東濮凹陷馬廠地區油氣成藏機理分析

國殿斌，房倩

（中國石化中原油田分公司勘探開發科學研究院，河南 濮陽 457001）

東濮凹陷馬廠地區油氣成藏機理分析

國殿斌，房倩

（中國石化中原油田分公司勘探開發科學研究院，河南 濮陽 457001）

為了理清馬廠地區油氣成藏機理特征，通過對馬廠地區原油飽和烴、芳烴、非烴及瀝青質等資料的分析，得出馬廠地區存在2大類原油，2類原油均為成熟原油，但原油的成熟度存在高低。整體上，構造頂部的原油成熟度偏低，構造翼部的原油成熟度偏高；原油成熟度自構造頂部到構造翼部呈逐漸增大的趨勢。通過對該區的烴源巖特征、斷裂發育史、油氣充注史等資料的綜合分析，認為馬廠地區構造頂部原油的成熟度主要與馬東斷裂的有序活動引起原油的有序充注有關，構造翼部原油的成熟度主要與東營構造時期的剝蝕厚度及后期沉積厚度大小有關。

原油成熟度；成藏機理；斷裂有序活動；馬廠地區；東濮凹陷

1 區域概況

隨著油氣勘探程度的逐漸提高，低豐度區的油氣勘探越來越引起人們的重視［1-4］。東濮凹陷黃河南地區是一個典型的低豐度含油區，經過長時間的摸索和總結，該區的油氣勘探已取得了較大進展［5-13］。近年來，東濮凹陷黃河南地區油氣勘探取得了一定的突破和發現，但勘探成功率和發現率仍較低。據第3次資評結果，東濮凹陷黃河南地區地質資源量石油為0.8×108t，天然氣為641×108m3，到目前為止，南部地區石油資源探明率為47.4%，天然氣資源探明率為28.8%，待探明的油氣資源量占黃河南地區油氣總資源量的一半，表明該區仍具有較大的勘探潛力。因此，系統分析該區油氣成藏特征及成因機理，將對油氣勘探工作及其他低豐度含油區的油氣勘探具有重要的參考意義。

馬廠油田位于東濮凹陷中央隆起帶南部的唐莊—馬廠構造帶，東鄰葛崗集生油洼陷，西側以馬廠斷層為界，東西寬4～5 km，南北長30 km，總勘探開發面積約102 km2。區內斷裂主要呈NNE向雁行排列，發育馬廠及馬東系列斷層。區域上，構造頂部主要位于馬廠斷裂與馬東Ⅳ號組成的入字形之內，構造翼部主要位于馬廠斷裂與馬東Ⅳ號組成的入字形之外（見圖1）。

圖1 馬廠地區區域構造綱要圖

2 原油特征

通過對馬廠地區14口井原油的飽和烴、芳烴、非烴及瀝青質等資料進行分析，發現馬廠地區不同區域井的飽和烴、芳烴、非烴及瀝青質質量分數差距大，飽和烴質量分數介于23%～86%，平均值為60%；芳烴質量分數介于6%～28%，平均值為12%；非烴及瀝青質質量分數介于6%～58%，平均值為28%。據此，推測馬廠地區原油類型存在多樣性。

上述各井飽和烴、芳烴、非烴及瀝青質質量分數的分析結果表明：該區原油分別聚集在2大區域。一類為中飽和烴、中瀝青及非烴質、低芳烴區域，另一類為高飽和烴、低芳烴、低非烴及瀝青質分布區域。其間存在明顯差異，其中，構造頂部的井飽和烴質量分數相對較低，如馬11井的飽和烴最低質量分數僅為22.6%；而構造翼部的井飽和烴質量分數相對較高，如馬26井的飽和烴質量分數達82.9%。依據飽和烴、芳烴、非烴及瀝青質的質量分數三角圖投影表述特征，把馬廠地區原油劃分為2大類。

通過分析馬廠地區馬11-14、馬12-29、馬26、馬27、馬32、馬36、馬60及馬古6井的（nC21+22）/（nC28+29）、姥鮫烷、CPI、∑C21-/∑C22+、姥鮫烷/植烷、植烷/nC18、OEP、∑C22-和/∑C23+，發現該區原油均為成熟原油，原油的CPI、OEP均在1附近，無明顯的奇、偶碳優勢。雖然馬廠地區的原油均表現出成熟原油的特征，但原油的成熟度存在較大差異，如（nC21+22）/（nC28+29）參數的最小值僅為0.6，而最大值為4；∑C21-/∑C22+參數的最小值僅為0.45，而最大值為1.4；∑C22-和/∑C23+參數的最小值僅為0.5，而最大值為1.9。

