遼西低凸起中段潛山油氣差異富集及主控因素

江尚昆，吳昊明，曾金昌，鄧 輝，趙弟江

(1.中海石油(中國)有限公司天津分公司，天津 300452；2.中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司，天津 300452)

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遼西低凸起中段潛山油氣差異富集及主控因素

江尚昆1，吳昊明1，曾金昌1，鄧 輝2，趙弟江1

(1.中海石油(中國)有限公司天津分公司，天津 300452；2.中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司，天津 300452)

以鉆井、地球化學(xué)、流體包裹體及磷灰石裂變徑跡等資料為基礎(chǔ)，分析了遼西低凸起中段錦州25-1S和綏中36-1潛山油氣成藏條件及差異性，重點(diǎn)對油氣來源、成藏期次、油氣充注過程以及保存條件進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：錦州25-1S和綏中36-1潛山雖然儲層、油源和輸導(dǎo)條件略有不同，但造成油氣差異富集的主控因素是保存條件；錦州25-1S潛山發(fā)育優(yōu)越的區(qū)域蓋層，且邊界斷層的活動性與油氣運(yùn)移、成藏的匹配關(guān)系良好；綏中36-1潛山蓋層條件較差，更重要的是邊界斷層在油氣成藏時期活動性過強(qiáng)，造成油氣向東營組調(diào)整，是綏中36-1潛山構(gòu)造高部位沒有大規(guī)模油氣富集的主要原因。分析該地區(qū)潛山油氣富集的主控因素，指出斜坡區(qū)是綏中36-1潛山勘探的重要方向，對該區(qū)潛山油氣勘探具有一定的指導(dǎo)意義。

潛山；油氣成藏；差異富集；主控因素；保存條件；遼西低凸起

0 引 言

隨著潛山油氣藏被大量發(fā)現(xiàn)，潛山已成為中國重要的油氣勘探領(lǐng)域。前人對潛山油氣藏進(jìn)行了大量的研究，在潛山油氣藏的形成條件、分布規(guī)律、主控因素以及形成模式等方面，取得了一系列成果[1-3]。潛山圈閉能否成藏以及成藏的規(guī)模受烴源巖、儲集層、蓋層以及輸導(dǎo)體系等成藏條件的共同控制，是一系列成藏要素時空匹配的綜合結(jié)果[3-6]，不同潛山油氣藏的主控因素具有差異性[7-9]。

渤海海域遼西低凸起中段錦州25-1S和綏中36-1潛山油氣規(guī)模差異大。錦州25-1S潛山石油地質(zhì)儲量超過5 000×104m3，而綏中36-1下古生界潛山共8口探井，其中7口井見到油氣顯示，SZ36-1-B井潛山段油氣顯示長達(dá)170 m，但僅在SZ36-1-A井發(fā)現(xiàn)14 m油層，油氣儲量規(guī)模小，與錦州25-1S潛山形成鮮明的對比。通過對遼西低凸起中段錦州25-1S和綏中36-1潛山油氣成藏條件及差異性進(jìn)行分析，并對油氣來源、成藏期次、油氣充注過程以及保存條件進(jìn)行研究，總結(jié)該區(qū)潛山油氣富集的主控因素，對遼西低凸起潛山勘探及綏中36-1潛山的進(jìn)一步評價(jià)具有實(shí)際指導(dǎo)意義。

1 區(qū)域概況

遼西低凸起位于渤海海域東北部的遼東灣坳陷，為北東—南西向展布的狹長條帶，西以遼西1、2號斷層為邊界，與遼西凹陷形成不對稱的斷塊翹傾潛山，東以斜坡區(qū)與遼中凹陷組成箕狀凹陷—斷塊潛山構(gòu)造[10]。遼西低凸起中段由北至南為錦州25-1S、綏中36-1潛山(圖1)。錦州25-1S潛山為太古界變質(zhì)巖，綏中36-1潛山為下古生界寒武系—奧陶系碳酸鹽巖，往東側(cè)斜坡區(qū)逐漸過渡為中生界火山巖。遼西低凸起緊鄰的遼西凹陷和遼中凹陷是遼東灣坳陷主要生烴凹陷，主力烴源巖為沙河街組烴源巖。已鉆井生烴史分析表明，遼中凹陷沙河街組東一段烴源巖在沉積初期開始排烴；遼西凹陷沙河街組東一段烴源巖在沉積末期進(jìn)入排烴階段[11]。遼西低凸起中段潛山構(gòu)造形成期早于烴源巖主生排烴期，是油氣運(yùn)移的指向區(qū)，成藏條件優(yōu)越。

