遼河灘海新近系油氣勘探前景探析

吳興錄，顏新林，李 鑫

(中國石油遼河油田 勘探開發(fā)研究院，遼寧 盤錦 124010)

遼河灘海地區(qū)位于遼東灣北部海域與下遼河平原的過渡地帶，由海圖5 m水深線范圍以內(nèi)的極淺海水域、陸灘、潮間帶、兩棲區(qū)四部分構(gòu)成(見圖1)，總面積3 506 km2，實際勘探面積為2 140 km2[1]。灘海地區(qū)的油氣勘探始于1989年，經(jīng)過三十多年勘探，已發(fā)現(xiàn)太古界、中生界、古生界、古近系沙三段、沙一二段、東三段、東二段、東一段和新近系館陶組共九套含油氣層系[2]。已發(fā)現(xiàn)多種油氣藏類型，主要有斷鼻型油氣藏、構(gòu)造-巖性油氣藏、披覆背斜油氣藏，還有地層超覆油氣藏和潛山油氣藏。多層系、多種成因油氣藏在縱向上疊置，平面上連片，構(gòu)成復(fù)式油氣聚集帶[3]。灘海工程成本高，相較古近系，新近系因其埋藏淺，在鉆探周期、鉆探成本方面優(yōu)勢明顯。近年來，在燕南構(gòu)造帶以館陶組為主要目的層部署實施燕南1等6口井，其中3口井含稠油層，2口井試油獲工業(yè)油流，勘探取得一定成效，但也提出了一些需要深思的問題：首先，油品稠，產(chǎn)能低，沒有良好的經(jīng)濟(jì)效益；其次，新近系勘探局限于“點”上，沒有擴(kuò)展到“面”上，未能形成經(jīng)濟(jì)規(guī)模儲量，根源在于對該區(qū)新近系成藏缺乏系統(tǒng)性認(rèn)識，制約了勘探工作進(jìn)一步深入。本文擬結(jié)合以往的研究實踐，對該區(qū)新近系油氣勘探前景略作淺析。

1 海、陸域盆地演化和構(gòu)造運動差異明顯，新近系海域成藏環(huán)境優(yōu)于陸域

1.1 沉降中心有規(guī)律由陸向海轉(zhuǎn)移，海域油氣賦存層位較陸域偏新

渤海灣盆地新生代不同演化時期沉降、沉積中心有規(guī)律遷移,古新世、始新世沉降中心位于盆地邊緣，古新世盆地邊緣沉積速率是海域渤中凹陷的2～3倍；漸新世晚期以來，沉降中心轉(zhuǎn)移至海域，海域凹陷的沉降速率是陸域的2～4倍[4]。油氣資源的分布與盆地沉降、沉積中心的遷移有顯著的相關(guān)性。處于盆地邊緣的臨清坳陷、遼河坳陷陸域探區(qū)探明儲量集中分布在沙河街組，而處于盆地中央的渤中坳陷新近系則占有探明儲量的主要份額[5]，黃驊坳陷、濟(jì)陽坳陷和南堡凹陷的探明儲量構(gòu)成中新近系也占有重要份額，而且新近系的規(guī)模型油田主要分布在盆地中央海域地區(qū)(包括灘海)。

遼河坳陷始新世早期(沙四段沉積期)沉降、沉積中心位于北部的大民屯凹陷，始新世晚期(沙三段沉積期)的沉降中心遷移至西部凹陷和東部凹陷的陸域探區(qū)，漸新世早期(沙一、二段沉積期)沉降、沉積中心遷移至西部凹陷和東部凹陷的近海地區(qū)，漸新世晚期以來沉降、沉積中心遷移至灘海地區(qū)。從資源分布情況看，陸域探區(qū)油氣主要賦存于沙河街組，其探明儲量在陸域探區(qū)總探明儲量中所占份額高達(dá)81.29%；灘海地區(qū)油氣賦存層位偏新，東營組探明儲量占灘海探明儲量的98.22%[6]。需要指出的是，灘海月海油田東營組的探明儲量實際上有相當(dāng)一部分應(yīng)劃歸新近系館陶組下部，由于地層劃分的原因，當(dāng)時錯誤地將其歸屬東營組[7]。另外在陸域近海地區(qū)(海外河地區(qū)和大平房地區(qū))的新近系也發(fā)現(xiàn)油氣。

