渤海灣盆地束鹿凹陷“牙刷狀”油藏成藏特征與模式

呂傳炳，龐雄奇，馬奎友，龐 宏，火勛港，付亮亮，張心罡，梁星如，2，吳 松

［1.中國石油華北油田公司，河北任丘 062552；2.油氣資源與探測國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 102249；3.中國石油大學(xué)（北京）地球科學(xué)學(xué)院，北京 102249］

渤海灣盆地是中國最主要的含油氣盆地之一，廣泛發(fā)育富油氣凹陷和區(qū)帶［1-3］，其中束鹿凹陷就是一個(gè)典型的富油氣凹陷［4］。束鹿凹陷具有良好的油氣成藏條件［5-6］，但是其油氣勘探程度一直不高，截至2014年，凹陷內(nèi)部的油氣探明程度僅有30%［7］，因此束鹿凹陷成為了華北油田增產(chǎn)增儲(chǔ)的重要目標(biāo)之一。華北油田近些年在束鹿凹陷車城油田取得了輝煌的勘探成果，截至2019年，在凹陷南部斜坡帶鉆探新井192口，產(chǎn)能達(dá)到38.40×104t，新增探明地質(zhì)儲(chǔ)量2 093×104t。然而勘探的過程是曲折的，在勘探的前期，許多勘探開發(fā)直井鉆遇的油層厚度低，資源規(guī)模小，油氣產(chǎn)量衰減嚴(yán)重，勘探實(shí)踐與地質(zhì)認(rèn)識(shí)存在極大的差異，說明以往的地質(zhì)認(rèn)識(shí)是不全面、不具體的。后來經(jīng)過詳盡的地質(zhì)分析，認(rèn)識(shí)到研究區(qū)“牙刷狀”油藏的特殊分布模式，并基于此指導(dǎo)勘探，最終使一個(gè)老油田實(shí)現(xiàn)了增產(chǎn)增儲(chǔ)。

在一系列斷層控制的斷鼻構(gòu)造中，油層主要沿?cái)嗬夥植?，開發(fā)井距油水邊界近，油水系統(tǒng)復(fù)雜，形成了油層長短不一的“牙刷狀”油藏［8］。束鹿凹陷典型的“牙刷狀”油藏剖面圖如圖1所示。根據(jù)新的地質(zhì)認(rèn)識(shí)，在凹陷內(nèi)趙76斷塊的沙河街組二段（Es2）和沙河街組三段（Es3）新增含油面積0.22 km2，新增石油地質(zhì)儲(chǔ)量270.02×104t。本文以束鹿凹陷車城油田沙河街組“牙刷狀”油藏為研究對(duì)象，通過測井、巖心、地震、原油性質(zhì)、源巖地球化學(xué)資料等，從儲(chǔ)層條件、隔夾層發(fā)育情況、蓋層條件、油源條件及油氣運(yùn)移條件5方面，系統(tǒng)地論述了其成藏過程與機(jī)制，并構(gòu)建了其成藏模式，以期更好地總結(jié)勘探實(shí)踐成果，指導(dǎo)未來勘探。

圖1 束鹿凹陷趙76斷塊“牙刷狀”油藏成藏模式Fig.1 Reservoiring pattern of “teeth-brush-shaped” oil pools in the Zhao 76 fault block，Shulu Sag

1 區(qū)域地質(zhì)概況

1.1 地質(zhì)背景

渤海灣盆地是發(fā)育在華北克拉通之上的斷陷湖相盆地［9］，盆地面積約為20×104km2，是中國最主要的含油氣盆地之一［10］。束鹿凹陷位于冀中坳陷的南部，其勘探面積約為700 km2。束鹿凹陷不同地區(qū)發(fā)育的油氣藏不盡相同，凹陷北段和中段主要發(fā)育地層和巖性油氣藏。而凹陷中南段的車城油田則主要發(fā)育“牙刷狀”油藏（圖2）。車城油田位于束鹿凹陷中南部，古近系、新近系發(fā)育齊全，自下而上可以分為古近系的孔店組、沙河街組、東營組以及新近系的館陶組、明化鎮(zhèn)組和平原組。其中沙河街組三段（沙三段，E s3）與一段（E s1）是研究區(qū)最為主要的烴源巖［11］，同時(shí)沙一段發(fā)育的一套辮狀河三角洲砂巖儲(chǔ)層也使得沙河街組成為了中深層勘探的最主要目標(biāo)之一，而館陶組和明化鎮(zhèn)組發(fā)育廣泛分布的泥巖可以作為油氣的區(qū)域性蓋層。

