濟陽坳陷埕島潛山油氣成藏特征

林會喜 ，熊 偉，王 勇，秦 峰，景安語，王秀紅，張明華，馮月琳，劉 靜

（1.中國石化石油勘探開發研究院，北京 100083；2.中國石化勝利油田分公司勘探開發研究院，山東東營 257015）

潛山油氣藏作為渤海灣盆地重要的油氣藏類型，一直是油氣勘探的重點領域［1-4］。1975 年任丘潛山油氣藏的發現，掀起了渤海灣盆地潛山勘探的高潮。1995 年之后，隨著高、中部位潛山大量被發現，潛山勘探逐漸陷入了低谷。近年來，對潛山油氣成藏的認識不斷豐富和完善［5-8］，勘探對象正逐步從高潛山向低潛山再到深層內幕潛山轉移［9-14］，潛山油氣勘探再次取得重大突破。例如2005 年遼河西部凹陷興隆臺地區在埋深為2 500 m 沉積巖以下發現大型太古界變質巖潛山油氣藏，2010 年霸縣凹陷在埋深大于6 000 m 的超深層碳酸鹽巖潛山中取得重大突破，2019年渤中凹陷的渤中19-6氣田在太古界潛山測試獲得優質高產油氣流，上報探明天然氣地質儲量超過1 000×108m3。不同層系、不同巖性隱蔽潛山油氣藏的不斷發現，顯示出渤海灣盆地前古近系潛山油氣勘探仍具有良好的前景。

埕島潛山是濟陽坳陷油氣儲量發現最多的潛山，已上報探明石油地質儲量超過七千萬噸，控制石油地質儲量超過五百萬噸，預測石油地質儲量超過三千萬噸；近5 a來，年申報儲量在千萬噸以上，表明該潛山具有巨大的勘探潛力。關于埕島潛山油氣成藏的研究多從潛山成因機制和構造演化過程出發，分析其油氣藏類型和成藏特征［15-20］，對油氣成藏過程及富集規律研究卻相對薄弱［21］。為進一步明確埕島潛山油氣成藏主控因素，建立潛山油氣成藏模式，確定有利勘探目標，迫切需要深化油氣成藏過程及油氣富集規律研究，以指導研究區下步的油氣勘探方向［22-24］。

1 區域地質概況

埕島潛山位于濟陽坳陷北部北西走向潛山構造帶上（圖1），主體構造位于濟陽坳陷北部與渤海海域西部之間的埕北低凸起帶，其西南通過埕北斷層與埕北凹陷相接，東北以緩坡與渤中凹陷相連，東部通過埕北30 南斷層與黃河口凹陷相接。受多期構造運動疊加影響，埕島地區形成了多層系油氣分布的特點，發現了太古界、古生界、中生界、古近系（沙河街組和東營組）、新近系（館陶組和明化鎮組）等多套含油氣層系，是一個典型的復式油氣聚集區。埕島潛山下古生界寒武系和奧陶系均有殘留，是一套以碳酸鹽巖為主的淺海相沉積，區域分布穩定，旋回性明顯；上古生界發育石炭系和二疊系，與下伏古生界呈平行不整合接觸，石炭系為海陸交互相灰巖、砂巖和頁巖，二疊系為陸相碎屑沉積夾煤層；中生界為一套陸相碎屑巖沉積，底部為較厚的含煤層泥巖。

圖1 埕島潛山區域構造位置Fig.1 Regional tectonic position of Chengdao buried hill

2 油源對比及油氣藏特征

埕島地區以太古宇為基底，潛山地層主要由下古生界、上古生界和中生界構成。各層系地層的保存與分布受印支、燕山等多期構造活動的影響，分布特征非常復雜，不同構造帶甚至同一構造帶不同構造部位的地層展布特征均存在差異。埕北斷層、埕北20 斷層和埕北30 北斷層控制研究區西、中、東排山的宏觀構造格局［25-26］。埕北20 斷層為北北西走向，傾向南西西向，自南向北斷距逐漸增大，向北部延伸至渤中凹陷，中生界沉積之后停止活動；該斷層發育于前古近系內部，上升盤和下降盤頂面為剝蝕夷平面，東營組覆蓋其上。古生界斷距超過2 000 m，下降盤巨厚且物性致密的中生界與上升盤古生界儲層對接。埕北30北斷層為北東走向，傾向北西向，自西南向東北斷距逐漸增大，該斷層向東北部延伸至渤中凹陷，新生代早期停止活動。

