渤海灣盆地沙南凹陷西洼油氣成藏規律及有利區帶研究

蔡冬梅石文龍李慧勇王保全郭濤

（1中海油能源發展采油技術服務公司鉆采工程研究院天津300452 2中海石油（中國）有限公司天津分公司天津300452）

0.引言

沙南凹陷位于渤海西部海域，屬于新生代發育起來的北斷南超的箕狀凹陷，該凹陷由東、西2個次級洼陷組成。到目前該區累計鉆井20余口，發現三級石油地質儲量僅2千多萬噸，沒有發現具有商業規模的油氣田，勘探潛力備受質疑。筆者通過對沙南凹陷西洼的凹陷結構、成藏條件以及已鉆構造的成藏特征進行了深入研究，總結出該區的成藏規律，明確了有利勘探區帶，對該區下一步的勘探方向的選取具有一定的參考意義。

1.成藏條件分析

1.1 構造特征

沙南凹陷整體上為一狹長型開放性凹陷。在凹陷中間的位置，埕北油田東側發育了一條近南北走向的構造脊，該構造脊把沙南凹陷分為東西兩個次洼，沙南凹陷西次洼具有北斷南超的構造特征，整體上受控于凹陷中間一條東西走向長期活動的拉張性斷層。

從對該凹陷近50條主要的斷層演化史分析結果看，沙三上段及東三段為本區斷層最為活躍的兩個時期，前者古斷距約200～1200m，后者古斷距約100～600m。按斷層活動延續時間及發育時期大致可將沙南凹陷西洼的斷層分為三類：第一類是早期斷層，主要發育在沙中構造帶南北兩側的斜坡區。第二類是繼承性活動斷層，主要發育在三個區域：一是緊鄰南北凸起的邊界大斷層，二是沙中構造帶主斷裂，三是發育在沙南西洼南部斜坡區，主要是在早期斷層活動的基礎上持續活動的大斷層。第三類是晚期斷層，形成時期為新近系，這類斷層主要分布在沙南西次洼的南部斜坡區。

沙中構造南北兩側斜坡帶斷層的發育期次與沙中構造帶主斷裂的構造活動有著密切的聯系。在沙中構造帶主斷層早期斷距最大的地方，在其兩側拉張應力就大，早期斷層發育就多，尤其是在構造帶南側，早期發育了較多的正斷層。中期主斷層活動性減弱，在其南北兩側的拉張斷層只有少數斷層保持較弱的活動性，后期，主斷層活動性又開始變強，在其兩側的一部分早期斷層繼承性活動，同時又產生了一些新的東西走向的拉張性斷層。這些發育在不同區域的不同類型的斷層控制了沙南凹陷西洼的圈閉的類型以及分布范圍。

1.2 儲蓋組合條件分析

沙南凹陷西洼主要發育了五套儲蓋組合，目前發現的油氣主要成藏于沙河街組的沙二段地層。

在沙三時期，沙南凹陷西洼的凹陷結構為一個北斷南超的寬緩型箕狀凹陷，凹陷中部的沙中構造帶還是一個較小的水下基底隆起，此時南側的埕子口凸起和埕北凸起連在一起形成南部物源供給區，沙壘田凸起為北側物源供給，該時期在南北兩個斜披帶主要以扇三角洲沉積為主。

在沙二時期，沙中構造帶已經基本形成，凹陷中間的主斷層斷距較大，北側上升盤進一步抬升，沿著這條斷裂在沙南凹陷西洼形成一條東西走向的構造帶，構造帶南北兩側的斜坡區距離物源相對較近，沙壘田凸起、埕子口凸起以及埕北凸起可以提供充足的物源供給，該時期沙南西洼發育了大范圍的辮狀河三角洲沉積（圖1），另外，來自沙壘田凸起的物源可以沿著構造帶的斷裂調節帶構造較低的位置繼續向南側搬運，使北側物源的影響向南延伸更遠，辮狀河三角洲分布的范圍更廣，這樣在凹陷的較深部位也可以形成育良好的儲層條件。

