孫耀庭，徐守余，張世奇，劉金華，鞏建強，孟 濤，李 輝

（1.中國石油大學地球科學與技術(shù)學院，山東青島266580；2.中國石化勝利油田分公司勘探開發(fā)研究院，山東東營257015；3.中國石化江蘇油田分公司地質(zhì)科學研究院，江蘇揚州225012）

沾化凹陷多元供烴成藏特征及成藏模式

孫耀庭1，2，徐守余1，張世奇1，劉金華3，鞏建強2，孟 濤2，李 輝2

（1.中國石油大學地球科學與技術(shù)學院，山東青島266580；2.中國石化勝利油田分公司勘探開發(fā)研究院，山東東營257015；3.中國石化江蘇油田分公司地質(zhì)科學研究院，江蘇揚州225012）

綜合構(gòu)造單元劃分，結(jié)合油氣來源分析，對沾化凹陷多元供烴成藏單元進行劃分，進而分析成藏要素，明確源-藏體系形成的動態(tài)過程。結(jié)果表明，沾化凹陷可劃分為單洼單源、單洼多源和多洼多源3類7個多元供烴成藏單元。東營組沉積時期沙四上亞段烴源巖成熟，形成洼陷內(nèi)部單源巖性油藏和緩坡帶的單源油藏；明化鎮(zhèn)組沉積時期各段烴源巖均進入大量排烴期，油氣在陡坡-凸起帶和中央低凸起上形成大規(guī)模的混源油藏。不同供烴成藏單元輸導體系與儲蓋組合的耦合控制了油氣的分布：在平面上油氣呈發(fā)散式向構(gòu)造高部位運移，在緩坡帶、陡坡帶、低凸起和潛山等有利的圈閉聚集成藏；在剖面上沙四段、沙三段形成自源型巖性油氣藏，新近系的油氣分布于館陶組厚層河流相儲層形成披覆構(gòu)造油藏。

烴源巖；多元供烴；輸導體系；成藏模式；沾化凹陷

中國東部陸相斷陷盆地經(jīng)歷了中新生代復雜的構(gòu)造演化過程，特別是早第三紀強烈的多期幕式斷陷活動［1-2］，具有多套生儲蓋層系及油氣多次成藏的動力學背景，在大多數(shù)盆地中形成了復式含油氣系統(tǒng)。每個含油氣系統(tǒng)有著各自的烴源巖和油氣的運移聚集期，造成了陸相斷陷盆地具有“多期生烴、多次充注、多期成藏”的特點。多元供烴成藏單元是指一個構(gòu)造成藏單元在平面上存在多個供烴洼陷，縱向上存在多套供烴層系的供烴成藏體系，多元供烴的存在必然導致成藏的多樣性和復雜性。筆者依據(jù)不同層系、不同洼陷烴源巖縱橫向疊置特征與生物標志化合物特征，結(jié)合油氣輸導體系的分布特征，對沾化凹陷多元供烴成藏體系進行研究，建立多元供烴成藏模式。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

沾化凹陷是濟陽坳陷東北部的一個斷陷型凹陷，北部以埕南斷層及埕東斷層為界和埕子口凸起相接，東部為陡坡性質(zhì)的長堤-孤東斷階帶，西部以義東斷層為界與義和莊凸起相連，南部為以陳家莊凸起為界的緩坡帶（圖1），面積3600 km2。新生代早期，沾化凹陷受多期、多組斷裂強烈活動和斷裂體系及構(gòu)造體系轉(zhuǎn)化控制，形成了新生代“多凸多洼”、“洼凸相間”的構(gòu)造格局［1］。

圖1 沾化凹陷構(gòu)造格局及邊界斷裂發(fā)育特征Fig.1 Structural pattern and boundary faults feature of Zhanhua sag

2 多元供烴特征及成藏單元劃分

生物標志物是指這樣一類有機化合物：它們保存在原油和烴源巖中，具有較為明確的生物先質(zhì)，而且在地質(zhì)演化過程中能夠保持其構(gòu)型基本不變。通過分析不同洼陷的烴源巖和原油生物標志化合物差異，建立源-藏之間的關(guān)系，從而對成藏單元進行分類。前人針對沾化凹陷烴源巖已經(jīng)進行了較多的研究［3-6］，研究表明沙四上亞段、沙三下亞段和沙一段是沾化凹陷的三套優(yōu)質(zhì)烴源層。

