石文龍，李慧勇，茆利，胡賀偉，步少峰

（中海石油（中國）有限公司天津分公司，天津300452）

沙南凹陷位于渤海西部海域，東西兩側(cè)與渤中、歧口2 富生烴凹陷相連，屬于新生代發(fā)育起來的北斷南超的箕狀凹陷。該凹陷已累計(jì)鉆井20 余口，一直沒有發(fā)現(xiàn)商業(yè)規(guī)模油氣田，勘探潛力備受質(zhì)疑，尤其是對(duì)烴源巖的供烴能力和沙河街組的儲(chǔ)層發(fā)育程度。為此，本文結(jié)合新采集的三維地震資料，對(duì)西洼的凹陷結(jié)構(gòu)、成藏條件以及已鉆構(gòu)造的成藏特征進(jìn)行了深入研究，明確了沙南凹陷西洼的成藏主控因素，優(yōu)選出有利勘探區(qū)帶。

1 地質(zhì)概況

沙南凹陷西側(cè)以歧口18-1，18-2 構(gòu)造上升盤基底隆起為界，東側(cè)以曹妃甸18-1，18-2 及渤中19-4 構(gòu)造脊底構(gòu)造基為界，整體上為一個(gè)新生代發(fā)育起來的狹長型東西走向的開放性凹陷。該凹陷以中生界為基底，自下而上發(fā)育的地層有孔店組、沙河街組、東營組、館陶組、明化鎮(zhèn)組以及第四系，其中東三段、沙一段和沙三段為本區(qū)3 套主要烴源巖。

凹陷中間發(fā)育了一條近南北走向的構(gòu)造脊，該構(gòu)造脊南起埕北油田東側(cè)，向北一直延伸到沙壘田凸起，把沙南凹陷分為東、西2 個(gè)次洼［1］，西洼具有北斷南超的構(gòu)造特征（見圖1）。

西洼整體上受控于凹陷中間一條東西走向且長期活動(dòng)的拉張性斷層，該斷層在沙河街組晚期開始活動(dòng)，到了東三段，活動(dòng)進(jìn)一步加強(qiáng)，形成一個(gè)東西走向的中央構(gòu)造脊。依附于該構(gòu)造脊，在其上、下盤形成了一系列構(gòu)造圈閉，習(xí)慣上稱為沙中構(gòu)造帶。以該構(gòu)造帶為界，西洼又可以分為3 個(gè)更次級(jí)的小洼陷（A，B，C）。A洼是主要生烴凹陷，沉積面積較大，具有典型的箕狀特征，沉積了厚層沙河街組地層。B 洼與C 洼面積較小，為2 個(gè)沙河街組末期形成的相對(duì)獨(dú)立的小洼陷。

2 油氣成藏特征

2.1 油藏分布特征

在沙南凹陷西洼所鉆20 余口井中，共鉆遇9 個(gè)構(gòu)造，其中沙中構(gòu)造帶鉆井15 口，鉆遇7 個(gè)構(gòu)造。發(fā)現(xiàn)的6 個(gè)含油氣構(gòu)造全部在沙中構(gòu)造帶，其中3 個(gè)位于構(gòu)造帶上升盤，3 個(gè)位于下降盤。這些含油氣構(gòu)造充滿度較低，最高為40%，最低為11%，平均圈閉充滿度僅為30%，單個(gè)儲(chǔ)量規(guī)模較小，均未達(dá)到商業(yè)開發(fā)規(guī)模。

2.2 油氣藏儲(chǔ)蓋組合特征

沙南凹陷西洼主要發(fā)育5 套儲(chǔ)蓋組合，自上而下分別為：明下段河流相泥巖蓋層與河道砂體儲(chǔ)層；館陶組中部泥巖蓋層與下部厚層辮狀河砂礫巖；東二上段自身泥巖蓋層與辮狀河三角洲砂體；東下段厚層泥巖蓋層與沙一、沙二段儲(chǔ)層；沙三段自身泥巖蓋層與扇三角洲砂體。其中，沙一、沙二段儲(chǔ)層與東下段蓋層的儲(chǔ)蓋組合為一套重要的儲(chǔ)蓋組合，沙中構(gòu)造帶下降盤的探井在東下段泥巖蓋層以下儲(chǔ)層中均見到良好的油氣顯示。但是，由于受沉積相帶的控制，沙中構(gòu)造的大部分鉆探井在沙一、沙二段沒有鉆遇較好儲(chǔ)層，單層儲(chǔ)層厚度較小，以細(xì)砂巖—泥質(zhì)粉砂巖巖性為主，儲(chǔ)層橫向變化較大，連通性較差，影響了油氣成藏的規(guī)模。在明下段、東營組見到了油氣顯示，但沒有發(fā)現(xiàn)油氣藏。已發(fā)現(xiàn)的油氣主要成藏于沙二段，沙三段和館陶組只有少量的油氣發(fā)現(xiàn)。

