渤中29－4油田成藏分析及其勘探意义

刘桂和

（中海石油乌干达有限公司，北京100027）

1 地质背景

渤中29－4构造位于黄河口凹陷东洼北缘渤南低凸起，紧邻黄河口凹陷东洼生油中心（图1），根据边界大断层可将整个构造分为三块：凸起区、断阶带和下降盘。由凸起区至边界断层、从深至浅，渤中29－4构造不同块有多种圈闭类型。F井区为披覆在奥陶系潜山之上的断裂背斜构造，深层古近系沙河街组和部分东营组地层缺失；断阶带深层为“两山夹一深谷”的构造格局，发育了近SN向及近EW向两组断裂，南部以深大断裂与凹陷为界，西部以宽缓断面向凹陷区过渡；下降盘则依托边界断层发育了大型继承性断鼻构造，地层向东、西、南三个方向下倾，剖面上表现为 “Y”字形结构。

图1 渤中29－4油田含油面积、断裂结构

20世纪90年代，在渤中29－4断阶带钻探了A井，仅在明下段发现了一些油气层，但由于对天然气藏来源存在争议，同时断块复杂，成藏模式不清晰，勘探一度陷入停滞。2006年以后，随着对黄河口凹陷浅层油气成藏认识的逐步加深，以“区带多层系勘探”思路对渤中29－4构造的勘探评价取得突破，从潜山到明上段都发现了油气，证实为复式油气藏。深入分析渤中29－4油田成藏特征，对类似复杂构造油气勘探具有一定参考意义。

2 渤中29－4油田成藏分析

2.1 油气成熟度特征

渤中29－4油藏原油总体C29ββ／（αα＋ββ）甾烷比值位于0.39～0.47，平均值在0.45，C2920S／（20S＋20R）甾烷比值介于0.40～0.47之间，平均值为0.43，整体变化区间较小，且没有达到平衡值（图2），油气为烃源岩生烃高峰期的产物。层位上的原油成熟度相差不大（图2），明下段、东营组和沙河街组原油C29ββ／（αα＋ββ）甾烷平均比值分别为0.46、0.42、0.47，C2920S／（20S＋20R）甾烷平均比值分别为0.42、0.45和0.41，同一层系有不同的成熟度，表明具有有多期油气充注。渤中29－4油田原油总体略低于围区油田成熟度，邻区渤中34－1、渤中28－2南油田C29ββ／（αα＋ββ）甾烷比值0.44～0.50，平均值为0.48，C2920S／（20S＋20R）甾烷比值介于0.42～0.45，平均值为0.43［1］。

根据δ13C同位素特征，BZ29－4－A井明下段天然气δ13C1为 －40.4‰，δ13C1（－40.4）＜δ13C3（－23.8）＜δ13C2（－27.6），出现δ13C同位素倒转，说明明下段天然气属生物降解气；沙河街组天然气δ13C1为－41.5‰，δ13C1（－41.5）＜δ13C2（－29.3）＜δ13C3（－28.9），反映沙河街组天然气为与油伴生的油型气。深、浅层天然气δ13C1较接近，表明具有相同的成熟度；但浅层较深层δ13C2同位素明显偏重，进一步证实浅层天然气是生物降解作用生成。

图2 渤中29－4油田与邻区油田甾烷比值交汇图

2.2 原油生物标志化合物特征

黄河口凹陷主要发育沙三段、沙一段－沙二段和东三段3套主力烃源岩，3套烃源岩有机质类型均以ⅡA－ⅡB型为主，为中等－好烃源岩［2］。东三段、沙一段－沙二段、沙三段烃源岩伽马蜡烷指数与4－甲基甾烷指数分布图分别落在（＜0.1，＜0.1），＞0.1，＜0.25）和（＜0.1，＞0.1）三个区间内［1］。渤中29－4油藏7个原油样品伽马蜡烷指数、4－甲基甾烷指数有较明显的区别。其中A、E井有4个明下段原油样品，B、D井为东营组原油样品，沙三段原油样品为E井样品。从图3可知，明下段原油样品分布在沙三段烃源岩生物标志物范围内，伽马蜡烷指数、4－甲基甾烷指数分布为 A 井（0.05，0.38）、（0.10，0.37），E 井（0.10，0.31）、（0.11，0.30），4个样品具有较高4－甲基甾烷指数特征；B、D井东营组原油样品伽马蜡烷指数、4－甲基甾烷指数分别为（0.10，0.19）、（0.10，0.22），落在沙一段－沙二段与沙三段烃源岩之间，表明东营组原油可能具有混合油源特征，沙一段－沙二段、沙三段两套烃源岩可能对东营组油藏都有贡献；E井沙三段油藏伽马蜡烷指数、4－甲基甾烷指数为（0.16，0.23），落在沙三段烃源岩范围内。因此，根据生物标志物特征，渤中29－4油田的油气主要来自沙三段烃源岩，同时沙一段－沙二段烃源岩有一定贡献。