2.1 烴源巖生物標志化合物特征

生物標志物是應(yīng)用于油-油、油-源對比的有效工具。用生物標志化合物進行對比，與只用宏觀參數(shù)對比相比較，優(yōu)點是多種生物標志化合物都能用作對比研究，可以相互驗證，排除多解性，而且這些化合物性質(zhì)較為穩(wěn)定，保證了對比結(jié)果的準確性。根據(jù)沾化凹陷不同層系烴源巖生物標志化合物特征，利用C29甾烷20S/（20S+20R）、γ蠟烷/C30藿烷、Ts/Tm和Pr/Ph可以區(qū)分沙一段、沙三段和沙四上亞段烴源巖及其所生成油氣，在此基礎(chǔ)上即可對已探明油藏的油氣來源進行判識，明確不同洼陷、不同層系烴源巖的貢獻［7-11］。

2.1.1 沙四上亞段烴源巖

沙四上亞段烴源巖主要分布在渤南和孤北2個洼陷，此時沾化凹陷被分割為多個獨立的洼陷，為封閉—半封閉湖相沉積，屬于半咸水—咸水強還原沉積環(huán)境。沙四上亞段烴源巖有明顯的植烷優(yōu)勢，姥植比（Pr/Ph）小于0.8；γ蠟烷含量較高，γ蠟烷/C30藿烷值大于0.2；Ts/Tm小于1；重排甾烷含量較低（圖2（a））。沙四上亞段烴源巖甾烷異構(gòu)化參數(shù)C29甾烷20S/（20S+20R）值大于0.42（表1），屬于典型的成熟油。

2.1.2 沙三段烴源巖

沙三段時期為湖盆發(fā)育的鼎盛時期，屬于典型的淡—微咸水還原的湖泊沉積環(huán)境，烴源巖有機質(zhì)的母質(zhì)來源以水生浮游動植物為主［6］。沙三段烴源巖重排類分子含量的大幅增加（圖2（b）），與陸源碎屑大量輸入引起的黏土礦物含量增加有關(guān)；Pr/Ph大于0.8；γ蠟烷含量低，γ蠟烷/C30藿烷值小于0.15；Ts含量較高，Ts/Tm大于1（表1）。沙三段烴源巖C29甾烷20S/（20S+20R）值大于0.35［11］，屬于成熟油。

2.1.3 沙一段烴源巖

沙一段因受海水影響出現(xiàn)半咸水環(huán)境，形成富集藻類的暗色泥巖沉積，烴源巖Pr/Ph小于0.9，反映了強還原和貧硫的環(huán)境［12-13］；γ蠟烷十分發(fā)育，γ蠟烷/ C30藿烷值大于0.17，反映出水體的咸化和分層；Ts豐度低，Ts/Tm小于0.8，此外還發(fā)育C26甾烷（圖2（c））［13］。沙一段烴源巖C29甾烷20S/（20S+20R）值小于0.32（表1），以形成低熟油為主，可見少量成熟油，常與來源于其他烴源層的油氣形成混源油氣藏。

由于沉積環(huán)境的差異，不同洼陷、不同層系烴源巖的類型、成烴特征的識別標志有較大差別，不同洼陷同一層系烴源巖的成烴特征及識別標志也存在一定差異（表1），但是其差異較小，遠小于層系之間的差異。

圖2 沾化凹陷不同層系烴源巖甾烷、萜烷特征Fig.2 Sterane and terpane characteristics of hydrocarbon source rocks in Zhanhua sag

表1 沾化凹陷各類烴源巖特征與判識標志Table 1 Characteristics and identification of different hydrocarbon in Zhanhua sag

