惠民凹陷南部斜坡帶油氣成藏控制因素分析

高 陽(yáng)

(中國(guó)石化勝利油田分公司 勘探開(kāi)發(fā)研究院，山東 東營(yíng) 257015)

惠民凹陷南部斜坡帶古近系富含油氣，截止到2021年已探明石油地質(zhì)儲(chǔ)量近1 800×104t，但目前發(fā)現(xiàn)的油氣主要集中在曲堤鼻狀構(gòu)造和錢(qián)官屯鼻狀構(gòu)造兩個(gè)正向構(gòu)造帶，下一步油氣勘探方向不明確。21世紀(jì)初，南部斜坡帶是惠民凹陷油氣勘探的熱點(diǎn)地區(qū)，大量學(xué)者對(duì)惠民凹陷南斜坡的構(gòu)造格局、資源潛力、地層及沉積充填、油氣充注期次和油氣運(yùn)移規(guī)律開(kāi)展了研究，查清了惠民凹陷南部斜坡帶油氣成藏條件，發(fā)現(xiàn)了曲堤油田和錢(qián)官屯油田[1-11]。但南部斜坡帶的油氣成藏主控因素還缺乏系統(tǒng)研究，導(dǎo)致油氣分布規(guī)律認(rèn)識(shí)不清，下一步油氣勘探方向不明確。為查清惠民凹陷南部斜坡帶油氣成藏控制因素，筆者統(tǒng)計(jì)研究區(qū)已發(fā)現(xiàn)所有油氣藏的成藏要素，尋找其成藏的共性，然后對(duì)比失利井成藏要素，查清油氣成藏控制因素，并在此基礎(chǔ)上分析主要成藏要素對(duì)油氣成藏的控制作用，用于預(yù)測(cè)有利勘探方向。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

惠民凹陷位于渤海灣盆地濟(jì)陽(yáng)坳陷西南部，包括滋鎮(zhèn)洼陷、陽(yáng)信洼陷、臨南洼陷、里則鎮(zhèn)洼陷、中央隆起帶和南部斜坡帶6個(gè)次級(jí)構(gòu)造單元[1,12](圖1)，其中南部斜坡帶北以夏口斷層為界與臨南洼陷相鄰，南以齊廣斷層為界與魯西南隆起相接，東以白橋斷層為界與里則鎮(zhèn)洼陷相隔，勘探面積約1 300 km2。

圖1 惠民凹陷構(gòu)造綱要

惠民凹陷南部斜坡帶構(gòu)造演化與渤海灣盆地一致，經(jīng)歷了古生代地臺(tái)、中生代坳陷-斷陷、古近紀(jì)斷陷、新近紀(jì)坳陷4個(gè)演化階段[13,14]，古生界到新生界地層保留較全。其中新生代沉積了古近系沙河街組(Es)、東營(yíng)組(Ed)、新近系館陶組(Ng)、明化鎮(zhèn)組(Nm)和第四系(Q)，為一套厚度1 000～4 000 m的河流、湖泊相沉積物，已發(fā)現(xiàn)的油藏主要分布在沙四段、沙三段、沙二段及館陶組4套含油層系中。

惠民凹陷南部斜坡帶緊鄰生油的臨南洼陷，發(fā)育錢(qián)官屯鼻狀構(gòu)造、曲堤?hào)|鼻狀構(gòu)造、曲堤鼻狀構(gòu)造和仁風(fēng)潛山帶4個(gè)大型正向構(gòu)造，古近系發(fā)育以魯西南隆起為物源的沖積扇、扇三角洲砂體，油氣成藏條件優(yōu)越。

2 油氣藏成藏要素統(tǒng)計(jì)

惠民凹陷南部斜坡帶已發(fā)現(xiàn)的油藏集中分布在曲堤鼻狀構(gòu)造帶和錢(qián)官屯鼻狀構(gòu)造帶，對(duì)這兩個(gè)地區(qū)所有探井鉆探圈閉的成藏要素進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)項(xiàng)目包括：圈閉類(lèi)型、圈閉所處構(gòu)造背景、斷層性質(zhì)、斷層SGR指數(shù)、探井鉆遇層與圈閉頂點(diǎn)高程差、油氣源-目標(biāo)圈閉距離7項(xiàng)，并對(duì)比分析失利井成藏要素，根據(jù)統(tǒng)計(jì)和對(duì)比結(jié)果，總結(jié)成藏控制因素。

2.1 錢(qián)官屯地區(qū)

錢(qián)官屯地區(qū)鉆遇沙三段、沙四段的探井共有21口，其中Q18井鉆探目標(biāo)為地層圈閉，因圈閉不落實(shí)，全井未見(jiàn)油氣顯示。其余20口井鉆探目標(biāo)都是構(gòu)造圈閉，其中7口井鉆遇油層，3口井鉆遇油水同層，10口井失利未見(jiàn)油氣顯示。

