南堡凹陷1號構造源上油氣成藏特征及控制因素分析

康海亮 林暢松 張宗和 劉 曉

（1中國地質(zhì)大學（北京）能源學院；2中國地質(zhì)大學（北京）海洋學院；3北京科泰銳哲沃斯科技有限公司；4中國石油冀東油田公司勘探開發(fā)研究院）

南堡凹陷1號構造源上油氣成藏特征及控制因素分析

康海亮1林暢松2張宗和3劉 曉4

（1中國地質(zhì)大學（北京）能源學院；2中國地質(zhì)大學（北京）海洋學院；3北京科泰銳哲沃斯科技有限公司；4中國石油冀東油田公司勘探開發(fā)研究院）

通過對南堡凹陷1號構造成藏條件、油氣分布規(guī)律以及控藏因素系統(tǒng)分析認為：中淺層油氣藏為源上油氣藏，油氣來自沙三段、沙一段和東三段。油氣分布表現(xiàn)為平面上集中于構造主體部位，油源斷層兩側相對富集，遠離構造主體，油氣分散；縱向上含油層位多，出油井段長，含油層段相對集中，距離烴源巖層越遠，油氣富集越少，油氣主要聚集在區(qū)域性巨厚火山巖蓋層之下的東一段和館四段。油氣分布特征與控制油氣藏形成的多種因素密切相關：①繼承性正向構造為油氣運移的有利指向，與輸導體系匹配的圈閉易于成藏；②油源斷層是油氣成藏的關鍵因素，它與骨架砂體組成的復合輸導體系將油氣輸送到中淺層有利圈閉中；③局部低幅度構造、火山巖側向封堵與直接封蓋層是構造—巖性油氣藏形成的有利因素；④良好的儲集砂體類型和相帶有助于油氣富集，優(yōu)先成藏。

源上油氣藏；成藏特征；油源斷裂；沉積砂體；南堡1號構造

南堡凹陷位于華北地臺東北部、燕山臺褶帶南麓，為發(fā)育在中生界基底之上的箕狀凹陷，面積約1932km2［1-2］。南堡凹陷成藏條件優(yōu)越，油氣資源豐富，前人已對南堡凹陷構造、沉積及成藏方面進行過較多研究［3-8］。南堡凹陷油氣成藏研究表明，油氣形成受多種因素控制，不同類型油氣藏的主控因素也不同［9-12］，斷 裂 對 油 氣 的 形 成 起 著 重 要 的 作 用［13-14］。自從灘海區(qū)域相繼發(fā)現(xiàn) 5 個大型含油氣圈閉以來［15］，人們逐漸認識到了構造、油源斷裂、儲集砂體、巖性及火成巖等在油氣形成中的作用［16］。

1 研究區(qū)概況

南堡凹陷1號構造是灘海地區(qū)最重要的含油氣構造，位于南堡凹陷的西南部（圖1），處于單斷型凹陷的斜坡帶上，是低潛山背景上發(fā)育起來的潛山披覆構造，構造主體部位古近系—新近系直接覆蓋在奧陶系潛山基底之上。南堡凹陷1號構造油氣主要發(fā)育在中淺層地層（東一段及其以上地層），油氣主要來自沙三段和沙一段烴源巖，為典型的源上油氣藏。本文通過分析研究區(qū)油氣成藏條件和油氣分布規(guī)律，研究不同因素對油氣成藏的影響，總結油氣藏多元控藏特征，不僅有助于指導下步油氣勘探，也能為其他地區(qū)相同類型油氣藏勘探提供借鑒。

圖1 南堡凹陷構造單元劃分及源上油氣藏分布（據(jù)文獻［13］修改）

2 油氣成藏條件

2.1 烴源巖條件

南堡凹陷1號構造中淺層油氣主要來自相鄰的林雀次洼（圖1），該洼陷內(nèi)發(fā)育古近系沙三段、沙一段和東三段等3套主力烴源巖。沙三段烴源巖主要分布在沙三4亞段和沙三3亞段，累計厚度為200～600m，巖性由灰黑色、深灰色泥巖、油頁巖組成，干酪根類型主要為 I和Ⅱ1型，鏡質(zhì)組反射率Ro為 0.92%～1.38%［9,15-17]，已進入生凝析油—伴生氣階段。沙一段烴源巖厚度在200～300m之間，干酪根類型以Ⅰ、Ⅱ2型為主，鏡質(zhì)組反射率Ro為 0.7%～1.28%，處 于 大 量 生 油 — 凝 析 油 階 段［9,15-17]。 東 三 段 TOC 大于1%的暗色泥巖厚度為100～400m，干酪根類型以Ⅱ1—Ⅱ2型為主，Ro在 0.7%～0.8%，處于低成熟階段[9］。