1.2 新近紀(jì)海域構(gòu)造活動較陸域活躍，有利于油氣垂向運移和上部層系成藏

從重力異常、火山活動、天然地震、區(qū)域構(gòu)造演化和人工地震等方面綜合分析，渤海灣盆地新近紀(jì)以來構(gòu)造活動比較活躍[5]，并且向海域構(gòu)造活動有增強趨勢，與古近紀(jì)相比，新近紀(jì)構(gòu)造運動由以垂直運動為主轉(zhuǎn)變?yōu)橐运脚訛橹鳎瑪鄩K由繞水平軸旋轉(zhuǎn)、滑移變?yōu)槔@垂直軸旋轉(zhuǎn)，在該應(yīng)力場作用下，沉積了相當(dāng)厚的新近系，為油氣生成提供了溫度和壓力條件，受該應(yīng)力場控制，形成了很多背斜構(gòu)造，為油氣運移提供了良好的輸導(dǎo)通道，也為油氣聚集保存提供了良好的地質(zhì)環(huán)境。

遼河灘海新近紀(jì)構(gòu)造運動較為活躍且表現(xiàn)出與古近紀(jì)有明顯差異的運動性質(zhì)，主要表現(xiàn)在兩個方面：一是控凹深大斷裂繼承性活動，可一直斷至海底；二是水平扭動應(yīng)力場控制形成了大量近東西向的新生斷裂和軸向北東向的大型背斜構(gòu)造。

2 新近系具有形成規(guī)模型油氣田的石油地質(zhì)條件

2.1 富生烴洼陷提供烴源，資源基礎(chǔ)雄厚

2.1.1 具有較為開闊的繼承性發(fā)育的生油洼陷，生烴層系多，烴源巖厚度大、分布廣

蓋州灘洼陷和海南洼陷是遼河灘海地區(qū)古近紀(jì)長期繼承性發(fā)育的沉積中心，發(fā)育沙河街組三段(簡稱沙三段)、沙河街組一段(簡稱沙一段)和東營組三套烴源巖。海南洼陷沙三段烴源巖最大厚度達(dá)700 m 以上，沙一段烴源巖最大厚度達(dá)500 m，東營組烴源巖最大厚度達(dá)1 400 m；蓋州灘洼陷沙三段烴源巖最大厚度達(dá)1 500 m，沙一段烴源巖最大厚度達(dá)400 m，東營組烴源巖最大厚度達(dá)2 000 m。烴源巖分布范圍自下而上呈現(xiàn)擴(kuò)大的趨勢，沙三段烴源巖由于遼海中央低凸起相隔，東、西兩凹陷未實現(xiàn)連片，沙一段烴源巖除了月東潛山主體部位外，東、西兩凹陷已連為一體，東營組烴源巖幾乎覆蓋全區(qū)(見圖2～圖4)。

2.1.2 烴源巖有機(jī)質(zhì)類型好，成烴演化多階連續(xù)

遼河灘海地區(qū)烴源巖有機(jī)質(zhì)類型以Ⅱ型干酪根為主，其中沙三段、沙一段以Ⅱb型為主，部分為Ⅱa型。

沙三段主力烴源巖的成熟史模擬研究表明：灘海東部凹陷沙三下段烴源巖在沙三上段沉積中期開始進(jìn)入生油窗，東營組沉積早期全部進(jìn)入生油窗，東營組沉積中期開始進(jìn)入濕氣階段，館陶組沉積中晚期全部進(jìn)入濕氣階段，至今沙三下段烴源巖大部分進(jìn)入干氣階段；沙三上段烴源巖在東營組沉積早期全部進(jìn)入生油窗，館陶組沉積中晚期開始進(jìn)入濕氣階段，至今全部處于濕氣階段(見圖5)；灘海西部凹陷沙三段烴源巖在沙一段沉積中期開始進(jìn)入生油窗，東營組沉積早期沙三段中部進(jìn)入生油窗，館陶組沉積中期全部進(jìn)入生油窗，館陶組沉積中晚期其下部進(jìn)入濕氣階段，至今沙三段大部分在生油窗內(nèi)，僅下部處在濕氣階段(見圖6)。

2.1.3 生烴強度較大，排烴效率高，資源總量大，剩余待探明資源可觀

模擬研究表明，遼河灘海東、西兩凹陷主力烴源巖沙三段烴源巖最大生烴強度值相近，都在25 000×103t/km2左右，灘海西部沙三段烴源巖烴產(chǎn)物以石油為主，生油強度遠(yuǎn)大于生氣強度；灘海東部烴產(chǎn)物也以石油為主，但生油強度與生氣強度相當(dāng)，東、西兩洼陷排烴效率分別為45%和48%。