統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，鉆遇油層和油水同層的井具有共性，即油藏類(lèi)型都是構(gòu)造油藏，油藏所處圈閉位置都位于構(gòu)造脊部，是油氣運(yùn)移的有利部位，油氣輸導(dǎo)方式為斷層-砂體復(fù)合輸導(dǎo)，且距離油源不超過(guò)10 km，控制圈閉的斷層側(cè)向封堵性好，斷層SGR大于60%(圖2(a))，但油藏含油高度小，目前發(fā)現(xiàn)的油藏含油高度都小于60 m。

圖2 錢(qián)官屯地區(qū)探井成藏要素雷達(dá)圖

失利井失利的原因有2種，其中5口井位于鼻狀構(gòu)造的側(cè)翼，偏離油氣輸導(dǎo)運(yùn)移優(yōu)勢(shì)路徑，因而落空；5口井油源與圈閉之間的距離超過(guò)10 km，因距離油氣源遠(yuǎn)而失利(圖2(b))。

2.2 曲堤地區(qū)

曲堤地區(qū)鉆遇沙三、沙四探井25口，其中Q11和Qx28井因圈閉不落實(shí)而失利。其余井有8口鉆遇油層、2口鉆遇油水同層，13口井見(jiàn)油氣顯示。

曲堤地區(qū)8口井鉆遇油層的井所在的圈閉具有以下特點(diǎn)：①發(fā)育油藏的圈閉都是構(gòu)造圈閉(斷塊圈閉、斷鼻圈閉)，其中5口鉆遇油層的井位于構(gòu)造脊，處于油氣運(yùn)聚的有利路徑，還有3口井處于構(gòu)造脊的側(cè)翼和鞍部；②發(fā)育油層的斷塊圈閉控圈斷層的側(cè)向封堵性好，油層段斷層的SGR大于60%；③油氣運(yùn)聚的方式都是斷層-砂體復(fù)合輸導(dǎo)；④圈閉與油源的距離不超過(guò)7 km，油氣運(yùn)移距離較短。與錢(qián)官屯地區(qū)相比，曲堤地區(qū)在構(gòu)造脊側(cè)翼和鞍部都發(fā)現(xiàn)油藏，證實(shí)曲堤地區(qū)油源條件較好(圖3(a))。

13口井在沙三段、沙四段未見(jiàn)油氣顯示。綜合分析認(rèn)為，其落空原因有兩個(gè)：①鉆探的圈閉不在油氣運(yùn)移的路徑上，油氣運(yùn)聚條件不利；②鉆探圈閉與油源距離遠(yuǎn)，油氣未運(yùn)移到鉆探圈閉(圖3(b))。

圖3 曲堤地區(qū)探井成藏要素雷達(dá)圖

綜上可知，油氣的運(yùn)移方向和運(yùn)移路徑對(duì)惠民凹陷南部斜坡帶油氣成藏具有控制作用，目前已發(fā)現(xiàn)的油氣藏都位于油氣運(yùn)移的有利方向上，斷層-砂體組成的復(fù)合輸導(dǎo)體系是油氣運(yùn)移的主要路徑，控制了油氣的分布。要預(yù)測(cè)油氣有利分布區(qū)，需要進(jìn)一步明確油氣運(yùn)移方向和運(yùn)移路徑對(duì)油氣成藏的影響。

3 油氣運(yùn)移對(duì)油氣成藏的影響

3.1 成藏期構(gòu)造格局控制油氣運(yùn)移方向

通常情況下，在有效烴源灶內(nèi)油氣運(yùn)移的動(dòng)力為源儲(chǔ)壓差和浮力，在有效烴源灶外油氣運(yùn)移的動(dòng)力主要為浮力?；菝衲喜啃逼聨Р话l(fā)育烴源巖，前人通過(guò)油氣源對(duì)比認(rèn)為，南部斜坡帶發(fā)現(xiàn)的油氣主要來(lái)自臨南洼陷[15]，由于處于有效烴源灶外，由于缺乏異常高壓[16]，油氣運(yùn)移的主要?jiǎng)恿楦×?，油氣在浮力作用下沿著?gòu)造法線(xiàn)方向運(yùn)移，因此油氣運(yùn)移方向受構(gòu)造條件控制，要預(yù)測(cè)油氣運(yùn)移方向，就需要查清油氣成藏期時(shí)的古構(gòu)造條件。