2.2 儲蓋組合

南堡凹陷1號構造中淺層發(fā)育多種成因儲集砂體，其中明下段曲流河邊灘儲層孔隙度平均為30.0%，滲透率平均為 2800mD；館陶組辮狀河道含礫砂巖、砂礫巖儲層孔隙度平均為 29.3%，滲透率平均為 1155.7mD，二者均為高孔高滲型儲層。東一段（扇）三角洲前緣水下分流河道、河口壩儲層孔隙度平均為 25.9%，滲透率平均為 487.7mD，為高孔中滲型儲層。這些儲層與厚層泥巖段、火山巖段組成的區(qū)域性蓋層以及局部發(fā)育的厚層泥巖形成的直接蓋層在縱向上形成了3套優(yōu)良的儲蓋組合（圖2）：①以明下段3油組（Nm下Ⅲ）區(qū)域性泛濫平原泥巖為蓋層，以館二段（NgⅡ）和館一段（NgⅠ）辮狀河砂礫巖為良好儲層組成的儲蓋組合；②以館三段（NgⅢ）火山巖為良好封蓋層，以下伏館四段（NgⅣ）和東一段頂部砂礫巖為儲層組成的儲蓋組合；③以館陶組底部火山巖和東一段扇三角洲頂積層或前扇三角洲泥巖、粉砂質(zhì)泥巖為蓋層，以東一段扇三角洲砂體為儲層組成的儲蓋組合。

圖2 南堡凹陷 1 號構造中淺層儲蓋組合特征

2.3 輸導體系

斷層是南堡凹陷各含油層系內(nèi)最重要的油氣輸導通道，也是南堡凹陷復式油氣聚集的重要條件［12］。南堡凹陷中淺層各層位斷層發(fā)育，斷層密度一般可達到 0.08 條 /km2［18］，油源斷層的識別顯得尤為重要。研究發(fā)現(xiàn)，切穿沙三段的南堡 1 號斷層和南堡 1-5斷層以及切穿沙一段的南堡 1-5 北斷層等長期活動斷層是區(qū)內(nèi)主要的油源斷層，切穿東營組的斷層及中淺層在沙三段或沙一段—東三段烴源巖大量排烴期（東營組沉積末期或明化鎮(zhèn)組沉積晚期）開始活動的斷層與主要油源斷層在平面上組成帚狀，剖面上形成復合“Y”字形組合，與館陶組底部砂礫巖層及骨架砂體形成復合型輸導體系（圖3）。

2.4 圈閉條件

圖3 南堡凹陷 1 號構造復合輸導體系

南堡凹陷1號構造為發(fā)育在潛山之上的披覆背斜構造，該構造被北東向的南堡1號深大斷裂及其派生的斷裂切割而復雜化，斷層組合平面上呈“帚狀”。上升盤為較簡單的鼻狀構造，傾向為北西向；下降盤構造較為復雜，地層以東傾為主，被北東向、近東西向兩組斷層切割，形成一系列斷塊構造。以南堡 1 號斷層和南堡 1-5 北斷層為界，南堡 1 號斷層上升盤為南堡 1-1 區(qū)，主要發(fā)育斷鼻、小型背斜圈閉；南堡 1 號斷層和 NP1-5 井以北發(fā)育的兩條斷層所夾區(qū)域為南堡 1-3 區(qū)，以斷塊、構造—巖性圈閉為主；斷層以南為南堡 1-5 區(qū)，主要發(fā)育斷鼻和斷背斜圈閉。

3 油氣分布特征

南堡凹陷1號構造中淺層油氣主要分布在繼承性構造主體部位不同層系的斷背斜、斷鼻、斷塊中，單個分布范圍有限，不同層位油氣藏在平面上疊加連片，表現(xiàn)為整體聚集、局部分散、連片性差的特點（ 圖4）。 南堡 1-1 區(qū)油氣主要分布在斷鼻構造高部位的NP106井—NP101X1井—NP1-32井一帶。南堡 1-3 區(qū)油氣分布主要受斷塊控制，主要富集在反向屋脊斷塊構造高部位。南堡 1-5 區(qū)油氣分布受構造和巖性雙重控制，北部的 NP1-5 井和 NP105X1井油氣分布主要受到砂體發(fā)育的控制，兩口井分別鉆遇油層 73.0m/18 層和 97.5m/16 層；南部的南堡1-7 斷 塊油層分布在構造的高部位，NP1-7 井鉆遇油層 63.4m/15 層?？v向上含油層系多，油氣主要分布在東一段、館四段（圖5），其次為館一段和明下段，油氣埋深在1500～3200m，連續(xù)含油井段一般為150～800m，最長可達 1030m，平均單井鉆遇油層110.1m/20.5 層；油氣富集程度不均勻、油層層數(shù)多、單油層厚度差別大，以層狀為主，沒有統(tǒng)一的油水界面；各油層組的油氣發(fā)育程度不一，油層主要發(fā)育在Nm Ⅲ、NgⅡ、NgⅣ、Ed1Ⅰ、Ed1Ⅱ、Ed1Ⅲ。

