环渤中凹陷斜坡区浅层油气地质特征与勘探潜力

王昕 王永利 官大勇 李才 刘朋波

(中海石油(中国)有限公司天津分公司渤海油田勘探开发研究院)

环渤中凹陷斜坡区浅层油气地质特征与勘探潜力

王昕 王永利 官大勇 李才 刘朋波

(中海石油(中国)有限公司天津分公司渤海油田勘探开发研究院)

环渤中凹陷斜坡区断裂活动明显表现为受2期构造运动影响，且继承性较差，控制圈闭形成的晚期断裂没有深入到基底，这种现象在环渤中凹陷斜坡区具有普遍性，所以烃源问题一直是制约该地区浅层勘探的主要因素。勘探实践表明，东营组烃源可作为新近系成藏的直接烃源。从环渤中凹陷斜坡区油气成藏的主要控制因素，即烃源和断裂活动特点入手，对该地区油气垂向运聚条件和圈闭发育条件进行了分析，根据各斜坡区断裂发育的不同特点，指出了不同的油气垂向运移通道以及勘探潜力区带。

环渤中凹陷斜坡区浅层晚期断裂东营组烃源勘探潜力区带

1 勘探现状

渤中凹陷是渤海海域面积最大的生烃凹陷，也是富生烃凹陷之一［1］，由凹陷中央向四周地层逐渐抬高，可进一步分为北坡、西坡、南坡和东坡(图1)。上世纪90年代，在凸起区浅层是优势油气聚集区认识［2］的指导下，在渤中凹陷周边凸起区先后发现了秦皇岛32-6、蓬莱19-3、曹妃甸11-1等一批大型油田(群)，发现的储量是之前渤海30年勘探储量的2倍以上［3］，实现了渤海储量的大幅度增加和油田建设的一个高峰。之后渤中地区勘探步入低谷，在近10年里，在凸起区浅层、斜坡区浅层以及整个凹陷中深层等不同领域摸索和尝试，但始终没有商业性突破。特别是斜坡区，对于埋藏深度大的古近系，受资料、工程技术、经济门槛等因素的影响，难以实施大范围勘探研究和钻探，而油源问题又制约了埋藏较浅的新近系的勘探。直到2009年渤中凹陷北坡石南地区浅层354构造取得勘探突破，为环渤中凹陷新近系勘探带来了希望。2009年，在以东营组为主要油源、断裂发育特征控制浅层油气聚集成藏认识1))魏刚，王昕，官大勇．渤中探区2009年勘探研究新成果、新认识及2010年勘探方向与勘探部署．2009．的指导下，在石南斜坡区(北坡)浅层相继钻探了3口井，取得较好效果，展示出环渤中凹陷斜坡区浅层这一广阔领域［4］的勘探前景。然而，怎样提高钻探成功率，认识油气运聚模式并进一步在环渤中凹陷斜坡区浅层推广应用，是勘探者面临的主要问题。本文主要从成藏主控因素油源及油源断层2个方面进行论述，希望对这些区带的勘探有所启示。

图1 环渤中凹陷区域位置图

2 断裂与新近系圈闭发育特征

环渤中凹陷斜坡区断裂发育独特性非常明显，主要断裂活动期为2期［5］，且2期断裂继承性差。一期是受23.3 Ma之前多期构造运动影响形成的断裂体系，对区内的沙河街组、东营组沉积及基底形态有明显控制作用;另一期是受新构造运动影响形成的断裂体系，主要是在5.3 Ma之后形成，对地层沉积没有明显的控制作用，对斜坡区新近系地层产状起到了复杂化的作用。这些晚期断裂基本没有断至沙河街组，部分断层断到东营组，这与渤中凹陷东二下段—东三段发育大套纯净的塑性泥岩有着直接的关系。晚期断层在斜坡区地震剖面上表现为“挂面条”无根的特点，并在浅层形成了一批负花状构造(图2，剖面区域位置见图1)。晚期断层在平面上表现为雁列式排列、平行排列、斜交排列等多种组合样式。新近系地层总体表现为由凹陷区向凸起区逐渐抬高的趋势，但在晚期断裂发育区，新近系地层产状局部有变化，主要原因是受郯庐走滑断裂的影响［6］，晚期构造反转或局部受到挤压作用，在断裂发育区表现出多种构造样式，但在不同区域又各具特色，例如:在渤中凹陷南坡郯庐走滑断裂穿越区，表现为局部的挤压或构造反转;而在渤中凹陷西斜坡区，是以2条主要的长期活动的断层为主，发育了一系列平行排列的晚期断层。总之，在不同的应力机制作用下，不同方向断裂交织，在上述区域形成了一系列的断鼻、断块构造圈闭;这些圈闭均依附于晚期活动断层，圈闭呈群带状连片分布，圈闭面积最大的有20多km2，圈闭幅度在10～150 m，圈闭具有以中—小型为主、圈闭幅度小的特点。这些圈闭埋藏浅，油质相对凸起区轻，认识这些区域油气成藏有着非常重要的意义。

