济阳坳陷埕岛潜山油气成藏特征

林会喜 ，熊 伟，王 勇，秦 峰，景安语，王秀红，张明华，冯月琳，刘 静

（1.中国石化石油勘探开发研究院，北京 100083；2.中国石化胜利油田分公司勘探开发研究院，山东东营 257015）

潜山油气藏作为渤海湾盆地重要的油气藏类型，一直是油气勘探的重点领域［1-4］。1975 年任丘潜山油气藏的发现，掀起了渤海湾盆地潜山勘探的高潮。1995 年之后，随着高、中部位潜山大量被发现，潜山勘探逐渐陷入了低谷。近年来，对潜山油气成藏的认识不断丰富和完善［5-8］，勘探对象正逐步从高潜山向低潜山再到深层内幕潜山转移［9-14］，潜山油气勘探再次取得重大突破。例如2005 年辽河西部凹陷兴隆台地区在埋深为2 500 m 沉积岩以下发现大型太古界变质岩潜山油气藏，2010 年霸县凹陷在埋深大于6 000 m 的超深层碳酸盐岩潜山中取得重大突破，2019年渤中凹陷的渤中19-6气田在太古界潜山测试获得优质高产油气流，上报探明天然气地质储量超过1 000×108m3。不同层系、不同岩性隐蔽潜山油气藏的不断发现，显示出渤海湾盆地前古近系潜山油气勘探仍具有良好的前景。

埕岛潜山是济阳坳陷油气储量发现最多的潜山，已上报探明石油地质储量超过七千万吨，控制石油地质储量超过五百万吨，预测石油地质储量超过三千万吨；近5 a来，年申报储量在千万吨以上，表明该潜山具有巨大的勘探潜力。关于埕岛潜山油气成藏的研究多从潜山成因机制和构造演化过程出发，分析其油气藏类型和成藏特征［15-20］，对油气成藏过程及富集规律研究却相对薄弱［21］。为进一步明确埕岛潜山油气成藏主控因素，建立潜山油气成藏模式，确定有利勘探目标，迫切需要深化油气成藏过程及油气富集规律研究，以指导研究区下步的油气勘探方向［22-24］。

1 区域地质概况

埕岛潜山位于济阳坳陷北部北西走向潜山构造带上（图1），主体构造位于济阳坳陷北部与渤海海域西部之间的埕北低凸起带，其西南通过埕北断层与埕北凹陷相接，东北以缓坡与渤中凹陷相连，东部通过埕北30 南断层与黄河口凹陷相接。受多期构造运动叠加影响，埕岛地区形成了多层系油气分布的特点，发现了太古界、古生界、中生界、古近系（沙河街组和东营组）、新近系（馆陶组和明化镇组）等多套含油气层系，是一个典型的复式油气聚集区。埕岛潜山下古生界寒武系和奥陶系均有残留，是一套以碳酸盐岩为主的浅海相沉积，区域分布稳定，旋回性明显；上古生界发育石炭系和二叠系，与下伏古生界呈平行不整合接触，石炭系为海陆交互相灰岩、砂岩和页岩，二叠系为陆相碎屑沉积夹煤层；中生界为一套陆相碎屑岩沉积，底部为较厚的含煤层泥岩。

图1 埕岛潜山区域构造位置Fig.1 Regional tectonic position of Chengdao buried hill

2 油源对比及油气藏特征

埕岛地区以太古宇为基底，潜山地层主要由下古生界、上古生界和中生界构成。各层系地层的保存与分布受印支、燕山等多期构造活动的影响，分布特征非常复杂，不同构造带甚至同一构造带不同构造部位的地层展布特征均存在差异。埕北断层、埕北20 断层和埕北30 北断层控制研究区西、中、东排山的宏观构造格局［25-26］。埕北20 断层为北北西走向，倾向南西西向，自南向北断距逐渐增大，向北部延伸至渤中凹陷，中生界沉积之后停止活动；该断层发育于前古近系内部，上升盘和下降盘顶面为剥蚀夷平面，东营组覆盖其上。古生界断距超过2 000 m，下降盘巨厚且物性致密的中生界与上升盘古生界储层对接。埕北30北断层为北东走向，倾向北西向，自西南向东北断距逐渐增大，该断层向东北部延伸至渤中凹陷，新生代早期停止活动。

