济阳坳陷三合村洼陷油气运移与聚集规律

方旭庆

(中国石化胜利油田分公司 地质科学研究院，山东 东营 257001)

济阳坳陷三合村洼陷油气运移与聚集规律

方旭庆

(中国石化胜利油田分公司 地质科学研究院，山东 东营 257001)

利用钻井、地化等资料，通过油气运移路径恢复、油源对比等方法，对渤海湾盆地三合村洼陷油气的运移与聚集规律进行研究。结果表明，在东营期和馆上—明化镇期，北部渤南洼陷沙河街组油气对三合村洼陷进行过两期充注,具有“泾渭分明”的运移路径和油气聚集特征。东营期，渤南洼陷沙四段烃源岩油气沿Tr不整合面运移至三合村洼陷，再沿沙河街组沙三段骨架砂体横向运移，在沙三段地层圈闭和岩性圈闭中聚集成藏。馆上—明化镇期，渤南洼陷沙三段烃源岩油气先沿断层纵向运至新近系馆陶组，再沿馆陶组骨架砂体横向运移至三合村洼陷，在馆陶组构造圈闭、岩性圈闭和地层圈闭中聚集成藏。

油气运移；运移路径恢复；油气聚集；济阳坳陷；三合村洼陷

关于油气运移和聚集的研究已经有60余年的历史[1-2]，近年来国内外学者对油气运移进行了大量的研究[3-8]，并取得良好效果。我国含油气盆地多具有多期叠合、多期油气充注成藏的过程[9]，所以明确不同成藏期油气运移和聚集规律，对深化认识盆地油气成藏规律及指导勘探部署具有重要意义。渤海湾盆地济阳坳陷三合村洼陷是夹持在渤南洼陷和陈家庄凸起之间的一个北断南超的箕状洼陷，构造形态简单。三合村洼陷本身不具备生烃条件，周围被凸起、地垒和低隆起包围(图1)，按目前对照济阳坳陷油气运聚规律的认识[10-13]，三合村洼陷成藏条件不利，特别是其下部层系古近系沙河街组不具备成藏条件。笔者通过对三合村洼陷不同成藏期油气充注路径与聚集规律的研究，认为三合村洼陷具备多层含油的前景。

1 油气源特征

三合村洼陷北部的渤南洼陷是本区的油气主要来源[14]，地化指标表明，渤南洼陷主要发育沙四段和沙三段2套优质烃源岩，且其原始沉积环境有明显差异。沙四期为封闭-半封闭湖相沉积、半咸水-咸水强还原沉积环境，洼内Y155井烃源岩表现为“一低两高”的特征(图2(a))，即低姥植比、高伽马蜡烷/C30藿烷(均大于0.2)、高Ts/(Ts+Tm)的特征；规则甾烷C27R、C28R、C29R的分布呈近似对称的“V”型，αααC2720R面积指数与αααC2920R面积指数接近，且升藿烷系列具有“翘尾”的现象。沙三期是湖盆发育的鼎盛时期，为淡-微咸水还原的湖泊沉积环境，洼内Y124井烃源岩表现为“一低两高”的特征(图2(b))，即低伽马蜡烷/C30藿烷、高Ts/(Ts+Tm)、高姥植比的特征；规则甾烷C27R、C28R、C29R的分布呈不对称的“V”型，αααC2720R面积指数高于αααC2920R面积指数，比值明显大于1，升藿烷系列具有下滑的特征。本区伽马蜡烷高低的差异是沙四段和沙三段为源的显著特征。

图1 工区构造简图

图2 渤南洼陷源岩色谱图

2 油气运移路径要素

渤南洼陷油气运移到三合村洼陷的路径受到断层、骨架砂岩和不整合面3方面要素的影响。

断层：本区断裂系统简单，主要发育两类断层，一类是古近纪—新近纪持续活动的断层，主要是工区北部近东西走向的垦西断层和义18断层。从断层生长指数(断层下降盘厚度/上升盘厚度)可以看出(图3)， 垦西断层具有“间歇性”活动规律， 沙三早期活动性较强，控制三合村洼陷雏形的形成，沙三中—东营期进入相对静止期，新近纪馆下期断层活动加强并达到高峰期，随后持续减弱至新近纪末期消亡；义18断层沙三期开始活动，属于活动“渐强型”断层，至馆上期达到高峰期，随后衰减，新近纪末期消亡。另一类断层是仅在新近纪活动的断层，主要是工区南斜坡发育的垦119等一系列北东走向小断层，该类断层仅在新近纪有微弱的活动，新近纪末期消亡。

