沧东凹陷孔二段控藏机制研究与勘探成效

官全胜

(中国石油大港油田勘探开发研究院，天津 300280)

沧东凹陷孔二段控藏机制研究与勘探成效

官全胜

(中国石油大港油田勘探开发研究院，天津 300280)

沧东凹陷为渤海湾盆地中部、以古近系孔店组沉积为特色的坳断转换型湖盆。古近纪早期坳陷与晚期断陷叠置，形成北段反转型、南段继承型两大构造区。孔二段为早期坳陷湖扩期沉积，受盆外物源及古坡折控制，古湖盆边缘发育辫状河三角洲沉积，湖盆中心发育远岸水下扇，岩性主要为白云岩、过渡岩类及高丰度泥页岩类。作为沧东凹陷的主力优质烃源岩层系，在有效生油岩范围内，盆缘砂岩常规油藏与湖盆主体致密油叠置连片、满凹含油，形成“连续性”油气分布。受南北构造差异发育控制，南段继承性斜坡顺向供砂、古侵蚀沟槽控砂、斜坡高部位富砂，中低部位源储共生，油气富集；北段反转型斜坡低部位富砂，中高部位源储一体，利于成藏，二者油气成藏模式有别。通过分层系立体评价，完成预探部署方案，部署预探井17口，经钻探实施，实现了斜坡区岩性油藏与湖盆主体区致密油预探突破，形成5000万吨级规模增储区。

成藏模式；致密油；过渡岩类；控砂机制；坳断转换型；沧东凹陷

沧东凹陷位于渤海湾盆地黄骅坳陷南部，为以始新统孔店组为主要含油建造的富油气凹陷[1-2]。以前沧东凹陷主要沿中央隆起带寻找构造油气藏，已经发现舍女寺、枣园、王官屯等多个油田，成为大港油田主要的原油生产基地。近年来勘探开发程度不断提高，储量发现难度越来越大。随着“近源找油”思想的深入[3-6]、岩性油气藏勘探研究的深化及精细勘探、效益勘探的推进，认为孔二段既是沧东凹陷的主力优质烃源岩层系，同时也发育砂岩常规储集体与非常规致密储集层，它具备形成自生自储岩性油气藏的最有利条件，是大港油田近年规模增储的重要层系。

1 构造演化及斜坡成因机制

沧东凹陷古近系具有两期叠合湖盆结构，古近纪经历了早期坳陷[2,7-9]与晚期断陷的演化历程，形

北段构造演化为继承中生代古构造格局，在燕山期向斜背景下，古近纪两幕活动，湖盆中央反转，晚期发育中央隆起带，两翼形成反转型斜坡；南段构造演化为燕山期挤压逆冲形成中央古背斜基础上，古近纪继承性发育斜坡。特定的湖盆演化背景下沧东凹陷整体发育三大斜坡与两个构造带(孔店构造带、舍女寺断鼻)，南段发育继承性斜坡(南皮斜坡)，而北段发育反转型斜坡(孔西斜坡、孔东斜坡)。南北构造成因机制的差异不仅控制了现今斜坡形态(北陡南缓)，同时对古地貌、砂体展布、油气成藏具有明显控制作用。

图1 沧东凹陷孔二段沉积体系图Fig.1 Sedimentary system of member 2 of Kongdian formation, Cangdong sag