2.2 多元供烴成藏單元劃分

多元供烴成藏單元是指具有相同供烴來源的油氣藏組合，可分為單洼單源、多洼多源和單洼多源3種類型。單洼單源型是指含油構(gòu)造帶由一個生烴洼陷且其中的一套生烴層系提供油氣來源；多洼多源型是指含油構(gòu)造帶由兩個或兩個以上生烴洼陷且由每個洼陷的兩套或兩套以上生烴層系提供油氣來源；單洼多源型是指含油構(gòu)造帶由一個生烴洼陷且其中的兩套或兩套以上生烴層系提供油氣來源，由同一生烴洼陷不同源層油氣混和成藏；由于不同構(gòu)造帶往往油氣運移方式不同，油氣供給情況差別較大，同時構(gòu)造帶的位置往往決定了油氣的來源，因此結(jié)合構(gòu)造帶油氣的具體來源可進一步細分多元供烴成藏單元。

濟陽坳陷在中新生代依次形成北西向、北東向和北北東向斷裂并相互疊加，形成了凹凸相間的構(gòu)造格局［14］，包含4個凹陷和2個凸起，根據(jù)地質(zhì)結(jié)構(gòu)和沉積地層的差異進一步劃分為20個次級構(gòu)造單元。單洼單源包括渤南洼陷、義東斷裂帶、墾西地壘、孤南洼陷、五號樁洼陷、樁西潛山、河灘、墾利低潛山、孤東潛山南部、紅柳、墾東凸起北部；單洼多源包括義和莊凸起東部、埕東凸起主體、陳家莊凸起、孤島凸起主體、孤東潛山北部、長堤潛山；多洼多源包括孤島凸起北區(qū)、東南區(qū)、墾東凸起主體。對這些構(gòu)造單元油源進行分類，將相同油氣來源的構(gòu)造單元進行合并，劃分出7個相同油氣來源的成藏帶，命名為7個供烴成藏單元（圖3），即義和莊-埕東單洼多烴供烴成藏單元、樁西-長堤-孤東單洼多烴供烴成藏單元、陳家莊-孤島單洼多烴供烴成藏單元、邵家-渤南-孤北單洼單烴供烴成藏單元、孤南-富林單洼單烴供烴成藏單元、孤島多洼多烴供烴成藏單元和孤東-墾東多洼多烴供烴成藏單元，各單元探明石油地質(zhì)儲量相對均衡（圖4）。

2.3 多元供烴成藏單元油氣來源判識

由上述多元供烴成藏單元的劃分結(jié)果可知孤島油田油氣來源最為復雜。對孤島油田原油的油源分析表明，渤南洼陷是孤島油田的主要油氣來源，沙四上亞段烴源巖生成的原油遍及孤島油田的各個區(qū)塊，孤北洼陷沙三段主要向孤島油田中一區(qū)、中二區(qū)及東區(qū)的北部提供了部分油氣；孤南洼陷沙三段生成的油氣主要分布于孤島油田的南區(qū)、中二區(qū)及東區(qū)南部（圖5，據(jù)王忠［10］修改）。孤北洼陷和孤南洼陷分別向孤島油田提供了約20%的油氣，孤島油田約60%的油氣來自于渤南洼陷的貢獻。

圖3 沾化凹陷多元供烴成藏單元劃分Fig.3 Division of reservoir-forming units on multivariate hydrocarbon in Zhanhua sag

圖4 沾化凹陷不同供烴成藏單元探明資源量對比Fig.4 Proved resource quantity contrast between different accumulation unit in Zhanhua sag

圖5 孤島油田油源分區(qū)Fig.5 Oil source division in Gudao Oilfield

3 油氣成藏要素

多元供烴成藏單元研究的核心思想是從油氣藏出發(fā)，通過源、藏之間的紐帶——輸導體系的精細分析，建立源-藏之間的關(guān)系，這與含油氣系統(tǒng)的研究方法有相似之處，所不同的是，多元供烴與成藏的切入點是已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的油氣藏。因此，成藏要素的有效配置是多元供烴成藏單元研究的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，即通過研究油氣運移的方向、輸導體系的類型和分布，根據(jù)烴源巖的埋藏史、生排烴史、構(gòu)造演化史以及圈閉發(fā)育史分析多元供烴成藏單元的油氣成藏機制和成藏期次。