图2 渤中凹陷北坡地震剖面

3 油源及油气运聚模式

近年在环渤中凹陷地区勘探中，对渤中凹陷北坡(包括石南地区)、西坡、东坡浅层进行了系统的构造解释，在环渤中凹陷斜坡带新近系发现和落实了一批断鼻、断块圈闭。这些圈闭面积中—小，且具有成片分布的特点。为了进一步探索这一区域的油气成藏规律和勘探潜力，择机进行了钻探，钻探结果见到一些油气显示，也证实了一些油层，但没有形成商业性油气发现。如2006年在渤中凹陷北坡新近系圈闭发育区负花状构造“外瓣”面积最大的圈闭钻探了Q351井，于明下段见到一层油层，但难以独立开发，当时分析其主要制约因素是油源问题，这些区带没有深入到已被勘探证实的沙河街组烃源岩内的断层，油气直接垂向输导不畅通，而需要通过一些长期活动的盆地二级断裂垂向运移至明下段或馆陶组大套砂砾岩体内，然后再经过长距离的横向运移或垂向再分配，最终在明下段圈闭区成藏(图3)，由于油气运移路程曲折长远，显然油源不充沛。

图3 斜坡区油气成藏模式图

2007年，钻探于石南斜坡的Q341井揭示了东二段烃源岩，地化分析认为该烃源岩已经进入成熟门限。通过明下段油样的色-质谱和东营组烃源岩的色-质谱的对比分析，认为二者对比关系好，具有亲缘关系(图4)，结合区域地质研究，提出了该区油源是以东营组烃源岩为主的新认识。这一认识的提出，改变了在该区的勘探理念。该区晚期发育的断层部分深入到了东营组地层内，应该能够成为东营组烃源岩生成的油气垂向输导直接进入明下段圈闭的通道。斜坡区发育的圈闭又多和这些断层有关。通过对该区已钻的Q351井油气成藏的再分析认为，该井钻探没有获得商业性发现的原因主要是因为其位于负花状构造的“外瓣”，东营组油气进入需要“倒灌”，不是优势的油气聚集区(图3)，图3中粉红色深入到东营组内的断层是沟通油气垂向运移的主要通道(剖面位置见图1中A—A1)。而“花心”区断裂相对发育，花状构造的次级断层和深入到东营组烃源层的主断层有搭接，是油气垂向运移通道最为通畅的区带(图3)［7］，所以“花心”部位是油气垂向输导后更容易聚集成藏的场所，是油源相对充沛的区带，是油气富集区带。在这个理论指导下，钻探Q352及Q353井均取得较好效果，其中Q353井在明下段测井解释油层19.3 m，用11.11 mm油嘴求产，平均日产原油268.5 m3、日产天然气10 920 m3，原油密度为0.875 g/cm3。石南地区浅层的突破对整个环渤中凹陷周边斜坡区浅层的勘探有着重要的借鉴作用，使我们看到了环渤中凹陷周边广阔而勘探程度低的区域的良好勘探潜力。

图4 色-质谱对比图

4 勘探潜力区分析

总体分析来看，环渤中凹陷斜坡区浅层断裂发育区具有良好的勘探前景［8］，控制油气成藏的关键是环渤中凹陷斜坡区的断裂发育特点。不同斜坡区构造应力场不同，其断裂发育特征不同，因此成藏规律就有差异，油气富集模式及勘探策略也就有所不同。

(1)渤中凹陷北坡该区断裂发育在剖面上表现为负花状构造，且主断层深入到了东营组成熟烃源岩中(图3)，晚期断层在平面上表现为平行排列的组合样式，依附于这些断层在明下段发育了断鼻、断块圈闭群，钻探已经证实位于花心部位的圈闭油气最为富集。该区明下段为曲流河沉积，河道亚相发育，总体砂泥岩含量比较适中，储盖组合比较理想，是新近系有利的构造圈闭或具有构造背景的构造-岩性复合圈闭勘探层系。

