渤中凹陷西斜坡新近系油氣成藏主控因素及有利勘探方向

徐春強+王德英+張新濤+楊海風(fēng)+楊傳超

摘要：近年來，渤中凹陷西斜坡新近系油氣勘探相繼取得重大突破，成為深入挖潛的重要區(qū)帶。在對渤中凹陷西斜坡新近系油氣分布和油源分析的基礎(chǔ)上，總結(jié)了該斜坡新近系油氣成藏的主控因素。結(jié)果表明：源巖發(fā)育特征、斷裂展布特征以及圈閉類型主控了油氣分布；研究區(qū)西部多洼共生，沙河街組烴源巖發(fā)育，并且被長期活動性油源斷裂深切洼陷，為新近系淺層油氣成藏提供了優(yōu)越條件；研究區(qū)南部由于缺乏深切沙河街組烴源巖的大斷裂，難以將油氣運移至淺層，不利于油氣聚集成藏。因此，渤中凹陷西斜坡應(yīng)該遵循“環(huán)洼選區(qū)、主斷控帶”的勘探理念，重視次洼周邊的勘探，以尋找生烴次洼周邊有效的運移斷層為工作重點，研究區(qū)西北部為新近系油氣勘探的有利區(qū)帶。

關(guān)鍵詞：油氣成藏；主控因素；新近系；淺層勘探；油源；成藏期次；斷層；渤中凹陷

中圖分類號：P618.130.2；TE122文獻標志碼：A

Main Controlling Factors of Hydrocarbon Accumulation

and Prediction of Favorable Exploration Zone of Neogene in the Western Slope of Bozhong Sag

XU Chunqiang， WANG Deying， ZHANG Xintao， YANG Haifeng， YANG Chuanchao

（Tianjing Branch of CNOOC China Ltd.， Tianjin 300452， China）

Abstract： A series of breakthroughs has been made in petroleum exploration of Neogene in the western slope of Bozhong sag in recent years， which makes this area become favorable. On the basis of distribution and hydrocarbon source of Neogene in the western slope， the main controlling factors of hydrocarbon accumulation were summarized， and the favorable exploration zone was proposed. Researches on hydrocarbon source and distribution of Neogene of the western slope indicate that the oil and gas distribution is controlled by source rock development characteristics， fracture characteristics and trap types； in the west area， symbiotic sag， hydrocarbon source rocks and longterm activities of oil source faults are well developed， which provides a favorable condition for the formation of oil and gas reservoir in shallow strata； due to the lack of deep Shahejie Formation source rocks of fault， it is difficult for oil and gas migration to shallow， and is not conducive for the accumulation of oil and gas； these regions， which are close to subsag and fault belts， should be the preferable prospects in the exploration process of Neogene in the western slope of Bozhong sag， and more attention should be paid on faults which could be migration pathway and regions near subsag. Southwest part of the study area is the most favorable zone.

Key words： hydrocarbon accumulation； main controlling factor； Neogene； shallow exploration； oil source； accumulation period； fault； Bozhong sag

0引言

圖1渤中凹陷西斜坡區(qū)域位置

Fig.1Location of the Western Slope of Bozhong Sag

渤海油田的勘探大致經(jīng)歷了4個階段，分別為潛山勘探、古近系勘探、新近系勘探和多層系立體勘探階段。早期潛山和古近系勘探雖取得一定進展，但受復(fù)雜巖性物性和研究方法制約，整體成效不佳。直到1995年，在“晚期成藏理論”的指導(dǎo)下，渤海油田勘探重點開始轉(zhuǎn)向新近系，相繼發(fā)現(xiàn)了秦皇島326、南堡352、曹妃甸111、蓬萊193等多個大中型油田。截至目前，新近系油氣的發(fā)現(xiàn)和研究主要集中在渤海海域的石臼坨凸起、沙壘田凸起、廟西凸起等區(qū)[110]，而凹陷區(qū)的勘探研究主要集中在深層古近系，對淺層新近系勘探力度和研究程度相對較弱[1116]。近兩年來，渤中凹陷西斜坡渤中32油田、渤中84油田在新近系相繼取得勘探突破并獲高產(chǎn)油氣流，使得渤中凹陷西斜坡成為了渤海海域油氣勘探的重點和熱點地區(qū)，也揭開了凹陷區(qū)淺層油氣勘探的熱潮。本文通過對渤中凹陷西斜坡油氣分布規(guī)律和油氣成藏主控因素的深入研究，以期為該區(qū)和渤海海域新近系的油氣勘探提供參考。

