劉成楨，姜 平，姜治群

(1.長(zhǎng)江大學(xué)， 湖北 武漢 430100；2.中國(guó)石化勝利油田分公司，山東 德州 251507；3.中電科海洋信息技術(shù)研究院有限公司，北京 102249)

0 引 言

黃河口凹陷位于渤海灣盆地環(huán)渤中坳陷，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)BZ28-34、BZ25-1S、KL3-2等大中型油氣田，油氣儲(chǔ)量超過(guò)6×108m3，展現(xiàn)了巨大的油氣資源勘探潛力[1]。黃河口凹陷古近系地層油氣富集與構(gòu)造活動(dòng)關(guān)系密切，油氣富集層系主要為明化鎮(zhèn)組下段和沙河街組[2]。新近系它源油氣成藏具有特殊性，油氣時(shí)空分布特征較復(fù)雜，油氣生成、運(yùn)移、聚集整個(gè)過(guò)程與斷裂體系活動(dòng)史相互匹配，尤其是在成藏關(guān)鍵期，活動(dòng)的油源斷裂更是控制了油氣的時(shí)空分布[3-4]。近幾年，部分學(xué)者針對(duì)黃河口凹陷油氣資源分布[5]、斷裂控藏[6-11]、沉積與儲(chǔ)層特征[12-13]、構(gòu)造演化與斷裂組合特征[14]等方面做了大量基礎(chǔ)工作和有益的探討，但針對(duì)凹陷古近系與新近系成藏主控因素與富集規(guī)律的研究相對(duì)較少。因此，從優(yōu)質(zhì)烴源巖時(shí)空分布、油源斷裂發(fā)育特征、排烴期斷裂活動(dòng)強(qiáng)度、區(qū)域性蓋層4個(gè)方面分析其對(duì)古近系與新近系成藏的控制作用，最終明確古近系與新近系油氣成藏特征，為下步勘探開(kāi)發(fā)提供技術(shù)指導(dǎo)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

黃河口凹陷繼承于中生代盆地基底之上，被渤南低凸起、萊北低凸起、墾東凸起所夾持，凹陷總體面積為3 300 km2，基底最大埋深可達(dá)7 000 m，受NNE向郯廬斷裂和NWW向張家口-蓬萊斷裂的影響，形成現(xiàn)今“三凸夾一凹”的構(gòu)造格局(圖1)。郯廬斷裂的3個(gè)分支在凹陷均有發(fā)育，以郯廬斷裂中支為界，將整個(gè)凹陷劃分為中央走滑構(gòu)造轉(zhuǎn)化帶和黃河口東、西2個(gè)次洼，剖面上表現(xiàn)為北斷南超的箕狀凹陷。

黃河口凹陷與渤海灣盆地構(gòu)造演化過(guò)程具有一定的相似性，新生代經(jīng)歷了多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，具體可以劃分為3期構(gòu)造演化，即古近紀(jì)2期裂陷(Ek—Es4、Es3—Ed)和新近紀(jì)拗陷期(Ng—Qp)。以東營(yíng)組與館陶組構(gòu)造層序界面為界，自上而下劃分為斷陷構(gòu)造層和坳陷構(gòu)造層，多期構(gòu)造演化使盆地結(jié)構(gòu)上具有典型斷陷和坳陷疊置結(jié)構(gòu)，其構(gòu)造演化具有多幕裂陷、多旋回疊加、多成因機(jī)制復(fù)合的特征。新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，晚期構(gòu)造沉降速率明顯加快，使得新生代斷裂體系具有多期次、多方向、多性質(zhì)疊加復(fù)合特征。斷裂按走向可劃分為NNE向、NWW向與近EW、NE向3組優(yōu)勢(shì)方向斷裂。目前鉆井鉆遇的新生界層系較為齊全，包括古近系孔店組(E2k)、沙河街組(E2s)、東營(yíng)組(E3d)，新近系館陶組(N1g)、明化鎮(zhèn)組(N2m)及第四系平原組(Qp)。

圖1 黃河口凹陷平面構(gòu)造

2 成藏主控因素

2.1 優(yōu)質(zhì)烴源巖時(shí)空分布

“源控論”強(qiáng)調(diào)油氣田環(huán)繞生油中心分布，并受生油區(qū)的嚴(yán)格控制，油氣藏分布圍繞生油中心呈環(huán)帶狀分布，尤其是優(yōu)質(zhì)烴源巖時(shí)空分布更是控制了大型油田的分布，有利構(gòu)造離優(yōu)質(zhì)烴源巖越近，圈閉供烴能力越強(qiáng)，油藏儲(chǔ)量潛力越大。此次研究將結(jié)合烴源巖沉積厚度、TOC、Ro指標(biāo)圈定黃河口凹陷優(yōu)質(zhì)烴源巖的時(shí)空分布。