2.1 油源對比

圖2 埕島潛山油氣來源及成藏體系劃分Fig.2 Hydrocarbon source and accumulation system of Chengdao buried hill

系統油源對比結果表明：埕島潛山原油分別來源于其周圍埕北凹陷、渤中凹陷和黃河口凹陷的烴源巖，具有多凹、多方向、多層系供烴的特點，受源儲配置、輸導方式的控制，西、中、東排山油氣來源不同，大致以埕北20 斷層和埕北30 北斷層為界（圖2）。其中，西排山的油氣主要來自于埕北凹陷沙三段下亞段烴源巖，如埕北242 井、埕北244 井和勝海古1 潛山的原油具有飽和烴形態對稱分布特征，規則甾烷分布呈C27優勢，Pr/Ph 值大于1，重排甾烷含量中等，4-甲基甾烷不發育，C28甾烷相對含量高，含有一定量的伽馬蠟烷，與埕北凹陷埕北4 井沙三段下亞段埋深為3 850 m 烴源巖的生物標志化合物特征基本一致（圖3，圖4，表1）。中排山的油氣主要來自北部渤中凹陷沙三段和沙一段烴源巖，如埕北古11、勝海古3 和埕北古403 井的原油飽和烴形態整體呈現后峰型，重排甾烷含量較高，4-甲基甾烷含量中等，三環萜烷系列化合物不發育，含有一定量的伽馬蠟烷，甾烷分布以C27規則甾烷含量較高為特征，具有C27＞C28＞C29的“L”型分布特征，反映原油成烴母質來源以藻類等低等水生生物有機質為主，表現為與渤中凹陷秦皇島35-2-1 井沙三段下亞段埋深為3 800～3 825 m 烴源巖相似的特征（圖3，圖4，表1）。東排山的油氣主要來自東部黃河口凹陷沙三段下亞段烴源巖，如埕北302、埕北305、埕北306、埕北307 井原油具有飽和烴形態為前峰型、重排甾烷和4-甲基甾烷含量較高、三環萜烷系列化合物含量較高、伽馬蠟烷含量低、規則甾烷呈“V”型的特點，與東部黃河口凹陷渤中34-1-1井沙三段下亞段埋深為3 585 m 烴源巖的生物標志化合物特征一致（圖3，圖4，表1）。

圖3 埕島潛山正構烷烴分布Fig.3 Normal alkane distribution in Chengdao buried hill

圖4 埕島潛山原油與周邊生烴凹陷烴源巖生物標志化合物對比Fig.4 Comparison of biomarkers between crude oil from Chengdao buried hill and source rocks from surrounding hydrocarbon-generating sag

2.2 油氣藏特征

2.2.1 西排山

埕北斷層為西排山主要的縱向輸導油源斷層，潛山頂部不整合可橫向輸導油氣，以下古生界斷塊油氣藏為主。西排山構造形態相對簡單，地層向西南方向單斜翹傾，斷層不太發育，次級斷層對圈閉的形成起到了決定性作用，形成的有效圈閉范圍小、數量少，油氣集中分布于埕北斷層上升盤的斷鼻和斷塊圈閉內。目前僅發現了勝海古1塊和埕北244 塊下古生界油藏，探明石油地質儲量僅為411×104t。西排山油藏埋深相對較淺，地面原油密度為0.85～0.87 g/cm3，黏度為5.95～11.60 Pa·s，含硫量為0.08%～0.21%，氣油比為37%～60%。整體上具有原油密度和黏度相對偏大、含硫量相對較高、氣油比偏低的特點（表2）。

