沾化凹陷多元供烴成藏單元研究及勘探意義

王大華，陳世悅

（1.中國石油大學（華東）地球科學與技術學院，山東青島266580；2.中國石化勝利油田分公司勘探開發(fā)研究院，山東東營257015）

沾化凹陷多元供烴成藏單元研究及勘探意義

王大華1，2，陳世悅1

（1.中國石油大學（華東）地球科學與技術學院，山東青島266580；2.中國石化勝利油田分公司勘探開發(fā)研究院，山東東營257015）

針對沾化凹陷具有的“多洼多烴、多期油氣充注、多期成藏和多凹（洼）混源”的特點，以次級構造單元為基礎，以烴源巖為出發(fā)點，以油源對比技術為紐帶，以油氣藏為中心，以明確各洼陷各套烴源巖的供烴范圍和油氣成藏路徑、過程以及各構造帶的勘探潛力為目的，將具有類似油氣來源、相似輸導方式及成藏特征的復式油氣成藏帶定義為多元供烴成藏單元。共劃分了單洼單烴、多洼多烴、單洼多烴和多洼單烴4類和義東—埕南單洼多烴成藏單元、長堤—孤東北部—墾東主體多洼多烴成藏單元、陳家莊—墾西單洼多烴成藏單元、邵家—渤南—孤北單洼單烴成藏單元、孤南—富林單洼單烴成藏單元、孤島多洼多烴成藏單元和孤東南部—墾東西部單洼多烴成藏單元7個多元供烴成藏單元，并明確了多元輸導方式與洼陷油氣來源決定的不同供烴成藏單元類型及特征。多元供烴成藏單元的研究具有重要勘探意義，一方面可應用混源比判析技術明確各單元油氣剩余資源潛力，另一方面可綜合輸導方式、方向與圈閉發(fā)育規(guī)律預測油氣勘探潛力方向。

多元供烴成藏單元成藏特征油氣勘探斷陷盆地沾化凹陷

含油氣系統(tǒng)是由Magoon等正式提出的概念，指包含一個有效的烴源巖和與之相關的所有油氣藏，包括油氣藏形成所必需的一切地質(zhì)要素和作用過程［1-2］。含油氣系統(tǒng)是介于沉積盆地和勘探區(qū)帶之間的一個油氣地質(zhì)單元，是以一個獨立的烴源巖體為出發(fā)點，來研究油氣的生成、運移和聚集的歷史，評價油氣資源潛力，預測有利勘探目標。中國東部陸相斷陷含油氣盆地往往發(fā)育多個生油洼陷和多套有效烴源巖（簡稱多洼多烴），形成了多個含油氣系統(tǒng)；且這些含油氣系統(tǒng)在垂向上呈疊置式、交叉式或貫通式接觸，從而使得一個構造帶（或圈閉）的油氣來源于多個生烴灶或一個生烴灶的多套生烴層系，或者一個生烴灶可能為多個構造帶（或圈閉）提供油氣［3］。如果用含油氣系統(tǒng)的概念、方法評價油氣資源潛力和預測有利勘探目標，可能導致錯誤評估各區(qū)帶的油氣資源潛力，降低勘探效率。筆者以渤海灣盆地濟陽坳陷沾化凹陷為例，根據(jù)斷陷盆地成烴、成藏特征，提出多元供烴成藏單元的概念，力求更有效地總結油氣成藏控制因素及分布規(guī)律，預測有利勘探潛力及方向。

1　區(qū)域地質(zhì)概況

沾化凹陷是隸屬于濟陽坳陷的一個古近紀斷陷型凹陷。凹陷內(nèi)呈現(xiàn)“五洼夾一凸”的構造格局，北有邵家洼陷、渤南洼陷和孤北洼陷，南有孤南洼陷和富林洼陷，中間夾著孤島低凸起。凹陷西、北、東部分別以斷層與義和莊凸起、埕東凸起、長堤—孤東—墾東凸起相接［4］。

