源边型潜山油气成藏及主控因素研究

刘 敬，陈 昌，李子敬

(中油辽河油田公司，辽宁 盘锦 124010)

引 言

辽河坳陷是一个勘探成熟度较高的探区，经过40余年的勘探与开发，三大凹陷内主要正向构造单元的勘探程度均较高[1]，新区的开辟对辽河油田储量的增长和产量的稳定具有极其重要的意义。近几年来，辽河油田在基岩油气藏勘探中不断获得突破，创新了基岩勘探理论，突破了“高点控油、统一油水界面、风化壳控藏”等认识，并提出了“生油岩埋藏有多深，油气藏底界就可能有多深”的观点。源内型潜山——兴隆台潜山的成功勘探与开发突破了太古界变质岩潜山为均一块体的认识，认为基岩潜山受内幕岩性及储隔层变化的影响具有分段式含油的特点[2－3];大民屯凹陷在太古界潜山内幕油气藏勘探中成功地探索了“油层之下找油层”、“干层之下找油层”和“水层周边找油层”的勘探理念[4]。

1 勘探概况

中央凸起属于辽河坳陷二级正向构造单元，面积约2800 km2。研究区构造位于中央凸起南部倾没端，面积约800 km2，区内主要分布有大小洼油田、海外河油田和冷家油田。在区内钻至太古宇的78口探井中，多数井仅揭露潜山顶部风化壳，赵古2井揭露厚度最大，为2311 m。1993年冷123潜山上报探明石油地质储量为774×104t;1995年洼38潜山上报预测石油地质储量300×104t;2011年赵古1、赵古2潜山上报预测石油地质储量4952×104t。

2 区域地质特征

辽河坳陷位于渤海湾盆地的东北角，是在前中生代复杂基底上发育起来的中、新生代大陆裂谷盆地，包括3个凸起和3个凹陷，即中央凸起、西部凸起、东部凸起、大民屯凹陷、西部凹陷、东部凹陷。中央凸起位于西部凹陷、东部凹陷和大民屯凹陷之间，西、北两侧以大断层为界，东侧为新开—董家岗斜坡带，是一个长期发育的继承性隆起，由北向南逐渐倾没，新近系及部分古近系超覆其上。

2.1 地层分布及岩性特征

2.1.1 新生界分布及岩性特征

新生界由古近系沙河街组三段、沙一段、沙二段、东营组、新近系馆陶组及第四系构成。其中，沙河街组三段、沙一段、沙二段主要分布在中央凸起带两翼。东营组分布较广，由南向北超覆沉积，在冷家潜山北部冷古601井附近地层尖灭。馆陶组在全区广泛分布，由南向北厚度有所减薄。

新生界新近系馆陶组主要为大套灰白色块状砂砾岩，与下伏地层(东营组)呈不整合接触。新生界古近系东营组下部为灰白色中、薄层粉、细砂岩与泥岩互层，局部有碳质泥岩;中部为大套灰绿色泥质粉砂岩夹薄层粉、细砂岩，上部为灰绿色泥岩与中厚层细粉砂岩不等厚互层;沙河街组一段上部以灰色泥岩为主，下部为浅灰色中厚层细砂岩、砂岩夹泥岩;沙河街组二段上部以砂岩、含砾砂岩为主，下部以砂砾岩为主夹薄层泥岩;沙河街组三段以灰色、深灰色泥岩为主，夹块状砂岩、砂砾岩。

2.1.2 中生界分布及岩性特征

中生界主要分布在古地貌山之间的鞍部和潜山带西侧陡坡带翼部低部位，岩性主要为互层状的火山岩、火山碎屑岩及泥岩、砂砾岩等，区内最大揭露厚度为1619.56 m(洼7井)，与上覆古近系呈角度不整合接触。

2.1.3 太古界岩性组成及分布特征

中央凸起太古宇地层主要由岩浆岩和变质岩构成。变质岩主要由区域变质岩(黑云母斜长片麻岩、斜长角闪岩、角闪岩)、混合岩类(混合花岗岩、混合片麻岩)和碎裂变质岩组成，锆石LA－ICP－MS原位测年为古元古代—中新太古代时期所形成;侵入的岩浆岩以花岗岩、闪长岩、辉绿岩为主。区内最大揭露厚度为1169 m(赵古1井)，与上覆中生界呈角度不整合接触。从冷家到海外河潜山，除了有安山岩、玄武岩等中基性喷出岩外，还有流纹岩等酸性喷出岩，据此推测中央凸起曾经历过推覆或走滑构造运动，表层的喷出岩被推入地下。

