濟(jì)陽(yáng)坳陷埕島潛山油氣成藏特征

林會(huì)喜 ，熊 偉，王 勇，秦 峰，景安語(yǔ)，王秀紅，張明華，馮月琳，劉 靜

（1.中國(guó)石化石油勘探開(kāi)發(fā)研究院，北京 100083；2.中國(guó)石化勝利油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，山東東營(yíng) 257015）

潛山油氣藏作為渤海灣盆地重要的油氣藏類型，一直是油氣勘探的重點(diǎn)領(lǐng)域［1-4］。1975 年任丘潛山油氣藏的發(fā)現(xiàn)，掀起了渤海灣盆地潛山勘探的高潮。1995 年之后，隨著高、中部位潛山大量被發(fā)現(xiàn)，潛山勘探逐漸陷入了低谷。近年來(lái)，對(duì)潛山油氣成藏的認(rèn)識(shí)不斷豐富和完善［5-8］，勘探對(duì)象正逐步從高潛山向低潛山再到深層內(nèi)幕潛山轉(zhuǎn)移［9-14］，潛山油氣勘探再次取得重大突破。例如2005 年遼河西部凹陷興隆臺(tái)地區(qū)在埋深為2 500 m 沉積巖以下發(fā)現(xiàn)大型太古界變質(zhì)巖潛山油氣藏，2010 年霸縣凹陷在埋深大于6 000 m 的超深層碳酸鹽巖潛山中取得重大突破，2019年渤中凹陷的渤中19-6氣田在太古界潛山測(cè)試獲得優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)油氣流，上報(bào)探明天然氣地質(zhì)儲(chǔ)量超過(guò)1 000×108m3。不同層系、不同巖性隱蔽潛山油氣藏的不斷發(fā)現(xiàn)，顯示出渤海灣盆地前古近系潛山油氣勘探仍具有良好的前景。

埕島潛山是濟(jì)陽(yáng)坳陷油氣儲(chǔ)量發(fā)現(xiàn)最多的潛山，已上報(bào)探明石油地質(zhì)儲(chǔ)量超過(guò)七千萬(wàn)噸，控制石油地質(zhì)儲(chǔ)量超過(guò)五百萬(wàn)噸，預(yù)測(cè)石油地質(zhì)儲(chǔ)量超過(guò)三千萬(wàn)噸；近5 a來(lái)，年申報(bào)儲(chǔ)量在千萬(wàn)噸以上，表明該潛山具有巨大的勘探潛力。關(guān)于埕島潛山油氣成藏的研究多從潛山成因機(jī)制和構(gòu)造演化過(guò)程出發(fā)，分析其油氣藏類型和成藏特征［15-20］，對(duì)油氣成藏過(guò)程及富集規(guī)律研究卻相對(duì)薄弱［21］。為進(jìn)一步明確埕島潛山油氣成藏主控因素，建立潛山油氣成藏模式，確定有利勘探目標(biāo)，迫切需要深化油氣成藏過(guò)程及油氣富集規(guī)律研究，以指導(dǎo)研究區(qū)下步的油氣勘探方向［22-24］。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

埕島潛山位于濟(jì)陽(yáng)坳陷北部北西走向潛山構(gòu)造帶上（圖1），主體構(gòu)造位于濟(jì)陽(yáng)坳陷北部與渤海海域西部之間的埕北低凸起帶，其西南通過(guò)埕北斷層與埕北凹陷相接，東北以緩坡與渤中凹陷相連，東部通過(guò)埕北30 南斷層與黃河口凹陷相接。受多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)疊加影響，埕島地區(qū)形成了多層系油氣分布的特點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)了太古界、古生界、中生界、古近系（沙河街組和東營(yíng)組）、新近系（館陶組和明化鎮(zhèn)組）等多套含油氣層系，是一個(gè)典型的復(fù)式油氣聚集區(qū)。埕島潛山下古生界寒武系和奧陶系均有殘留，是一套以碳酸鹽巖為主的淺海相沉積，區(qū)域分布穩(wěn)定，旋回性明顯；上古生界發(fā)育石炭系和二疊系，與下伏古生界呈平行不整合接觸，石炭系為海陸交互相灰?guī)r、砂巖和頁(yè)巖，二疊系為陸相碎屑沉積夾煤層；中生界為一套陸相碎屑巖沉積，底部為較厚的含煤層泥巖。