2.3 油氣運(yùn)聚特征

在東三段、沙一段、沙三段3 套烴源巖中，沙三段烴源巖分布范圍最廣，沉積厚度最大，對(duì)沙南凹陷西洼油氣成藏起著主要供烴作用。由3 個(gè)小次洼生成的油氣，可以通過不整合面、連通性地層以及開啟性斷層運(yùn)移到圈閉中聚集成藏。

沙中構(gòu)造帶上升盤西側(cè)的曹妃甸13-1 含油構(gòu)造，在沙一、沙二、沙三段均有油氣成藏，主要含油層位為沙一、沙二段。油氣主要來自C 次洼的沙三段油源，成藏類型為自生自儲(chǔ)。油氣一部分是由烴源巖生成，直接通過一次運(yùn)移進(jìn)入到儲(chǔ)層中，另一部分是通過層間斷層或長期活動(dòng)的斷層與砂體耦合運(yùn)移到圈閉中成藏。

上升盤東側(cè)的曹妃甸14-2 含油構(gòu)造，含油層位為沙二段與館陶組。其中沙二段是主要的含油層系，油氣主要來自B 次洼的沙三段油源供應(yīng)，通過斷層與砂體耦合運(yùn)移到圈閉中。館陶組油氣主要通過晚期活動(dòng)的斷層與館陶組厚層砂巖耦合運(yùn)移到圈閉中聚集成藏。

位于沙中構(gòu)造帶下降盤的3 個(gè)含油構(gòu)造 （曹妃甸14-1S，14-5，15-3），其油氣主要成藏于沙二段，沙三段頂部也有少量油氣層發(fā)現(xiàn)，油氣運(yùn)聚條件基本相同，均來自近源的沙三段與沙一段，為自生自儲(chǔ)型油氣藏。

2.4 油氣成藏模式

位于沙中構(gòu)造上升盤的油氣藏，主要成藏層位為古近系沙河街組，油藏類型主要以構(gòu)造層狀為主，館陶組為受構(gòu)造控制的塊狀油藏；位于下降盤的3 個(gè)含油構(gòu)造，由于目的層段儲(chǔ)層較薄，橫向變化較快，因此均為受構(gòu)造控制的構(gòu)造-巖性油藏。

3 成藏主控因素分析

接，有的與館陶組厚層砂礫巖對(duì)接，整體側(cè)封情況都不理想。雖然這些圈閉處于生烴凹陷中間，供烴條件比較有利，但由于受圈閉條件限制，這種圈閉形成的油藏充滿度較低，影響了油氣的進(jìn)一步富集。

沙中構(gòu)造帶構(gòu)造的獨(dú)特性決定了該區(qū)圈閉的主要發(fā)育類型，而在沙中構(gòu)造帶以外的區(qū)域，圈閉類型將會(huì)與之有很大的差異，圈閉的有效性會(huì)有很大提高。

沙中構(gòu)造帶是一個(gè)后期構(gòu)造反轉(zhuǎn)的凹中隆起，其上發(fā)育較大規(guī)模的構(gòu)造圈閉，一直被認(rèn)為具有較好的勘探前景，因此，西洼的鉆井基本都集中在這一帶。但是，經(jīng)過幾年的鉆探，雖然幾乎每口井都有油氣發(fā)現(xiàn)，可結(jié)果并不理想，沒有取得規(guī)模性的商業(yè)發(fā)現(xiàn)，使整個(gè)西洼的勘探潛力受到質(zhì)疑［2-6］。