1地質(zhì)概況

渤中凹陷是渤海灣盆地重要的富油氣凹陷，位于渤海海域西南部，面積約1.2×104 km2。渤中凹陷西斜坡位于渤中凹陷的西北部，面積約2 000 km2。其北與石臼坨凸起以“二臺階”形式為斷層接觸，西與沙壘田凸起呈超覆接觸，局部為斷階接觸（圖1）。研究區(qū)自下而上發(fā)育了古近系沙河街組（Es）、東營組（E3d）、館陶組（Ng）、明化鎮(zhèn)組（N1m）地層，生儲蓋條件優(yōu)越，烴源巖層主要發(fā)育在古近系沙三段、東三段，儲集層系自下而上有沙河街組扇三角洲、東營組辮狀河三角洲、館陶組辮狀河砂體、明化鎮(zhèn)組曲流河砂體、明化鎮(zhèn)組淺水三角洲砂體。該區(qū)油氣主要集中在新近系明化鎮(zhèn)組和東營組[4]。

2新近系油氣分布及來源

2.1油氣分布特征

渤中凹陷西斜坡新近系已發(fā)現(xiàn)多個油田或含油構(gòu)造，包括曹妃甸61、曹妃甸126、海中8、渤中84、渤中32等構(gòu)造，儲量規(guī)模超過1×108 t。渤中凹陷西斜坡新近系油氣的分布具有平面分區(qū)、縱向分層、差異富集的特點。平面上，西南富東北貧，油氣主要分布在研究區(qū)西南部的渤中84、曹妃甸61、曹妃甸126、海中8等構(gòu)造，占整個渤中凹陷西斜坡儲量的87%，東北部發(fā)現(xiàn)較少（圖1）?？v向上，明化鎮(zhèn)組明下段油氣資源最為豐富，館陶組和明化鎮(zhèn)組上段也有所發(fā)現(xiàn)，但相對較少。

圖2原油及烴源巖甾烷、萜烷質(zhì)量色譜

Fig.2Mass Chromatograms of Steroid and Terpane of Oil and Source Rocks

2.2油氣來源及成藏期

渤海灣盆地渤海海域主要發(fā)育3套烴源巖，分別為沙三段，沙一、二段和東三段烴源巖。沙三段烴源巖由于有機質(zhì)主要以水生生物輸入為主，表現(xiàn)為C27規(guī)則甾烷占優(yōu)勢且含有豐富的4甲基甾烷；沙一、二段烴源巖由于水體咸度高，表現(xiàn)為伽馬蠟烷高含量特征；而東三段烴源巖陸源生物輸入較多，往往表現(xiàn)為C29規(guī)則甾烷占優(yōu)勢，伽馬蠟烷和4甲基甾烷較低?；诓持邪枷菸餍逼略偷厍蚧瘜W(xué)特征的系統(tǒng)分析，明確了新近系油氣的來源。從甾烷、萜烷化合物特征（圖2）來看，研究區(qū)原油C27、C28、C29規(guī)則甾烷αααR異構(gòu)體均呈“L”型分布，C27規(guī)則甾烷占明顯優(yōu)勢，且均檢測到較為豐富的4甲基甾烷，該特征與沙三段烴源巖特征相似，而較高17α（H）30降藿烷和伽馬蠟烷含量與沙一、二段烴源巖較為相似。從原油及烴源巖碳同位素特征（圖3）來看，渤中凹陷西斜坡及圍區(qū)沙一、二段烴源巖抽提物原油穩(wěn)定碳同位素值為-26.5‰，沙三段烴源巖抽提物原油穩(wěn)定碳同位素值為-26.1‰～-24.6‰，東三段烴源巖抽提物原油穩(wěn)定碳同位素值為-285‰～-27.6‰，可見原油的穩(wěn)定碳同位素值明顯要重于東三段烴源巖，而更接

