薛永安 張新濤 牛成民

（ 中海石油（中國）有限公司天津分公司 ）

0 引言

遼西凸起是渤海灣盆地重要的油氣富集帶，其中部和北部發(fā)現(xiàn)了綏中36-1、錦州25-1 南、旅大5-2北、錦州20-2 等一批油氣田，探明石油地質(zhì)儲量約4.30×108t[1]；但凸起南段斜坡帶鉆探成效不理想，歷經(jīng)40 余年，僅在秦皇島30-1 構(gòu)造沙一+二段和中生界獲一定油氣層[2]。沙一+二段儲層厚度薄，多數(shù)在2～5m；而中生界雖計算了一定地質(zhì)儲量[3]，卻因有效儲層發(fā)育機理認識不清，致使中生界后續(xù)評價均以失利告終。而斜坡帶為陸上油田油氣勘探的重要領域和增儲上產(chǎn)區(qū)[4-8]，但整體油田較為分散，單體規(guī)模較小，難以滿足海上油氣勘探的高成本需求，進一步制約了海域斜坡帶油氣勘探。

近年來，針對制約研究區(qū)油氣勘探的3 個關鍵問題：①遼西凸起南段斜坡帶多輪次構(gòu)造解釋，均未發(fā)現(xiàn)規(guī)模性構(gòu)造圈閉；②沙河街組、中生界儲層分布規(guī)律及主控因素認識不清；③斜坡帶油氣優(yōu)勢匯聚方向與成藏模式研究薄弱；通過開展持續(xù)攻關，在成儲、成藏方面取得一系列創(chuàng)新地質(zhì)認識，成功發(fā)現(xiàn)了LD25-A 高產(chǎn)、輕質(zhì)、大中型油田，并獲得了一批有潛力的勘探目標，實現(xiàn)了遼西凸起斜坡帶油氣勘探的重大突破，對遼西凸起儲量規(guī)模增長和油田產(chǎn)能建設具有里程碑意義。

1 區(qū)域背景與勘探歷程

1.1 區(qū)域背景

遼西凸起南段斜坡帶被渤中凹陷、秦南凹陷環(huán)繞（圖1），其中渤中凹陷和秦南凹陷東南次洼均已被證實為富生烴凹陷[3，9]。遼西凸起南段斜坡帶新生代構(gòu)造演化始于古新世[10]，受NW—SE 向伸展作用和NE 向走滑作用的影響[11]，發(fā)育一組向西傾的NE 向及NNE 向深大斷裂，在斷裂西側(cè)發(fā)育陡坡帶，東側(cè)以斜坡向渤中凹陷延伸。遼西凸起南段斷裂活動弱，深部傾角較緩、以拉張為主，淺部傾角較陡、以走滑為主，斷裂活動差異性控制了凹陷二級構(gòu)造單元的分布。古近系沉積時期，NW—SE 向調(diào)節(jié)斷層控制了斷層兩盤沙河街組厚度，兩者厚度差異大，平面延伸長度約3.0～4.5km，向上在東營組消亡。該組斷裂在東西方向上控制LD25-A 構(gòu)造壘塊的形成。新近系沉積時期，構(gòu)造相對穩(wěn)定，總體表現(xiàn)為坳陷階段。揭示地層自下而上為古生界（Pt）、中生界（Mz）、古近系孔店組（Ek）、沙河街組（Es）和東營組（Ed）、新近系館陶組（Ng）和明化鎮(zhèn)組（Nm）及第四系平原組（Qp）共8 套[2，11]。

