江尚昆，吳昊明，曾金昌，鄧 輝，趙弟江

(1.中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司，天津 300452；2.中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司，天津 300452)

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遼西低凸起中段潛山油氣差異富集及主控因素

江尚昆1，吳昊明1，曾金昌1，鄧 輝2，趙弟江1

(1.中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司，天津 300452；2.中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司，天津 300452)

以鉆井、地球化學(xué)、流體包裹體及磷灰石裂變徑跡等資料為基礎(chǔ)，分析了遼西低凸起中段錦州25-1S和綏中36-1潛山油氣成藏條件及差異性，重點(diǎn)對(duì)油氣來(lái)源、成藏期次、油氣充注過(guò)程以及保存條件進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：錦州25-1S和綏中36-1潛山雖然儲(chǔ)層、油源和輸導(dǎo)條件略有不同，但造成油氣差異富集的主控因素是保存條件；錦州25-1S潛山發(fā)育優(yōu)越的區(qū)域蓋層，且邊界斷層的活動(dòng)性與油氣運(yùn)移、成藏的匹配關(guān)系良好；綏中36-1潛山蓋層條件較差，更重要的是邊界斷層在油氣成藏時(shí)期活動(dòng)性過(guò)強(qiáng)，造成油氣向東營(yíng)組調(diào)整，是綏中36-1潛山構(gòu)造高部位沒(méi)有大規(guī)模油氣富集的主要原因。分析該地區(qū)潛山油氣富集的主控因素，指出斜坡區(qū)是綏中36-1潛山勘探的重要方向，對(duì)該區(qū)潛山油氣勘探具有一定的指導(dǎo)意義。

潛山；油氣成藏；差異富集；主控因素；保存條件；遼西低凸起

0 引 言

隨著潛山油氣藏被大量發(fā)現(xiàn)，潛山已成為中國(guó)重要的油氣勘探領(lǐng)域。前人對(duì)潛山油氣藏進(jìn)行了大量的研究，在潛山油氣藏的形成條件、分布規(guī)律、主控因素以及形成模式等方面，取得了一系列成果[1-3]。潛山圈閉能否成藏以及成藏的規(guī)模受烴源巖、儲(chǔ)集層、蓋層以及輸導(dǎo)體系等成藏條件的共同控制，是一系列成藏要素時(shí)空匹配的綜合結(jié)果[3-6]，不同潛山油氣藏的主控因素具有差異性[7-9]。

渤海海域遼西低凸起中段錦州25-1S和綏中36-1潛山油氣規(guī)模差異大。錦州25-1S潛山石油地質(zhì)儲(chǔ)量超過(guò)5 000×104m3，而綏中36-1下古生界潛山共8口探井，其中7口井見(jiàn)到油氣顯示，SZ36-1-B井潛山段油氣顯示長(zhǎng)達(dá)170 m，但僅在SZ36-1-A井發(fā)現(xiàn)14 m油層，油氣儲(chǔ)量規(guī)模小，與錦州25-1S潛山形成鮮明的對(duì)比。通過(guò)對(duì)遼西低凸起中段錦州25-1S和綏中36-1潛山油氣成藏條件及差異性進(jìn)行分析，并對(duì)油氣來(lái)源、成藏期次、油氣充注過(guò)程以及保存條件進(jìn)行研究，總結(jié)該區(qū)潛山油氣富集的主控因素，對(duì)遼西低凸起潛山勘探及綏中36-1潛山的進(jìn)一步評(píng)價(jià)具有實(shí)際指導(dǎo)意義。

1 區(qū)域概況

遼西低凸起位于渤海海域東北部的遼東灣坳陷，為北東—南西向展布的狹長(zhǎng)條帶，西以遼西1、2號(hào)斷層為邊界，與遼西凹陷形成不對(duì)稱的斷塊翹傾潛山，東以斜坡區(qū)與遼中凹陷組成箕狀凹陷—斷塊潛山構(gòu)造[10]。遼西低凸起中段由北至南為錦州25-1S、綏中36-1潛山(圖1)。錦州25-1S潛山為太古界變質(zhì)巖，綏中36-1潛山為下古生界寒武系—奧陶系碳酸鹽巖，往東側(cè)斜坡區(qū)逐漸過(guò)渡為中生界火山巖。遼西低凸起緊鄰的遼西凹陷和遼中凹陷是遼東灣坳陷主要生烴凹陷，主力烴源巖為沙河街組烴源巖。已鉆井生烴史分析表明，遼中凹陷沙河街組東一段烴源巖在沉積初期開(kāi)始排烴；遼西凹陷沙河街組東一段烴源巖在沉積末期進(jìn)入排烴階段[11]。遼西低凸起中段潛山構(gòu)造形成期早于烴源巖主生排烴期，是油氣運(yùn)移的指向區(qū)，成藏條件優(yōu)越。

