楊寶林，葉加仁，劉一茗，單　超，薛海琴

（1.中國地質(zhì)大學(xué)a.構(gòu)造與油氣資源教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；b.資源學(xué)院，武漢430074；2.中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院，武漢430200）

遼東灣坳陷遼西凹陷北部和中部洼陷油氣成藏條件

楊寶林1，葉加仁1，劉一茗1，單超1，薛海琴2

（1.中國地質(zhì)大學(xué)a.構(gòu)造與油氣資源教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；b.資源學(xué)院，武漢430074；2.中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院，武漢430200）

對(duì)遼西凹陷北部洼陷與中部洼陷的成藏基本條件進(jìn)行分析對(duì)比認(rèn)為，北部洼陷烴源巖厚度大、有機(jī)質(zhì)豐度高、成熟度高，儲(chǔ)集層多為高孔—特高孔、中—高滲砂巖，泥巖蓋層單層厚度大、超壓廣泛發(fā)育，圈閉的閉合幅度和面積大，運(yùn)移動(dòng)力充足，以斷層垂向輸導(dǎo)為主，晚期斷層不發(fā)育，保存條件好；中部洼陷烴源巖厚度相對(duì)較小，有機(jī)質(zhì)豐度中等，成熟度較低，儲(chǔ)集層以中孔低滲砂巖為主，泥巖蓋層單層厚度相對(duì)較小、超壓局部發(fā)育，圈閉的閉合幅度和閉合面積相對(duì)較小，運(yùn)移動(dòng)力相對(duì)較弱，輸導(dǎo)體系復(fù)雜，晚期斷層發(fā)育，對(duì)先存油氣藏具一定破壞作用。研究結(jié)果表明，北部洼陷與中部洼陷均具備油氣成藏的基本條件，但北部洼陷的成藏條件優(yōu)于中部洼陷，是遼西凹陷油氣勘探的有利區(qū)域。

渤海灣盆地；遼西凹陷；油氣成藏；油氣運(yùn)移；斷裂

遼西凹陷位于渤海灣盆地遼東灣坳陷西部，呈北東—南西走向，面積約3 500 km2，東側(cè)依次為遼西低凸起、遼中凹陷、遼東凸起及遼東凹陷，遼西凹陷和遼中凹陷為遼東灣的2個(gè)主力生烴凹陷[1]。郯廬斷裂帶營濰段經(jīng)過遼中凹陷，其西支發(fā)育的遼西1號(hào)、遼西2號(hào)和遼西3號(hào)3條大斷裂將遼西凹陷和遼中凹陷分隔開來，形成相對(duì)獨(dú)立的2個(gè)生烴凹陷。遼西凹陷可進(jìn)一步分為北部洼陷、中部洼陷和南部洼陷（簡(jiǎn)稱北洼、中洼和南洼）3個(gè)次級(jí)構(gòu)造單元（圖1）。目前遼西凹陷的油氣勘探主要集中在北洼和中洼，但二者在勘探成效方面存在較大的差異：北洼已發(fā)現(xiàn)1個(gè)油氣田、5個(gè)含油氣構(gòu)造；中洼目前尚未發(fā)現(xiàn)具有商業(yè)價(jià)值的油氣田，只發(fā)現(xiàn)了2個(gè)含油氣構(gòu)造。前人對(duì)遼西凹陷的油氣地質(zhì)條件和特征作了比較多的研究：文獻(xiàn)［2-3］利用地震地層學(xué)的方法對(duì)遼西凹陷古近系儲(chǔ)集層進(jìn)行了研究，對(duì)北洼古近系異常地層壓力進(jìn)行了分析；文獻(xiàn)［4］研究了遼西凹陷中南部古近系的構(gòu)造格架、層序地層格架以及古地理；文獻(xiàn)［5］證實(shí)了遼西凹陷中段走滑構(gòu)造的存在及其與油氣運(yùn)聚的關(guān)系；文獻(xiàn)［6］采用稀疏脈沖法，對(duì)遼西凹陷中洼SZ30-3構(gòu)造進(jìn)行了儲(chǔ)集層反演預(yù)測(cè)；文獻(xiàn)［7］基于地震及單井資料，評(píng)價(jià)了遼西凹陷沙河街組的烴源巖發(fā)育狀況。但對(duì)于同處遼西凹陷不同次級(jí)構(gòu)造單元之間油氣聚集的差異性對(duì)比卻鮮有報(bào)道。本文分析了北洼與中洼的成藏條件，以及造成兩洼之間油氣聚集差異性的主要因素，以期對(duì)該區(qū)的油氣勘探?jīng)Q策提供參考依據(jù)。