目前沙中構造帶鉆井主要分布在上升盤上，鉆井揭示的沙二段儲層都不理想。

1.3 烴源巖條件分析

沙南凹陷發育東三段、沙一段和沙三段三套烴源巖，沙南凹陷沙河街組烴源巖有機質豐度和類型均不錯，總有機碳含量達3%～4%，并以Ⅱ1型干酪根類型為主，為好到很好的烴源巖類型，東三有機碳含量為2.5%，有機質豐度好，烴源巖類型為Ⅰ～Ⅱ1，主要以Ⅱ1型為主，屬于好烴源巖（圖2）。沙南凹陷西洼生烴門限在2500-2800m,平均排烴門限深度約為3000m，沉積中心泥巖厚度達500m以上。從油源對比分析結果來看，已鉆井揭示的油氣主要來自沙河街組烴源巖，尤其是沙三段烴源巖，同時東三段的烴源巖也有一定的貢獻。

總體來看，沙南凹陷西洼的烴源巖無論是生烴指標還是分布范圍情況都是比較理想的，具有較好的生烴潛力。

2.油氣成藏特征及主控因素分析

2.1 成藏特征

沙南凹陷西洼鉆探主要集中在沙中構造帶上，由于該構造帶位于沙南凹陷西洼生烴凹陷的中間，南北兩側被生烴次洼所夾持，同時沙中構造帶整體上又具有較大的圈閉規模，該構造帶被普遍認為具有較好的勘探前景，但是這些年來的鉆探結果并不理想，累計鉆井20余口，發現三級石油地質儲量僅2千多萬噸，勘探潛力受到質疑。

2.2 成藏主控因素分析

通過上面的分析可知，影響沙中構造帶整體成藏規模的主要因素有兩個，一是較低的圈閉充滿度；二是主要目的層沙二段的儲層不發育。導致圈閉充滿度較低的原因主要可能有三個：一是凹陷的供烴能力差；二是圈閉的有效性差；三是凹陷具有較好的生排烴能力，但這些圈閉不在油氣運移的優勢路徑上。從上面分析可知，沙南西洼的具有良好的烴源條件，那么影響該構造帶充滿度較低的因素就剩圈閉的有效性差和沒有位于油氣運移的優勢路徑上。

目前沙中構造帶上所鉆的構造主要集中在東西向主斷裂的上升盤上，圈閉有效性主要取決于上升盤的儲層與下降盤的巖性對情況，如果是和下降盤的儲層對接，圈閉的有效性就差，如果是和下降盤的泥巖對接，圈閉的有效性就高，從對已鉆幾個構造主要目的層的斷層側封性分析看結果看，上下兩盤的儲層基本都是對接的，整體情況都不理想（圖3）。沙南凹陷西洼具有北斷南超的結構特征，其中南側洼陷埋深大、烴源巖分布范圍廣，是主要的生烴洼陷，從流體勢角度分析，南側這種次洼結構生成的油氣主要是沿斜坡向南側運移的，而沿著沙中構造帶主斷層向上升盤運移的油氣量是十分有限的。來自北側次洼的油氣由于圈閉的有效性差，保存在該區的量是有限的，大量的油氣是沿著地層產狀繼續向南側運移。

3.油氣成藏規律

3.1 凹陷的類型控制了油氣運移方向

以往對烴源巖的分析，主要是針對烴源巖的生烴指標的優劣，烴源巖的規模大小進行研究，而忽略了運移方向。從流體勢角度分析，在烴源巖上傾方向為油氣運移的低勢區，理想狀態下油氣會從盆地的沉積中心以分隔槽為界向四周斜坡區運移，目前，在環生烴凹陷的凸起區一般都能發現大油田就是很好的證明。盆地的類型決定了烴源巖的產狀，烴源巖的產狀決定了油氣運移的方向（圖4），因此，明確了含油氣盆地的類型就明確了含油氣盆地各個斜坡區勘探潛力的大小。烴源巖規模決定了盆地勘探潛力大小，盆地的類型決定了油氣向不同斜坡區運移的數量，圈閉的位置決定了在哪里能否捕獲到油氣。

