沙壘田凸起東段曹妃甸11構造大型油田成藏主控因素分析

吳小紅，王清斌，張　友，夏成崗，王富民

(中海石油(中國)有限公司天津分公司渤海石油研究院，天津塘沽 300452)

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沙壘田凸起東段曹妃甸11構造大型油田成藏主控因素分析

吳小紅，王清斌，張友，夏成崗，王富民

(中海石油(中國)有限公司天津分公司渤海石油研究院，天津塘沽 300452)

為了加強對渤海西部海域油氣田成藏特征及規(guī)律研究，對沙壘田凸起東段曹妃甸11構造大型油田的形成進行了研究。研究表明：①渤中凹陷東南緣(主要烴源巖供給區(qū))沙河街組和東營組烴源巖為曹妃甸11構造大型油田的形成奠定堅實的基礎；②NE(北東)向斷層兩期活動控制油氣富集，晚侏羅世-白堊世時期，NE向斷層左旋活動分割基底，控制沙壘田凸起東西段構造形態(tài)；新近紀時，NE向斷層右旋走滑活動，披覆之上的新近系地層形成負花狀構造，這不僅控制了東段大型披覆背斜圈閉的形成與展布，而且控制了蓋層高點；③新近系優(yōu)勢運移路徑最終控制大油田的形成位置。曹妃甸11-1和曹妃甸11-6大型油田都是大面積源巖生成的油氣沿多條優(yōu)勢運移路徑最后向一個方向聚集而形成的。

沙壘田凸起；曹妃甸11油田；成藏主控因素；優(yōu)勢運移路徑

沙壘田凸起位于渤海西部海域的中部，面積約1 680 km2，是在長期發(fā)育的古隆起上形成的新近系披覆背斜構造，其基底構造層由太古界和古生界花崗巖和變質巖組成，局部殘留古生界碳酸鹽巖。太古界和古生界地層受早期活動比較劇烈的新近系大斷層控制。古近系除東營組在凸起較低部位出露外，其它部位均沒有沉積。位于沙壘田凸起東段的曹妃甸11-1大型油田(探明石油地質儲量17 696.39×104m3)以及曹妃甸11-6大型油田(探明石油地質儲量7 555.68×104m3)(圖1)，主要含油層系為新近系館陶組和明下段。無論是勘探發(fā)現還是科研研究，前人對渤海海域油氣成藏特征的研究偏重于遼東灣、渤中和渤南[1-5]，對西部海域油氣成藏研究相對薄弱。近幾年對沙壘田凸起油氣成藏的研究偏重于構造，強調構造特征與油氣成藏的關系，而對西部海域油氣成藏缺乏系統(tǒng)性的研究[6-7]。因此，本文以沙壘田凸起東段曹妃甸11-1和曹妃甸11-6大型油田為例，總結大型油氣田的成藏特征與成藏主控因素，希望對渤海西部海域油氣勘探有一定的借鑒作用，對渤海下一步發(fā)現新增替代儲量有一定的意義。

圖1　沙壘田凸起構造位置

1　成藏條件

沙壘田凸起東鄰渤中凹陷，西鄰歧口凹陷，北部為南堡凹陷，南部為沙南凹陷(圖1)。這幾大凹陷古近系發(fā)育多套烴源巖，且烴源巖有機質豐度高，成熟度高，有機質類型以Ⅰ-Ⅱ1生油母質為主。最大的渤中凹陷發(fā)育沙三段、沙一二段、東三段烴源巖，以泥巖為主，伴有少量油頁巖，有機質類型以Ⅱ1型為主。沙三段有機碳質量分數平均為2.65%，生烴潛力S1+S2為17.91mg/g，氯仿瀝青“A”為0.3544%，總烴HC質量分數為2 067×10-6；沙一段有機碳質量分數平均為2.83%，生烴潛力S1+S2為16.02 mg/g，氯仿瀝青“A”為0.4932%，總烴HC質量分數為3 148×10-6；東三段有機碳質量分數平均為1.75%，生烴潛力S1+S2為7.08 mg/g，氯仿瀝青“A”為0.3067%，總烴HC質量分數為1 255×10-6。其埋藏深，供烴能力強，對圍區(qū)沙壘田凸起東段和石臼坨凸起上的大中型油氣田的形成有重要貢獻[8-9]。