遼河灘?？傎Y源量為8×108～9×108t，其中灘海東部總資源量在4×108～5×108t，灘海西部總資源量可達(dá)4×108t以上，目前灘海發(fā)現(xiàn)的各級儲量累計2.244 3×108t，還有相當(dāng)可觀的資源有待探明。

2.2 多方向供源的河流砂體廣泛分布，埋藏淺，儲集性能好

遼河灘海中、西部地區(qū)館陶組以辮狀河沉積體系為主，物源來自西部凸起，在西斜坡近源地區(qū)發(fā)育沖積扇，砂地比值高、礫石與砂泥質(zhì)碎屑物質(zhì)混雜堆積；西斜坡受河流強烈的侵蝕，缺乏洪泛沉積的細(xì)粒碎屑物，表現(xiàn)為多期河道相互疊覆的厚層砂礫巖沉積，向中部地區(qū)隨著水流能量的減弱，沉積物分異性趨好。

受構(gòu)造運動控制及古地形差異影響，館陶組上、下段沉積差異明顯。館陶組下段沉積期斷裂活動相對強烈，古地形較陡，離物源區(qū)較近，以辮狀河沉積為主；館陶組上段沉積期斷裂活動不活躍，古地形變緩，物源區(qū)后退，曲流河逐漸取代辮狀河。東部地區(qū)物源主要來自三個方向，一是中西部的河流繼續(xù)東進(jìn)所攜帶的物源；二是來自燕南構(gòu)造帶以東的物源；三是來自陸域中央凸起的物源。

館陶組上段儲層以巖屑長石砂巖為主，石英含量為38%～45%，平均為41%；長石含量為27%～37%之間，平均32%；巖屑含量平均為27.1%；館陶組下段砂巖主要為長石巖屑砂巖，石英含量為32%～51%，平均為41%；長石含量為18%～32%，平均25%；巖屑含量較高，平均為34.8%。顆粒以次圓狀為主，分選中等，顆粒支撐，點接觸。填隙物為泥質(zhì)，含量一般在5%左右。

館陶組儲層物性條件較好，屬于高孔、中-高滲儲層。館陶組上段孔隙度平均為31.2%，滲透率911.7×10-3μm2；館陶組下段孔隙度平均為26.9%，滲透率611.1×10-3μm2。館陶組上段儲層物性優(yōu)于下段。

2.3 區(qū)域分布的洪泛泥巖提供有效封蓋條件

區(qū)域性蓋層是形成新近系大油氣田的必要條件[8]。遼河灘海地區(qū)新近系館陶組缺乏區(qū)域性分布的蓋層，但明化鎮(zhèn)組底部發(fā)育一套區(qū)域上分布較穩(wěn)定的泥巖，測井響應(yīng)為低電阻率、高自然伽馬和高聲波時差，地震上表現(xiàn)為弱振幅中-差連續(xù)平行反射或空白反射，可作為館陶組的區(qū)域性蓋層。

從館陶組內(nèi)部蓋層的情況看，西部地區(qū)發(fā)育疊覆辮狀河道沉積，洪泛沉積的細(xì)粒碎屑層鮮有保存，因此，西部地區(qū)館陶組總體上缺乏蓋層，僅在館陶組中部發(fā)育一層泥巖，分布于鴛鴦溝-雙南地區(qū)；中部的海南-月東地區(qū)砂地比較西部地區(qū)有一定的降低，在厚層的辮狀河砂礫巖間發(fā)育薄層、連續(xù)性較差的泥巖，可作為局部蓋層；東部地區(qū)砂地比明顯較中、西部地區(qū)低，沉積物粒度較中、西部細(xì)，館陶組上段與館陶組下段相比，砂、泥分異轉(zhuǎn)好，泥巖分布不穩(wěn)定，僅可作為局部蓋層。