受構造運動和古氣候的共同控制，沾化凹陷古近紀經(jīng)歷了多個沉積旋回，發(fā)生過多次湖侵過程，形成了多套烴源巖。沙四段上亞段、沙三段下亞段和沙一段是沾化凹陷的3套優(yōu)質(zhì)烴源巖層，以發(fā)育富含有機質(zhì)的紋層為特征，沙三段中亞段為普通烴源巖層［5］。通過對凹陷內(nèi)各次一級洼陷烴源巖組成及生物標志物等分析表明，不僅不同烴源巖層生物標志物特征存在差異，而且不同洼陷同一烴源巖層也具有一定（較大）差異。沙四段上亞段烴源巖主要發(fā)育于渤南和孤北洼陷；在渤南洼陷，甲藻甾烷不發(fā)育，三芳甲藻甾烷一定程度發(fā)育，δ13C變化相對較小，同時出現(xiàn)許多碳酸鹽巖生烴特征；而在孤北洼陷，甲藻甾烷和三芳甲藻甾烷均不發(fā)育，13C富集且δ13C分布穩(wěn)定。沙三段下亞段烴源巖在研究區(qū)普遍發(fā)育；在渤南洼陷，甲藻甾烷不發(fā)育，三芳甲藻甾烷發(fā)育，碳同位素呈“U”型分布，變化幅度不大，低碳數(shù)偏重，仍出現(xiàn)許多碳酸鹽巖生烴特征；在孤北洼陷，甲藻甾烷和三芳甲藻甾烷均不發(fā)育，碳同位素特征與渤南洼陷類似；在孤南洼陷，甲藻甾烷不發(fā)育，三芳甲藻甾烷發(fā)育，碳同位素偏輕，且分布較為穩(wěn)定；在富林洼陷，甲藻甾烷和三芳甲藻甾烷均發(fā)育。沙三段中亞段烴源巖主要發(fā)育在渤南洼陷，甲藻甾烷和4-甲基甾烷不發(fā)育，三芳甲藻甾烷和重排甾烷較豐富，碳同位素呈“U”型分布，低碳數(shù)偏重。沙一段烴源巖在研究區(qū)普遍發(fā)育，甲藻甾烷和三芳甲藻甾烷均發(fā)育，12C富集且δ12C分布平穩(wěn)。邵家洼陷因埋藏較淺，各套烴源巖普遍未達到成熟階段。

2　多元供烴成藏單元概念及劃分

2.1多元供烴成藏單元概念

多元供烴成藏單元概念是在含油氣系統(tǒng)理論基礎上，結合斷陷盆地通常所具有的“多洼多烴、多期油氣充注、多期成藏和多凹（洼）混源”的成藏特點提出的。一個構造單元或圈閉組合在平面上存在2個或2個以上供烴洼陷，縱向上存在2套或2套以上供烴烴源巖層（圖1），這種多元供烴的存在必然導致成藏的多樣性、復雜性。多元供烴成藏單元是指具有類似油氣來源、相似輸導方式及成藏特征的復式油氣成藏帶。同一類構造帶的油氣輸導方式、成藏特征往往具有一定的相似性，在此基礎上建立源—藏關系，根據(jù)多元供烴的異同點劃分出多元供烴成藏單元。解剖多元供烴成藏單元源—藏關系，明確油氣運移路徑及成藏過程，不僅有利于成藏規(guī)律的總結，而且有助于剩余油氣資源潛力評價和勘探方向的預測。

圖1　多元供烴成藏單元平面示意Fig.1　Sketch map of multi-source supply

2.2多元供烴成藏單元劃分

多元供烴成藏單元的劃分，以沾化凹陷次級構造單元的劃分為基礎，以烴源巖為出發(fā)點，以油源對比技術為紐帶，以油氣藏為中心，以明確各洼陷的供烴范圍和油氣成藏路徑、過程以及各構造帶的勘探潛力為目的。多元供烴成藏單元可分為單洼單烴、多洼多烴、單洼多烴和多洼單烴4種類型。單洼單烴型是指含油氣構造帶由1個生烴洼陷的1套生烴層系提供油氣來源；單洼多烴型是指含油氣構造帶由1個生烴洼陷的2套或2套以上生烴層系提供油氣來源；多洼單烴型是指含油氣構造帶由2個或2個以上生烴洼陷，且每個洼陷只有1套生烴層系提供油氣來源；多洼多烴型是指含油氣構造帶由2個或2個以上生烴洼陷，且每個洼陷有2套或2套以上生烴層系提供油氣來源。可以看出，除單洼單烴型外，其他3種類型都存在混源現(xiàn)象。

采用傳統(tǒng)的單元劃分方法將沾化凹陷劃分為20個次級構造單元，對這些構造單元的烴源進行了對比分類，其中渤南、孤南、五號樁、河灘、墾利為單洼單烴型，孤島主體、墾東主體、孤東北部、長堤為多洼多烴型，義東、義和莊、陳家莊、墾西、埕南、樁西、紅柳、墾東西部、孤東南部為單洼多烴型，孤島東區(qū)和南區(qū)為多洼單烴型。結合輸導方式、成藏特征對這些構造單元進行合并，共劃分出7個多元供烴成藏單元（圖2），分別為：①義東—埕南單洼多烴型成藏單元、②長堤—孤東北部—墾東主體多洼多烴型成藏單元、③陳家莊—墾西單洼多烴型成藏單元、④邵家—渤南—孤北單洼單烴型成藏單元、⑤孤南—富林單洼單烴型成藏單元、⑥孤島多洼多烴型成藏單元、⑦孤東南部—墾東西部單洼多烴型成藏單元。