图3 三合村洼陷断层生长指数

骨架砂岩：三合村洼陷发育古近系和新近系两类骨架砂岩，一类是古近系沙三早期发育的浅水扇三角洲砂岩，厚度30～40 m，孔隙度15%～25%，平均孔隙度22%；空气渗透率(30～180)×10-3μm2，平均80×10-3μm2，具有横向叠合连片、连通性好和“满洼分布”的特点。另一类是新近系馆陶组河道砂岩，包括馆下段辫状河河道砂岩(厚度180～220 m)和馆上段低弯度河→曲流河河道砂岩(厚度120～140 m)，孔隙度18%～35%，平均孔隙度33%；空气渗透率(320～2 100)×10-3μm2，平均720×10-3μm2。

不整合面：受区域构造演化影响[15-16]，三合村地区发育两期区域性不整合面[17]，分别为中生界和新生界之间的间断面(Tr)、新生界古近系和新近系之间的间断面(T1)，其中中生界和新生界之间界面间断时期约30 Ma[18]，遭受改造强度大，具有三层不整合结构特征和良好的渗透性[19]，横向具有良好输导能力。新生界古近系和新近系之间不整合面位于新近系馆下段砂体底部，其输导作用与馆下段块状砂岩可作为一体(或者说不整合面输导作用忽略不计)。

3 东营期油气运移与聚集

3.1 油气运移路径

三合村洼陷新生代除了在东营末期整体抬升遭受剥蚀外，整体构造稳定，主要是弱拉张环境下的热沉降作用，全区地层岩性和厚度无明显变化。因此，本文主要运用平衡剖面法[20]，通过断距消除、剥蚀补偿、去压实等过程恢复了不同成藏期的油气运移路径。

北部垦西地垒作为渤南洼陷油气运移到三合村洼陷必经之路，其形成和演化直接决定了运移路径的有效性。通过油气运移路径的恢复(图4(c))看出，由于垦西断层沙三中期至东营末期基本处于静止状态，同时义18断层活动微弱，所以，受垦西断层和义18断层夹持的垦西地垒在东营后期基本上不起分割作用，三合村洼陷可看作渤南洼陷南斜坡的一部分，渤南洼陷—垦西地垒Tr(新生界/中生界)不整合面渗透层与三合村洼陷沙三早期扇体呈现“一体化”的特点，成为渤南洼陷油气横向运移的有利路径，即东营后期，渤南洼陷油气沿渤南南坡-垦西地垒Tr不整合面到达三合村洼陷后，再沿洼陷内沙河街组砂体横向输导，为“不整合面→古近系砂体”式。

图4 三合村洼陷油气运移路径恢复(剖面位置见图1)

3.2 油气聚集规律

伴随着渤南洼陷构造沉降作用(图5)，烃源岩具有两期油气充注过程[21]。在古近纪东营组后期(约30～25 Ma)，随着地层较快速沉降，主要是沙四段烃源岩进入排烃期(Ro达到0.5%)，洼陷向周围提供了较丰富的油气，称为东营成藏期，但随着东营末期东营运动抬升导致生排烃作用停止，进入成藏间歇期。

图5 渤南洼陷烃源岩热演化史

东营成藏期，渤南洼陷沙四段烃源岩油气沿“Tr不整合面→沙三段砂体”进入三合村洼陷后，由于三合村洼陷断裂不发育，缺少油气纵向运移通道，在沙三段中上亚段厚层泥岩封盖下，油气在沙三段底部适当的圈闭中聚集，沙三早期扇三角洲体系形成的地层圈闭和岩性圈闭成为油气聚集主要场所。近期在三合村洼陷南斜坡钻探的L322井沙三段原油特征表现为“一低两高”的特征(图6(a))，即低姥植比，高伽马蜡烷/C30藿烷(值分布于0.26～1.65)，高Ts/(Ts+Tm)(分布于0.13～0.39)，为典型的渤南洼陷沙四段源岩特征，L322井沙三段油气与渤南洼陷沙四段源岩具有良好的亲缘关系。所以，东营成藏期主要是渤南洼陷沙四段烃源岩生成油气，在三合村洼陷形成沙三下的地层油藏和岩性油藏。

图6 三合村洼陷原油色谱

4 馆上—明化镇期油气运移与聚集

4.1 油气运移路径

馆上—明化镇成藏期，义18断层(垦西地垒北断层)处于活动高峰期，洼陷内的油气在压力和浮力的驱动下[22]直沿义18断层纵向运移到新近系馆陶组，随着压力的迅速衰减，进入馆陶组的油气主要在浮力驱动下，沿馆陶组稳定泥岩段下的骨架砂岩向南斜坡高部位横向运移。此时垦西断层(垦西地垒南断层)活动明显减弱，对于新近系馆上段而言，垦西地垒由“岭”演化为“平原”，垦西断层难以错断断层两盘馆陶组骨架砂岩(单层厚度20～40 m)，馆陶组骨架砂岩成为油气横向运移的有利输导层(图4(b))。这样，油气在馆陶组多套稳定泥岩段约束下，以“断层→新近系骨架砂体”接力的方式向三合村洼陷“齐头并进”。

