歧口凹陷濱海斜坡深凹區(qū)海探1 井東營(yíng)組勘探突破與啟示

周立宏 何海清 陳長(zhǎng)偉 李長(zhǎng)海 石倩茹 董越崎 崔宇 張佼楊朱華匯 張明振

（1 中國(guó)石油大港油田公司；2 中國(guó)石油油氣和新能源分公司）

0 引言

渤海灣盆地東以郯城—廬江斷裂帶為界，西接太行山東麓，北抵燕山造山帶，南鄰魯西隆起，經(jīng)歷了中—新生代多期復(fù)雜構(gòu)造活動(dòng)，是中國(guó)東部重要含油氣盆地之一[1-2]。渤海灣盆地內(nèi)次級(jí)坳陷以發(fā)育斜坡區(qū)為主要特征，且斜坡區(qū)賦存大量油氣[3-6]。黃驊坳陷斜坡區(qū)發(fā)育，其面積占坳陷總面積的60%～70%[7-8]，并有豐富的油氣發(fā)現(xiàn)[9]。黃驊坳陷歧口凹陷斜坡區(qū)的發(fā)育受基底差異沉降及繼承性大斷裂活動(dòng)兩大主控因素共同影響，可劃分為階狀斷裂斜坡、多階撓曲斜坡、簡(jiǎn)單斜坡及旋轉(zhuǎn)掀斜斜坡4 種類(lèi)型[10]。斜坡區(qū)具有高、中、低分異的特征，不同部位控砂控藏規(guī)律有所差異，主要表現(xiàn)為高斜坡溝槽控砂，優(yōu)勢(shì)運(yùn)移匯聚相富集；中斜坡坡折控砂，優(yōu)勢(shì)構(gòu)造巖性相富集；低斜坡遠(yuǎn)扇控砂，優(yōu)勢(shì)源儲(chǔ)耦合相富集[11]。

歧口凹陷濱海斜坡主體位于黃驊坳陷海岸線(xiàn)以東的灘海地區(qū)，是北大港潛山向東部歧口主凹過(guò)渡形成的斜坡構(gòu)造，成藏條件優(yōu)越[12]。濱海斜坡區(qū)自西向東可劃分為高、中、低3 個(gè)區(qū)帶，勘探面積為768km2，目前高、中斜坡勘探程度較高，在東三段取得了一系列勘探發(fā)現(xiàn)。早期按照構(gòu)造找油思路在高斜坡發(fā)現(xiàn)唐家河油田，主力層位為東營(yíng)組，探明儲(chǔ)量為1247.5×104t，目前累計(jì)產(chǎn)油421.45×104t；在“斷砂耦合”控藏理論指導(dǎo)下于中斜坡發(fā)現(xiàn)南港油田，新增探明與控制儲(chǔ)量共計(jì)4000×104t，其中預(yù)探井唐東9X2 井初期在東三段取得突破，獲百?lài)嵏弋a(chǎn)，已累計(jì)產(chǎn)油1.327×104t、累計(jì)產(chǎn)氣460×104m3[13]。前期勘探工作已實(shí)現(xiàn)濱海高、中斜坡區(qū)東三段含油連片，展現(xiàn)出較大的勘探潛力。

濱海斜坡低斜坡區(qū)處于深凹區(qū)，以前認(rèn)為深凹區(qū)東三段以半深湖—深湖相沉積為主，烴源巖發(fā)育，但砂體不發(fā)育。隨著濱海斜坡高、中斜坡區(qū)勘探工作的不斷深入，證實(shí)歧口凹陷東三段沉積期盆內(nèi)、盆外物源充足，砂體可以波及深凹區(qū)。深凹區(qū)砂體與烴源巖相互匹配，成藏潛力大，是未來(lái)勘探的主要方向。由于地理?xiàng)l件限制，深凹區(qū)目前總體勘探程度低，砂體井控程度低。為落實(shí)深凹區(qū)東三段砂體發(fā)育情況及巖性圈閉含油氣潛力，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)“下洼找油”、滿(mǎn)坡含油連片的目標(biāo)，在深凹區(qū)新部署風(fēng)險(xiǎn)探井海探1 井。本文基于海探1 井的鉆探發(fā)現(xiàn)，總結(jié)深凹區(qū)東三段控砂機(jī)制、儲(chǔ)層特征和生烴條件，提出東三段油氣成藏模式，為后續(xù)濱海斜坡深凹區(qū)油氣勘探工作提供借鑒。