圖2 束鹿凹陷地理位置與地層特征綜合圖Fig.2 Comprehensive maps showing the geographical location and stratigraphic characteristics of the Shulu Sag

1.2 構(gòu)造特征

束鹿地區(qū)共經(jīng)歷了3期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，分別為早期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)（沙河街時(shí)期），中期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)（東營末期至館陶初期）及晚期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)（明化鎮(zhèn)末期）［12-14］。其中早期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)又可細(xì)分為2個(gè)期次。第一期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)主要發(fā)生在斷陷開始至沙三中、下亞段沉積之前，在這一時(shí)期形成的斷層較少，多表現(xiàn)為張性斷層，斷距較大；此外，該期形成的斷層對(duì)湖盆基底地貌的改變起到了至關(guān)重要的作用，形成了古潛山構(gòu)造，對(duì)沙三下亞段的沉積有明顯的控制作用。第二期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)始于沙三段沉積末期，在沙三上亞段至沙一段沉積期間活動(dòng)最為強(qiáng)烈，這一時(shí)期形成的斷層密度大，但斷距相對(duì)較小，斷層的產(chǎn)狀淺部陡、深部緩，呈Y字型和反Y字型的斷層樣式［12］。中期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)是束鹿凹陷以及冀中坳陷在東營末期經(jīng)歷的一次大規(guī)模斷陷活動(dòng)，主要發(fā)生于東營末期持續(xù)至館陶中期結(jié)束［13］。這一時(shí)期形成的斷層主要分布在凹陷中心部位，密度大，在凹陷周邊斷層也有所發(fā)育，但密度小，這一期斷層性質(zhì)與第一期斷層相近。晚期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)發(fā)育時(shí)期為新近紀(jì)以后，此階段束鹿凹陷整體進(jìn)入拗陷期，自下而上發(fā)育了館陶組和明化鎮(zhèn)組，與前兩期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)相比整個(gè)凹陷斷陷活動(dòng)有所減弱。但在凹陷東部的新河斷裂等局部地區(qū)斷裂活動(dòng)依然較強(qiáng)［14］，這一時(shí)期的斷裂發(fā)育局限，僅在凹陷東部邊緣的新河斷裂地區(qū)密度較高，對(duì)凹陷內(nèi)部的構(gòu)造格局影響甚微，主要為正斷層（圖3）。

圖3 束鹿凹陷斷裂系統(tǒng)劃分（剖面位置見圖2b）Fig.3 Fault system division of the Shulu Sag

2 儲(chǔ)層特征

2.1 儲(chǔ)層物源

物源供給是控制沉積體系展布及儲(chǔ)集層分布規(guī)律的重要因素之一，物源分析工作在明確物源位置，沉積物搬運(yùn)路徑，砂巖儲(chǔ)層展布方向有重要意義［15］?，F(xiàn)階段，國內(nèi)外學(xué)者共提出了包括沉積展布法、重礦物含量分析法、碎屑成分含量法、同位素測年法、裂變徑跡分析法以及地球化學(xué)分析法6種方法在內(nèi)的多種物源分析研究方法［15］。結(jié)合實(shí)際情況，本文采用可獲取大量原始數(shù)據(jù)的碎屑成分含量法，對(duì)研究區(qū)物源供給方向進(jìn)行分析。碎屑成分含量法原理在于：組成巖石的各礦物組分（主要為石英、長石及巖屑）抗風(fēng)化侵蝕的能力不同，從而導(dǎo)致隨著搬運(yùn)距離的增加，相對(duì)穩(wěn)定礦物（石英）的含量相對(duì)增加，相對(duì)不穩(wěn)定礦物（長石和巖屑）的含量會(huì)相對(duì)減少。從而通過分析平面上相對(duì)穩(wěn)定礦物與相對(duì)不穩(wěn)定礦物比值的變化規(guī)律即可揭示物源供給方向［16］。