圖1　遼東灣坳陷構(gòu)造綱要

1　烴源巖條件

遼西凹陷北洼和中洼均發(fā)育漸新統(tǒng)東營組東三段、始新統(tǒng)沙河街組沙一段和沙三段3套烴源巖，其中沙三段為主力烴源巖[1]。

（1）有機(jī)質(zhì)豐度據(jù)2 185個(gè)樣品的分析數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)（表1），北洼與中洼東三段和沙一段烴源巖的有機(jī)質(zhì)豐度相近，東三段烴源巖均達(dá)中等—好級(jí)別，沙一段為好—極好的烴源巖，但主力烴源層沙三段的有機(jī)質(zhì)豐度卻差別較大，北洼明顯高于中洼。北洼沙三段達(dá)極好級(jí)別，中洼沙三段為中等—好的烴源巖。

表1　遼西凹陷北洼和中洼烴源巖地球化學(xué)參數(shù)統(tǒng)計(jì)

遼西凹陷有機(jī)質(zhì)豐度主要受控于構(gòu)造演化、沉積環(huán)境和離物源區(qū)遠(yuǎn)近等因素。沙三段沉積時(shí)期，遼西凹陷處于斷陷作用階段，斷裂活動(dòng)強(qiáng)烈并分割性強(qiáng)，形成了北、中、南3個(gè)洼陷，其中北洼以半深湖—深湖沉積為主，且離物源區(qū)較遠(yuǎn)，低等水生生物發(fā)育，導(dǎo)致其有機(jī)質(zhì)豐度高；而中洼以濱淺湖沉積為主，且離綏中水系物源區(qū)較近，不利于水生生物繁殖，因而有機(jī)質(zhì)豐度較低。至沙一段和東三段沉積時(shí)期，凹陷進(jìn)入斷拗轉(zhuǎn)化階段，斷裂活動(dòng)性減弱，北洼和中洼已基本聯(lián)為一體，但北洼沙河街組烴源巖的厚度和面積均明顯大于中洼（表2）。

表2　遼西凹陷北洼和中洼沙河街組烴源巖對(duì)比

（2）有機(jī)質(zhì)類型根據(jù)最大熱解溫度與氫指數(shù)關(guān)系確定的有機(jī)質(zhì)類型（圖2），北洼烴源巖的有機(jī)質(zhì)類型明顯優(yōu)于中洼。北洼沙河街組烴源巖的有機(jī)質(zhì)類型以Ⅰ型和Ⅱ型為主（圖2a）；而中洼主要為Ⅱ型和Ⅲ型（圖2b）。

圖2　遼西凹陷北洼和中洼有機(jī)質(zhì)類型

（3）有機(jī)質(zhì)成熟度根據(jù)鏡質(zhì)體反射率（Ro）與埋藏深度之間關(guān)系確定出的遼西凹陷北洼與中洼烴源巖生烴門限深度（Ro為0.5%）大致相同，均為2 500 m（圖3）。在此基礎(chǔ)上，統(tǒng)計(jì)對(duì)比了北洼和中洼3套烴源巖的鏡質(zhì)體反射率（表3）。