沾化凹陷多洼多凸的構(gòu)造格局決定了油氣分布“多構(gòu)造期、多洼多烴、多期生烴、多期成藏”的特點，油氣運移路徑豐富，運移方向比較明確，油源大斷裂的存在破壞了蓋層的完整性，使得油氣穿過蓋層運移至淺部地層，成為溝通油源和匯聚區(qū)的橋梁與紐帶。新生代多期不整合面不僅是油氣聚集的良好場所，而且是油氣側(cè)向運移的良好通道，成藏研究的焦點集中在油氣疏導體系和油氣成藏期次分析上。

3.1 油氣輸導體系

油氣運移聚集的輸導體系是指連接源巖與圈閉的油氣運移通道的空間組合體。沾化凹陷油氣輸導體系包括骨架砂體（儲集層）、層序界面（不整合面）、斷層和裂縫。由不同的要素可配置成不同的輸導體系類型，形成了復雜的油氣運移立體網(wǎng)絡(luò)輸導體系。通過對沾化凹陷地質(zhì)結(jié)構(gòu)、油源對比等分析，明確了該區(qū)輸導體系類型主要為由斷裂（裂隙）組成的一元裂隙型、一元斷裂縱向型、一元斷裂橫向型，由斷裂和骨架砂體組成的二元“網(wǎng)毯”型、二元“T”型，由斷裂和不整合面組成的二元斷裂側(cè)向-不整合型、二元不整合-斷裂型，由斷裂、不整合、骨架砂體組成的三元立體型7種輸導體系類型。

不同的構(gòu)造單元發(fā)育了不同的輸導體系類型，其中緩坡的凸起帶主要發(fā)育三元立體型、二元“網(wǎng)毯”型，斜坡帶發(fā)育二元不整合-斷裂、二元斷裂側(cè)向-不整合型，洼陷帶發(fā)育一元斷裂縱向型、一元裂隙型，陡坡-凸起帶發(fā)育一元斷裂橫向型、二元“T”型（圖6）。

圖6 渤南洼陷輸導體系分布特征Fig.6 Distribution of carrier system in Bonan subsag

從沾化凹陷發(fā)現(xiàn)的油氣分布情況看，新近系油氣均分布在各洼陷的邊界斷層附近，這些油源斷層的縱向輸導油氣的作用已經(jīng)得到公認；而古近系油氣則主要分布在洼陷內(nèi)，說明沙一段—東三段的全區(qū)穩(wěn)定分布的泥巖是一套區(qū)域蓋層，起到了分隔上下油氣的作用，同時控制了疏導體系的有效性。受這套區(qū)域蓋層的影響，在洼陷區(qū)古近系各個輸導層以及與之結(jié)合共同構(gòu)成的輸導體系才是有效的，而新近系的各輸導體系則很少起到輸導油氣的作用或作用很小；在斜坡帶受活動斷層影響，這套蓋層的作用逐漸減弱，對上下輸導體系的有效性控制較差；在陡坡帶、緩坡帶（尤其是構(gòu)造或斷裂坡折以上）以及中央低凸起帶新近系輸導體系作用更大，即“網(wǎng)毯”輸導體系中的上“網(wǎng)毯”-館下段塊砂及其內(nèi)發(fā)育的斷層共同構(gòu)成的輸導體系起到了油氣再分配的作用。

3.2 油氣成藏期次

通過對沾化凹陷埋藏史、生、排烴史、圈閉發(fā)育、流體包裹體以及斷層活動性進行系統(tǒng)分析，燕山—喜馬拉雅過渡期、喜馬拉雅早、中期斷裂活動強烈，主要控制了烴源巖的分布［15-16］，喜馬拉雅中末期及喜馬拉雅晚期斷裂活動性減弱，圈閉開始定型，但斷裂仍未完全封閉，與油氣的主要排烴期相耦合，控制了油氣的運移期次［17-20］。沾化凹陷油氣成藏有多源多期的特點，曾經(jīng)主要發(fā)生過兩期重要的油氣成藏過程：①在東營組時期，沙四段烴源巖達到成熟，進入大量排烴期，形成洼陷內(nèi)部單源巖性油藏和洼陷邊緣的近距離運移的單源油藏；②在明化鎮(zhèn)組時期，沙四段和沙三段以及沙一段烴源巖均進入大量排烴期，油氣在陡坡-凸起帶和中央低凸起上形成大規(guī)模的混源油藏。