圖1 埕島潛山區(qū)域構(gòu)造位置Fig.1 Regional tectonic position of Chengdao buried hill

2 油源對(duì)比及油氣藏特征

埕島地區(qū)以太古宇為基底，潛山地層主要由下古生界、上古生界和中生界構(gòu)成。各層系地層的保存與分布受印支、燕山等多期構(gòu)造活動(dòng)的影響，分布特征非常復(fù)雜，不同構(gòu)造帶甚至同一構(gòu)造帶不同構(gòu)造部位的地層展布特征均存在差異。埕北斷層、埕北20 斷層和埕北30 北斷層控制研究區(qū)西、中、東排山的宏觀構(gòu)造格局［25-26］。埕北20 斷層為北北西走向，傾向南西西向，自南向北斷距逐漸增大，向北部延伸至渤中凹陷，中生界沉積之后停止活動(dòng)；該斷層發(fā)育于前古近系內(nèi)部，上升盤和下降盤頂面為剝蝕夷平面，東營(yíng)組覆蓋其上。古生界斷距超過(guò)2 000 m，下降盤巨厚且物性致密的中生界與上升盤古生界儲(chǔ)層對(duì)接。埕北30北斷層為北東走向，傾向北西向，自西南向東北斷距逐漸增大，該斷層向東北部延伸至渤中凹陷，新生代早期停止活動(dòng)。

2.1 油源對(duì)比

圖2 埕島潛山油氣來(lái)源及成藏體系劃分Fig.2 Hydrocarbon source and accumulation system of Chengdao buried hill

系統(tǒng)油源對(duì)比結(jié)果表明：埕島潛山原油分別來(lái)源于其周圍埕北凹陷、渤中凹陷和黃河口凹陷的烴源巖，具有多凹、多方向、多層系供烴的特點(diǎn)，受源儲(chǔ)配置、輸導(dǎo)方式的控制，西、中、東排山油氣來(lái)源不同，大致以埕北20 斷層和埕北30 北斷層為界（圖2）。其中，西排山的油氣主要來(lái)自于埕北凹陷沙三段下亞段烴源巖，如埕北242 井、埕北244 井和勝海古1 潛山的原油具有飽和烴形態(tài)對(duì)稱分布特征，規(guī)則甾烷分布呈C27優(yōu)勢(shì)，Pr/Ph 值大于1，重排甾烷含量中等，4-甲基甾烷不發(fā)育，C28甾烷相對(duì)含量高，含有一定量的伽馬蠟烷，與埕北凹陷埕北4 井沙三段下亞段埋深為3 850 m 烴源巖的生物標(biāo)志化合物特征基本一致（圖3，圖4，表1）。中排山的油氣主要來(lái)自北部渤中凹陷沙三段和沙一段烴源巖，如埕北古11、勝海古3 和埕北古403 井的原油飽和烴形態(tài)整體呈現(xiàn)后峰型，重排甾烷含量較高，4-甲基甾烷含量中等，三環(huán)萜烷系列化合物不發(fā)育，含有一定量的伽馬蠟烷，甾烷分布以C27規(guī)則甾烷含量較高為特征，具有C27＞C28＞C29的“L”型分布特征，反映原油成烴母質(zhì)來(lái)源以藻類等低等水生生物有機(jī)質(zhì)為主，表現(xiàn)為與渤中凹陷秦皇島35-2-1 井沙三段下亞段埋深為3 800～3 825 m 烴源巖相似的特征（圖3，圖4，表1）。東排山的油氣主要來(lái)自東部黃河口凹陷沙三段下亞段烴源巖，如埕北302、埕北305、埕北306、埕北307 井原油具有飽和烴形態(tài)為前峰型、重排甾烷和4-甲基甾烷含量較高、三環(huán)萜烷系列化合物含量較高、伽馬蠟烷含量低、規(guī)則甾烷呈“V”型的特點(diǎn)，與東部黃河口凹陷渤中34-1-1井沙三段下亞段埋深為3 585 m 烴源巖的生物標(biāo)志化合物特征一致（圖3，圖4，表1）。

