庙西凹陷中南洼烃源岩评价及其勘探启示

张宏国，官大勇，宿 雯，王广源，麻旭刚

（中海石油（中国）有限公司天津分公司渤海油田研究院，天津 300452）

庙西凹陷中南洼烃源岩评价及其勘探启示

张宏国，官大勇，宿 雯，王广源，麻旭刚

（中海石油（中国）有限公司天津分公司渤海油田研究院，天津 300452）

摘 要：渤海边缘洼陷整体勘探程度较低，烃源岩生、排烃能力分析是研究重点。为明确庙西凹陷中南洼地区油气富集规律，从烃源岩分析和油源对比入手，明确低熟油优势运移通道类型，进而预测油气富集层位与区带。研究表明，中南洼地区发育巨厚沙三段，其有机质母质类型以混源为主，沉积水体为半咸水—咸水环境，现处于低熟阶段，为蓬莱25-6油田主要油源，证明其为研究区主力生烃层系。烃源岩热演化与排烃强度分析表明庙西凹陷中南洼烃源岩热演化程度较低，而低熟油初次运移动力较弱，因此单一型的油气二次运移通道运移量高于复合型通道，沿断层近距离运移馆陶组就近成藏几率较大。研究区中部走滑带断层活动性强且深切油源，主干走滑和其派生断层形成背斜形态圈闭，具有良好的勘探潜力。

关键词：庙西凹陷中南洼；烃源岩评价；低熟油；运移通道；走滑断层

Evaluation on Source Rocks in Miaoxi Middle-Southern Sag and
Its Aspiration to Exploration

ZHANG Hongguo, GUAN Dayong, SU Wen, WANG Guangyuan, MA Xugang

（Research Institute of Bohai Oilfield, Tianjin Branch of CNOOC Ltd., Tianjin 300452, China）

Abstract:The exploration degree on marginal sags in Bohai Sea is low, and the exploration key is to study the hydrocarbon generation and expulsion capability of source rocks. In order to make clear about the hydrocarbon accumulation regularity in Miaoxi middle-southern sag, analysis of geochemical characteristic of source rock and oil-source correlation have been conducted, and the advantage hydrocarbon migration pathways for low mature oils have been made clear. In addition, the hydrocarbon rich target series and zones have been forecasted. The study results indicated that Sha-3 Member is thick and well developed in Miaoxi middle-southern sag, the organic matter matrix type of source rock are mainly mixed type, deposited in brackish water and salty water environments, being main oil sources for Penglai 25-6 oilfield with low mature oil. It has been proved that Sha-3 Member is the main hydrocarbon generation series for the study area. The analyzing results about thermal evolution of source rock and hydrocarbon expulsion intensity indicated that the thermal evolution degree of source rock is low in Miaoxi middle-southern sag, and the driving force for primary hydrocarbon migration is low. Therefore, the amount of hydrocarbon migrated through single type of secondary pathway is higher than that through compound pathway, and the chance of hydrocarbon accumulation in Guantao formation through short distance migration by faults was higher. Faults activity was strong in middle strip-slip zone, and cut deeply the source rocks. The main strip-slip faults and the derivated faults cut anticlines, and the faulted anticline traps have great exploration potential.

Keywords:middle-southern sag of Miaoxi depression; source rock evaluation; low mature oil; migration pathway; strike-slip fault

渤海湾盆地边缘洼陷面积较小，烃源岩埋深较浅，相对富生烃凹陷勘探程度较低[1]。渤海海域庙西凹陷为典型的边缘凹陷，其北洼地区勘探程度较高[2]，发现了亿吨级的蓬莱15-2油田，而

中南洼作为潜力区其油气富集规律是勘探研究的重点。本次研究从庙西凹陷中南洼烃源岩地球化学特征分析出发，结合油源对比、油气优势运移通道分析及走滑断层物理模拟实验，预测有利的勘探目的层系与区带。

1　地质概况

庙西凹陷中南洼位于渤海海域东部，被渤南低凸起、庙西南凸起、胶辽隆起环绕，形成了“三凸两洼”的构造格局[3]（图1），中外合作发现了蓬莱25-6油田，在围区也发现了蓬莱19-3等油田，馆陶组油气相对富集。中南洼地区钻井数量较少，油气富集规律尚不明确，烃源岩分析显得尤其重要。钻井揭示研究区存在孔店组—沙四段、沙三段、沙一段等三套烃源岩[4]，其中沙一段烃源岩埋深浅且厚度小，生烃量相对有限。