3.1 烴源巖質(zhì)量

由于沙南西洼鉆探情況整體不理想，普遍的觀點(diǎn)認(rèn)為沙南凹陷西洼是一個(gè)非富烴凹陷，生烴能力受到質(zhì)疑。然而，西洼的3 套烴源巖中，尤其是沙河街組烴源巖，總有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)3.0%～4.0%，并以Ⅱ1型干酪根為主，為好—很好的烴源巖類型。東三段總有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5%，有機(jī)質(zhì)豐度好，烴源巖類型為Ⅰ—Ⅱ1，主要以Ⅱ1型為主，屬于好的烴源巖（見圖2）。

沙南凹陷西洼生烴門限深度在2 500～2 800 m，平均排烴門限深度約為3 000 m。目前3 套烴源巖的深度基本都處于生烴門限以下，其中沙三段主力烴源巖埋藏最深，成熟度最高，分布范圍也較廣，沉積中心泥巖厚度達(dá)500 m 以上?？傮w來看，西洼的烴源巖具有較好的生烴潛力，不能因?yàn)殂@探情況的不理想而懷疑其生烴能力，進(jìn)而懷疑整個(gè)凹陷的勘探潛力。

圖2 沙南凹陷西洼烴源巖特征

3.2 圈閉的有效性

影響該圈閉油氣充滿度的原因有2 個(gè)： 一是凹陷的供烴能力差，沒有足夠的油氣供應(yīng)圈閉成藏；二是圈閉的有效性差，運(yùn)移來的油氣不能得到很好的保存，產(chǎn)生二次運(yùn)移，散失到別處。對(duì)該區(qū)烴源巖分析可知，沙南西洼具有良好的烴源條件，因此，導(dǎo)致沙中構(gòu)造帶所鉆圈閉油氣充滿度較低的主要原因，應(yīng)是這些油藏的圈閉有效性較差。

目前沙中構(gòu)造帶上所鉆的圈閉，主要集中在東西走向主斷裂的上升盤，受南側(cè)長期繼承性活動(dòng)的基底隆起邊界斷層控制，主要為斷背斜或斷塊圈閉。這種類型的圈閉有效性，主要取決于上升盤的儲(chǔ)層與下降盤不同巖性地層的對(duì)接情況。對(duì)已鉆圈閉主要目的層的斷層側(cè)封性分析結(jié)果表明，油藏主要目的層——沙二段的儲(chǔ)層，有的與下降盤東二段上部厚層砂巖儲(chǔ)層對(duì)

3.3 沙河街組儲(chǔ)層的發(fā)育程度

沙中構(gòu)造沒有形成較大規(guī)模的油氣藏，除了圈閉的有效性因素以外，還受沙河街組儲(chǔ)層的發(fā)育程度影響［7-9］。例如，沙中構(gòu)造帶南側(cè)下降盤的曹妃甸15-3，14-1S，14-5 構(gòu)造，雖然鉆井揭示古近系油氣顯示非?；钴S，只要是儲(chǔ)層基本就有油氣顯示，測(cè)井解釋了多個(gè)油層，取樣也取到了油和天然氣，測(cè)試也獲得較高產(chǎn)能，但由于沙河街組儲(chǔ)層均以薄互層砂巖為主，儲(chǔ)層橫向分布不穩(wěn)定，導(dǎo)致這些構(gòu)造整體成藏規(guī)模較小。

目前沙中構(gòu)造帶鉆井主要分布在上升盤，鉆井揭示的沙二段儲(chǔ)層不理想，主要是沙中構(gòu)造帶距離南北兩側(cè)物源區(qū)都比較遠(yuǎn)，加上早期的構(gòu)造反轉(zhuǎn)使北側(cè)上升盤在沙二段時(shí)期構(gòu)造位置相對(duì)較高，南北兩側(cè)的物源都很難大量運(yùn)載到該構(gòu)造帶之上，使其處于不利儲(chǔ)層發(fā)育相帶上。

在沙三早期，沙南凹陷西洼的雛形已基本形成，沙中構(gòu)造帶還是一個(gè)較小的水下基底隆起。此時(shí)，沙壘田凸起為北側(cè)物源供給區(qū)，南側(cè)的埕子口凸起和埕北低凸起連在一起，形成南部物源區(qū)，該時(shí)期在凹陷南側(cè)主要以辮狀河三角洲沉積為主，北側(cè)斜坡區(qū)主要為扇三角洲沉積（見圖3a）。到了中晚期，湖盆面積增大，湖水明顯加深，該時(shí)期沙南凹陷西洼沉積了厚層的暗色泥巖，富含大量的有機(jī)質(zhì)，成為該區(qū)主要的烴源巖。

