薛永安 韋阿娟 彭靖淞 祝春榮 王粵川

(中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司 天津 300452)

渤海灣盆地渤海海域大中型油田成藏模式和規(guī)律*

薛永安 韋阿娟 彭靖淞 祝春榮 王粵川

(中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司 天津 300452)

渤海灣盆地渤海海域已發(fā)現(xiàn)大中型油田31個(gè)，且有9個(gè)是億噸級(jí)油田。結(jié)合前人認(rèn)識(shí)，總結(jié)這31個(gè)大中型油田的成藏模式和規(guī)律，對(duì)渤海海域大中型油田的持續(xù)發(fā)現(xiàn)，確保儲(chǔ)量增長(zhǎng)具有重要的指導(dǎo)作用。研究表明，渤海海域大中型油田具有凸起披覆型、走滑反轉(zhuǎn)型、凹中隆披覆型、陡坡斷塊型和緩坡斷鼻型等5種主要成藏模式，且具有獨(dú)特的成藏規(guī)律：緊鄰(潛在)富烴凹陷是形成大中型油田的必要條件；優(yōu)越儲(chǔ)蓋組合是形成大中型油田的保障；活動(dòng)斷裂帶特別是郯廬斷裂帶是大中型油田形成的有利聚集區(qū)帶；晚期成藏中“時(shí)-空-源”成藏條件的耦合是形成大中型油田的關(guān)鍵。

大中型油田；成藏模式；郯廬斷裂；晚期成藏；新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)

渤海灣盆地位于中國(guó)華北板塊東部，面積約20萬(wàn)km2，是中生代以來(lái)疊置在華北古生界克拉通基底上的多旋回裂谷斷陷盆地[1]。盆地四周分別受燕山褶皺帶、太行山造山帶、魯西隆起區(qū)及遼東-魯東隆起帶的限制，整體呈“菱形”。在多期伸展拉張和走滑擠壓的區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)作用下[2-3]，盆地內(nèi)凹凸相間，以陸源湖泊沉積為主，在古近紀(jì)發(fā)生多幕裂陷和沉降充填，從而形成多套優(yōu)質(zhì)烴源巖及多種類(lèi)型的優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集體[4-7]，并在盆地不同的構(gòu)造部位形成不同類(lèi)型的復(fù)式油氣聚集帶[8]。

渤海海域是渤海灣盆地現(xiàn)今的海域部分，是由遼東半島、遼河平原、華北平原和山東半島所環(huán)抱的半封閉內(nèi)海，面積7.3萬(wàn)km2，可供油氣勘探面積約5.1萬(wàn)km2，占整個(gè)渤海灣盆地面積的1/4。渤海海域經(jīng)過(guò)50多年的勘探，共鉆探井近900口，落實(shí)石油地質(zhì)儲(chǔ)量超過(guò)50億t油當(dāng)量。渤海海域油田的油氣礦產(chǎn)以石油為主，而且已發(fā)現(xiàn)的石油中重質(zhì)油占比超過(guò)70%。渤海海域目前已發(fā)現(xiàn)的大中型油田共計(jì)31個(gè)，其中有9個(gè)是億噸級(jí)油田，包括綏中36-1、旅大21-2、蓬萊9-1、蓬萊15-2、蓬萊19-3、秦皇島29-2、曹妃甸11-1、渤中25-1南和墾利10-1油田。據(jù)統(tǒng)計(jì)，渤海海域已發(fā)現(xiàn)大中型油田的儲(chǔ)量占到總儲(chǔ)量的78%，大中型油田的持續(xù)發(fā)現(xiàn)一直是渤海儲(chǔ)量增長(zhǎng)的主要?jiǎng)恿?。本文結(jié)合前人認(rèn)識(shí)，系統(tǒng)分析了31個(gè)已發(fā)現(xiàn)大中型油田的成藏模式和特征，以期總結(jié)規(guī)律，促進(jìn)渤海油氣勘探事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