2　烃源岩分析

2.1 有机质母质来源

干酪根显微组分表明中南洼烃源岩有机质为Ⅱ1～Ⅱ2型，母质类型主要为低等水生生物和混合来源（表1）。其中，孔店组—沙四段烃源岩有机质为Ⅱ1型，腐泥组含量较高（平均59%），母质类型以低等水生生物为主；沙三段、沙一段烃源岩有机质为Ⅱ2～Ⅱ1型，腐泥组含量相对较低（平均16%），母质类型以混合源为主。

2.2 有机质丰度

岩石热解参数生烃潜量与有机质含量交汇（图2）表明孔店组—沙四段烃源岩丰度较低，属于差烃源岩，基本无生烃能力；沙三段、沙一段有机

质丰度较高，属于好～很好烃源岩，生烃潜力较大，其中沙一段有机质丰度略高于沙三段。

图1　庙西凹陷中南洼地质略图

表1　庙西凹陷中南洼烃源岩干酪根显微组分及成熟度

2.3 有机质热演化程度

单一参数表征有机质成熟度存在较大误差。综合分析镜质体反射率、孢粉颜色指数及最高热解温度数据（表1），认为孔店组—沙四段烃源岩现处于成熟阶段，沙三段、沙一段烃源岩处于未熟～低熟阶段。

综上所述，中南洼孔店组—沙四段烃源岩生油母质类型较好，但是丰度较低，生烃量可能较少；沙三段烃源岩以Ⅱ1～Ⅱ2型为主，丰度较高，且沙三期中南洼为区域沉积沉降中心，厚度较大，可能为主力生烃层系。

图2　庙西凹陷中南洼烃源岩有机质丰度分析

3　烃源岩生烃能力分析

3.1 蓬莱25-6油田油源对比

蓬莱25-6构造证实为亿吨级油田，含油层系为馆陶组，油藏丰度高，古近系也存在气测异常段及壁芯油气显示，其油源分析对于深化中南洼烃源岩生、排烃研究有重要意义。PL25-6-A井馆陶组原油饱和烃m/z191色谱-质谱曲线中25-降藿烷含量较高（图3），表明原油遭受强烈降解。地质演化过程中，甾烷20R（生物构型）向20S（地质构型）转化[5-6]，不易受到生物降解影响，且进入热演化后期（Ro=0.8%～0.9%）才达到平衡状态，因此甾烷异构体参数可以较好地表征原油成熟度[7-8]。

蓬莱25-6油田馆陶组原油C29甾烷ααα20S/ （20S+20R）平均值0.318，小于低熟油的界限值0.42[9]，甾烷异构体参数交汇也表明原油成熟度偏低，以低熟油为主（图4a）。

蓬莱25-6油田馆陶组原油C29甾烷运移效应分析表明近源成藏，基本无运移效应（图4b），与中南洼沙一段、沙三段烃源岩的甾烷特征具有一定的相似性（图3），由此推断，蓬莱25-6油田原油来源于庙西凹陷中南洼沙一段、沙三段烃源岩，其中沙一段烃源岩厚度远小于沙三段，沙三段烃源岩为蓬莱25-6油田主要油源。

3.2 生烃能力分析

沙三段烃源岩有机质类型为Ⅱ1～Ⅱ2型，C27甾烷含量大于C29甾烷，表明生油母质为湖相低等水生生物及陆生高等植物的混源，γ蜡烷含量较高（图3），表明沉积水体为半咸水—咸水环境，有利于有机质的早期生烃[10]。虽然发育面积较小，鉴于有机质类型及沉积环境的有利辅助，加之巨厚的沉积，结合蓬莱25-6油田油源对比，认为中南洼沙三段烃源岩具有形成“小而肥”油田的物质基础。

4　低熟油对于成藏的影响

4.1 对油气初次运移动力的影响

渤海渤中凹陷、黄河口凹陷等富生烃凹陷优质烃源岩厚度大，热演化程度高，其排烃强度也大，同时渤中凹陷三套烃源岩均存在超压，围区古近系储层也广泛存在超压现象[11]，也说明烃源岩的发育程度确实影响油气初次运移的动力。相对而言，庙西凹陷中南洼优质烃源岩厚度较小，热演