古近紀(jì)沉積期，渤海灣盆地經(jīng)歷了強(qiáng)烈的裂陷階段，黃河口凹陷沉積的暗色泥巖主要分布在沙三中段、沙一段及東三段。不同層系、不同井位烴源巖有機(jī)質(zhì)的干酪根類型分析結(jié)果表明，黃河口凹陷干酪根類型主要為II1型與II2型。BZ25-1-5井和BZ29-4-4井沙三段烴源巖TOC為1.0%～5.0%，屬優(yōu)質(zhì)生油類型；東營(yíng)組烴源巖TOC為0.5%～2.0%，屬中—優(yōu)質(zhì)生油類型。從S1+S2指標(biāo)來(lái)看，沙河街組烴源巖生油潛力優(yōu)于東營(yíng)組烴源巖。從烴源巖Ro指標(biāo)來(lái)看，現(xiàn)今烴源巖均已達(dá)到成熟階段。前人研究認(rèn)為，進(jìn)入新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)期(距今5.2 Ma)，凹陷整體經(jīng)歷了一次快速沉降—充填過(guò)程，烴源巖快速埋藏，3套烴源巖均進(jìn)入了生油高峰期。

由于東三段的烴源巖僅在西次洼達(dá)到成熟，分布范圍局限，對(duì)油氣成藏貢獻(xiàn)較小，而沙一段沉積厚度相對(duì)沙三段較薄，沙三段烴源巖是研究區(qū)的主力優(yōu)質(zhì)烴源巖層位。沙三段共發(fā)育3個(gè)沉積中心(圖2)，分別位于凹陷西南和西北次洼、東次洼；凹陷內(nèi)沙三段烴源巖均已成熟，Ro大部分已經(jīng)大于0.7%，特別是西洼的南次洼和北次洼中心部位烴源巖成熟度超過(guò)1.0%，3個(gè)沉積中心為優(yōu)質(zhì)烴源巖發(fā)育的有利部位。

圖2黃河口凹陷沙三段烴源巖分布特征

2.2 油源斷裂發(fā)育特征

黃河口凹陷新生代斷裂按走向可劃分為NNE向、NWW向與近EW、NE向3組優(yōu)勢(shì)方向斷裂(圖1)。

黃河口凹陷具有明顯的下生上儲(chǔ)成藏特征，油源斷裂是油氣運(yùn)移的重要通道和成藏的關(guān)鍵，油源斷裂通常具有以下特征：斷裂溝通源儲(chǔ)；斷裂活動(dòng)期與烴源巖排烴期相同；斷裂具有良好的輸導(dǎo)能力。

依據(jù)木桶理論“短板效應(yīng)”原理，綜合油源斷裂三因素分析，將油源斷裂劃分為3個(gè)級(jí)別：黃河口1號(hào)及萊州中支1、2號(hào)斷裂為一級(jí)油源斷裂；渤南1號(hào)斷裂、黃河口2、3號(hào)斷裂為二級(jí)油源斷裂；萊州西支1、2、3、4號(hào)斷裂及萊州中支3號(hào)斷裂為三級(jí)油源斷裂。上述斷裂皆為主干油源斷裂。

2.3 排烴期斷裂活動(dòng)強(qiáng)度

前人研究表明，黃河口凹陷烴源巖排烴期為新近紀(jì)以后。排烴期斷層活動(dòng)強(qiáng)度(Vf)統(tǒng)計(jì)結(jié)果(表1)表明：BZ25-1S、BZ28-34等大中型新近系油氣藏分布在于黃河口1號(hào)斷裂及萊州中支1、2號(hào)斷裂附近，深淺層均可成藏；排烴期不活動(dòng)的萊州西支斷裂附近的BZ25-1油田深部成藏，斷裂附近淺層基本不含油氣(圖1)。蔣有錄[15]等人建立了渤海灣盆地沾化凹陷排烴期斷裂活動(dòng)強(qiáng)度與斷裂開(kāi)啟封閉的關(guān)系：Vf<4.0 m/Ma時(shí)，斷裂基本不起輸導(dǎo)作用；4.0 m/Ma≤Vf<8.0 m/Ma時(shí)，斷裂輸導(dǎo)能力次之；Vf≥8.0 m/Ma時(shí)，斷裂輸導(dǎo)能力最強(qiáng)。參照前人研究成果，并綜合考慮研究區(qū)排烴期斷裂活動(dòng)速率的平均值，建立了研究區(qū)斷裂活動(dòng)強(qiáng)度與輸導(dǎo)能力的標(biāo)準(zhǔn)：Vf<5.0 m/Ma時(shí)，斷裂不起輸導(dǎo)作用，古近系富集成藏為主；5.0 m/Ma≤Vf<8.0 m/Ma時(shí)，斷裂輸導(dǎo)能力中等，古近系可形成大中型油藏，但新近系油藏以中小型油氣藏為主；Vf≥8.0 m/Ma時(shí)，斷裂輸導(dǎo)能力最好，油氣可向上運(yùn)移至淺層成藏，新近系可形成大型—特大型油氣藏。