在纵向上，其岩性及厚度变化不一，可重复交替出现。暗色矿物含量由低到高可划分5种类型岩性条带，即混合岩带、片麻岩带、角闪岩带、中酸性侵入岩带、基性侵入岩带(图1);在横向上岩性的分布特征见图2。

图1 中央凸起南部太古界潜山岩性对比

图2 中央凸起南部太古界潜山优势岩性分布

2.2 中央凸起基底构造特征

中央凸起潜山由南向北可分为月东潜山、海外河潜山、大小洼潜山、冷东潜山、冷南潜山、牛心坨—大湾潜山、韩三家子潜山。

由岩浆岩锆石测年、区域应力场资料分析确认，研究区潜山内幕构造主要是在中生代形成并分为2期。中生代早期断裂主要为印支期南北向挤压应力场下形成的近东西向逆断层，晚期断裂主要是燕山中晚期晚侏罗—早白垩形成的北东向和北西向展布的正断层。由于中、新生代间存在巨大的沉积间断，早期的中生代断层对新生代沉积没有控制作用，形成上下2套基本独立的断裂系统。古近纪伊始，西部凹陷台安—大洼断裂及东部凹陷营口—佟二堡断裂的强烈活动形成中央凸起现今西断东超、南低北高、北东向展布洼隆相间的构造格局。

3 源边型潜山油气成藏及主控因素

3.1 潜山油气藏分类

辽河坳陷基岩油气藏在油品、储层岩性、几何形态、圈闭成因、成藏部位、源储关系、潜山地貌形态等方面具有多样性。根据烃源岩与储层的空间关系，可将辽河坳陷基岩油气藏划分成源下型、源边型和源外型3类;按照油气成藏部位分类可分为基岩顶部油气藏和基岩内幕油气藏[5]。

中央凸起潜山属于源边型潜山，源边型潜山亦可称为“对接山”型古潜山[6]，对不同类型的潜山来说其成藏的主控因素各有不同，为此有必要对其进行深入研究。

3.2 潜山油气成藏条件

3.2.1 油源及运移条件

充足的油源条件是古潜山成藏的物质基础[7]。中央凸起东、西两侧紧邻东、西部凹陷，凹陷内沙三段暗色泥岩分布广、厚度大、丰度高、类型好;热演化阶段完整，有低成熟源岩，也有成熟、高成熟源岩，生烃强度大。其西侧的清水洼陷的油气可以经过断裂和不整合面运移到中央凸起潜山，形成基岩油气藏。同时，其东侧的二界沟洼陷和驾掌寺洼陷的古近系底界深度也在6000 m以上，推测这2个洼陷之中的油气也可以作为该潜山带油源。总之，研究区油源条件较为优越(图3)。

图3 过赵古1井地震地质剖面

从勘探成果图上看，潜山带油气主要沿台安—大洼断裂带分布，由此可见，本区油气分布受断裂控制作用很突出。

3.2.2 储集条件

太古宇储集空间类型主要分为裂缝、微裂缝、粒间孔隙、溶蚀孔隙等。内幕型潜山储集空间主要为裂缝(裂缝及微裂缝)。

研究区裂缝普遍发育，具有多期性，其中部分裂缝胶结充填严重。裂缝大致可分为3组，宏观裂缝走向以北东，北西向为主，其次为东西向，裂缝发育方向与断裂走向基本一致。裂缝发育表现出极大的不均一性，即在纵向上潜山内幕可划分为多个裂缝段和致密层段，横向上井与井之间存在差异，潜山与潜山之间存在差异。总体上各地区基岩微观平均孔隙度为1.70% ～6.63%，裂缝平均孔隙度为0.43%～2.40%。

3.2.3 盖层及保存条件

太古界潜山上覆地层岩性组合复杂，各类岩性的渗透性差异巨大，缺乏区域性盖层。

研究区中生界为残留沉积，地层厚度变化较大，根据岩性的不同，其既可作为盖层，亦可作为储层。潜山带侧翼覆盖的中生界及新生界古近系的沙三段存在致密的岩性段，盖层条件相对较好，而顶部直接覆盖古近系东营组(多为河流相及泛滥平原相沉积，渗透性好)、新近系馆陶组的潜山，封盖条件差。榆树台潜山有沙三段泥岩作为直接盖层，侧向有泥岩封堵，保存条件相对最为有利;大小洼潜山上覆地层为中生界砂砾岩，侧向有泥岩封堵，保存条件次之;冷南潜山上覆地层为东营组砂泥岩，侧向主要为中生界角砾岩、砂砾岩，封盖条件最差。