從表3中可看出，北洼各烴源層尤其是沙三段主力烴源巖層的有效烴源巖（Ro＞0.5%）所占比例、鏡質(zhì)體反射率平均值都比中洼的要大。

綜上所述，北洼烴源巖具有厚度大、有機(jī)質(zhì)豐度高、成熟度高的特點(diǎn)；而中洼烴源巖的厚度相對(duì)較小，有機(jī)質(zhì)豐度中等，成熟度較低。

圖3　遼西凹陷北洼與中洼烴源巖鏡質(zhì)體反射率

表3　遼西凹陷北洼與中洼有機(jī)質(zhì)成熟度對(duì)比%

2　儲(chǔ)蓋條件

（1）儲(chǔ)集層北洼和中洼不同層位的儲(chǔ)集層成因類型既相似，也有差別。北洼沙河街組儲(chǔ)集層主要為扇三角洲前緣相砂體，中洼沙三段也以扇三角洲前緣相砂體儲(chǔ)集層為主，但沙一段和沙二段主要為辮狀河三角洲相砂巖儲(chǔ)集層；北洼和中洼東營組儲(chǔ)集層都以三角洲前緣相砂體為主，但兩個(gè)洼陷的東二段儲(chǔ)集層在沉積微相和平面分布范圍上稍有差異，其中北洼既發(fā)育河口壩亞相砂體也發(fā)育水下分流河道亞相砂體，且砂體在整個(gè)洼陷的平面展布范圍大，約占整個(gè)洼陷的80%，而中洼主要發(fā)育水下分河道亞相砂體，其展布范圍只占整個(gè)洼陷的30%~40%.

在儲(chǔ)集層物性方面，由于成巖作用的差別[1，8]，北洼和中洼也表現(xiàn)出一定的差異性：北洼儲(chǔ)集層孔隙度多在20%以上，滲透率主要分布在50 mD以上，為高孔—特高孔、中—高滲儲(chǔ)集層；中洼儲(chǔ)集層孔隙度主要分布在12%~20%，滲透率多小于10 mD，以中孔低滲儲(chǔ)集層為主。

（2）蓋層遼西凹陷古近系發(fā)育東二下亞段—東三段和沙三段2套區(qū)域性泥巖蓋層，其中東二下亞段—東三段區(qū)域性蓋層在2個(gè)洼陷都分布極廣，而且大部分都是厚度巨大的純泥巖，不含任何碎屑顆粒，為優(yōu)質(zhì)區(qū)域性蓋層。在蓋層單層泥巖厚度上，北洼一般為幾十米到幾百米，最大達(dá)671 m，平均蓋地比超過80%，而中洼多為幾米到幾十米，最大515 m，平均蓋地比大于60%.在蓋層超壓方面，北洼和中洼稍有區(qū)別，其中北洼發(fā)育深淺2套幅度大、分布廣的超壓層，而中洼只發(fā)育淺層超壓層。

表4　遼西凹陷北洼與中洼主要構(gòu)造圈閉基本要素

3　圈閉條件

遼西凹陷已發(fā)現(xiàn)的圈閉類型比較單一，以斷塊、斷鼻、斷背斜、披覆背斜等構(gòu)造圈閉為主，單純的巖性圈閉較少。文獻(xiàn)［1］指出，遼西凹陷的構(gòu)造圈閉多形成于沙河街組、東營組沉積時(shí)期，多為同沉積構(gòu)造圈閉。筆者采用盆地模擬方法對(duì)遼西凹陷的生排烴史進(jìn)行了模擬分析，結(jié)果表明，北洼沙三段烴源巖在東營組沉積時(shí)期開始大量生烴，中洼僅有沙三下亞段小部分烴源巖在東一段沉積末期進(jìn)入生排烴階段，所以遼西凹陷的圈閉形成期早于烴源巖主生排烴期，為有效圈閉。對(duì)比北洼和中洼發(fā)育的主要構(gòu)造圈閉要素（表4），北洼圈閉的閉合面積和閉合幅度總體上要比中洼的大，更有利于形成較大規(guī)模的油氣藏。

