一段烴源巖厚度遠(yuǎn)小于沙三段，沙三段烴源巖為蓬萊25-6油田主要油源。

3.2 生烴能力分析

沙三段烴源巖有機(jī)質(zhì)類型為Ⅱ1～Ⅱ2型，C27甾烷含量大于C29甾烷，表明生油母質(zhì)為湖相低等水生生物及陸生高等植物的混源，γ蠟烷含量較高（圖3），表明沉積水體為半咸水—咸水環(huán)境，有利于有機(jī)質(zhì)的早期生烴[10]。雖然發(fā)育面積較小，鑒于有機(jī)質(zhì)類型及沉積環(huán)境的有利輔助，加之巨厚的沉積，結(jié)合蓬萊25-6油田油源對比，認(rèn)為中南洼沙三段烴源巖具有形成“小而肥”油田的物質(zhì)基礎(chǔ)。

4　低熟油對于成藏的影響

4.1 對油氣初次運移動力的影響

渤海渤中凹陷、黃河口凹陷等富生烴凹陷優(yōu)質(zhì)烴源巖厚度大，熱演化程度高，其排烴強(qiáng)度也大，同時渤中凹陷三套烴源巖均存在超壓，圍區(qū)古近系儲層也廣泛存在超壓現(xiàn)象[11]，也說明烴源巖的發(fā)育程度確實影響油氣初次運移的動力。相對而言，廟西凹陷中南洼優(yōu)質(zhì)烴源巖厚度較小，熱演

化程度較低，導(dǎo)致排烴強(qiáng)度較弱（表2），油氣初次運移動力不足。

圖3　PL25-6-A井甾烷特征對比圖

圖4　蓬萊25-6油田原油C29甾烷參數(shù)分析

表2　渤海不同凹（洼）陷烴源巖熱演化程度與排烴強(qiáng)度對比

4.2 對油氣二次運移通道的影響

富生烴凹陷烴源巖熱演化程度高，排烴強(qiáng)度

大，油氣初次運移動力足，其油氣二次運移通道類型也多樣，包括單一的不整合面型（渤中28-1油田、蓬萊9-1油田等）、斷層型（渤中28-34油田群）、復(fù)合的不整合面—斷層型（蓬萊19-3油田）、斷層—砂體—斷層型（墾利3-2油田，墾利9-1油田等）等[12-14]，油氣二次運移距離有遠(yuǎn)有近，均可形成規(guī)模性油藏。

廟西凹陷中南洼烴源巖熱演化程度低，排烴動力較弱，其二次運移通道必須近距離運移成藏，單一型運移通道運聚量高于復(fù)合型運移通道，即斷層運聚成藏豐度較高。工區(qū)中蓬萊25-6油田為晚期快速成藏[15]，油源斷層深切入烴源巖，油氣沿斷層垂向運移，在館陶組近源成藏（圖4b），且油藏豐度極高，油柱高度可達(dá)170 m。因此，邊緣洼陷烴源巖發(fā)育影響原油初次運移動力，并決定了油氣優(yōu)勢二次運移通道類型。

4.3 對成藏層位的影響

相對于富生烴凹陷，廟西中南洼地區(qū)沙三段烴源巖發(fā)育規(guī)模較小，熱演化程度較低，排烴強(qiáng)度較小，油氣二次運移主要依靠斷層垂向輸導(dǎo)，次級斷層再分配作用成藏，垂向距離較近的館陶組是最有利的成藏層位。研究區(qū)館陶組為淺水三角洲沉積，儲蓋組合良好，則為主要勘探目的層系，若在斷裂活動強(qiáng)度較大區(qū)塊，明下段成藏的幾率也較大。

5　有利勘探區(qū)帶預(yù)測

廟西凹陷中南洼新近紀(jì)處于走滑-拉張的應(yīng)力環(huán)境，郯廬斷裂東支貫穿形成中部走滑帶。NNE向斷層以走滑運動為主，NEE向斷層主要為走滑派生斷層，以垂向運動為主[4]。走滑斷層物理模擬實驗表明，在設(shè)置先存斷層的條件下，隨著走滑量的增大，主干走滑派生調(diào)節(jié)斷層垂向活動性逐漸增強(qiáng)，可以為油氣二次運移提供充足動力，且在走滑擠壓的作用下形成構(gòu)造圈閉（圖5）。新構(gòu)造運動期以來，研究區(qū)內(nèi)的郯廬斷裂處于右旋活動，活動性較強(qiáng)，走滑性質(zhì)斷層（圖6中F1至F4）與其派生斷層深切油源且形成具有背斜形態(tài)的圈閉，因此中南洼走滑帶具有良好的勘探潛力。

6　　主要結(jié)論

（1）廟西凹陷中南洼主力烴源巖是沙三段，有機(jī)質(zhì)母質(zhì)為湖相低等生物與陸生高等植物的混源，水體為半咸水—咸水環(huán)境，現(xiàn)今處于低熟階段，具備良好的生烴物質(zhì)基礎(chǔ)，為蓬萊25-6油田原油的主要來源。

（2）廟西凹陷中南洼沙三段烴源巖發(fā)育規(guī)模相對較小，熱演化程度較低，油氣初次運移動力較弱，單一型二次運移通道優(yōu)于復(fù)合型，近源運移易形成高豐度油藏，館陶組為最有利的成藏層位。

（3）郯廬斷裂東支貫穿廟西凹陷中南洼，斷層活動性強(qiáng)且深切油源，并形成具有背斜形態(tài)的圈閉，適于低熟油的就近成藏，勘探潛力巨大。

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圖5　右旋走滑斷層物理模擬實驗

圖6　廟西凹陷中南洼NW-SE向地震剖面（剖面位置見圖1）

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作者簡介：第一張宏國，男，1986年生，助理工程師，2012年畢業(yè)于中國石油大學(xué)（華東）地質(zhì)學(xué)專業(yè)，獲碩士學(xué)位，主要從事油氣勘探綜合地質(zhì)研究。E-mail：chinaresource@126.com。

收稿日期：2014-05-17；改回日期：2014-08-20

基金項目：“十二五”國家科技重大專項“渤海海域大中型油氣田地質(zhì)特征”（2011ZX05023-006-002）。

文章編號：1008-2336（2015）01-0052-06

中圖分類號：TE122.2

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI:10.3969/j.issn.1008-2336.2015.01.052