由巖屑成分含量在平面的分布規(guī)律可知，束鹿凹陷車城油田沙河街組儲(chǔ)層具有明顯的東北、西北和西南3物源特征。西北物源方向：由車城油田西北部向東南方向，沙河街組儲(chǔ)層石英含量呈現(xiàn)明顯的增加趨勢，至凹陷東部石英含量可達(dá)巖石總礦物含量的61%。東北物源方向：由車城油田東北部的晉100井向西南部的晉98井，石英含量由小于50%逐漸增加至60%以上（圖4）。東北、西北兩物源在車城油田中部晉98井區(qū)及晉94井區(qū)有弱混合趨勢（圖4）。除此之外，西南部的晉58井區(qū)也存在向東北方向石英含量逐漸增大的趨勢，但其展布面積十分局限且穩(wěn)定性差，僅在沙二段、沙三段有沉積物供給跡象，沙一段則未見明顯沉積物供給（圖4）?？梢姡嚦怯吞锷澈咏纸M主要物源供給來自于其東北、西北兩個(gè)方向。

圖4 束鹿凹陷車城油田沙河街組儲(chǔ)層巖屑成分含量平面分布Fig.4 Distribution of lithic composition content in reservoirs of the Shahejie Formation，Checheng Oilfield，Shulu Sag

2.2 沉積相特征

束鹿地區(qū)車城油田沙河街組整體屬于三角洲-湖泊相沉積體系，由E s3到E s1三角洲相整體表現(xiàn)為由三角洲平原亞相到前三角洲亞相的演變，其展布方向與物源供給方向高度一致，在3個(gè)物源供給方向形成3個(gè)展布趨勢不同的沉積體系（圖5）。西北物源方向沉積物供給最強(qiáng)，其控制的西北沉積體系廣泛發(fā)育于車城油田中部，西北起于晉古16井區(qū)，東南至?xí)x98井區(qū)，呈現(xiàn)西北-東南向展布，該沉積體系Es2和Es3主要發(fā)育三角洲平原-三角洲前緣亞相，Es1則主要發(fā)育前三角洲亞相；東北物源發(fā)育穩(wěn)定但影響范圍局限，其控制的東北沉積體系僅在北部晉100井區(qū)至束探1H井區(qū)范圍內(nèi)發(fā)育，該物源在Es2和Es3主要發(fā)育三角洲前緣-前三角洲亞相，Es1主要發(fā)育前三角洲亞相；西南物源發(fā)育不穩(wěn)定，其控制的西南沉積體系僅在Es2沉積時(shí)期對(duì)該區(qū)域有一定影響（圖5）。對(duì)于陸相湖盆而言，三角洲平原及前緣亞相通常都具有物性好、厚度大和分布穩(wěn)定的特點(diǎn)，為優(yōu)勢儲(chǔ)層發(fā)育的有利相帶［17］。總體而言，車城油田沙河街組儲(chǔ)層發(fā)育的有利沉積相帶主要發(fā)育在其中部，呈北西-南東向展布；在其南部及北部也有發(fā)育，但發(fā)育范圍及規(guī)模十分局限。

圖5 束鹿凹陷車城油田沙河街組沉積相分布Fig.5 Sedimentary facies distribution maps of each sub-member of the Shahejie Formation，Checheng oilfield，Shulu Sag

2.3 儲(chǔ)層物性及含油氣性特征

儲(chǔ)層是地下貯存油氣的重要場所，儲(chǔ)集層物性是評(píng)價(jià)儲(chǔ)集層儲(chǔ)存油氣空間及滲流油氣能力的重要指標(biāo)［18］。油藏充注的優(yōu)勢儲(chǔ)集層物性隨埋深增加是不斷下降的，這一方面是因?yàn)殡S著埋深成巖作用愈加強(qiáng)烈，儲(chǔ)集層整體物性有所下降導(dǎo)致油氣優(yōu)勢充注物性也會(huì)隨之下降；另一方面是因?yàn)殡S著埋深增加油藏出現(xiàn)致密特征，致密油氣的賦存也會(huì)將油氣優(yōu)勢充注物性降低［19］。