因此，從甾烷、萜烷化合物和碳同位素兩方面來看，渤中凹陷西斜坡新近系原油主要為渤中凹陷沙三段和沙一、二段烴源巖所生成原油混合的產(chǎn)物。另外，該區(qū)新近系原油含蠟量整體較高，且從C29甾烷特征來看，原油成熟度較高，運移效應(yīng)較弱，說明原油并未進行長距離運移，因此，推測油氣成藏應(yīng)為近源成藏，且主要來自成熟度較高、處于大量生排烴階段的沙河街組烴源巖（圖4）。

δ13C值參考標準物質(zhì)為PDB

儲層流體包裹體均一溫度代表了地史時期包裹體形成時的溫度，結(jié)合儲層的埋藏史，可確定流體包裹體形成時儲集層溫度以及對應(yīng)的埋深和地質(zhì)年代，從而判斷油氣成藏期[1720]。

圖5BZ84A井新近系流體包裹體均一溫度分布

Fig.5Distributions of Homogenization Temperature of Neogene Fluid Inclusion in Well BZ84A

本文結(jié)合渤海海域的構(gòu)造發(fā)育歷史和研究區(qū)儲層流體包裹體均一溫度特征，對研究區(qū)的成藏期進行了分析（圖5、6）。總體上，與烴類包裹體伴生的鹽水包裹體均一溫度整體較高，基本接近現(xiàn)今埋藏溫度；結(jié)合埋藏史圖得到對應(yīng)油氣充注時間為明化鎮(zhèn)組晚期（0～5 Ma），成藏期晚，對應(yīng)于渤海新構(gòu)造運動斷裂強烈活動期[2122]。

A表示1 584 m深度處樣品；B表示2 122 m深度處樣品；箭頭表示對應(yīng)樣品的形成時間和深度位置；N1mU為明化鎮(zhèn)組上段；N1mL為明化鎮(zhèn)組下段；E3d2為東營組二段

從油源分析和成藏期分析來看，渤中凹陷西斜坡新近系原油主要來源于深層的沙河街組烴源巖，并且表現(xiàn)為近源晚期快速成藏特征。

3淺層油氣成藏主控因素

在對油氣來源和成藏特征認識的基礎(chǔ)上，有針對性地對渤中凹陷西斜坡油氣成藏條件進行了分析，認為研究區(qū)新近系油氣成藏主要受源巖、斷層以及圈閉類型的控制。

3.1源巖控制

烴源巖是油氣成藏的物質(zhì)基礎(chǔ)和前提條件，源巖的類型、成熟度和分布直接影響油氣藏的形成和分布。由于研究區(qū)位于渤中凹陷斜坡部位，古近系地層相對埋藏淺，受砂質(zhì)沉積體影響大，生烴問題一直受到質(zhì)疑[4]。本文結(jié)合油源分析得出的“近源成藏”認識，開展對渤中凹陷西斜坡烴源巖的綜合分析。

沙河街組烴源巖為最重要的一套供烴的源巖，因此，沙河街組地層的分布和源巖質(zhì)量是渤中凹陷西斜坡油氣成藏的關(guān)鍵[4，2325]。利用地震三維可視化技術(shù)對沙河街組地層的底界面形態(tài)和厚度進行了分析（圖7），發(fā)現(xiàn)渤中凹陷西斜坡并非為單一的斜坡形態(tài)，而是表現(xiàn)為洼凸相間形態(tài)特征，發(fā)育多個次洼，這些次洼面積雖小，但埋深大，非常有利于烴源巖的熱演化。鏡質(zhì)體反射率的統(tǒng)計分析表明，渤中凹陷西斜坡埋深超過2 600 m達到成熟門限，而從次洼的埋深來看，多數(shù)都超過4 000 m，沙河街組地層厚度為850～2 100 m，說明烴源巖早已成熟，具備大量生烴的前提。另外，基于研究區(qū)鉆井較少的特點，充分利用地球物理資料，應(yīng)用測井Δlog R 法[2629]以及地震屬性對渤中凹陷西斜坡的次洼沙河街組烴源巖總有機碳（TOC）特征進行了精細研究（圖8）。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，次洼中心及洼陷邊緣烴源巖總有機碳均具有高值，且洼陷中心向洼陷邊緣總有機碳逐漸減小。洼陷中心烴源巖總有機碳整體大于2.0%，為好烴源巖。