图3 黄河口凹陷烃源岩伽马蜡烷指数、4－甲基甾烷指数分布图（周心怀，2012，有改编）

2.3 油气运移特征

研究表明，渤海海域包括黄河口地区断裂输导是油气运移的显著特征［1－3］，断裂带调节断层－砂体耦合控制了油气运移优势路径，如渤中28－2南油田［2］，锦州25－1南油田［3］、金县1－1油田等。综合油气显示、油气层厚度、生物标志物组合［1］以及油气物性［4］等特征能较好刻画油气充注方向。

油气显示和油层厚度能反映渤中29－4油田油气运移方向（图4）。渤中29－4油田6口井分别属于不同的断块，B、D井区位于构造下降盘，A、C、E等3口井处于构造断阶带，F井区分布在构造凸起区；古近系地层从下降盘B井区依次向断阶带、凸起区抬升，在F井区处于构造最高位置；新近系地层为“堑、垒”相间的格局，整体仍有往断阶带、凸起区升高的趋势。明化镇组油气层在构造区都有分布，具有油气层单层厚度小（均在10.0m以下）、油气藏埋深跨度大等特点，最浅在B井的589 m砂体，最深也在B井1 515 m砂体，既有油藏、纯气藏，也有带气顶的油藏，气层累计厚度最大的区域分布在下降盘和断阶带靠近边界断层的断块中。馆陶组以层状构造油气藏为主，主要分布在C、D井区，油藏埋深1 501～1 970 m，C井区馆陶组油层比D井区要厚且埋藏相对要浅。古近系东营组为岩性构造油藏，主要分布在下降盘B、D井区；沙河街组为层状构造油藏，分布断阶带在C、E井区。在断阶带钻遇潜山断面过程中见到良好的油气显示，说明沿断面、潜山不整合油气运移活跃。

因此，根据油气显示厚度和深度，下降盘油气运移最为活跃（图4），D井在448 m就见到气显示，纵向显示段长达2 860 m，B、D井平均显示井段2 600 m，累计油气显示厚度分别为204 m、186 m，而在断阶带A、C、F等井区与下降盘相比，显示层位要深，在1 270 m 以下，平均显示井段长约1 274 m，远小于下降盘，累计油气显示厚度也小于下降盘；凸起区F井区显示层位浅于断阶带，为1 160 m，但是显示井段长仅有678 m。综合从油层分布深度和丰度来看，下降盘、断阶带和上升盘含油层位逐渐抬高；在断层下降盘明下段以气藏为主，馆陶组油气显示集中在馆陶组中下部，在断阶带C、E井区明下段以油藏为主，馆陶组油气段为馆陶组中上部；F井区只在明下段薄层油气聚集。可见，渤中29区油气运移具有两个优势方向，一是天然气在大断层纵向运移更活跃，二是油气沿下降盘、断阶带和上升盘逐渐向渤南低凸起运移，越远离油源断层，油气丰度越低，如F井区。

图4 渤中29－4探井油气显示深度及油气层厚度

生物标志物特征也说明不同井区之间油气聚集有一定差异。从图3可知，断阶带明化镇组油藏生物标志物特征基本上都落在沙三段烃源岩，断阶带沙河街组油藏同样也是在沙三段烃源岩区间内，而下降盘东营组油藏落在沙三段与沙一段之间；深、浅层生物标志物的差异性反映浅层明下段油气来自于较深部早期成熟的沙三段烃源岩，古近系东营组、沙河街组油藏来自于相对较浅的烃源岩，以沙三段为主，混合了沙一段－沙二段烃源岩油气；断阶带具有相似的油气来源同时也证实断阶带是深部早期成熟烃源岩油气主要运移方向之一。