1 地質(zhì)概況

黃驊坳陷是渤海灣盆地中重要的構(gòu)造單元之一,其中歧口凹陷內(nèi)部存在一個(gè)主凹區(qū)和北塘、歧北、歧南、板橋、埕北五大斜坡區(qū)（圖1a）。歧口凹陷發(fā)育復(fù)雜斷層系統(tǒng)[15-16]，主要包括北東向、近東西向和北西向3 個(gè)優(yōu)勢(shì)斷層走向（圖1b）。受盆外北部燕山褶皺帶、西北部滄縣隆起、南部埕寧隆起三大物源區(qū)和凹陷內(nèi)部低隆起物源區(qū)持續(xù)影響，新生界從下到上發(fā)育了沙河街組、東營(yíng)組、館陶組和明化鎮(zhèn)組4套地層（圖2）[17-20]。

圖1 歧口凹陷區(qū)域構(gòu)造圖（a）及東三段底部三維構(gòu)造圖（b）（據(jù)文獻(xiàn)[14]修改）Fig.1 Regional structural map of Qikou Sag (a) and 3D structural map of the bottom of the third member of Dongying Formation (b) (modified after reference [14])

圖2 歧口凹陷地層綜合柱狀圖Fig.2 Comprehensive stratigraphic column in Qikou Sag

歧口凹陷主力生烴層為沙三段和沙一中亞段、沙一下亞段，沙三段演化程度高，既是生油層也是生氣層；沙一中亞段、沙一下亞段演化程度中等，以生油為主；東營(yíng)組埋藏較淺，烴源巖演化程度低，以低成熟為主，但深凹區(qū)東營(yíng)組已達(dá)到生排烴門(mén)限，可作為一套有效烴源巖。歧口凹陷區(qū)域泥巖蓋層主要包括沙三段、沙一中亞段、東二段和明化鎮(zhèn)組的泥巖，泥巖蓋層的發(fā)育控制著油氣垂向分布規(guī)律。

歧口凹陷濱海斜坡區(qū)夾持于北部海河—新港斷層和南部歧東斷層之間，地震剖面上顯示濱海斜坡以歧中斷層為界，其北為南傾正斷層，其南為北傾正斷層，南北向表現(xiàn)為地塹深凹特征（圖3）。受新生代以來(lái)差異沉降作用的影響，濱海斜坡自西向東逐漸向歧口主凹過(guò)渡，表現(xiàn)為東傾斜坡構(gòu)造，根據(jù)高低關(guān)系劃分為高、中和低3 個(gè)區(qū)帶（圖4）。

圖3 濱海斜坡過(guò)海探1 井地震剖面圖（剖面位置見(jiàn)圖1b）Fig.3 Seismic profile cross Well Haitan 1 in Binhai slope (section location is in Fig.1b)

圖4 濱海斜坡東西向地震剖面圖（剖面位置見(jiàn)圖1b）Fig.4 E-W direction seismic profile in Binhai slope (section location is in Fig.1b)

2 海探1 井東三段油氣地質(zhì)特征

基于海探1 井鉆探情況，從東三段砂巖儲(chǔ)層發(fā)育特征、烴源巖發(fā)育情況、原油性質(zhì)等方面進(jìn)行總結(jié)，以加強(qiáng)深凹區(qū)基礎(chǔ)地質(zhì)情況認(rèn)識(shí)，為實(shí)現(xiàn)油氣勘探突破奠定基礎(chǔ)。

2.1 海探1 井東三段獲高產(chǎn)工業(yè)油流

海探1 井鉆探位置在歧中斷層上升盤(pán)，位于歧口主凹區(qū)。海探1 井按預(yù)期設(shè)計(jì)共鉆遇東三段4 套砂巖層，從下到上分別為東三下砂體、東三中1 砂體、東三中2 砂體和東三上砂體（圖5）。除東三上砂體測(cè)井解釋為水層外，其余3 套砂體測(cè)井解釋油層共58.5m/7 層，其中東三下砂體油層15.8m/2 層，東三中1 砂體油層17.3m/3 層，東三中2 砂體油層25.4m/2 層。