圖1 遼西低凸起中段構(gòu)造位置

2 潛山儲層特征

錦州25-1S潛山油氣主要分布于沙河街組和太古界。其中，該潛山油藏為底水塊狀裂縫性油藏，是目前渤海海域儲量最大、產(chǎn)量最高的大型變質(zhì)巖油藏，儲層以斜長片麻巖、二長片麻巖及其形成的碎裂巖為主，儲集空間為孔隙和裂縫，測試平均日產(chǎn)油高達(dá)300.0 m3/d，實(shí)測巖心孔隙度為1.0%～11.7%，平均為6.9%，反映錦州25-1S潛山變質(zhì)巖具有良好的儲集性能。

綏中36-1潛山油氣主要分布于東二下亞段，石油地質(zhì)儲量近3×108m3，油藏規(guī)模小，但在SZ36-1-A井油層DST測試獲得了168.3 m3/d的產(chǎn)能。鉆井揭示綏中36-1潛山碳酸鹽巖儲層較為發(fā)育，儲集空間以裂縫和溶蝕孔洞為主，潛山頂部巖心實(shí)測孔隙度為1.6%～20.6%，平均為8.1%；油層段測井解釋孔隙度為9.5%～16.0%，平均為12.2%，儲層物性較好。因此，綏中36-1潛山儲層物性條件不是造成其油氣規(guī)模小的原因。

3 潛山油氣來源

錦州25-1S及綏中36-1潛山的油源問題前人做過深入研究[11-12]，認(rèn)為錦州25-1S潛山原油主要來自遼西凹陷和遼中凹陷沙河街組烴源巖，具有雙向油源供烴特征；綏中36-1東二下亞段原油主要來自遼中凹陷沙河街組烴源巖，具有單向供烴的特征。綏中36-1下古生界潛山原油的伽馬蠟烷豐度中等，4-甲基甾烷豐度中等，含有一定量的甲藻甾烷，αααRC27、αααRC28、αααRC29規(guī)則甾烷呈“V”字型等特征，與綏中36-1潛山主體原油特征基本一致，具有相同的油氣來源。因此，認(rèn)為綏中36-1潛山油氣來自遼中凹陷沙河街組烴源巖。

4 潛山油氣成藏期次

遼西低凸起中段錦州25-1S和綏中36-1潛山烴類包裹體均一化溫度為80.0～140.0 ℃，遠(yuǎn)高于包裹體現(xiàn)今所處的地層溫度(59.0～70.0 ℃)，這可能與該區(qū)東一段沉積末期發(fā)生大規(guī)模的構(gòu)造抬升有關(guān)。該期構(gòu)造運(yùn)動造成遼西低凸起中段東一段和部分東二段地層遭受剝蝕，但剝蝕量一直存在較大的爭議。采用磷灰石裂變徑跡分析方法對該區(qū)進(jìn)行熱史模擬(圖2)，結(jié)果表明，約24 Ma時，樣品溫度為94.4 ℃，此后由于地層抬升剝蝕，至18 Ma時，樣品溫度為40.7 ℃，其后由于構(gòu)造沉降而逐漸埋藏，溫度逐漸升高，到現(xiàn)今樣品溫度為84.2 ℃。24 Ma至18 Ma期間，由于地層的抬升造成溫度降低53.7 ℃，結(jié)合該區(qū)熱演化史及地溫梯度(35～40 ℃/km)，計(jì)算剝蝕量約為1 342～1 534 m，反映遼西低凸起在東一段沉積末期發(fā)生強(qiáng)烈的區(qū)域隆升。磷灰石裂變徑跡的模擬結(jié)果表明，漸新世以來，遼西低凸起中段潛山儲層所經(jīng)歷的最大埋深和最高古地溫均在東一段沉積末期。

圖2 遼西低凸起中段磷灰石裂變徑跡模擬熱史曲線(JZ25-1S-C井，Ar，1828.96m，位置見圖1)

