埕島—樁海地區中生界火成巖油氣成藏特征

武群虎

(中石化勝利油田分公司，山東 東營 257237)

引 言

濟陽坳陷相繼在惠民、東營、沾化、車鎮等4個凹陷發現了輝綠巖、玄武巖、安山巖及火山碎屑巖等多類型火成巖油氣藏，展示了較大的勘探潛力［1－3］。但由于火成巖油氣藏分布規律復雜，準確認識和客觀評價難度較大，往往造成勘探開發效果不佳。因此，如何精細刻畫油藏分布規律，摸清油氣富集特點，是該類油藏能否成功勘探開發的關鍵所在。基于此，對埕島—樁海地區中生界火成巖油氣成藏進行系統分析，以期為該區火成巖油氣藏的勘探開發提供重要的指導。

1 區域地質概況

埕島—樁海地區位于渤海灣南部的極淺海—淺海海域，構造上處于濟陽坳陷埕島、樁西及長堤3個潛山構造帶的結合部位［4］。區域經歷了印支—燕山早期的擠壓逆沖、燕山晚期的拉張斷裂及喜山期的定型3個構造演化階段，構造格局受埕北、埕東和長堤3大斷裂體系控制，發育了5組斷裂，將該區分割為幾個近 EW向的次級構造單元［5］。

中生界沉積地層厚度約為500～1500 m，地層分布與保存受NE向和NW向2組大斷裂控制，自下而上將其分為坊子組(J1f)、三臺組(J2s)、蒙陰組(K1m)、西洼組(K1x)。火成巖主要分布在西洼組和蒙陰組，平面上沿ZG29逆掩推覆帶和ZG35擠壓褶皺帶分布。受構造控制，火成巖地層厚度分布具有從西向東、由北向南減薄的特點。全區共發育了爆發相、溢流相、火山通道相和火山沉積相4種火成巖相。其中南部地區以溢流相和火山沉積相為主，厚度較薄;北部地區以爆發相和溢流相為主，厚度大，分布面積廣;在溢流相周緣多以火山沉積相和碎屑巖相沉積為主。

2 油氣成藏條件分析

2.1 油源條件

研究區西北與埕北、南與五號樁、東與樁東凹陷相鄰，凹陷內發育了2套湖相優質烴源巖，主要分布于和Es1－Ed下，巖性以大套湖相沉積的暗色泥巖、油泥巖為主。通過對原油樣品地化分析資料進行分析，并利用生物標志物參數C27、C28和C29甾烷相對含量與周圍生油凹陷原油進行對比研究，明確了不同區域油源方向及范圍。

(1)埕北凹陷。研究區北部L21井和埕北凹陷LX291井原油甾烷質譜圖具有很強的可比性(圖1)，認為北部L21井區原油來自埕北凹陷。

(2)五號樁凹陷。Z27井原油生物標志特征不同于埕北凹陷原油(Pr/Ph比大于1，具有明顯的姥鮫烷優勢;γ蠟烷含量低，γ蠟烷/C30藿烷為0.04～0.20，表明其烴源巖沉積環境為弱氧化淡水環境)。ZG46－ZGX47井以南區原油與五號樁凹陷Es3烴源巖具有很強的可比性，認為五號樁凹陷是中南部油氣的主要來源。

(3)樁東凹陷。樁東凹陷原油特點具有姥鮫烷優勢、缺乏γ蠟烷;Ts含量豐富，Ts/Tm為1.25～5.03，具有較豐富的C29Ts、C30重排藿烷，表明其源巖形成于淡水湖相沉積體系。通過樁東凹陷BZ34－2－1井與樁海地區ZX221井甾烷質譜圖可以看出，甾烷C2920S/(20S+20R)值基本相同，表明研究區東部長堤一帶原油來源于樁東凹陷(圖1)。