圖4 南堡凹陷 1 號構造東一段構造、油源斷裂及油氣分布疊合

4 多因素控藏特征

勘探實踐表明，南堡凹陷1號構造源上油氣藏是南部灘海地區(qū)主要的油氣富集帶，約占灘海地區(qū)探明地質(zhì)儲量的 60%［14］。有效烴源巖的發(fā)育是油氣藏形成的基礎［14］，南堡 1 號構造緊鄰富生烴洼陷——林雀次洼，同時中淺層儲層非常發(fā)育，為油氣形成提供了物質(zhì)基礎和先決條件。但從已發(fā)現(xiàn)油氣藏油氣分布規(guī)律和成藏情況看，油氣成藏較為復雜，影響和控制該區(qū)油氣形成及富集的關鍵因素主要有以下4個。

4.1 與輸導體系匹配的圈閉易于成藏

斷裂促使油氣向低勢區(qū)運聚成藏，構造高部位成為油氣聚集的有利區(qū)帶，但真正決定油氣富集的構造部位卻是有利區(qū)帶內(nèi)的正向局部構造［15］。南堡凹陷1號構造中淺層發(fā)育斷鼻、斷背斜和斷塊等構造類圈閉和斷層—巖性復合圈閉，這些圈閉與油源斷裂的匹配決定了能否成藏，研究區(qū)內(nèi)斷塊、斷鼻和背斜高點以及緊鄰油源斷層的圈閉是油氣聚集的最有利圈閉。區(qū)內(nèi)張扭性構造活動是形成復式油氣聚集帶的關鍵，大型的張扭性斷層是油氣主要的運移通道，控制了二級構造帶的形成與油氣分布；斷層活動期與油氣生排烴關鍵時期相匹配，有利于油氣成藏。館三段火山巖以上油氣藏分布嚴格受構造控制，油氣主要沿斷棱條帶分布；局部的構造高部位有利于油氣聚集，構造產(chǎn)狀、斷層、巖性、物性等多種條件配置形成的圈閉內(nèi)，在儲層油氣豐度不高的情況下油氣主要分布于構造的高部位。

圖5 南堡凹陷 1 號構造中淺層油藏剖面

4.2 以油源斷裂—骨架砂體構成的復合輸導體系是油氣成藏的關鍵

斷層和骨架砂體組成的輸導層是構成源上油氣成藏的重要通道，這些要素中，單一垂向有效斷層比斷層、輸導層和不整合面更有效。研究區(qū)發(fā)育東二段巨厚層湖相泥巖、館三段巨厚層火山巖和明下段底部厚層泛濫平原泥巖等蓋層，這些蓋層阻擋了沙三段—東三段烴源巖生成的油氣［19-22］，而斷裂成為溝通下部烴源巖和上部圈閉的主要通道，垂向運移也成為主要的油氣運移方式。研究區(qū)油氣分布主要受控帶斷層及其伴生的次級斷層和構造圈閉的控制（圖6）。油源斷層對油氣聚集控制作用明顯，控源斷層兩側良好的構造背景有利于形成油氣富集區(qū)，下生上儲型新近系次生油氣藏均發(fā)育在不同規(guī)模的油源斷層附近；遠離油源斷層，即使構造背景有利，含油氣情況也較差（圖4）。南堡1號斷層作為長期活動的同沉積斷層，形成時間早，活動時期長，是研究區(qū)重要的油源斷層；南堡 1-5 斷層斷穿層位深，也是區(qū)內(nèi)重要的油源斷層，油氣在上述斷層兩側優(yōu)先成藏，構成了研究區(qū)重要的油氣富集區(qū)。由于斷層向上基本消失于新近系明化鎮(zhèn)組，明上段因缺乏有效輸導體系難以成藏。

4.3 局部低幅度構造、火山巖及巖性變化是構造—巖性油氣藏形成的必要條件

構造—巖性油氣藏一般發(fā)育在構造斜坡部位，此類油氣藏成藏的關鍵在于側向封堵條件和直接封蓋層的發(fā)育與否；此外如果存在與油源斷層溝通的低幅度構造，同樣能形成好的油氣藏。南堡 1-24 油氣藏即為受低幅度構造、砂體和直接封蓋層控制的油氣藏。研究區(qū)火山巖發(fā)育，除館三段區(qū)域性火山巖構成重要蓋層外，館四段及東一段局部發(fā)育的火山巖則能為油氣聚集提供側向遮擋條件；受火山巖的影響，儲層變化大，油氣分布受到構造和巖性雙重控制。東一段多期扇三角洲前緣砂體疊置，砂體間由分流河道間泥巖隔開，配合一定的構造背景，表現(xiàn)出明顯的構造—巖性控藏特征。