圖2　沾化凹陷多元供烴成藏單元劃分Fig.2　Division sketch of the multi-source-supply reservoirforming units in Zhanhua sag

3　多元供烴成藏單元成藏特征

沾化凹陷具有斷裂發(fā)育、物源供給較充足、構造變動期次多的特點，這決定了油氣運移聚集的輸導體系靜態(tài)要素包括骨架砂體（儲層）、層序界面（不整合面）、斷層及裂縫。由不同的要素可配置成不同的輸導體系類型，并呈現(xiàn)出規(guī)律性分布［6-7］。通過對沾化凹陷地質(zhì)結構、油源對比等分析，明確了該區(qū)輸導體系類型主要有：僅由斷裂（裂隙）組成的一元裂隙型、一元斷裂縱向型、一元斷裂橫向型，由斷裂和骨架砂體組成的二元“網(wǎng)毯”型［8］、二元“T”型，由斷裂和不整合面組成的二元斷裂側向—不整合型、二元不整合—斷裂型，由斷裂、不整合、骨架砂體組成的三元立體型。緩坡—凸起帶主要發(fā)育三元立體型、二元“網(wǎng)毯”型，斜坡帶發(fā)育二元不整合—斷裂型、二元斷裂側向—不整合型，洼陷帶發(fā)育一元斷裂縱向型、一元裂隙型，陡坡—凸起帶發(fā)育一元斷裂橫向型、二元“T”型。

多元輸導方式與洼陷油氣來源決定了供烴成藏單元類型及成藏特征。從沾化凹陷多元供烴成藏單元類型分布來看，洼陷帶以單洼單烴型為主，緩坡—凸起帶、陡坡—凸起帶以單洼多烴型為主，中央凸起帶（孤島）盡管局部為多洼單烴型，但主要為多洼多烴型，且均具有混源特點，因此可合稱為多洼多烴型。

3.1陡坡—凸起帶單洼多烴型成藏單元

義東—埕南和孤東—墾東陡坡帶屬此種類型（圖3）。在平面上，來自渤南洼陷的油氣向義東—埕南陡坡帶短距離運移，來自孤南洼陷的油氣向孤東—墾東陡坡帶短距離運移；在縱向上，洼陷多套烴源巖生成的油氣通過控盆油源大斷層垂向運移，然后沿骨架砂體橫向運移，在陡坡帶及凸起帶大規(guī)模混合充注富集。陡坡帶各類扇體的有序組合形成了油氣藏呈規(guī)律性的展布，構成了陡坡帶深部扇根封堵巖性油氣藏—中淺部巖性-構造油氣藏特有的油氣成藏模式。在平面展布上，由陡坡帶向凸起帶依次是巖性油氣藏、巖性-構造油氣藏、地層油氣藏、滾動背斜油氣藏；在剖面上，自下而上則為巖性油氣藏、巖性-構造油氣藏、滾動背斜油氣藏、巖性油氣藏等。

圖3　沾化凹陷陡坡—凸起帶單洼多烴型成藏單元成藏模式Fig.3　Reservoir-forming scheme of single sub-sag unit with multi-source supply of steep slope-salient belt in Zhanhua sag

3.2洼陷帶單洼單烴型成藏單元

渤南深洼帶、孤北和孤南—富林洼陷帶均屬此種類型。盡管洼陷內(nèi)存在多套烴源巖層，但洼陷內(nèi)斷裂發(fā)育較少，且停止活動時期較早，油氣主要以橫向運移為主。因此，單洼單烴型并非指洼陷內(nèi)只有1套烴源巖供油，而是洼陷內(nèi)各層系各類圈閉主要是由相應單一層系烴源巖提供油氣來源。烴源巖層往往也是各層系成藏體系的分隔層。主要油藏類型是巖性油藏，部分為構造-巖性油藏或構造油藏。來自周邊凸起的物源在洼陷深湖環(huán)境發(fā)生滑塌濁積形成的濁積體或者扇三角洲儲層，有些被泥巖包裹，從而形成巖性圈閉；有些被斷層切割，形成構造-巖性圈閉或構造油藏［9］（圖4）。