束鹿凹陷車城油田沙河街組儲(chǔ)層物性隨著埋深的增加具有明顯下降的趨勢，Es1，Es2及Es3儲(chǔ)層孔隙度主要分布在15%～30%，10%～25%及5%～25%，其滲透率主要分布在10×10-3～1 000×10-3，10×10-3～100×10-3及1×10-3～100×10-3μm2（圖6）。各亞段油氣充注的優(yōu)勢儲(chǔ)層物性具有較大差異，Es1層段儲(chǔ)層物性與油氣頻率存在良好的正相關(guān)關(guān)系，各物性區(qū)間內(nèi)中油氣發(fā)育頻率均比較高，油氣主要充注在孔隙度為15%～30%，滲透率為10×10-3～1 000×10-3μm2的儲(chǔ)層之中（圖6a，b）；Es2儲(chǔ)層整體上呈現(xiàn)出隨著物性增強(qiáng)含油氣頻率逐漸增加的趨勢，但在高孔、高滲的物性區(qū)間（孔隙度＞20%、滲透率＞100×10-3μm2）油氣發(fā)育頻率突然降低。這主要是由于在埋深及壓實(shí)作用的影響下，高孔、高滲儲(chǔ)層發(fā)育頻率本身就很低，僅為儲(chǔ)層總數(shù)的10%左右所致（圖6d，e）。除此之外，Es2儲(chǔ)層整體出現(xiàn)了低孔成藏的特點(diǎn)，在孔隙度小于10%的物性區(qū)間有一定比例的油氣發(fā)育頻率（圖6d），但該部分儲(chǔ)層滲透率較高，均大于1×10-3μm2（圖6e），為典型的低孔、高滲儲(chǔ)層。其油氣主要充注在孔隙度10%～25%，滲透率10×10-3～100×10-3μm2的儲(chǔ)層之中（圖6d，e）；Es3儲(chǔ)層隨著物性增強(qiáng)油層發(fā)育頻率呈現(xiàn)明顯先增大后減小的趨勢，除了壓實(shí)作用的影響外，致密油藏的發(fā)育也可能是低孔滲儲(chǔ)層油氣富集程度增強(qiáng)的原因?，F(xiàn)階段，大量學(xué)者對(duì)致密油氣發(fā)育的物性界限進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，孔隙度為10%，滲透率為1×10-3μm2是被大多數(shù)學(xué)者所接受的致密儲(chǔ)層物性下限［19］。Es3儲(chǔ)層在此致密儲(chǔ)層物性下限之下出現(xiàn)了一定比例的油藏，但大多數(shù)油藏仍于高孔滲的儲(chǔ)層成藏，說明該層位處于常規(guī)油氣與致密油氣發(fā)育的過渡帶上（圖6g，h）。與Es2儲(chǔ)層相同，Es3儲(chǔ)層油氣仍主要充注在孔隙度為10%～25%、滲透率為10×10-3～100×10-3μm2的儲(chǔ)層之中，但Es3儲(chǔ)層低孔滲油層發(fā)育頻率較Es2儲(chǔ)層有所增高（圖6g，h）。除此之外，車城油田沙河街組儲(chǔ)層泥質(zhì)含量極低，砂質(zhì)含量較高，均在0.5～1.0，油氣主要分布在砂質(zhì)含量高于0.75的砂巖儲(chǔ)層之中（圖6c，f，i）。

圖6 束鹿凹陷牙刷狀油藏不同層位物性頻率直方圖Fig.6 Frequency histograms of physical properties in different layers of “teeth-brush-shaped” reservoirsin the Shulu Sag

儲(chǔ)層物性是含油氣性的重要控制因素之一［16-18，20］。統(tǒng)計(jì)沙河街組各亞段儲(chǔ)層含油飽和度與其物性之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)Es1，Es2和Es3儲(chǔ)層物性與含油氣性相關(guān)性逐漸變差，Es1孔滲與含油氣性相關(guān)性最高，相關(guān)系數(shù)（R2）可達(dá)0.29左右；Es2孔隙度、滲透率與含油氣性擬合的R2分別為0.16和0.10；Es3孔滲與含油氣性相關(guān)性極差，R2均小于0.1（圖7）。砂質(zhì)含量與含油氣飽和度的相關(guān)性較差，R2較同層位孔滲與含油氣飽和度的相關(guān)性低0.1左右（圖7），可見沙河街儲(chǔ)層孔滲對(duì)其油氣的發(fā)育頻率及含油氣性均具有十分明顯的控制作用。

圖7 束鹿凹陷牙刷狀油藏含油層系孔隙度、滲透率和砂地比與含油飽和度相關(guān)性Fig.7 Relationship of porosity，permeability and net-to-gross ratio with oil saturation of different oil layersin the “teeth-brush-shaped” reservoirs in the Shulu Sag