2 沉积体系与控砂机制

开展区域地质、地震相、砂体分布、轻重矿物分析，明确沧东凹陷盆缘断裂转换带与隆起古沟槽对应，控制主物源体系展布，孔二段发育东西两侧、南北两端4大水系，形成4大盆外物源区，盆缘发育乌马营、舍女寺、沧县、故县、徐杨桥、孟村等10个主物源口[10]。受4大水系及盆外物源控制，10个子物源在盆内波及形成枣园、沧州、舍女寺、叶三拨、乌马营、望海寺、孔店等10个规模不等的三角洲朵叶体(图3)。通过岩心相、测井相与地震相“三相合一”的精细研究，认为沧东凹陷孔二段发育辫状河三角洲、远岸水下扇、深湖-半深湖沉积等，其中辫状河三角洲相最为发育，可划分为辫状河三角洲平原、前缘等亚相，并可进一步划分为辫状河道、河口坝、席状砂等微相(图4)。多种类型沉积相在平面上呈环带状展布，外环主要为辫状河三角洲前缘主砂体带沉积，发育长石砂岩和岩屑中-细砂岩；中环以辫状河三角洲前缘远端和前辫状河三角洲沉积为主，岩性为细粉砂岩、暗色泥岩，油页岩与细粒过渡岩类交互发育，源储共存或侧接，有利储集体叠合连片；内环主要为前辫状河三角洲至半深湖、深湖沉积，岩性以泥质粉砂岩、过渡岩类、白云岩类等致密细粒储层以及暗色泥岩、油页岩为主，源储一体。结合湖盆古地貌分析，认为孔二段沉积期沧东凹陷南段古地形平缓，砂体延伸范围远，而北段沉积体系变化快，发育短轴扇体为主。两类斜坡控砂机制不同，南段继承性斜坡凸起顺向供砂、侵蚀沟槽输砂、单一坡折控砂、斜坡高部位富砂，中低部位源储共生，油气富集；北段反转型斜坡低部位富砂，中高部位源储一体，利于成藏。

图2 kn6井Ek2取心段岩心综合描述图Fig.2 Core comprehensive description of Ek2, kn6

总的来说，湖盆边缘砂体发育，中心较薄，即孔二段湖盆内砂体大面积展布，现今斜坡区砂岩厚度大，向湖盆中心减薄，粒度由粗变细。砂岩厚度达40～160 m， 孔隙度为8%～25%，渗透率为2～60 mD。枣园、王官屯、舍女寺及南皮斜坡等地区钻探证实孔二段砂岩处于中晚成岩作用阶段，溶蚀孔隙发育。储集空间主要以残留原生粒间孔、次生粒间溶孔、粒内溶孔、铸膜孔为主，少量残余原生孔、裂缝等(图3)，储集性能好。孔二段湖盆中心大套页岩发育段夹持的粉细砂岩、白云岩、含砂泥质云岩、含云泥质粉砂岩、砂质泥页岩等储集岩类，单层厚度为8～30 m，发育裂缝、晶间孔、溶蚀孔等储集空间(图4)，孔隙度为6%～13%，渗透率为0.06～1 mD，具备储集性能，钻探油气显示活跃，是致密油勘探的有利地区。

图3 砂岩储集空间类型Fig.3 Reservoir space types of sandstonea.kn6，3749.50 m，Ek2，长石砂岩，4×10(-)，残留原生粒间孔，铸模孔；b.kn6，3745.58 m，Ek2，长石砂岩，4×10(-)，裂缝发育

图4 白云岩储集空间类型Fig.4 Reservoir space types of dolomitea.gd14，4094.71 m，Ek21，泥质白云岩，晶间孔及微裂缝含淡蓝色油质沥青；b.g108-8，3190.94 m，Ek23，泥晶白云岩，油质沥青充填构造缝

3 烃源岩特征

沧东凹陷孔二段属亚热带潮湿气候下的封闭湖盆沉积，主要发育了一套黑色、深灰色富含有机质的泥岩、灰褐色页岩和泥灰岩[7-8]。除乌马营以南、叶三拨西部及孔店凸起周边之外，基本上凹陷区整体分布。

