王應(yīng)斌，黃 雷2，，王 強(qiáng)，張 友

［1.中國海洋石油（中國）有限公司天津分公司，天津300452；2.西北大學(xué)地質(zhì)系，陜西西安710069］

渤海淺層油氣富集規(guī)律
——以黃河口凹陷為例

王應(yīng)斌1，黃 雷2，1，王 強(qiáng)1，張 友1

［1.中國海洋石油（中國）有限公司天津分公司，天津300452；2.西北大學(xué)地質(zhì)系，陜西西安710069］

黃河口凹陷是渤海灣盆地的一富烴凹陷，受新構(gòu)造運(yùn)動影響淺層斷層異常發(fā)育。利用大量的油氣勘探資料對凹陷內(nèi)油氣聚集成藏影響因素分析認(rèn)為，這些新構(gòu)造運(yùn)動形成的斷層對淺層油氣聚集起到重要的控制作用。通過對斷層組合類型及其控制下的油氣藏分析，最終歸納出3種不同類型的斷層組合及相應(yīng)的富集成藏模式，并進(jìn)一步明確指出在這3類斷層組合構(gòu)造中針對油氣富集塊（區(qū)）的勘探首選目標(biāo)所在：“X”型斷層組合形成的壘塊油藏具有油氣聚集井段長，油氣藏規(guī)模較大的特點(diǎn)，是勘探的首選目標(biāo)；“包心菜式”斷層組合花心部位和內(nèi)花瓣部位具有較優(yōu)越的成藏條件，是該類斷層組合帶內(nèi)的優(yōu)選鉆探部位；“Y”型斷層組合在靠近主斷層的構(gòu)造高部位油氣藏豐度較高，是勘探的首選。

斷層組合；油氣富集規(guī)律；淺層；郯廬斷裂；黃河口凹陷；渤海灣盆地

黃河口凹陷位于渤海灣盆地東南部，是一個已被勘探所證實(shí)的富烴凹陷。20世紀(jì)80年代初，以古近系為勘探目的層，發(fā)現(xiàn)了BZ34-2/4油氣田，近幾年來相繼在新近系淺層發(fā)現(xiàn)BZ34，BZ29-4，BZ28-2S，BZ26-3等大批油氣田，使得黃河口凹陷發(fā)現(xiàn)油氣當(dāng)量累計(jì)超過6億方。其中所發(fā)現(xiàn)油氣絕大多數(shù)埋藏于中淺層，具有優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)的特點(diǎn)。

中國東部最著名的郯廬走滑斷裂穿越黃河口凹陷，在新構(gòu)造運(yùn)動中，郯廬斷裂的強(qiáng)烈活動，使得凹陷內(nèi)部淺層斷層異常發(fā)育。這也造就了區(qū)內(nèi)構(gòu)造圈閉多被斷層復(fù)雜化，圈閉呈多斷塊破碎形態(tài)產(chǎn)出的特征［1-2］。限于海上勘探鉆井成本高，不可能和陸上一樣對每個斷塊構(gòu)造均實(shí)施預(yù)探，因此尋找經(jīng)濟(jì)性好的油氣聚集高豐度區(qū)塊對于海域勘探顯得尤為重要。

針對凹陷內(nèi)淺層斷層異常發(fā)育、而油氣發(fā)現(xiàn)又多在新近系淺層內(nèi)的特點(diǎn)，本文通過對黃河口凹陷淺層勘探發(fā)現(xiàn)規(guī)律的總結(jié)，在綜合分析影響油氣聚集豐度因素基礎(chǔ)上，著重就不同斷層類型對油氣聚集的影響進(jìn)行了探討。

1 地質(zhì)背景

黃河口凹陷為新生代北斷南超的不對稱箕狀斷陷，處于渤海灣盆地渤中坳陷與濟(jì)陽坳陷之間的過渡區(qū)，其南北分別以渤南凸起和墾東-青坨子凸起與兩坳陷主體部分相隔，郯廬斷裂穿過凹陷中央，分割凹陷呈東西兩部分（圖1）。

