方旭慶

(中國石化勝利油田分公司 地質(zhì)科學(xué)研究院，山東 東營 257001)

濟(jì)陽坳陷三合村洼陷油氣運(yùn)移與聚集規(guī)律

方旭慶

(中國石化勝利油田分公司 地質(zhì)科學(xué)研究院，山東 東營 257001)

利用鉆井、地化等資料，通過油氣運(yùn)移路徑恢復(fù)、油源對比等方法，對渤海灣盆地三合村洼陷油氣的運(yùn)移與聚集規(guī)律進(jìn)行研究。結(jié)果表明，在東營期和館上—明化鎮(zhèn)期，北部渤南洼陷沙河街組油氣對三合村洼陷進(jìn)行過兩期充注,具有“涇渭分明”的運(yùn)移路徑和油氣聚集特征。東營期，渤南洼陷沙四段烴源巖油氣沿Tr不整合面運(yùn)移至三合村洼陷，再沿沙河街組沙三段骨架砂體橫向運(yùn)移，在沙三段地層圈閉和巖性圈閉中聚集成藏。館上—明化鎮(zhèn)期，渤南洼陷沙三段烴源巖油氣先沿?cái)鄬涌v向運(yùn)至新近系館陶組，再沿館陶組骨架砂體橫向運(yùn)移至三合村洼陷，在館陶組構(gòu)造圈閉、巖性圈閉和地層圈閉中聚集成藏。

油氣運(yùn)移；運(yùn)移路徑恢復(fù)；油氣聚集；濟(jì)陽坳陷；三合村洼陷

關(guān)于油氣運(yùn)移和聚集的研究已經(jīng)有60余年的歷史[1-2]，近年來國內(nèi)外學(xué)者對油氣運(yùn)移進(jìn)行了大量的研究[3-8]，并取得良好效果。我國含油氣盆地多具有多期疊合、多期油氣充注成藏的過程[9]，所以明確不同成藏期油氣運(yùn)移和聚集規(guī)律，對深化認(rèn)識盆地油氣成藏規(guī)律及指導(dǎo)勘探部署具有重要意義。渤海灣盆地濟(jì)陽坳陷三合村洼陷是夾持在渤南洼陷和陳家莊凸起之間的一個(gè)北斷南超的箕狀洼陷，構(gòu)造形態(tài)簡單。三合村洼陷本身不具備生烴條件，周圍被凸起、地壘和低隆起包圍(圖1)，按目前對照濟(jì)陽坳陷油氣運(yùn)聚規(guī)律的認(rèn)識[10-13]，三合村洼陷成藏條件不利，特別是其下部層系古近系沙河街組不具備成藏條件。筆者通過對三合村洼陷不同成藏期油氣充注路徑與聚集規(guī)律的研究，認(rèn)為三合村洼陷具備多層含油的前景。

1 油氣源特征

三合村洼陷北部的渤南洼陷是本區(qū)的油氣主要來源[14]，地化指標(biāo)表明，渤南洼陷主要發(fā)育沙四段和沙三段2套優(yōu)質(zhì)烴源巖，且其原始沉積環(huán)境有明顯差異。沙四期為封閉-半封閉湖相沉積、半咸水-咸水強(qiáng)還原沉積環(huán)境，洼內(nèi)Y155井烴源巖表現(xiàn)為“一低兩高”的特征(圖2(a))，即低姥植比、高伽馬蠟烷/C30藿烷(均大于0.2)、高Ts/(Ts+Tm)的特征；規(guī)則甾烷C27R、C28R、C29R的分布呈近似對稱的“V”型，αααC2720R面積指數(shù)與αααC2920R面積指數(shù)接近，且升藿烷系列具有“翹尾”的現(xiàn)象。沙三期是湖盆發(fā)育的鼎盛時(shí)期，為淡-微咸水還原的湖泊沉積環(huán)境，洼內(nèi)Y124井烴源巖表現(xiàn)為“一低兩高”的特征(圖2(b))，即低伽馬蠟烷/C30藿烷、高Ts/(Ts+Tm)、高姥植比的特征；規(guī)則甾烷C27R、C28R、C29R的分布呈不對稱的“V”型，αααC2720R面積指數(shù)高于αααC2920R面積指數(shù)，比值明顯大于1，升藿烷系列具有下滑的特征。本區(qū)伽馬蠟烷高低的差異是沙四段和沙三段為源的顯著特征。

