尚墨翰

（中國地質(zhì)大學(xué)（北京）地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京100083）

東濮凹陷已歷經(jīng)40多年的油氣勘探開發(fā)，于2004年進(jìn)入精細(xì)勘探階段，如何保持中長期儲(chǔ)量的持續(xù)增長以及油氣產(chǎn)量穩(wěn)定是目前面臨的重要問題。近年來，針對研究區(qū)的油氣勘探重點(diǎn)圍繞老區(qū)周邊實(shí)施滾動(dòng)勘探開發(fā)一體化部署，但對盆地油氣宏觀分布規(guī)律等研究的重視程度不夠，在一定程度上制約了對研究區(qū)油氣的長遠(yuǎn)、持續(xù)勘探。為此，筆者從盆地宏觀角度出發(fā)，對東濮凹陷的地質(zhì)結(jié)構(gòu)和沉積演化特點(diǎn)、油氣富集條件和分布規(guī)律進(jìn)行重新認(rèn)識，以期為研究區(qū)有利勘探目標(biāo)的研究、評價(jià)及優(yōu)選提供參考。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

東濮凹陷位于渤海灣盆地南緣臨清坳陷的東南部，為多旋回疊合盆地［1］；受北北東向西傾斷裂系和東傾斷裂系活動(dòng)的控制，具有東西分帶、南北分區(qū)的構(gòu)造—沉積格局，由東至西可劃分為蘭聊斷裂帶（陡坡帶）、東部洼陷帶、中央隆起帶、西部洼陷帶和西部斜坡帶；其基底為太古界變質(zhì)巖，沉積蓋層包括下古生界、上古生界、三疊系和新生界［2］。東濮凹陷自1975年濮參1井獲得高產(chǎn)工業(yè)油氣流以來，已發(fā)現(xiàn)19個(gè)油氣田，其中絕大多數(shù)發(fā)育于新生代，占其總探明石油地質(zhì)儲(chǔ)量的99.6%。研究區(qū)新生代主要發(fā)育6個(gè)構(gòu)造演化階段，分別為初期斷陷階段（沙四段沉積時(shí)期—沙三段4亞段沉積時(shí)期）、強(qiáng)烈斷陷階段（沙三段3亞段沉積時(shí)期—沙三段1亞段沉積時(shí)期）、萎縮階段（沙二段沉積時(shí)期）、穩(wěn)定下沉階段（沙一段沉積時(shí)期）、收縮階段（東營組沉積時(shí)期）和拗陷階段（新近紀(jì)）。

2 構(gòu)造—沉積演化對烴源巖發(fā)育的控制

2.1 構(gòu)造拉張及沉降強(qiáng)度

東濮凹陷新生代的構(gòu)造—沉積演化受地殼伸展變形和沉降變化的控制，每期拉張活動(dòng)相應(yīng)地引起基底的斷裂、構(gòu)造沉降和沉積發(fā)育。研究區(qū)古近系不同測線沉降量與拉張量的對比結(jié)果表明，其拉張量一般大于沉降量，二者大致成正相關(guān)。沉積上表現(xiàn)為在拉張活動(dòng)增強(qiáng)時(shí)期形成細(xì)粒泥頁巖沉積系列，拉張活動(dòng)衰減時(shí)期形成粗粒碎屑沉積系列。東濮凹陷良好的烴源巖主要發(fā)育于拉張活動(dòng)增強(qiáng)的沙三段沉積時(shí)期，粗粒碎屑沉積主要發(fā)育于拉張活動(dòng)衰減的沙二段沉積時(shí)期。