1 主要成藏模式

前人對(duì)遼東灣、石臼坨、沙壘田、渤南或渤東等局部區(qū)域油田的成藏模式進(jìn)行過(guò)劃分[9-16]，包括披覆型、背斜型、反轉(zhuǎn)型和斷塊型等油藏類(lèi)型，但缺乏全渤海的基于構(gòu)造區(qū)帶的模式劃分。本文將構(gòu)造區(qū)帶與成藏特征聯(lián)系起來(lái)把渤海海域31個(gè)大中型油田的成藏模式歸納為5種：凸起披覆型、走滑反轉(zhuǎn)型、凹中隆披覆型、陡坡斷塊型和緩坡斷鼻型(表1)。

1) 凸起披覆型。該類(lèi)型成藏模式是指主要發(fā)育于繼承性凸起/潛山及其披覆構(gòu)造上的石油聚集及其成藏。渤海海域具有典型的裂陷盆地的“壘塹相間”格局，凸起和凹陷非常發(fā)育，在凸起/潛山區(qū)通常發(fā)育寬緩的背斜、半背斜、斷背斜、潛山和巖性圈閉；縱向上該類(lèi)型成藏的層位從潛山、古近系到新近系都有分布；凸起區(qū)及披覆構(gòu)造為低勢(shì)區(qū)，是石油運(yùn)移最終的指向區(qū)，常具有多洼供烴的特點(diǎn)，運(yùn)移活躍。該模式綜合成藏條件優(yōu)越，遼西低凸起綏中36-1油田、旅大5-2北油田和錦州25-1南油田，廟西北凸起蓬萊9-1油田，石臼坨凸起秦皇島32-6油田和南堡35-2油田，沙壘田凸起曹妃甸11-1等油田(表1、2)是該類(lèi)型成藏模式的典型代表。

2) 走滑反轉(zhuǎn)型。該類(lèi)型成藏模式是指主要發(fā)育于郯廬斷裂走滑反轉(zhuǎn)帶的石油聚集及其成藏。郯廬斷裂帶位于渤海海域東部、斜切遼東灣凹陷、渤中凹陷、萊東廟南等地區(qū)。漸新世郯廬斷裂大規(guī)模的右旋走滑運(yùn)動(dòng)及差異升降和“海豚”效應(yīng)產(chǎn)生了大量的斷塊、斷鼻和反轉(zhuǎn)構(gòu)造。這些構(gòu)造通常位于凹陷內(nèi)部，多面環(huán)洼，近油源，石油充注活躍；由于古近紀(jì)晚期才發(fā)生反轉(zhuǎn)，構(gòu)造區(qū)遠(yuǎn)離物源區(qū)，其古近系儲(chǔ)層通常較差，但拗陷期館陶組和明化鎮(zhèn)組具有較好的儲(chǔ)蓋組合；縱向上大量的斷層構(gòu)成了良好的垂向輸導(dǎo)體系，淺層油源條件優(yōu)越?？傊撃Ｊ绞统刹厥窃凇坝桶祭锎蛴汀?，淺層成藏條件好，郯廬斷裂遼東段金縣1-1油田，渤中段旅大21-2油田，渤南段蓬萊19-3油田、蓬萊25-6等油田(表1、2)是該類(lèi)型成藏模式的典型代表。

3) 凹中隆披覆型。該類(lèi)型成藏模式是指主要發(fā)育于凹中隆起及其披覆構(gòu)造上的石油聚集及其成藏。渤海海域“壘塹構(gòu)造”非常發(fā)育，在凹陷內(nèi)部常常還有一些幅度較低的隆起或者是凸起的傾沒(méi)端把凹陷分割成洼陷。這些洼中隆上通常具有類(lèi)似于凸起的成藏條件，發(fā)育背斜、半/斷背斜和潛山圈閉，是石油運(yùn)移的低勢(shì)區(qū)，且多面環(huán)洼，距油源非常近，石油運(yùn)移活躍；縱向上發(fā)育從潛山、古近系到新近系多套儲(chǔ)蓋組合。該模式亦具有良好的成藏條件，其典型油藏有：位于遼西北洼和遼西中洼之間的錦州25-1油田，渤中西北次洼和西南次洼之間的渤中8-4油田，渤中凹陷和黃河口凹陷之間的渤中25-1/1南油田等(表1、2)。