暗色泥岩分布向南至dc1-wus1井区，北至k3井，北西至k20井，面积约1187 km2，厚度一般在100～250 m，最大沉积厚度分布在段六拨-小集至枣园一线，kn9揭示的最大泥岩厚度达360 m，平面上有西厚东薄、由中心向四周渐薄的特征。页岩主要分布在近湖盆中心区，厚度一般在25～200 m，面积约882 km2，最大沉积厚度分布在沧东风化店地区，钻井已揭示的最大厚度达260 m。南部厚度相对较小，最大厚度分布在小集-叶三拨地区，钻井揭示最大厚度达178 m。平面上北厚南薄，由中心向四周渐薄。通过对大量烃源岩样品的元素、热解及干酪根镜鉴等资料综合分析，孔二段烃源岩有机质总体以Ⅰ型为主，其中Ⅰ型干酪根占69%，Ⅱ1型干酪根占13%，Ⅱ2型干酪根占8%，Ⅲ型干酪根占10%(图5)。

孔二段暗色泥岩有机质丰度很高，其TOC平均为3.07%，最高9.23%；S1+S2平均为19.46 mg/g，最大为69.91mg/g；沥青“A”含量平均为0.35%；HC平均含量为2106.44 mg/kg。页岩有机质丰度比同段暗色泥岩更高，TOC平均为4.87%；S1+S2平均为36.59 mg/g；沥青“A”含量平均为0.64%；HC平均含量为3448.43 mg/kg，根据我国陆相湖泊泥质烃源岩有机质丰度评价标准[11-12]，暗色泥岩已达到好-很好烃源岩的标准，页岩为很好烃源岩。

4 油气成藏模式

孔二段油气分布受有效烃源岩与常规砂岩储层、致密储层联合控制。盆缘砂体与斜坡匹配形成岩性圈闭，在有效生油岩范围内，源储共生或侧接形成常规岩性油藏，与湖盆中心区致密油叠置连片，满凹含油，形成“连续性”油气分布模式(图5)。

图5 沧东凹陷南段孔二段油气成藏模式Fig.5 Accumulation modle of the member 2 of Kongdian fomation, southern section of Cangdong sag

南段继承性发育的斜坡(南皮斜坡)为单一坡折背景下控制的宽缓斜坡，古地貌特征反映发育3个主沟槽区，整体控制了斜坡区沉积体系展布，受叶三拨三角洲、乌马营三角洲、集北头三角洲3大物源控制，中低斜坡砂体沿沟槽带发育，利于形成常规岩性油藏；低斜坡砂体与暗色泥岩、油页岩匹配，近源充注，为致密油发育区。

北段反转型的斜坡(孔西斜坡、孔东斜坡)具有斜坡低部位富砂、中高部位富泥、砂体上倾尖灭的特征。其中孔西斜坡早期发育为凹陷，后期经构造反转形成反转型斜坡，砂体沿斜坡低部位发育，形成上倾尖灭岩性圈闭，发育岩性油藏。断裂转换带及斜坡高部位发育高丰度暗色泥岩及油页岩，生成的油气依靠断裂及有利砂体组成输导网络逐步向成藏有利区近源充注。与孔西斜坡不同，孔东斜坡为帚状断裂控制反转型斜坡，望海寺及王官屯两大物源口控制斜坡区砂体大面积分布，同时与斜坡区高丰度油页岩交互沉积，形成岩性油藏与致密油叠加连片。

5 勘探成效

深化斜坡区孔二段构造演化与源储匹配关系研究，证实南皮斜坡孔二段多物源方向辫状河三角洲砂体大面积叠置分布，储集性能好，与湖盆区致密储层叠置连片分布，有效烃源岩分布范围内，大面积连片含油。沧东凹陷孔二段精细勘探重点突出盆缘常规砂岩岩性油藏和湖盆主体区致密油两个领域，取得两项主要成果。

(1)南皮斜坡常规砂岩油藏勘探实现规模效益增储。

以油藏模式为指导，利用地震属性与测井约束反演等技术手段，重点针对南皮斜坡叶三拨、乌马营、灯明寺、集北头三角洲和孔东斜坡王官屯三角洲开展砂体精细刻画，在有利砂体带部署预探井位11口，形成5000万吨级增储区。