2.4 同沉積作用和扭應(yīng)力作用形成以背斜為主的構(gòu)造圈閉

渤海灣盆地新近系油氣藏類型主要有披覆背斜油藏、扭動背斜油藏、逆牽引背斜油藏等，其中披覆背斜構(gòu)造是形成大型油氣田的主要圈閉類型[8]。

遼河灘海地區(qū)新近系圈閉類型以披覆背斜構(gòu)造和扭動背斜構(gòu)造為主。披覆背斜構(gòu)造是以潛山或低凸起等類型的基巖隆起為背景，經(jīng)同沉積作用形成，主要分布于海南-月東構(gòu)造帶和燕南構(gòu)造帶，前者以遼海中央低凸起為背景，后者則以燕南潛山為背景?？傮w而言，此種構(gòu)造幅度偏低，且構(gòu)造幅度向上變小，但面積有增大趨勢。扭動背斜構(gòu)造是漸新世晚期構(gòu)造運動由伸展作用轉(zhuǎn)變?yōu)樽呋饔眯纬?，此類?gòu)造鄰近或者處于沉降中心，具有“洼中隆”的特點。西部凹陷以雙南背斜為代表，東部凹陷以太陽島—葵花島西背斜為代表，屬于長軸背斜，背斜軸線呈“S”型，伴生與背斜軸線呈銳角相交的正斷層。

2.5 以控凹深大斷裂為主的通源斷裂系統(tǒng)提供了良好的油氣垂向輸導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)

遼河灘海地區(qū)新近系不具備生油能力，有效烴源巖為古近系沙河街組和東營組三段。新近系與古近系特殊的空間位置關(guān)系，決定了通源斷裂系統(tǒng)在新近系成藏中的重要作用，實際上渤海灣盆地新近系的大型油氣田基本上與控凹深大斷裂為主導(dǎo)的通源斷裂系統(tǒng)密不可分。

灘海的構(gòu)造運動具有早期伸展晚期走滑改造的特點，始新世-漸新世早期，以伸展作用為主，控凹深大斷裂長期繼承性活動，控制凹陷的沉降與沉積充填，同時作為烴源巖與儲集層有效溝通的橋梁；漸新世晚期后，構(gòu)造運動轉(zhuǎn)變?yōu)樽呋脑?，形成了一系列扭動背斜?gòu)造圈閉，同時也控制形成了多條切割背斜構(gòu)造的正斷層，這些斷層與主走滑斷層或早期的控凹斷層空間上有機(jī)結(jié)合，構(gòu)成了油氣垂向運移通道，為新近系油氣藏的形成提供了良好的輸導(dǎo)條件。

3 優(yōu)選兩類目標(biāo)作為新近系油氣勘探的戰(zhàn)略主攻對象

遼河灘海新近系具有良好的成藏地質(zhì)環(huán)境，滿足形成規(guī)模油氣田的各種基本條件。筆者認(rèn)為遼河灘海新近系勘探應(yīng)抓住圈閉和油源通道兩個關(guān)鍵因素，將披覆背斜構(gòu)造和扭動背斜構(gòu)造作為新近系油氣勘探戰(zhàn)略目標(biāo)，加強這兩類目標(biāo)的控藏因素解剖，優(yōu)選有利目標(biāo)區(qū)實施鉆探。

披覆背斜構(gòu)造是渤海灣盆地新近系大油氣田的主要聚油圈閉，在遼河灘海新近系勘探也取得明顯成效。此類圈閉與控凹深大斷裂具有密切的成因聯(lián)系，具有良好的油氣輸導(dǎo)條件，也具備形成規(guī)模油氣田的其它條件，應(yīng)作為新近系勘探的首選目標(biāo)。

扭動背斜構(gòu)造為“洼中隆”，與扭動背斜構(gòu)造的形成具有明顯成因聯(lián)系的通源斷裂體系為油氣垂向運移提供了良好通道，其遠(yuǎn)離物源區(qū)，砂、泥分異較好，儲蓋條件有利，可作為該區(qū)新近系勘探的次選目標(biāo)。

4 結(jié)論

1)無論渤海灣盆地還是遼河坳陷均顯示海域新近系成藏環(huán)境優(yōu)于陸域，海域油氣賦存層位較陸域新。

2)灘海地區(qū)新近系具有富生烴洼陷供烴、儲集性良好的河流砂體、區(qū)域性穩(wěn)定分布的洪泛泥巖有效封蓋油氣、披覆背斜和扭動背斜構(gòu)造聚集油氣、控凹斷裂為主的通源斷裂體系輸導(dǎo)油氣等有利成藏條件。

3)優(yōu)選出披覆背斜構(gòu)造和扭動背斜構(gòu)造為新近系油氣勘探戰(zhàn)略目標(biāo)。