田在藝分析渤海灣盆地演化與油氣潛力關(guān)系時(shí)認(rèn)為，有機(jī)質(zhì)的豐度與拉張量和沉降量的比值具有密切關(guān)系［2］。如果拉張量與沉降量的比值過大，則沉積充填很大程度上處于弱氧化或氧化條件下的淺水環(huán)境，不利于有機(jī)質(zhì)保存，發(fā)育烴源巖的豐度一般較低；如果拉張量與沉降量的比值較小，則有機(jī)質(zhì)的豐度較高，生油潛力較大。但值得注意的是拉張量和沉降量未與沉積時(shí)期相聯(lián)系，忽略了時(shí)間在有機(jī)質(zhì)保存過程中的作用，因此，不同沉積時(shí)期的拉張速率與斷陷速率的比值更能真實(shí)地反映構(gòu)造—沉積演化與烴源巖發(fā)育的關(guān)系。對東濮凹陷沙三段沉積時(shí)期主要斷層的拉張速率與斷陷速率比值的分析結(jié)果表明（表1），其北部地區(qū)拉張速率與斷陷速率的比值相對較小，多小于1，而南部地區(qū)拉張速率與斷陷速率的比值相對較大，多大于1；反映在沙三段沉積時(shí)期研究區(qū)北部的拉張速率小而斷陷速率較大，有利于烴源巖的發(fā)育，而南部地區(qū)的烴源巖發(fā)育則相對較差。其中，蘭聊斷裂帶南部及研究區(qū)南部黃河和馬廠斷裂帶拉張速率與斷陷速率的比值具有向南增大的特征，其控制洼陷的生油潛力亦向南變差，即葛崗集—固陽洼陷和孟崗集洼陷東部具有北部烴源巖發(fā)育好于南部的特征；但長垣斷層為控制孟崗集洼陷西部的斷層，其自南向北拉張速率與斷陷速率的比值逐漸增大，因此孟崗集洼陷西部生油條件應(yīng)為其南部好于北部。

表1 東濮凹陷自北向南主要斷層不同沉積時(shí)期拉張速率與斷陷速率的比值

2.2 火山巖分布

蒂索等通過對世界陸內(nèi)張性盆地的研究后指出，火山巖的發(fā)育與富含有機(jī)質(zhì)的潛在烴源巖的發(fā)育成反比［3］。這可能是由于火山巖的發(fā)育反映盆地演化過程中存在巖漿的上拱作用，大量巖漿溢出或噴發(fā)活動(dòng)可能導(dǎo)致地殼構(gòu)造、沉積表面的固結(jié)或連接，影響了斷陷沉降的繼續(xù)進(jìn)行，或造成斷陷沉降中心的轉(zhuǎn)移，不能形成持續(xù)沉降和沉積，從而影響烴源巖的穩(wěn)定、持續(xù)發(fā)育。鉆井資料揭示，東濮凹陷南部地區(qū)多套層系發(fā)育火山巖（主要為玄武巖），地震資料也反映出大面積分布的火山巖，因此可能導(dǎo)致研究區(qū)南部地區(qū)烴源巖發(fā)育要差于北部地區(qū)。

3 構(gòu)造—沉積演化對儲(chǔ)層發(fā)育的影響

東濮凹陷為克拉通內(nèi)斷陷盆地，其母巖為碳酸鹽巖和碎屑巖，經(jīng)過分化、剝蝕、再搬運(yùn)后巖性變得更細(xì)；但碎屑物再沉積的凈化作用和超高壓（不均衡壓實(shí)、水熱增壓與烴類的大量生成、較好的封閉層與成巖環(huán)境）作用仍保留一定的孔隙，且大多為次生孔隙［4-5］。

研究區(qū)古近系發(fā)育不同類型的沉積體系（圖1）。在西部斜坡帶，由于地形坡度相對較緩，主要發(fā)育辮狀河三角洲沉積體系；西部洼陷帶和東部洼陷帶主要發(fā)育灘壩、濁積扇和湖底扇沉積體系；受氣候和物源供給雙重因素控制，在中央隆起帶發(fā)育三角洲和辮狀河三角洲沉積體系，部分地區(qū)發(fā)育鹽湖沉積體系；蘭聊斷裂帶（陡坡帶）主要發(fā)育扇三角洲和水下扇沉積體系，如毛崗和白廟扇三角洲沉積。自北向南，研究區(qū)的構(gòu)造沉降整體呈現(xiàn)減小的趨勢，受其影響可容納空間也呈現(xiàn)由北向南減小的趨勢。此外，南部地區(qū)的物源供給大于北部地區(qū)，造成研究區(qū)南、北沉積體系存在差異，主要表現(xiàn)在西部斜坡帶和中央隆起帶。研究區(qū)北部地區(qū)的可容納空間較大，水體較深，以發(fā)育三角洲前緣亞相為主；南部地區(qū)由于物源供給量大，可容納空間較小，水體較淺，主要以辮狀河三角洲垂向加積為主。