化程度较低，导致排烃强度较弱（表2），油气初次运移动力不足。

图3　PL25-6-A井甾烷特征对比图

图4　蓬莱25-6油田原油C29甾烷参数分析

表2　渤海不同凹（洼）陷烃源岩热演化程度与排烃强度对比

4.2 对油气二次运移通道的影响

富生烃凹陷烃源岩热演化程度高，排烃强度

大，油气初次运移动力足，其油气二次运移通道类型也多样，包括单一的不整合面型（渤中28-1油田、蓬莱9-1油田等）、断层型（渤中28-34油田群）、复合的不整合面—断层型（蓬莱19-3油田）、断层—砂体—断层型（垦利3-2油田，垦利9-1油田等）等[12-14]，油气二次运移距离有远有近，均可形成规模性油藏。

庙西凹陷中南洼烃源岩热演化程度低，排烃动力较弱，其二次运移通道必须近距离运移成藏，单一型运移通道运聚量高于复合型运移通道，即断层运聚成藏丰度较高。工区中蓬莱25-6油田为晚期快速成藏[15]，油源断层深切入烃源岩，油气沿断层垂向运移，在馆陶组近源成藏（图4b），且油藏丰度极高，油柱高度可达170 m。因此，边缘洼陷烃源岩发育影响原油初次运移动力，并决定了油气优势二次运移通道类型。

4.3 对成藏层位的影响

相对于富生烃凹陷，庙西中南洼地区沙三段烃源岩发育规模较小，热演化程度较低，排烃强度较小，油气二次运移主要依靠断层垂向输导，次级断层再分配作用成藏，垂向距离较近的馆陶组是最有利的成藏层位。研究区馆陶组为浅水三角洲沉积，储盖组合良好，则为主要勘探目的层系，若在断裂活动强度较大区块，明下段成藏的几率也较大。

5　有利勘探区带预测

庙西凹陷中南洼新近纪处于走滑-拉张的应力环境，郯庐断裂东支贯穿形成中部走滑带。NNE向断层以走滑运动为主，NEE向断层主要为走滑派生断层，以垂向运动为主[4]。走滑断层物理模拟实验表明，在设置先存断层的条件下，随着走滑量的增大，主干走滑派生调节断层垂向活动性逐渐增强，可以为油气二次运移提供充足动力，且在走滑挤压的作用下形成构造圈闭（图5）。新构造运动期以来，研究区内的郯庐断裂处于右旋活动，活动性较强，走滑性质断层（图6中F1至F4）与其派生断层深切油源且形成具有背斜形态的圈闭，因此中南洼走滑带具有良好的勘探潜力。

6　　主要结论

（1）庙西凹陷中南洼主力烃源岩是沙三段，有机质母质为湖相低等生物与陆生高等植物的混源，水体为半咸水—咸水环境，现今处于低熟阶段，具备良好的生烃物质基础，为蓬莱25-6油田原油的主要来源。

（2）庙西凹陷中南洼沙三段烃源岩发育规模相对较小，热演化程度较低，油气初次运移动力较弱，单一型二次运移通道优于复合型，近源运移易形成高丰度油藏，馆陶组为最有利的成藏层位。

（3）郯庐断裂东支贯穿庙西凹陷中南洼，断层活动性强且深切油源，并形成具有背斜形态的圈闭，适于低熟油的就近成藏，勘探潜力巨大。

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图5　右旋走滑断层物理模拟实验

图6　庙西凹陷中南洼NW-SE向地震剖面（剖面位置见图1）

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作者简介：第一张宏国，男，1986年生，助理工程师，2012年毕业于中国石油大学（华东）地质学专业，获硕士学位，主要从事油气勘探综合地质研究。E-mail：chinaresource@126.com。

收稿日期：2014-05-17；改回日期：2014-08-20

基金项目：“十二五”国家科技重大专项“渤海海域大中型油气田地质特征”（2011ZX05023-006-002）。

文章编号：1008-2336（2015）01-0052-06

中图分类号：TE122.2

文献标识码：A DOI:10.3969/j.issn.1008-2336.2015.01.052