圖1 工區(qū)構(gòu)造簡圖

圖2 渤南洼陷源巖色譜圖

2 油氣運(yùn)移路徑要素

渤南洼陷油氣運(yùn)移到三合村洼陷的路徑受到斷層、骨架砂巖和不整合面3方面要素的影響。

斷層：本區(qū)斷裂系統(tǒng)簡單，主要發(fā)育兩類斷層，一類是古近紀(jì)—新近紀(jì)持續(xù)活動的斷層，主要是工區(qū)北部近東西走向的墾西斷層和義18斷層。從斷層生長指數(shù)(斷層下降盤厚度/上升盤厚度)可以看出(圖3)， 墾西斷層具有“間歇性”活動規(guī)律， 沙三早期活動性較強(qiáng)，控制三合村洼陷雛形的形成，沙三中—東營期進(jìn)入相對靜止期，新近紀(jì)館下期斷層活動加強(qiáng)并達(dá)到高峰期，隨后持續(xù)減弱至新近紀(jì)末期消亡；義18斷層沙三期開始活動，屬于活動“漸強(qiáng)型”斷層，至館上期達(dá)到高峰期，隨后衰減，新近紀(jì)末期消亡。另一類斷層是僅在新近紀(jì)活動的斷層，主要是工區(qū)南斜坡發(fā)育的墾119等一系列北東走向小斷層，該類斷層僅在新近紀(jì)有微弱的活動，新近紀(jì)末期消亡。

圖3 三合村洼陷斷層生長指數(shù)

骨架砂巖：三合村洼陷發(fā)育古近系和新近系兩類骨架砂巖，一類是古近系沙三早期發(fā)育的淺水扇三角洲砂巖，厚度30～40 m，孔隙度15%～25%，平均孔隙度22%；空氣滲透率(30～180)×10-3μm2，平均80×10-3μm2，具有橫向疊合連片、連通性好和“滿洼分布”的特點(diǎn)。另一類是新近系館陶組河道砂巖，包括館下段辮狀河河道砂巖(厚度180～220 m)和館上段低彎度河→曲流河河道砂巖(厚度120～140 m)，孔隙度18%～35%，平均孔隙度33%；空氣滲透率(320～2 100)×10-3μm2，平均720×10-3μm2。

不整合面：受區(qū)域構(gòu)造演化影響[15-16]，三合村地區(qū)發(fā)育兩期區(qū)域性不整合面[17]，分別為中生界和新生界之間的間斷面(Tr)、新生界古近系和新近系之間的間斷面(T1)，其中中生界和新生界之間界面間斷時(shí)期約30 Ma[18]，遭受改造強(qiáng)度大，具有三層不整合結(jié)構(gòu)特征和良好的滲透性[19]，橫向具有良好輸導(dǎo)能力。新生界古近系和新近系之間不整合面位于新近系館下段砂體底部，其輸導(dǎo)作用與館下段塊狀砂巖可作為一體(或者說不整合面輸導(dǎo)作用忽略不計(jì))。

3 東營期油氣運(yùn)移與聚集

3.1 油氣運(yùn)移路徑

三合村洼陷新生代除了在東營末期整體抬升遭受剝蝕外，整體構(gòu)造穩(wěn)定，主要是弱拉張環(huán)境下的熱沉降作用，全區(qū)地層巖性和厚度無明顯變化。因此，本文主要運(yùn)用平衡剖面法[20]，通過斷距消除、剝蝕補(bǔ)償、去壓實(shí)等過程恢復(fù)了不同成藏期的油氣運(yùn)移路徑。

北部墾西地壘作為渤南洼陷油氣運(yùn)移到三合村洼陷必經(jīng)之路，其形成和演化直接決定了運(yùn)移路徑的有效性。通過油氣運(yùn)移路徑的恢復(fù)(圖4(c))看出，由于墾西斷層沙三中期至東營末期基本處于靜止?fàn)顟B(tài)，同時(shí)義18斷層活動微弱，所以，受墾西斷層和義18斷層夾持的墾西地壘在東營后期基本上不起分割作用，三合村洼陷可看作渤南洼陷南斜坡的一部分，渤南洼陷—墾西地壘Tr(新生界/中生界)不整合面滲透層與三合村洼陷沙三早期扇體呈現(xiàn)“一體化”的特點(diǎn)，成為渤南洼陷油氣橫向運(yùn)移的有利路徑，即東營后期，渤南洼陷油氣沿渤南南坡-墾西地壘Tr不整合面到達(dá)三合村洼陷后，再沿洼陷內(nèi)沙河街組砂體橫向輸導(dǎo)，為“不整合面→古近系砂體”式。