4 油氣分布規(guī)律及成藏模式

4.1 油氣藏分布規(guī)律

沾化凹陷構(gòu)造分割比較強，圈閉類型極為發(fā)育，所以不同的構(gòu)造帶、不同的層系及不同供烴成藏單元都具有不同的分布特點。

受早期北西向構(gòu)造帶控制，沾化凹陷形成內(nèi)部洼陷東西分割的構(gòu)造格局，而洼陷的主要形成期是古近系早中期，以北東向斷層的強烈活動為特點，形成北斷南超的構(gòu)造格局，共同構(gòu)成了目前凸凹相間的正弦波浪式構(gòu)造格局［16］，整體表現(xiàn)為北陡南緩、東陡西緩。成藏期北東向斷層開啟，北西向斷層封閉的特點決定了沙三段和沙四段油源的油氣在洼陷帶以及東西向的洼陷相接帶很少發(fā)生大規(guī)模油氣運移，造成在深洼帶合適條件下形成大規(guī)模巖性為主的油藏，而北東向斷層的開啟性造成近陡坡帶油氣大規(guī)模向凸起帶運移成藏。

4.2 油氣成藏模式

斷陷盆地不同構(gòu)造部位油氣來源與油氣輸導方式存在較大差異，所以洼陷油氣來源與多元輸導方式?jīng)Q定了供烴成藏類型及特征（表2）。

表2 沾化凹陷多元供烴成藏單元油氣分布特征Table 2 Distribution of reservoir-forming units on multivariate hydrocarbon in Zhanhua sag

在陡坡構(gòu)造帶受構(gòu)造運動影響發(fā)生大規(guī)模的二次運移，油氣以短距離縱向運移為主，油氣運移的路徑主要為油源大斷層。在油氣發(fā)生大規(guī)模二次運移的過程中輸導層起到了很大的作用，如義東—埕南陡坡構(gòu)造帶，發(fā)育二元“T”型等輸導體系，來自渤南洼陷深層的油氣通過其向淺層運移聚集，從而形成構(gòu)造-巖性油氣藏（圖7（a））。

在緩坡構(gòu)造帶，油氣向緩坡帶運移為中距離運移，油氣運移量較小，情況較復雜，不整合和輸導層為主要的運移通道。如羅家鼻狀緩坡帶發(fā)育二元斷裂側(cè)向-不整合型、不整合-斷裂型和三元型等輸導體系，油氣通過斷層的縱向運移，通過不整合面和砂體的側(cè)向運移聚集，形成地層超覆、構(gòu)造-巖性和構(gòu)造-地層等類型油氣藏（圖7（b））。

圖7 沾化凹陷多元供烴成藏模式Fig.7 Division of reservoir-forming units on multivariate hydrocarbon in Zhanhua sag

在洼陷構(gòu)造帶物源和洼陷形態(tài)控制輸導層發(fā)育，輸導體系控制油氣成藏，主要形成與巖性相關(guān)的油藏類型。同時洼陷內(nèi)除原地生存的油氣外，在洼陷內(nèi)還發(fā)生了短距離的側(cè)向、縱向運移，最重要的通道是砂體和不整合面，斷層也起到了縱向分配油氣的作用。如渤南洼陷內(nèi)沙三、沙四上亞段為主要生油層系，在洼陷深部發(fā)育的一元裂隙可以充當油氣的輸導和儲集空間，形成巖性油氣藏（圖7（c））。

在低凸起帶油氣通過其附近的邊界斷層發(fā)生垂向二次運移，形成披覆潛山油氣藏。如孤島低凸起與其相鄰的孤北斷層和孤南斷層成為主要輸導層，來自渤南洼陷沙三、沙四段、孤北洼陷沙三段以及孤南洼陷沙三、沙一段的油氣沿斷層面進行短距離垂向運移，然后在孤島低凸起的新近系混源聚集，形成披覆構(gòu)造油藏［12］（圖7（d））。