圖4　沾化凹陷洼陷帶單洼單烴型成藏單元成藏模式Fig.4　Reservoir-forming scheme of single sub-sag unit with single-source supply of sub-sag belt in Zhanhua sag

3.3中央凸起帶多洼多烴型成藏單元

孤島凸起、長堤—孤東北部—墾東主體屬此種類型。孤島凸起是位于沾化凹陷中的低凸起，周邊有渤南、孤北、孤南3個洼陷，油氣可分別通過凸起邊界大斷層（孤北、孤西、孤南斷層）向孤島低凸起進行短距離垂向運移，多個洼陷、多套烴源巖所生成的油氣在此混合聚集，形成混源型的孤島油田。類似構造帶為多個生烴洼陷所包圍，烴源充足，但供烴并不均衡，而是以某個洼陷為主，這與油氣的成藏動力和輸導體系的發(fā)育密切相關。孤島凸起以新近系披覆構造油氣藏為主（圖5）。長堤—孤東北部—墾東主體則屬于由沾化凹陷與樁東凹陷多個（凹陷）洼陷多套烴源巖供給成藏，也以新近系披覆構造油氣藏為主。

圖5　沾化凹陷中央凸起帶多洼多烴型成藏單元成藏模式Fig.5　Reservoir-forming scheme of multi-sub-sag unit with multi-source supply of central salient belts in Zhanhua sag

3.4緩坡—凸起帶單洼多烴型成藏單元

陳家莊—墾西緩坡帶屬此種類型。在平面上，油氣從渤南洼陷向緩坡帶以及陳家莊凸起發(fā)生較長距離運移；在縱向上，油氣通過緩坡帶古近系底不整合、沙二段底不整合、新近系底不整合以及砂體和斷層組成的輸導網(wǎng)絡進行大規(guī)模側向運移，渤南洼陷沙四段上亞段、沙三段等多套烴源巖生成的油氣混合聚集于陳家莊—墾西緩坡帶的各類圈閉之中［10］。陳家莊—墾西緩坡帶發(fā)育多級不整合面和斷裂，因此，主要包括地層類及構造類油氣藏。在平面上，從邊緣凸起到洼陷中心依次發(fā)育巖性油藏、地層超覆油藏、斷塊油藏、構造-地層油藏以及巖性油藏；在剖面上，自下而上發(fā)育巖性油藏、斷塊油藏、構造-巖性油藏、地層超覆油藏（圖6）。

圖6　沾化凹陷緩坡—凸起帶單洼多烴型成藏單元成藏模式Fig.6　Reservoir-forming scheme of single sub-sag unit with multi-source supply of gentle slope-salient belt in Zhanhua sag

4　勘探意義

對于西部疊合型盆地，趙文智等提出了復合含油氣系統(tǒng)的概念，并將中國疊合盆地的復合含油氣系統(tǒng)分為繼承型、延變型與改造型3種類型，強調(diào)了“從生烴灶確定開始，以順藤摸瓜的方式，確定不同關鍵時刻，理清各成藏地質(zhì)要素特征與空間組合關系，指出油氣運移和聚集的空間范圍”的復合含油氣系統(tǒng)研究內(nèi)容及描述方法，有效地指導了西部疊合型盆地油氣勘探［11-13］。筆者提出的多元供烴成藏單元概念，則主要是針對東部斷陷盆地，更注重突出源—藏關系以及成藏路徑、過程的相似性。

斷陷盆地多洼、多套烴源巖供給、混源成藏的特點制約了含油氣系統(tǒng)的劃分，多元供烴成藏單元概念的提出可為斷陷盆地從源至藏的研究提供新的思路。一方面可明確各構造帶（單元）油氣資源潛力，另一方面可預測油氣勘探潛力與方向。

依據(jù)油氣資源評價結果和分隔槽理論［14-15］，可以明確各多元供烴成藏單元的總資源量及各套烴源巖的可能貢獻率。在各單元內(nèi)，應用混源比定量判析技術［16-18］對已探明（發(fā)現(xiàn)）油氣藏進行混源比計算，確定已探明（發(fā)現(xiàn)）儲量的來源。結合總資源量與已探明資源量的分配，最終確定單元內(nèi)的剩余資源量及各套烴源巖的可能貢獻率。

由于同一單元內(nèi)油氣的輸導方式具有一定的相似性，圈閉呈現(xiàn)規(guī)律性的分布。因此，應用流體勢分析技術［14］，結合輸導體系分析，可確定油氣運移的方式與方向。通過構造演化、地質(zhì)結構、儲蓋配置綜合分析，可確定運移路徑上的圈閉類型及分布；再通過成藏期次、圈閉形成時期的耦合研究等進行圈閉有效性評價，即可預測出勘探潛力和方向。