圖3 埕島潛山正構(gòu)烷烴分布Fig.3 Normal alkane distribution in Chengdao buried hill

圖4 埕島潛山原油與周邊生烴凹陷烴源巖生物標(biāo)志化合物對(duì)比Fig.4 Comparison of biomarkers between crude oil from Chengdao buried hill and source rocks from surrounding hydrocarbon-generating sag

2.2 油氣藏特征

2.2.1 西排山

埕北斷層為西排山主要的縱向輸導(dǎo)油源斷層，潛山頂部不整合可橫向輸導(dǎo)油氣，以下古生界斷塊油氣藏為主。西排山構(gòu)造形態(tài)相對(duì)簡(jiǎn)單，地層向西南方向單斜翹傾，斷層不太發(fā)育，次級(jí)斷層對(duì)圈閉的形成起到了決定性作用，形成的有效圈閉范圍小、數(shù)量少，油氣集中分布于埕北斷層上升盤的斷鼻和斷塊圈閉內(nèi)。目前僅發(fā)現(xiàn)了勝海古1塊和埕北244 塊下古生界油藏，探明石油地質(zhì)儲(chǔ)量?jī)H為411×104t。西排山油藏埋深相對(duì)較淺，地面原油密度為0.85～0.87 g/cm3，黏度為5.95～11.60 Pa·s，含硫量為0.08%～0.21%，氣油比為37%～60%。整體上具有原油密度和黏度相對(duì)偏大、含硫量相對(duì)較高、氣油比偏低的特點(diǎn)（表2）。

2.2.2 東排山

東排山發(fā)育埕北30 南和埕北30 北邊界大斷層，受這兩條邊界大斷層和區(qū)內(nèi)次級(jí)斷層的共同控制，形成了眾多的斷塊圈閉，且其內(nèi)幕裂縫儲(chǔ)層比較發(fā)育，太古界和下古生界油氣均已成藏，油氣廣泛分布，發(fā)現(xiàn)的儲(chǔ)量最多，探明石油地質(zhì)儲(chǔ)量為4 466×104t。東排山油藏埋深相對(duì)較深，地面原油密度為0.78～0.82 g/cm3，黏度為0.80～2.84 Pa·s，含硫量為0～0.06%，氣油比為106%～1 016%。整體上具有原油密度和黏度相對(duì)偏小、含硫量相對(duì)較低、氣油比高的特點(diǎn)（表2）。

2.2.3 中排山

中排山除埕北20斷層外，主要發(fā)育北北東和東西向2 組斷層，其相互切割共同控制形成了眾多的斷塊圈閉。已發(fā)現(xiàn)的油氣藏主要分布在埕北20 斷層和埕北古4 斷層控制形成的2 個(gè)次級(jí)潛山帶，即埕北20 斷層上升盤的埕北古11—?jiǎng)俸９?—埕北275 井次級(jí)潛山帶和埕北古4 斷層上升盤的埕北古4—埕北古403—埕北古406 井次級(jí)潛山帶，共探明石油地質(zhì)儲(chǔ)量為2 257.91×104t。其上覆的東營(yíng)組泥巖或C—P碳質(zhì)泥巖可以作為良好的蓋層，從而形