圖5 海探1 井東三段巖性與沉積相特征圖Fig.5 Lithologic section and sedimentary facies characteristics of the third member of Dongying Formation in Well Haitan 1

對(duì)東三下砂體4318.5～4331.5m 井段加砂壓裂，日產(chǎn)油33.16m3，累計(jì)產(chǎn)油152.1m3。對(duì)東三中1 砂體4208.6～4229.1m 井段進(jìn)行壓裂，累計(jì)返排油140m3。東三中2 砂體目前待試油。

2.2 海探1 井東三段儲(chǔ)集特征

東三下砂體巖性為淺灰色細(xì)砂巖，主要礦物成分為石英和長(zhǎng)石，部分長(zhǎng)石顆粒蝕變?yōu)榻佋颇福▓D6a）；砂巖孔隙度為13.2%～15.8%，滲透率為3.75～4.35mD，孔隙類(lèi)型主要為粒間孔和溶蝕孔（圖6b），二維核磁實(shí)測(cè)含油飽和度為66.3%。東三中1 砂體巖性也為淺灰色細(xì)砂巖，主要礦物成分為石英、長(zhǎng)石和巖屑（圖6c）；砂巖孔隙度為12.8%～14.5%，滲透率為3.81～7.32mD，孔隙類(lèi)型主要為粒間孔和溶蝕孔（圖6d），二維核磁實(shí)測(cè)含油飽和度為59.4%。東三中2 砂體巖性為淺灰色細(xì)砂巖，礦物成分主要為石英、長(zhǎng)石和巖屑（圖6e）；孔隙度平均為14.2%，滲透率平均為11.18mD，孔隙類(lèi)型為粒間孔和溶蝕孔（圖6f）。東三段新鉆井巖心發(fā)育液化構(gòu)造、撕裂狀泥礫等重力流沉積構(gòu)造（圖6g、h），鏡下觀(guān)察可見(jiàn)礦物顆粒整體分選差、磨圓次棱角狀—次圓狀，具備典型重力流沉積特征。

圖6 海探1 井東三段砂巖鏡下與巖心照片F(xiàn)ig.6 Microscopic and core photos of sandstone in the third member of Dongying Formation in Well Haitan 1

2.3 深凹區(qū)東三段烴源巖發(fā)育特征

海探1 井在東三段鉆遇4 套深灰色頁(yè)巖（圖7 中①至④套頁(yè)巖），累計(jì)厚度為268m，其中底部第三、四套頁(yè)巖單層厚度可達(dá)60～80m。從地球化學(xué)指標(biāo)上看（圖7），4092～4152m 深度段的第一套頁(yè)巖，TOC 在1.7%～3.5%之間，平均為2.6%；S1在0.5～1.5mg/g 之間，平均為1.0mg/g。4189～4205m 深度段的第二套頁(yè)巖，TOC 在1.4%～4.2%之間，平均為3.2%；S1在1.2～2.0mg/g 之間，平均為1.6mg/g。4226～4308m 深度段的第三套頁(yè)巖，TOC 在3.0%～5.9%之間，平均為4.2%；S1在1.1～4.3mg/g 之間，平均為2.8mg/g。4345～4448m 深度段的第四套頁(yè)巖TOC 在1.9%～5.3%之間，平均為3.8%；S1在2.3～4.2mg/g 之間，平均為3.1mg/g。其中第三和第四套兩套頁(yè)巖Ro可達(dá)1.1%，已經(jīng)超過(guò)生烴門(mén)限，是深凹區(qū)優(yōu)越的烴源巖層系，且部分層段的含油飽和度指數(shù)OSI 大于100mg/g，也展現(xiàn)出良好的非常規(guī)頁(yè)巖油資源潛力。

圖7 海探1 井東三段地球化學(xué)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)圖Fig.7 Geochemical indicators diagram of the third member of Dongying Formation in Well Haitan 1