通過(guò)盆地模擬分析認(rèn)為，臨南洼陷主力烴源巖為沙三下亞段的半深湖-深湖相油頁(yè)巖、泥質(zhì)灰?guī)r和灰質(zhì)泥巖，這套烴源巖在39～34 Ma進(jìn)入生烴門(mén)限，24～17 Ma期間受東營(yíng)運(yùn)動(dòng)影響，地層整體抬升，烴源巖停止生烴，直到14～12 Ma，隨著上覆新近系的沉積，才進(jìn)入生油高峰，目前洼陷大部分地區(qū)的烴源巖處于生油高峰，深洼區(qū)埋深較大的烴源巖開(kāi)始生成凝析油氣[17]。

為準(zhǔn)確厘定油氣成藏期次，進(jìn)一步開(kāi)展流體包裹體系統(tǒng)分析。首先根據(jù)包裹體宿主礦物成巖次序初步判定包裹體生成次序，然后結(jié)合熒光觀(guān)察，判斷包裹體內(nèi)流體的成熟度，再利用顯微測(cè)溫測(cè)量包裹體均一溫度，將與烴類(lèi)包裹體或含烴鹽水包裹體同期的鹽水包裹體的均一溫度投影到埋藏史圖中，獲取包裹體捕獲時(shí)間，從而確定油氣充注期次。通過(guò)分析認(rèn)為，南部斜坡帶的油氣發(fā)育兩期充注，分別為館陶組沉積期(17～10.8 Ma)和明化鎮(zhèn)組沉積以來(lái)(10.8 Ma至今)，且以后一期充注為主。新近紀(jì)以來(lái)，研究區(qū)所處的濟(jì)陽(yáng)坳陷整體進(jìn)入坳陷沉降階段，地層厚度變化不大[18]，因此現(xiàn)今的構(gòu)造格局能夠代表成藏期時(shí)的構(gòu)造格局。

從沙四段頂面構(gòu)造圖和已發(fā)現(xiàn)的油氣藏分布狀況看，構(gòu)造背景對(duì)源外油氣的運(yùn)聚有明顯的控制作用。目前發(fā)現(xiàn)的興隆寺油田、雙豐油田、曲堤油田、瓦屋油田、錢(qián)官屯油田都處于構(gòu)造脊部，位于浮力驅(qū)動(dòng)下油氣運(yùn)移的優(yōu)勢(shì)方向。其中曲堤構(gòu)造是一個(gè)被斷層復(fù)雜化的大型鼻狀構(gòu)造，該構(gòu)造與北部江家店鼻狀構(gòu)造相鄰，油氣在沿著江家店鼻狀構(gòu)造到曲堤鼻狀構(gòu)造運(yùn)移，形成江家店油田和曲堤油田。錢(qián)官屯構(gòu)造也是一個(gè)在古構(gòu)造背景下繼承性發(fā)育的寬緩鼻狀構(gòu)造，該構(gòu)造與北部的雙豐鼻狀構(gòu)造相鄰，油氣沿著雙豐鼻狀構(gòu)造向錢(qián)官屯構(gòu)造運(yùn)移，形成雙豐油田和錢(qián)官屯油田。

利用構(gòu)造條件分析，可以預(yù)測(cè)油氣運(yùn)移的方向。通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，南部斜坡帶東部發(fā)育的曲堤?hào)|鼻狀構(gòu)造，與北部的瓦屋鼻狀構(gòu)造相鄰，這與江家店-曲堤油田、雙豐-錢(qián)官屯油田的構(gòu)造背景類(lèi)似，推測(cè)瓦屋鼻狀構(gòu)造-曲堤?hào)|鼻狀構(gòu)造處于油氣運(yùn)移有利方向，是下一步勘探的重要方向(圖4)。

圖4 惠民凹陷南部斜坡帶沙四段頂面構(gòu)造圖與油氣分布

3.2 斷砂匹配關(guān)系控制油氣運(yùn)移路徑

成藏要素統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，惠民凹陷南部斜坡帶油氣藏的運(yùn)聚方式主要為斷-砂復(fù)合輸導(dǎo)，但受斷層活動(dòng)性差異、砂體展布差異的影響，不同構(gòu)造帶油氣運(yùn)移的路徑和方式有明顯差別，導(dǎo)致油氣在空間上的富集位置出現(xiàn)差異。

在錢(qián)官屯鼻狀構(gòu)造帶，油氣經(jīng)雙豐鼻狀構(gòu)造運(yùn)移至夏口斷層。新近紀(jì)(油氣成藏期)以來(lái)，夏口斷層西段活動(dòng)性較弱[19]，斷層垂向輸導(dǎo)能力弱，夏口斷層下降盤(pán)的雙豐鼻狀構(gòu)造含油的沙三段與夏口斷層上升盤(pán)的錢(qián)官屯地區(qū)沙四段對(duì)接，易形成側(cè)向輸導(dǎo)。

