從海域-陸地石油地質條件類比分析探索遼河灘海西部油氣勘探方向

楊光達，鄒丙方，王樹昆，王 淳，韓 旭

1.中國石油遼河油田公司勘探開發研究院，遼寧 盤錦 124010 2.長江大學石油工程學院，武漢 430100

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從海域-陸地石油地質條件類比分析探索遼河灘海西部油氣勘探方向

楊光達1，鄒丙方1，王樹昆1，王 淳1，韓 旭2

1.中國石油遼河油田公司勘探開發研究院，遼寧 盤錦 124010 2.長江大學石油工程學院，武漢 430100

灘海區指遼河盆地向遼東灣延伸被≤5 m海水覆蓋的淺水區域，是遼河油田重要的油氣探區。由于礦權和環保等條件限制，長期以來該類油氣區勘探和研究進展遲緩。本次把灘海-陸地作為整體，從構造、地層格架、烴源巖、儲層及油藏特征等方面系統解剖灘海西部的油氣成藏條件，分析海陸地質條件差異性，通過油氣成藏要素類比從已知到未知，探討灘海區油氣勘探潛力。研究發現筆架嶺--嶺南斜坡帶具備巖性油氣藏形成的有利條件：斜坡背景下發育多種類型坡折帶構成油氣運聚指向區；多方向物源導致儲集砂體發育；坡折帶對砂體分布和沉積相的控制作用明顯；斜坡帶緊鄰生烴洼陷，構成巖性油氣藏形成的有利生儲蓋配置。據此指出，以筆架嶺--嶺南斜坡帶巖性油氣藏為重點勘探方向，將會在灘海西部勘探中取得新的突破。該成果一定程度上適用于渤海灣盆地其他油田灘海地區的油氣勘探工作。

遼河盆地；遼東灣灘海探區；渤海灣盆地；儲層；油氣；烴源巖；坡折帶；斜坡帶

0 引言

灘海地區位于渤海灣盆地的北部，是遼河坳陷向海域的自然延伸(圖1)，與陸上具有相似的石油地質特征及演化歷史，但是也有其自身的獨特性。從構造、地層格架、烴源巖、儲層及油藏特征來說，灘海西部相對陸上均表現了一定的差異性。本區亟待解決的關鍵問題是灘海潛力如何和勘探方向在哪里?通過灘海西部與陸上石油地質條件差異性的類比分析，重新整體上解剖灘海西部的油氣成藏條件，以期確定勘探領域和油氣目標。

灘海西部是遼河坳陷陸上西部凹陷向海的延伸，有效勘探面積800 km2，遼河灘海勘探最早在這里獲得突破。1991年開始鉆探，到目前為止礦權區內共完鉆探井25口，發現了東營組二段、三段和沙河街組一段、二段等多套含油層系，上報含油面積4.65 km2，探明石油地質儲量708×104t，含氣面積1.6 km2，儲量4.56×108m3，建成了年產10×104t的筆架嶺油田[1](圖1)。灘海西部的勘探雖然取得了一定成效，但尚未達到工業化生產所需要的規模、現實、可動用的要求。該區勘探一度長期處于瓶頸期，資源潛力和勘探方向是一直困擾著勘探工作者的重大難題。作為陸上西部凹陷向海的延伸，灘海西部以往的研究受礦權范圍和海域環境保護等因素的限制，一直難以進行全區整體勘探和研究。近年來，隨著管理方式的改進和技術水平的提高，逐漸開展了遼河西部凹陷整體研究。由于陸上部分研究和勘探時間長、資料精度高，對其石油地質條件認知程度高，可以作為研究程度較高的“已知區”。在此基礎上開展灘海西部與陸上石油地質條件差異性分析，重新梳理灘海西部的油氣成藏條件，探索勘探領域和明確勘探方向。

