渤海湾盆地沙南凹陷西洼油气成藏规律及有利区带研究

蔡冬梅石文龙李慧勇王保全郭涛

（1中海油能源发展采油技术服务公司钻采工程研究院天津300452 2中海石油（中国）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，属于新生代发育起来的北断南超的箕状凹陷，该凹陷由东、西2个次级洼陷组成。到目前该区累计钻井20余口，发现三级石油地质储量仅2千多万吨，没有发现具有商业规模的油气田，勘探潜力备受质疑。笔者通过对沙南凹陷西洼的凹陷结构、成藏条件以及已钻构造的成藏特征进行了深入研究，总结出该区的成藏规律，明确了有利勘探区带，对该区下一步的勘探方向的选取具有一定的参考意义。

1.成藏条件分析

1.1 构造特征

沙南凹陷整体上为一狭长型开放性凹陷。在凹陷中间的位置，埕北油田东侧发育了一条近南北走向的构造脊，该构造脊把沙南凹陷分为东西两个次洼，沙南凹陷西次洼具有北断南超的构造特征，整体上受控于凹陷中间一条东西走向长期活动的拉张性断层。

从对该凹陷近50条主要的断层演化史分析结果看，沙三上段及东三段为本区断层最为活跃的两个时期，前者古断距约200～1200m，后者古断距约100～600m。按断层活动延续时间及发育时期大致可将沙南凹陷西洼的断层分为三类：第一类是早期断层，主要发育在沙中构造带南北两侧的斜坡区。第二类是继承性活动断层，主要发育在三个区域：一是紧邻南北凸起的边界大断层，二是沙中构造带主断裂，三是发育在沙南西洼南部斜坡区，主要是在早期断层活动的基础上持续活动的大断层。第三类是晚期断层，形成时期为新近系，这类断层主要分布在沙南西次洼的南部斜坡区。

沙中构造南北两侧斜坡带断层的发育期次与沙中构造带主断裂的构造活动有着密切的联系。在沙中构造带主断层早期断距最大的地方，在其两侧拉张应力就大，早期断层发育就多，尤其是在构造带南侧，早期发育了较多的正断层。中期主断层活动性减弱，在其南北两侧的拉张断层只有少数断层保持较弱的活动性，后期，主断层活动性又开始变强，在其两侧的一部分早期断层继承性活动，同时又产生了一些新的东西走向的拉张性断层。这些发育在不同区域的不同类型的断层控制了沙南凹陷西洼的圈闭的类型以及分布范围。

1.2 储盖组合条件分析

沙南凹陷西洼主要发育了五套储盖组合，目前发现的油气主要成藏于沙河街组的沙二段地层。

在沙三时期，沙南凹陷西洼的凹陷结构为一个北断南超的宽缓型箕状凹陷，凹陷中部的沙中构造带还是一个较小的水下基底隆起，此时南侧的埕子口凸起和埕北凸起连在一起形成南部物源供给区，沙垒田凸起为北侧物源供给，该时期在南北两个斜披带主要以扇三角洲沉积为主。

在沙二时期，沙中构造带已经基本形成，凹陷中间的主断层断距较大，北侧上升盘进一步抬升，沿着这条断裂在沙南凹陷西洼形成一条东西走向的构造带，构造带南北两侧的斜坡区距离物源相对较近，沙垒田凸起、埕子口凸起以及埕北凸起可以提供充足的物源供给，该时期沙南西洼发育了大范围的辫状河三角洲沉积（图1），另外，来自沙垒田凸起的物源可以沿着构造带的断裂调节带构造较低的位置继续向南侧搬运，使北侧物源的影响向南延伸更远，辫状河三角洲分布的范围更广，这样在凹陷的较深部位也可以形成育良好的储层条件。

目前沙中构造带钻井主要分布在上升盘上，钻井揭示的沙二段储层都不理想。

1.3 烃源岩条件分析

沙南凹陷发育东三段、沙一段和沙三段三套烃源岩，沙南凹陷沙河街组烃源岩有机质丰度和类型均不错，总有机碳含量达3%～4%，并以Ⅱ1型干酪根类型为主，为好到很好的烃源岩类型，东三有机碳含量为2.5%，有机质丰度好，烃源岩类型为Ⅰ～Ⅱ1，主要以Ⅱ1型为主，属于好烃源岩（图2）。沙南凹陷西洼生烃门限在2500-2800m,平均排烃门限深度约为3000m，沉积中心泥岩厚度达500m以上。从油源对比分析结果来看，已钻井揭示的油气主要来自沙河街组烃源岩，尤其是沙三段烃源岩，同时东三段的烃源岩也有一定的贡献。

总体来看，沙南凹陷西洼的烃源岩无论是生烃指标还是分布范围情况都是比较理想的，具有较好的生烃潜力。

2.油气成藏特征及主控因素分析

2.1 成藏特征

沙南凹陷西洼钻探主要集中在沙中构造带上，由于该构造带位于沙南凹陷西洼生烃凹陷的中间，南北两侧被生烃次洼所夹持，同时沙中构造带整体上又具有较大的圈闭规模，该构造带被普遍认为具有较好的勘探前景，但是这些年来的钻探结果并不理想，累计钻井20余口，发现三级石油地质储量仅2千多万吨，勘探潜力受到质疑。

2.2 成藏主控因素分析

通过上面的分析可知，影响沙中构造带整体成藏规模的主要因素有两个，一是较低的圈闭充满度；二是主要目的层沙二段的储层不发育。导致圈闭充满度较低的原因主要可能有三个：一是凹陷的供烃能力差；二是圈闭的有效性差；三是凹陷具有较好的生排烃能力，但这些圈闭不在油气运移的优势路径上。从上面分析可知，沙南西洼的具有良好的烃源条件，那么影响该构造带充满度较低的因素就剩圈闭的有效性差和没有位于油气运移的优势路径上。

