济阳坳陷埕岛地区上古生界油气成藏控制因素分析

2020-04-07景安语

海洋石油 2020年1期

景安语

（中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司勘探开发研究院，山东东营 257015）

埕岛地区位于渤海湾西南部（图1），是多层系含油的典型油气复式聚集区[1-9]。新近系、古近系和下古生界是主要含油层系。上古生界一直没有引起足够的重视，近期埕北古111井于上古生界钻遇油层，试油获得高产工业油气流，预示着研究区上古生界具有一定的勘探潜力。因此，对其构造、地层、储层和成藏规律进行分析，明确控藏要素，对该层系的勘探有重要意义。

1 构造特征

图1 埕岛地区地理位置图

埕岛地区自古生代以来经历了印支期（晚二叠世至三叠纪）、燕山期（晚三叠世至白垩纪时期）、喜山期（新生代）三期构造运动阶段。平面上发育北西、北北东和近东走向的三大断裂系统。印支运动期，受扬子板块向华北板块俯冲的控制，研究区表现为北东-南西向的挤压应力场，发育北西走向的逆冲断层，断层上盘古生界遭受不同程度的剥蚀。燕山运动早期，应力释放，北西向逆断层沿薄弱带发生负反转，最终表现为正断层（如埕北20断层），地质或地震剖面表现为典型的薄底或秃底特征，同时派生系列反向正断层（如埕北8断层、胜海古3南断层等）进一步复杂化构造格局；燕山运动中晚期，受郯庐断裂带左行走滑应力场的控制，发育一系列北北东走向具有走滑压扭特征的断层（埕北古4西断层等），走滑压扭断层是该区典型的断层类型，发育很普遍。喜山运动期，研究区表现为南北向的拉张应力场，在郯庐断裂带右行走滑应力场的影响下，先存断层部分复活（埕北8断层），断层多表现为扭张特征。

研究区发育的北北东向断层和北西向断层在燕山末期停止活动，地震剖面上表现为向上截止于中生界顶面，近东西向断层在后期南北拉张应力背景下部分复活，埕北8断层持续活动至今。

北北东向断层东西分带，形成“两山一堑”的构造格局，即胜海古3井-埕北古11井、埕北古406-埕北古4井等2排次级山和埕北古4西地堑；近东西向断层进一步复杂化潜山，形成南北排列的多个断块，如胜海古3、埕北古11和埕北古4等块（图2）。

图2 研究区上古生界顶面构造图

2 地层特征

研究区上古生界为海陆交互相沉积构造，沉积环境稳定。本溪组下部为灰色铝土岩，中、上部为深灰色泥岩、灰岩夹灰色砂岩和薄煤层，厚度30 ～ 50 m。太原组为煤系地层，以暗色泥岩、碳质泥岩与灰色砂岩、煤层互层组成，厚度在200 m左右。山西组为一套灰色泥岩、砂岩夹碳质泥岩和煤层组成的三角洲沉积组合，不含海相灰岩，厚度小，且在全区内厚度稳定，约50 ～ 80 m。下石盒子组仅局限于埕北古111井区，下部岩性由浅灰色砂岩、砂质泥岩、少量暗色泥岩夹薄层碳质泥岩组成；上部岩性由杂色泥岩、页岩等组成，厚度变化较大，约80 ～ 145 m（图3）。

埕岛潜山地层的残留与分布受多期构造活动的控制，上古生界仅在埕北20断层上升盘和埕北8断层以北残留。在北东向剖面上上古生界表现为中间厚两翼薄的“纺锤型”特征（图3）。根据钻井和区域规律分析，研究区主要残留本溪-太原组，局部地区残留山西组和下石盒子组，总厚度最大600 m，西厚东薄,北厚南薄。受近东西向断层影响，其下降盘残留厚度较大（图4、图5）。

图3 埕岛地区上古生界综合柱状图

图4 过埕北古406北北东向地震剖面图

3 储层特征

上古生界储集层原生孔隙消失殆尽，储集空间主要有原生粒间余孔、粒间溶孔、粒内溶孔、晶间微孔、杂基微孔、超大孔及裂缝等，次生孔隙为孔隙主体（图6）。研究区无取心实测物性资料，测井解释平均孔隙度4% ～ 19%，平均渗透率（0.1 ～ 50）×10-3μm2。

图5 埕岛地区上古生界厚度等值线图

储集体为太原组和石盒子组的河流、三角洲相砂体，以及少量障壁岛、潮坪砂体。岩性主要为灰色含砾细砂岩、细砂岩和粉砂岩（图7a），单层厚度在3 ～ 10 m。风化淋滤改善储集物性，距不整合面越近物性条件越好，有效储层集中在距离不整合面150 m以内的范围（图7b）。断层附近应力集中，裂缝发育程度高，也是风化淋滤的优势通道，断层附近储层物性较好——如埕北古11和胜海古3井，反之变差——如埕北805井（图7c）。

