濟陽坳陷地層油藏成藏機制與差異性

寧方興

（中國石化勝利油田分公司地質(zhì)科學研究院，山東東營257015）

濟陽坳陷地層油藏成藏機制與差異性

寧方興

（中國石化勝利油田分公司地質(zhì)科學研究院，山東東營257015）

通過統(tǒng)計分析濟陽坳陷17個油田69個區(qū)塊、典型解剖5個地區(qū)，明確了研究區(qū)地層油藏的成藏機制，并對地層油藏成藏差異性進行了分析。研究結果表明，油源斷層啟閉性控制油氣運移方向，正向構造背景控制地層油藏的富集，不整合結構控制地層油藏類型，成藏動力控制地層圈閉含油性。濟陽坳陷盆緣地層圈閉油源斷層的油氣輸導方式以側(cè)向、垂向為主，走向為輔；不同輸導方式的地層油藏規(guī)模存在差異。不同地層油藏類型、分布層位儲量規(guī)模存在差異，地層油藏以新近系館陶組儲量規(guī)模最大；油藏類型以地層超覆油藏儲量規(guī)模最大。不同凹陷同類構造帶、相同凹陷不同構造帶地層油藏成藏均存在差異性，緩坡帶地層超覆油藏和不整合遮擋油藏儲量規(guī)模都較大而且兩者相差無幾，陡坡帶以地層超覆油藏為主。

地層油藏 成藏機制 差異性 輸導方式 濟陽坳陷

地層圈閉是指儲層上傾方向直接與不整合面相切被封閉所形成的圈閉［1-2］。盡管地層圈閉也屬于構造成因，但因其主要是強調(diào)由于儲層上、下不整合接觸，儲層遭風化剝蝕后，又能被蓋層封蓋而成，與構造油氣藏是不同的；它主要分為不整合遮擋油氣藏、地層超覆油氣藏和潛山油氣藏3類。筆者僅對濟陽坳陷古近系—新近系地層超覆油藏、不整合遮擋油藏進行研究。近10 a來，地層油藏作為一種重要的隱蔽油氣藏，越來越引起重視，中外許多學者進行了大量研究和探索，取得了很多進展，但多集中在不整合與地層油藏的形成關系方面［3-9］。濟陽坳陷地層油藏探明儲量比例較小，僅占總探明儲量的13%，遠低于世界平均水平，而且近幾年勘探效果不理想。筆者通過綜合考慮油源斷層、正向構造背景、不整合結構、成藏動力在地層油藏形成過程中所起的作用，分析地層油藏成藏差異性，以期為該類油藏的勘探開發(fā)提供借鑒。

1　地質(zhì)概況

濟陽坳陷位于渤海灣盆地東南部，是渤海灣盆地的一個次級盆地。坳陷東南側(cè)與魯西—膠東隆起相鄰，西北側(cè)由埕寧隆起與黃驊坳陷相隔，東北側(cè)深入渤海而過渡到渤中坳陷，西南側(cè)則與臨清坳陷相接，面積為25 510 km2，是在前古近系基礎上發(fā)育起來的新生代斷陷—拗陷疊合盆地。濟陽坳陷由東營、惠民、沾化、車鎮(zhèn)4個凹陷和若干分隔凹陷的凸起組成［10］。濟陽坳陷頻繁的構造活動形成了不同級別的不整合，包括2個一級不整合、4個二級不整合和10個三級不整合；一級不整合在全坳陷廣泛發(fā)育，二級不整合分布于坳陷大部分地區(qū)，三級不整合主要分布在洼陷帶。濟陽坳陷各級不整合在洼陷部位主要為平行不整合，在盆緣凸起或凹陷邊坡部位變?yōu)榻嵌炔徽希?1-12］。

2　成藏機制

通過統(tǒng)計分析研究區(qū)17個油田69個區(qū)塊，典型解剖5個地區(qū)，明確了地層油藏的成藏機制。

2.1油源斷層啟閉性控制油氣運移方向

由于陸相地層砂泥巖頻繁交互出現(xiàn)，不整合不是油氣運移的主通道，油源斷層在溝通油源和地層圈閉方面起關鍵作用，油源斷層與濟陽坳陷地層油藏的形成密切相關，它控制了油氣運移方向。油源斷層有走向輸導、垂向輸導、側(cè)向輸導3種方式。