甾萜烷生物標志化合物特征對比表明(圖2)，曹妃甸11-1油田CFD11-1-3井淺層原油與CFD18-2-1井東三段源巖特征相似，呈現出低伽馬蠟烷，低四甲基甾烷(伽馬蠟烷/αβC30霍烷為0.05，4-甲基C30甾烷/C29甾烷20R為0.36)，富含C24四環(huán)萜烷，中等含量的重排甾烷(C27重排甾烷/C29規(guī)則甾烷值為0.50)，C29甾烷20S/(20S+20R)為0.55，C29甾烷ββ/(αα+ββ)為0.47，說明沙壘田東三段和東下段的成熟烴源巖對3井淺層有貢獻。CFD11-1-1井和CFD11-1-7井淺層原油伽馬蠟烷中等(伽馬蠟烷/αβC30霍烷為0.17)，四甲基甾烷相對3井偏高(4-甲基C30甾烷/C29甾烷20R為0.55)，C24四環(huán)萜烷和重排甾烷含量低，說明沙三段和沙一段烴源巖有供油作用。因此，沙壘田凸起東三段沙河街組和東下段烴源巖對曹妃甸11-1油田的形成有重要貢獻。

圖2　曹妃甸11-1和曹妃甸12-1大油田油源分析

CFD12-1油田的原油特征表現為相對較低的伽馬蠟烷指數，為0.07～0.18，C19/C23三環(huán)萜烷值為0.25～1.01、C24四環(huán)萜烷/C26三環(huán)萜烷值為0.53～1.44，4-甲基甾烷指數(0.1～0.49)范圍大。C19/C23三環(huán)萜烷值隨C24四環(huán)萜烷/ C26三環(huán)萜烷值增加而有規(guī)律的增加，這兩個參數從構造高部位向渤中凹陷增加，而伽馬蠟烷指數隨4-甲基甾烷指數由西向東減小，表明原油主要是東營組生成的原油與沙河街組(主要為沙三段)生成的原油混合而成。CFD12-1-2井明下段原油以C27甾烷優(yōu)勢為特征，和CFD18-2-1井東三段巖屑特征相類似；而館陶組原油以C29甾烷優(yōu)勢為特征，和CFD18-2E-1井東三段巖屑特征相似，說明在東三段沉積時期，各沉積次洼的陸源有機質注入總量不同，造成其略有差異(圖2)。

2　成藏控制因素

沙壘田凸起曹妃甸11-1油田、曹妃甸11-6油田以及曹妃甸11-2和曹妃甸12-1S油田的分布受北東向基底斷裂的控制(圖1)。沙壘田凸起構造演化特征表明，早侏羅世及以前，沙壘田凸起為一整一的隆起，當時不存在NE向斷層；晚侏羅世至白堊世時期，北東向斷層形成，并且發(fā)生左旋走滑活動，分割東西兩段塊體，切割凸起；新近紀時期，北東向斷層右旋走滑，改造披覆背斜構造和蓋層高點(圖3)。

在沙壘田凸起東段，沿分割東西兩段的主走滑帶東邊，還發(fā)育了4條主要的走滑斷裂。沙壘田凸起基底在晚侏羅世-白堊世時期主要受NE向主走滑作用的左旋活動的影響，主走滑斷層早期的左旋活動分割基底，控制了沙壘田凸起東西兩段不同構造格局的形成，呈現出東高西低特征。主干走滑斷層東段的次級走滑斷層活動形成了東段CFD11-1、CFD11-6和CFD11-3構造的雛形；新近紀以來，由于NE向斷層受右旋走滑的影響，披覆之上的新近系地層形成負花狀構造，表現為負地形，這樣主走滑斷裂右邊的走滑斷裂間由于走滑應力和沉積的作用就會形成構造高點，因而它不僅控制大型披覆背斜型圈閉的形成與展布，而且還控制了蓋層高點。曹妃甸11-1構造圈閉和曹妃甸11-6構造圈閉的形成與③號、④號和⑤號走滑斷裂的右旋走滑活動有關(圖1、圖3)。因此新近紀時，北東向斷層的右旋走滑活動，不僅形成了大型的低幅度披覆背斜型圈閉和小型的斷塊型圈閉，而且還控制了新近系沉積相和砂體儲層的展布[7]。

圖3　沙壘田凸起構造演化示意圖

沙壘田凸起自古生代沉積以來，處于繼承性抬升狀態(tài)，到古近紀晚期才開始下沉接受沉積，在凸起周邊形成東營組三角洲沉積。東營組形成末期，凸起中心又抬升，到新近紀沉積時期，凸起才整體沉降，館陶組和明化鎮(zhèn)組河流相沉積形成。館陶組發(fā)育辮狀河含礫砂巖，砂體縱向連續(xù)性好，厚度大，物性好，孔隙度平均達到27%以上，但是內部儲蓋組合相對于明化鎮(zhèn)組要差。明下段發(fā)育曲流河泛濫平原砂巖，砂體厚度中等，孔隙度平均高達31%，且夾于厚層泥巖中，儲蓋組合好，有利于低幅度平緩構造的油氣聚集。