沙南凹陷西洼為一個向南抬升的箕狀凹陷，南側斜坡區是油氣運移的優勢指向區，烴源巖生成的油氣主要沿著烴源巖的產狀向南側斜坡區運移，因此，南部斜坡區是沙南凹陷西洼的有利勘探區帶。在沙中構造帶北側斜坡區，油氣以北側次洼沉積中心為界向南北兩側運移，一部分運移到沙中構造帶，一部分向沙壘田凸起運移（圖5）。沙中構造帶由于沒有位于南側生烴主洼的優勢指向區，來自南側烴源巖貢獻的油氣量十分有限，北側運移到此的油氣又難以保存，因此，在該構造帶上雖有油氣發現，但圈閉充滿度較低，成藏規模較小。

3.2 儲層的發育程度控制了油氣成藏的規模

除了圈閉規模的大小，儲層的發育程度也是影響油氣成藏規模的一個關鍵因素，沙中構造沒有形成規模性的油氣藏，除了圈閉的有效性較差外，儲層不發育也是原因之一，例如在沙中構造帶南側下降盤曹妃甸15-3構造和曹妃甸14-1S南構造分別鉆了1口井，雖然這兩口井在古近系油氣顯示非常活躍，基本是見儲層就有油氣顯示，測井解釋了多層油層，取樣也取到了油和天然氣，測試也獲得較高產能，但是沙河街組儲層均以薄互層砂巖為主，儲層橫向分布不穩定，導致這兩個構造整體成藏規模較小。

4.有利勘探區帶

通過對沙南西洼成藏條件的分析和成藏規律的總結，認為沙南凹陷西次洼的南部斜坡區以及沙壘田凸起南側斜坡區為兩個比較有利的勘探區帶（圖8）:

4.1 沙南凹陷西洼南部斜坡帶

沙南西洼的南部斜坡區為生烴主洼的油氣運移優勢指向區，目前在沙中構造帶下降盤鉆探的井在古近系油氣顯示均十分活躍，充分說明了洼陷較強供烴能力，另外，該區距離南側物源區較近，尤其是在沙三下時期，埕北凸起和埕子口凸起連在一起為同一物源區，發育扇三角洲沉積，沙二段時期發育大范圍的辮狀河三角洲沉積體系，為有利的儲層發育相帶，東二段時期又沉積了巨厚的湖相泥巖形成良好的蓋層條件。總之，沙南凹陷西洼南部斜坡區為油氣運移的優勢指向區，發育良好的儲蓋組合條件，具有形成大中型油氣藏的潛力。

另外，由于受北側沙中構造帶主斷裂構造應力的影響，南側斜坡區發育了多個繼承性活動的斷層，這些斷層可以作為輸導通道為新近系圈閉提供油氣供應，在斷層和砂體耦合好的地方聚集成藏。

4.2 沙壘田凸起南側斜坡帶

沙中構造帶上升盤鉆井均揭示了良好的生烴指標和厚層的優質烴源巖，油源對比結果表明沙中構造帶上升盤的油氣均為近源成藏，表明了北側洼陷良好的供烴能力，另外，沙壘田凸起南側斜坡區已鉆井揭示了該區具有良好的儲層條件，因此，在沙壘田凸起南側斜坡區也是一個較為有利勘探區帶。

5.結論

（1）沙中構造帶距離物源區較遠，沙二段沉積時期構造位置較高，位于不利儲層發育相帶，其南北兩側沙二段發育辮狀河三角洲沉積體系，沙三段發育扇三角洲沉積體系，為良好的儲層發育相帶。

（2）沙南凹陷西洼具有良好的烴源條件，優質烴源分布范圍廣，生烴指標好，具有較好的供烴能力。

（3）圈閉有效性差以及位于南側主洼非油氣優勢運移方向上是沙中構造帶失利的主要原因。

（4）沙南凹陷西洼南部斜坡區位于油氣運移的優勢指向區，發育良好的儲層條件，具有較大的勘探潛力。

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