2.4 深凹區(qū)東三段原油地球化學(xué)特征

海探1 井東三段試油出油，為了確定油源，對(duì)其原油性質(zhì)進(jìn)行分析，同時(shí)利用氣相色譜質(zhì)譜法對(duì)東三段油樣和烴源巖樣品的飽和烴中的生物標(biāo)志化合物進(jìn)行檢測(cè)。結(jié)果表明，海探1 井原油密度為0.87g/cm3，黏度為16.47～17.16mPa·s，而中部灘海中斜坡區(qū)唐東9X2 井、唐東9X6 井、唐東9X8 井的原油密度平均為0.85g/cm3，黏度平均為5.74mPa·s，均明顯小于海探1 井的相關(guān)數(shù)值，表明其油源可能存在不同。氣相色譜質(zhì)譜分析結(jié)果顯示，海探1 井東三段原油具有低C24四環(huán)萜烷、高伽馬蠟烷、高ETR [(C28+C29)TT/(C28TT+C29TT+Ts)]指數(shù)、高C23三環(huán)萜烷/C30藿烷、規(guī)則甾烷為“L”形分布特征，與海探1 井東三段烴源巖具有相似性（圖8a、b），但與沙一中亞段烴源巖低ETR 指數(shù)、低C23三環(huán)萜烷/C30藿烷存在明顯不同（圖8c）。同時(shí)，東三段原油族組分碳同位素特征、飽和烴單體碳同位素特征與東三段烴源巖具有一致性，而與沙一中亞段烴源巖差異性較大（圖9）。上述油源對(duì)比結(jié)果表明，深凹區(qū)東三段油氣來(lái)源于本層烴源巖。

圖8 海探1 井油源對(duì)比圖Fig.8 Oil source correlation diagram in Well Haitan 1

圖9 海探1 井原油與烴源巖碳同位素特征圖Fig.9 Carbon isotope characteristics of oil and source rock in Well Haitan 1

3 海探1 井勘探啟示

3.1 深凹區(qū)東三段“遠(yuǎn)源輸砂”發(fā)育大型重力流水道砂體

過(guò)去一直認(rèn)為，歧口深凹區(qū)在東營(yíng)組沉積時(shí)為深湖環(huán)境，砂體不發(fā)育。近年來(lái)根據(jù)濱海斜坡高、中斜坡的勘探成果，預(yù)測(cè)深凹區(qū)東三段可能有砂體發(fā)育。利用弧長(zhǎng)屬性預(yù)測(cè)濱海斜坡東三段底部可能發(fā)育東、西兩套砂體，西側(cè)砂體帶主要分布在濱海斜坡中斜坡區(qū)，東側(cè)砂體帶分布在濱海斜坡深凹區(qū)（圖10a）。同時(shí)在東西向地震剖面上可以看到東、西兩套砂體的疊置關(guān)系，深凹區(qū)的西側(cè)砂體可識(shí)別出東三下、東三中1、東三中2 和東三上砂體（圖10b）。從沉積背景上來(lái)看，歧口凹陷沙一段—東營(yíng)組沉積時(shí)期受太平洋板塊向西俯沖于歐亞大陸下速度突然變大的影響，右行走滑逐漸加強(qiáng)[21-22]。歧口凹陷蘭聊走滑斷層和東部海域郯城—廬江主干斷層共同組成了右行右列走滑斷層系，該斷層系在歧口海域主凹區(qū)派生出南北向拉張應(yīng)力場(chǎng)，形成拉分盆地[23]。在此應(yīng)力場(chǎng)控制下，東三段沉積時(shí)期，海河斷層及其以南多條南傾正斷層呈階狀層層下掉，歧口凹陷中部灘海區(qū)東三段古地貌顯示北高南低（圖11a），歧口主凹成為最大沉降中心，北部物源可向南長(zhǎng)距離輸送碎屑物質(zhì)。

圖10 歧口凹陷濱海斜坡深凹區(qū)東三段砂巖弧長(zhǎng)屬性（a）與地震剖面圖（b）Fig.10 Sandstone arc length attribute (a) and seismic profile (b) of the third member of Dongying Formation in Binhai slope

圖11 歧口凹陷東三段古地貌與物源特征圖Fig.11 Paleogeomorphology and sediments source characteristics in Qikou Sag during the deposition period of the third member of Dongying Formatio