2.2.2 東排山

東排山發育埕北30 南和埕北30 北邊界大斷層，受這兩條邊界大斷層和區內次級斷層的共同控制，形成了眾多的斷塊圈閉，且其內幕裂縫儲層比較發育，太古界和下古生界油氣均已成藏，油氣廣泛分布，發現的儲量最多，探明石油地質儲量為4 466×104t。東排山油藏埋深相對較深，地面原油密度為0.78～0.82 g/cm3，黏度為0.80～2.84 Pa·s，含硫量為0～0.06%，氣油比為106%～1 016%。整體上具有原油密度和黏度相對偏小、含硫量相對較低、氣油比高的特點（表2）。

2.2.3 中排山

中排山除埕北20斷層外，主要發育北北東和東西向2 組斷層，其相互切割共同控制形成了眾多的斷塊圈閉。已發現的油氣藏主要分布在埕北20 斷層和埕北古4 斷層控制形成的2 個次級潛山帶，即埕北20 斷層上升盤的埕北古11—勝海古2—埕北275 井次級潛山帶和埕北古4 斷層上升盤的埕北古4—埕北古403—埕北古406 井次級潛山帶，共探明石油地質儲量為2 257.91×104t。其上覆的東營組泥巖或C—P碳質泥巖可以作為良好的蓋層，從而形

成在距離風化殼250 m 以內，以八陡組、冶里-亮甲山組和鳳山組為主要含油層系的反向斷塊殘丘型油藏，該類型油藏整體呈塊狀，且各斷塊油水界面不統一。中排山由構造主體向翼部，具有油氣分布層位由老到新、油氣藏類型由反向斷塊殘丘型到地層不整合型過渡的趨勢。如南部主體位置的埕北古5 井和埕北古7 井在太古界均發育反向斷塊殘丘型油氣藏，北翼的勝海古3 井和勝海8 井上古生界含油，以地層不整合油藏為主。中排山油藏埋深相對較淺，地面原油密度為0.80～0.87 g/cm3，黏度為3.45～27.00 Pa·s，含硫量為0.03%～0.14%，氣油比為17%～1 470%。整體上具有原油密度和黏度相對偏大、含硫量相對較高、氣油比高的特點（表2）。

表1 埕島潛山典型井及周邊烴源巖油源對比Table1 Geochemical parameters of typical wells in Chengdao buried hill and surrounding source rocks

表2 埕島潛山不同區塊原油物性對比Table2 Comparison of physical properties of crude oil in different blocks of Chengdao buried hill

