辽中南洼东二段油气分布特征与成藏期次

2013-10-25黄晓波徐长贵周心怀金小燕柴永波李果营

石油地质与工程 2013年4期

黄晓波，徐长贵，周心怀，金小燕，柴永波，李果营

（1.中海石油（中国）天津分公司渤海油田勘探开发研究院，天津塘沽 300452；2.中海石油（中国）天津分公司勘探部）

近年许多学者对渤海海域油气成藏规律进行了大量研究。渤海海域有良好的浅层油气成藏条件，新构造运动控制晚期油气成藏［1］。辽东湾坳陷油气成藏条件十分优越，油气藏主要聚集在郯庐断裂带附近，油气分布规律性较强［2］。渤中坳陷总的成藏时间较晚，主要运聚期发生在13 Ma（馆陶晚期）以后［3］。旅大22－27区构造东营组油气充注时间与第3期构造反转时间相匹配，属于晚期（距今约3.7～4.5 Ma）快速充注成藏［4］。虽然许多学者对辽中凹陷南次洼（以下简称辽中南洼）断裂、构造演化进行了大量研究，但对其油气成藏期次和分布规律一直未作深入探讨。

1 区域石油地质特征

辽中南洼位于辽东湾海域南部，西邻辽西低凸起南段，北邻辽东凸起南段，南至渤东低凸起，东部与辽东凹陷相连，包括旅大27－2油田和旅大27－2S、旅大27－1、旅大21－3等构造（图1）。郯庐断裂自莱州湾经渤中穿过辽东湾，穿越渤海段长度约400 km［5］。郯庐断裂带在辽中南洼主要表现为两条近似平行的NE向走滑断裂带，东支为旅大22－27断裂带，西支为旅大16－21断裂带。这两支断裂带长期活动，是油气运移主要通道，为油气大规模成藏提供了有利条件。

辽中南洼东营组东二段上部为深灰色泥岩与砂岩不等厚互层，储层主要为曲流河、辫状河三角洲前缘砂体，与上覆东一段湖泛泥岩形成良好储盖组合。东二段下部为厚层深灰色泥岩夹薄层细砂岩、粉砂岩，储层差，难以形成规模油气藏。

图1 辽中南洼区域位置

2 东二段油气分布规律

2.1 油藏类型与原油性质

辽中南洼东二段油藏主要为构造层状油藏和块状油藏，少部分为岩性油藏和地层油藏。原油密度0.846～0.867 g／cm3，油品性质好，测试产能高，具有较好的开发生产价值。

2.2 油气分布特征

经过多年勘探，辽中南洼东二段油气分布特征表现为“储层厚、显示好、油层多、储量小”的“贫化”特征。

（1）储盖组合好，储层发育。东二段广泛发育的曲流河、辫状河三角洲前缘砂体，砂岩含量在36%～49%，多套厚层砂岩与上覆湖泛泥岩形成良好储盖组合；

（2）油气显示好。单井油气显示平均厚度超过100 m，录井荧光显示为A－D级；

（3）油层单层薄、层数多、累计厚度大，多为顶油底水；

（4）储量规模小。石油地质储量规模平均仅700×104m3，难以满足海上油气田开发的经济要求。

2.3 油气分布主控因素

辽中南洼受郯庐断裂长期控制，形成了众多复杂断块圈闭。东营组断层侧向封堵性控制了油气成藏，东二段大部分储层与馆陶组厚层砂砾岩对接，断层侧向封堵性差，油气难以聚集形成大规模油气田。泥岩涂抹系数≤3时，断层侧向封堵性较好，断块油气保存成藏条件好［6］。因此分析油气成藏期次，明确东二段油气“贫化”成因，对于本区油气勘探突破有着极为重要的研究意义。

以旅大27－2S构造为例，a井所在圈闭为断块圈闭。本区馆陶组多为大套厚层砂砾岩、含砾砂岩。通过f2断层岩性并置关系和泥岩涂抹系数分析，目标盘（a井所在盘）东营组东二段上部地层与相邻断块馆陶组砂砾岩地层对接，泥岩涂抹系数大于3，断层侧向封堵性差。目标盘东二段下部地层与相邻断块东营组上部砂泥岩地层对接，泥岩涂抹系数小于3，断层侧向封堵性较好（图2）。断层侧向封堵性分析与钻探结果相符，a井东二段上部没有钻遇油层，在东二段下部钻遇多层油层。

3 油气成藏期次

通过分析流体包裹体的产状、分布位置、颜色、均一温度分布和丰度等等，就可以分析油气藏充注期次、形成时间［7－12］。本次研究中流体包裹体偏光、荧光特征观察、均一温度和盐度测定是在中海石油钻采工程研究院渤海实验中心进行。

