辽西低凸起中段潜山油气差异富集及主控因素

2016-12-22江尚昆吴昊明曾金昌赵弟江

特种油气藏 2016年6期

关键词：潜山辽西锦州

江尚昆，吴昊明，曾金昌，邓辉，赵弟江

(1.中海石油(中国)有限公司天津分公司，天津 300452；2.中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司，天津 300452)

辽西低凸起中段潜山油气差异富集及主控因素

江尚昆1，吴昊明1，曾金昌1，邓辉2，赵弟江1

(1.中海石油(中国)有限公司天津分公司，天津 300452；2.中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司，天津 300452)

以钻井、地球化学、流体包裹体及磷灰石裂变径迹等资料为基础，分析了辽西低凸起中段锦州25-1S和绥中36-1潜山油气成藏条件及差异性，重点对油气来源、成藏期次、油气充注过程以及保存条件进行了研究。结果表明：锦州25-1S和绥中36-1潜山虽然储层、油源和输导条件略有不同，但造成油气差异富集的主控因素是保存条件；锦州25-1S潜山发育优越的区域盖层，且边界断层的活动性与油气运移、成藏的匹配关系良好；绥中36-1潜山盖层条件较差，更重要的是边界断层在油气成藏时期活动性过强，造成油气向东营组调整，是绥中36-1潜山构造高部位没有大规模油气富集的主要原因。分析该地区潜山油气富集的主控因素，指出斜坡区是绥中36-1潜山勘探的重要方向，对该区潜山油气勘探具有一定的指导意义。

潜山；油气成藏；差异富集；主控因素；保存条件；辽西低凸起

0 引言

随着潜山油气藏被大量发现，潜山已成为中国重要的油气勘探领域。前人对潜山油气藏进行了大量的研究，在潜山油气藏的形成条件、分布规律、主控因素以及形成模式等方面，取得了一系列成果[1-3]。潜山圈闭能否成藏以及成藏的规模受烃源岩、储集层、盖层以及输导体系等成藏条件的共同控制，是一系列成藏要素时空匹配的综合结果[3-6]，不同潜山油气藏的主控因素具有差异性[7-9]。

渤海海域辽西低凸起中段锦州25-1S和绥中36-1潜山油气规模差异大。锦州25-1S潜山石油地质储量超过5 000×104m3，而绥中36-1下古生界潜山共8口探井，其中7口井见到油气显示，SZ36-1-B井潜山段油气显示长达170 m，但仅在SZ36-1-A井发现14 m油层，油气储量规模小，与锦州25-1S潜山形成鲜明的对比。通过对辽西低凸起中段锦州25-1S和绥中36-1潜山油气成藏条件及差异性进行分析，并对油气来源、成藏期次、油气充注过程以及保存条件进行研究，总结该区潜山油气富集的主控因素，对辽西低凸起潜山勘探及绥中36-1潜山的进一步评价具有实际指导意义。

1 区域概况

辽西低凸起位于渤海海域东北部的辽东湾坳陷，为北东—南西向展布的狭长条带，西以辽西1、2号断层为边界，与辽西凹陷形成不对称的断块翘倾潜山，东以斜坡区与辽中凹陷组成箕状凹陷—断块潜山构造[10]。辽西低凸起中段由北至南为锦州25-1S、绥中36-1潜山(图1)。锦州25-1S潜山为太古界变质岩，绥中36-1潜山为下古生界寒武系—奥陶系碳酸盐岩，往东侧斜坡区逐渐过渡为中生界火山岩。辽西低凸起紧邻的辽西凹陷和辽中凹陷是辽东湾坳陷主要生烃凹陷，主力烃源岩为沙河街组烃源岩。已钻井生烃史分析表明，辽中凹陷沙河街组东一段烃源岩在沉积初期开始排烃；辽西凹陷沙河街组东一段烃源岩在沉积末期进入排烃阶段[11]。辽西低凸起中段潜山构造形成期早于烃源岩主生排烃期，是油气运移的指向区，成藏条件优越。