沙壘田凸起明下段對油氣富集起著重要作用，明下段也存在區(qū)域性蓋層。明下段厚度510～720 m，東段及凸起周邊砂巖含量為30%～40%，蓋層條件好。另外，沙壘田凸起在新近紀發(fā)育重力滑塌斷層，對油氣保存可能有破壞，因此，這種蓋層和斷層需要凸起，需要發(fā)育很好的規(guī)模型背斜圈閉，才會有大規(guī)模的油氣聚集。

3　油氣的運移與聚集

油氣優(yōu)勢運移路徑是油氣二次運移的主要路徑[10-12]，構成油氣優(yōu)勢運移路徑主要為斷層、不整合面和砂體[13-14]。沉積盆地中約有70%的油氣藏位于油氣優(yōu)勢運移通道的方向上[12]。油氣優(yōu)勢運移通道有宏觀盆地尺度和微觀區(qū)帶尺度[12]。大尺度范圍內油氣運移指向為最大動力方向，油氣生成后沿運載層垂直于走向向上傾方向運移，油氣則集中在有限的運移通道上。

輸導層頂面或封閉層底面的三維幾何形態(tài)控制油氣的運移路徑[15]。研究區(qū)新近系館陶組砂體輸導層和明下段區(qū)域性蓋層控制著優(yōu)勢運移路徑。洼陷深部沙河街組和東營組成熟油氣經斷裂進入館陶組區(qū)域性砂體輸導層后，受構造脊控制，向凸起區(qū)發(fā)生大規(guī)模、長距離、匯聚型的油氣運移。運用Petromode盆地模擬軟件，對館陶組和明下段輸導層的油氣優(yōu)勢運移路徑和聚集區(qū)域進行了模擬。模擬結果顯示，曹妃甸11-1和曹妃甸11-6油田都在油氣的優(yōu)勢運移路徑和聚集區(qū)域內(圖4)。

新近系油氣運移聚集模擬表明(圖4)：① 沙壘田凸起東段曹妃甸11-1和曹妃甸11-6構造油氣主要來自凸起的渤中凹陷東南緣，南堡凹陷沙河街組烴源巖可能對曹妃甸11-1油田也有一定的貢獻。渤中凹陷東南緣的主要供烴對大型油田的形成奠定基礎，生成的油氣分別經沙南斷階帶、沙壘田凸起東側構造脊和往北的邊界斷層運移至沙壘田凸起大型圈閉中聚集成藏。② 油氣在區(qū)域性砂體輸導層中發(fā)生匯聚型側向運移，受構造脊控制，油氣沿多條運移路徑逐漸匯聚成主干的少數幾條優(yōu)勢運移路徑。曹妃甸11-1和曹妃甸11-6大型油田的形成都與這種成熟后大面積源巖生成的油氣沿多條優(yōu)勢路徑運移最后向一個方向聚集相關。

圖4　沙壘田凸起新近系油氣運移聚集模擬圖

4　結論

(1)渤中凹陷東南緣深洼沙河街組(主要為沙三段)和東營組烴源巖的供烴為曹妃甸11構造大型油田的形成奠定堅實的基礎。

(2)NE向斷層的兩期活動對研究區(qū)油氣富集起到直接的控制作用。晚侏羅世-白堊世時期，NE向斷層左旋活動分割基底，控制了沙壘田凸起東西構造形態(tài)；新近紀時，北東向斷層右旋走滑，不僅控制了大型披覆背斜圈閉的形成與展布，而且還控制了蓋層高點。

(3)新近系優(yōu)勢運移路徑控制大油田的形成位置，曹妃甸11-1和曹妃甸11-6大型油田都是大面積源巖生成的油氣沿多條優(yōu)勢運移路徑最后向一個方向聚集而形成的。

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編輯：黨俊芳

1673-8217(2016)03-0001-04

2016-01-05

吳小紅，工程師，碩士，1980年生，2010年畢業(yè)于中國石油大學(北京)地質工程與地質資源專業(yè)，現從事石油地質及油氣成藏與分布規(guī)律研究。

“十二五”國家重大專項(2011ZX05023-006-002)。

2016-01-05

吳小紅，工程師，碩士，1980年生，2010年畢業(yè)于中國石油大學(北京)地質工程與地質資源專業(yè)，現從事石油地質及油氣成藏與分布規(guī)律研究。

“十二五”國家重大專項(2011ZX05023-006-002)。

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