東濮凹陷沙四段—沙三段砂巖經(jīng)歷了強(qiáng)烈的壓實(shí)、膠結(jié)、溶蝕、交代和再溶蝕的改造過程，保留的原生孔隙極少，有效儲(chǔ)層的儲(chǔ)集空間主要為次生孔隙。鏡下可見石英、長石次生加大從碎屑邊緣開始向粒間孔隙方向逐漸生長，導(dǎo)致原始粒間孔隙的空間不斷縮小，形成不規(guī)則的多邊形殘余粒間孔。次生孔隙是儲(chǔ)層在成巖過程中形成的，為研究區(qū)沙四段—沙三段砂巖的重要儲(chǔ)集空間，以溶蝕型孔隙為主，主要為碎屑顆粒的粒緣溶解、填隙物的部分或徹底溶解產(chǎn)生的粒間孔隙。

圖1 東濮凹陷沉積充填模式

4 構(gòu)造—沉積演化對蓋層發(fā)育的影響

東濮凹陷的區(qū)域性蓋層主要為大面積穩(wěn)定分布的位于多套鹽巖與砂巖之間的深湖、半深湖相厚層泥頁巖。研究區(qū)北部地區(qū)發(fā)育6套鹽膏層，自下而上分別為文23鹽巖（沙四段上亞段）、沙三段4亞段鹽巖、衛(wèi)城下鹽巖（沙三段3亞段）、文9鹽巖（沙三段2亞段）、沙二段上亞段鹽巖及沙一段鹽巖；主要分布于以文留和衛(wèi)城構(gòu)造為中心的區(qū)域，且各套鹽巖的厚度和分布范圍具有較大差異；研究區(qū)鹽巖的發(fā)育除受凹陷邊緣碎屑補(bǔ)給影響之外，還明顯受控于成鹽期的同沉積大斷層，其中衛(wèi)城下鹽巖（沙三段3亞段）、文9鹽巖（沙三段2亞段）、沙二段上亞段鹽巖及沙一段鹽巖的發(fā)育與深層氣的聚集成藏密切相關(guān)［6］。由于鹽巖比較致密，孔喉半徑較小，排替壓力較高，因此易形成異常高壓帶，有利于油氣的形成和保存。

研究區(qū)沙三段2—4亞段各湖泛時(shí)期沉積的厚層泥巖或膏泥巖也是較好的蓋層［7］，且北部地區(qū)的泥巖或膏泥巖厚度大于南部地區(qū)；北部地區(qū)泥巖厚度最大的區(qū)域位于西部洼陷帶，向東逐漸變薄；南部地區(qū)泥巖厚度最大的區(qū)域位于東部洼陷帶，向西逐漸變薄。文明寨和衛(wèi)城地區(qū)沙二段上亞段和沙一段均發(fā)育較厚的泥巖和膏泥巖，沙三段烴源巖層也是蓋層，且具備生、蓋條件，可形成多套含油層系；在新霍以南地區(qū)，沙二段上亞段泥巖變?yōu)樯?、泥巖互層沉積，作為蓋層的條件明顯變差或已不具備封堵條件；向南至馬廠和三春集地區(qū)，由于東營組沉積末期的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，造成沙二段以上地層嚴(yán)重剝蝕，缺失沙二段上亞段和沙一段蓋層，其沙三段4亞段和3亞段的油氣聚集成藏主要是由沙三段烴源巖作為蓋層。

東濮凹陷沙三段蓋層泥巖樣品的實(shí)測結(jié)果表明，其總孔隙體積和孔徑較小，孔隙度和滲透率較低，比表面積和排替壓力較大；平均總孔隙體積為0.021 m3，平均孔徑為5.65 nm，孔隙度平均值為5.49%，滲透率平均值為0.014×10-3μm3，比表面積均大于10.5 m2/g，排替壓力均大于10 MPa，表明該套泥質(zhì)蓋層具有良好的封蓋能力。