成在距離風(fēng)化殼250 m 以內(nèi)，以八陡組、冶里-亮甲山組和鳳山組為主要含油層系的反向斷塊殘丘型油藏，該類型油藏整體呈塊狀，且各斷塊油水界面不統(tǒng)一。中排山由構(gòu)造主體向翼部，具有油氣分布層位由老到新、油氣藏類型由反向斷塊殘丘型到地層不整合型過(guò)渡的趨勢(shì)。如南部主體位置的埕北古5 井和埕北古7 井在太古界均發(fā)育反向斷塊殘丘型油氣藏，北翼的勝海古3 井和勝海8 井上古生界含油，以地層不整合油藏為主。中排山油藏埋深相對(duì)較淺，地面原油密度為0.80～0.87 g/cm3，黏度為3.45～27.00 Pa·s，含硫量為0.03%～0.14%，氣油比為17%～1 470%。整體上具有原油密度和黏度相對(duì)偏大、含硫量相對(duì)較高、氣油比高的特點(diǎn)（表2）。

表1 埕島潛山典型井及周邊烴源巖油源對(duì)比Table1 Geochemical parameters of typical wells in Chengdao buried hill and surrounding source rocks

表2 埕島潛山不同區(qū)塊原油物性對(duì)比Table2 Comparison of physical properties of crude oil in different blocks of Chengdao buried hill

3 油氣運(yùn)聚過(guò)程

埕島潛山西排山的油氣主要通過(guò)橫切鄰近生烴凹陷的埕北斷層向上運(yùn)移，再沿下古生界頂部不整合橫向運(yùn)移，最終油氣主要富集于下古生界頂部不整合圈閉成藏（圖5）；埕北斷層活動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)、垂向輸導(dǎo)能力強(qiáng)，油氣富集層系相對(duì)單一［25］。東排山的油氣主要通過(guò)橫切鄰近生烴凹陷的埕北30 南斷層向上運(yùn)移，再沿著太古界、下古生界頂部不整合和鳳山組與冶里-亮甲山組內(nèi)幕不整合橫向運(yùn)移至相關(guān)圈閉成藏（圖5），油氣最終在多個(gè)層系富集［26］。中排山距離渤中凹陷較遠(yuǎn)，尚未見(jiàn)到可以溝通烴源巖的油源斷層，關(guān)于中排山的油氣輸導(dǎo)路徑一直存有爭(zhēng)議［27-28］?？追蚕傻日J(rèn)為埕島潛山中排山的油氣主要來(lái)自渤中凹陷，通過(guò)古近系與潛山地層之間的不整合運(yùn)移［27］。但近年來(lái)的勘探實(shí)踐證實(shí)［2］，中排山發(fā)育一系列東西向的南掉反向斷層，從地震剖面分析發(fā)現(xiàn)，古近系與潛山地層之間的不整合往往被上述東西向斷層切割，由于該系列反向斷層對(duì)油氣具有遮擋作用，通過(guò)不整合難以形成連續(xù)的油氣運(yùn)移通道。另外，中排山北部斜坡帶一些探井鉆遇內(nèi)幕儲(chǔ)層，發(fā)現(xiàn)豐富的油氣顯示，例如在埕北古11 井不整合之下800 m 左右的冶里-亮甲山組發(fā)現(xiàn)油斑顯示，以上種種跡象表明，中排山古近系與潛山地層之間的不整合難以作為主要的油氣輸導(dǎo)通道（圖6）。張?jiān)谡竦日J(rèn)為中排山一系列近北東向走滑斷層向北部凹陷帶有一定距離延伸，可以溝通不整合直接溝通凹陷帶古近系烴源巖，成為中排山油氣聚集的主油源斷層［28］。筆者認(rèn)為中排山油氣最有可能沿一系列延伸至渤中凹陷烴源巖的北北東向走滑斷裂（如埕北古4 斷層）和北西向埕北20 走滑斷層走向運(yùn)移至潛山，再側(cè)向分配至鄰側(cè)圈閉中聚集成藏，其證據(jù)表現(xiàn)在以下方面：①中排山整體西南高、東北低，地層傾向東北方向，以斜坡過(guò)渡至渤中凹陷，且發(fā)育一系列延伸至渤中凹陷烴源巖的北北東向走滑斷層和北西向埕北20斷層，為油氣從渤中凹陷運(yùn)移至中排山提供了宏觀地質(zhì)背景。②在濟(jì)陽(yáng)坳陷邊緣下古生界碳酸鹽巖露頭區(qū)，走滑斷裂帶往往發(fā)育溶洞，即斷溶體系發(fā)育，為油氣長(zhǎng)距離沿走滑斷層運(yùn)聚提供了輸導(dǎo)條件。③渤中凹陷油源條件優(yōu)越，不僅能夠提供充足的油氣，也能提供足夠的油氣運(yùn)聚動(dòng)力。④埕北20 斷層和北北東向走滑斷層在中生界末即停止活動(dòng)，避免了成藏期油氣受斷層活動(dòng)影響而導(dǎo)致的縱向散失或運(yùn)移至上部潛山披覆層系。⑤已發(fā)現(xiàn)的油氣主要呈裙帶狀分布于沿埕北20 斷層和埕北古4 斷層的潛山圈閉群，而遠(yuǎn)離埕北20 斷層和埕北古4 斷層的潛山圈閉基本未成藏（圖2）。⑥沿埕北20 斷層和埕北古4 斷層走向，自北向南方向油氣地球化學(xué)參數(shù)呈現(xiàn)規(guī)律性變化。沿油氣運(yùn)移方向Ts/Tm 值自埕北古11 井（1.52）至勝海古3 井（1.23）、勝海古2 井（0.85）至埕北275 井（0.64）逐漸減小，C29S/（S+R）值從埕北古11井（0.48）至勝海古3 井（0.41）、勝海古2 井（0.38）至埕北275 井（0.37）也呈現(xiàn)逐漸減小的趨勢(shì)，指示來(lái)自北部渤中凹陷的油氣主要沿?cái)鄬幼呦蜃员毕蚰线\(yùn)移。⑦沿埕北20 斷層走向方向和埕北古4 斷層，自北向南潛山油藏的含油高度逐漸降低，原油黏度和密度逐漸增大（圖7，表2），表明油氣從北向南運(yùn)聚成藏。