(2)渤中凹陷西坡该斜坡构造格架具有一定特殊性，斜坡基底整体具中间高、两侧低(南北向)的特点，中间高的区域是沙垒田凸起延伸到渤中凹陷区的倾没端，其延伸和构造发育主要受到2条近东西向长期活动断层的控制(图5中红色断层)。受这2条断裂的影响，在该区新近系发育了2个大的负花状构造(图5，图1中B—B1剖面)，在平面上形成了2个圈闭群，圈闭类型以断块、断鼻为主。其它一些断层主要表现为晚期活动的特点，多只在馆陶组、明化镇组地层内表现出明显断距。2条主干断裂(图5中红色断层)是油气垂向输导的主要通道，所以2个花状构造区新近系油源条件较好，应该是该区新近系油气勘探的首选。该区主要的勘探风险在于新近系馆陶组沉积了大套砂砾岩，因而勘探目的层单一，只有明下段;另外，大套砂砾岩的存在会带来圈闭侧封条件上的风险。

图5 渤中凹陷西斜坡地震剖面

(3)渤中凹陷南坡该区断裂活动明显受到郯庐走滑断裂东、西两支的影响，东、西两支的构造样式有所不同。

西支走滑区:渤中凹陷南坡西侧整体位于主走滑断层西支北侧末梢。在古近系沉积期，右旋主走滑断层发育特征明显，剖面上近直立发育，平面上近南北向展布，控制着该区的构造活动;而在新近系沉积期，走滑断层的作用力相对变弱，主走滑断层的平面、剖面特征不清晰，但其派生断层发育，这些派生断裂平面上呈近东西向展布，多为雁列式排列，主要表现为张扭性质。剖面上主走滑断层和其派生断层为“树枝”状组合搭接关系。所谓“树干”就是主走滑断层，表现为直立、两侧地层产状有明显变化，且挤压变形的特点比较明显。主走滑断层活动多结束于新近系开始沉积时期，但在新近系内仍然有走滑断层活动的痕迹，在走滑断层活动的位置表现出地层产状的微小变化，在主走滑断层“影子”两侧发育的派生断层的走向有明显不同，这2组派生断层在走滑断层发育的位置相交并停止横向延伸，或派生断层明显表现出平面走向上的扭曲，或与断断续续发育的主走滑断层相互切割(如图6所示，切片范围为渤中22三区，位于图1红色框所示区内)。在这些断裂发育区，形成多个依附于主走滑断层或其派生断层发育的断鼻、断块圈闭群。这些晚期发育的派生断层如果和第三系底界的不整合面搭接，则可以成为油气垂向输导的通道。该区多条派生断层深切至第三系底界不整合面，所以该构造带发育的圈闭具有较好的勘探潜力，地质评价中应结合其他成藏条件进行优选排队。

图6 渤中凹陷南斜坡西侧走滑区时间切片(1 400 ms)

在东支走滑区，派生断裂走向分为北东东向和南西向2组，走滑断层西侧的派生断层具有北掉顺向断阶的特点，走滑断层东侧的派生断层为反向断层，这些断层多延伸到第三系底界，晚期活动强烈，可以作为油气垂向输导的重要通道。在这些断裂区，特别是2组断裂交织的区域，发育了多个断块、断鼻类圈闭，应该也是一个重要的新近系勘探区带。

不同于北坡、西坡的是，渤中凹陷南坡明下段、馆陶组以浅水三角洲相沉积为主，砂岩含量多在20%～30%之间，储盖组合比较理想，主要的勘探目标应该为构造圈闭和在具有一定构造背景的区域寻找构造-岩性复合圈闭，应重点描述和油源断层搭接的砂体，同时也要注意砂体和油源断层产状的关系。