5　結論

以沾化凹陷次級構造單元的劃分為基礎，以烴源巖為出發(fā)點，以油源對比技術為紐帶，以油氣藏為中心，結合各洼陷的供烴范圍和油氣成藏路徑及過程，將沾化凹陷劃分為單洼單烴型、多洼多烴型、單洼多烴型和多洼單烴型4類和義東—埕南單洼多烴型成藏單元、長堤—孤東北部—墾東主體多洼多烴型成藏單元、陳家莊—墾西單洼多烴型成藏單元、邵家—渤南—孤北單洼單烴型成藏單元、孤南—富林單洼單烴型成藏單元、孤島多洼多烴型成藏單元和孤東南部—墾東西部單洼多烴型成藏單元7個多元供烴成藏單元。其中洼陷帶以單洼單烴型為主，緩坡—凸起帶、陡坡—凸起帶以單洼多烴型為主，中央凸起帶（孤島）盡管局部為多洼單烴型，但主要為多洼多烴型，且均具有混源特點，故合稱為多洼多烴型。不同多元供烴成藏單元具有不同的成藏特征，形成的油氣藏類型也有所差異。根據(jù)各多元供烴成藏單元的總資源量及各套烴源巖的可能貢獻率，應用混源比定量判析技術確定已探明儲量的來源，可確定單元內(nèi)的剩余資源量，進而預測油氣勘探潛力和有利勘探方向。

隨著勘探的深入，東部陸相斷陷湖盆的勘探程度越來越高，勘探難度越來越大。嘗試用不同思路、不同方法來指導勘探部署，勢必會帶來新的勘探成果和認識。

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編輯經(jīng)雅麗

Research on multi-source-supply reservoir-forming units in Zhanhua sag and its exploration significance

Wang Dahua1，2，Chen Shiyue1

（1.School of Geosciences，China University of Petroleum（East China），Qingdao City，Shandong Province，266580，China；2.Research Institute of Exploration and Development，Shengli Oilfield Company，SINOPEC，Dongying City，Shandong Province，257015，China）

Zhanhua sag has the characteristics of“multi-sub-sag with multi-hydrocarbon-source，multi-stage hydrocarbon charging and accumulation and mixed sources of multi-sub-sag”.In accordance with the above characteristics，based on the division of sub-structural units，from source rocks to petroleum reservoirs，oil-source correlation techniques was applied to analyze and determine the hydrocarbon supplying range of source rocks of different sub-sags，the pathways and processes of hydrocarbon-migrating and the exploration potential of different structural belts.On the basis of the analyses，a composite petroleum accumulation belt with similar sources and migration pathways and reservoir-forming characteristics was defined as a multi-source-supply reservoir-forming unit，and four classifications and seven units were classified and divided totally.The types are single sub-sag with single hydrocarbon source，multi-sub-sag with multi-hydrocarbonsource，single sub-sag with multiple hydrocarbon sources，multi-sub-sag with single hydrocarbon-source，and the units are the Yidong-Chengnan unit with single sub-sag and multiple hydrocarbon sources，the Changdi-north Gudong-Kendong uplift unit with multi-sub-sag and multi-hydrocarbon-source，the Chenjiazhuang-Kenxi unit with single sub-sag and multiple hydrocarbon sources，the Shaojia-Bonnan-Gubei unit with single sub-sag and single hydrocarbon source，the Gunan-Fulin unit with single sub-sag and single hydrocarbon source，the Gudao unit with multi-sub-sag and multi-hydrocarbon-source，the south Gudong-west Kendong unit with single sub-sag and multiple hydrocarbon sources.It also indicates that the type and characteristics of different units are determined by multi-migration pathways and petroleum sources of thesub-sags.The research on multi-source supply reservoir-forming units has great exploration significance.On one hand，the remaining resource potential is clear by applying oil-source correlation techniques；on the other hand，the petroleum exploration potential area can be predicted based on the integrated study of migration pathways and directions and trap development laws.

multi-source-supply reservoir-forming units；reservoir-forming characteristics；petroleum exploration；faulted basin；Zhanhua sag

TE112.31

A

1009-9603（2015）05-0028-06

2015-07-14。

王大華（1969—），男，湖北廣水人，高級工程師，在讀博士研究生，從事石油地質(zhì)綜合研究。聯(lián)系電話：（0546）8715101，E-mail：461173226@qq.com。

國家科技重大專項“渤海灣盆地精細勘探關鍵技術”（2011ZX05006-003）。