圖5 埕北古6井—埕北307井近東西向油藏剖面Fig.5 EW profile of oil reservoir from Well Chengbei Gu6 to Well Chengbei307

圖6 埕北275井—埕北古11井潛山油藏剖面Fig.6 Profile of buried hill reservoirs from Well Chengbei275 to Well Chengbei Gu11

圖7 埕島潛山中排山沿?cái)鄬幼呦蛴筒睾透叨冉y(tǒng)計(jì)Fig.7 Oil-bearing height of buried-hill reservoirs along fault strike in middle Chengdao buried hills

4 結(jié)論

埕島西、中、東排山源儲(chǔ)配置和油氣輸導(dǎo)方式不同，油氣來(lái)源和油藏特征存在明顯差異。西排山的油氣主要沿橫切埕北凹陷沙三段下亞段烴源巖的埕北斷層縱向輸導(dǎo)至潛山，富集于下古生界頂部不整合圈閉，油藏具有原油密度和黏度相對(duì)偏大、含硫量相對(duì)較高、氣油比偏低的特點(diǎn)。東排山的油氣主要來(lái)源于東部黃河口凹陷沙三段下亞段烴源巖，油氣通過(guò)多套不整合和斷裂復(fù)合輸導(dǎo)體系在多層系富集，油藏具有原油密度和黏度相對(duì)偏小、含硫量相對(duì)較低、氣油比高的特點(diǎn)。中排山的油氣主要來(lái)源于北部渤中凹陷沙三段下亞段和沙一段烴源巖，油氣主要沿埕北20斷層和一系列北北西向走滑斷層運(yùn)聚至潛山高部位富集成藏，形成沿走滑斷層走向輸導(dǎo)的運(yùn)聚模式，油藏具有原油密度和黏度相對(duì)偏大、含硫量相對(duì)較高、氣油比高的特點(diǎn)。不同潛山具有油氣差異性運(yùn)聚的特點(diǎn)，決定其勘探方向也存在差異。其中，西排山以頂部不整合為有利勘探方向，中排山以大型走滑斷裂帶為有利勘探方向，東排山多套不整合均為有利勘探方向。