圖4 三合村洼陷油氣運(yùn)移路徑恢復(fù)(剖面位置見圖1)

3.2 油氣聚集規(guī)律

伴隨著渤南洼陷構(gòu)造沉降作用(圖5)，烴源巖具有兩期油氣充注過程[21]。在古近紀(jì)東營組后期(約30～25 Ma)，隨著地層較快速沉降，主要是沙四段烴源巖進(jìn)入排烴期(Ro達(dá)到0.5%)，洼陷向周圍提供了較豐富的油氣，稱為東營成藏期，但隨著東營末期東營運(yùn)動抬升導(dǎo)致生排烴作用停止，進(jìn)入成藏間歇期。

圖5 渤南洼陷烴源巖熱演化史

東營成藏期，渤南洼陷沙四段烴源巖油氣沿“Tr不整合面→沙三段砂體”進(jìn)入三合村洼陷后，由于三合村洼陷斷裂不發(fā)育，缺少油氣縱向運(yùn)移通道，在沙三段中上亞段厚層泥巖封蓋下，油氣在沙三段底部適當(dāng)?shù)娜﹂]中聚集，沙三早期扇三角洲體系形成的地層圈閉和巖性圈閉成為油氣聚集主要場所。近期在三合村洼陷南斜坡鉆探的L322井沙三段原油特征表現(xiàn)為“一低兩高”的特征(圖6(a))，即低姥植比，高伽馬蠟烷/C30藿烷(值分布于0.26～1.65)，高Ts/(Ts+Tm)(分布于0.13～0.39)，為典型的渤南洼陷沙四段源巖特征，L322井沙三段油氣與渤南洼陷沙四段源巖具有良好的親緣關(guān)系。所以，東營成藏期主要是渤南洼陷沙四段烴源巖生成油氣，在三合村洼陷形成沙三下的地層油藏和巖性油藏。

圖6 三合村洼陷原油色譜

4 館上—明化鎮(zhèn)期油氣運(yùn)移與聚集

4.1 油氣運(yùn)移路徑

館上—明化鎮(zhèn)成藏期，義18斷層(墾西地壘北斷層)處于活動高峰期，洼陷內(nèi)的油氣在壓力和浮力的驅(qū)動下[22]直沿義18斷層縱向運(yùn)移到新近系館陶組，隨著壓力的迅速衰減，進(jìn)入館陶組的油氣主要在浮力驅(qū)動下，沿館陶組穩(wěn)定泥巖段下的骨架砂巖向南斜坡高部位橫向運(yùn)移。此時(shí)墾西斷層(墾西地壘南斷層)活動明顯減弱，對于新近系館上段而言，墾西地壘由“嶺”演化為“平原”，墾西斷層難以錯(cuò)斷斷層兩盤館陶組骨架砂巖(單層厚度20～40 m)，館陶組骨架砂巖成為油氣橫向運(yùn)移的有利輸導(dǎo)層(圖4(b))。這樣，油氣在館陶組多套穩(wěn)定泥巖段約束下，以“斷層→新近系骨架砂體”接力的方式向三合村洼陷“齊頭并進(jìn)”。

由于館下期墾西斷層和義18斷層活動加強(qiáng)，墾西地壘成為分割渤南洼陷和三合村洼陷沙河街組的“分水嶺”，東營成藏期形成的“不整合面→古近系砂體”油氣運(yùn)移路徑在館上—明化鎮(zhèn)成藏期終止。

4.2 油氣聚集規(guī)律

至新近紀(jì)館上—明化鎮(zhèn)期(約10 Ma以來)，隨著地層較快速沉降作用，渤南洼陷沙三段和沙四段烴源巖進(jìn)入主排烴期，向洼陷周圍提供了豐富的油氣，稱為館上—明化鎮(zhèn)成藏期。