(4)渤中凹陷东坡(渤东凹陷南洼东部斜坡带)断裂发育表现为走滑断层末梢的“肘状”发育模式［9］，受新构造运动影响，形成了多个负花状构造带，局部有一定的挤压反转的特点。早、晚断裂系统差异明显，早期更多受走滑影响，图7中2条红色断层，在平面上为近南北向展布，控制着该区地质结构和地层沉积。新构造运动形成的晚期断裂主要为北东东向展布，平面上表现为雁列式排列，剖面上具有负花状构造或单斜的断阶特点，晚期断层的活动对新近系沉积没有明显的控制作用(图7，图1中C—C1剖面)，依附这些断层发育多个断鼻、断块构造群。该区多条断层深入到东营组或沙河街组地层内，能够成为油气垂向输导的通道，最近的钻探有较好的油气发现，其中一口探井在明化镇组发现油层54.6 m，DST1∶9.53 mm自喷，平均日产油113.4 m3、日产气812 m3，证实了这样的观点。渤中凹陷东坡新近系是近期勘探的重点区带。

图7 渤中凹陷东坡地震剖面

5 几点认识

(1)环渤中凹陷斜坡区浅层油气成藏，传统的沙河街组油源或“曲折”运移方式不是该区唯一的油源或油气运聚模式，东营组能够为环渤中凹陷斜坡区新近系圈闭提供油源，深入到东营组烃源岩内的断层能够成为油气垂向运移的主要通道。

(2)晚期断裂或长期活动断裂的发育特点是斜坡区油气成藏的关键因素，不同的断裂发育模式，其油气富集模式、区带和勘探策略有所不同。

(3)发育在断裂发育区的构造圈闭或跟其搭接的砂体是有利的勘探目标，其中“花心”部位或多条断层深入到烃源岩的区域是油气富集区。

［1］朱伟林，米立军，高乐，等．新区新领域突破保障油气储量持续增长——2009年中国近海勘探工作回顾［J］．中国海上油气，2010，22(1):1-6．

［2］朱伟林，米立军，龚再升．渤海海域油气成藏与勘探［M］．北京:科学出版社，2009:45-57．

［3］姜培海．渤海海域浅层油气勘探获得重大突破的思索［J］．中国石油勘探，2000，6(2):78-86．

［4］龚再升，王国纯，贺清．上第三系是渤中坳陷及其周围油气勘探的主要领域［J］．中国海上油气(地质)，2000，14(3):145-156．

［5］蔡东升，罗毓晖，武文来，等．渤海浅层构造变形特征、成因机理与渤中坳陷及其周围油气富集的关系［J］．中国海上油气(地质)，2001，15(1):36-43．

［6］朱伟林，王国纯．渤海浅层油气成藏条件分析［J］．中国海上油气(地质)，2000，14(6):367-374．

［7］周立宏，肖敦清，李洪香．歧口凹陷浅层油气成藏规律再认识［J］．断块油气田，2010，17(5):557-559．

［8］汪立君，郝芳，陈红汉．中国浅层油气藏的特征及其资源潜力分析［J］．地质通报，2006，25(10):1079-1087．

［9］龚再升，蔡东升，张功成．郯庐断裂对渤海海域东部油气成藏的控制作用［J］．石油学报，2007，28(4):1-10．

(编辑:崔护社周雯雯)

Shallow petroleum geology and exploration potential in the slope area，circum-Bozhong sag

Wang XinWang Yongli Guan DayongLi CaiLiu Pengbo

(Bohai Oilfield Exploration and Development Research Institute，Tianjin Branch of CNOOC Ltd．，Tianjin，300452)

In the slope area of the circum-Bozhong sag，the faulting activity was obviously influenced by two stages of tectonic movement，and poor in its inheritance，with the late faults that controlled trap formation not extending into the basement．These phenomena are universal there，and the problem of hydrocarbon source has been the main factor to constrain shallow exploration in this area．The exploration practice showed that the source rocks in Dongying Formation might directly provide hydrocarbon for Neogene reservoirs．Starting with the main factors to control hydrocarbon accumulation，i．e．hydrocarbon sources and faulting characteristics，the conditions of vertical migration-accumulation and trap development were analyzed in this area，and various pathways of vertical migration and plays with exploration potential were pointed out，according to different features of fault development．

circum-Bozhong sag;slope area;shallow zone;late fault;hydrocarbon source in Dongying Formation;play with exploration potential

2011-08-18改回日期:2011-09-26

王昕，男，高级工程师，1996年毕业于中国地质大学(武汉)石油地质专业，现主要从事石油地质综合研究工作。地址:天津市塘沽区609信箱中海石油天津分公司研究院(邮编:300452)。E-mail:wangxin@cnooc．com．cn。