為了進(jìn)一步明確海探1 井所鉆遇重力流砂體的物源，利用激光電感耦合等離子體質(zhì)譜法（LA-ICPMS）對(duì)海探1 井東三段中深度為4162m、4177m和4209m 處的碎屑鋯石進(jìn)行U—Pb 定年分析。將測(cè)年結(jié)果與燕山褶皺帶物源區(qū)母巖年齡特征進(jìn)行對(duì)比[24-25]，發(fā)現(xiàn)海探1 井東三段碎屑鋯石年齡整體呈現(xiàn)出100～480Ma，1680～2000Ma 和2300～2600Ma 3 個(gè)年齡峰值，與燕山褶皺帶物源區(qū)年齡峰值特征基本一致（圖11b、c），因此濱海斜坡深凹區(qū)東三段重力流砂體物源區(qū)為北部燕山褶皺帶。歧口凹陷濱海斜坡東三段自北向南發(fā)育的沉積相主要有辮狀河三角洲前緣和遠(yuǎn)岸水下扇重力流沉積等（圖12），表明東三段沉積時(shí)燕山褶皺帶供源能力強(qiáng)，“遠(yuǎn)源輸砂”影響到歧口深凹區(qū)。

圖12 歧口凹陷東三段沉積體系圖Fig.12 Sedimentary system in Qikou Sag during the deposition period of the third member of Dongying Formation

3.2 深凹區(qū)東三段“近源充注”自生自?xún)?chǔ)資源潛力大

傳統(tǒng)認(rèn)為歧口凹陷濱海斜坡深凹區(qū)發(fā)育沙一中亞段和沙三段兩套主力烴源巖，東三段砂巖成藏主要依靠油源斷層輸導(dǎo)，形成下生上儲(chǔ)型油氣藏。海探1 井鉆探證實(shí)東三段發(fā)育4 套頁(yè)巖，且地球化學(xué)指標(biāo)顯示底部?jī)商醉?yè)巖為較好的烴源巖。從東三段有效烴源巖厚度等值線(xiàn)圖可以看出（圖13），深凹區(qū)發(fā)育南、北兩個(gè)烴源巖厚值區(qū)，厚度超過(guò)300m；TOC>2%且Ro>0.7%的優(yōu)質(zhì)烴源巖發(fā)育面積可達(dá)135km2?？偟膩?lái)看，深凹區(qū)東三段烴源巖分布面積廣、埋深大、已達(dá)到生烴門(mén)限、資源潛力好，使得東三段具備了自生自?xún)?chǔ)的潛力。油源對(duì)比結(jié)果也證實(shí)東三段發(fā)育自生自?xún)?chǔ)型油氣藏，改變了傳統(tǒng)認(rèn)為東三段發(fā)育下生上儲(chǔ)油氣藏的認(rèn)識(shí)。東三段自生自?xún)?chǔ)型油氣藏的發(fā)現(xiàn)，開(kāi)辟了東部灘?？碧介_(kāi)發(fā)的新局面。

圖13 深凹區(qū)東三段有效烴源巖厚度等值線(xiàn)圖Fig.13 Thickness map of effective source rock in the third member of Dongying Formation in deep subsag area

3.3 濱海斜坡區(qū)“源儲(chǔ)耦合，連片成藏”

濱海斜坡區(qū)斷層發(fā)育，高斜坡唐家河油田發(fā)育北東向斷層，其中港東斷層、唐家河斷層溝通沙一段和沙三段烴源巖，并且在成藏期活動(dòng)，是高斜坡區(qū)主干油源斷層，斷砂耦合控藏使得高斜坡油氣富集，形成下生上儲(chǔ)構(gòu)造油氣藏。中斜坡區(qū)北東東和近東西向斷層發(fā)育，以歧中斷層及其以南數(shù)條北傾正斷層組成的歧中斷層系為代表。歧中斷層系中數(shù)條斷層溝通了沙一段和沙三段烴源巖，并且在成藏期活動(dòng)，作為主干油源斷層，將深部烴源巖生成的油氣運(yùn)移到淺部東三段成藏，在中斜坡形成了以南港油田為代表的斷砂耦合控制的下生上儲(chǔ)巖性油氣藏[26]。海探1 井勘探結(jié)果表明，低斜坡區(qū)東三段存在自生自?xún)?chǔ)油氣藏，進(jìn)一步豐富了對(duì)該區(qū)成藏模式的認(rèn)識(shí)?？偟膩?lái)看，濱海斜坡從高斜坡區(qū)到低斜坡區(qū)，其油藏類(lèi)型包括了斷砂耦合控藏機(jī)制主導(dǎo)下形成的下生上儲(chǔ)構(gòu)造油氣藏、巖性油氣藏，以及自生自?xún)?chǔ)巖性油氣藏。不同油氣藏類(lèi)型的存在使得該區(qū)具有較為復(fù)雜的成藏模式，呈現(xiàn)出滿(mǎn)坡含油的特征，展現(xiàn)出較大勘探潛力（圖14）。