研究表明，錦州25-1S和綏中36-1潛山油氣成藏時間為20～24 Ma，相當(dāng)于東一段沉積末期。利用流體包裹體熱動力學(xué)模擬技術(shù)[13-15]恢復(fù)錦州25-1S潛山包裹體捕獲時的地層壓力系數(shù)為1.10～1.69，大多集中在1.20～1.40(表1)，反映油氣大規(guī)模充注期地層普遍存在超壓。這種超壓代表了油氣充注的規(guī)模和強(qiáng)度，為生烴增壓流體的高壓充注。

表1 JZ25-1S-C井包裹體捕獲壓力及壓力系數(shù)計(jì)算結(jié)果

5 潛山油氣輸導(dǎo)體系

遼西1、2號斷層以及不整合面構(gòu)成了遼西低凸起中段潛山油氣運(yùn)移主要的輸導(dǎo)體系。

遼西凹陷烴源巖生成的油氣向遼西低凸起大規(guī)模運(yùn)移的時間在東一段沉積時期。遼西1號斷層從沙三段至東一段斷層生長指數(shù)最低為1.3～1.4，具有較強(qiáng)的活動性，能為遼西凹陷生成的油氣垂向運(yùn)移起輸導(dǎo)作用；遼西2號斷層在東一段活動性整體較弱，但局部位置斷層生長指數(shù)可達(dá)1.2，具有一定的輸導(dǎo)作用。因此，遼西1、2號斷層的部分位置能為東一段油氣從遼西凹陷運(yùn)移至潛山起輸導(dǎo)作用。

不整合對遼中凹陷主力烴源巖生成的油氣向遼西低凸起運(yùn)移起關(guān)鍵作用，其滲透率較高的不整合面是油氣運(yùn)移的主要通道。錦州25-1S潛山風(fēng)化帶儲層物性好，測井解釋孔隙度平均為9.3%，最高超過20.0%，且在東側(cè)斜坡區(qū)鉆探的JZ25-2-E和JZ25-2-F井(圖1)在潛山均有油氣顯示。綏中36-1潛山東側(cè)斜坡區(qū)鉆探的SZ36-1-B井在潛山油氣顯示達(dá)170 m，鉆井取心實(shí)測孔隙度平均為8.1%，最高可達(dá)20.6%。由此可見，遼西低凸起中段潛山不整合面具有良好的孔滲性，且經(jīng)歷過大規(guī)模的油氣運(yùn)移，是遼中凹陷烴源巖生成的油氣向遼西低凸起側(cè)向運(yùn)移的重要通道和儲集空間。

6 潛山油氣保存條件

錦州25-1S潛山發(fā)育東二下亞段—東三段和沙三段2套區(qū)域蓋層，尤其是東二下亞段—東三段為厚度巨大且分布廣泛的超壓湖相泥巖，厚度約為220～550 m，地層壓力系數(shù)超過1.5，為下伏沙河街組和潛山油氣提供極好的區(qū)域蓋層。錦州25-1S潛山和沙河街組原油密度為0.864～0.901 g/cm3，部分遭受生物降解作用，但總體保存較好，反映了蓋層條件的優(yōu)越性。綏中36-1潛山多缺失沙河街組，部分缺失東三段，東三段潛山高部位厚度為79～267 m，大部分為79～110 m，厚度較薄，沉積相為濱淺湖相，泥巖質(zhì)量較差，且地層壓力為正常壓力系統(tǒng)，封蓋能力較差。綏中36-1潛山原油密度為0.923 g/cm3，大部分遭受生物降解作用，反映了該區(qū)蓋層條件較差。

錦州25-1S和綏中36-1潛山油氣成藏期為東一段沉積末期，邊界斷層在館陶組及之后的沉積時期的活動性決定油氣能否成藏及油藏能否保存。遼西1號斷層在明化鎮(zhèn)沉積時期基本不活動，潛山油藏主要受其在館陶組沉積時期的活動性影響。遼西1號斷層在館陶組沉積時期的活動性表現(xiàn)出分段性，在錦州25-1S潛山活動性較弱，對油氣起封堵作用，油藏得以保存；在綏中36-1潛山斷層生長指數(shù)約為1.4，仍有過強(qiáng)的活動性，對油氣起輸導(dǎo)作用，油氣輸導(dǎo)至東營組成藏。遼西2號斷層在東一段沉積末期以后基本不活動，起封堵作用。

錦州25-1S潛山相對于綏中36-1潛山具有更加優(yōu)越的泥巖封蓋條件，且邊界斷層活動性與油氣成藏具有良好的匹配關(guān)系，而綏中36-1潛山油藏蓋層條件不理想，更重要的是邊界斷層在油氣成藏期持續(xù)活動，對潛山油藏起破壞作用。