4.4 有利儲集相帶是油氣富集高產(chǎn)的重要因素

圖6 南堡凹陷 1 號構造中淺層油氣成藏模式

研究區(qū)油氣的富集和高產(chǎn)與儲集砂體息息相關。研究表明新近系明化鎮(zhèn)組、館陶組的油氣主要分布在沙壩、河道、心灘中；東一段已探明的含油面積主要集中在扇三角洲前緣水下分流河道沉積中。同一相帶不同儲集砂體條帶油氣富集程度也有差異（圖7），同一儲集條帶砂體油氣主要富集于油源斷層附近的構造高部位。

圖7 南堡 1-3 區(qū)油組2砂組油源斷層—沉積相—油氣分布疊合圖

5 結論

(1）南堡 1 號構造緊鄰富生烴洼陷林雀次洼，發(fā)育多套良好的儲蓋組合，多套儲蓋組合與以油源斷層為主的輸導體系在空間上配置良好，形成典型的源上油氣藏。

(2）中淺層地層中油氣分布在平面和縱向上具有一定的規(guī)律性：平面上主要分布在繼承性正向構造的主體部位，油源斷層兩側最為富集，其次為構造圍斜部位，表現(xiàn)為整體富集、局部分散的特征。縱向上表現(xiàn)為距離烴源巖越遠，油氣富集越少，油氣主要聚集在區(qū)域性巨厚火山巖蓋層之下；火山巖之上，油氣分布主要受構造控制。

(3）斷裂是油氣成藏的主控因素，首先斷裂和巖性控制了圈閉發(fā)育，在構造主體部位形成各類構造圈閉，圍斜部位形成構造—巖性復合圈閉，為油氣聚集提供了良好的場所；其次油源斷層特別是長期活動的深大斷裂是油氣藏形成的關鍵因素，即“有斷才（可能）有藏”；局部火山巖和與砂體直接接觸的上部泥巖為構造低部位構造—巖性復合油氣藏提供了側向和垂向封堵條件，有助于油氣保存。

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Above-source hydrocarbon accumulation in No.1 structure of Nanpu sag and its controlling factors

Kang Hailiang1, Lin Changsong2, Zhang Zonghe3, Liu Xiao4
(1 School of Energy Resources, China University of Geosciences (Beijing); 2 School of Ocean Sciences, China University of Geosciences (Beijing); 3 Beijing Co-tech Reservoirs Technology Co. Ltd.; 4 Research Institute of Exploration and Development, PetroChina Jidong Oilfi eld Company)

According to the systematic analysis of hydrocarbon accumulation conditions, hydrocarbon distribution and reservoir-controlling factors, the shallow-middle reservoirs in No.1 structure of the Nanpu sag are above-source reservoirs where hydrocarbons came from the third and fi rst members of Shahejie Formation and the third member of the Dongying Formation. Laterally, hydrocarbons are mainly distributed in the major part of the structure, and abundant on both sides of the oil-migrating fault; hydrocarbons are dispersed farther from the major part of the structure. Vertically, there are many oil-bearing horizons with long oil producing intervals, and the oil-bearing intervals are concentrated; the farther from the source rocks, the less hydrocarbons are accumulated; hydrocarbons are mainly endowned in the fi rst member of Dongying Formation and the fourth member of Guantao Formation under the thick regional volcanic cap-rocks. The characteristics of hydrocarbon distribution are closely related to several reservoir-controlling factors. First, the inherited positive structure is a favorable destination of hydrocarbon migration, and hydrocarbons may probably accumulate within the traps with conducting system. Second, oil-migrating fault is a key element for hydrocarbon accumulation, and it constitutes a complex conducting system with the sand framework, through which hydrocarbons migrate into shallow-middle favorable traps. Third, local low-relief structure, lateral volcanic sealing and overlying cap-rocks are favorable factors for the formation of structural-lithologic reservoirs. Fourth, good reservoir sand types and facies belts are favorable for hydrocarbon accumulation.

t: above-source reservoir, characteristics of hydrocarbon accumulation, oil-migrating fault, sedimentary sand body, No.1 structure of Nanpu sag

TE112

A

10.3969/j.issn.1672-7703.2017.03.006

中國石油天然氣股份有限公司重大科技專項“南堡凹陷中淺層勘探技術攻關與規(guī)模增儲”（2013A03-02）。

康海亮（1981-），男，河北定州人，在讀博士，主要從事沉積儲層及油氣地質(zhì)研究工作。地址：北京市海淀區(qū)學院路 29 號中國地質(zhì)大學（北京）能源學院，郵政編碼：100083。E-mail：lianghk2008@163.com

2016-08-17；修改日期：2017-03-29