3 隔夾層物性特征

隔夾層是儲(chǔ)層與儲(chǔ)層之間厚度較薄、分布穩(wěn)定且控制或阻止流體運(yùn)動(dòng)的非滲透層［21-22］?！把浪睢庇筒刂钥梢栽跀鄬酉卤P形成一系列的薄油藏，是因?yàn)樯w層與隔夾層的共同作用將儲(chǔ)集砂體分隔成一系列隔斷或者間隔的儲(chǔ)集空間（圖8）。隔層與蓋層是有所區(qū)別的，蓋層是指厚度大，粒度細(xì)，排替壓力大可以有效封蓋油氣的致密巖層，可以隔斷油藏，從而使油藏具有不同壓力系統(tǒng)；隔夾層主要是在同一油藏中起間隔作用的相對(duì)致密層，不影響油氣藏的均一壓力系統(tǒng)（圖8）。

車城油田不同含油層系的隔夾層物性是具有差異性的，Es1夾層孔隙度主要分布在5%～20%，Es2和Es3夾層孔隙度主要分布在0～15%，且隨著埋深增加低孔隙度夾層的比逐漸增加（圖9）。Es1夾層滲透率主要分布在0.1×10-3～100×10-3μm2，Es2和Es3夾層滲透率主要分布在0.01×10-3～10×10-3μm2（圖9b，e，h），隨著深度的增加，低滲透率隔夾層所占的比例也逐漸上升。Es1—Es3隔夾層砂質(zhì)含量主要分布在0.5～1.0，各層系之間并無明顯的變化（圖9）?？傮w來看，研究區(qū)發(fā)育的隔夾層是相對(duì)致密的砂巖，由于其物性相對(duì)于同層位油氣充注的儲(chǔ)層物性低，從而可以對(duì)油藏起間隔作用。

圖9 束鹿凹陷牙刷狀油藏隔夾層物性Fig.9 Histograms of physical properties of thebarriers within the “teeth-brush shaped” reservoirs in the Shulu Sag

4 蓋層發(fā)育特征

蓋層對(duì)于油氣的富集具有重要的控制作用。研究區(qū)及相鄰井區(qū)，主要發(fā)育Es1底—Es2頂部及Es2下段兩套分布穩(wěn)定的區(qū)域蓋層，Es3中上部厚度較薄且分布不穩(wěn)定的局部蓋層（圖10）。Es1底—Es2頂部蓋層平均厚度約為48.20 m，Es2下段分布穩(wěn)定的區(qū)域蓋層平均厚度約為30.93 m，Es3中、上部蓋層厚度約為28.00 m。根據(jù)研究區(qū)蓋層和含油飽和度相關(guān)性分析可知，各層位油層含油氣性與其封蓋層厚度之間存在一定的正相關(guān)性，即蓋層厚度越大，油藏含油飽和度越大（圖11）。

圖10 束鹿凹陷車城油田蓋層發(fā)育特征Fig.10 Distribution characteristicsof cap rocks in the Checheng oilfield，Sulu Sag

圖11 束鹿凹陷車城油田各亞段蓋層與含油飽和度關(guān)系Fig.11 Relationship between caprocksand oil saturation of each sub-member of the Shahejie Formation，Checheng oilfield，Sulu Sag

5 運(yùn)移路徑

5.1 平面運(yùn)移特征

對(duì)于常規(guī)油氣而言，油氣通常由區(qū)域生排烴中心順油氣運(yùn)移通道向周邊運(yùn)移，確定主要的生排烴中心即可大致確定油氣運(yùn)移起點(diǎn)［23］。束鹿地區(qū)主要發(fā)育沙一段和沙三下亞段兩套烴源巖［24-25］，而沙一段源巖成熟度較低，對(duì)區(qū)域油氣聚集的貢獻(xiàn)十分有限，沙三下亞段烴源巖是該地區(qū)的主力烴源巖［26］。束鹿地區(qū)沙三下亞段烴源巖生烴強(qiáng)度在凹陷中部最大，位于車城油田東北部，生烴強(qiáng)度在2 000×104～3 600×104t∕km2（圖12）［4］。除此之外，在束鹿凹陷南部也具有一個(gè)局部的生烴中心，生烴強(qiáng)度在1 200×104t∕km2左右。

圖12 束鹿地區(qū)烴源巖生烴強(qiáng)度分布等值線（據(jù)Huo Zhipeng，2019［4］改）Fig.12 Contour map of hydrocarbon generation intensity of source rocks in the Shulu Sag（modified after Huo Zhipeng，2019［4］）