4) 陡坡斷塊型。該類(lèi)型成藏模式是指主要發(fā)育于凸起區(qū)靠凹陷一側(cè)陡坡帶上的石油聚集及其成藏。渤海海域大多數(shù)凹陷具有單斷或雙斷特征，因此陡坡帶常沿凸起成裙帶狀發(fā)育。陡坡帶常常發(fā)育斷塊和半背斜圈閉，距離沉降中心/生烴凹陷較近，深大斷裂發(fā)育，油源充注條件優(yōu)越；陡坡帶下可容納空間大，是砂體卸載、富砂沉積體系分布的重要區(qū)域，儲(chǔ)層十分發(fā)育，其綜合成藏條件優(yōu)越。目前已發(fā)現(xiàn)的典型油藏主要有：遼西凸起陡坡帶旅大5-2油田、遼東凸起陡坡帶旅大6-2油田、石臼坨凸起陡坡帶秦皇島29-2油田、萊北凸起陡坡帶墾利10-1油田、廟西凸起陡坡帶蓬萊15-2油田等(表1、2)。

5) 緩坡斷鼻型。該類(lèi)型成藏模式是指主要發(fā)育于凸起區(qū)向凹陷區(qū)過(guò)渡的緩坡帶上的石油聚集及其成藏。在箕狀斷陷的緩坡一側(cè)，通常形成具有滾動(dòng)背斜背景的斷階帶，發(fā)育半背斜以及具有局部高點(diǎn)背景的地層/巖性圈閉；階梯的斷裂坡折/撓曲坡折是砂體逐級(jí)卸載的有利地區(qū)，儲(chǔ)蓋組合條件好；斜坡帶是石油由凹陷向凸起區(qū)運(yùn)移的必經(jīng)之路，因此也具備良好的運(yùn)移條件。目前渤海海域已發(fā)現(xiàn)的該類(lèi)型油田較少，主要有黃河口南部緩坡帶墾利9-5/6油田和石南斜坡帶秦皇島34-3含油構(gòu)造(表1、2)。

通過(guò)以上分析可見(jiàn)，渤海海域現(xiàn)今主要的石油發(fā)現(xiàn)其成藏模式主要集中于凸起披覆型和走滑反轉(zhuǎn)型，這2種類(lèi)型主要集中在凸起區(qū)和走滑反轉(zhuǎn)帶；陡坡斷塊型、緩坡斷鼻型和凹中隆披覆型等的發(fā)現(xiàn)相對(duì)較少。隨著凸起區(qū)勘探程度越來(lái)越高、可供勘探的目標(biāo)越來(lái)越少，勘探程度較低的斜坡帶、陡坡帶和凹陷區(qū)逐漸成為了現(xiàn)今渤海海域勘探的主戰(zhàn)場(chǎng)，陡坡斷塊型、緩坡斷鼻型和凹中隆披覆型將具有較大的勘探潛力(表1、2)。

表1 渤海海域大中型油田油藏特征統(tǒng)計(jì)

表2 渤海海域大中型油田典型成藏模式特征

Table 2 Statistics of typical reservoir mode characteristic of large-middle oilfields in Bohai sea

2 主要成藏規(guī)律

1)緊鄰富烴凹陷(潛在富烴凹陷)是形成大中型油田的必要條件。

受沉積旋回性影響，渤海海域發(fā)育沙河街組、東營(yíng)組2套優(yōu)質(zhì)烴源巖[9,15-16]，有機(jī)質(zhì)類(lèi)型普遍為Ⅰ型、Ⅱ1型和Ⅱ2型，總有機(jī)碳含量2%～4%(圖1、2)。沙河街組烴源巖具有高伽馬蠟烷(沙一、四段較高，沙三段較低)、高C304-甲基甾烷、低C19/C23三環(huán)萜烷比值和低C24四環(huán)萜烷的特征；而東營(yíng)組具有低伽馬蠟烷、低C304-甲基甾烷、高C19/C23三環(huán)萜烷比值和高C24四環(huán)萜烷的特征(圖3)。

