渤海海域庙西中南洼围区优质烃源岩分布及其控油气作用

孙 哲, 于海波, 彭靖淞, 叶 涛, 李 飞, 蔡冬梅

(1.中海石油(中国)有限公司天津分公司 渤海石油研究院，天津 300459；2.中海油能源发展股份有限公司 工程技术分公司，天津 300459)

优质烃源岩是近海大、中型油气田形成的基础[1-2]。“源控论”的思路在油气勘探实践中发挥着重要的作用[3-4]。因此，围绕优质烃源岩预测及其与油气分布关系的相关研究在油气勘探中具有十分重要的地位。庙西中南洼位于渤海海域东南部，主要包括庙西中南洼、黄河口东洼以及莱州湾东北洼3个典型的边缘洼陷[5-6]。近年来随着渤海边缘洼陷勘探的不断深入，该区陆续发现蓬莱31和渤中36等一批规模性油田，展现了良好的勘探前景。然而受限于边缘洼陷相对局限的烃源岩分布以及该区复杂破碎的构造格局，优质烃源岩的评价以及油气分布规律的预测十分困难。前人对该区的研究主要集中于洼陷成因演化[7-10]、烃源岩评价[11]、局部地区油源对比[12]、油气富集规律[13-14]等方面，缺少优质烃源岩预测及其与油气分布关系的整体研究。基于此，笔者应用地球化学、测井以及区域地震资料，对庙西中南洼围区优质烃源岩的展布特征进行研究，并结合油-源对比分析以及油源断层活动性分析，探讨优质烃源岩的展布对原油类型分布的控制作用，以期对该地区的油气勘探部署有所启示。

1 地质概况

研究区处于渤海东南部，东临胶辽隆起，西靠渤南低凸起，北端为庙西南凸起，面积约 1 100 km2(图1)。新生代以来主要构造期次为：古新世-始新世裂陷Ⅰ幕和Ⅱ幕、渐新世裂陷Ⅲ幕，中新世裂后热沉降阶段以及上新世新构造运动阶段[15]。纵向上依次发育了古近系孔店组、沙河街组、东营组和新近系馆陶组、明化镇组(图1)。烃源岩层主要发育于古近系沙河街组第三段(简称“沙三段”，Es3)和第四段(Es4)。从构造位置上看，研究区主要位于盆地边缘，属于典型的边缘洼陷，且在烃源岩发育期随着沉降中心不断迁移[16]，因此烃源岩具有非均质性强和预测困难的特征；此外受郯庐断裂带的影响，该区油气运聚期发育较多的伸展走滑断裂，成藏规律十分复杂。

2 优质烃源岩展布特征

2.1 优质烃源岩划分标准

优质烃源岩是指有机质丰度高、类型好、具有巨大的生烃和排烃能力，对油气藏有较大贡献的烃源岩[17]。关于优质烃源岩的界定，目前国内外尚无统一的标准，许多学者根据研究目的和地区的不同制定或使用过多种标准[1,18]。通过庙西中南洼围区烃源岩实测地球化学数据进行分析，结合国内外相关研究对优质烃源岩定义进行综合对比，建立了研究区优质烃源岩的划分标准(表1)。

表1 庙西中南洼地区烃源岩评价标准Table 1 Evaluation criteria for source rocks in central-south sag of Miaoxi Depression

2.2 优质烃源岩纵向展布特征

研究区勘探程度较低，常规地球化学资料少，不足以支持在单井上对烃源岩进行精细的划分；因此笔者选取4口代表井，从单井实测地化数据出发，结合相关测井评价方法[19-21]，对研究区优质烃源岩的纵向分布特征进行刻画。

从单井烃源岩的评价结果(图2)可以看出：研究区优质烃源岩的发育层位主要是沙三段，其次为沙一段和沙二段，沙四段优质烃源岩探井揭示相对较少。其中PL25-3A井区沙一段、沙二段以及沙三段优质烃源岩最为发育，井上统计厚度最大，约360 m；BZ36-2A井区优质烃源岩主要位于沙三中段，井上统计厚度约260 m；KL6-4B井区优质烃源岩主要位于沙三中下段，井上统计厚度约210 m；而 PL25-6A井区优质烃源岩主要发育于沙一段、沙二段，统计厚度为42 m，下部沙三段和沙四段、孔店组烃源岩品质逐渐变差，优质烃源岩均不发育。

2.3 优质烃源岩平面展布特征

根据单井烃源岩评价结果，通过井震结合，在地震数据格架下对优质烃源岩的地震反射特征进行了识别(图3)。PL25-6A井纵向上优质烃源岩主要在沙一段、沙二段发育，下部烃源岩品质逐渐变差，地震反射特征由上到下的变化为：中低频-连续-强振幅至中高频-断续-弱振幅。PL25-3A井沙三段整体上为一套品质较好的烃源岩，地震反射特征整体为中低频-连续-强振幅。BZ36-2A井优质烃源岩主要位于中下段，地震反射特征由上到下的变化为：中高频-断续-弱振幅至中低频-连续-强振幅。KL6-4B井优质烃源岩主要在底部发育，烃源岩品质向上逐渐变差，地震反射特征由上到下的变化为：中高频-断续-弱振幅至中低频-连续-强振幅。从以上井震结合对比结果可以得出2个结论：一是地震资料反射特征能够很好地响应烃源岩品质的变化；二是研究区优质烃源岩的典型地震反射特征为中低频-连续-强振幅。

借助于研究区高精度的三维地震数据体，通过地震相识别，依钻井揭示的不同类型烃源岩厚度作为标定，同时结合沉积特征，编制了庙西中南洼围区主要生油层系(沙三段和沙四段)的优质烃源岩厚度图(图4)。图上可以看出：沙三段优质烃源岩发育较广泛，庙西中南洼南次洼、黄河口东洼东部以及莱州湾东北洼均发育；而沙四段优质烃源岩主要分布于庙西中南洼南次洼，分布较为局限。