表1 黃河口凹陷新近紀(jì)斷層活動(dòng)強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)

2.4 區(qū)域性蓋層分布

區(qū)域性蓋層對(duì)于含油氣盆地油氣垂向分布具有明顯的控制作用，尤其是在斷裂構(gòu)造不發(fā)育的盆地表現(xiàn)尤為明顯。勘探實(shí)踐、構(gòu)造演化和沉積特征證實(shí)黃河口凹陷共發(fā)育2套區(qū)域性蓋層：明化鎮(zhèn)組明下段濱淺湖相泥巖是新近系油藏的良好蓋層；東二下亞段—東三段發(fā)育的半深湖—深湖相泥巖段是古近系油藏的良好蓋層。斷裂與蓋層的配置關(guān)系是決定油氣能否沿?cái)嗔淹黄品舛虏⒆罱K在淺層聚集成藏的關(guān)鍵。采用有效斷接厚度法可有效分析斷蓋配置關(guān)系和油氣沿?cái)嗔演攲?dǎo)能力。

根據(jù)井震資料，黃河口凹陷有20口井蓋層厚度小于斷裂斷距，蓋層被完全錯(cuò)開(kāi)，斷裂輸導(dǎo)能力強(qiáng)，油氣可沿?cái)嗔堰\(yùn)移至淺層，以新近系成藏為主；有3口井蓋層厚度大于斷裂斷距，蓋層部分被錯(cuò)斷，斷裂輸導(dǎo)能力中等，油氣在新近系、古近系均可成藏；另有9口井蓋層厚度大于斷裂斷距且蓋層有效斷接厚度大于10 m，雖然斷裂將蓋層部分錯(cuò)斷，但斷裂的輸導(dǎo)能力較弱，油氣只能在東營(yíng)組區(qū)域性蓋層之下的古近系成藏。

3 成藏特征

3.1 新近系成藏特征

新近系在研究區(qū)分布最為廣泛，各個(gè)構(gòu)造帶均有發(fā)現(xiàn)，新近系油藏主要包括BZ25-1S油田、BZ28-34油田群南部及BZ29-4油田等。以BZ25-1S油田為例(圖3)，凹陷北部陡坡帶BZ25-1和BZ25-1S油田分別位于控凹斷裂黃河口1號(hào)斷裂(F6斷裂)上盤和下盤，BZ25-1油田主力含油層系為沙河街組沙三段，探明油氣地質(zhì)儲(chǔ)量為5 649×104m3，以儲(chǔ)量級(jí)別標(biāo)準(zhǔn)劃分為大型油氣藏；BZ25-1S油田主力含油層系為明化鎮(zhèn)組，探明油氣地質(zhì)儲(chǔ)量為12 304×104m3，為特大型油氣藏。2個(gè)油田處于相似的構(gòu)造背景，但成藏層位差異大。

綜合分析，BZ25-1S新近系特大型油藏具有以下成藏特征。

(1) 優(yōu)質(zhì)烴源巖條件為形成新近系大型油氣藏提供了良好物質(zhì)條件。從油源示蹤標(biāo)志化合物分析發(fā)現(xiàn)，BZ25-1、BZ25-1S油田油氣主要來(lái)源于黃河口凹陷沙三段烴源巖，部分來(lái)源于沙一段、沙二段烴源巖。

(2) 深入烴源巖的大型控洼、控帶斷裂是溝通油源與新近系儲(chǔ)層的關(guān)鍵。BZ25-1S構(gòu)造位于控凹斷裂(F6斷裂)和淺層大量的次級(jí)斷裂之上，斷裂提供了深部油氣向淺層儲(chǔ)層聚集的運(yùn)移通道，這是BZ25-1和BZ25-1S油田兩者成藏層位差異的本質(zhì)條件。