圖1 渤海海域烴源巖特征對(duì)比

圖2 渤海海域烴源巖類(lèi)型

圖3 渤海海域主要烴源巖生物標(biāo)志化合物特征

渤中凹陷油源對(duì)比研究表明：該凹陷具有三環(huán)帶差異聚集規(guī)律，內(nèi)環(huán)洼陷帶以東營(yíng)組油源為主，中環(huán)斜坡帶以沙河街組與東營(yíng)組混源為主，外環(huán)凸起帶以沙河街組油源為主。具有明顯的“內(nèi)新、中混、外老”特征(圖4)，這一特征可能與沙河街組—東營(yíng)組油源由老到新順序充注有關(guān)。多層系的優(yōu)質(zhì)烴源巖大大提高了渤中凹陷的勘探潛力。

遼中、渤中和黃河口凹陷均發(fā)育沙河街組、東營(yíng)組優(yōu)質(zhì)烴源巖，是渤海海域三大富烴凹陷(圖5)，其資源量占渤海海域總資源量的62%?，F(xiàn)在已發(fā)現(xiàn)的31個(gè)大中型油田中，有29個(gè)集中于該三大凹陷(表1)。可見(jiàn)，繼續(xù)圍繞富烴凹陷或潛在富烴凹陷尋找大中型油田仍是渤海海域未來(lái)的勘探方向。

2)優(yōu)越儲(chǔ)蓋組合是形成大中型油田的保障。

渤海油田的勘探層系主要包括以新近系明下段、館陶組為主的上組合層系，以古近系東營(yíng)組、沙河街組為主的中組合層系及以潛山為主的下組合層系[4,17-18]。

上組合層系主要為館陶組河流相砂體與明化鎮(zhèn)組下部淺水三角洲砂泥巖互層組成的良好儲(chǔ)蓋組合。受新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的控制，上組合層系是凸起披覆型、凹中隆型和走滑反轉(zhuǎn)型等成藏模式的主要儲(chǔ)蓋組合。中組合層系包括沙河街組上部辮狀河三角洲儲(chǔ)層和東營(yíng)組三段湖相泥巖組成的儲(chǔ)蓋組合、東營(yíng)組一段辮狀河三角洲砂泥巖互層儲(chǔ)蓋組合，這是陡坡斷塊型、緩坡斷階型、凹中反轉(zhuǎn)型和凸起披覆型等成藏模式的主要儲(chǔ)蓋組合。下組合層系為潛山頂部風(fēng)化殼和古近系湖相泥巖組成的儲(chǔ)蓋組合，這是凸起披覆型、緩坡斷階型和陡坡斷塊型等成藏模式的主要儲(chǔ)蓋組合。

多旋回、多巖性?xún)?chǔ)蓋組合是渤海海域大中型油田形成的保障(表3)。其中，遼東灣石油成藏以中組合為主，渤中、黃河口凹陷、渤東和廟西等環(huán)渤中圍區(qū)石油主要分布在上組合。目前，渤海海域有60%的油氣發(fā)現(xiàn)集中于上組合，而中下組合埋藏較深，勘探程度較低，仍具有較大的勘探潛力。

圖4 環(huán)渤中區(qū)域油源對(duì)比

圖5 渤海海域各凹陷資源潛力對(duì)比

3) 活動(dòng)斷裂帶(特別是郯廬斷裂帶)是大中型油田分布的有利區(qū)帶。

渤海灣盆地是在印支期華北板塊和揚(yáng)子板塊碰撞之后穩(wěn)定地臺(tái)逐漸解體，以及燕山晚期逐漸開(kāi)始裂陷形成的新生代進(jìn)一步發(fā)育、消亡的裂谷盆地。盆地?cái)嗔咽职l(fā)育，其中郯廬斷裂在盆地演化過(guò)程中始終起著環(huán)太平洋域俯沖方向變化和喜馬拉雅構(gòu)造運(yùn)動(dòng)華北板塊向東擠出的區(qū)域應(yīng)力協(xié)調(diào)的作用，經(jīng)歷了由燕山期左旋撕裂到新生代右旋拉分的過(guò)程，斷裂帶圍區(qū)派生斷裂發(fā)育[2,19]。由此可見(jiàn)，渤海海域同時(shí)具有拉分和走滑構(gòu)造及斷裂特征，盆地破碎、斷裂發(fā)育[20-23]。