圖1 研究區灘海地區勘探圖Fig.1 Exploration situation of the offshore area in Liaohe basin

1 海域-陸地石油地質條件類比分析

灘海西部作為遼河西部凹陷向海的延伸，海域與陸上具有相似的區域構造條件、相似的沉積環境和成藏背景，但與陸上相比仍具有一定的差異性。這種差異性是灘海西部獨特之處，也是認知灘海區成藏條件的關鍵，因此作為本文闡述的主要內容。

1.1 構造特征

位置見圖1。圖2 灘海西部地區構造剖面圖Fig.2 Seismic profiles showing structural and filling pattern of the western offshore area

遼河西部凹陷整體上可以分為緩坡帶、洼陷帶和陡坡帶。陸上西部凹陷斜坡帶具有早洼晚隆、較開闊的特點，發育早期西傾、晚期東傾的兩組斷裂系，這兩組斷裂系統主要以張性正斷裂為主[3]。其中晚期東傾斷裂斷距大、延伸距離長，起到了很好的油氣輸導作用，早晚兩期斷裂構成復式圈閉，可成為油氣富集場所。而受葫蘆島凸起和筆架嶺潛山的影響，西部凹陷在灘海地區分為兩支，西支雖屬陸上西斜坡的延伸部分，但范圍變窄，西傾斷層發育，這些斷層斷距小、延伸距離短，不可能形成類似陸上的有利圈閉；由于葫蘆島凸起是一個長期隆起，其東側斜坡較陡，在東支南部形成節節東掉的斷階型斷鼻、斷塊構造圈閉，而且斷裂發育，圈閉面積小，不利于規模油氣聚集；東支北部地區由于受筆架嶺潛山影響，斜坡相對較緩，發育撓曲坡折和斷裂坡折，有利于巖性圈閉形成。

1.2 層序地層格架

灘海西部古近系整體上亦發育與陸上相對應的4個三級層序，但是受到葫蘆島凸起和筆架嶺潛山的分割作用，灘海西部分為東西兩支。在不同的演化階段，它們層序的發育特點存在明顯的差異，尤其表現在三級層序內部的四級層序分布特征方面。

SQ1(沙四上段)沉積時期西部凹陷為拱張--初陷期，受拉張應力場作用，控制凹陷邊界的斷層開始活動，形成了北東走向北西傾為主的張性斷裂系；這些斷裂控制了SQ1沉積，由陸上向灘海，該套地層范圍向斜坡區萎縮，灘海西部西掉的筆架嶺和葫西斷層控制了該套地層分布，即筆架嶺構造西側發育沙四上亞段，而東側的海南洼陷不發育該套地層。

SQ2(沙三段)沉積時期為深陷期。該時期早期，筆架嶺斷層和葫西斷層繼承了前期斷裂構造繼續活動，控制著沙三下亞段的沉積，筆架嶺以西發育沙三下亞段，而海南洼陷不發育該套地層；SQ2沉積中期，由于海南斷層的強烈活動，沉積沉降中心向東側轉移，海南洼陷發育沙三中亞段。

權責問題不僅涉及經濟問題，還涉及政治問題，因此，當前深化財政體制改革涉及財政分權的模式安排及后續的制度安排問題。不同的邏輯思路有不同的分權制度安排，當前財政體制改革的分權模式主要有兩種，一種是西方聯邦式的央地徹底分權模式，一種是中國實踐中逐步形成的“中央統一領導、地方授權執行”的分權模式。作者認為西方聯邦式的央地徹底分權模式不適合目前中國的情況，應該堅持中央統一領導、地方授權執行的分權模式，在此基礎上探索中央和地方如何進行事權和支出責任劃分，科學配置央地權責，促進中國特色的央地治理現代化。