4　運(yùn)移條件

（1）運(yùn)移動(dòng)力據(jù)聲波測(cè)井資料分析（圖4），北洼內(nèi)部泥巖普遍發(fā)育深、淺2套欠壓實(shí)—超壓體系，分別對(duì)應(yīng)于沙三段和東二下亞段—東三段2套烴源巖系，且深部超壓體系的強(qiáng)度和分布范圍都要大于淺部超壓體系，這為油氣的運(yùn)移提供了強(qiáng)大的驅(qū)動(dòng)力；而中洼只發(fā)育淺部一套欠壓實(shí)—超壓體系，對(duì)應(yīng)于東二下亞段—東三段烴源巖系，且其超壓幅度和展布范圍均較北洼的小，只在靠近遼西低凸起的斜坡帶局部發(fā)育超壓，緩坡帶和洼陷中央超壓發(fā)育不甚明顯。

圖4　遼西凹陷北洼和中洼泥巖欠壓實(shí)—超壓縱向發(fā)育

結(jié)合烴源巖成熟度演化史和剩余壓力演化史的盆地?cái)?shù)值模擬分析結(jié)果，發(fā)現(xiàn)遼西凹陷北洼和中洼的剩余壓力演化既存在相似的規(guī)律，也存在著較大差異，二者的剩余壓力演化都經(jīng)歷了3期的增壓—泄壓旋回，但是中洼剩余壓力值卻比北洼小得多。以北洼LZ273測(cè)線為例，沙三段沉積時(shí)期，構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，地層沉降速率大，產(chǎn)生強(qiáng)烈的欠壓實(shí)作用，遼西2號(hào)斷裂和遼西3號(hào)斷裂之間的洼陷深處出現(xiàn)大面積超壓，遼西2號(hào)斷裂下降盤深處也局部發(fā)育超壓，但是強(qiáng)度和幅度比洼陷最深處都要小。沙一段和沙二段沉積時(shí)期，裂陷作用減弱，進(jìn)入穩(wěn)定的熱沉降階段，孔隙流體滲出，超壓強(qiáng)度逐漸減??；到東三段沉積時(shí)期，遼西凹陷進(jìn)入裂陷階段的再陷期，構(gòu)造運(yùn)動(dòng)再一次加強(qiáng)，又出現(xiàn)了較強(qiáng)的超壓，此時(shí)東三段內(nèi)部也由于欠壓實(shí)作用，產(chǎn)生了強(qiáng)度較小的超壓；東二段沉積時(shí)期，隨著構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的減弱，超壓強(qiáng)度本應(yīng)有所減小，但此時(shí)遼西凹陷北洼沙三段烴源巖大部分已經(jīng)成熟，且有一部分達(dá)到中成熟階段，生烴作用強(qiáng)烈，導(dǎo)致了超壓的加大，隨著埋深的增加，烴源巖越來越成熟，生烴作用也在不斷增強(qiáng)，所以超壓也在一直增大，直到東一段發(fā)生構(gòu)造抬升之前超壓強(qiáng)度達(dá)到最大；之后由于東一段開始抬升并遭受剝蝕，部分壓力也得到釋放；明化鎮(zhèn)組沉積時(shí)期開始，由于烴源巖達(dá)到生烴高峰，生烴作用急劇增強(qiáng)，壓力又進(jìn)一步增大；第四系平原組沉積開始，烴源巖生烴作用減弱，壓力又降低。綜上，遼西凹陷的剩余壓力演化經(jīng)歷了增壓（沙三段沉積期）—泄壓（沙一段和沙二段沉積期）—增壓（東三段—東一段沉積期）—泄壓（東一段沉積末期）—增壓（明化鎮(zhèn)組沉積期）—泄壓（平原組沉積期）3期的旋回。