表3 渤海海域大中型油田儲(chǔ)蓋組合統(tǒng)計(jì)

郯廬斷裂帶是渤海東部一條北東向的走滑斷裂帶(圖6)，迄今已經(jīng)有了60多年的研究歷史，其成因和演化對(duì)渤海一系列中新生代盆地的形成和演化起著重要的控制作用[2,9,23-26]。龔再升 等[24,27]以新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)控制渤海海域晚期油氣成藏的思想為指導(dǎo)，進(jìn)一步深化了郯廬斷裂帶對(duì)渤海海域油氣成藏控制的研究。郯廬斷裂帶附近是渤海海域油氣分布的主要區(qū)域，目前渤海海域已發(fā)現(xiàn)石油探明儲(chǔ)量的60%都與郯廬斷裂有關(guān)(圖6、表4)。

圖6 郯廬斷裂帶油氣田分布[26]

表4 郯廬斷裂帶油田分布統(tǒng)計(jì)

郯廬斷裂對(duì)石油成藏的控制主要體現(xiàn)在以下方面：①控?zé)N源，郯廬斷裂帶新生代的劇烈活動(dòng)，導(dǎo)致了古近系烴源巖的形成和演化；②控圈閉，郯廬斷裂帶活動(dòng)頻繁，在走滑拉分和擠壓應(yīng)力的控制下，形成了大量呈線狀分布的斷鼻型、反轉(zhuǎn)型和披覆型圈閉；③控儲(chǔ)層，郯廬斷裂的活動(dòng)改變了圍區(qū)的古地貌格局，進(jìn)而控制了沉積體系和儲(chǔ)層的分布；④控運(yùn)移，郯廬斷裂帶新生代以來(lái)的多期活動(dòng)形成了大量的運(yùn)移斷層，且斷裂帶泵吸效應(yīng)明顯，油氣運(yùn)移活躍。

郯廬斷裂帶優(yōu)越的成藏條件使其形成了豐富的成藏模式，其主斷裂帶主要的成藏模式為走滑反轉(zhuǎn)型和陡坡斷塊型，如蓬萊19-3、蓬萊25-6、金縣1-1和旅大6-2等油田；而在郯廬斷裂帶周緣主要為凸起披覆型和凹中隆型，如綏中36-1、錦州25-1南、錦州25-1和蓬萊9-1等油田。

4)晚期成藏中“時(shí)-空-源”成藏條件的耦合是形成大中型油田的關(guān)鍵。

油氣晚期—超晚期成藏是中國(guó)含油氣盆地的重要特點(diǎn)[24,28-31]。受烴源巖大規(guī)模排烴和構(gòu)造運(yùn)動(dòng)時(shí)空耦合的影響，渤海海域絕大多數(shù)油田以油氣晚期成藏為主[9,24,27,32-38]，其大中型油田也基本都是晚期成藏，且普遍具有“時(shí)-空-源”成藏條件的良好耦合關(guān)系。具體表現(xiàn)為：

①中新世以來(lái)沙河街組和東營(yíng)組烴源巖大規(guī)模生排烴，渤海海域成藏時(shí)間較晚(圖7)；

②新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)使得渤海海域淺層形成了一系列的圈閉；

③新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)中斷裂大量發(fā)育，一方面大量破壞、調(diào)整了之前形成的油藏，另一方面為淺層石油的聚集提供了良好的運(yùn)移通道；

④渤海海域在新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)時(shí)進(jìn)入拗陷期，在明化鎮(zhèn)組發(fā)育了大量的淺水三角洲沉積，儲(chǔ)蓋組合良好；

⑤由于成藏時(shí)間較晚，因此至今渤海海域很多油田仍處于運(yùn)-逸的動(dòng)平衡中，油藏形成時(shí)間晚，對(duì)保存條件的要求相對(duì)較小(相對(duì)于中國(guó)西部的油藏)。