此外，潜山纵向上岩性的变化也可作为内幕油藏独立的盖层。辽河坳陷太古宇基性岩脉暗色矿物含量较高，根据“优势岩性”理论[8]，暗色重金属矿物含量高必然会导致岩石韧性较高，因此，古潜山中的基性岩脉不容易受构造应力作用而产生裂缝，从而形成好的内幕隔层[9]。

3.3 源边型潜山油气成藏主控因素

研究区潜山油气藏可分为潜山顶面风化壳块状油气藏和潜山内幕层状油气藏。潜山不同的构造部位由于油源、储层及保存条件的差异造成其油藏类型及成藏模式的不同。

(1)多样性、成层性的岩性组合是潜山内幕油藏形成的物质基础。多样性、成层性的变质岩及侵入岩岩脉形成了起遮挡作用的隔层和易形成裂缝的储层。层状内幕潜山油气藏主要受岩性和裂缝控制。在太古界基岩中，不同的岩石类型，由于其暗色矿物含量的差异导致脆性不同，从而使得其储集油气的能力有所差异。混合花岗岩、混合片麻岩、花岗岩等具有良好的储集性能，而辉绿岩、煌斑岩岩脉非但不能储集油气而且还可以作为盖层来阻挡油气的逸散，在这种情况下，当作为储集层的变质岩上面发育一套盖层性质的岩脉时，即可形成潜山内幕油气藏。由于本区变质岩多呈层状分布，因此其油藏分布亦呈层状特征(图4)。

(2)烃源岩与潜山良好的配置关系是潜山油气成藏的外在因素。台安—大洼断层巨大的落差造成沙三段优质烃源岩与潜山直接接触，为潜山油气成藏提供了巨大的区域性供油窗口。由于大洼断层发育的分段和分期性，在不同的地区其供油窗口的样式不同，按烃源岩与潜山的配置关系可分为3种类型:榆树台地区烃源岩与潜山接触关系为断面－超覆型，有效烃源岩距榆树台潜山构造高部位距离稍远;大、小洼地区烃源岩与潜山接触关系为断面型，有效优质烃源岩近距离向潜山构造高部位及潜山侧翼供油，垂向供油窗口最大，为潜山高部位及侧翼潜山内幕成藏提供最为有利的油源条件;冷南地区烃源岩与潜山接触关系为断面－遮挡型，为叠置在沙三段优质烃源岩之上的冷南潜山提供了油源，也为大洼断层之下的中央凸起主体二台阶部位提供了油源。

图4 赵古7—赵古1—赵古2井油藏剖面

(3)断裂对油气成藏起重要的控制作用。大小洼地区断块型潜山中生代时期就已形成，早期断裂将大小洼太古界基底复杂化，断块山圈闭基本定形，晚期断裂活动增加了潜山幅度，提供了供油窗口，这种断块山有利于油气藏保存。海外河潜山受晚期断裂改造定形成山，同时断裂的活动形成了裂缝型的储层，但在盖层条件差的情况下不利于油气藏的形成与保存。

各种资料表明，靠近大洼—海外河断裂一带裂缝性储层集中发育。

(4)断裂－裂缝构成的网状运－储系统是油气成藏的关键。储层研究结果表明，研究区内裂缝普遍发育，而裂缝的发育与断裂活动密切相关。区内主要发育2期断层，分别为印支期和燕山期，而尤以燕山期的构造活动对裂缝的形成影响最大。NE—NNE向和NW向断层均为长期活动的断层，因而使得潜山构造形态更趋复杂化，岩石更加破碎，裂缝更发育。长期发育的断层与古老的断层及其伴生的多个方向的裂缝交互切割，构成了复杂的网状运－储系统，从而使得油气充分汇集并能够向更远的圈闭中运移。

4 勘探效果

2012年在中央凸起潜山南部地区共部署探井5口，其中大斜度井3口，目前正钻井2口，完钻井赵古10井正在试油;赵古1块、赵古2块上报控制石油地质储量4558×104t。

5 结论

(1)研究区源边型潜山油藏可分为顶部风化壳型块状油藏和内幕层状裂缝型油藏2种类型，具有立体成藏的特点。

(2)大洼—海外河断裂及其更古老的断层共同控制着潜山储集空间的发育，所形成的网状裂缝系统是源边型潜山油气成藏的关键。同时，在断裂附近形成的具有一定宽度的破碎带对源边型潜山油气藏的保存具有一定的破坏作用。

(3)烃源岩与储层的配置关系是源边型潜山油气成藏的重要控制因素;良好的盖层条件(隔层条件)是源边型潜山油气成藏的必备要素。

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[4]李晓光，刘宝鸿，蔡国刚.辽河坳陷变质岩潜山内幕油藏成因分析[J].特种油气藏，2009，16(4):1－5.

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