（2）運(yùn)移通道遼西凹陷北洼的油氣運(yùn)移通道較為單一，以斷層為主要運(yùn)移通道，油氣在烴源巖內(nèi)生成后，在超壓的驅(qū)動(dòng)下排出，沿?cái)鄬哟瓜蜻\(yùn)移至低勢(shì)能的構(gòu)造高部位，在合適的圈閉中聚集成藏；而中洼的輸導(dǎo)體系比較復(fù)雜，運(yùn)移通道有斷層-砂體、斷層-不整合、斷層-不整合-砂體等多種類型。

由圖1可看出，遼西凹陷北洼發(fā)育2條大的長(zhǎng)期活動(dòng)斷裂，分別是遼西2號(hào)和遼西3號(hào)斷裂，晚期斷裂極少發(fā)育。其中，遼西3號(hào)斷裂為遼西凹陷北洼的控洼斷裂，遼西2號(hào)斷裂穿過遼西凹陷北洼中央，使得北洼由一個(gè)半地塹變成兩個(gè)相連的半地塹，遼西2號(hào)斷裂附近形成構(gòu)造高部位，成為油氣運(yùn)移有利指向區(qū)，油氣主要沿?cái)嗔堰M(jìn)行垂向運(yùn)移。中洼發(fā)育有長(zhǎng)期活動(dòng)斷裂，而且沙河街組沉積期、東營組沉積期和新近紀(jì)斷裂都比較發(fā)育。遼西1號(hào)和旅大4號(hào)斷裂為遼西凹陷中洼控洼斷裂，其油氣一部分沿源控?cái)嗔汛瓜蜻\(yùn)移至上部?jī)?chǔ)集層砂體，一部分沿不整合側(cè)向運(yùn)移至遼西1號(hào)斷裂后，又沿此斷裂垂向運(yùn)移至遼西低凸起。

遼西凹陷構(gòu)造演化經(jīng)歷了地殼拱張階段、裂陷階段、拗陷階段和構(gòu)造再活動(dòng)階段，發(fā)生了幕式變化的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，斷裂活動(dòng)也相應(yīng)具有多期性，沙四段—東一段沉積期，控洼斷裂活動(dòng)整體較為強(qiáng)烈，控制著遼西凹陷烴源巖的發(fā)育和分布，東一段沉積末期至明化鎮(zhèn)組沉積期，斷裂活動(dòng)相對(duì)較弱，烴源巖開始大量生排烴，此時(shí)控洼斷裂作為油源斷裂，溝通了烴源巖和儲(chǔ)集層，為油氣的運(yùn)移提供了通道，控制著遼西凹陷油氣的成藏。明化鎮(zhèn)組沉積之后，大部分油氣都已聚集成藏，此時(shí)控洼斷裂處于構(gòu)造再活動(dòng)階段，控制著油氣的再分配。生排烴期控洼斷裂的側(cè)向封閉性控制著遼西凹陷北洼和中洼的油氣運(yùn)移方向，北洼控洼斷裂在油氣生排烴期側(cè)向主要起封閉作用，因此北洼生成的油氣主要在洼內(nèi)聚集成藏；而中洼控洼斷裂在油氣生排烴期側(cè)向多起輸導(dǎo)作用，大部分油氣先進(jìn)行側(cè)向運(yùn)移然后沿?cái)嗔汛瓜蜻\(yùn)移至其東側(cè)的遼西低凸起聚集成藏。油源對(duì)比結(jié)果也證實(shí)，遼西凹陷中洼的油氣對(duì)遼西低凸起的油氣成藏作出了貢獻(xiàn)[9-10]。