圖1 遼西凸起南部區(qū)域位置分布圖Fig.1 Regional location map of southern Liaoxi uplift

1.2 油氣勘探歷程

遼西凸起南段在40 余年勘探歷程中，主要經(jīng)歷了凸起潛山勘探、凹中隆立體勘探和斜坡帶精細勘探3 個階段。

（1）凸起潛山勘探階段：1979 年，在二維資料基礎上開展構(gòu)造解釋，在遼西凸起南段最高部位發(fā)現(xiàn)古生界背斜圈閉，其上為東營組區(qū)域穩(wěn)定泥巖蓋層，綜合分析認為其成藏可能性大，部署鉆探L5 井。L5井全井段無氣測異常，僅在東營組下部和古生界潛山見到油斑顯示，測試均為水層，首鉆失利。

（2）凹中隆立體勘探階段：1980—2016 年，最初在二維地震資料基礎上發(fā)現(xiàn)了幾個小斷塊，在秦皇島30-1 構(gòu)造鉆探4 口井。其中BZ6 井和QHD30-1N-1 井在中生界和新生界館陶組、沙河街組獲高產(chǎn)油氣流[2]。雖然有一定的儲量發(fā)現(xiàn)，但是在評價過程中，由于沙河街組儲層落空、中生界儲層非均質(zhì)性較強，致使后續(xù)評價井全部失利，秦皇島30-1 構(gòu)造評價一直擱淺至今。2012 年實施三維地震后，按照傳統(tǒng)解釋方案進行構(gòu)造解釋，與二維地震解釋結(jié)果相似，構(gòu)造整體表現(xiàn)為一個單斜斜坡，沒有發(fā)現(xiàn)較大的圈閉。

（3）斜坡帶精細勘探階段：2017—2018 年，開展遼西凸起南段斜坡帶勘探攻關，以隱性走滑模式解釋發(fā)現(xiàn)了一批大型圈閉群。綜合石油地質(zhì)研究表明，遼西凸起斜坡帶具備形成大中型油氣田的資源基礎：近油源、古隆起背景上的大型圈閉、受湖浪改造的沙河街組灘壩砂、構(gòu)造—巖相雙因素控制中生界優(yōu)質(zhì)儲層，良好封蓋條件及超壓供烴。2019 年1 月，針對沙河街組和中生界部署鉆探LD25-A-1 井，最終測

2 創(chuàng)新地質(zhì)認識

2.1 創(chuàng)新提出隱性走滑斷層解釋模式，突破了40 年的勘探瓶頸，發(fā)現(xiàn)一批大型構(gòu)造圈閉

圖2 遼西凸起南段斷裂體系圖Fig.2 Fault system maps of southern Liaoxi uplift（a）1992 年二維解釋斷裂體系；（b）2012 年一次三維解釋斷裂體系；（c）2018 年二次三維解釋斷裂體系；（d）過構(gòu)造主體地震剖面；（e）1000ms 方差切片；（f）2700ms 方差切片

遼西凸起南段經(jīng)歷了多輪次二維、三維構(gòu)造解釋，均沒有發(fā)現(xiàn)規(guī)模性構(gòu)造圈閉，20 世紀80 年代，因資料限制，研究區(qū)位于二維資料邊界，沒有發(fā)現(xiàn)構(gòu)造圈閉（圖2a）；2012 年，三維地震資料全覆蓋，僅在井解釋油層超百米，經(jīng)測試沙河街組日產(chǎn)油獲千立方米，刷新渤海碎屑巖產(chǎn)能最高紀錄，實現(xiàn)了遼西凸起南段油氣勘探的戰(zhàn)略性突破。LD25-A 構(gòu)造區(qū)落實斷鼻型圈閉，面積僅為3.7km2，遼西凸起南段整體仍為斜坡背景（圖2b）；2018 年新一輪三維構(gòu)造精細解釋，加強對遼西凸起構(gòu)造演化、斷裂分布、組合樣式及形成機制研究，突破傳統(tǒng)伸展斷裂解釋方案，確立伸展—走滑斷裂解釋思路，創(chuàng)新提出隱性走滑斷裂解釋模式，識別了兩橫四縱斷裂體系格局，落實了LD25-A、LD19-A、LD19-B、LD19-C 等一批構(gòu)造圈閉群（圖2c）。