圖1 原油甾烷質譜圖

圖2 不同巖性含油百分含量圖

表1 同類巖石油氣顯示統計

2.2 儲層條件

(1)巖性特征。研究區火成巖分為熔巖、淺成侵入巖、火山碎屑巖和火山沉積巖4類。巖性包括安山巖、玄武質安山巖、玄武巖、安山質玄武巖、煌斑巖、閃長玢巖、火山角礫巖、安山質(泥質)凝灰巖、凝灰質粉砂巖和沉安山質火山角礫巖等。主要含油儲層為安山巖和安山質火山角礫巖，其儲層形成與巖石裂縫的形成密切相關。巖石三軸壓縮實驗結果表明，在受相同作用力情況下，安山巖更易形成裂縫。首先與礦物成分有關，安山巖礦物成分以斜長石為主，為淺色礦物，脆性大，裂縫的發育及開啟程度比暗色礦物好，加上安山巖和安山質火山角礫巖的原生孔隙發育，具備形成孔縫相連的儲層改造條件。其次與巖漿特點有關，安山巖巖漿黏度大，流動性差，縱向上規模較大，受圍巖侵蝕作用，巖體體積相對小，次生變化作用較弱，有利于儲集空間的保存。另外，安山巖不僅可形成構造裂縫，而且還可以在頂部形成原生炸裂縫。因此，容易形成裂縫的安山巖是重要的火成巖油藏的儲集條件。從鉆井油氣顯示和含油性統計結果對比(圖2、表1)，油氣顯示和安山巖差不多的玄武巖，其成藏比安山巖相差很多。

(2)巖相特征。巖相對火成巖儲層的發育和油氣藏聚集起著明顯控制作用［6］。已發現火成巖油藏主要分布在爆發相、溢流相內。爆發相的安山巖儲層好于溢流相的玄武巖和安山巖，溢流相中的安山巖儲層好于玄武巖。爆發相火成巖一般氣孔小、少且孤立孔多，溢流相頂、底較中部的氣孔發育。爆發相礫間孔縫、溢流相安山巖氣孔均為較好的原生孔隙，但連通性差，可經過后期風化淋濾和構造裂縫的影響，極大改善儲集性能，從而形成良好的儲層。

(3)儲層空間類型及特征。火成巖儲集空間類型復雜多樣，按照形成階段分為原生孔隙和次生孔隙［7］。原生儲集空間包括氣孔、殘余氣孔、微孔、炸裂縫;次生儲集空間包括基質內溶蝕孔隙、晶簇孔和構造縫等，以次生孔隙為主。通過對巖心的324個孔隙度、260個滲透率巖性測試數據統計分析，孔隙度分布在0～20%，主要分布在1% ～10%(約占60%);滲透率分布在0.1×10－3～10×10－3μm2，絕大多數滲透率小于 10 × 10－3μm2(約占85%以上)，屬于中低孔—低滲、特低滲儲層。不同類型火成巖的儲層物性差異較大，安山巖、安山質火山角礫巖儲層物性較好，玄武巖儲層物性較差。儲層孔隙度與滲透率相關性較差(圖3)，表明儲層非均質性較強，連通性較差，對優質儲層空間的形成具有特殊的要求，只有那些具有網狀裂縫發育帶的火成巖才可能形成優質儲層。

圖3 研究區孔滲相關性

2.3 蓋層條件

研究區主要發育區域和局部2類蓋層，巖性以泥巖和火山巖致密層為主。區域性蓋層以中生界不整合面之上廣泛發育的沙河街組泥巖為主，其對前第三系的油氣富集起到關鍵性的作用。如L24井3307～3362 m含油井段之上的10 m泥巖，就是區域性蓋層。研究區不同期次火成巖之間的沉積間斷具有形成局部泥巖蓋層的條件。如L21井3409.0～3434.5 m含油層段之上的3.5 m泥巖，就是局部蓋層。另外火成巖本身的致密層也可作為局部蓋層，巖性主要為致密的溢流體玄武巖和玄武質安山巖，厚度大，早期埋藏未受到后期改造作用的情況下，可對油氣起到封蓋及側向封堵作用。

2.4 運移條件

研究區以斷層和不整合面作為油氣運移主要通道。

(1)斷層。斷層既是巖漿活動的通道，同時也是油氣運移的垂向通道。如埕東斷層東端及ZG29等負反轉斷裂帶等直接與生油凹陷的烴源巖相連，它不僅控制了火成巖的空間展布，而且斷層直接切穿烴源巖層，使得油氣沿斷層面直接進入火成巖儲層。