图1 辽西低凸起中段构造位置

2 潜山储层特征

锦州25-1S潜山油气主要分布于沙河街组和太古界。其中，该潜山油藏为底水块状裂缝性油藏，是目前渤海海域储量最大、产量最高的大型变质岩油藏，储层以斜长片麻岩、二长片麻岩及其形成的碎裂岩为主，储集空间为孔隙和裂缝，测试平均日产油高达300.0 m3/d，实测岩心孔隙度为1.0%～11.7%，平均为6.9%，反映锦州25-1S潜山变质岩具有良好的储集性能。

绥中36-1潜山油气主要分布于东二下亚段，石油地质储量近3×108m3，油藏规模小，但在SZ36-1-A井油层DST测试获得了168.3 m3/d的产能。钻井揭示绥中36-1潜山碳酸盐岩储层较为发育，储集空间以裂缝和溶蚀孔洞为主，潜山顶部岩心实测孔隙度为1.6%～20.6%，平均为8.1%；油层段测井解释孔隙度为9.5%～16.0%，平均为12.2%，储层物性较好。因此，绥中36-1潜山储层物性条件不是造成其油气规模小的原因。

3 潜山油气来源

锦州25-1S及绥中36-1潜山的油源问题前人做过深入研究[11-12]，认为锦州25-1S潜山原油主要来自辽西凹陷和辽中凹陷沙河街组烃源岩，具有双向油源供烃特征；绥中36-1东二下亚段原油主要来自辽中凹陷沙河街组烃源岩，具有单向供烃的特征。绥中36-1下古生界潜山原油的伽马蜡烷丰度中等，4-甲基甾烷丰度中等，含有一定量的甲藻甾烷，αααRC27、αααRC28、αααRC29规则甾烷呈“V”字型等特征，与绥中36-1潜山主体原油特征基本一致，具有相同的油气来源。因此，认为绥中36-1潜山油气来自辽中凹陷沙河街组烃源岩。

4 潜山油气成藏期次

辽西低凸起中段锦州25-1S和绥中36-1潜山烃类包裹体均一化温度为80.0～140.0 ℃，远高于包裹体现今所处的地层温度(59.0～70.0 ℃)，这可能与该区东一段沉积末期发生大规模的构造抬升有关。该期构造运动造成辽西低凸起中段东一段和部分东二段地层遭受剥蚀，但剥蚀量一直存在较大的争议。采用磷灰石裂变径迹分析方法对该区进行热史模拟(图2)，结果表明，约24 Ma时，样品温度为94.4 ℃，此后由于地层抬升剥蚀，至18 Ma时，样品温度为40.7 ℃，其后由于构造沉降而逐渐埋藏，温度逐渐升高，到现今样品温度为84.2 ℃。24 Ma至18 Ma期间，由于地层的抬升造成温度降低53.7 ℃，结合该区热演化史及地温梯度(35～40 ℃/km)，计算剥蚀量约为1 342～1 534 m，反映辽西低凸起在东一段沉积末期发生强烈的区域隆升。磷灰石裂变径迹的模拟结果表明，渐新世以来，辽西低凸起中段潜山储层所经历的最大埋深和最高古地温均在东一段沉积末期。

图2 辽西低凸起中段磷灰石裂变径迹模拟热史曲线(JZ25-1S-C井，Ar，1828.96m，位置见图1)

研究表明，锦州25-1S和绥中36-1潜山油气成藏时间为20～24 Ma，相当于东一段沉积末期。利用流体包裹体热动力学模拟技术[13-15]恢复锦州25-1S潜山包裹体捕获时的地层压力系数为1.10～1.69，大多集中在1.20～1.40(表1)，反映油气大规模充注期地层普遍存在超压。这种超压代表了油气充注的规模和强度，为生烃增压流体的高压充注。

表1 JZ25-1S-C井包裹体捕获压力及压力系数计算结果

5 潜山油气输导体系

辽西1、2号断层以及不整合面构成了辽西低凸起中段潜山油气运移主要的输导体系。

辽西凹陷烃源岩生成的油气向辽西低凸起大规模运移的时间在东一段沉积时期。辽西1号断层从沙三段至东一段断层生长指数最低为1.3～1.4，具有较强的活动性，能为辽西凹陷生成的油气垂向运移起输导作用；辽西2号断层在东一段活动性整体较弱，但局部位置断层生长指数可达1.2，具有一定的输导作用。因此，辽西1、2号断层的部分位置能为东一段油气从辽西凹陷运移至潜山起输导作用。