黃河口凹陷新生代地層發(fā)育齊全，先后經(jīng)歷了古近系斷陷期和新近系坳陷期兩個階段。與渤海其他凹陷的斷陷演化同步［3］，黃河口凹陷古近系斷陷期經(jīng)歷了4個幕式裂陷期，相應(yīng)沉積了孔店組、沙河街組—東營組。其中孔店組沉積時期主要沉積了以河流沖積扇為主的棕紅色砂泥巖沉積夾薄層灰色砂泥巖沉積；沙河街組四段上部為湖相深色泥巖沉積，下部為膏鹽湖等沉積；沙河街組三段沉積了灰色、深灰色泥巖為主的深水湖相沉積；沙河街組一、二段、東營組三段以深水-淺水湖相沉積為主；東營組一段和二段以三角洲相沉積為主。從目前鉆井鉆遇地層來看，沙河街組三段中亞段、沙河街組一段及東營組三段的暗色泥巖是凹陷內(nèi)主力烴源巖。新近系黃河口凹陷與渤海灣盆地其他凹陷同步進(jìn)入裂后坳陷期，沉積明化鎮(zhèn)組和館陶組兩套厚度大的雜色砂泥巖，前人普遍認(rèn)為新近系屬河流相沉積，最近的研究表明該期區(qū)內(nèi)存在淺水湖泊相沉積［4-5］。第四紀(jì)以來新構(gòu)造運(yùn)動期（5.2Ma至今）凹陷又經(jīng)歷了快速沉積埋藏階段［6］。

圖1 黃河口凹陷構(gòu)造區(qū)劃圖Fig.1 Tectonic zonation of the Huanghekou sag

圖2 黃河口凹陷兩組斷層交織形成復(fù)雜斷裂網(wǎng)絡(luò)Fig.2 Two groups of faults networked with each other in Huanghekou sag

受郯廬斷裂活動的影響，凹陷內(nèi)斷層異常發(fā)育且復(fù)雜。凹陷內(nèi)主要發(fā)育近EW（或NWW）向和NNE向兩組走向的斷裂。其中近EW（或NEE）的斷層主要為正斷層，被認(rèn)為是蓬萊-張家口隱伏斷層在新生代盆地中的露頭［7］，這些近EW向斷層控制著凹陷的格局，使凹陷整體呈現(xiàn)北斷南超的箕狀結(jié)構(gòu)；NNE向主斷裂是郯廬斷裂帶在凹陷內(nèi)的分支斷層，具有明顯的走滑性質(zhì)，剖面上可見負(fù)花狀構(gòu)造和直立陡傾深插基底的斷層，從淺層其與伴生斷層的組合來看具有明顯的右旋走滑性質(zhì)。近EW（或NEE）向和NNE向兩組走向的斷裂相互交織切割，組成了區(qū)內(nèi)復(fù)雜的斷裂網(wǎng)絡(luò)（圖2）。

2 油氣富集成藏主控因素

目前勘探成果顯示，黃河口凹陷在基礎(chǔ)石油地質(zhì)條件上，具備油氣富集的物質(zhì)基礎(chǔ)與存在空間條件。首先沙河街組三段、沙河街組一段及東營組三段的暗色泥巖是凹陷內(nèi)優(yōu)質(zhì)烴源巖（表1），干酪根主要為Ⅱ型，暗色泥巖段較厚，三層主力烴源巖累計(jì)厚達(dá)600～700 m，且均已進(jìn)入成熟期。如此發(fā)育的優(yōu)質(zhì)烴原巖為油氣的富集成藏提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。其次，新近系淺層存在優(yōu)質(zhì)的儲蓋組合。以前受勘探程度制約及周邊陸地油田地質(zhì)認(rèn)識的影響，渤海新近系被普遍認(rèn)為屬河流相沉積，缺乏良好的蓋層，勘探風(fēng)險較大，束縛了渤海新近系石油勘探。然而近幾年隨著勘探步伐的加快以及勘探程度的加深，發(fā)現(xiàn)渤海海域渤中、黃河口凹陷是新近紀(jì)的匯水中心，在海域中南部存在淺水湖泊，特別是在明化鎮(zhèn)組下段中發(fā)育穩(wěn)定的湖相泥巖沉積。更為重要的是還發(fā)現(xiàn)了淺水湖泊中一種最重要的儲集體——淺水三角洲，這就組成了凹陷內(nèi)優(yōu)質(zhì)區(qū)域儲蓋組合。