隱性斷裂帶是區(qū)域應力場、局部應力場、基底斷裂活動及潛山塊體扭動影響下在沉積盆地蓋層中產(chǎn)生的具有不同成因及規(guī)模的斷裂趨勢帶，它是深層走滑斷裂的伴生構(gòu)造，具有較強的隱蔽性[12]。遼西凸起南段F3隱性走滑斷層識別標志：①F3 斷層斷面產(chǎn)狀陡，斷層兩盤產(chǎn)狀相反，東側(cè)斷裂斷面向南傾，西側(cè)斷裂斷面向北傾，斷面兩側(cè)地震相差異大（圖2d）；②在1000ms相干體切片中，暗色條帶（代表斷裂）呈雁列式、斷續(xù)狀展布，存在明顯走滑作用，與秦南1 號斷層及遼西1 號主走滑斷裂走向基本一致，整體趨勢向遼西凸起和渤中凹陷均有延伸（圖2e）；③在2700ms 相干體切片中，顯示存在一條呈NNE 向展布的S 形隱性走滑斷裂，表現(xiàn)為相關系數(shù)較低的暗色條帶（圖2f），與郯廬斷裂由左行變?yōu)橛倚邢嚓P，NNE 向基底斷裂開始活躍，形成了一系列NNE 展布的潛山。通過隱性走滑斷層模式的提出，LD25-A 構(gòu)造區(qū)T8層頂面圈閉面積由3.7km2增至21.3km2，同時落實LD19-A、LD19-B、LD19-C 總?cè)﹂]面積85.7km2。構(gòu)造解釋模式的轉(zhuǎn)變，不但改變了遼西凸起南段斜坡帶結(jié)構(gòu)、古地貌的傳統(tǒng)認識，而且影響了沙一+二段構(gòu)造—巖性復合圈閉發(fā)育，初步落實沙河街組圈閉面積76.6 km2。目前渤海油田仍處在構(gòu)造圈閉勘探階段，構(gòu)造精細解釋仍然是勘探成功率提升的重要保障，近年來渤海油田隱性走滑解釋在多個目標已獲得了良好儲量發(fā)現(xiàn)，成為成熟區(qū)儲量增長的重要手段[13]。

2.2 中深層優(yōu)質(zhì)儲層發(fā)育是高豐度油氣藏形成的必要基礎

2.2.1 沙一+二段厚層混積灘壩砂高孔—中高滲透儲層是測試產(chǎn)能獲千立方米的關鍵

LD25-A 構(gòu)造優(yōu)質(zhì)儲層的分布受沉積相類型、白云石包殼和次生溶蝕作用的控制。研究區(qū)發(fā)育陸源碎屑主導的厚層混積灘壩砂體，充足的物源供給和動蕩的水體條件是其形成厚層優(yōu)質(zhì)儲層的基礎。灘壩砂通常位于辮狀河三角洲向湖推進的過渡帶，與辮狀河三角洲前緣相伴生（圖3），分布廣、厚度大。LD25-A 構(gòu)造揭示陸源碎屑含量為35%～69%，灰泥和膠結(jié)物少，顆粒磨圓和分選較好，整體粒度較粗，砂體骨架顆粒堅硬，不易被壓實，因此原生粒間孔保存較好。大量白云石包殼的存在對壓實作用具有抑制作用，進一步減少了原生孔隙由于壓實作用造成的損失[14-15]。研究區(qū)白云石通常以泥晶白云石包殼形式產(chǎn)出，呈薄皮鮞狀，含量為8%～65%，對原生粒間孔的保存具有積極作用。此外，次生溶蝕孔隙也是研究區(qū)重要的儲層儲集空間類型。大氣淡水、黏土礦物轉(zhuǎn)換后的酸性水介質(zhì)、成巖過程中有機質(zhì)成熟釋放的有機酸都易發(fā)生次生溶蝕[16]。

