大民屯凹陷靜北地區(qū)高蠟原油成藏條件分析

王樹(shù)昆

（中國(guó)石油遼河油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，遼寧盤錦 124010）

大民屯凹陷為一寬緩型箕狀凹陷，面積約 800 km2，基底呈現(xiàn)北高南低、北緩南陡的特點(diǎn)，最大埋深達(dá)6 000 m以上。殘留基底地層自下而上由太古界（Ar）、中上元古界（Pt）和古生界（Pz）構(gòu)成，巖性主要為變粒巖、混合巖、混合花崗巖等，其上沉積了巨厚的新生代下第三系地層。靜北地區(qū)位于凹陷的東北部，勘探面積約100 km2，四周被曹臺(tái)、安福屯、勝東和三臺(tái)子洼陷所包圍，構(gòu)造位置十分優(yōu)越。沙三段發(fā)育斷塊、斷背斜、地層巖性等多種類型油氣藏，而太古界、中上元古界發(fā)育裂縫、孔縫型潛山油氣藏，產(chǎn)出的原油具有高凝固點(diǎn)、高含蠟的特征[1]。靜北地區(qū)存在多套含油層系，現(xiàn)已成為整個(gè)大民屯凹陷高蠟原油產(chǎn)能建設(shè)的重要區(qū)塊。

1 高蠟油的油源

1.1 烴源巖分布

靜北地區(qū)古近系沙河街組沙四段主要烴源巖為油頁(yè)巖和暗色泥巖，有機(jī)質(zhì)豐度高（平均 7.85%）、類型好（Ⅰ–Ⅱa型），熱演化已達(dá)到成熟階段，為優(yōu)質(zhì)烴源巖[2–3]。從地震、測(cè)井及鉆井等綜合解釋成果來(lái)看，這兩套湖相烴源巖在本區(qū)均有分布，但分布范圍及厚度不一致，前者厚0～250 m，在安94井的東北部方向減薄直至缺失，這類烴源巖主要發(fā)育于大民屯凹陷的安福屯及勝東兩大生油洼陷內(nèi)；后者厚200～400 m，主要分布在安106井北側(cè)和沈221井附近，說(shuō)明本區(qū)具備較充足的烴源巖條件（圖1、圖 2）。

1.2 油源對(duì)比

圖1 大民屯凹陷沙四段油頁(yè)巖分布

圖2 大民屯凹陷沙四段暗色泥巖分布

1.2.1 原油物性特征

對(duì)大民屯凹陷靜北地區(qū)原油物性分析表明，不同層位原油均具有高凝固點(diǎn)（＞40 ℃）、高含蠟（＞24%）、低瀝青質(zhì)+膠質(zhì)含量（＜30%，一般在20%以下）的特征，但原油密度（20 ℃）和黏度（100 ℃）不高，密度一般為0.84～0.92 g/cm3，黏度大多小于30 mPa·s，屬于稀油的類型，與凹陷其它地區(qū)高蠟原油的特征十分相似，反映出本區(qū)原油在運(yùn)聚成藏過(guò)程中未遭受生物降解等作用的破壞，基本上保持了原生的性質(zhì)。

1.2.2 油–油、油–巖對(duì)比

本次研究主要是通過(guò)色譜–質(zhì)譜（GC–MS）儀檢測(cè)到的油巖抽提物中甾萜類化合物的結(jié)構(gòu)、組成、含量等信息來(lái)進(jìn)行對(duì)比的，同時(shí)，還引入了單體烴穩(wěn)定碳同位素測(cè)試手段用于輔助對(duì)比。從靜北地區(qū)不同井原油的飽和烴m/z191和m/z217質(zhì)量色譜對(duì)比表明，它們之間有一定的相似性，m/z191檢測(cè)出豐富C27～C34藿烷型的五環(huán)三萜烷和C20～C26三環(huán)萜烷，在含量上三口井都具有 Ts＞Tm、C30αβ＞ C29βα、富含C30伽馬蠟烷的特征；m/z217均檢測(cè)出C27～C29規(guī)則甾烷，兼含有一定量的C28，具有α或β構(gòu)型的4甲基甾烷。通過(guò)油–油對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，不同地區(qū)的高蠟油差異性較小，而與正常油差別較大；靜北地區(qū)高蠟油與沙河街組四段油頁(yè)巖及本區(qū)沙四段暗色泥巖均有不同程度的相似性，樣品點(diǎn)基本上分布在同一區(qū)內(nèi)，具有一定的親緣關(guān)系，而與本區(qū)沙三段底部泥巖油相似度低（圖3）。但前人研究認(rèn)為沙四段下部油頁(yè)巖的有機(jī)地球化學(xué)特征更接近于高蠟油[4]。