(2)南皮-孔西斜坡致密油勘探取得重要突破。

针对湖盆主体油页岩发育区，转变其仅作为烃源岩的研究思路，深化油页岩发育段内部白云岩、泥质粉砂岩等致密储层识别与评价，部署预探井位6口，已获得高产油流井1口、工业油流井4口。其中3口井针对致密储层发育段设计系统取芯，为多参数联合建立不同岩性储层识别标准、创新油页岩发育区储层描述和预测方法提供了重要的基础资料。

6 结论

(1)提出了沧东凹陷“坳断转换型湖盆演化、南北构造分区”的新认识。古近纪早期坳陷与晚期强烈断陷叠置，形成了中国东部古近纪独特的陆相坳断叠置湖盆。以凹陷中部东西向隐伏调节断层为界，控凹断层北强南弱，南北差异发育演化，形成北段反转型、南段继承型两大构造区。

(2)构建了“坳断转换型”湖盆不同类型斜坡的控砂机制。继承性斜坡具有凸起顺向供砂、侵蚀沟槽输砂、坡折控砂、斜坡中高部位富砂的控砂机制，中低部位源储匹配、油气富集；反转型斜坡低部位富砂，中高部位源储一体，埋藏适中，富集高产。

(3)深化控藏机制研究，分区带构建油气成藏模式，明确孔二段油气分布受有效烃源岩与常规砂岩储层、致密储层联合控制。在有效生油岩范围内，盆缘砂岩常规油藏与湖盆主体致密油叠置连片、满凹含油，形成“连续性”油气分布。

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Reservoir-controllingTheoryandExplorationResultsofMember2ofKongdianFomation，CangdongSag

Guan Quansheng

(Exploration&DevelopmentResearchInstituteofDagangOilfield,CNPC,Tianjin300280,China)

Cangdong sag is located in the center of Bohaiwan basin, is a depression-fault transited lacustrine basin characterized by the Paleogene sediments. Due to the overlap of tectonic activities during the early Paleocene depression and the late Paleocene fault, two main tectonic plays formed in this sag: the north anti transformation tectonic play and the south inherited tectonic play. The member 2 of Kongdian formation deposited in the early stage of sag expansion. Its developed sedimentary facies were affected by external basin source provenance and paleo slope break: braided river delta in the margin and far shore submarine fan in the basin center, where rock types are mainly dolomite, transitional rocks and high abundance ratios of shale. Conventional sandstone reservoirs in basin margin and tight reservoirs in the basin center overlapped horizontally and vertically in basin scale, forming the continuous oil distribution within the scope of effective source rocks. Due to the differences of controlling tectonic activities in the north and the south plays, different depositional systems and different hydrocarbon enrichment models formed in these two plays. In the south tectonic play, sand-rich sediments display on the high part of slope. In the middle and low part of the slope, both sand-rich and mud-rich sediments deposited. This co-existence of reservoir and source rock favors hydrocarbon enrichment. While in the north play, the low part of slope is sand-rich and the middle and high part of slope are both sand-rich and mud-rich. Thus, hydrocarbon in the north tectonic play may favor in rich in the middle and high part of slope. Based on the analysis of each strata in three dimensions, pre-exploration proposals have been made and 17 wildcat wells have been drilled. A big breakthrough has been made in the exploration of the lithologic reservoirs in the slope and tight reservoirs in central basin, forming a new exploration area with fifty million tons reserve.

accumulation model; tight oil; transitional rocks; mechanism of sand dominate fault-sag transition; Cangdong sag

中国石油天然气股份有限公司重大科技专项“大港油区大油气田勘探开发关键技术研究”(2014E-06)资助。

官全胜(1984—)，男，湖南益阳人，硕士研究生，现为中国石油大港油田公司勘探开发研究院工程师，主要从事石油综合地质研究和井位目标评价工作。邮箱：183838259@qq.com.

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