圖3 遼西凸起南部沉積體系平面分布圖Fig.3 Planar distribution of depositional systems in southern Liaoxi uplift

鑄體薄片、掃描電鏡分析表明，研究區(qū)儲層儲集空間為原生粒間孔、次生粒間孔和粒內(nèi)溶孔、溶蝕鑄?？住Ｔｉg孔最為發(fā)育，是研究區(qū)主要的孔隙類型，以長石與巖屑顆粒間原生孔隙為主，最大孔徑為0.40mm（圖4a）；其次為生物體腔孔及鮞粒內(nèi)溶孔（圖4b、c）；局部顆粒溶蝕形成粒內(nèi)溶孔，如長石淋濾溶蝕作用形成的溶孔（圖4d）；顆粒溶蝕后殘余鑄?？?，總面孔率高達22.1%。壁心實測孔隙度為18.3%～31.4%，平均孔隙度為25.4%；滲透率為7.3～2715.6mD，平均為749.3mD，為高孔—中高滲透儲層。儲層孔隙度和滲透率具備很好的線性關系，證明孔隙空間連通性較強，基質(zhì)滲透性好，是測試產(chǎn)能獲千立方米的關鍵。

圖4 LD25-A 構(gòu)造儲層儲集空間特征圖Fig.4 Reservoir space characteristics maps of LD25-A structure（a）原生粒間孔（LD25-A-1 井，3302.0m）；（b）生物螺內(nèi)體腔孔(LD25-A-1 井，3290.0m）；（c）鑄?？?LD25-A-1 井，3311.5m)；（d）長石淋濾溶孔(LD25-A-1 井，3310.5m)

2.2.2 構(gòu)造—巖性控制下的“孔隙—縫網(wǎng)”系統(tǒng)是中生界優(yōu)質(zhì)儲層形成的重要因素

火山巖儲集空間類型通常包括原生孔隙、次生孔隙和裂縫三大類[17-18]。由于巖石成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造等方面的差異，儲集空間類型及其組合具有顯著差異。通過壁心、薄片、成像測井和CT 掃描等分析方法，明確研究區(qū)火山巖儲集空間類型為“孔隙—縫網(wǎng)”，其發(fā)育程度受構(gòu)造和巖性雙重因素控制。首先，火山巖巖性、巖相是溶蝕孔隙發(fā)育的基礎，LD25-A 構(gòu)造中生界巖性為流紋質(zhì)火山角礫巖（圖5a），屬于酸性火山巖體。與中性和基性巖類相比，酸性巖類礦物組成更易被溶蝕，形成次生溶蝕孔隙；在相同應力條件下更易發(fā)生剪切破裂形成裂縫（圖5b），為后期流體溶蝕改造提供重要通道。其次，構(gòu)造運動控制火山巖裂縫型儲層的發(fā)育，形成了縱向上孔隙—裂縫相互連通的集空間。CT 掃描結(jié)果表明，溶蝕孔隙和裂縫相互連通，形成了縱、橫相通的儲集空間（圖5c），極大善儲層的有效性。研究區(qū)位于張蓬斷裂與郯廬斷裂交會處，構(gòu)造活動十分活躍，從斷裂發(fā)育上來看，主要發(fā)育近東西向和北東向兩組斷裂系統(tǒng)（圖6）。通過對成像測井數(shù)據(jù)統(tǒng)計，裂縫走向以高角度近東西向為主，北東向次之。結(jié)合不同時期構(gòu)造運動應力場分析，表明LD25-A 構(gòu)造受控于燕山晚期及古近紀早期兩期構(gòu)造運動，燕山晚期裂縫十分發(fā)育，但大多數(shù)裂縫均被方解石和白云石充填。而主造縫期為沙一+ 二段沉積前的古近紀強烈伸展斷陷期，其裂縫主要發(fā)育走向與現(xiàn)今最大水平主應力的近東西向基本一致，這是裂縫得以保存的主要原因。