在沙二時(shí)期，湖盆面積進(jìn)一步增大，沙壘田凸起、埕子口凸起出露地表面積仍較大，埕北低凸起部分出露地表，為沙南西洼提供物源供給。該時(shí)期湖盆可容納空間比沙三段要小，湖水相對(duì)較淺，碎屑物可以搬運(yùn)較遠(yuǎn)的距離，在西洼發(fā)育了大范圍的辮狀河三角洲沉積（見圖3b）。尤其是來自沙壘田凸起的物源，可以沿著沙中構(gòu)造帶的斷裂調(diào)節(jié)帶繼續(xù)向南側(cè)搬運(yùn)，使北側(cè)物源的影響向南延伸更遠(yuǎn)，辮狀河三角洲分布的范圍更廣。例如曹妃甸14-5-1 井，該井雖然位于沙中構(gòu)造帶的南側(cè)下降盤，接近凹陷的沉積中心位置，但由于處在沙中構(gòu)造帶斷裂調(diào)節(jié)帶下降盤的水下河道上，沙二段鉆遇儲(chǔ)層比例高達(dá)62.5%。因此，在沙中構(gòu)造帶南北兩側(cè)距離物源較近的斜坡區(qū)，沙河街組的儲(chǔ)層應(yīng)發(fā)育較好。勢(shì)指向區(qū)，但由于北側(cè)上升盤靠近烴源巖的沙河街組地層與南側(cè)下降盤的東二段上部及館陶組砂巖對(duì)接，油氣很難得以規(guī)模性保存；因此，在該構(gòu)造帶上盡管有油氣發(fā)現(xiàn)，但圈閉充滿度較低，成藏規(guī)模較小。

圖3 沙南凹陷古近系主要目的層段沉積相

3.4 凹陷類型

從流體勢(shì)角度分析，烴源巖上傾方向?yàn)橛蜌膺\(yùn)移的低勢(shì)區(qū)［10］，理想狀態(tài)下，油氣會(huì)從凹陷的沉積中心以分隔槽為界向四周斜坡區(qū)運(yùn)移。凹陷周邊凸起區(qū)，是油氣運(yùn)移的最終目標(biāo)區(qū)，在環(huán)生烴凹陷的凸起區(qū)，一般都能發(fā)現(xiàn)大油田就是很好的證明。凹陷的類型決定了烴源巖的產(chǎn)狀，烴源巖的產(chǎn)狀又決定了油氣運(yùn)移的方向。因此，不同的凹陷類型向各個(gè)斜坡區(qū)運(yùn)移的油氣資源量是不一樣的。油氣順著烴源巖的產(chǎn)狀向南北兩側(cè)斜坡區(qū)運(yùn)移，但洼陷的結(jié)構(gòu)決定了洼陷南側(cè)斜坡區(qū)為油氣運(yùn)移的優(yōu)勢(shì)指向區(qū)。

沙中構(gòu)造帶被3 個(gè)小生烴次洼夾持，但A 洼的油氣主要向南側(cè)斜坡區(qū)運(yùn)移，向構(gòu)造帶上升盤運(yùn)移的量十分有限。雖然沙中構(gòu)造帶是B 洼、C 洼油氣運(yùn)移的優(yōu)

3.5 斷裂活動(dòng)期次

斷層對(duì)油氣的保存與運(yùn)移至關(guān)重要［11-13］，斷層活動(dòng)能對(duì)已形成的油氣藏起到破壞作用，同時(shí)也對(duì)新油氣藏的形成起到油氣再分配作用。由于斷層的長期活動(dòng)，古近系烴源巖生成的油氣可能被運(yùn)移到新近系。晚期活動(dòng)的斷層和連通性砂體，相互耦合組成有效輸導(dǎo)體系，使油氣在新近系圈閉中聚集成藏。因此，長期活動(dòng)斷層的發(fā)育程度，決定了新近系油氣成藏的規(guī)模及油氣的富集程度［14-15］。