3 原油成熟度平面分布特征

根據馬廠地區原油飽和烴質量分數、飽芳比、C2920S（20S+20R）及沙三中Pr/nC17的分析結果，發現該區原油成熟度自構造頂部到構造翼部呈逐漸增大的趨勢。

1）原油飽和烴質量分數從構造頂部到構造翼部逐漸增大（見圖2a）。構造頂部的馬12、馬10塊，質量分數介于60%～70%，如最頂部的馬12-29井質量分數為64%；翼部的飽和烴質量分數介于75%～85%，如東翼的馬11-85井質量分數達82%。從構造頂部向構造翼部原油飽和烴質量分數逐漸增大的這種趨勢，說明了原油從構造頂部向構造翼部成熟度是逐漸增大的。

2）飽芳比是反映原油成熟的一個靈敏指標，一般飽芳比低說明原油的成熟度低，反之，原油的成熟度高。從馬廠構造頂部到構造翼部，飽芳比呈逐漸增大的趨勢，如構造頂部的馬12、馬10塊飽芳比為3～4，然后向北翼、東翼逐漸增大（見圖2b），最高可達到8.3。

3）根據對原油甾烷C2920S/（20S+20R）成熟度參數的分析（見圖2c），發現構造頂部的甾烷C2920S/（20S+20R）成熟度參數低，絕大部分小于0.65。從構造頂部到構造北翼和東翼，甾烷C2920S/（20S+20R）成熟度參數逐漸增大，最高值可達0.84。

4）Pr/nC17，Ph/nC18在一定程度上也可反映原油的成熟度特征，隨著原油成熟度的增加，Pr/nC17，Ph/nC18逐漸減小。構造頂部，Pr/nC17，Ph/nC18值大，反映原油成熟度小；構造翼部，Pr/nC17，Ph/nC18值小，反映原油成熟度大（見圖2d）。

4 原油成熟度變化成因初探

通過分析該區烴源巖、斷裂活動史及油氣充注史，探討該區原油成熟度變化的原因。

4.1 烴源巖分布特征

結合前人對黃河南地區有效暗色泥巖的分析結果，本次研究詳細統計了沙三中上、沙三中下及沙三下有效暗色泥巖的厚度，結果表明有效暗色泥巖在馬廠地區沙三中上、沙三中下較少，而在沙三下亞段較多；并且主要分布在斜坡的中下部及洼陷中心區域，從斜坡的中下部向洼陷中心，有效暗色泥巖的厚度呈逐漸增大趨勢，洼陷中心最大厚度達800 m，是馬廠地區最主要的一套有效烴源巖。根據該區暗色泥巖厚度的統計結果，可以確認馬廠地區沙三下亞段是其最主要的一套生烴層系。

圖2 馬廠地區反映原油成熟度地化參數平面分布

4.2 原油分布特征

通過對該區294口含油井的油氣厚度統計，發現不同深度范圍內的油氣在平面上的分布存在差異（見圖3）。該研究詳細統計了2 250～2 750 m，2 750～3 250 m，3 250～3 750 m及3 750～4 000 m 4個深度段的油氣分布特征。分析結果表明：2 250～2 750 m深度段內的油氣，主要分布在構造頂部馬東斷裂的Ⅰ和Ⅱ號斷裂之間；2 750～3 250 m深度段內的油氣，主要分布在構造頂部馬東斷裂的Ⅲ和Ⅳ號斷裂之間；3 250～3 750 m深度段內的油氣，主要分布在馬東斷裂的Ⅳ號斷裂以外的區域；3 750～4 000 m深度段內的油氣，主要分布在馬廠東北翼靠近洼陷較近的區域內。平面上不同深度段內的含油面積，隨著埋藏深度的增加，整體上呈現由構造頂部的西南方向向構造翼部東北方向偏移的特征（見圖3）。

圖3 馬廠地區不同深度段內的油氣平面分布范圍

4.3 斷裂活動史與油氣生成史之間的匹配關系

馬廠地區油氣充注史分析結果表明，構造頂部的馬10井油氣包裹體均一溫度較低，均小于110℃。從構造頂部到構造翼部，包裹體的均一溫度呈逐漸增大的趨勢，構造頂部與構造翼部結合部位的馬11-16井油氣包裹體均一溫度部分超過110℃，最大值可達120℃；而構造翼部的馬36井，油氣包裹體均一溫度持續增大，部分包裹體的均一溫度可達130℃。結合該區的油氣埋藏史，各井的油氣成藏時間分別為22～28 Ma，22～25 Ma及0～8 Ma，成藏時間從構造頂部到構造翼部具有逐漸變新的趨勢（見圖4）。

從斷裂活動史分析可知，馬東Ⅰ號斷層位于馬廠潛山東側，形成、活動于沙四時期，在 —O下部—底部滑脫；馬東Ⅱ號斷層形成、活動于沙四—沙三下時期，在C—P底部滑脫；馬東Ⅲ號斷層形成、活動于沙三下—沙三上時期，在C—P內部滑脫；馬東Ⅳ號斷層主要形成、活動于沙三上—沙二期，在沙四上內部—底部滑脫。因此，可以看出，馬東斷層系的形成發育經歷了由西南向北東方向、由馬東Ⅰ號到Ⅳ號逐漸發育的過程，斷層發育具有西早東晚的特征（見圖5）。