不整合对辽中凹陷主力烃源岩生成的油气向辽西低凸起运移起关键作用，其渗透率较高的不整合面是油气运移的主要通道。锦州25-1S潜山风化带储层物性好，测井解释孔隙度平均为9.3%，最高超过20.0%，且在东侧斜坡区钻探的JZ25-2-E和JZ25-2-F井(图1)在潜山均有油气显示。绥中36-1潜山东侧斜坡区钻探的SZ36-1-B井在潜山油气显示达170 m，钻井取心实测孔隙度平均为8.1%，最高可达20.6%。由此可见，辽西低凸起中段潜山不整合面具有良好的孔渗性，且经历过大规模的油气运移，是辽中凹陷烃源岩生成的油气向辽西低凸起侧向运移的重要通道和储集空间。

6 潜山油气保存条件

锦州25-1S潜山发育东二下亚段—东三段和沙三段2套区域盖层，尤其是东二下亚段—东三段为厚度巨大且分布广泛的超压湖相泥岩，厚度约为220～550 m，地层压力系数超过1.5，为下伏沙河街组和潜山油气提供极好的区域盖层。锦州25-1S潜山和沙河街组原油密度为0.864～0.901 g/cm3，部分遭受生物降解作用，但总体保存较好，反映了盖层条件的优越性。绥中36-1潜山多缺失沙河街组，部分缺失东三段，东三段潜山高部位厚度为79～267 m，大部分为79～110 m，厚度较薄，沉积相为滨浅湖相，泥岩质量较差，且地层压力为正常压力系统，封盖能力较差。绥中36-1潜山原油密度为0.923 g/cm3，大部分遭受生物降解作用，反映了该区盖层条件较差。

锦州25-1S和绥中36-1潜山油气成藏期为东一段沉积末期，边界断层在馆陶组及之后的沉积时期的活动性决定油气能否成藏及油藏能否保存。辽西1号断层在明化镇沉积时期基本不活动，潜山油藏主要受其在馆陶组沉积时期的活动性影响。辽西1号断层在馆陶组沉积时期的活动性表现出分段性，在锦州25-1S潜山活动性较弱，对油气起封堵作用，油藏得以保存；在绥中36-1潜山断层生长指数约为1.4，仍有过强的活动性，对油气起输导作用，油气输导至东营组成藏。辽西2号断层在东一段沉积末期以后基本不活动，起封堵作用。

锦州25-1S潜山相对于绥中36-1潜山具有更加优越的泥岩封盖条件，且边界断层活动性与油气成藏具有良好的匹配关系，而绥中36-1潜山油藏盖层条件不理想，更重要的是边界断层在油气成藏期持续活动，对潜山油藏起破坏作用。

7 潜山油气成藏主控因素及成藏模式

通过对成藏要素、成藏过程和油气富集主控因素的分析可以看出，锦州25-1S和绥中36-1潜山油气成藏模式有所差异(图3)。

锦州25-1S潜山油气成藏条件优越，与之形成鲜明对比的是绥中36-1潜山，仅有少量的油气发现。通过储层、油源、油气输导体系、成藏期次和保存条件等方面的对比研究认为，绥中36-1潜山储层发育，油源充足，斜坡区发育良好的油气输导体系，与锦州25-1S潜山具有相似的油气充注和成藏时期，但两者油气保存条件存在很大的差异。锦州25-1S潜山发育极好的盖层条件，边界断层的活动性与油气运移、成藏的匹配关系良好，而绥中36-1潜山盖层条件较差，边界断层在油气成藏时期活动性过强，造成油气向东营组调整。因此，油气的保存条件，尤其是边界断层的活动性与油气成藏时期的匹配关系是辽西低凸起中段潜山油气差异富集的主控因素。

图3 锦州25-1S和绥中36-1潜山油气成藏模式

锦州25-1S潜山油藏为双源混合型成藏模式(图3a)，来自辽中和辽西凹陷的油气分别通过不整合面和辽西1、2号断层部分位置输导。在油气主要成藏时期边界断层活动性微弱，加之该区发育优质的区域盖层条件，为潜山油藏提供了极为优越的保存条件，从而形成了现今大型潜山油藏。绥中36-1潜山油藏为单源单向成藏模式(图3b)，由于辽西1号断层在油气成藏时期具有较强的活动性，从辽中凹陷沿不整合面运移至潜山的油气通过边界断层调整至东营组成藏，仅在潜山高部位局部地区保留规模较小的油藏。