在錢(qián)官屯構(gòu)造帶內(nèi)部發(fā)育的次級(jí)斷裂，在新近紀(jì)活動(dòng)性弱，油氣進(jìn)入錢(qián)官屯地區(qū)后垂向運(yùn)移不發(fā)育，油氣主要沿沙四段橫向連通性好的河流-扇三角洲相砂體運(yùn)移，當(dāng)遇到斷層時(shí)，由于斷層缺乏垂向運(yùn)移能力，油氣也需要依靠斷層兩盤(pán)對(duì)接的砂體運(yùn)移，形成側(cè)向運(yùn)移模式(圖5)。在該模式控制下，錢(qián)官屯地區(qū)含油層系少，油氣集中分布在沙四段，沙三段及以淺層系未見(jiàn)油氣顯示。同樣在該模式下，由于斷層垂向活動(dòng)較弱、活動(dòng)時(shí)期短、斷距小，地層傾角小，油氣可以沿?cái)嗔?砂體組成的輸導(dǎo)路徑進(jìn)行長(zhǎng)距離側(cè)向運(yùn)移，油氣運(yùn)移路徑較長(zhǎng)。

圖5 錢(qián)官屯地區(qū)側(cè)向輸導(dǎo)模式

在曲堤鼻狀構(gòu)造帶，油氣經(jīng)江家店鼻狀構(gòu)造運(yùn)移至夏口斷層，由于夏口斷層中段在油氣成藏期活動(dòng)性較強(qiáng)[19-20]，油氣通過(guò)夏口斷層大量運(yùn)移至上升盤(pán)的曲堤鼻狀構(gòu)造帶。曲堤鼻狀構(gòu)造帶內(nèi)發(fā)育的Q9、Q10、QX104等主要控圈斷層在新近紀(jì)(油氣成藏期)活動(dòng)性也強(qiáng)，油氣易沿著斷層發(fā)育垂向運(yùn)移，這些斷層與曲堤地區(qū)沙四段、沙三段、沙二段和館陶組發(fā)育的河流、三角洲砂體共同組成了階梯狀輸導(dǎo)路徑，油氣發(fā)生垂向和側(cè)向的雙重運(yùn)移。受斷層活動(dòng)性強(qiáng)、油氣垂向運(yùn)移的影響，沿著油氣運(yùn)移方向，由北向南油藏的含油層系逐漸上浮，曲堤地區(qū)多層系含油。在距離夏口斷層最近的QX104塊，主力含油層系為沙四段，向南的Q10塊主力含油層系變?yōu)樯橙巍⑸扯?，最南部的QX8塊主力含油層系為沙三段和館陶組(圖6)。

圖6 曲堤地區(qū)階梯輸導(dǎo)模式

通過(guò)研究預(yù)測(cè)，曲堤?hào)|地區(qū)亞發(fā)育與曲堤地區(qū)類(lèi)似的階梯狀輸導(dǎo)模式。油氣經(jīng)瓦屋鼻狀構(gòu)造至夏口斷層?xùn)|段，夏口斷層?xùn)|段在新近紀(jì)活動(dòng)向強(qiáng)，曲堤?hào)|鼻狀構(gòu)造內(nèi)發(fā)育的主要控圈斷層與夏口斷層?xùn)|段活動(dòng)性相似，且曲堤?hào)|鼻狀構(gòu)造沙四段、沙三段發(fā)育橫向連通性好的河流、三角洲砂體，油氣在曲堤?hào)|鼻狀構(gòu)造運(yùn)移過(guò)程中可能發(fā)育垂向和側(cè)向輸導(dǎo)，形成階梯狀輸導(dǎo)模式，多層系含油。

4 結(jié) 論

(1)通過(guò)統(tǒng)計(jì)已發(fā)現(xiàn)油氣藏成藏要素，尋找其成藏的共性，然后對(duì)比失利井成藏要素特征，發(fā)現(xiàn)油氣的運(yùn)移方向、運(yùn)移路徑和運(yùn)移距離對(duì)惠民凹陷南部斜坡帶油氣成藏具有控制作用。

(2)進(jìn)一步分析油氣運(yùn)移方向和運(yùn)移路徑的對(duì)油氣成藏的影響，認(rèn)為成藏期構(gòu)造格局控制油氣運(yùn)移方向，斷砂匹配關(guān)系控制油氣運(yùn)移路徑。通過(guò)分析，惠民凹陷南部斜坡帶發(fā)育側(cè)向輸導(dǎo)模式和階梯輸導(dǎo)模式兩種油氣運(yùn)移模式。

(3)通過(guò)運(yùn)移方向和運(yùn)移路徑分析，預(yù)測(cè)曲堤?hào)|地區(qū)構(gòu)造背景有利，處于油氣運(yùn)移的主要方向，并根據(jù)斷砂匹配關(guān)系預(yù)測(cè)曲堤?hào)|地區(qū)發(fā)育階梯狀輸導(dǎo)模式，可能多層系含油，是下一步油氣勘探的重要方向。