3 原油分布特征及主控因素

前文综合各种方法主要对研究区烃源岩的类型、品质、规模以及分布进行了论述，为了探讨优质烃源岩对油气特征的控制作用，通过分析地球化学资料以及油源断层特征对研究区原油类型、成因、分布以运移效应展开研究。

3.1 油-源对比及原油类型划分

首先从沙三段和沙四段烃源岩甾烷、萜烷典型谱图特征(图5)上看，沙三段烃源岩在甾烷、萜烷谱图特征上表现为低γ蜡烷、低C35升藿烷、重排甾烷含量高、四甲基甾烷含量高的特征；另外规则甾烷特征方面具有C27、C28、C29呈不对称的“V”型分布特征，且C29甾烷含量低于C27甾烷含量。沙四段烃源岩具有高γ蜡烷、高C35升藿烷、低重排甾烷含量、低四甲基甾烷含量特征；规则甾烷含量特征方面具有C27、C28、C29呈近对称“V”型分布特征，C27甾烷含量与C29甾烷含量相当。

同时通过原油地化参数统计整理分析(图6)可以看出：垦利6-4区以及蓬莱25区原油样品呈现高C27重排甾烷含量、低C35升藿烷含量，为典型的“沙三特征”；渤中36区原油样品呈现低C27重排甾烷含量、高C35升藿烷含量的“沙四特征”，而蓬莱31区原油样品表现为沙三段和沙四段混源的特征。蓬莱25和垦利6-4区原油样品呈高四甲基甾烷含量、低γ蜡烷含量的“沙三特征”，渤中36区原油样品呈高γ蜡烷含量、低四甲基甾烷含量的“沙四特征”，蓬莱31区原油样品呈混源特征。值得一提的是，在图6-B上大部分渤中36区原油样品与蓬莱31区样品四甲基甾烷含量差别不大，表明渤中36区虽然整体是“沙四特征”但也不能排除有少量沙三段烃源岩的贡献。

3.2 烃源岩展布与原油类型的关系

结合前文优质烃源岩分布特征的认识，对优质烃源岩分布及其与不同地区原油类型分布特征之间的关系进行了探讨，从优质烃源岩与大中型油藏分布的平面叠合关系(图4)上看，规模性油气基本都围绕优质烃源岩分布；结合原油运移效应图版分析[22](图7)，原油运移效应不明显，基本都以成熟作用为主，据此认为原油近源展布，整体具有“源控”特征。但是，从不同层段烃源岩与不同类型原油的分布关系来看，不同地区也有所差异：垦利6-4和蓬莱25区主要发育沙三段优质烃源岩，沙四段优质烃源岩不发育，其原油类型也主要呈“沙三型”特征，明显受沙三段优质烃源岩控制。蓬莱31区同时发育沙四段烃源岩和沙三段优质烃源岩，其原油类型呈“混源特征”。渤中36区沙三段优质烃源岩较为发育，缺失沙四段地层，但该区原油却主要呈“沙四特征”，可以看出该区原油成因类型并不仅仅受优质烃源岩控制。

研究区油气运聚期发育较多的伸展走滑断裂，成藏规律十分复杂，原油类型除了受烃源岩控制外，同时也会受油源断层调整作用的影响。本文应用相关构造建模软件，分别统计出沟通沙三段烃源岩和沙四段烃源岩的油源断层断接厚度(烃源岩上覆盖层厚度减去油源断层断距即为盖层断接厚度)[23-24]。断接厚度可定量评价断裂对油气的垂向运移疏导能力[25-26]，其数值越小，表示油气突破上覆盖层向浅部运移和调整的能力就越强[27-29]。统计结果表明(图8)，蓬莱31区沙三段烃源岩上覆盖层断接厚度基本在200 m以内；而沙四段烃源岩上覆盖层断接厚度基本大于400 m，垂向运移的能力远远低于沙三段烃源岩。沙四段烃源岩生成的油气在垂向上以“源-断”式运移方式受阻的条件下更大概率地以“源-侧”式运移方式沿不整合面横向疏导，向高部位的渤中36区运移。这也是渤中36区虽然缺失沙四段地层，但是原油成因类型却整体呈“沙四型”的主要原因。

综合以上分析认为，研究区整体上具有明显的近源成藏特征，但是各构造区原油类型分布规律的主控因素有所差异：蓬莱25和垦利6-4区原油类型主要受优质烃源岩控制，而蓬莱31区和渤中36区原油类型及分布受油源断裂活动性和优质烃源岩联合控制。

4 结 论

a.研究区沙三段烃源岩品质整体较好，优质烃源岩主要分布于庙西中南洼南次洼、莱州湾东北洼以及黄河口东洼东部与庙西中南洼结合部；沙四段优质烃源岩主要分布于庙西中南洼南次洼。从油源角度看庙西中南洼南次洼垂向上同时发育沙三段和沙四段2套优质烃源岩，是下一步勘探的有利区带。

b.研究区原油主要来自于沙三段和沙四段烃源岩。沙三型原油主要分布于研究区北部的蓬莱25区和南部的垦利6-4区；混源型原油主要分布在蓬莱31区；沙四型原油主要分布在渤中36区。

c.研究区原油分布特征主要受优质烃源岩控制，具有明显的源控特征。但从不同层段烃源岩与不同类型原油的分布关系来看，各地区也有所差异：垦利6-4区和蓬莱25区主要受优质烃源岩控制，渤中36区原油类型及分布则受优质烃源岩和油源断层共同控制。