綜上所述，晚期成藏是源控論“瓜熟蒂落”的必然結(jié)果，渤海海域(特別是環(huán)渤中地區(qū))晚期成藏中“時(shí)-空-源”成藏條件的耦合，使得渤海這個(gè)保存條件較差的“碎盤(pán)子”在現(xiàn)今地質(zhì)時(shí)期的活動(dòng)斷裂帶仍具有良好的成藏條件；同時(shí)，作為晚期成藏中“時(shí)-空-源”成藏條件耦合最好的層系，上組合新近系勘探層系是渤海海域石油聚集最主要的層系。

圖7 渤海海域包裹體均一溫度與埋藏史及熱史對(duì)照

3 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)渤海海域大中型油田的成藏模式和規(guī)律進(jìn)行全面總結(jié)，可為國(guó)內(nèi)外裂陷盆地早期油氣勘探提供重要借鑒。渤海海域具有烴源充足、儲(chǔ)蓋豐富、斷裂及其圈閉發(fā)育和油氣運(yùn)移活躍等良好的油氣地質(zhì)條件，但目前的探明率僅為35%，勘探潛力巨大。根據(jù)渤海油田中長(zhǎng)期發(fā)展的需要，大中型油氣田的發(fā)現(xiàn)對(duì)于增儲(chǔ)上產(chǎn)非常重要，因此，努力尋找大中型油氣田仍然是渤海海域下一步勘探的重要指導(dǎo)思想。目前渤海油田的油氣勘探已經(jīng)逐漸由凸起區(qū)向緩坡帶、陡坡帶和凹陷區(qū)挺進(jìn)，其中陡坡斷塊型、凹中隆型和走滑反轉(zhuǎn)型都是下一步勘探發(fā)現(xiàn)大中型油氣田可能的重要成藏模式，但受勘探程度的制約，目前的發(fā)現(xiàn)相對(duì)較少，還須進(jìn)一步重點(diǎn)勘探。

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(編輯：周雯雯)

Accumulation models and regularities of large-middle scale oilfields in Bohai sea, Bohai Bay basin

Xue Yongan Wei Ajuan Peng Jingsong Zhu Chunrong Wang Yuechuan

(TianjinBranchofCNOOCLtd.,Tianjin300452,China)

Thirty-one large-middle scale oilfields including 9 oilfields with hundreds of millions of tons reserves are discovered in Bohai sea, Bohai Bay basin. Combined with the previous research, hydrocarbon accumulation models and laws of the 31 large-middle oilfields are summarized, which can provide an important role to guide continuous discoveries of large-middle scale oilfields and ensure the reserve growth. Studies show that there are five hydrocarbon accumulation models of the large-middle scale oilfields in Bohai sea including drape anticline type, strike-slip inversion type, uplift of the sag-draped type, steep slope-fault block type and gentle slope-fault nose type, which possess the unique accumulation regulations: adjacent to (potential) hydrocarbon rich sag is the essential; the superior reservoir-seal assemblages are the important guarantee; active fault zone, especially Tan-lu fault zone is favorable hydrocarbon accumulation belt; the coupling of time-space-source in late hydrocarbon accumulation is the key．

large-middle scale oilfield; accumulation model; Tan-lu fault; late hydrocarbon accumulation; neotectonic movement

薛永安，男，博士，教授級(jí)高級(jí)工程師，現(xiàn)任渤海石油管理局總地質(zhì)師，長(zhǎng)期從事海上油氣勘探研究與管理工作。地址：天津市濱海新區(qū)渤海石油路688號(hào)海洋石油大廈(郵編：300452)。

1673-1506(2016)03-0010-10

10.11935/j.issn.1673-1506.2016.03.002

TE122

A

2015-11-20 改回日期：2016-03-04

*“十二五”國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)“渤海海域大中型油氣田地質(zhì)特征(編號(hào)：2011ZX05023-006-002)”部分研究成果。

薛永安,韋阿娟,彭靖淞，等.渤海灣盆地渤海海域大中型油田成藏模式和規(guī)律[J].中國(guó)海上油氣，2016,28(3)：10-19.

Xue Yongan,Wei Ajuan,Peng Jingsong,et al.Accumulation models and regularities of large-middle scale oilfields in Bohai sea, Bohai Bay basin[J].China Offshore Oil and Gas,2016,28(3):10-19.