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标题 渤中凹陷西斜坡新近系油气成藏主控因素及有利勘探方向
范文 徐春强+王德英+张新涛+杨海风+杨传超



摘要：近年来，渤中凹陷西斜坡新近系油气勘探相继取得重大突破，成为深入挖潜的重要区带。在对渤中凹陷西斜坡新近系油气分布和油源分析的基础上，总结了该斜坡新近系油气成藏的主控因素。结果表明：源岩发育特征、断裂展布特征以及圈闭类型主控了油气分布；研究区西部多洼共生，沙河街组烃源岩发育，并且被长期活动性油源断裂深切洼陷，为新近系浅层油气成藏提供了优越条件；研究区南部由于缺乏深切沙河街组烃源岩的大断裂，难以将油气运移至浅层，不利于油气聚集成藏。因此，渤中凹陷西斜坡应该遵循“环洼选区、主断控带”的勘探理念，重视次洼周边的勘探，以寻找生烃次洼周边有效的运移断层为工作重点，研究区西北部为新近系油气勘探的有利区带。
关键词：油气成藏；主控因素；新近系；浅层勘探；油源；成藏期次；断层；渤中凹陷
中图分类号：P618.130.2；TE122文献标志码：A
Main Controlling Factors of Hydrocarbon Accumulation
and Prediction of Favorable Exploration Zone of Neogene in the Western Slope of Bozhong Sag
XU Chunqiang， WANG Deying， ZHANG Xintao， YANG Haifeng， YANG Chuanchao
（Tianjing Branch of CNOOC China Ltd.， Tianjin 300452， China）
Abstract： A series of breakthroughs has been made in petroleum exploration of Neogene in the western slope of Bozhong sag in recent years， which makes this area become favorable. On the basis of distribution and hydrocarbon source of Neogene in the western slope， the main controlling factors of hydrocarbon accumulation were summarized， and the favorable exploration zone was proposed. Researches on hydrocarbon source and distribution of Neogene of the western slope indicate that the oil and gas distribution is controlled by source rock development characteristics， fracture characteristics and trap types； in the west area， symbiotic sag， hydrocarbon source rocks and longterm activities of oil source faults are well developed， which provides a favorable condition for the formation of oil and gas reservoir in shallow strata； due to the lack of deep Shahejie Formation source rocks of fault， it is difficult for oil and gas migration to shallow， and is not conducive for the accumulation of oil and gas； these regions， which are close to subsag and fault belts， should be the preferable prospects in the exploration process of Neogene in the western slope of Bozhong sag， and more attention should be paid on faults which could be migration pathway and regions near subsag. Southwest part of the study area is the most favorable zone.