圖3 靜北地區(qū)油–油、油–巖甾萜烷指紋對(duì)比

另外，從單體烴碳同位素分析結(jié)果中也能夠找出油和油、油和巖之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，大民屯凹陷不同地區(qū)的高蠟油之間δC13值變化較小，同油比較，沙四段烴源巖雖然在C20以后略有偏輕的趨勢(shì)，但在C17～C19正、異構(gòu)烷烴分布區(qū)出現(xiàn)的變化形態(tài)與油十分相似，呈現(xiàn)出明顯的反“W ”型，說(shuō)明兩者之間存在一定的親緣關(guān)系[5]。

1.3 原油運(yùn)移方向及充注史

原油自烴源層經(jīng)過(guò)初次運(yùn)移后，往往要通過(guò)各種運(yùn)移通道繼續(xù)經(jīng)過(guò)二次運(yùn)移才能到達(dá)圈閉聚集成藏。本區(qū)西南部的勝東和北部的安福屯生油洼陷是主要的油源供給區(qū)，原油運(yùn)移路徑是以側(cè)向?yàn)橹?、垂向?yàn)檩o的方式進(jìn)行的，而且運(yùn)移距離較短（0.5～2.5 km），多源匯聚近距離運(yùn)移是本區(qū)油藏形成的主要特點(diǎn)。

根據(jù)新沈60井所恢復(fù)的古埋藏史、古地溫史及流體包裹體均一溫度測(cè)試結(jié)果，并結(jié)合大民屯凹陷主力烴源巖盆地模擬生烴結(jié)果來(lái)看，凹陷內(nèi)中北部地溫梯度大于中南部，西部大于東部，靜北地區(qū)（安福屯洼陷）處于較高的古地溫場(chǎng)環(huán)境[6]。沙三早期（43～41 Ma）烴源巖開(kāi)始成熟（古埋深≥2 500 m，古地溫90～120 ℃），進(jìn)入生烴階段，大量生烴的高峰期在沙三中晚期–東營(yíng)時(shí)期（41.0～24.6 Ma），主運(yùn)聚時(shí)間在生烴高峰期之后，大致在33.2～39.3 Ma，說(shuō)明大民屯凹陷油（氣）主要充注期即成藏期為沙一、沙二到東營(yíng)中沉積時(shí)期（圖4）。

圖4 大民屯凹陷埋藏史、地溫史及生排烴史綜合評(píng)價(jià)

2 原油運(yùn)聚條件分析

原油經(jīng)過(guò)二次運(yùn)移聚集成藏的整個(gè)過(guò)程中，會(huì)受到多種內(nèi)在和外在因素的控制，如原油從烴源層排出后的動(dòng)勢(shì)能、自身的流動(dòng)性、載體的水環(huán)境、運(yùn)移通道是否暢通及圈閉（封堵性）等，充足的油源是成藏的關(guān)鍵因素，不僅能夠得到量能的補(bǔ)充，而且還能夠彌補(bǔ)量能的衰減和量的散失。因此，只有從運(yùn)移通道、圈閉類型及保存條件三個(gè)方面進(jìn)行分析，才能夠充分認(rèn)識(shí)靜北地區(qū)原油的運(yùn)聚條件。

2.1 油氣運(yùn)移通道

油源條件、構(gòu)造發(fā)育史、生烴史都反映出本區(qū)具備油源充足的基本環(huán)境，本區(qū)是整個(gè)凹陷中高蠟油最富集的地區(qū)，處于安福屯和勝東兩個(gè)烴源灶的匯聚區(qū)。主要的運(yùn)移通道有以下三種：

（1）沙河街組砂層：是原油向基巖潛山帶運(yùn)移的主要通道，夾于烴源巖中的砂層以及位于其上下的砂層都具備良好的疏導(dǎo)空間。

（2）不整合面：不整合面是本區(qū)原油進(jìn)入基巖潛山的重要通道，生油洼陷及烴源巖直接與基巖接觸，有利于油氣側(cè)向運(yùn)移，使油氣直接進(jìn)入潛山內(nèi)部[7]。沙四段烴源巖直接覆蓋在不整合面之上，基巖頂面長(zhǎng)期遭受過(guò)風(fēng)化剝蝕、侵蝕、淋濾等作用，形成了十分有利的孔滲條件，加之基巖曾受到強(qiáng)烈構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，發(fā)育了大量的裂縫，對(duì)原油運(yùn)聚十分有利（圖5）。