表1 黃河口凹陷主力烴源巖特征參數(shù)Table 1 Parameters of themain source rocks in Huanghekou sag

另一方面，新構(gòu)造運(yùn)動對凹陷內(nèi)油氣富集的控制影響作用也是非常重要且明顯的，這一點(diǎn)也被目前的勘探研究工作所證實(shí)［8-12］。前文述及新構(gòu)造運(yùn)動中郯廬斷裂產(chǎn)生復(fù)雜的網(wǎng)狀斷裂系統(tǒng)，而新近系的明化鎮(zhèn)組和館陶組不具備生烴條件，因此，在淺層油氣的富集成藏中這些近源斷層的溝通輸導(dǎo)作用就起到了關(guān)鍵因素。郯廬斷裂的活動同時也形成了大量的圈閉，成為油氣富集的有利場所，如凹陷中部的中央構(gòu)造脊即是郯廬斷裂帶兩分支斷層走滑作用形成的走滑轉(zhuǎn)換帶，郯廬斷裂強(qiáng)烈的右旋張扭活動產(chǎn)生一系列呈雁行排列的次級斷層，強(qiáng)烈的擠壓應(yīng)力伴生“塹壘相間”的構(gòu)造格局，密集的斷層成為油氣下生上儲的通道，該帶是黃河口凹陷內(nèi)油氣最為富集區(qū)。

對黃河口凹陷烴源巖生烴演化史的模擬研究表明，凹陷內(nèi)的3套烴源巖在館陶組沉積末期（距今12Ma）僅達(dá)到了低成熟度，并未進(jìn)入生油高峰期，至新構(gòu)造運(yùn)動期明化鎮(zhèn)組上段（距今5.2Ma）快速沉降-充填以來，由于烴源巖快速埋藏，3套主力烴源巖都進(jìn)入了生油高峰期［13-14］，因此烴源巖的活躍期，與上述新構(gòu)造運(yùn)動中斷層、圈閉的形成相互匹配，這也勢必使得油氣的聚集多受構(gòu)造活動的影響，而晚期成藏。

從上述構(gòu)造作用對油氣富集的控制影響來看，斷裂對黃河口凹陷新近系淺層的成藏起到關(guān)鍵控制作用，它控制凹陷內(nèi)油氣縱向運(yùn)移。可謂淺層油藏成也斷層、敗也斷層。因此對黃河口凹陷淺層油氣成藏主控因素的分析著眼于斷層的控制作用是首要的。

3 斷層圈閉油氣富集成藏模式

綜合分析黃河口凹陷已發(fā)現(xiàn)油氣田中斷層的控制作用，發(fā)現(xiàn)不同類型斷層對油氣富集表現(xiàn)出不同的控制方式，具有不同的富集模式。依此對富集塊進(jìn)行分類歸納，總結(jié)出以下3類不同斷層組合的成藏模式。

3.1 ‘X’型斷層組合——壘塊油藏

‘X’型斷層組合常發(fā)育在基巖拱升的脊部，在下擠上張的應(yīng)力條件下，形成的兩條共軛斷層組成，兩條共軛相交斷層很難分清相互的切割關(guān)系。從地震剖面可看出斷裂交叉點(diǎn)之上的斷塊體下降形成地塹，而交叉點(diǎn)之下的斷塊體上升形成地壘，往往上、下塊窄而延伸長，地層產(chǎn)狀平緩，易形成壘塊油藏（圖3）。如：BZ34-1N油田、如BZ13-1S，QHD34-3，BZ25-1S和BZ34-1等油氣田均與“X”型斷層有關(guān)。

圖3 黃河口凹陷“X”型斷層組合地震反射剖面Fig.3 Seismic section showing‘X’-type fault in Huanghekou sag