由于馆下期垦西断层和义18断层活动加强，垦西地垒成为分割渤南洼陷和三合村洼陷沙河街组的“分水岭”，东营成藏期形成的“不整合面→古近系砂体”油气运移路径在馆上—明化镇成藏期终止。

4.2 油气聚集规律

至新近纪馆上—明化镇期(约10 Ma以来)，随着地层较快速沉降作用，渤南洼陷沙三段和沙四段烃源岩进入主排烃期，向洼陷周围提供了丰富的油气，称为馆上—明化镇成藏期。

渤南洼陷沙三段底部发育的厚层深湖相泥岩既是优质烃源岩，又是良好的封隔层。馆上—明化镇期，沙四段烃源岩油气在沙三段底部厚泥岩封隔层和垦西断层的阻隔下主要聚集在渤南洼陷沙四段圈闭和垦西地垒底部圈闭中(图4(b))，难以进入三合村洼陷。沙三段烃源岩油气沿“义18断层→馆陶组骨架砂体”路径进入三合村洼陷，在馆陶组构造、岩性和南斜坡的地层圈闭中聚集成藏。三合村南部K69井馆陶组原油具有“一低两高”的特征(图6(b))，即低伽马蜡烷/C30藿烷、高Ts/(Ts+Tm)、高姥植比的特征。其中伽马蜡烷/C30藿烷值较低，分布在0.05～0.18，主要集中在0.09附近，Ts/(Ts+Tm)值较高，分布于0.30～0.67，主要集中在0.45附近；规则甾烷C27、C28、C29的分布呈不对称的“V”型，C27面积指数明显高于C29面积指数，两者面积指数比值平均为1.88。K69井馆陶组原油与渤南洼陷沙三段烃源岩生成的油气具有良好的亲缘关系。所以，馆上—明化镇成藏期主要是渤南洼陷沙三段烃源岩油气在三合村洼陷馆陶组形成构造油气藏、岩性油气藏和地层油气藏。

5 勘探方向与钻探效果

通过不同成藏期油气充注路径与聚集规律分析认为，三合村洼陷以渤南洼陷沙四段为源的沙三段底部油气藏和以渤南洼陷沙三段为源的新近系馆陶组油气藏具有良好的勘探潜力。洼陷内沙三早期扇体形成的地层油气藏和岩性油气藏具有含油连片的前景，是近期部署的有利类型之一。新近系馆下段储层相对发育，应以寻找稳定泥岩盖层下的(微)构造油气藏和地层油气藏为主；馆上段岩性圈闭成藏有利，特别是构造背景上的岩性油气藏是有利的部署方向。

在目标评价和精细描述的基础上，部署钻探沙三段地层油气藏的K119井在沙三段扇体钻遇油层厚度27 m，落实石油地质储量规模3 500×104t；部署钻探馆下段构造油气藏的K123井和馆上段岩性油气藏的K119-2井分别在馆下段和馆上段钻遇油层厚度12 m和11 m，落实石油地质储量规模2 700×104t，取得良好的钻探效果。

6 结 论

(1)济阳坳陷三合村洼陷具有北部渤南洼陷沙河街组油气东营期和馆上—明化镇期两期充注过程，形成“泾渭分明”的运移路径和油气聚集特征。

(2)东营期，渤南洼陷沙四段烃源岩油气沿Tr不整合面运移至三合村洼陷，再沿沙河街组沙三段骨架砂体横向运移，即油气通过“不整合面→古近系砂体”运移路径，在沙三段地层圈闭和岩性圈闭中聚集成藏。

(3)馆上—明化镇期，渤南洼陷沙三段烃源岩油气先沿断层纵向运至新近系馆陶组，再沿馆陶组骨架砂体横向运移至三合村洼陷，即通过“断层→新近系骨架砂体”运移路径，在馆陶组构造圈闭、岩性圈闭和地层圈闭中聚集成藏。

致谢：本文在撰写过程中得到中国石化集团公司高级专家王永诗教授的帮助，在此深表感谢。

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责任编辑：王 辉

2014-10-10

国家科技重大专项(编号：2011ZX05006-003)

方旭庆(1971-)，男，博士，高级工程师，主要从事油气地质勘探研究。E-mail：princessfjy@163.com

1673-064X(2015)03-0036-05

TE122.12

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