2.1.1走向輸導方式

走向輸導方式產(chǎn)生的條件包括：油源斷層沿走向連接烴源巖和地層圈閉；沿斷層走向發(fā)育構造脊；斷層活動性由弱到強，斷層側(cè)向封閉。由斷層走向輸導方式形成的地層油藏比較局限，有樂安油田、陳家莊油田西部和埕東地區(qū)，以樂安油田為例進行說明。

油源對比表明，樂安油田的油源來自博興洼陷和牛莊洼陷沙四段上亞段烴源巖（圖1）。從博興洼陷到樂安油田沒有明顯的構造脊，來自博興洼陷的油氣不可能沿構造脊運移到樂安油田，因此油氣有可能沿著石村斷層走向運移到樂安油田。為此，沿著石村斷層的走向選擇垂直斷層的方向從西向東切了6條剖面分析斷層的啟閉性。石村斷層的活動性西弱東強，由斷層的啟閉性和連通概率可以看出斷層在西部是側(cè)向封閉的，到了樂安油田才開啟，因此來自博興洼陷的油氣極有可能沿著石村斷層走向運移到樂安油田（圖2）。石村斷層兩側(cè)油氣顯示情況和生物標志化合物特征也表明博興洼陷的油氣是沿石村斷層走向運移到樂安油田的。

圖1　東營凹陷南斜坡不同油氣來源分布Fig.1　Oiland gasorigin and distribution of the south slope in Dongying sag

2.1.2垂向和側(cè)向輸導方式

油源斷層的垂向、側(cè)向輸導方式是濟陽坳陷地層油藏形成的主要方式。垂向、側(cè)向輸導方式產(chǎn)生的條件包括：油源斷層背向正向構造背景；斷層開啟且活動性強時，斷層垂向輸導，斷層開啟且活動性弱時，斷層側(cè)向輸導。

在館上段—明化鎮(zhèn)組沉積時期，高青斷層開啟且活動性強，油氣在壓力差的作用下從沙四段上亞段烴源巖中排出，沿斷層由高勢區(qū)向低勢區(qū)垂向運移，在適當?shù)娜﹂]中聚集成藏。在明化鎮(zhèn)組沉積末期—第四紀，高青斷層開啟但活動性弱，沙四段上亞段烴源巖生成的油氣首先沿伸入洼陷的砂體進行側(cè)向運移，然后穿過高青斷層進入孔店組形成不整合遮擋油藏（圖3）。

2.2正向構造背景控制地層油藏的富集

已探明的地層油藏儲量90%以上主要位于凸起或斜坡大型鼻狀構造帶附近，正向構造背景控制了地層油藏的富集。這是因為地層油藏處于常壓開放系統(tǒng)，成藏動力主要為浮力，在古地形背景上發(fā)育的大型鼻狀構造發(fā)育構造脊，是油氣運移的有利指向，油氣在運移過程中進入盆緣地層圈閉就能聚集成藏。如樂安地區(qū)在中晚漸新世斷—拗期存在著東、西2個構造高點，即廣饒潛山和草橋—純化鼻狀構造，成為油氣運移的主要指向。

圖2　濟陽坳陷石村斷層油氣輸導方式Fig.2　Migrationmodesofpetroleum along Shicun fault in Jiyang depression

圖3　濟陽坳陷高青斷層油氣輸導方式Fig.3　Migrationmodesofpetroleum alongGaoqing fault in Jiyang depression