渤南洼陷沙三段底部發(fā)育的厚層深湖相泥巖既是優(yōu)質(zhì)烴源巖，又是良好的封隔層。館上—明化鎮(zhèn)期，沙四段烴源巖油氣在沙三段底部厚泥巖封隔層和墾西斷層的阻隔下主要聚集在渤南洼陷沙四段圈閉和墾西地壘底部圈閉中(圖4(b))，難以進(jìn)入三合村洼陷。沙三段烴源巖油氣沿“義18斷層→館陶組骨架砂體”路徑進(jìn)入三合村洼陷，在館陶組構(gòu)造、巖性和南斜坡的地層圈閉中聚集成藏。三合村南部K69井館陶組原油具有“一低兩高”的特征(圖6(b))，即低伽馬蠟烷/C30藿烷、高Ts/(Ts+Tm)、高姥植比的特征。其中伽馬蠟烷/C30藿烷值較低，分布在0.05～0.18，主要集中在0.09附近，Ts/(Ts+Tm)值較高，分布于0.30～0.67，主要集中在0.45附近；規(guī)則甾烷C27、C28、C29的分布呈不對稱的“V”型，C27面積指數(shù)明顯高于C29面積指數(shù)，兩者面積指數(shù)比值平均為1.88。K69井館陶組原油與渤南洼陷沙三段烴源巖生成的油氣具有良好的親緣關(guān)系。所以，館上—明化鎮(zhèn)成藏期主要是渤南洼陷沙三段烴源巖油氣在三合村洼陷館陶組形成構(gòu)造油氣藏、巖性油氣藏和地層油氣藏。

5 勘探方向與鉆探效果

通過不同成藏期油氣充注路徑與聚集規(guī)律分析認(rèn)為，三合村洼陷以渤南洼陷沙四段為源的沙三段底部油氣藏和以渤南洼陷沙三段為源的新近系館陶組油氣藏具有良好的勘探潛力。洼陷內(nèi)沙三早期扇體形成的地層油氣藏和巖性油氣藏具有含油連片的前景，是近期部署的有利類型之一。新近系館下段儲層相對發(fā)育，應(yīng)以尋找穩(wěn)定泥巖蓋層下的(微)構(gòu)造油氣藏和地層油氣藏為主；館上段巖性圈閉成藏有利，特別是構(gòu)造背景上的巖性油氣藏是有利的部署方向。

在目標(biāo)評價(jià)和精細(xì)描述的基礎(chǔ)上，部署鉆探沙三段地層油氣藏的K119井在沙三段扇體鉆遇油層厚度27 m，落實(shí)石油地質(zhì)儲量規(guī)模3 500×104t；部署鉆探館下段構(gòu)造油氣藏的K123井和館上段巖性油氣藏的K119-2井分別在館下段和館上段鉆遇油層厚度12 m和11 m，落實(shí)石油地質(zhì)儲量規(guī)模2 700×104t，取得良好的鉆探效果。

6 結(jié) 論

(1)濟(jì)陽坳陷三合村洼陷具有北部渤南洼陷沙河街組油氣東營期和館上—明化鎮(zhèn)期兩期充注過程，形成“涇渭分明”的運(yùn)移路徑和油氣聚集特征。

(2)東營期，渤南洼陷沙四段烴源巖油氣沿Tr不整合面運(yùn)移至三合村洼陷，再沿沙河街組沙三段骨架砂體橫向運(yùn)移，即油氣通過“不整合面→古近系砂體”運(yùn)移路徑，在沙三段地層圈閉和巖性圈閉中聚集成藏。

(3)館上—明化鎮(zhèn)期，渤南洼陷沙三段烴源巖油氣先沿?cái)鄬涌v向運(yùn)至新近系館陶組，再沿館陶組骨架砂體橫向運(yùn)移至三合村洼陷，即通過“斷層→新近系骨架砂體”運(yùn)移路徑，在館陶組構(gòu)造圈閉、巖性圈閉和地層圈閉中聚集成藏。

致謝：本文在撰寫過程中得到中國石化集團(tuán)公司高級專家王永詩教授的幫助，在此深表感謝。

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責(zé)任編輯：王 輝

2014-10-10

國家科技重大專項(xiàng)(編號：2011ZX05006-003)

方旭慶(1971-)，男，博士，高級工程師，主要從事油氣地質(zhì)勘探研究。E-mail：princessfjy@163.com

1673-064X(2015)03-0036-05

TE122.12

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