由前文可知，明化镇组天然气主要是生物降解气，因而明化镇组天然气来源于较深层的原油降解，如在下降盘D井区馆陶组原油样品原油粘度2 443 mPa·s，相对密度高达0.982 8，远高于埋藏较浅的明下段油藏的0.898 0～0.925 2，馆陶组油藏明显受次生改造，有较高的C－25降藿烷（图5）。沿断阶带地层水分析表明，在明化镇组、馆陶组地层中具有生物降解的条件，A井明化镇组1 431～1 445 m层段水样总矿化度3 499 mg／L，水型为NaHCO3；D井馆陶组1 962.5 m层段水样总矿化度6 603 mg／L，水型为NaHCO3；而在D井较深层的馆陶组下部2 303 m、东营组2 544 m 层段总矿化度分别为23 588、71 195 mg／L，为CaCl2水型；深浅水型具有明显差异，说明晚期活动断裂使得浅层明化镇组－馆陶组地层具有开启性水动力条件，低矿化度和活跃水动力条件创造了生物降解条件。可见，浅层天然气主要来自聚集在馆陶组区域性砂体中的原油受到生物降解作用纵向运聚成藏。

图5 渤中29－4油田D井馆陶组原油（2 040m）遭受生物降解原油色谱－质谱特征

2.4 成藏特征

晚期成藏在黄河口地区具有普遍性［1－3］。C井不同层位盐水包裹体具有不同均一温度分布特征，东二段油藏盐水包裹体均一温度主要分布在65～75℃；沙河街组油藏盐水包裹体分布在两个区间，第一期分布在65～75℃，第二期主要分布在85～100℃。结合沉积埋藏史及地热史分析，东二段油气充注始于7 Ma，持续至今；沙河街组油气充注分为两期，分别为9～4 Ma和第四纪至今。包裹体分析表明，渤中29－4油田具有与区域相似的成藏特征，整体具有晚期成藏的特点。

因此，渤中29－4油田是晚期油气快速充注成藏，主要有两个阶段：①成藏早期来自深部的沙三段烃源岩油气一部分沿断层、不整合运移，形成断阶带沙河街组早期油藏，另一部分沿断层运移至下降盘馆陶组砂体中，汇聚在馆陶组中的油气，受到低矿化度地层水冲洗发生生物降解，形成下降盘或断阶带的生物降解气藏，与此同时，仍有大量油气沿断层－馆陶组砂体耦合组成的构造脊向凸起区运移，在主要油气运移路径上富集成藏（图6）；②成藏晚期来自较浅的沙三段或沙一段－沙二段烃源岩油气形成下降盘东营组油藏，也对断阶带沙河街组油藏也有一定贡献（图6）。

3 勘探意义

渤中29－4油田是一个受到边界断层控制，又同时受到凸起控制的复杂断块构造，独特的构造特征和成藏特征对相似构造勘探具有一定的参考意义。渤中29－4成藏分析表明，由凹陷向低凸起带，油气运移优势通道对凸起区构造油气富集起到关键作用。对比低凸起带F井和断阶带C／E井区构造特征，在两井区之间存在明显的鞍部（图6），且渤中29－4构造F井区主体沿NNW向下倾，不处于油气主要注入方向SW－NE向的油气优势运移方向上。渤中29－4构造F井区油气运移条件不利是形成F井低丰度油气藏的主要原因。渤中29－4构造南部的莱北低凸起具有与之相似的成藏背景，莱北低凸起潜山是长条形NNE向的背斜，古近系构造具有继承性，但面积较小；浅层为复杂断块，由多条断层遮挡，具有多个高点，区带构造最高点钻探了KL－A井，全井段油气显示主要集中在明下段750～1 500 m 范围内，气测全量在1.00%～23.52%，油气层厚度约20 m，油气丰富表明该区处于油气运移优势通道。从KL－A井馆陶组顶部构造图可知，由凹陷西北向东南KL－A井逐渐抬升，KL－A井区为油气的最终归宿（图7）。KL－A井长达750 m的油气显示段也说明了KL－A井处于油气运移优势路径上。油气运移优势路径对斜坡和凸起区油气分布控制显著［5－9］。因此，该地区油气勘探有利区沿凹陷－断阶带－KL－A井区油气优势运移通道分布。

图6 渤中29区成藏模式（剖面位置见图1）

4 结论

（1）渤中29－4油田为明下段沉积期以来形成，油气主要来自沙三段烃源岩，有部分沙一段－沙二段烃源岩贡献；明化镇组天然气主要为生物降解气藏，古近系天然气为与油伴生的油型气。

（2）输导体系控制渤中29－4构造油气富集部位。断层控制了下降盘油气运移，断层－砂体耦合形成的油气优势通道控制了断阶带、凸起区油气富集。在复杂断裂带，刻画油气优势运移通道是寻找油气有利勘探区的有效手段。

图7 KL－A井及围区馆陶组顶部构造

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