(2)不整合面。不整合面是油氣橫向運移的主要通道。西洼組、蒙陰組及內部多個不整合面長期遭受風化侵蝕作用，次生縫、洞極其發育，不僅能作為油氣橫向運移的良好通道，而且于構造高部位的侵蝕不整合面也是良好的油氣聚集場所，不整合面附近火成巖的儲層物性也有明顯的改造作用。此外，在火成巖中的一些原生裂縫和次生裂縫也是油氣運移的重要通道，尤其是在油氣進入火成巖體時，裂縫提供了油氣由火成巖表層向內部運移的通道和儲集空間。

2.5 油氣聚集保存條件

圈閉條件是火成巖成藏的關鍵。當火成巖體處于應力集中區時，易形成大量的構造裂縫，使得儲層物性一般都比較好，同時構造高點是油氣運移的最優指向部位，均可成為油氣聚集的有利區域。

研究區火成巖含油氣層段受控于中生界頂構造。中生界頂構造精細解釋成果顯示，沿ZG29斷層上升盤發育了多個斷塊山，形成了以復雜斷塊圈閉為主的構造格局。斷裂系統的特征說明，該區處在埕島、埕東和樁西潛山的交匯處，受潛山發育史的雙重構造運動影響，應力場的多次轉換，對火成巖儲層形成強大的擠壓，使其產生了不同方向的張性裂縫、剪性裂縫和壓性裂縫。其中早期裂縫多被充填，而晚期裂縫未被充填或部分充填。多期構造運動疊加，形成了錯綜復雜的斷裂系統，在構造發育同時也控制了火成巖的空間展布以及斷裂帶兩側裂隙和微裂縫的發育。晚期的構造裂縫可以提高火成巖的儲集性能，有利于油氣的運移和聚集，同時裂縫也溝通了孤立的原生孔隙，提高了孔隙度和滲透率，并促進了地下流體活動，有利于次生儲集空間的形成和儲層的有效改造。已鉆遇的火成巖油藏主要富集在埕東斷層北東端和多條逆沖擠壓斷裂帶交匯部位。

研究區火成巖巖體形成定型于新生界之前，油氣大規模運移時期是東營至館陶組時期，區域上有3大生油凹陷供烴，具有良好的成藏時空配置。沙河街組區域性泥巖蓋層和火成巖間斷形成的局部蓋層是良好的封蓋條件，早期停止活動的NW向斷層可以形成側向封堵條件。

3 油氣藏特征分析

3.1 油氣藏分布特征

圖4 火成巖油氣成藏模式

已發現的火成巖油藏主要分布在研究區的西北區。縱向上集中在西洼組，蒙陰組僅見少部分油氣顯示，三臺組和坊子組火成巖分布極少，未發現油藏。平面上沿南北2個區分布。北區東以L30井為界，L30井以東火成巖不發育;西以ZG29井斷層為界，向南包括了ZG29井和ZG32井斷塊。北區是主要油氣藏發育區，含油層段為西洼組。其中L21井區主要在西洼組上段發育厚層油氣藏，L23井在西洼組上、下段均有油氣顯示，主要集中在西洼組上下段分界處，沿不整合分布。南區以Z98井為中心，北端的火成巖未見任何油氣顯示，火成巖地層較薄，延伸范圍小，連續性差，油氣藏規模較小，主要含油井段為蒙陰組。其中Z98井在蒙陰組上、下段見到良好油氣顯示并獲低產油。整體上火成巖含油層位從南向北由蒙陰組向西洼組過渡。

3.2 油氣成藏模式

研究區火成巖發育于中生界，而提供油源的烴源巖為新生界沙河街組，成熟原油通過不整合面、斷層及裂縫等多種途徑運移至具有儲集能力的火成巖圈閉中成藏。根據構造、儲層巖性、烴源巖層位以及油氣運移路徑等多因素關系，將火成巖成藏歸結為“新生古儲型”油氣成藏模式［8－9］，細分為3種類型(圖4)。