Key words： hydrocarbon accumulation； main controlling factor； Neogene； shallow exploration； oil source； accumulation period； fault； Bozhong sag
0引言
图1渤中凹陷西斜坡区域位置
Fig.1Location of the Western Slope of Bozhong Sag
渤海油田的勘探大致经历了4个阶段，分别为潜山勘探、古近系勘探、新近系勘探和多层系立体勘探阶段。早期潜山和古近系勘探虽取得一定进展，但受复杂岩性物性和研究方法制约，整体成效不佳。直到1995年，在“晚期成藏理论”的指导下，渤海油田勘探重点开始转向新近系，相继发现了秦皇岛326、南堡352、曹妃甸111、蓬莱193等多个大中型油田。截至目前，新近系油气的发现和研究主要集中在渤海海域的石臼坨凸起、沙垒田凸起、庙西凸起等区[110]，而凹陷区的勘探研究主要集中在深层古近系，对浅层新近系勘探力度和研究程度相对较弱[1116]。近两年来，渤中凹陷西斜坡渤中32油田、渤中84油田在新近系相继取得勘探突破并获高产油气流，使得渤中凹陷西斜坡成为了渤海海域油气勘探的重点和热点地区，也揭开了凹陷区浅层油气勘探的热潮。本文通过对渤中凹陷西斜坡油气分布规律和油气成藏主控因素的深入研究，以期为该区和渤海海域新近系的油气勘探提供参考。
1地质概况
渤中凹陷是渤海湾盆地重要的富油气凹陷，位于渤海海域西南部，面积约1.2×104 km2。渤中凹陷西斜坡位于渤中凹陷的西北部，面积约2 000 km2。其北与石臼坨凸起以“二台阶”形式为断层接触，西与沙垒田凸起呈超覆接触，局部为断阶接触（图1）。研究区自下而上发育了古近系沙河街组（Es）、东营组（E3d）、馆陶组（Ng）、明化镇组（N1m）地层，生储盖条件优越，烃源岩层主要发育在古近系沙三段、东三段，储集层系自下而上有沙河街组扇三角洲、东营组辫状河三角洲、馆陶组辫状河砂体、明化镇组曲流河砂体、明化镇组浅水三角洲砂体。该区油气主要集中在新近系明化镇组和东营组[4]。
2新近系油气分布及来源
2.1油气分布特征
渤中凹陷西斜坡新近系已发现多个油田或含油构造，包括曹妃甸61、曹妃甸126、海中8、渤中84、渤中32等构造，储量规模超过1×108 t。渤中凹陷西斜坡新近系油气的分布具有平面分区、纵向分层、差异富集的特点。平面上，西南富东北贫，油气主要分布在研究区西南部的渤中84、曹妃甸61、曹妃甸126、海中8等构造，占整个渤中凹陷西斜坡储量的87%，东北部发现较少（图1）。纵向上，明化镇组明下段油气资源最为丰富，馆陶组和明化镇组上段也有所发现，但相对较少。
图2原油及烃源岩甾烷、萜烷质量色谱
Fig.2Mass Chromatograms of Steroid and Terpane of Oil and Source Rocks
2.2油气来源及成藏期
渤海湾盆地渤海海域主要发育3套烃源岩，分别为沙三段，沙一、二段和东三段烃源岩。沙三段烃源岩由于有机质主要以水生生物输入为主，表现为C27规则甾烷占优势且含有丰富的4甲基甾烷；沙一、二段烃源岩由于水体咸度高，表现为伽马蜡烷高含量特征；而东三段烃源岩陆源生物输入较多，往往表现为C29规则甾烷占优势，伽马蜡烷和4甲基甾烷较低。基于渤中凹陷西斜坡原油地球化学特征的系统分析，明确了新近系油气的来源。从甾烷、萜烷化合物特征（图2）来看，研究区原油C27、C28、C29规则甾烷αααR异构体均呈“L”型分布，C27规则甾烷占明显优势，且均检测到较为丰富的4甲基甾烷，该特征与沙三段烃源岩特征相似，而较高17α（H）30降藿烷和伽马蜡烷含量与沙一、二段烃源岩较为相似。从原油及烃源岩碳同位素特征（图3）来看，渤中凹陷西斜坡及围区沙一、二段烃源岩抽提物原油稳定碳同位素值为-26.5‰，沙三段烃源岩抽提物原油稳定碳同位素值为-26.1‰～-24.6‰，东三段烃源岩抽提物原油稳定碳同位素值为-285‰～-27.6‰，可见原油的稳定碳同位素值明显要重于东三段烃源岩，而更接