2.3 超壓封蓋條件、高效輸導通道聯(lián)合控制斜坡帶油氣優(yōu)勢匯聚成藏

2.3.1 區(qū)域性穩(wěn)定分布的東營組巨厚超壓泥巖為油氣的保存提供了良好的封蓋條件

斜坡帶由于斷裂相對不發(fā)育，上傾方向泥巖蓋層展布及封閉能力對油氣保存及成藏規(guī)模具有重要意義[19]。自東營組沉積期以來，渤中凹陷一直是渤海灣盆地沉降沉積速率最大的地區(qū)，快速沉積沉降導致的壓實不均衡及烴源巖的快速生烴作用共同促進了超壓發(fā)育[20]。異常壓力越大，其蓋層封閉能力則越好。另有研究表明油藏儲層具有異常壓力時，其上覆蓋層通常為壓力封閉層[21]。從LD25-A 構(gòu)造實測油藏壓力數(shù)據(jù)來看，沙一+二段油藏壓力系數(shù)為1.31，中生界油藏壓力系數(shù)為1.30，均為異常壓力油藏，東營組泥巖應該具備一定的超壓封閉能力。從研究區(qū)已鉆井的蓋層聲波時差曲線與埋深關系來看，在3100～3300m 深度，泥巖正常壓實趨勢線均出現(xiàn)顯著偏離，表明該段地層具有超壓（圖7）。而該套東營組泥巖蓋層在遼西凸起南段斜坡帶廣泛分布，厚度為500～1000m，向凹陷方向厚度增大。

圖5 LD25-A 構(gòu)造儲層特征圖Fig.5 Reservoir characteristics maps of LD25-A structure（a）流紋質(zhì)火山角礫巖（LD25-A-1 井，3492.0m）；（b）碎裂流紋巖，裂縫內(nèi)方解石充填（LD25-A-1 井，3467.0m）；（c）CT 掃描儲層孔隙、裂縫結(jié)構(gòu)（LD25-A-1 井，3397.0m）

圖6 遼西凸起南段斷裂綱要圖Fig.6 Sketch map of faults in southern Liaoxi uplift

2.3.2 古匯聚脊是斜坡帶中深層油氣優(yōu)勢運移方向和最終歸宿

斜坡帶不具備規(guī)模性生烴條件，其油氣主要依靠斷層、不整合面和連通砂體等輸導通道順著斜坡向上運移。斜坡帶中深層油氣橫向輸導通道更為關鍵。由于中深層缺乏穩(wěn)定、大套的砂巖輸導層，其主要的橫向輸導通道為具有較高滲透性的區(qū)域性不整合面[5，7，22]。因此，與烴源巖密切接觸的區(qū)域不整合面，其脊狀或者似脊狀的頂面形態(tài)，構(gòu)建了斜坡帶中深層油氣的古匯聚脊。該匯聚脊具備兩大特點：①與烴源灶連接的低勢區(qū)，油氣從四面向該區(qū)長期匯聚；②深層油氣橫向運移的歸宿區(qū)。遼西凸起南段的斜坡部位受構(gòu)造作用方式和強度差異影響，斜坡部位潛山多呈現(xiàn)“隆凹相間”的構(gòu)造格局[19]，這也為斜坡帶古匯聚脊的形成奠定了基礎。LD25-A 構(gòu)造處于斜坡帶潛山隆起的高部位，為油氣優(yōu)勢匯聚的有利區(qū)。