在具有相同油源的條件下，由于地層的層系效應(yīng)，原油在地層中運(yùn)移時(shí)重質(zhì)組分會(huì)被地層骨架所吸附，從而導(dǎo)致原油密度隨運(yùn)移距離的增加而減小，故原油物理性質(zhì)在區(qū)域上的規(guī)律性變化可以大致恢復(fù)油氣運(yùn)移的方向［15，23，27］。為了明確油氣運(yùn)移的優(yōu)勢方向，本文統(tǒng)計(jì)了束鹿凹陷沙河街組原油密度變化的趨勢，結(jié)合生烴中心的位置明確了束鹿凹陷沙河街組儲(chǔ)層平面上的油氣運(yùn)移方向（圖13）。由凹陷中部生烴中心至北部晉1井區(qū)沙河街組原油密度有明顯降低趨勢，由0.96 g∕cm3減少至0.89 g∕cm3；由凹陷中部生烴中心至?xí)x105井區(qū)，油氣密度由0.90 g∕cm3減少至0.87 g∕cm3，由凹陷南部局部生烴中心至?xí)x99井區(qū)，油氣密度由0.92 g∕cm3減少至0.89 g∕cm3（圖13）?？梢?，沙河街組儲(chǔ)層主要的油氣運(yùn)移路徑主要有3條，分別為：由凹陷中部生烴中心向北至?xí)x1井區(qū)，由凹陷中心生烴中心向南至?xí)x72井區(qū)，由凹陷南部局部生烴中心向北至?xí)x99井區(qū)（圖13）。車城油田的油源受南北源的共同控制，油氣的主要運(yùn)移方向?yàn)橛善鋿|北側(cè)向西南側(cè)運(yùn)移及由其東南側(cè)向西北運(yùn)移，整體上南北向油氣運(yùn)移要明顯強(qiáng)于東西向油氣運(yùn)移（圖13）。

除了運(yùn)用現(xiàn)今油氣的物理性質(zhì)對(duì)油氣運(yùn)移路徑進(jìn)行反演之外，結(jié)合斷層、砂體、不整合及構(gòu)造脊形態(tài)來對(duì)油氣運(yùn)移通道進(jìn)行刻畫也是油氣二次運(yùn)移的重要研究方法［28］。

束鹿凹陷沙河街組儲(chǔ)層不整合界面發(fā)育強(qiáng)度不高，油氣運(yùn)移主要依靠斷層-砂體-構(gòu)造脊三者的復(fù)合體系。斷層方面，分布在凹陷內(nèi)部的早期及中期斷層均有效切割洼陷內(nèi)烴源巖層位，起到了有效溝通油源的作用（圖3）。平面上，凹陷北部斷層走向呈近東西向分布，凹陷中部至南部斷層呈現(xiàn)明顯的南北向分布（圖14）。車城油田范圍內(nèi)，斷層也主要呈現(xiàn)南北向分布的特點(diǎn)且發(fā)育密度較高，這使得車城沙河街組儲(chǔ)層受南北走向斷層破碎帶的改造，形成了一定的南北向的物性優(yōu)勢。其次，構(gòu)造脊在車城油田范圍內(nèi)也呈現(xiàn)明顯的北東-南西向分布，構(gòu)造低部位集中分布于車城油田的南部及北部，其構(gòu)造高點(diǎn)多數(shù)分布車城油田范圍內(nèi)，且與斷層相關(guān)的斷背斜構(gòu)造上（圖14）。在砂體聯(lián)通性方面，車城油田砂體聯(lián)通性較高，各亞段砂地比均處于優(yōu)勢地位（該亞段砂地比峰值的50%之上），但其展布方向呈北西-南東向，與構(gòu)造脊及斷層的分布方向大致垂直（圖15）。可見，在車城油田的范圍內(nèi)具有良好的砂體運(yùn)移通道，斷層運(yùn)移通道及被構(gòu)造脊聯(lián)通的構(gòu)造高點(diǎn)是油氣運(yùn)移及聚集的有利區(qū)帶。斷層走向與構(gòu)造脊方向呈現(xiàn)近南北向，有效地溝通了車城油田與其南北部的兩生烴中心，形成了由西北向東南，由西南向東北兩個(gè)優(yōu)勢運(yùn)移方向。這與依據(jù)密度在平面上的變化趨勢推測油氣運(yùn)移路徑是完全對(duì)應(yīng)的。由于砂體的展布方向與油氣的運(yùn)移方向大致垂直，油氣在砂體延展性最差的方向上運(yùn)移且在該方向上的斷背斜中就近聚集成藏，所以油氣并沒有在砂體展布方向形成一系列斷層油藏，而是在油氣運(yùn)移方向的構(gòu)造高點(diǎn)上形成了一系列依附于斷層的北東-南西向油藏（圖13，圖15）。