(1)裂縫－巖性油氣成藏模式。該類油氣藏是因多期斷裂活動所生成的構造縫、微裂縫等溝通了火成巖的原生孔隙，形成有效儲層而聚集成藏，主要儲集巖體為安山巖。如L23井油藏，油氣藏所屬斷裂既作為油氣向火成巖運移的通道，同時在油氣成藏過程中又可作為儲集空間。

(2)不整合－巖性油氣成藏模式。該類油氣藏多分布于中生界潛山構造高部位，油氣藏沿不整合面分布。受古地形地貌影響，風化淋濾作用較強，沿不整合面可形成良好的儲集空間，其上部泥巖作為優質蓋層，發育良好儲蓋組合而聚集成藏。如ZG32所鉆遇油氣藏屬于該模式。

(3)斷塊－巖性油氣成藏模式。該類油藏以斷層為運移路徑，斷層直接切穿烴源巖層，使得油氣沿斷層面直接進入火成巖儲層而聚集成藏。控制斷塊的斷層在構造活動期可作為輸導體系對油氣進行運移，當油氣充注結束、構造活動趨于平靜時，斷層作為封堵體系形成油氣側向遮擋。以L23－XZ101斷塊油氣藏為代表，斷層的發育連通了油源和火成巖有利巖相帶，形成了高產油氣藏。

3.3 有利勘探區塊

根據研究區火成巖油氣成藏特征，結合巖相分布范圍及實鉆井情況，選擇構造圈閉條件較好、靠近斷裂分布帶、構造應力集中釋放區以及規模較大的火成巖儲集體發育區作評價首選。通過多因素綜合評價出火成巖油藏的有利區塊5個(表2、圖5)，落實有利勘探面積3.46 km2。

表2 火成巖有利勘探區塊預測評價

圖5 火成巖有利勘探區塊綜合評價

4 結論

(1)依據油源、儲層、蓋層、運移及油氣聚集保存條件等6個方面的油氣成藏要素分析，研究區中生界火成巖油藏具有四周環凹多源供烴、多套有利的儲蓋組合及良好的運移及保存條件，在有利的復雜斷塊圈閉內，形成了油氣聚集成藏的良好場所。

(2)研究區中生界火成巖油藏主要分布在西北區的中生界上部的西洼組和蒙陰組，整體上具有由南向北、由蒙陰組向西洼組過渡的特點。

(3)研究區火成巖油藏為“新生古儲型”油氣成藏模式，可進一步細分為裂縫－巖性、不整合－巖性和斷塊－巖性成藏模式，這3種類型油氣成藏模式發育區的5個斷塊均為下一步有利的勘探目標區。

［1］帥德福.濟陽凹陷油氣勘探［M］.北京:石油工業出版社，2004:172－175.

［2］杜賢樾，肖煥欽.渤海灣盆地火成巖油氣藏勘探研究進展［J］.1998，12(4):1 －4.

［3］趙國連.濟陽凹陷火山巖的巖石學與地球化學［J］.礦物學報，2006，26(3):335 －345.

［4］王永詩.樁西－埕島地區下古生界潛山儲集層特征及形成機制［J］.巖性油藏，2009，21(1):11－14.

［5］侯方輝，李三忠，王金鐸，等.濟陽坳陷樁海地區的古潛山斷裂［J］.海洋地質與第四紀地質，2005，25(3):69－73.

［6］郭永峰，羅靜蘭，劉化清，等.渤海灣盆地歧口凹陷中新生代火成巖儲層特征［J］.特種油氣藏，2012，19(4):33－36.

［7］高斌，王偉鋒，衛平生，等.三種典型火山巖儲層的特征和綜合預測研究［J］.石油實驗地質，2013，35(2):207－212.

［8］徐宏節，陸建林，于文修，等.長嶺斷陷火山巖儲層形成及控藏作用［J］.石油實驗地質，2011，33(3):239－243.

［9］肖敦清，王桂芝，韋阿娟，等.黃驊坳陷火成巖成藏特征研究［J］.特種油氣藏，2003，10(1):59－61.