3 油氣運聚過程

埕島潛山西排山的油氣主要通過橫切鄰近生烴凹陷的埕北斷層向上運移，再沿下古生界頂部不整合橫向運移，最終油氣主要富集于下古生界頂部不整合圈閉成藏（圖5）；埕北斷層活動時間長、垂向輸導能力強，油氣富集層系相對單一［25］。東排山的油氣主要通過橫切鄰近生烴凹陷的埕北30 南斷層向上運移，再沿著太古界、下古生界頂部不整合和鳳山組與冶里-亮甲山組內幕不整合橫向運移至相關圈閉成藏（圖5），油氣最終在多個層系富集［26］。中排山距離渤中凹陷較遠，尚未見到可以溝通烴源巖的油源斷層，關于中排山的油氣輸導路徑一直存有爭議［27-28］。孔凡仙等認為埕島潛山中排山的油氣主要來自渤中凹陷，通過古近系與潛山地層之間的不整合運移［27］。但近年來的勘探實踐證實［2］，中排山發育一系列東西向的南掉反向斷層，從地震剖面分析發現，古近系與潛山地層之間的不整合往往被上述東西向斷層切割，由于該系列反向斷層對油氣具有遮擋作用，通過不整合難以形成連續的油氣運移通道。另外，中排山北部斜坡帶一些探井鉆遇內幕儲層，發現豐富的油氣顯示，例如在埕北古11 井不整合之下800 m 左右的冶里-亮甲山組發現油斑顯示，以上種種跡象表明，中排山古近系與潛山地層之間的不整合難以作為主要的油氣輸導通道（圖6）。張在振等認為中排山一系列近北東向走滑斷層向北部凹陷帶有一定距離延伸，可以溝通不整合直接溝通凹陷帶古近系烴源巖，成為中排山油氣聚集的主油源斷層［28］。筆者認為中排山油氣最有可能沿一系列延伸至渤中凹陷烴源巖的北北東向走滑斷裂（如埕北古4 斷層）和北西向埕北20 走滑斷層走向運移至潛山，再側向分配至鄰側圈閉中聚集成藏，其證據表現在以下方面：①中排山整體西南高、東北低，地層傾向東北方向，以斜坡過渡至渤中凹陷，且發育一系列延伸至渤中凹陷烴源巖的北北東向走滑斷層和北西向埕北20斷層，為油氣從渤中凹陷運移至中排山提供了宏觀地質背景。②在濟陽坳陷邊緣下古生界碳酸鹽巖露頭區，走滑斷裂帶往往發育溶洞，即斷溶體系發育，為油氣長距離沿走滑斷層運聚提供了輸導條件。③渤中凹陷油源條件優越，不僅能夠提供充足的油氣，也能提供足夠的油氣運聚動力。④埕北20 斷層和北北東向走滑斷層在中生界末即停止活動，避免了成藏期油氣受斷層活動影響而導致的縱向散失或運移至上部潛山披覆層系。⑤已發現的油氣主要呈裙帶狀分布于沿埕北20 斷層和埕北古4 斷層的潛山圈閉群，而遠離埕北20 斷層和埕北古4 斷層的潛山圈閉基本未成藏（圖2）。⑥沿埕北20 斷層和埕北古4 斷層走向，自北向南方向油氣地球化學參數呈現規律性變化。沿油氣運移方向Ts/Tm 值自埕北古11 井（1.52）至勝海古3 井（1.23）、勝海古2 井（0.85）至埕北275 井（0.64）逐漸減小，C29S/（S+R）值從埕北古11井（0.48）至勝海古3 井（0.41）、勝海古2 井（0.38）至埕北275 井（0.37）也呈現逐漸減小的趨勢，指示來自北部渤中凹陷的油氣主要沿斷層走向自北向南運移。⑦沿埕北20 斷層走向方向和埕北古4 斷層，自北向南潛山油藏的含油高度逐漸降低，原油黏度和密度逐漸增大（圖7，表2），表明油氣從北向南運聚成藏。

圖5 埕北古6井—埕北307井近東西向油藏剖面Fig.5 EW profile of oil reservoir from Well Chengbei Gu6 to Well Chengbei307

圖6 埕北275井—埕北古11井潛山油藏剖面Fig.6 Profile of buried hill reservoirs from Well Chengbei275 to Well Chengbei Gu11

圖7 埕島潛山中排山沿斷層走向油藏含油高度統計Fig.7 Oil-bearing height of buried-hill reservoirs along fault strike in middle Chengdao buried hills

4 結論

埕島西、中、東排山源儲配置和油氣輸導方式不同，油氣來源和油藏特征存在明顯差異。西排山的油氣主要沿橫切埕北凹陷沙三段下亞段烴源巖的埕北斷層縱向輸導至潛山，富集于下古生界頂部不整合圈閉，油藏具有原油密度和黏度相對偏大、含硫量相對較高、氣油比偏低的特點。東排山的油氣主要來源于東部黃河口凹陷沙三段下亞段烴源巖，油氣通過多套不整合和斷裂復合輸導體系在多層系富集，油藏具有原油密度和黏度相對偏小、含硫量相對較低、氣油比高的特點。中排山的油氣主要來源于北部渤中凹陷沙三段下亞段和沙一段烴源巖，油氣主要沿埕北20斷層和一系列北北西向走滑斷層運聚至潛山高部位富集成藏，形成沿走滑斷層走向輸導的運聚模式，油藏具有原油密度和黏度相對偏大、含硫量相對較高、氣油比高的特點。不同潛山具有油氣差異性運聚的特點，決定其勘探方向也存在差異。其中，西排山以頂部不整合為有利勘探方向，中排山以大型走滑斷裂帶為有利勘探方向，東排山多套不整合均為有利勘探方向。