余一欣等對渤海的“X”型斷層進(jìn)行較系統(tǒng)的分析研究［15］，認(rèn)為該類斷層對油氣聚集的影響主要表現(xiàn)在3個方面：相關(guān)構(gòu)造和地層圈閉為捕獲油氣奠定了圈閉基礎(chǔ)；深層主干斷裂和淺層密集發(fā)育的派生斷裂可成為油氣運(yùn)移的有效通道；斷裂活動可以改善儲集層物性。

勘探實(shí)踐表明，“X”型斷層形成的壘塊油氣藏地層平緩且延伸范圍大，油氣縱向聚集井段長，因此具有豐度高、規(guī)模大的特點(diǎn)，如BZ34-1N油田。

3.2 “包心菜式”斷層組合——地塹油藏與斷塊油藏

“包心菜式”斷層組合一般發(fā)生在凹中隆部位，下擠上張應(yīng)力作用下形成，也稱作“似花狀構(gòu)造”。由呈弧形斷面的沉積后斷層組成，兩側(cè)斷層對稱的相對掉向，整個斷層組合中沒有明顯的主斷層，在斷層組合的底部可以有根也可無根，兩組掉向相對的斷層像包心菜一樣相互搭接，形成花心和花瓣（圖4）?！鞍牟耸健睌鄬右詿o主斷層和“Y”型斷層區(qū)分，形似負(fù)花狀構(gòu)造，但與嚴(yán)格的由走滑作用形成的負(fù)花狀構(gòu)造尚有差別：①成因機(jī)理上“包心菜式”斷層一般發(fā)生在凹中隆，在下擠上張應(yīng)力下產(chǎn)生，而負(fù)花狀構(gòu)造形成的應(yīng)力具張扭性；②形態(tài)上“包心菜式”斷層的斷面呈弧形，且兩側(cè)斷層常對稱的相向掉，有根或無根，負(fù)花狀構(gòu)造斷層的斷面平直，有根且根部變陡變窄插入基底。

該類斷層組合內(nèi)花心處地層產(chǎn)狀平緩，靠近斷層兩側(cè)地層常常有回傾，適合油氣的聚集保存，形成地塹油藏；在花瓣部位地層產(chǎn)狀較陡，傾向遠(yuǎn)離花心，構(gòu)造高部位依靠斷層側(cè)封，形成斷塊油藏（圖5）。

圖4 黃河口凹陷“包心菜式”斷層組合地震反射剖面Fig.4 Seismic section showing‘cabbage’-type fault in Huanghekou sag

圖5 黃河口凹陷“包心菜式”斷層組合斷塊油藏剖面模式Fig.5 Hydrocarbon accumulation model of‘cabbage’-type fault in Huanghekou sag

“包心菜式”斷層形成的花瓣可分為內(nèi)花瓣和外花瓣，兩者由于所處構(gòu)造環(huán)境不同而具有不同的含油氣性。內(nèi)花瓣以離花心近為特征，構(gòu)造活動強(qiáng)烈，油氣運(yùn)移活躍，地層產(chǎn)狀陡，油氣沿斷層構(gòu)造高部位聚集，易形成斷塊油藏，但由于構(gòu)造活動的強(qiáng)烈導(dǎo)致不利于氣的保存，因此圈閉中以油為主，且含油面積小，油柱高度低；相對內(nèi)花瓣而言，外花瓣遠(yuǎn)離花心，構(gòu)造活動相對較弱，油氣需倒灌成藏，往往在明化鎮(zhèn)組下部粗巖性段有油氣層分布，但也很有限［16］。鑒于該類斷層組合的成藏特點(diǎn)，對“包心菜式”斷層形成的油藏，應(yīng)以鉆探花心和內(nèi)花瓣為主。