2.1 油源对比

图2 埕岛潜山油气来源及成藏体系划分Fig.2 Hydrocarbon source and accumulation system of Chengdao buried hill

系统油源对比结果表明：埕岛潜山原油分别来源于其周围埕北凹陷、渤中凹陷和黄河口凹陷的烃源岩，具有多凹、多方向、多层系供烃的特点，受源储配置、输导方式的控制，西、中、东排山油气来源不同，大致以埕北20 断层和埕北30 北断层为界（图2）。其中，西排山的油气主要来自于埕北凹陷沙三段下亚段烃源岩，如埕北242 井、埕北244 井和胜海古1 潜山的原油具有饱和烃形态对称分布特征，规则甾烷分布呈C27优势，Pr/Ph 值大于1，重排甾烷含量中等，4-甲基甾烷不发育，C28甾烷相对含量高，含有一定量的伽马蜡烷，与埕北凹陷埕北4 井沙三段下亚段埋深为3 850 m 烃源岩的生物标志化合物特征基本一致（图3，图4，表1）。中排山的油气主要来自北部渤中凹陷沙三段和沙一段烃源岩，如埕北古11、胜海古3 和埕北古403 井的原油饱和烃形态整体呈现后峰型，重排甾烷含量较高，4-甲基甾烷含量中等，三环萜烷系列化合物不发育，含有一定量的伽马蜡烷，甾烷分布以C27规则甾烷含量较高为特征，具有C27＞C28＞C29的“L”型分布特征，反映原油成烃母质来源以藻类等低等水生生物有机质为主，表现为与渤中凹陷秦皇岛35-2-1 井沙三段下亚段埋深为3 800～3 825 m 烃源岩相似的特征（图3，图4，表1）。东排山的油气主要来自东部黄河口凹陷沙三段下亚段烃源岩，如埕北302、埕北305、埕北306、埕北307 井原油具有饱和烃形态为前峰型、重排甾烷和4-甲基甾烷含量较高、三环萜烷系列化合物含量较高、伽马蜡烷含量低、规则甾烷呈“V”型的特点，与东部黄河口凹陷渤中34-1-1井沙三段下亚段埋深为3 585 m 烃源岩的生物标志化合物特征一致（图3，图4，表1）。

图3 埕岛潜山正构烷烃分布Fig.3 Normal alkane distribution in Chengdao buried hill

图4 埕岛潜山原油与周边生烃凹陷烃源岩生物标志化合物对比Fig.4 Comparison of biomarkers between crude oil from Chengdao buried hill and source rocks from surrounding hydrocarbon-generating sag

2.2 油气藏特征

2.2.1 西排山

埕北断层为西排山主要的纵向输导油源断层，潜山顶部不整合可横向输导油气，以下古生界断块油气藏为主。西排山构造形态相对简单，地层向西南方向单斜翘倾，断层不太发育，次级断层对圈闭的形成起到了决定性作用，形成的有效圈闭范围小、数量少，油气集中分布于埕北断层上升盘的断鼻和断块圈闭内。目前仅发现了胜海古1块和埕北244 块下古生界油藏，探明石油地质储量仅为411×104t。西排山油藏埋深相对较浅，地面原油密度为0.85～0.87 g/cm3，黏度为5.95～11.60 Pa·s，含硫量为0.08%～0.21%，气油比为37%～60%。整体上具有原油密度和黏度相对偏大、含硫量相对较高、气油比偏低的特点（表2）。