7 潛山油氣成藏主控因素及成藏模式

通過對成藏要素、成藏過程和油氣富集主控因素的分析可以看出，錦州25-1S和綏中36-1潛山油氣成藏模式有所差異(圖3)。

錦州25-1S潛山油氣成藏條件優(yōu)越，與之形成鮮明對比的是綏中36-1潛山，僅有少量的油氣發(fā)現(xiàn)。通過儲層、油源、油氣輸導(dǎo)體系、成藏期次和保存條件等方面的對比研究認(rèn)為，綏中36-1潛山儲層發(fā)育，油源充足，斜坡區(qū)發(fā)育良好的油氣輸導(dǎo)體系，與錦州25-1S潛山具有相似的油氣充注和成藏時期，但兩者油氣保存條件存在很大的差異。錦州25-1S潛山發(fā)育極好的蓋層條件，邊界斷層的活動性與油氣運(yùn)移、成藏的匹配關(guān)系良好，而綏中36-1潛山蓋層條件較差，邊界斷層在油氣成藏時期活動性過強(qiáng)，造成油氣向東營組調(diào)整。因此，油氣的保存條件，尤其是邊界斷層的活動性與油氣成藏時期的匹配關(guān)系是遼西低凸起中段潛山油氣差異富集的主控因素。

圖3 錦州25-1S和綏中36-1潛山油氣成藏模式

錦州25-1S潛山油藏為雙源混合型成藏模式(圖3a)，來自遼中和遼西凹陷的油氣分別通過不整合面和遼西1、2號斷層部分位置輸導(dǎo)。在油氣主要成藏時期邊界斷層活動性微弱，加之該區(qū)發(fā)育優(yōu)質(zhì)的區(qū)域蓋層條件，為潛山油藏提供了極為優(yōu)越的保存條件，從而形成了現(xiàn)今大型潛山油藏。綏中36-1潛山油藏為單源單向成藏模式(圖3b)，由于遼西1號斷層在油氣成藏時期具有較強(qiáng)的活動性，從遼中凹陷沿不整合面運(yùn)移至潛山的油氣通過邊界斷層調(diào)整至東營組成藏，僅在潛山高部位局部地區(qū)保留規(guī)模較小的油藏。

綏中36-1潛山高部位油氣成藏受邊界斷層活動性的控制，潛力有限，但斜坡區(qū)不受邊界斷層的影響，發(fā)育中生界火山巖地層圈閉、下古生界碳酸鹽巖地層和斷塊圈閉等多種類型的圈閉(圖3b)，且位于油氣運(yùn)移通道上，成藏條件有利，具有較大的勘探潛力，是該區(qū)潛山勘探的重要方向。

8 結(jié) 論

(1) 磷灰石裂變徑跡分析表明，遼西低凸起中段在東一段沉積末期區(qū)域抬升，地層剝蝕厚度大，油氣主要成藏期在東一段沉積末期。

(2) 流體包裹體熱動力學(xué)模擬計(jì)算表明，東一段沉積時期油氣高壓充注，地層普遍存在超壓，油氣充注的規(guī)模和強(qiáng)度大。

(3) 油氣的保存條件，尤其是邊界斷層與油氣運(yùn)移和成藏的匹配關(guān)系是遼西低凸起中段潛山構(gòu)造油氣差異富集的主控因素。

(4) 錦州25-1S和綏中36-1潛山具有不同的油氣成藏模式，錦州25-1S潛山油藏為雙源混合型成藏模式，綏中36-1潛山油藏為單源單向成藏模式，斜坡區(qū)發(fā)育的多種類型的潛山圈閉，具有較大的勘探潛力。

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編輯 黃華彪

20160519；改回日期：20160909

國家科技重大專項(xiàng)“渤海海域大中型油氣田地質(zhì)特征”(2011ZX05023-006-002)

江尚昆(1982-)，男，工程師，2005年畢業(yè)于中國地質(zhì)大學(xué)(北京)石油工程專業(yè)，2008年畢業(yè)于該校油氣田開發(fā)工程專業(yè)，獲碩士學(xué)位，現(xiàn)主要從事石油地質(zhì)綜合研究工作。

10.3969/j.issn.1006-6535.2016.06.012

TE122.3

A

1006-6535(2016)06-0055-05