圖13 束鹿凹陷沙河街組儲(chǔ)層原油密度平面分布及油氣運(yùn)移方向示意圖Fig.13 Crude oil density distribution and migration direction of E s1，E s2 and E s3 in the Shulu Sag

圖14 束鹿凹陷沙河街組頂面構(gòu)造脊分布Fig.14 Distribution of structural ridges on top of the Shahejie Formation in the Shulu Sag

圖15 束鹿凹陷車城油田優(yōu)勢砂體展布方向及油氣運(yùn)移方向Fig.15 Maps showing the distribution direction of dominant sand bodies and the direction of oil and gas migration，Checheng oilfield，Shulu Sag

5.2 垂向運(yùn)移特征

通過統(tǒng)計(jì)束鹿凹陷南北向、西南向兩條測線上井位在Es1，Es2，Es3段的原油密度數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)從深層至淺層原油密度總體上呈現(xiàn)增大的趨勢（圖16），這可能是因?yàn)槭拱枷荽嬖趦善谟蜌獬渥?，且第一期充注的油氣運(yùn)移至淺部遭受氧化及生物降解作用。

圖16 束鹿凹陷南北向剖面不同層位原油密度統(tǒng)計(jì)Fig.16 Crude oil density statistics of different layers of south-north direction，Shulu Sag

對(duì)于束鹿地區(qū)成藏期次的問題，前人通過研究發(fā)現(xiàn)束鹿地區(qū)共經(jīng)歷了兩期成藏。根據(jù)束鹿地區(qū)沙三上亞段至沙二下亞段儲(chǔ)層中流體包裹體的均一溫度的數(shù)據(jù)，第一期油氣充注溫度范圍在75～85℃，第二期為95～105℃［29］。對(duì)照埋藏史熱史圖可以明顯觀察到：第一期充注發(fā)生于館陶組沉積中期，第二期充注發(fā)生于明化鎮(zhèn)組沉積時(shí)期（圖17）。結(jié)合油氣成藏期與斷裂活動(dòng)期的配置關(guān)系（圖18），認(rèn)為在第一個(gè)成藏期即館陶組沉積中期，伴隨著的斷裂活動(dòng)將油氣從Es3段運(yùn)移至淺部地層，該組斷裂大多斷穿Es2頂區(qū)域蓋層（圖3），生成的油氣運(yùn)移至淺部地層可能遭到氧化或者微生物降解，導(dǎo)致淺部原油密度變大；而第二個(gè)成藏期即明化鎮(zhèn)組沉積時(shí)期，形成的斷裂主要分布在凹陷邊緣（圖3），在車城油田范圍內(nèi)基本不發(fā)育該組斷裂，而此時(shí)第一個(gè)成藏期形成的斷層處于封閉狀態(tài)，烴源巖生成的油氣難以向上運(yùn)移，只能在Es3段成藏，這導(dǎo)致了深層的原油密度比淺層遭受氧化或微生物降解的原油密度小?？偟膩碚f，斷層是研究區(qū)油氣垂向運(yùn)移的主要通道，油氣沿著油源斷裂由Es3段烴源巖向淺部垂向運(yùn)移并在合適的圈閉中聚集成藏，同時(shí)淺部的油氣也遭受了一定程度的氧化或生物降解導(dǎo)致原油密度增大。

圖17 束鹿凹陷烴源巖埋藏史與熱史（a）及沙二段均一溫度直方圖（b）Fig.17 A combination map showing the burial history，thermal history of source rocks in the Shulu Sag（a）and the homogenization temperature histogram of the E s2（b）

圖18 束鹿凹陷成藏期次與斷裂活動(dòng)期次關(guān)系Fig.18 Relationship between accumulation periods and fault activity periods in the Shulu Sag