圖1 遼西低凸起中段構(gòu)造位置

2 潛山儲(chǔ)層特征

錦州25-1S潛山油氣主要分布于沙河街組和太古界。其中，該潛山油藏為底水塊狀裂縫性油藏，是目前渤海海域儲(chǔ)量最大、產(chǎn)量最高的大型變質(zhì)巖油藏，儲(chǔ)層以斜長(zhǎng)片麻巖、二長(zhǎng)片麻巖及其形成的碎裂巖為主，儲(chǔ)集空間為孔隙和裂縫，測(cè)試平均日產(chǎn)油高達(dá)300.0 m3/d，實(shí)測(cè)巖心孔隙度為1.0%～11.7%，平均為6.9%，反映錦州25-1S潛山變質(zhì)巖具有良好的儲(chǔ)集性能。

綏中36-1潛山油氣主要分布于東二下亞段，石油地質(zhì)儲(chǔ)量近3×108m3，油藏規(guī)模小，但在SZ36-1-A井油層DST測(cè)試獲得了168.3 m3/d的產(chǎn)能。鉆井揭示綏中36-1潛山碳酸鹽巖儲(chǔ)層較為發(fā)育，儲(chǔ)集空間以裂縫和溶蝕孔洞為主，潛山頂部巖心實(shí)測(cè)孔隙度為1.6%～20.6%，平均為8.1%；油層段測(cè)井解釋孔隙度為9.5%～16.0%，平均為12.2%，儲(chǔ)層物性較好。因此，綏中36-1潛山儲(chǔ)層物性條件不是造成其油氣規(guī)模小的原因。

3 潛山油氣來(lái)源

錦州25-1S及綏中36-1潛山的油源問(wèn)題前人做過(guò)深入研究[11-12]，認(rèn)為錦州25-1S潛山原油主要來(lái)自遼西凹陷和遼中凹陷沙河街組烴源巖，具有雙向油源供烴特征；綏中36-1東二下亞段原油主要來(lái)自遼中凹陷沙河街組烴源巖，具有單向供烴的特征。綏中36-1下古生界潛山原油的伽馬蠟烷豐度中等，4-甲基甾烷豐度中等，含有一定量的甲藻甾烷，αααRC27、αααRC28、αααRC29規(guī)則甾烷呈“V”字型等特征，與綏中36-1潛山主體原油特征基本一致，具有相同的油氣來(lái)源。因此，認(rèn)為綏中36-1潛山油氣來(lái)自遼中凹陷沙河街組烴源巖。

4 潛山油氣成藏期次

遼西低凸起中段錦州25-1S和綏中36-1潛山烴類包裹體均一化溫度為80.0～140.0 ℃，遠(yuǎn)高于包裹體現(xiàn)今所處的地層溫度(59.0～70.0 ℃)，這可能與該區(qū)東一段沉積末期發(fā)生大規(guī)模的構(gòu)造抬升有關(guān)。該期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)造成遼西低凸起中段東一段和部分東二段地層遭受剝蝕，但剝蝕量一直存在較大的爭(zhēng)議。采用磷灰石裂變徑跡分析方法對(duì)該區(qū)進(jìn)行熱史模擬(圖2)，結(jié)果表明，約24 Ma時(shí)，樣品溫度為94.4 ℃，此后由于地層抬升剝蝕，至18 Ma時(shí)，樣品溫度為40.7 ℃，其后由于構(gòu)造沉降而逐漸埋藏，溫度逐漸升高，到現(xiàn)今樣品溫度為84.2 ℃。24 Ma至18 Ma期間，由于地層的抬升造成溫度降低53.7 ℃，結(jié)合該區(qū)熱演化史及地溫梯度(35～40 ℃/km)，計(jì)算剝蝕量約為1 342～1 534 m，反映遼西低凸起在東一段沉積末期發(fā)生強(qiáng)烈的區(qū)域隆升。磷灰石裂變徑跡的模擬結(jié)果表明，漸新世以來(lái)，遼西低凸起中段潛山儲(chǔ)層所經(jīng)歷的最大埋深和最高古地溫均在東一段沉積末期。

圖2 遼西低凸起中段磷灰石裂變徑跡模擬熱史曲線(JZ25-1S-C井，Ar，1828.96m，位置見(jiàn)圖1)

研究表明，錦州25-1S和綏中36-1潛山油氣成藏時(shí)間為20～24 Ma，相當(dāng)于東一段沉積末期。利用流體包裹體熱動(dòng)力學(xué)模擬技術(shù)[13-15]恢復(fù)錦州25-1S潛山包裹體捕獲時(shí)的地層壓力系數(shù)為1.10～1.69，大多集中在1.20～1.40(表1)，反映油氣大規(guī)模充注期地層普遍存在超壓。這種超壓代表了油氣充注的規(guī)模和強(qiáng)度，為生烴增壓流體的高壓充注。