绥中36-1潜山高部位油气成藏受边界断层活动性的控制，潜力有限，但斜坡区不受边界断层的影响，发育中生界火山岩地层圈闭、下古生界碳酸盐岩地层和断块圈闭等多种类型的圈闭(图3b)，且位于油气运移通道上，成藏条件有利，具有较大的勘探潜力，是该区潜山勘探的重要方向。

8 结论

(1) 磷灰石裂变径迹分析表明，辽西低凸起中段在东一段沉积末期区域抬升，地层剥蚀厚度大，油气主要成藏期在东一段沉积末期。

(2) 流体包裹体热动力学模拟计算表明，东一段沉积时期油气高压充注，地层普遍存在超压，油气充注的规模和强度大。

(3) 油气的保存条件，尤其是边界断层与油气运移和成藏的匹配关系是辽西低凸起中段潜山构造油气差异富集的主控因素。

(4) 锦州25-1S和绥中36-1潜山具有不同的油气成藏模式，锦州25-1S潜山油藏为双源混合型成藏模式，绥中36-1潜山油藏为单源单向成藏模式，斜坡区发育的多种类型的潜山圈闭，具有较大的勘探潜力。

[1] ALAN P，HEWARD，et al.Nang Nuan oil field， B6/27，Gulf of Thailand：Karst reservoirs of meteoric or deep-burial origin?[J].Petroleum Geoscience，2000：15-27.

[2] 刘汉之.茨榆坨地区变质岩潜山成藏条件分析[J].特种油气藏，2010，17(1)：20-28.

[3] 吴伟涛，高先志，刘兴周，等.辽河坳陷变质岩潜山油气藏类型及成藏模式[J].西安石油大学学报，2013，28(1)：37-40.

[4] TETSUYA T，DAVID D Pollard.Fracture permeability created by peryurbed strss fields around active faults in a fractured basement reservoir[J].Geohorizons，2008，92(6)：743-764.

[5] 赵会民，刘雪松，孟卫工，等.曙光—雷家地区隐蔽油气藏及其成藏动力学特征[J].吉林大学学报(地球科学版)，2011，41(1)：21-28.

[6] 刘敬，陈昌，李子敬.源边型潜山油气成藏及主控因素研究[J] .特种油气藏，2013，20(6)：44-47.

[7] 付广，康德江.贝尔凹陷布达特群潜山油气成藏模式及有利区预测[J].石油勘探与开发，2007，34(2)：165-169.[8] 赵贤正，金凤鸣，崔周旗，等.冀中坳陷隐蔽型潜山油藏类型与成藏模拟[J].石油勘探与开发，2012，39(2)：137-143.

[9] 黄晓波，徐长贵，王丽君，等.辽东凸起潜山油气成藏条件及模式[J].特种油气藏，2013，20(5)：73-76.

[10] 吕丁友，杨明慧，周心怀，等.辽东湾坳陷辽西低凸起潜山构造特征与油气聚集[J].石油与天然气地质，2009，30(4)：490-495.

[11] 周心怀，刘震，李潍莲.辽东湾断陷油气成藏机理[M].北京：石油工业出版社，2009：80-89.

[12] 李潍莲，刘震，刘俊榜，等.辽东湾地区辽西低凸起油气田成藏地质条件的差异[J].石油与天然气地质，2010，31(5)：664-670.

[13] APLIN A C，LARTER S R，BIGGE M A，et al.PVTX history of the North Sea’s Judy oilfield[J].Journal of Geochemical Exploration，2000：641-644.

[14] 刘超英，秦伟军，金晓辉，等.利用流体包裹体分析惠民南斜坡古流体势及油气运移方向[J].特种油气藏，2011，18(3)：16-19.

[15] 张俊武，邹华耀，李平平，等.含烃盐水包裹体PVT模拟新方法及其在气藏古压力恢复中的应用[J].石油实验地质，2015，37(1)：102-108.

编辑黄华彪

20160519；改回日期：20160909