SQ3(沙一、二段)沉積時期為擴張期，SQ4(東營組)沉積時期為再陷期，這兩個時期湖盆不斷擴大，地層分布全區，和陸上相連。

1.3 烴源巖特征

前期研究已證實，遼河西部凹陷主力烴源巖為沙四段和沙三段，從烴源巖平面分布來看，陸上發育清水、盤山、陳家等多個洼陷，具有厚度大、分布廣的特點，最大厚度超過了600 m，不同層位烴源巖的母質類型有所差異。例如：沙四段以Ⅰ型和Ⅱ1型為主，沙三段南部地區以Ⅱ1型為主，北部地區為Ⅱ--Ⅲ型，沙一段和沙二段以Ⅱ2為主，東營則為Ⅱ2--Ⅲ型[16]。而到了灘海受葫蘆島凸起影響，僅僅發育海南洼陷，且分布范圍及厚度相較陸上差距較大(圖5)。從生烴指標也可以看出海陸烴源巖的差異性。陸上沙三段烴源巖有機碳質量分數(w(TOC))為1.99%，氯仿瀝青“A”質量分數為0.254 4%，總烴質量分數為1 283 μg/g，而灘海西部地區沙三段烴源巖有機碳質量分數為1.25%，氯仿瀝青“A”質量分數為0.150 2%，總烴質量分數為1 078 μg/g；從陸到海，揭露沙三和沙四段紅色泥巖的探井逐漸增多，反映了沙三和沙四沉積時期，整個灘海西部位于遼河西部凹陷沉積邊緣相帶，沉積環境主要以弱還原或氧化環境為主，這是影響灘海烴源巖質量的重要因素之一。從以上烴源巖的對比分析來看，灘海西部烴源巖情況明顯不如陸上。

圖3 灘海西部層序格架圖Fig.3 Sequence stratigraphy of the western offshore area in Liaohe basin

圖4 灘海西部和尖滅線位置Fig.4 Location of pinchout line for the upper part of Es4 and the lower part of Es3 in the western offshore area

通過目前已發現油氣分布情況來看，灘海西部海南洼陷油氣富集[17]。根據其發育演化史分析，該洼陷與陸上主要生烴洼陷清水洼陷具備相似的形成背景，為一現實、有利的生烴洼陷，多次資源評價顯示，該洼陷總資源量超過了3億 t，整體上灘海西部剩余資源量超過了1.5億 t，因此海南洼陷周邊仍具有較大的勘探前景。

1.4 儲集巖特征

沙河街沉積時期，遼河西部凹陷發育歡喜嶺、齊家、曙光等多個物源體系，主要以扇三角洲、湖底扇、近岸水下扇沉積為主，平面上具有西強東弱、東西互補的特點。到了灘海地區除了西側西八千--歡喜嶺物源發育外[18]，葫蘆島凸起也具有重要的供源能力，而東側供源能力很弱，基本難以形成大規模砂體(圖6)。

圖6 灘海西部沙一段沉積相平面圖Fig.6 Distribution of sedimentary facies for the E3s1 in the western offshore area

葫蘆島凸起供源有以下幾方面證據，首先從探井分析樣品的重礦物組合特征和ZTR指數(鋯石、電氣石、金紅石總數)分析來看，筆架嶺構造帶明顯不同于周邊地區。筆架嶺構造帶架嶺9、16井及錦130井的沙一段樣品重礦物中鋯石質量分數為20%～32%，明顯低于西側的錦128井(44.9%)和錦129井(40%)；架嶺9井沙一段樣品ZTR指數為22.52，架嶺16井為26.18，而錦128和錦129井分別達到了51.3和46.5；鋯石質量分數和ZTR指數特點反映了葫蘆島凸起對筆架嶺構造帶具有供源能力。其次，葫蘆島凸起周邊探井的砂地比和礫地比較高，嶺南1井沙一段礫地比為55%，砂地比為62%；金秋2井礫地比為67%，砂地比為78%；架嶺607礫地比為58%，砂地比為57%。嶺南6井沙二段礫地比為82%，砂地比為82%；嶺南8井砂地比和礫地比均為72%。嶺南6井和嶺南8井沙一、二段巖性均為大套分選磨圓較差的砂礫巖體，反映了近源快速堆積的特點。