2.2.2 东排山

东排山发育埕北30 南和埕北30 北边界大断层，受这两条边界大断层和区内次级断层的共同控制，形成了众多的断块圈闭，且其内幕裂缝储层比较发育，太古界和下古生界油气均已成藏，油气广泛分布，发现的储量最多，探明石油地质储量为4 466×104t。东排山油藏埋深相对较深，地面原油密度为0.78～0.82 g/cm3，黏度为0.80～2.84 Pa·s，含硫量为0～0.06%，气油比为106%～1 016%。整体上具有原油密度和黏度相对偏小、含硫量相对较低、气油比高的特点（表2）。

2.2.3 中排山

中排山除埕北20断层外，主要发育北北东和东西向2 组断层，其相互切割共同控制形成了众多的断块圈闭。已发现的油气藏主要分布在埕北20 断层和埕北古4 断层控制形成的2 个次级潜山带，即埕北20 断层上升盘的埕北古11—胜海古2—埕北275 井次级潜山带和埕北古4 断层上升盘的埕北古4—埕北古403—埕北古406 井次级潜山带，共探明石油地质储量为2 257.91×104t。其上覆的东营组泥岩或C—P碳质泥岩可以作为良好的盖层，从而形

成在距离风化壳250 m 以内，以八陡组、冶里-亮甲山组和凤山组为主要含油层系的反向断块残丘型油藏，该类型油藏整体呈块状，且各断块油水界面不统一。中排山由构造主体向翼部，具有油气分布层位由老到新、油气藏类型由反向断块残丘型到地层不整合型过渡的趋势。如南部主体位置的埕北古5 井和埕北古7 井在太古界均发育反向断块残丘型油气藏，北翼的胜海古3 井和胜海8 井上古生界含油，以地层不整合油藏为主。中排山油藏埋深相对较浅，地面原油密度为0.80～0.87 g/cm3，黏度为3.45～27.00 Pa·s，含硫量为0.03%～0.14%，气油比为17%～1 470%。整体上具有原油密度和黏度相对偏大、含硫量相对较高、气油比高的特点（表2）。

表1 埕岛潜山典型井及周边烃源岩油源对比Table1 Geochemical parameters of typical wells in Chengdao buried hill and surrounding source rocks

表2 埕岛潜山不同区块原油物性对比Table2 Comparison of physical properties of crude oil in different blocks of Chengdao buried hill