5　保存條件

遼西凹陷北洼由于儲(chǔ)蓋條件優(yōu)越，泥巖單層厚度和累計(jì)厚度都比較大，能夠?qū)τ蜌庑纬捎行У姆馍w，加之晚期斷裂不甚發(fā)育，對(duì)已聚集成藏的油田或含油氣構(gòu)造基本沒有破壞作用；而遼西凹陷中洼雖也具備良好的儲(chǔ)蓋條件，但是泥巖單層厚度和累計(jì)厚度整體比北洼都要小，且遼西凹陷中洼斷層密度大于北洼，晚期斷裂較為發(fā)育，這就可能導(dǎo)致本已在中洼圈閉中聚集成藏的油氣，遭到破壞而散失，例如SZ29-4構(gòu)造和SZ30-3構(gòu)造的失利就有可能是因?yàn)閿鄬忧懈钇茐牧松w層的有效封閉，導(dǎo)致油氣往低凸起運(yùn)移、逸散。

6　結(jié)論

（1）遼西凹陷北洼烴源巖具有厚度大、有機(jī)質(zhì)豐度高、成熟度高的特點(diǎn)；而中洼烴源巖的厚度相對(duì)較小、有機(jī)質(zhì)豐度中等、成熟度較低。

（2）北洼與中洼的儲(chǔ)集層、蓋層和圈閉都比較發(fā)育，為油氣聚集提創(chuàng)造了良好條件，但北洼的儲(chǔ)集層物性、蓋層封閉能力以及圈閉幅度與面積均要好于中洼。

（3）北洼的油氣運(yùn)移條件好于中洼，北洼內(nèi)部泥巖普遍發(fā)育深、淺2套欠壓實(shí)—超壓體系，運(yùn)移通道以斷層最為重要，以垂向運(yùn)移為主；而中洼只發(fā)育淺部1套幅度和展布范圍均相對(duì)較小的欠壓實(shí)—超壓體系，輸導(dǎo)體系復(fù)雜。

（4）北洼晚期斷裂不發(fā)育，而中洼晚期斷裂發(fā)育，這對(duì)先存油氣藏具有一定的破壞作用。

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Hydrocarbon Accumulation Conditions of North Sub?Sag and Central Sub?Sag in Liaoxi Sag, Liaodong Bay Depression

YANG Baolin1,YE Jiaren1,LIU Yiming1,SHAN Chao1,XUE Haiqin2
(1.ChinaUniversity of Geosciences,a.MOE Key Laboratory of Structure and Hydrocarbon Resources,b.School of Resource,Wuhan, Hubei 430074,China;2.JiangchengCollege,ChinaUniversity of Geosciences,Wuhan,Hubei 430200,China)

The hydrocarbon accumulation conditions of north sub?sagand central sub?sagin Liaoxi sagof LiaodongBay depression was cor?related and analyzed.It is recognized that the north sub?sag is characterized by large thickness of source rocks,high organic matter abun?dance,high maturity;the reservoirs are mostly sandstone with high?super high porosity,middle?high permeability,the mud cap rock has large single layer thickness and the overpressure is widely developed,the trap closure amplitude and area are large,the migration force is sufficient,the fluid is mainly transported vertically along the faults that are undeveloped in the late stage of tectonic movement,and the oil conservation condition is good.The central sub?sag is characterized by relatively small thickness of source rocks,medium organic matter abundance,low maturity;the reservoirs are dominated by sandstone with middle porosity and low permeability,the mud cap rock has small single layer thickness,the overpressure is locally developed,the trap closure amplitude and area are relatively small,the migration force is relatively weak,the transport system is complex,the fault in the late stage of tectonic movement is developed,which has a certain of damag?es to previous existing oil?gas reservoirs.The studied result indicates that the north and central sub?sags do have basic conditions for hydro?carbon accumulation,but the north sub?sag is better than the central sub?sag in reservoir?forming condition,hence it is a favorable area for petroleum exploration in Liaoxi sag,

Bohai Bay basin;Liaoxi sag;hydrocarbon accumulation;petroleum migration;fault

TE112.41

A

1001-3873（2015）01-0025-05DOI：10.7657/XJPG20150105

2014-02-15

2014-11-03

國家科技重大專項(xiàng)（2011ZX05023-001-001）

楊寶林（1986-），男，江西贛州人，博士，油氣勘探，（Tel）13871535255（E-mail）yangbaolin.123@163.com.