從烴源巖評價結(jié)果來看，渤中凹陷西斜坡發(fā)育沙河街組烴源巖，具備較好的生烴能力，且其分布具有不

均一性，高成熟、高總有機碳的源巖主要分布在斜坡次洼中心，因此，受源巖控制，渤中凹陷西斜坡新近系原油也是圍繞次洼區(qū)周圍分布。

3.2斷層控制

從渤中凹陷西斜坡地層分布和油源來看，淺層明化鎮(zhèn)組和館陶組油氣主要來源于深部沙河街組烴源巖，為他源型油氣成藏系統(tǒng)。他源型油氣成藏系統(tǒng)的特點決定了縱向上斷層輸導(dǎo)對油氣成藏起到關(guān)鍵作用。通過對研究區(qū)斷裂結(jié)構(gòu)樣式分布的差異性解剖，分析了斷裂結(jié)構(gòu)對新近系油氣差異富集的控制作用。從斷裂對油氣運移和控制圈閉作用來看，研究區(qū)斷裂分為3類（圖9、10）：第一類為持續(xù)活動性油源斷裂，該斷裂切穿基底并延伸至淺層，具有長期持續(xù)活動性的特點，是油氣縱向運移的主要通道；第二類為早斷早衰型斷裂，該斷裂同樣切穿基底，但向上只延伸至東營組，具有早期活動性特點，不能將油氣輸送至淺層；第三類為晚期活動性斷裂，該類斷裂在晚期發(fā)育和活動，一方面在淺層形成了大量斷塊型圈閉，另外對輸送至淺層的油氣起到分配作用。

E3s1+2和E2s3+E3k分別為沙一、二段和沙三段+孔店組從整個渤中凹陷西斜坡構(gòu)造格局以及切割研究區(qū)的地震剖面可以發(fā)現(xiàn)，渤中凹陷西斜坡斷裂結(jié)構(gòu)樣式在不同地區(qū)存在較大差異，整體表現(xiàn)為“東西分段、南北分帶”的差異性，東西差異尤其明顯。西段表現(xiàn)為深切油源大斷裂發(fā)育，且油源斷裂與次級斷裂形成“似花狀”結(jié)構(gòu)樣式（圖9），從斷層活動性來看，油源斷裂具有長期持續(xù)活動性特征，在油氣成藏期油源斷裂與晚期次生斷裂均具有較強的活動性。而從東段斷裂結(jié)構(gòu)來看，長期活動的油源斷裂較少，而多是表現(xiàn)為多個“掛面條”的斷裂，斷層切割層位淺、活動性較弱（圖10）。

斷裂結(jié)構(gòu)活動性表現(xiàn)出的這種差異性必然影響著新近系油氣分布。西段油源斷裂發(fā)育，可以有效將油氣向上輸送，在次級斷裂的分配作用下在淺層聚集成藏（圖11）。東段油源斷裂的匱乏造成油氣難以運移至淺層，而是多數(shù)聚集于深部地層中，從而造成了渤中凹陷西斜坡新近系油氣西富東貧的分布特征。

3.3圈閉類型控制

渤海海域新近系大面積發(fā)育的河流相、淺水三角洲相砂體配合斷裂發(fā)育形成了多種類型的圈閉。目前在渤中凹陷西斜坡新近系發(fā)育了背斜型、構(gòu)造巖性復(fù)合型、透鏡體、斷塊等類型[1，30]。從研究區(qū)新近系明化鎮(zhèn)組和館陶組的油氣成藏來看，兩者成藏的圈閉類型存在一定的差異性。

渤中凹陷西斜坡明化鎮(zhèn)組油氣藏主要受巖性圈閉以及與斷層相關(guān)的圈閉控制。例如，渤中8地區(qū)、渤中3地區(qū)、曹妃甸612地區(qū)主要為巖性和構(gòu)造巖性圈閉。由于明化鎮(zhèn)組曲流河、淺水三角洲相對發(fā)育，縱向上表現(xiàn)為砂泥互層，儲蓋組合優(yōu)良，在平面上砂體分布范圍相對有限，砂體往往尖滅在泥巖中，這樣就造成了圈閉類型往往為巖性以及構(gòu)造巖性圈閉。另外，由于明化鎮(zhèn)組油氣來自于深部沙河街組烴源巖，生成的成熟油氣需要運移至淺層聚集成藏，所以斷裂的溝通是原油在淺層聚集成藏的必要條件，明化鎮(zhèn)組油氣成藏主要受與斷層相關(guān)的斷塊、斷層巖性圈閉控制（圖12）。