图2 旅大27－2S构造f2断层侧向封堵分析图

3.1 储层流体包裹体特征

辽中南洼东二段储层中捕获的包裹体薄片主要为粒间孔含油，蓝光激发下呈亮黄绿色荧光。包裹体类型包括液相烃包裹体、气相烃包裹体和气液两相烃包裹体3种，以液相烃包裹体为主。东二段储层处于早成岩阶段B期，部分孔隙已经发生溶蚀，孔隙以原生粒间孔和次生溶蚀孔为主，石英颗粒边缘溶蚀现象明显，所捕获的液相烃包裹体主要分布于石英颗粒溶蚀边缘和内部微裂隙中。液相烃类包裹体形状多为不规则状，大小从4～27 mm不等，气液比3%～20%不等，气液比较低。

包裹体荧光照片表明东二段主要发育两种烃类包裹体：一类为褐色液态烃包裹体，蓝光激发下呈弱黄绿色荧光；另一类为深褐色含沥青包裹体或沥青包裹体，部分已干涸，蓝光激发下无荧光显示。两种不同状态的包裹体表明辽中南洼东二段至少经历过两期油气充注。含沥青包裹体或沥青包裹体表明本区东二段古油藏曾遭受过水洗氧化和生物降解，油质曾经变稠。正常液态烃包裹体恰恰反映本区东二段历经晚期充注成藏，但未遭受破坏，形成油藏为正常中质原油。

3.2 储层含油包裹体丰度（GOI）

GOI表示储层含油包裹体丰度，可用于判别油层、水层。油层与水层的GOI数值有数量级上的明显差异，中国许多实例分析显示绝大部分油层中GOI值大于5%，至少有一部分样品GOI大于10%［7］。

辽中南洼东二段多个样品的含油包裹体丰度（GOI）值统计结果表明：含油水层GOI值为8%～31%，油层GOI值为26%～28%，油水同层GOI值为25%，水层GOI值为3%。辽中南洼东二段多数含油水层、油水同层GOI值＞5%，与传统认识不同。因此，通过GOI值大小难以判断辽中南洼东二段的油层、含油水层、水层。但是本区“高GOI值”的含油水层、油水同层也证明了本区东二段至少经历了两期油气成藏。第1期时期，东二段形成古油藏，GOI值最高达31%；第2期时期，早期形成的大多数古油藏遭受破坏，古油层变成高GOI值的含油水层、油水同层。

3.3 储层流体包裹体均一温度特征

均一温度是流体包裹体捕获时的最小温度条件，不同均一温度范围的流体包裹体代表了不同的流体活动期次［8－12］。流体包裹体测得的均一温度代表了包裹体形成时的最低温度［8－12］。

辽中南洼东二段储层样品包裹体均一温度大致可分为两个峰值区间70℃～85℃、90℃～105℃（图3）。均一温度统计表明辽中南洼至少发生过两期油气充注成藏。第1期油包裹体捕获温度峰值75℃，第2期油包裹体捕获温度峰值为95℃。第1期烃包裹体丰度明显比第2期高，表明辽中南洼第1期油气运移充注能力最强。

图3 LD27－2S－a井东二段储集层流体包裹体均一化温度直方图

3.4 单井埋藏史和热演化史分析

合理的均一化温度可以有效地保存油藏调整充注信息，再结合埋藏－热史曲线可以确定油气充注时间［9－11］。LD27－2S－a井东二段包裹体均一温度集中分布在70℃～85℃、90℃～105℃等2个温度段。两期含烃包裹体捕获温度峰值分别为75℃、95℃，对应的包裹体形成时期大致为距今11.5～5.1 Ma和4.0～1.3 Ma。辽中南洼东营组原油主要来自沙三段烃源岩。根据生烃热演化史，本区沙三段烃源岩大致在明化镇组早期（距今9.0Ma）开始大规模成熟并排烃。因此，辽中南洼两期油气充注时间应该为明化镇组早期（距今9.0～5.1 Ma）和明化镇组晚期（距今4.0～1.3 Ma）（图4）。

图4 LD27－2S－a井埋藏史和热演化史

4 “贫化”特征成因探讨

辽中南洼东二段经历两期油气充注，仍无法形成大规模油田？旅大27－2S构造走滑调节断层f1、f2和f3活动性统计结果表明：明化镇组早期（距今14.4 Ma），断层基本不活动，之后断层活动性逐渐增强；明化镇组中期（距今5.1 Ma）时，断层活动性达到最大，断距最大达380 m，之后断层活动性持续减弱。LD27－2S－a井埋藏史分析结果也证实在距今5.1 Ma时，强烈构造活动使东二段地层埋深曾经急剧增大。这表明距今5.1 Ma时，区域构造活动导致东二段第1期已经成藏的古油藏与馆陶组地层对接，圈闭保存条件差，大部分油气向浅层运移，少部分油气遭受水洗氧化，形成（含）沥青包裹体和高GOI值的含油水层、油水同层。明化镇组晚期，本区第2期油气开始充注。由于大量圈闭保存条件差，大部分油气在东二段无法保存；仅少数断层侧封较好的圈闭中能够形成少量中质油藏，因而形成了现今辽中南洼东二段油气“贫化”特征。此外，本区两期充注油气大部分沿走滑断裂均向浅层运移，并最终在新近系富集成藏。