5 構(gòu)造—沉積演化與油氣運(yùn)聚的關(guān)系

東濮凹陷是由眾多單元半地塹以不同的聯(lián)結(jié)和疊置方式組合而成的［8］。除西部地區(qū)的部分區(qū)域和沙二段以后的構(gòu)造格局表現(xiàn)為西斷東超特征之外，多數(shù)半地塹構(gòu)造表現(xiàn)為東斷西超的特征；且東部走滑深大斷裂（蘭聊斷層）對東濮凹陷的控制作用，導(dǎo)致其地質(zhì)結(jié)構(gòu)在宏觀上表現(xiàn)為東斷西超，地層具有東厚西薄、東深西淺的特征。構(gòu)造—沉積演化在很大程度上控制了研究區(qū)的水動(dòng)力環(huán)境，對盆地的油氣運(yùn)聚具有極大的影響［9-10］。

圖2 東濮凹陷壓力系數(shù)變化趨勢

東濮凹陷屬于壓實(shí)流盆地，盆地深部整體處于高壓體系，自下而上發(fā)育超壓帶、過渡壓力帶和正常壓力帶（圖2）；且不同洼陷由于沉積和成烴演化的差異，其超壓帶發(fā)育的深度亦存在差異。不同的水動(dòng)力環(huán)境具有不同的地層水特征，過渡壓力帶和超壓帶的地層水為CaCl2型，水動(dòng)力條件較弱，油氣保存條件較好；正常壓力帶往往對應(yīng)于地層水開啟帶，地層水為混合水型，氯離子含量低，總礦化度為1 000～5 000 mg/L，水動(dòng)力條件較強(qiáng)，不利于油氣的保存。此外，盆地沉降中心的水頭值大于邊緣部位，因此研究區(qū)地下水的平面運(yùn)動(dòng)趨勢為自盆地沉降中心向邊緣部位流動(dòng)。由于東濮凹陷為極不對稱的半地塹盆地，所以地下水的運(yùn)動(dòng)方式也是極不對稱的，以自東向西運(yùn)動(dòng)占絕對優(yōu)勢。研究區(qū)的油氣運(yùn)移受浮力作用影響，其總體趨勢是由盆地沉降中心的較深部位向盆地較淺和邊緣部位呈發(fā)散狀離心式流動(dòng)，因此使東濮凹陷主要形成單邊聚油的油氣運(yùn)聚特征。

6 油氣成藏模式

東濮凹陷構(gòu)造—沉積及生烴演化的分析結(jié)果表明，在沙三段1亞段沉積晚期至沙二段沉積早期，由于研究區(qū)整體向北抬升，導(dǎo)致北部地區(qū)地層翹起；而沙三段3和4亞段烴源巖在沙一段沉積時(shí)期進(jìn)入生烴期，在沙一段沉積末期以及東營組沉積時(shí)期之后，烴源巖進(jìn)入過成熟階段，生成大量凝析油、濕氣和干氣［11］；因此，大量生成的油氣向研究區(qū)北部大規(guī)模運(yùn)移，致使北部地區(qū)的油氣相對于南部地區(qū)更為富集，如中央隆起帶北部的探明石油和天然氣地質(zhì)儲(chǔ)量分別占東濮凹陷總探明石油和天然氣地質(zhì)儲(chǔ)量的79%和76%。

東濮凹陷各構(gòu)造單元具有不同的油氣成藏模式（圖3）。中央隆起帶為研究區(qū)規(guī)模最大的繼承性隆起，圈閉發(fā)育，兩側(cè)為凹陷主要的生油洼陷，有利于油氣聚集成藏；其探明石油和天然氣地質(zhì)儲(chǔ)量分別占東濮凹陷總探明石油和天然氣地質(zhì)儲(chǔ)量的84%和94%，為凹陷主要的油氣富集區(qū)帶，主要發(fā)育構(gòu)造和構(gòu)造-巖性油氣藏。西部斜坡帶發(fā)育大量的順向斷層，且東側(cè)為柳屯—海通集生油洼陷，有利于油氣的側(cè)向運(yùn)聚，具有良好的油氣成藏條件；西部斜坡帶的探明石油地質(zhì)儲(chǔ)量占東濮凹陷總探明石油地質(zhì)儲(chǔ)量的13%，也是研究區(qū)主要的油氣富集區(qū)帶之一，主要發(fā)育構(gòu)造、構(gòu)造-巖性和地層油氣藏。受東部邊界蘭聊斷層走滑性質(zhì)及物源供給影響，研究區(qū)陡坡帶和洼陷帶的儲(chǔ)層發(fā)育相對較差，主要形成巖性油氣藏，探明石油地質(zhì)儲(chǔ)量整體偏低，是下步油氣勘探的主要方向之一，應(yīng)進(jìn)一步深入研究。