5 結(jié) 論

（1）沾化凹陷發(fā)育沙四上亞段、沙三段和沙一段三套優(yōu)質(zhì)烴源巖，在構(gòu)造帶劃分基礎(chǔ)上結(jié)合烴源巖供烴范圍可將沾化凹陷劃分為3類7個多元供烴成藏單元。

（2）沾化凹陷發(fā)育7種輸導體系組成的輸導網(wǎng)絡(luò)，東營組時期沙四上亞段烴源巖成熟，形成洼陷內(nèi)部單源巖性油藏和緩坡帶的單源油藏；明化鎮(zhèn)組時期沙四下亞段、沙三下亞段以及沙一段烴源巖均進入大量排烴期，油氣在陡坡-凸起帶和中央低凸起上形成大規(guī)模的混源油藏。

（3）油氣運移方向、方式與儲蓋組合耦合決定了油氣分布，油氣呈發(fā)散式向構(gòu)造高部位運移，在緩坡帶、陡坡帶、低凸起和潛山等有利的圈閉聚集成藏。在沙四、沙三段形成自源型巖性油氣藏，新近系的油氣分布于館陶組河流相儲層中形成披覆構(gòu)造油藏。

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（編輯 修榮榮）

Reservoir characteristics and reservoir-forming model of multi-element hydrocarbon supply in Zhanhua sag

SUN Yaoting1，2，XU Shouyu1，ZHANG Shiqi1，LIU Jinhua3，GONG Jianqiang2，MENG Tao2，LI Hui2
（1.School of Geosciences in China University of Petroleum，Qingdao 266580，China；2.Geo-Science Research Institute，Shengli Oilfield Company，SINOPEC，Dongying 257015，China；3.Geology Research Institute of Jiangsu Oilfield，SINOPEC，Yangzhou 225012，China）

Zhanhua sag has the characteristic of multi-element hydrocarbon supply，which leads to the diversity and complexity of reservoir forming.Hydrocarbon accumulation unit of the multi-element hydrocarbon supply was divided by tectonic units combined with oil and gas sources，and dissect the source-reservoir system formation of the dynamic process.The hydrocarbon accumulation model of different accumulation units was studied.Researches show that Zhanhua sag can be divided into three kinds of hydrocarbon accumulation units，including hollow-one，hollow-multiple and multiple hollow-multiple hydrocarbons.Along with the establishment of Dongying Formation，the hydrocarbon of the upper part of the Fourth Member of Shahejie Formation matured；the single-source lithologic reservoir in the inner subsag and the reservoir in the gentle slope belt started to develop，and the source rocks entered into the hydrocarbon expulsion phase in Minghuazhen Formation.The extensively source-mixed reservoir formed on the steep slope and central low uplift.The translocation system coupled with reservoirseal assemblage controlled the hydrocarbon distribution of different hydrocarbon accumulation units：the oil and gas migrated extensively from structural low to high on the plane；and oil and gas accumulated in favorable traps of the gentle slope belt，steep slope zone，low salient and buried hills.In the profile，the autogenously lithologic reservoir formed in member 4 and 3 of Shahejie Formation，oil and gas distributed in the thick layer fluvial facies reservoir of Guantao Formation to form reservoirs of the drape structure in Neogene.

hydrocarbon source rocks；multi-element hydrocarbon supply；carrier system；reservoir forming model；Zhanhua sag

TE 122.1

A

孫耀庭，徐守余，張世奇，等.沾化凹陷多元供烴成藏特征及成藏模式［J］.中國石油大學學報（自然科學版），2015，39（6）：42-49.

SUN Yaoting，XU Shouyu，ZHANG Shiqi，et al.Reservoir characteristics and reservoir-forming model of multi-element hydrocarbon supply in Zhanhua sag［J］.Journal of China University of Petroleum（Edition of Natural Science），2015，39（6）：42-49.

1673-5005（2015）06-0042-08

10.3969/j.issn.1673-5005.2015.06.005

2015-02-03

國家科技攻關(guān)課題（2011ZX05006-003）；中國石化重點攻關(guān)課題（P13018）

孫耀庭（1978-），男，高級工程師，博士研究生，研究方向為油氣成藏及儲層評價。E-mail：syt1979@sina.com。