因此，从甾烷、萜烷化合物和碳同位素两方面来看，渤中凹陷西斜坡新近系原油主要为渤中凹陷沙三段和沙一、二段烃源岩所生成原油混合的产物。另外，该区新近系原油含蜡量整体较高，且从C29甾烷特征来看，原油成熟度较高，运移效应较弱，说明原油并未进行长距离运移，因此，推测油气成藏应为近源成藏，且主要来自成熟度较高、处于大量生排烃阶段的沙河街组烃源岩（图4）。
δ13C值参考标准物质为PDB
储层流体包裹体均一温度代表了地史时期包裹体形成时的温度，结合储层的埋藏史，可确定流体包裹体形成时储集层温度以及对应的埋深和地质年代，从而判断油气成藏期[1720]。
图5BZ84A井新近系流体包裹体均一温度分布
Fig.5Distributions of Homogenization Temperature of Neogene Fluid Inclusion in Well BZ84A
本文结合渤海海域的构造发育历史和研究区储层流体包裹体均一温度特征，对研究区的成藏期进行了分析（图5、6）。总体上，与烃类包裹体伴生的盐水包裹体均一温度整体较高，基本接近现今埋藏温度；结合埋藏史图得到对应油气充注时间为明化镇组晚期（0～5 Ma），成藏期晚，对应于渤海新构造运动断裂强烈活动期[2122]。
A表示1 584 m深度处样品；B表示2 122 m深度处样品；箭头表示对应样品的形成时间和深度位置；N1mU为明化镇组上段；N1mL为明化镇组下段；E3d2为东营组二段
从油源分析和成藏期分析来看，渤中凹陷西斜坡新近系原油主要来源于深层的沙河街组烃源岩，并且表现为近源晚期快速成藏特征。
3浅层油气成藏主控因素
在对油气来源和成藏特征认识的基础上，有针对性地对渤中凹陷西斜坡油气成藏条件进行了分析，认为研究区新近系油气成藏主要受源岩、断层以及圈闭类型的控制。
3.1源岩控制
烃源岩是油气成藏的物质基础和前提条件，源岩的类型、成熟度和分布直接影响油气藏的形成和分布。由于研究区位于渤中凹陷斜坡部位，古近系地层相对埋藏浅，受砂质沉积体影响大，生烃问题一直受到质疑[4]。本文结合油源分析得出的“近源成藏”认识，开展对渤中凹陷西斜坡烃源岩的综合分析。
沙河街组烃源岩为最重要的一套供烃的源岩，因此，沙河街组地层的分布和源岩质量是渤中凹陷西斜坡油气成藏的关键[4，2325]。利用地震三维可视化技术对沙河街组地层的底界面形态和厚度进行了分析（图7），发现渤中凹陷西斜坡并非为单一的斜坡形态，而是表现为洼凸相间形态特征，发育多个次洼，这些次洼面积虽小，但埋深大，非常有利于烃源岩的热演化。镜质体反射率的统计分析表明，渤中凹陷西斜坡埋深超过2 600 m达到成熟门限，而从次洼的埋深来看，多数都超过4 000 m，沙河街组地层厚度为850～2 100 m，说明烃源岩早已成熟，具备大量生烃的前提。另外，基于研究区钻井较少的特点，充分利用地球物理资料，应用测井Δlog R 法[2629]以及地震属性对渤中凹陷西斜坡的次洼沙河街组烃源岩总有机碳（TOC）特征进行了精细研究（图8）。结果发现，次洼中心及洼陷边缘烃源岩总有机碳均具有高值，且洼陷中心向洼陷边缘总有机碳逐渐减小。洼陷中心烃源岩总有机碳整体大于2.0%，为好烃源岩。
从烃源岩评价结果来看，渤中凹陷西斜坡发育沙河街组烃源岩，具备较好的生烃能力，且其分布具有不
均一性，高成熟、高总有机碳的源岩主要分布在斜坡次洼中心，因此，受源岩控制，渤中凹陷西斜坡新近系原油也是围绕次洼区周围分布。
3.2断层控制
从渤中凹陷西斜坡地层分布和油源来看，浅层明化镇组和馆陶组油气主要来源于深部沙河街组烃源岩，为他源型油气成藏系统。他源型油气成藏系统的特点决定了纵向上断层输导对油气成藏起到关键作用。通过对研究区断裂结构样式分布的差异性解剖，分析了断裂结构对新近系油气差异富集的控制作用。从断裂对油气运移和控制圈闭作用来看，研究区断裂分为3类（图9、10）：第一类为持续活动性油源断裂，该断裂切穿基底并延伸至浅层，具有长期持续活动性的特点，是油气纵向运移的主要通道；第二类为早断早衰型断裂，该断裂同样切穿基底，但向上只延伸至东营组，具有早期活动性特点，不能将油气输送至浅层；第三类为晚期活动性断裂，该类断裂在晚期发育和活动，一方面在浅层形成了大量断块型圈闭，另外对输送至浅层的油气起到分配作用。