圖14 濱海斜坡成藏模式圖Fig.14 Hydrocarbon accumulation pattern in Binhai slope

3.4 深凹區(qū)東三段非常規(guī)頁(yè)巖油資源潛力大

黃驊坳陷頁(yè)巖油多年勘探實(shí)踐表明，良好的烴源巖均可以作為頁(yè)巖油勘探對(duì)象。滄東凹陷孔二段、歧口凹陷沙三段、沙一下亞段、沙一中亞段4 套主要頁(yè)巖層有機(jī)質(zhì)類(lèi)型覆蓋Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型，TOC介于2%～6%，S1介于2～20mg/g，Ro介于0.6%～1.5%，均已實(shí)現(xiàn)了勘探突破，充分表明良好的烴源巖達(dá)到一定的成熟度都可以形成頁(yè)巖油[27-28]。

通過(guò)海探1 井的實(shí)施，證實(shí)歧口深凹區(qū)東三段發(fā)育4 套頁(yè)巖段，其中底部?jī)商醉?yè)巖段地球化學(xué)指標(biāo)優(yōu)越。巖石熱解生烴潛量（S1+S2）和游離烴含量（S1）可以直接反映頁(yè)巖油含油量，含油飽和度指數(shù)OSI 大于100mg/g，表明頁(yè)巖油具有可流動(dòng)性[29-32]。第三套頁(yè)巖S1+S2介于6.54～16.94mg/g，平均為11.77mg/g；S1介于0.38～4.33mg/g，平均為2.64mg/g；OSI介于37～439mg/g，平均為113mg/g。第四套頁(yè)巖S1+S2介于2.40～13.6mg/g，平均為9.12mg/g；S1介于0.63～4.16mg/g，平均為2.66mg/g；OSI介于47.5～283.0mg/g，平均為107mg/g。綜合上述地球化學(xué)指標(biāo)，深凹區(qū)東三段第三、四套頁(yè)巖含油性較好，可動(dòng)性強(qiáng)，且平面分布范圍廣。總體來(lái)看，濱海斜坡深凹區(qū)東三段展現(xiàn)出較大的非常規(guī)頁(yè)巖油資源潛力。

4 結(jié)論

（1）海探1 井在濱海斜坡深凹區(qū)鉆遇目的層?xùn)|三段4 套砂體，基于碎屑鋯石U—Pb 定年結(jié)果與古地貌恢復(fù)，證實(shí)其物源區(qū)為北部燕山褶皺帶，東三段砂體面積大，儲(chǔ)集物性好。

（2）海探1 井鉆遇東三段4 套深灰色頁(yè)巖，累計(jì)厚度達(dá)268m，地球化學(xué)指標(biāo)顯示其生烴潛力好，為深凹區(qū)有利烴源巖層；油源對(duì)比表明海探1 井所鉆遇的油氣藏為自生自?xún)?chǔ)型，試油獲工業(yè)油氣流，開(kāi)拓了勘探新領(lǐng)域。

（3）濱海斜坡從高斜坡到低斜坡發(fā)育了下生上儲(chǔ)構(gòu)造油氣藏、下生上儲(chǔ)巖性油氣藏和自生自?xún)?chǔ)油氣藏；同時(shí)深凹區(qū)東三段頁(yè)巖含油性好，分布面積廣，展現(xiàn)出巨大的非常規(guī)頁(yè)巖油資源潛力。