图6 埕岛上古生界下石盒子组储集空间镜下照片

图7 物性与岩性、不整合面和断层的关系图

4 成藏控制因素分析

研究区上古生界遭受强烈的剥蚀作用，受控于地层的展布和构造的特征，发育构造和地层两种油气藏。已发现的胜海古3块油藏即为受控于埕北20断层和胜海古3南断层的断块构造油藏；埕北古111油藏是受控于埕北20断层和地层剥蚀线的构造-地层不整合复合油藏。（图8）

图8 胜海古3-埕北古111井油藏剖面图

4.1 油源及油气运移条件是成藏的首要条件

胜海古3井原油地化分析原油组族成分分析饱和烃占60%以上，芳烃为14%，非烃为6%，不含沥青质，说明原油较轻，成熟度较高。饱和烃中呈姥鲛烷优势，伽玛蜡烷/C30藿烷为0.19。成熟度参数C2920S/20（S+R）为0.48，C29ββ/（ββ+αα）为0.55，含有丰富的重排甾烷和4-甲基甾烷。前人资料已证实上古生界油气是来源于北部沙南凹陷沙三段和沙一段的混源油[10]。

油气在地层压力、浮力和水动力的驱动下由高势区运移至低势区的圈闭成藏，远离油源有产能变低和含油高度降低的趋势。北北东向断层和古近系与潜山之间的不整合构成了油气运移网络[11-12]。研究区大部分缺失中生界，古近系直接覆盖于古生界之上，不整合间断时期长，是油气横向长距离运移的优势通道，潜山在不整合面附近油气显示集中，一方面印证了风化壳具有好的物性条件，另一方面也说明了不整合运移是该区油气的主要运移方式。北北东走向的断层规模相对较大，延伸至北部凹陷，沟通油源，断层附近裂缝发育程度高，横向连续性好，主要起着输导油气的作用，已发现的油藏情况证实了埕北20断层的输导作用。另外埕北古11井不整合面之下显示厚度达795 m，也从侧面反映了断裂带作为油气运移优势通道的推断。

4.2 盖层条件控制油气成藏的层位

埕岛北部上古生界潜山发育“古储新盖”型储盖组合。上古生界大部分被古近系东营组覆盖，斜坡部位小范围覆盖中生界。东营组广泛发育的横向分布稳定的湖泛泥岩是良好的区域盖层，根据钻井揭示上覆中生界下部的地层也是好的盖层。另外上古生界发育多套砂、泥岩储盖组合，多套砂岩见良好油气显示，泥岩、炭质泥岩均可作为油气成藏的直接盖层。区域盖层控制研究区含油层位在东营组以下，直接盖层控制含油的具体层段。盖层封盖能力虽然缺少实物样品测试的评价，胜海古3井测试结果为凝析气藏，测试成果说明盖层的封盖能力很强。

4.3 圈闭及保存条件是油气成藏的关键

多期构造运动和长期的风化剥蚀作用下，上古生界地层残留受北北东向、近东西向断层和各地层的剥蚀边界控制，形成了自西向东三个南北排列的反向断块（如胜海古3和埕北古4）和断层-地层圈闭（如埕北古111）群。

对断块油藏来说，侧向封堵条件是油气成藏的重要因素。断层的活动性、应力性质、断裂带性质和两盘对接岩性共同影响，控制着断层侧向封堵与否。研究区断层大多向上截止在中生界顶面，说明在燕山末期停止活动[8]（图4），断层趋于封闭[12]。北北东向压扭断层封闭能力最强，北北西向的埕北20断层封闭能力次之，近东西向断层相对较差。分析断层两盘的对接关系是评价断层侧向封堵性的最直接有效且可执行的手段。目前发现的油藏普遍位于潜山顶部，反向断块圈闭对接东营组下部的暗色泥岩，侧向对接封堵，均为有效圈闭。如胜海古3和胜海古2断块。顺向断块只有断层能够断开储层集中段时，圈闭才形成有效封堵。

近期在该区下古生界发现的埕北313断块（下古生界）、埕北古斜14断块和埕北309断块油藏，具有共同的特征是断层的两盘储集体对接，但油水系统不同，初步推断断层本身具有封堵能力，把这种圈闭定义为断裂带封堵形成的特殊圈闭。断层是一个三维空间体，很多学者分析认为长期不活动的断层，在断层核部机械压实和后期胶结作用加强，断裂带的输导能力变差，也能具有一定的封堵能力[13-18]。虽然这种圈闭成藏风险相对较大，目前的研究和分析工作还很欠缺，是今后勘探的重要领域。