表1 JZ25-1S-C井包裹體捕獲壓力及壓力系數(shù)計(jì)算結(jié)果

5 潛山油氣輸導(dǎo)體系

遼西1、2號(hào)斷層以及不整合面構(gòu)成了遼西低凸起中段潛山油氣運(yùn)移主要的輸導(dǎo)體系。

遼西凹陷烴源巖生成的油氣向遼西低凸起大規(guī)模運(yùn)移的時(shí)間在東一段沉積時(shí)期。遼西1號(hào)斷層從沙三段至東一段斷層生長(zhǎng)指數(shù)最低為1.3～1.4，具有較強(qiáng)的活動(dòng)性，能為遼西凹陷生成的油氣垂向運(yùn)移起輸導(dǎo)作用；遼西2號(hào)斷層在東一段活動(dòng)性整體較弱，但局部位置斷層生長(zhǎng)指數(shù)可達(dá)1.2，具有一定的輸導(dǎo)作用。因此，遼西1、2號(hào)斷層的部分位置能為東一段油氣從遼西凹陷運(yùn)移至潛山起輸導(dǎo)作用。

不整合對(duì)遼中凹陷主力烴源巖生成的油氣向遼西低凸起運(yùn)移起關(guān)鍵作用，其滲透率較高的不整合面是油氣運(yùn)移的主要通道。錦州25-1S潛山風(fēng)化帶儲(chǔ)層物性好，測(cè)井解釋孔隙度平均為9.3%，最高超過(guò)20.0%，且在東側(cè)斜坡區(qū)鉆探的JZ25-2-E和JZ25-2-F井(圖1)在潛山均有油氣顯示。綏中36-1潛山東側(cè)斜坡區(qū)鉆探的SZ36-1-B井在潛山油氣顯示達(dá)170 m，鉆井取心實(shí)測(cè)孔隙度平均為8.1%，最高可達(dá)20.6%。由此可見(jiàn)，遼西低凸起中段潛山不整合面具有良好的孔滲性，且經(jīng)歷過(guò)大規(guī)模的油氣運(yùn)移，是遼中凹陷烴源巖生成的油氣向遼西低凸起側(cè)向運(yùn)移的重要通道和儲(chǔ)集空間。

6 潛山油氣保存條件

錦州25-1S潛山發(fā)育東二下亞段—東三段和沙三段2套區(qū)域蓋層，尤其是東二下亞段—東三段為厚度巨大且分布廣泛的超壓湖相泥巖，厚度約為220～550 m，地層壓力系數(shù)超過(guò)1.5，為下伏沙河街組和潛山油氣提供極好的區(qū)域蓋層。錦州25-1S潛山和沙河街組原油密度為0.864～0.901 g/cm3，部分遭受生物降解作用，但總體保存較好，反映了蓋層條件的優(yōu)越性。綏中36-1潛山多缺失沙河街組，部分缺失東三段，東三段潛山高部位厚度為79～267 m，大部分為79～110 m，厚度較薄，沉積相為濱淺湖相，泥巖質(zhì)量較差，且地層壓力為正常壓力系統(tǒng)，封蓋能力較差。綏中36-1潛山原油密度為0.923 g/cm3，大部分遭受生物降解作用，反映了該區(qū)蓋層條件較差。

錦州25-1S和綏中36-1潛山油氣成藏期為東一段沉積末期，邊界斷層在館陶組及之后的沉積時(shí)期的活動(dòng)性決定油氣能否成藏及油藏能否保存。遼西1號(hào)斷層在明化鎮(zhèn)沉積時(shí)期基本不活動(dòng)，潛山油藏主要受其在館陶組沉積時(shí)期的活動(dòng)性影響。遼西1號(hào)斷層在館陶組沉積時(shí)期的活動(dòng)性表現(xiàn)出分段性，在錦州25-1S潛山活動(dòng)性較弱，對(duì)油氣起封堵作用，油藏得以保存；在綏中36-1潛山斷層生長(zhǎng)指數(shù)約為1.4，仍有過(guò)強(qiáng)的活動(dòng)性，對(duì)油氣起輸導(dǎo)作用，油氣輸導(dǎo)至東營(yíng)組成藏。遼西2號(hào)斷層在東一段沉積末期以后基本不活動(dòng)，起封堵作用。

錦州25-1S潛山相對(duì)于綏中36-1潛山具有更加優(yōu)越的泥巖封蓋條件，且邊界斷層活動(dòng)性與油氣成藏具有良好的匹配關(guān)系，而綏中36-1潛山油藏蓋層條件不理想，更重要的是邊界斷層在油氣成藏期持續(xù)活動(dòng)，對(duì)潛山油藏起破壞作用。