圖4 馬廠地區不同構造部位原油充注期分析

圖5 馬廠地區斷裂活動史與油氣充注史、分布特征關系

斷裂發育史、油氣充注史及油氣平面分布特征分析表明：該區的油氣充注過程大致為油氣從構造頂部到構造翼部逐漸充注，這是由于馬東斷裂從西向東逐漸活動造成的。西邊的馬東Ⅰ號及Ⅱ號斷裂活動時期早、結束早，造成沙二及沙一時期生成的成熟度相對較低的早期油氣主要沿著馬東Ⅰ號及Ⅱ號斷裂向上輸導。由于馬東Ⅰ號及Ⅱ號斷裂活動停止早，造成早期充注的油氣得以保存，后期沒有進行大規模的調整，由此導致早期油氣主要富集在馬東Ⅰ號斷裂之內區域及馬東Ⅰ號斷裂與馬東Ⅱ號斷裂之間的區域（見圖3）。東營構造運動時期，該區油氣大規模形成，該時期的馬東Ⅲ號和Ⅳ號斷裂劇烈活動，造成相對成熟度較高的油氣大量沿著馬東Ⅲ號和Ⅳ號斷裂源源不斷地從洼陷中心向構造頂部充注，充注上來的油氣主要富集在馬東Ⅲ號和Ⅳ號斷裂附近反向斷裂圈閉內。隨著東營構造運動的結束，油氣充注過程也逐漸結束，之后該區沒有大的構造運動，油氣沒有進行大規模的調整，由此導致油氣保存至今。另外，結合馬廠地區東營構造時期的剝蝕厚度及后期的沉積厚度推測，馬廠構造頂部剝蝕厚度在1 600～1 700 m，后期沉積厚度為1 800 m左右，兩者基本相當，由此推測，馬廠地區構造頂部的原油沒有進行再次埋藏演化。

構造翼部的原油成熟度向洼陷中心呈逐漸增大的趨勢，這主要是由于該區后期的沉積厚度大于當時東營構造時期的剝蝕厚度，造成部分油氣再次埋藏演化，且該區存在較大厚度的有效烴源巖，存在二次生烴現象。這也與東濮凹陷其他地區存在晚期成藏的依據相吻合。

5 結論

1）通過對馬廠地區原油飽和烴、芳烴、非烴及瀝青質的資料分析，馬廠地區存在2大類原油。2類原油均為成熟原油，但成熟度存在高低。整體上，構造頂部的原油成熟度偏低，構造翼部的原油成熟度偏高，原油成熟度自構造頂部到構造翼部呈逐漸增大的趨勢。

2）通過對馬廠地區的烴源巖特征、斷裂發育史、油氣充注史等資料的綜合分析，認為馬廠地區構造頂部的原油成熟度主要與馬東斷裂的有序活動引起原油的有序充注有關，構造翼部的原油成熟度主要與東營構造時期的剝蝕厚度及后期沉積厚度大小有關。

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（編輯 王淑玉）

Analysis on hydrocarbon accumulation mechanism in Machang Area of Dongpu Depression

Guo Dianbin,Fang Qian
(Research Institute of Exploration and Development,Zhongyuan Oilfield Company,SINOPEC,Puyang 457001,China)

In order to clarify the characteristics of hydrocarbon accumulation mechanism in Machang Area,this paper analyzes the data of saturated hydrocarbon,aromatic hydrocarbon and asphaltene of crude oil in Machang Area.The results show that there are two kinds of crude oils,which are all mature crude oils with different maturity.On the whole,the crude oils on the top structure have low maturity,while the crude oils on the wing structure have high maturity.The maturity of crude oils is increasing gradually from the top to the wing structure.By analyzing the characteristics of hydrocarbon source rock,fracture development history and hydrocarbon charge history,it is considered that the maturity difference of crude oils on the top structure depends on the orderly filling of crude oils caused by the orderly activities of Madong fracture and the maturity difference of crude oils on the wing structure mainly depends on the denudation thickness in Dongying tectonic period and the size of late sedimentary thickness.

crude oil maturity;accumulation mechanism;orderly activity of fracture;Machang Area;Dongpu Depression

“十二五”國家科技重大專項“東濮凹陷油氣富集規律與增儲領域”（2011ZX05006-004-07）

TE122.3+1

：A

1005-8907（2012）01-0001-05

2011-09-21；改回日期：2011-11-23。

國殿斌，男，1975年生，高級工程師，從事油藏地質及油氣田勘探開發方面的研究工作。

國殿斌，房倩.東濮凹陷馬廠地區油氣成藏機理分析［J］.斷塊油氣田，2012，19（1）：1-5. Guo Dianbin，Fang Qian.Analysis on hydrocarbon accumulation mechanism in Machang Area of Dongpu Depression［J］.Fault-Block Oil& Gas Field，2012，19（1）：1-5.