（3）斷層：斷層既是烴源向上進(jìn)入淺層的重要通道，又是向下進(jìn)入基巖潛山的主要途徑之一[8]，目前，在靜北地區(qū)發(fā)現(xiàn)的大跨度油（氣）層，正是斷層輸導(dǎo)的結(jié)果（圖5）。

圖5 沈268–曹10井油氣成藏模式

2.2 圈閉類型

圈閉是油氣成藏的最終場(chǎng)所，不同類型的圈閉也就決定了油氣藏的類型。復(fù)雜的構(gòu)造和沉積條件造成了本區(qū)具有多種圈閉共存的局面。按照圈閉成因及形態(tài)特點(diǎn)靜北地區(qū)的圈閉可劃分為構(gòu)造型和非構(gòu)造型兩大類。構(gòu)造圈閉在本區(qū)又可進(jìn)一步劃分為半背斜型、斷鼻型和斷塊型三種；非構(gòu)造圈閉在本區(qū)主要是基巖潛山型和巖性型兩種。

2.3 保存條件

靜北地區(qū)圈閉的形成期與油氣充注期是吻合的，東營(yíng)中晚期至現(xiàn)今所發(fā)生的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)對(duì)圈閉破壞性較小、影響時(shí)間短，相反，保存時(shí)間長(zhǎng)是該區(qū)油氣富集的一個(gè)主要條件。另外，從泥巖超壓體系橫向封蓋變化上反映出本區(qū)油藏的蓋層條件良好，沙三段下部–沙四段地層產(chǎn)生的橫向異常壓力帶能夠很好地起到封蓋作用，由流體超壓系統(tǒng)形成的上封蓋面埋深大致2 000 m，發(fā)育于沙三段中部地層內(nèi)，主要對(duì)沙三段和沙四段內(nèi)的油氣運(yùn)聚起封蓋作用；下封蓋埋深3 000 m左右，發(fā)育于沙四段地層內(nèi)，主要對(duì)潛山油藏起封蓋作用。史建南等人研究[4]認(rèn)為，超壓既可以抑制高蠟油的進(jìn)一步裂解，同時(shí)也能起到局部封蓋作用。

3 結(jié)論

（1）對(duì)靜北地區(qū)油源和運(yùn)聚條件分析認(rèn)為，沙四段油頁(yè)巖與高蠟油有著密切的親緣關(guān)系，其次是暗色泥巖；高蠟油油源來(lái)自鄰近的安福屯和勝東生油洼陷，油氣以近距離運(yùn)移為主。本區(qū)存在上生下儲(chǔ)和下生上儲(chǔ)兩種成藏類型；圈閉類型多樣，既有構(gòu)造圈閉，又有非構(gòu)造型的基巖潛山圈閉和巖性地層圈閉。

（2）油氣的成藏期為沙一、沙二–東營(yíng)期，油氣運(yùn)移通道為沙河街組砂層、基巖不整合面和斷層，同時(shí)沙三段和沙四段泥頁(yè)巖對(duì)油藏起到良好的封蓋作用。在構(gòu)造圈閉勘探程度高的基礎(chǔ)上，與烴源巖接觸的基巖潛山是本區(qū)今后勘探的重點(diǎn)地區(qū)。

[1] 謝文彥，姜建群，張占文，等．遼河盆地大民屯凹陷油氣性質(zhì)及成因機(jī)制研究[J]．石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，2004，26（3）：292–297．

[2] 牟春．大民屯凹陷基巖油氣成藏特征研究[J]．石油地質(zhì)與工程，2011，25（3）：4–7．

[3] 李曉光，單俊峰，陳永成，等．遼河油田精細(xì)勘探[M]．北京：石油工業(yè)出版社，2017：50–57．

[4] 史建南，郝芳，姜建群．大民屯凹陷高蠟油成藏機(jī)理研究[J]．沉積學(xué)報(bào)，2005，23（3）：548–552．

[5] 王啟軍，陳建渝．油氣地球化學(xué)[M]．湖北武漢：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)出版社，1988：280–290．

[6] 姜建群，李 軍，史建南，等．大民屯凹陷古今地溫場(chǎng)特征及其成藏意義[J]．沉積學(xué)報(bào)，2004，22（3）：541–545．

[7] 謝文彥，孟衛(wèi)工，李曉光，等．遼河坳陷基巖油氣藏[M]．北京：石油工業(yè)出版社，2012：117–120．

[8] 謝文彥，姜建群，張占文，等．大民屯凹陷高蠟油成因及分布規(guī)律[J]．石油學(xué)報(bào)，2007，28（2）：57–61．