6 “牙刷狀”油藏成藏模式

在第一成藏期即館陶組沉積中期，束鹿凹陷經(jīng)歷了東營中期-館陶初期的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，并產(chǎn)生了一系列正斷層，這些斷層大多斷穿了Es1底—Es2頂部及Es2下段兩套區(qū)域蓋層以及Es3中上部局部蓋層，此時(shí)Es3段烴源巖生成的油氣先沿東營末期-館陶初期形成的北東-南西走向斷層由北向南運(yùn)移，在此過程中斷層作為油氣垂向運(yùn)移的通道，油氣主要分布在沙河街組優(yōu)勢砂地比范圍內(nèi)（砂地比大于儲(chǔ)層砂地比峰值的50%）。但是由于在束鹿凹陷車城油田范圍內(nèi)，斷層走向及構(gòu)造脊延展方向與優(yōu)勢砂地比的延展趨勢大致垂直，因此油氣不能順優(yōu)勢儲(chǔ)層連片成藏。一系列斷層圈閉集中發(fā)育在油氣運(yùn)移方向上，以致于油氣僅能在優(yōu)勢砂地比儲(chǔ)層中的斷層附近成藏，形成了依附斷層的斷層油氣藏（圖19）。第一期成藏的油氣大多通過斷層運(yùn)移至淺部，遭受了一定程度的散失作用及氧化、生物降解，導(dǎo)致淺層油氣的密度增大，淺部油層厚度較小且分布范圍局限，而越往深層油藏厚度越大分布范圍越廣。由此構(gòu)成了一系列依附于斷層、油層厚度小的斷層油氣藏，即“牙刷狀”油藏（圖19）。

圖19 束鹿凹陷第一期（N g時(shí)期）成藏模式Fig.19 Reservoiring pattern of the first hydrocarbon accumulation period（N g period），Shulu Sag

在第二成藏期以后，即明化鎮(zhèn)組沉積時(shí)期至現(xiàn)今，構(gòu)造運(yùn)動(dòng)僅在凹陷邊緣形成少量規(guī)模較大的斷層（圖3），早期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)形成的斷層由開啟轉(zhuǎn)為封閉。車城油田區(qū)域構(gòu)造相對(duì)穩(wěn)定且隨著埋深的增加儲(chǔ)層逐漸致密，在Es3地層中出現(xiàn)一部分孔隙度小于10%、滲透率小于1×10-3μm2的準(zhǔn)致密儲(chǔ)層。第二成藏期充注的油氣由于缺少垂向上的運(yùn)移通道，主要在Es3成藏形成準(zhǔn)致密油藏，呈現(xiàn)出致密油藏的特征。由于第二期油氣的成熟度較高，導(dǎo)致深層油氣的密度變小。Es1，Es2及Es3淺層在此期間具有良好的保存條件，仍發(fā)育常規(guī)“牙刷狀”油氣藏（圖20）。

圖20 束鹿凹陷第二期（現(xiàn)今）成藏模式Fig.20 Reservoiring pattern of the second hydrocarbon accumulation period（the present），Shulu Sag

7 結(jié)論

1）研究區(qū)沙河街組“牙刷狀”油藏，其主要含油儲(chǔ)層孔滲分布由15%～30%和10×10-3～1 000×10-3μm2逐漸過渡為5%～25%和1×10-3～100×10-3μm2，在Es3層段出現(xiàn)了少量準(zhǔn)致密油氣藏（孔隙度＜10%，滲透率＜1×10-3μm2）。“牙刷狀”油藏的形成主要受控于砂巖強(qiáng)烈的非均質(zhì)性，主要油藏富集于砂質(zhì)含量大于0.5的儲(chǔ)層之中，而儲(chǔ)層的物性進(jìn)一步控制了油藏的含油飽和度。

2）研究區(qū)“牙刷狀”油藏隔夾層主要為相對(duì)致密的砂巖儲(chǔ)層，其物性明顯小于各含油層系砂巖儲(chǔ)層，同時(shí)蓋層厚度對(duì)于油氣富集有著一定的正向控制作用。

3）束鹿凹陷油氣主要來自于Es3烴源巖，平面上存在3個(gè)主要的油氣運(yùn)移方向：北部運(yùn)移方向?yàn)槟衔?北東向；中部運(yùn)移方向?yàn)楸睎|-南西向；南部為南南西-北北東向。斷層既是油氣平面運(yùn)移的主要路徑，也是油氣垂向運(yùn)移的主要通道，淺部的油氣密度較深部大原因可能是原油遭受了一定程度的氧化或生物降解。

4）館陶中期研究區(qū)經(jīng)歷強(qiáng)烈構(gòu)造運(yùn)動(dòng)并產(chǎn)生了一系列斷層，將深層Es3原油運(yùn)移到淺層，由于斷層和砂體走向的配置形成了“牙刷狀”油藏，而后期穩(wěn)定的構(gòu)造條件也為“牙刷狀”油藏的形成提供了良好的保存條件。