2.3.3 油氣成藏模式

圖7 LD25-A 構(gòu)造聲波時差曲線Fig.7 DT curve of LD25-A structure

LD25-A 構(gòu)造油氣成藏模式可以概括為“不整合控運—構(gòu)造沉積控儲—超壓封存控蓋”。該模式的內(nèi)涵表現(xiàn)為3 個方面：①不整合面作為斜坡帶中深層主要的橫向輸導通道，遠距離溝通研究區(qū)與渤中凹陷主生烴灶，其頂面形態(tài)控制了油氣優(yōu)勢匯聚方向；②構(gòu)造、沉積作用分別控制了研究區(qū)沙河街組和潛山儲層發(fā)育程度，坡折控制下的湖浪改造型混積灘壩沉積類型是沙河街組厚層儲層形成的物質(zhì)基礎，強烈構(gòu)造運動是潛山規(guī)模性裂縫形成的先決條件；③東營組巨厚超壓泥巖為研究區(qū)油氣保存提供了良好的封蓋條件（圖8）。

圖8 LD25-A 構(gòu)造油藏剖面圖Fig.8 Reservoir profile of LD25-A structure

3 油氣勘探意義

3.1 勘探戰(zhàn)略轉(zhuǎn)移為勘探突破帶來契機

環(huán)富烴凹陷勘探永遠都是勘探的主戰(zhàn)場。遼西凸起南段夾持于秦南凹陷和渤中凹陷之間，其西側(cè)的秦南主洼真實生烴潛力未被鉆井證實[2]，而東側(cè)的渤中凹陷屬已證實的富生烴凹陷[9]。圍繞渤中凹陷，已發(fā)現(xiàn)秦皇島32-6、蓬萊19-3、渤中19-6 等多個億噸級油氣田，甚至距渤中凹陷主洼近60km2的多個小型次洼均被證實具備強供烴能力[9，22]。因此，在秦南主洼未被證實烴源潛力的情況下，從遼西凸起南段西側(cè)轉(zhuǎn)向東側(cè)，瞄準更靠近渤中富生烴凹陷的斜坡帶，成功將勘探戰(zhàn)場向東轉(zhuǎn)移，為勘探突破帶來契機。

3.2 精細勘探是勘探成熟區(qū)取得新突破的重要手段

遼西凸起南段斜坡帶歷經(jīng)40 年勘探，由于資料及認識的局限沒有發(fā)現(xiàn)好的勘探目標，被認為是沒有潛力的斜坡帶。渤?？碧郊彝ㄟ^轉(zhuǎn)變勘探思路、創(chuàng)新技術方法、精細研究解釋，發(fā)現(xiàn)了過去難以發(fā)現(xiàn)的一大批勘探目標，圈閉面積大、單井產(chǎn)能高。這些思路與技術帶來的突破，是在勘探成熟區(qū)要堅持走下去的動力。

4 結(jié)論

渤?？碧饺藙?chuàng)新提出隱性走滑斷裂解釋模式，確立伸展—走滑斷裂解釋思路，識別了兩橫四縱斷裂體系格架，落實了遼西凸起斜坡帶LD25-A、LD19-A等一批構(gòu)造圈閉群。

遼西凸起南段沙河街組厚層混積灘壩砂體優(yōu)質(zhì)儲層發(fā)育受沉積相類型、白云石包殼與溶蝕作用控制；構(gòu)造—巖性耦合控制了中生界火山巖孔隙型、裂縫型優(yōu)質(zhì)儲層的分布；兩類優(yōu)質(zhì)儲層發(fā)育奠定了LD25-A構(gòu)造規(guī)模性儲量。

LD25-A 構(gòu)造東營組區(qū)域性巨厚超壓泥巖為油氣的保存提供了良好的封蓋條件，斜坡帶“不整合控運—構(gòu)造沉積控儲—超壓封存控蓋”型油氣成藏模式指導了LD25-A 構(gòu)造的油氣發(fā)現(xiàn)。

大膽探索、科學決策，LD25-A-1 井獲領域性勘探重大突破，沙河街組測試日產(chǎn)油獲千立方米，刷新渤海油田碎屑巖產(chǎn)能最高紀錄，實現(xiàn)了遼西凸起斜坡帶油氣勘探的戰(zhàn)略突破，對渤海灣盆地斜坡帶勘探具有重要指導意義，堅定了領域性勘探信心。