7 潛山油氣成藏主控因素及成藏模式

通過(guò)對(duì)成藏要素、成藏過(guò)程和油氣富集主控因素的分析可以看出，錦州25-1S和綏中36-1潛山油氣成藏模式有所差異(圖3)。

錦州25-1S潛山油氣成藏條件優(yōu)越，與之形成鮮明對(duì)比的是綏中36-1潛山，僅有少量的油氣發(fā)現(xiàn)。通過(guò)儲(chǔ)層、油源、油氣輸導(dǎo)體系、成藏期次和保存條件等方面的對(duì)比研究認(rèn)為，綏中36-1潛山儲(chǔ)層發(fā)育，油源充足，斜坡區(qū)發(fā)育良好的油氣輸導(dǎo)體系，與錦州25-1S潛山具有相似的油氣充注和成藏時(shí)期，但兩者油氣保存條件存在很大的差異。錦州25-1S潛山發(fā)育極好的蓋層條件，邊界斷層的活動(dòng)性與油氣運(yùn)移、成藏的匹配關(guān)系良好，而綏中36-1潛山蓋層條件較差，邊界斷層在油氣成藏時(shí)期活動(dòng)性過(guò)強(qiáng)，造成油氣向東營(yíng)組調(diào)整。因此，油氣的保存條件，尤其是邊界斷層的活動(dòng)性與油氣成藏時(shí)期的匹配關(guān)系是遼西低凸起中段潛山油氣差異富集的主控因素。

圖3 錦州25-1S和綏中36-1潛山油氣成藏模式

錦州25-1S潛山油藏為雙源混合型成藏模式(圖3a)，來(lái)自遼中和遼西凹陷的油氣分別通過(guò)不整合面和遼西1、2號(hào)斷層部分位置輸導(dǎo)。在油氣主要成藏時(shí)期邊界斷層活動(dòng)性微弱，加之該區(qū)發(fā)育優(yōu)質(zhì)的區(qū)域蓋層條件，為潛山油藏提供了極為優(yōu)越的保存條件，從而形成了現(xiàn)今大型潛山油藏。綏中36-1潛山油藏為單源單向成藏模式(圖3b)，由于遼西1號(hào)斷層在油氣成藏時(shí)期具有較強(qiáng)的活動(dòng)性，從遼中凹陷沿不整合面運(yùn)移至潛山的油氣通過(guò)邊界斷層調(diào)整至東營(yíng)組成藏，僅在潛山高部位局部地區(qū)保留規(guī)模較小的油藏。

綏中36-1潛山高部位油氣成藏受邊界斷層活動(dòng)性的控制，潛力有限，但斜坡區(qū)不受邊界斷層的影響，發(fā)育中生界火山巖地層圈閉、下古生界碳酸鹽巖地層和斷塊圈閉等多種類型的圈閉(圖3b)，且位于油氣運(yùn)移通道上，成藏條件有利，具有較大的勘探潛力，是該區(qū)潛山勘探的重要方向。

8 結(jié) 論

(1) 磷灰石裂變徑跡分析表明，遼西低凸起中段在東一段沉積末期區(qū)域抬升，地層剝蝕厚度大，油氣主要成藏期在東一段沉積末期。

(2) 流體包裹體熱動(dòng)力學(xué)模擬計(jì)算表明，東一段沉積時(shí)期油氣高壓充注，地層普遍存在超壓，油氣充注的規(guī)模和強(qiáng)度大。

(3) 油氣的保存條件，尤其是邊界斷層與油氣運(yùn)移和成藏的匹配關(guān)系是遼西低凸起中段潛山構(gòu)造油氣差異富集的主控因素。

(4) 錦州25-1S和綏中36-1潛山具有不同的油氣成藏模式，錦州25-1S潛山油藏為雙源混合型成藏模式，綏中36-1潛山油藏為單源單向成藏模式，斜坡區(qū)發(fā)育的多種類型的潛山圈閉，具有較大的勘探潛力。

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編輯 黃華彪

20160519；改回日期：20160909

國(guó)家科技重大專項(xiàng)“渤海海域大中型油氣田地質(zhì)特征”(2011ZX05023-006-002)

江尚昆(1982-)，男，工程師，2005年畢業(yè)于中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)石油工程專業(yè)，2008年畢業(yè)于該校油氣田開(kāi)發(fā)工程專業(yè)，獲碩士學(xué)位，現(xiàn)主要從事石油地質(zhì)綜合研究工作。

10.3969/j.issn.1006-6535.2016.06.012

TE122.3

A

1006-6535(2016)06-0055-05