目前沙中构造带上所钻的构造主要集中在东西向主断裂的上升盘上，圈闭有效性主要取决于上升盘的储层与下降盘的岩性对情况，如果是和下降盘的储层对接，圈闭的有效性就差，如果是和下降盘的泥岩对接，圈闭的有效性就高，从对已钻几个构造主要目的层的断层侧封性分析看结果看，上下两盘的储层基本都是对接的，整体情况都不理想（图3）。沙南凹陷西洼具有北断南超的结构特征，其中南侧洼陷埋深大、烃源岩分布范围广，是主要的生烃洼陷，从流体势角度分析，南侧这种次洼结构生成的油气主要是沿斜坡向南侧运移的，而沿着沙中构造带主断层向上升盘运移的油气量是十分有限的。来自北侧次洼的油气由于圈闭的有效性差，保存在该区的量是有限的，大量的油气是沿着地层产状继续向南侧运移。

3.油气成藏规律

3.1 凹陷的类型控制了油气运移方向

以往对烃源岩的分析，主要是针对烃源岩的生烃指标的优劣，烃源岩的规模大小进行研究，而忽略了运移方向。从流体势角度分析，在烃源岩上倾方向为油气运移的低势区，理想状态下油气会从盆地的沉积中心以分隔槽为界向四周斜坡区运移，目前，在环生烃凹陷的凸起区一般都能发现大油田就是很好的证明。盆地的类型决定了烃源岩的产状，烃源岩的产状决定了油气运移的方向（图4），因此，明确了含油气盆地的类型就明确了含油气盆地各个斜坡区勘探潜力的大小。烃源岩规模决定了盆地勘探潜力大小，盆地的类型决定了油气向不同斜坡区运移的数量，圈闭的位置决定了在哪里能否捕获到油气。

沙南凹陷西洼为一个向南抬升的箕状凹陷，南侧斜坡区是油气运移的优势指向区，烃源岩生成的油气主要沿着烃源岩的产状向南侧斜坡区运移，因此，南部斜坡区是沙南凹陷西洼的有利勘探区带。在沙中构造带北侧斜坡区，油气以北侧次洼沉积中心为界向南北两侧运移，一部分运移到沙中构造带，一部分向沙垒田凸起运移（图5）。沙中构造带由于没有位于南侧生烃主洼的优势指向区，来自南侧烃源岩贡献的油气量十分有限，北侧运移到此的油气又难以保存，因此，在该构造带上虽有油气发现，但圈闭充满度较低，成藏规模较小。

3.2 储层的发育程度控制了油气成藏的规模

除了圈闭规模的大小，储层的发育程度也是影响油气成藏规模的一个关键因素，沙中构造没有形成规模性的油气藏，除了圈闭的有效性较差外，储层不发育也是原因之一，例如在沙中构造带南侧下降盘曹妃甸15-3构造和曹妃甸14-1S南构造分别钻了1口井，虽然这两口井在古近系油气显示非常活跃，基本是见储层就有油气显示，测井解释了多层油层，取样也取到了油和天然气，测试也获得较高产能，但是沙河街组储层均以薄互层砂岩为主，储层横向分布不稳定，导致这两个构造整体成藏规模较小。

4.有利勘探区带

通过对沙南西洼成藏条件的分析和成藏规律的总结，认为沙南凹陷西次洼的南部斜坡区以及沙垒田凸起南侧斜坡区为两个比较有利的勘探区带（图8）:

4.1 沙南凹陷西洼南部斜坡带

沙南西洼的南部斜坡区为生烃主洼的油气运移优势指向区，目前在沙中构造带下降盘钻探的井在古近系油气显示均十分活跃，充分说明了洼陷较强供烃能力，另外，该区距离南侧物源区较近，尤其是在沙三下时期，埕北凸起和埕子口凸起连在一起为同一物源区，发育扇三角洲沉积，沙二段时期发育大范围的辫状河三角洲沉积体系，为有利的储层发育相带，东二段时期又沉积了巨厚的湖相泥岩形成良好的盖层条件。总之，沙南凹陷西洼南部斜坡区为油气运移的优势指向区，发育良好的储盖组合条件，具有形成大中型油气藏的潜力。

另外，由于受北侧沙中构造带主断裂构造应力的影响，南侧斜坡区发育了多个继承性活动的断层，这些断层可以作为输导通道为新近系圈闭提供油气供应，在断层和砂体耦合好的地方聚集成藏。

4.2 沙垒田凸起南侧斜坡带

沙中构造带上升盘钻井均揭示了良好的生烃指标和厚层的优质烃源岩，油源对比结果表明沙中构造带上升盘的油气均为近源成藏，表明了北侧洼陷良好的供烃能力，另外，沙垒田凸起南侧斜坡区已钻井揭示了该区具有良好的储层条件，因此，在沙垒田凸起南侧斜坡区也是一个较为有利勘探区带。

5.结论

（1）沙中构造带距离物源区较远，沙二段沉积时期构造位置较高，位于不利储层发育相带，其南北两侧沙二段发育辫状河三角洲沉积体系，沙三段发育扇三角洲沉积体系，为良好的储层发育相带。

（2）沙南凹陷西洼具有良好的烃源条件，优质烃源分布范围广，生烃指标好，具有较好的供烃能力。

（3）圈闭有效性差以及位于南侧主洼非油气优势运移方向上是沙中构造带失利的主要原因。

（4）沙南凹陷西洼南部斜坡区位于油气运移的优势指向区，发育良好的储层条件，具有较大的勘探潜力。

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