2.3不整合結構控制地層油藏類型

一個完整的不整合具有3層結構：不整合面之上的頂板巖石、不整合面之下的風化粘土層和半風化巖石。濟陽坳陷的不整合一般缺失風化粘土層而具有2層結構。由于陸相斷陷盆地巖性變化較快，不整合結構層主要由砂泥巖組成并交互出現(xiàn)。不整合結構垂向上可形成砂/砂、砂/泥、泥/砂、泥/泥4種巖石組合形式。在凹陷內(nèi)部多形成泥/泥組合，凹陷邊坡地區(qū)多形成砂/砂、泥/砂以及砂/泥組合。這是因為凹陷內(nèi)部多為湖相泥巖沉積，凹陷邊部接近物源區(qū)，多為砂、礫巖。從滲透性角度來看，不整合頂板底礫巖、半風化砂巖等具有較好的物性，可作為滲透層，而不整合頂板泥巖、風化粘土層、半風化泥巖等物性差，一般作為非滲透層。不整合結構砂泥組合形式實際上可看作是滲透層與非滲透層的對接組合形式，這些組合形式控制著地層油藏類型。油氣受不整合底板風化粘土層、半風化巖石頂部硬殼或泥巖的側(cè)向遮擋而形成地層超覆油藏，受不整合頂板泥巖的遮擋易形成不整合遮擋油藏。

2.4成藏動力控制地層圈閉含油性

地層油藏大多分布在常壓開放系統(tǒng)中，離油源較遠，油氣離開生油洼陷進入常壓系統(tǒng)進行運聚成藏時，運移動力主要為浮力，阻力主要為儲層和蓋層的毛管壓力。一般地，油氣運移動力（浮力）越大，蓋層和儲層毛管壓力差越大，地層圈閉越容易成藏，圈閉含油性越好；相反，圈閉則越不易成藏，含油性越差［13-14］。因此成藏動力控制了地層圈閉的含油性。根據(jù)成藏動力的表征參數(shù)，建立了成藏動力與地層圈閉含油性的關系模型［14］，用該模型進行鉆前預測取得了較好的勘探效果，說明成藏動力是地層圈閉含油性的主要控制因素。

3　成藏差異性

3.1不同輸導方式的地層油藏規(guī)模存在差異

濟陽坳陷盆緣地層圈閉油源斷層的油氣輸導方式以側(cè)向、垂向為主，走向為輔。斷層側(cè)向、垂向輸導方式形成的地層油藏分別占46.7%和41.5%。僅陳家莊地區(qū)、樂安地區(qū)和埕東地區(qū)存在走向輸導方式。

3.2不同地層油藏類型、分布層位儲量規(guī)模存在差異

濟陽坳陷地層油藏以地層超覆油藏儲量規(guī)模最大，占地層油藏儲量的81%。濟陽坳陷古近系、新近系都有地層油藏分布，以新近系館陶組地層油藏儲量規(guī)模最大（圖4）。

圖4　濟陽坳陷不同層位地層油藏儲量對比Fig.4　Comparison of reserves in different layersof stratigraphic reservoir in Jiyang depression

3.3不同凹陷同類構造帶地層油藏成藏存在差異

不同凹陷緩坡帶地層油藏成藏存在差異性，以東營凹陷南斜坡和沾化凹陷南斜坡為例進行說明。東營凹陷南斜坡地層油藏油源來自博興洼陷和牛莊洼陷的沙三段下亞段、沙四段上亞段烴源巖；沾化凹陷南斜坡地層油藏油源來自渤南洼陷和四扣洼陷的烴源巖；兩者都距油源較遠。東營凹陷南斜坡輸導方式有斷層垂向、側(cè)向和走向3種，以斷層垂向和側(cè)向為主；沾化凹陷南斜坡有斷層垂向和走向2種輸導方式，以斷層垂向為主。東營凹陷南斜坡不整合結構有滲透/非滲透、非滲透/滲透、滲透/滲透3種組合；沾化凹陷南斜坡以滲透/非滲透組合為主。這造成東營凹陷南斜坡地層超覆油藏和不整合遮擋油藏儲量規(guī)模都較大且兩者相差無幾，沾化凹陷南斜坡以地層超覆油藏為主，東營凹陷南斜坡的儲量規(guī)模遠大于沾化凹陷南斜坡。