3 油气运聚过程

埕岛潜山西排山的油气主要通过横切邻近生烃凹陷的埕北断层向上运移，再沿下古生界顶部不整合横向运移，最终油气主要富集于下古生界顶部不整合圈闭成藏（图5）；埕北断层活动时间长、垂向输导能力强，油气富集层系相对单一［25］。东排山的油气主要通过横切邻近生烃凹陷的埕北30 南断层向上运移，再沿着太古界、下古生界顶部不整合和凤山组与冶里-亮甲山组内幕不整合横向运移至相关圈闭成藏（图5），油气最终在多个层系富集［26］。中排山距离渤中凹陷较远，尚未见到可以沟通烃源岩的油源断层，关于中排山的油气输导路径一直存有争议［27-28］。孔凡仙等认为埕岛潜山中排山的油气主要来自渤中凹陷，通过古近系与潜山地层之间的不整合运移［27］。但近年来的勘探实践证实［2］，中排山发育一系列东西向的南掉反向断层，从地震剖面分析发现，古近系与潜山地层之间的不整合往往被上述东西向断层切割，由于该系列反向断层对油气具有遮挡作用，通过不整合难以形成连续的油气运移通道。另外，中排山北部斜坡带一些探井钻遇内幕储层，发现丰富的油气显示，例如在埕北古11 井不整合之下800 m 左右的冶里-亮甲山组发现油斑显示，以上种种迹象表明，中排山古近系与潜山地层之间的不整合难以作为主要的油气输导通道（图6）。张在振等认为中排山一系列近北东向走滑断层向北部凹陷带有一定距离延伸，可以沟通不整合直接沟通凹陷带古近系烃源岩，成为中排山油气聚集的主油源断层［28］。笔者认为中排山油气最有可能沿一系列延伸至渤中凹陷烃源岩的北北东向走滑断裂（如埕北古4 断层）和北西向埕北20 走滑断层走向运移至潜山，再侧向分配至邻侧圈闭中聚集成藏，其证据表现在以下方面：①中排山整体西南高、东北低，地层倾向东北方向，以斜坡过渡至渤中凹陷，且发育一系列延伸至渤中凹陷烃源岩的北北东向走滑断层和北西向埕北20断层，为油气从渤中凹陷运移至中排山提供了宏观地质背景。②在济阳坳陷边缘下古生界碳酸盐岩露头区，走滑断裂带往往发育溶洞，即断溶体系发育，为油气长距离沿走滑断层运聚提供了输导条件。③渤中凹陷油源条件优越，不仅能够提供充足的油气，也能提供足够的油气运聚动力。④埕北20 断层和北北东向走滑断层在中生界末即停止活动，避免了成藏期油气受断层活动影响而导致的纵向散失或运移至上部潜山披覆层系。⑤已发现的油气主要呈裙带状分布于沿埕北20 断层和埕北古4 断层的潜山圈闭群，而远离埕北20 断层和埕北古4 断层的潜山圈闭基本未成藏（图2）。⑥沿埕北20 断层和埕北古4 断层走向，自北向南方向油气地球化学参数呈现规律性变化。沿油气运移方向Ts/Tm 值自埕北古11 井（1.52）至胜海古3 井（1.23）、胜海古2 井（0.85）至埕北275 井（0.64）逐渐减小，C29S/（S+R）值从埕北古11井（0.48）至胜海古3 井（0.41）、胜海古2 井（0.38）至埕北275 井（0.37）也呈现逐渐减小的趋势，指示来自北部渤中凹陷的油气主要沿断层走向自北向南运移。⑦沿埕北20 断层走向方向和埕北古4 断层，自北向南潜山油藏的含油高度逐渐降低，原油黏度和密度逐渐增大（图7，表2），表明油气从北向南运聚成藏。

图5 埕北古6井—埕北307井近东西向油藏剖面Fig.5 EW profile of oil reservoir from Well Chengbei Gu6 to Well Chengbei307

图6 埕北275井—埕北古11井潜山油藏剖面Fig.6 Profile of buried hill reservoirs from Well Chengbei275 to Well Chengbei Gu11

图7 埕岛潜山中排山沿断层走向油藏含油高度统计Fig.7 Oil-bearing height of buried-hill reservoirs along fault strike in middle Chengdao buried hills

4 结论

埕岛西、中、东排山源储配置和油气输导方式不同，油气来源和油藏特征存在明显差异。西排山的油气主要沿横切埕北凹陷沙三段下亚段烃源岩的埕北断层纵向输导至潜山，富集于下古生界顶部不整合圈闭，油藏具有原油密度和黏度相对偏大、含硫量相对较高、气油比偏低的特点。东排山的油气主要来源于东部黄河口凹陷沙三段下亚段烃源岩，油气通过多套不整合和断裂复合输导体系在多层系富集，油藏具有原油密度和黏度相对偏小、含硫量相对较低、气油比高的特点。中排山的油气主要来源于北部渤中凹陷沙三段下亚段和沙一段烃源岩，油气主要沿埕北20断层和一系列北北西向走滑断层运聚至潜山高部位富集成藏，形成沿走滑断层走向输导的运聚模式，油藏具有原油密度和黏度相对偏大、含硫量相对较高、气油比高的特点。不同潜山具有油气差异性运聚的特点，决定其勘探方向也存在差异。其中，西排山以顶部不整合为有利勘探方向，中排山以大型走滑断裂带为有利勘探方向，东排山多套不整合均为有利勘探方向。