圖3 東濮凹陷油氣成藏模式

7 結(jié)束語

東濮凹陷具有東西分帶、南北分區(qū)的構(gòu)造—沉積特征，造成其內(nèi)部的生油潛力和油氣分布存在較大差異，油氣主要分布于凹陷北部地區(qū)的中央隆起帶和西部斜坡帶。沙三段沉積時(shí)期研究區(qū)北部的拉張速率小而斷陷速率大，且火山巖不發(fā)育，有利于烴源巖的大規(guī)模發(fā)育，而南部地區(qū)則相對不利于烴源巖的大量發(fā)育。東濮凹陷發(fā)育異常壓力，從洼陷帶向中央隆起帶和西部斜坡帶，其壓力逐漸降低，有利于油氣在浮力作用下由盆地沉降中心的較深部位向盆地較淺和邊緣部位呈發(fā)散狀離心式流動(dòng)，主要形成單邊聚油的油氣運(yùn)聚特征。綜合中國東部斷陷盆地具有從盆地邊緣常壓地層油氣藏和構(gòu)造油氣藏—斜坡帶過渡壓力構(gòu)造-巖性油氣藏或巖性-構(gòu)造油氣藏—洼陷帶超壓巖性油氣藏的宏觀有序的分布特征，認(rèn)為研究區(qū)洼陷帶向斜坡帶或中央隆起帶的過渡帶的隱蔽型油氣藏是下步深化油氣勘探的主要研究方向之一，且近年來針對過渡帶的油氣勘探已取得初步成果，如杜橋白地區(qū)前8塊和胡慶一臺(tái)階胡96塊的構(gòu)造-巖性油氣藏已分別探明石油地質(zhì)儲(chǔ)量719×104和253×104t，均證實(shí)隱蔽油氣藏具有較大的勘探潛力，應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行深化研究。

［1］ 李鵬舉，盧華復(fù)，施央申.渤海灣盆地東濮凹陷的形成及斷裂構(gòu)造研究［J］.南京大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，1995，31（1）：128-139.

［2］ 田在藝.中國新生代地洼構(gòu)造與油氣成藏［J］.大地構(gòu)造與成礦學(xué)，1990，14（3）：191-201.

［3］ 蒂索B P，威爾特D H.石油形成和分布［M］.2版.徐永元，徐濂，郝石生，等，譯.北京：石油工業(yè)出版社，1989.

［4］ 何建國，蓋東玲，張加友.東濮凹陷油氣藏成藏規(guī)律研究［J］.西南石油學(xué)院學(xué)報(bào)，2004，24（6）：15-17.

［5］ 慕小水，何鋒，顧勤，等.渤海灣盆地東濮凹陷濮衛(wèi)洼陷帶復(fù)雜巖性油氣藏形成條件與成藏規(guī)律［J］.石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，2009，31（5）：472-477.

［6］ 孫波，蔣有錄，張善文，等.東濮凹陷北部膏鹽巖分布特征及其對地層溫度的影響［J］.油氣地質(zhì)與采收率，2012，19（1）：28-30.

［7］ 王東曄.東濮凹陷北部深層異常高壓形成機(jī)理及對有機(jī)質(zhì)熱演化的抑制作用［J］.油氣地質(zhì)與采收率，2013，20（3）：33-36.

［8］ 孫思敏，彭仕宓.東濮凹陷長垣斷層的生長特征與半地塹演化［J］.石油與天然氣地質(zhì)，2003，24（2）：123-125.

［9］ 紀(jì)友亮，趙澄林，劉孟慧.東濮凹陷地層流體的熱循環(huán)對流與成巖圈閉的形成［J］.石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，1995，17（1）：8-16.

［10］ 王學(xué)軍，蘇惠，曾濺輝，等.東濮凹陷西部斜坡帶長垣斷層封閉性及其輸導(dǎo)模式［J］.油氣地質(zhì)與采收率，2012，19（4）：5-9.

［11］ 張劍君，王中良，王洪琴.東濮凹陷油氣藏封閉條件研究［J］.斷塊油氣田，1998，6（1）：17-21.