在沙中構(gòu)造帶，僅有1 口井在館陶組有少量的油氣成藏，主要是因?yàn)樵阢@井區(qū)域長期活動(dòng)的斷層十分有限，油氣向上運(yùn)移的路徑不暢。因此，在長期活動(dòng)斷層發(fā)育的區(qū)域，新近系應(yīng)具有良好的勘探潛力。在沙南凹陷西洼，除了凹陷南北兩側(cè)的邊界斷層以及沙中構(gòu)造帶的主斷裂外，在曹妃甸14-5 構(gòu)造南側(cè)，不但早、晚期斷層十分發(fā)育，而且還發(fā)育了多條近東西走向的長期活動(dòng)斷層。這些斷層大都向下斷穿沙河街組，向上斷穿第四系。這些長期活動(dòng)斷層對(duì)新近系圈閉起到很好的油氣輸導(dǎo)作用，而晚期活動(dòng)的斷層又可以對(duì)運(yùn)移到淺層的油氣起到再分配作用，有利于油氣在新近系規(guī)模性成藏。

4 有利勘探區(qū)帶預(yù)測(cè)

有利勘探區(qū)帶，一定是在油氣運(yùn)移的優(yōu)勢(shì)指向區(qū)，且具備有效儲(chǔ)存條件的圈閉［16-18］。在沙南凹陷西洼，受北斷南超的凹陷類型控制，油氣主要向南北兩側(cè)斜坡區(qū)運(yùn)移。據(jù)此分析認(rèn)為，沙南凹陷西洼有2 個(gè)比較有利的區(qū)帶，即南側(cè)斜坡區(qū)和北側(cè)斜坡區(qū)。

4.1 沙南凹陷西洼南側(cè)斜坡區(qū)

該區(qū)主要是指沙中構(gòu)造帶下降盤以南的區(qū)域，不但是A 洼油氣的主要運(yùn)移方向，B，C 兩個(gè)小次洼的油氣也可以通過連通性地層運(yùn)移到該區(qū)域。該區(qū)古近系主要發(fā)育受構(gòu)造控制的斷背斜、構(gòu)造-地層圈閉、地層超覆圈閉。其中：構(gòu)造-地層圈閉、地層超覆圈閉主要發(fā)育在靠近南側(cè)凸起邊界斷層的下降盤或是靠近湖盆邊界的緩坡區(qū)；斷背斜主要受斷層控制，主要發(fā)育在長期活動(dòng)斷層發(fā)育的區(qū)域。這些圈閉靠近南側(cè)凸起物源區(qū)，處于有利的儲(chǔ)層發(fā)育相帶，油氣可以通過不整合面和早期斷層運(yùn)移到圈閉中聚集成藏。新近系主要發(fā)育構(gòu)造-巖性圈閉，這些圈閉主要發(fā)育在曹妃甸14-5 構(gòu)造以南長期活動(dòng)斷層發(fā)育區(qū)域，具有較大構(gòu)造背景與良好的儲(chǔ)蓋組合條件，勘探潛力較大。

4.2 沙南凹陷西洼北側(cè)斜坡區(qū)

該區(qū)主要指沙壘田凸起南側(cè)下降盤的斜坡區(qū)域，主要發(fā)育古近系斷背斜、構(gòu)造-地層圈閉。這些圈閉距離北側(cè)物源區(qū)較近，具有良好的儲(chǔ)層條件。同時(shí)，在凸起上發(fā)現(xiàn)的油田證實(shí)，有來自沙南凹陷的油源貢獻(xiàn)。這些處于油氣運(yùn)移路徑上的圈閉，具有優(yōu)先捕獲油氣的條件，勘探潛力較大。

5 結(jié)論

1）沙中構(gòu)造帶鉆探失利的主要原因有：圈閉有效性差，沙河街組儲(chǔ)層不發(fā)育且橫向變化較快。一直圍繞沙中構(gòu)造帶實(shí)施鉆探，是沙南凹陷西洼沒有取得較大突破的重要原因。

2）沙南凹陷西洼的兩側(cè)斜坡區(qū)，是比較有利的勘探區(qū)帶，具有良好的成藏條件，在古近系與新近系發(fā)育多種類型圈閉，具有良好的儲(chǔ)蓋組合，可能是一個(gè)取得較大突破的潛力勘探區(qū)。

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