E3s1+2和E2s3+E3k分别为沙一、二段和沙三段+孔店组从整个渤中凹陷西斜坡构造格局以及切割研究区的地震剖面可以发现，渤中凹陷西斜坡断裂结构样式在不同地区存在较大差异，整体表现为“东西分段、南北分带”的差异性，东西差异尤其明显。西段表现为深切油源大断裂发育，且油源断裂与次级断裂形成“似花状”结构样式（图9），从断层活动性来看，油源断裂具有长期持续活动性特征，在油气成藏期油源断裂与晚期次生断裂均具有较强的活动性。而从东段断裂结构来看，长期活动的油源断裂较少，而多是表现为多个“挂面条”的断裂，断层切割层位浅、活动性较弱（图10）。
断裂结构活动性表现出的这种差异性必然影响着新近系油气分布。西段油源断裂发育，可以有效将油气向上输送，在次级断裂的分配作用下在浅层聚集成藏（图11）。东段油源断裂的匮乏造成油气难以运移至浅层，而是多数聚集于深部地层中，从而造成了渤中凹陷西斜坡新近系油气西富东贫的分布特征。
3.3圈闭类型控制
渤海海域新近系大面积发育的河流相、浅水三角洲相砂体配合断裂发育形成了多种类型的圈闭。目前在渤中凹陷西斜坡新近系发育了背斜型、构造岩性复合型、透镜体、断块等类型[1，30]。从研究区新近系明化镇组和馆陶组的油气成藏来看，两者成藏的圈闭类型存在一定的差异性。
渤中凹陷西斜坡明化镇组油气藏主要受岩性圈闭以及与断层相关的圈闭控制。例如，渤中8地区、渤中3地区、曹妃甸612地区主要为岩性和构造岩性圈闭。由于明化镇组曲流河、浅水三角洲相对发育，纵向上表现为砂泥互层，储盖组合优良，在平面上砂体分布范围相对有限，砂体往往尖灭在泥岩中，这样就造成了圈闭类型往往为岩性以及构造岩性圈闭。另外，由于明化镇组油气来自于深部沙河街组烃源岩，生成的成熟油气需要运移至浅层聚集成藏，所以断裂的沟通是原油在浅层聚集成藏的必要条件，明化镇组油气成藏主要受与断层相关的断块、断层岩性圈闭控制（图12）。
馆陶组油气藏主要受构造圈闭控制，且主要分布在背斜型或者垒块型断块圈闭。例如，渤中8地区、曹妃甸6地区主要为背斜型和垒块型断块圈闭。从沉积相特征来看，馆陶组为辫状河沉积，大面积发育厚层的含砾砂岩对圈闭类型要求相对更加苛刻，背斜型圈闭的发育为馆陶组这种厚砂薄泥特征的地层提供了良好的油气聚集和保存条件。垒块型断块圈闭馆陶组地层与断层下降盘的明化镇组下段下部地层对接，明化镇组下段下部地层表现为厚层泥岩夹薄层砂岩的特征，因此，垒块型断块圈闭的断层一般封堵条件较好，也是馆陶组成藏的有利圈闭类型（图12）。
4浅层油气勘探有利区
通过对渤中凹陷西斜坡新近系钻探成果的分析，结合油气成藏主控因素的研究，渤中凹陷西斜坡新近系应该重视次洼周边的勘探，以寻找生烃次洼周边有效的运移断层为工作重点，注意区分不同层系油气圈闭控藏差异性。因此，在渤中凹陷西斜坡新近系的勘探应该遵循“环洼选区、主断控带”的勘探理念。
渤中凹陷西斜坡西北部地区沙河街组烃源岩发育，且发育多个生烃次洼，具备良好的生烃条件，同时多条长期活动性油源断裂切入次洼，使得深层沙河街组的生成油气能够有效输送至浅层，进而在分支断裂的调节分配下，在与断裂耦合好的浅层砂体中富集成藏。而渤中凹陷西斜坡东部地区虽然次洼发育，生烃条件优越，但从断层结构来看，该区缺乏切入沙河街组烃源岩的油源断裂，多数断裂均切入但未切穿馆陶组，难以将油气运移至浅层，不利于油气聚集成藏（图1）。
5结语
（1）渤中凹陷西斜坡新近系油气分布具有平面分区、纵向分层、差异富集的特点。平面上西富东贫，油气主要分布在研究区西南部；纵向上油气主要富集于明化镇组下段。
（2）渤中凹陷西斜坡发育多个次洼，次洼内沙河街组具备良好的生烃条件。新近系原油主要来自次洼沙河街组烃源岩，为近源晚期快速成藏。
（3）新近系油气成藏主控因素：①油源是油气成藏的物质基础，渤中凹陷西斜坡次洼内发育沙河街组好烃源岩，新近系原油围绕次洼区周围分布；②断层是原油垂向运移的通道，对油气聚集成藏起到了重要的控制作用，长期持续性活动断裂有效将油气输送至新近系聚集成藏；③圈闭是油气成藏关键因素，明化镇组油气成藏主要受与断层相关的断块、断层岩性圈闭控制，馆陶组油气主要分布在背斜型、垒块型断块圈闭。
（4）渤中凹陷西斜坡新近系的勘探应该遵循“环洼选区、主断控带”的勘探理念，应该重视次洼周边的勘探，以寻找生烃次洼周边有效的运移断层为工作重点，渤中凹陷西斜坡西北部地区次洼和油源断裂发育，且两者耦合关系好，为新近系油气勘探的有利区带。
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