不同凹陷凸起帶地層油藏成藏也存在差異性，以東營凹陷的高青油田和沾化凹陷的太平油田為例。高青油田位于青城凸起，油源來自博興洼陷沙四段上亞段烴源巖；太平油田位于義和莊凸起，油源來自四扣洼陷沙四段上亞段和沙三段下亞段烴源巖；兩者都距油源較近，油源斷層輸導方式也相近，以斷層垂向和側(cè)向為主。高青油田的不整合結構以非滲透/滲透組合為主，太平油田以滲透/非滲透和滲透/滲透組合為主。這造成了高青油田油藏類型以不整合遮擋油藏為主，太平油田以地層超覆油藏為主；太平油田的儲量規(guī)模遠大于高青油田。

3.4相同凹陷不同構造帶地層油藏成藏存在差異

相同凹陷不同構造帶地層油藏成藏存在差異性。以東營凹陷南斜坡和北部陡坡帶為例。東營凹陷北部陡坡帶地層油藏的油源來自利津洼陷沙四段上亞段、沙三段下亞段烴源巖，離油源較近，且利津洼陷的生油能力遠強于博興洼陷和牛莊洼陷。這造成了北部陡坡帶的儲量規(guī)模遠大于南斜坡。北部陡坡帶有斷層垂向、側(cè)向2種輸導方式，以垂向為主，不整合結構有滲透/非滲透、非滲透/滲透2種組合。這造成了北部陡坡帶以地層超覆油藏為主。

4　結論

濟陽坳陷地層油藏的成藏機制包括：油源斷層啟閉性控制油氣運移方向，正向構造背景控制地層油藏的富集，不整合結構控制地層油藏類型，成藏動力控制地層圈閉含油性。不同輸導方式、不同類型、不同凹陷、不同構造帶的地層油藏成藏均存在差異性。

濟陽坳陷具有形成地層油藏的有利條件，擁有廣闊的勘探前景。隨著對地層油藏成藏機制和分布規(guī)律認識的深入，通過分析地層油藏的成藏差異性，可以更加有的放矢的尋找地層油藏。如在陡坡帶以尋找地層超覆油藏為主，在緩坡帶地層超覆油藏和不整合遮擋油藏并重，特別注意考慮斷層走向輸導方式的地層油藏。

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編輯經(jīng)雅麗

Analysison the reservoir-form ingmechanism and differenceof stratigraphic reservoir in Jiyang depression

Ning Fangxing
（Geoscience Research Institute，ShengliOilfield Company，SINOPEC，Dongying City，Shandong Province，257015，China）

The reservoir-formingmechanism was studied by analyzing 17 oilfields and 69 blocks in the Jiyang depression statistically and by anatomizing 5 blocks typically，and then the reservoir-forming difference of stratigraphic reservoir was analyzed.The results show thatopening and sealing propertiesofoil source faultcontrol the directionsofoiland gasmigration；positive tectonic background controls the stratigraphic reservoir enrichment；unconformity structure controls the stratigraphic reservoir types，and reservoir-forming dynamics controls the hydrocarbon potentialof the stratigraphic trap.Themigrationmode along oil source fault for basinmargin stratigraphic trap in Jiyang depression aremainly lateral，vertical as well as along the strike.The stratigraphic reservoirs with differentmode of hydrocarbon migration are different in scales. There are also differences in reserves due to different types and entrapping horizons of stratigraphic traps.The reserves of stratigraphic reservoirs in Neogene Guantao group and the stratigraphic overlap reservoirs are the largest.There are differences found in stratigraphic reservoirs developed at the same type of structural belts in different sags or at different structures in the same sag.There are overlap reservoirs and truncation unconformity reservoirs in the gentle slope belts，the reservesscaleofwhich are largerwith little difference.In the steep slope，therearemainlyoverlap unconformity reservoirs.

stratigraphic reservoir；reservoir-formingmechanism；difference；migrationmode；Jiyang depression

TE112.322

A

1009-9603（2015）03-0052-05

2015-03-09。

寧方興（1972—），男，山東寧陽人，高級工程師，從事油氣勘探及油氣成藏研究。聯(lián)系電話：（0546）8715536，E-mail：ningfangxing.slyt@sinopec.com。

國家科技重大專項“濟陽坳陷油氣富集機制與增儲領域”（2011ZX05006-003），中國石化科技攻關項目“濟陽坳陷第三系不整合油氣藏形成與分布規(guī)律”（P06012）。