3.3 “Y”型斷層組合——斷鼻或單斜油藏

“Y”型斷層組合常發(fā)生在凹、凸之間的接合部位，依附于一條大的、長期活動且溝通油源的同沉積斷層存在，該斷層即區(qū)別于上文“包心菜式”斷層組合的主斷層，該主斷層之上的斷層相互搭接往往形成復(fù)式“Y”型斷層組合。在該類斷層組合中由同沉積斷層形成的滾動背斜和斷層組合往往形成斷鼻或單斜油藏（圖6）。“Y”型斷層為渤海灣盆地最常見的斷層之一，該類斷層組合中不同的斷層組合模式、不同地層產(chǎn)狀和斷層走向搭配等都會引起油氣聚集豐度的差異，對此前人已有詳細(xì)的論述和成熟的勘探經(jīng)驗(yàn)［17-18］?？偨Y(jié)這些經(jīng)驗(yàn)和成果，可發(fā)現(xiàn)其成藏模式遵循以下規(guī)律：①溝通油源的主斷層是油氣運(yùn)移至淺層成藏的關(guān)鍵；②各斷層在油氣聚集成藏所起到的作用中表現(xiàn)為順向斷層供油，反向斷層封堵油氣的特點(diǎn)；③油氣聚集的豐度很大程度上與地層產(chǎn)狀和斷層傾向之間的搭配有關(guān)。

圖6 黃河口凹陷“Y”型斷層組合斷塊油藏剖面模式Fig.6 Hydrocarbon accumulationmodel of‘Y’-type fault in Huanghekou sag

4 結(jié)論

1）海上鉆井成本高，決定了海上勘探不只是發(fā)現(xiàn)油氣藏，更主要是尋找油氣聚集的高豐度區(qū)；黃河口凹陷淺層斷裂非常發(fā)育，形成了眾多中、小型規(guī)模的斷塊構(gòu)造群，為總結(jié)高豐度油氣聚集區(qū)塊的聚集規(guī)律與模式提供了廣泛的素材；勘探實(shí)踐表明，黃河口凹陷淺層油氣藏聚集的豐度主要受控于新構(gòu)造運(yùn)動形成的淺層斷層等構(gòu)造因素。

2）對黃河口凹陷淺層斷層相關(guān)油氣藏進(jìn)行分類總結(jié)，認(rèn)識到不同的斷層組合模式具有不同的成藏規(guī)律，最終將其按斷層組合模式的不同分成3類，對應(yīng)3種不同的油氣富集模式：“X”型斷層組合；“包心菜式”斷層組合；“Y”型斷層組合。

3）通過不同斷層組合對油氣成藏影響規(guī)律的分析，可以明確不同斷層組合塊的含油氣規(guī)律，提高預(yù)測油氣聚集高豐度區(qū)塊的精度，擇優(yōu)鉆探，從而加快海上勘探進(jìn)程，同時這些認(rèn)識對于具類似構(gòu)造背景的盆地/凹陷的油氣勘探具有較大的推廣應(yīng)用價值。

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（編輯 張亞雄）

Hydrocarbon accumulation in the shallow reservoirs of the Bohai Bay Basin：a case study of the Huanghekou Sag

Wang Yingbin1，Huang Lei1，2，Wang Qiang1and Zhang You1

（1.CNOOC Tianjin Company，Tianjin 300452，China；2.Department of Geology，Northwest University，Xi’an，Shaanxi710069，China）

As one of the petroliferous sags of Bohai Bay Basin，Huanghekou sag is abundant in shallow faults resulted from neotectonic movement.An analysis of the factors controlling hydrocarbon accumulation in the sag based on the abundant exploration data shows that these shallow faults play a key role in controlling hydrocarbon accumulation in the shallow reservoirs.Through the study on the fault combinations and the reservoirs under their control，we recognized three types of fault combinations and the corresponding hydrocarbon accumulation models.Moreover，we also identified the primary exploration targets for these fault combinations.For the‘X’-type fault combination，fault block reservoirs featuring in long hydrocarbon-bearing interval and large scale are the primary targets.For the‘cabbage’-type fault combination，the core and inner faultblocks are the primary targets.For the‘Y’-type fault combination，the structural high near themain fault usually are the primary targets.

fault combination，hydrocarbon accumulation，shallow reservoir，Tanlu fault，Huanghekou Sag，Bohai Bay Basin

TE122

A

0253-9985（2011）05-0637-05

2010-07-01；

2011-06-03。

王應(yīng)斌（1964—），男，高級工程師，油氣田勘探開發(fā)。

國家科技重大專項(xiàng)（2011ZX05023）。