(3) 排烴期斷裂活動(dòng)強(qiáng)度決定了新近系油氣運(yùn)移效率與規(guī)模。F6斷裂在主排烴期階段(N2m)的斷裂活動(dòng)強(qiáng)度均大于12.0 m/Ma，排烴期斷裂活動(dòng)強(qiáng)度均值達(dá)到10.7 m/Ma，由于斷裂晚期活動(dòng)強(qiáng)度大，斷裂可作為油氣的高效運(yùn)移通道，為深部油氣向淺層運(yùn)移提供了良好的動(dòng)力條件，是BZ25-1S特大型淺層油氣藏形成的又一關(guān)鍵性因素。

圖3BZ25-1S油田成藏模式

3.2 古近系成藏特征

古近系主要分布在凹陷陡坡帶，包含BZ35-2、BZ25-1、BZ34-9等油田。BZ35-2構(gòu)造帶位于黃河口凹陷東洼北緣，按儲(chǔ)量標(biāo)準(zhǔn)劃分為中小型油藏，成藏層位為古近系東營(yíng)組。以陡坡帶的BZ35-2含油氣構(gòu)造帶為例(圖4)，古近系油藏具有以下特征。

圖4BZ35-2油田成藏模式

(1) 優(yōu)質(zhì)烴源巖條件。BZ35-2構(gòu)造帶平面上緊鄰黃河口凹陷優(yōu)質(zhì)生烴中心東次洼，縱向上發(fā)育東營(yíng)組、沙河街組等多套烴源巖，生烴層系為東營(yíng)組東三段及沙河街組烴源巖，暗色泥巖厚度超過(guò)生烴層系厚度的70%以上，現(xiàn)今均已達(dá)到生烴門限，地球化學(xué)資料示蹤標(biāo)志化合物指標(biāo)證實(shí)BZ35-2油田油氣來(lái)源于黃河口東次洼。

(2) 油源斷裂發(fā)育特征。平面上，BZ35-2油田分布于萊北3號(hào)(f7斷裂)二級(jí)油源斷裂附近，該油源斷裂排烴期活動(dòng)性較弱(表1)；剖面上，淺層次級(jí)斷裂發(fā)育較少，導(dǎo)致深部油氣向淺層運(yùn)移缺乏良好的運(yùn)移通道，是BZ35-2構(gòu)造帶古近系成藏的關(guān)鍵性因素之一。

(3) 油氣沿?cái)嗔堰\(yùn)移能力是BZ35-2古近系成藏富集的本質(zhì)因素。BZ35-2油田蓋層厚度大于50 m且蓋斷比(蓋層厚度與斷距之比)大于0.7，大套暗色的東營(yíng)組區(qū)域性蓋層致使油氣不能突破東營(yíng)組蓋層，僅運(yùn)移至東營(yíng)組蓋層底面并進(jìn)行側(cè)向運(yùn)移，在合適的構(gòu)造位置聚集成藏；BZ29-4油田構(gòu)造蓋層厚度小于50 m，當(dāng)蓋斷比小于0.4，部分油氣可通過(guò)東營(yíng)組區(qū)域性蓋層，運(yùn)移至淺層成藏(表2)。

表2 BZ35-2油田東營(yíng)組蓋層厚度與斷距統(tǒng)計(jì)

4 結(jié) 論

(1) 黃河口凹陷新近系它源成藏主控因素為油源斷裂發(fā)育特征與排烴期斷裂活動(dòng)強(qiáng)度，新近系油田大多分布于繼承性一級(jí)油源斷裂附近，排烴期斷裂活動(dòng)強(qiáng)度決定了新近系油氣運(yùn)移效率與規(guī)模，排烴期斷裂活動(dòng)強(qiáng)度大于8.0 m/Ma、蓋層有效斷接厚度小于10 m時(shí)，斷裂輸導(dǎo)能力強(qiáng)，油氣以淺層富集成藏為主。

(2) 黃河口凹陷古近系成藏主控因素為排烴期斷裂活動(dòng)強(qiáng)度及區(qū)域性蓋層發(fā)育特征。古近系油田主要分布于晚期活動(dòng)性較弱或者晚期不活動(dòng)油源斷裂附近，排烴期斷裂活動(dòng)強(qiáng)度小于4.0 m/Ma，蓋層有效斷接厚度大于10 m時(shí)，油氣以古近系深層富集成藏為主。

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