館陶組油氣藏主要受構(gòu)造圈閉控制，且主要分布在背斜型或者壘塊型斷塊圈閉。例如，渤中8地區(qū)、曹妃甸6地區(qū)主要為背斜型和壘塊型斷塊圈閉。從沉積相特征來看，館陶組為辮狀河沉積，大面積發(fā)育厚層的含礫砂巖對圈閉類型要求相對更加苛刻，背斜型圈閉的發(fā)育為館陶組這種厚砂薄泥特征的地層提供了良好的油氣聚集和保存條件。壘塊型斷塊圈閉館陶組地層與斷層下降盤的明化鎮(zhèn)組下段下部地層對接，明化鎮(zhèn)組下段下部地層表現(xiàn)為厚層泥巖夾薄層砂巖的特征，因此，壘塊型斷塊圈閉的斷層一般封堵條件較好，也是館陶組成藏的有利圈閉類型（圖12）。

4淺層油氣勘探有利區(qū)

通過對渤中凹陷西斜坡新近系鉆探成果的分析，結(jié)合油氣成藏主控因素的研究，渤中凹陷西斜坡新近系應(yīng)該重視次洼周邊的勘探，以尋找生烴次洼周邊有效的運移斷層為工作重點，注意區(qū)分不同層系油氣圈閉控藏差異性。因此，在渤中凹陷西斜坡新近系的勘探應(yīng)該遵循“環(huán)洼選區(qū)、主斷控帶”的勘探理念。

渤中凹陷西斜坡西北部地區(qū)沙河街組烴源巖發(fā)育，且發(fā)育多個生烴次洼，具備良好的生烴條件，同時多條長期活動性油源斷裂切入次洼，使得深層沙河街組的生成油氣能夠有效輸送至淺層，進而在分支斷裂的調(diào)節(jié)分配下，在與斷裂耦合好的淺層砂體中富集成藏。而渤中凹陷西斜坡東部地區(qū)雖然次洼發(fā)育，生烴條件優(yōu)越，但從斷層結(jié)構(gòu)來看，該區(qū)缺乏切入沙河街組烴源巖的油源斷裂，多數(shù)斷裂均切入但未切穿館陶組，難以將油氣運移至淺層，不利于油氣聚集成藏（圖1）。

5結(jié)語

（1）渤中凹陷西斜坡新近系油氣分布具有平面分區(qū)、縱向分層、差異富集的特點。平面上西富東貧，油氣主要分布在研究區(qū)西南部；縱向上油氣主要富集于明化鎮(zhèn)組下段。

（2）渤中凹陷西斜坡發(fā)育多個次洼，次洼內(nèi)沙河街組具備良好的生烴條件。新近系原油主要來自次洼沙河街組烴源巖，為近源晚期快速成藏。

（3）新近系油氣成藏主控因素：①油源是油氣成藏的物質(zhì)基礎(chǔ)，渤中凹陷西斜坡次洼內(nèi)發(fā)育沙河街組好烴源巖，新近系原油圍繞次洼區(qū)周圍分布；②斷層是原油垂向運移的通道，對油氣聚集成藏起到了重要的控制作用，長期持續(xù)性活動斷裂有效將油氣輸送至新近系聚集成藏；③圈閉是油氣成藏關(guān)鍵因素，明化鎮(zhèn)組油氣成藏主要受與斷層相關(guān)的斷塊、斷層巖性圈閉控制，館陶組油氣主要分布在背斜型、壘塊型斷塊圈閉。

（4）渤中凹陷西斜坡新近系的勘探應(yīng)該遵循“環(huán)洼選區(qū)、主斷控帶”的勘探理念，應(yīng)該重視次洼周邊的勘探，以尋找生烴次洼周邊有效的運移斷層為工作重點，渤中凹陷西斜坡西北部地區(qū)次洼和油源斷裂發(fā)育，且兩者耦合關(guān)系好，為新近系油氣勘探的有利區(qū)帶。

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