以筆架嶺構造帶為界，西側主要受陸上西八千--歡喜嶺物源控制，而東側(筆架嶺--嶺南斜坡帶)主要由葫蘆島凸起提供物源，兩支物源在筆架嶺構造北部的架嶺25井區交匯。

1.5 油氣藏特征

從遼河西部凹陷油氣分布來看，油氣圍繞陳家、盤山、清水、鴛鴦溝和海南洼陷分布，環洼特征明顯。從北到南，油氣隨著沉積沉降中心的遷移，層位逐漸變新。海陸過渡區含油氣層位主要以沙一、二段為主，油氣的分布與北東向展布的斷層關系密切。長期發育的北東向斷層延伸至生烴洼陷中，溝通了油源，對油氣的運移起到重要的通道作用，油氣沿著斷層向上運移，在構造相對有利的部位或者靠巖性尖滅形成構造或巖性油氣藏[19]。其中還具有勘探潛力的構造油氣藏，往往處于復雜構造圈閉，其含油性受運聚條件、保存條件、砂體幾何特征等控制[20]。除了構造和巖性油氣藏外，西部凹陷中北段還存在著隱蔽油氣藏。隱蔽油氣藏主要分為兩類：第一類是前新生代潛山油氣藏，如太古宇潛山油氣藏，中、新元古界潛山油氣藏，中生界潛山油氣藏：第二類是古近系特殊巖性體油氣藏，如碳酸鹽巖油氣藏、火山角礫巖油氣藏、玄武巖油氣藏[21]。成藏期次方面，有研究表明西部凹陷南段成藏期分為東二期、東一期和明化鎮期3期；其中以前兩期為主要成藏期，沙河街組烴源巖在沙一期末開始生油，而在東營期才開始大規模排烴和成藏[22]。

與陸上類似，北東向展布的筆架嶺和海南斷層對灘海西部油氣的運移起到了重要的輸導作用，目前灘海西部發現的油氣都分布在這兩條斷層附近。海南斷層是陸上臺安--大洼斷裂向海域的延伸部分，北部以海外河潛山為轉換帶與大洼斷層分離；該條斷層不僅控制了灘海西部凹陷的形成與發展，同時該斷裂活動時間長，可以成為良好的油源通道。筆架嶺斷層是一條近北東向走向、北西傾向的主干斷裂，由基底一直斷到館陶組，為同生斷層，具有繼承性和新生性特點；該斷層沿著筆架嶺潛山西面發育，受后期構造影響，斷裂分為3支，平面上呈帚狀排列，一直延伸至海南洼陷中，溝通了油源。相關研究顯示，遼河灘海西部發育單一型和低壓型地溫-地壓系統，以低能量的流體動力系統和階梯狀輸導體系配置為特征，故油氣運移動力和距離有限，以自生自儲型油氣藏為主，垂向上以鄰近烴源巖的儲層為油氣聚集部位[23]。

灘海西部目前所發現的油氣藏主要集中在海南洼陷西側的筆架嶺地區和東側的海南斷層下降盤，含油氣層位與陸上有所差異。從油氣藏模式圖(圖7)上可以看出，筆架嶺構造油氣藏除了沙一二段油藏外，在東營組也發現了油氣藏，油氣藏類型主要有斷塊、構造巖性和地層遮擋油氣藏。而海南斷層下降盤油氣主要集中在沙一、二段和沙三段，分布在高部位，主要為斷鼻油氣藏(圖7)。整個灘海西部所發現油氣藏類型主要以構造油氣藏為主，巖性油氣藏還未被發現[24]。

2 勘探方向和勘探目標

通過以上類比分析可以看出，灘海西部與陸上有所不同，石油地質條件的差異性在一定程度上決定了灘海西部的整體勘探效果和勘探目標的選擇。目前所發現的油氣主要集中在筆架嶺和仙鶴等正向構造單元，位于洼陷邊部的斜坡部位還沒有油氣發現，而斜坡部位往往是巖性油氣藏發育的有利場所。據現有資料分析，筆架嶺--嶺南斜坡具備了巖性油氣藏形成的條件，是下步主要的勘探目標(圖8)。該斜坡帶具備如下巖性油氣藏形成有利條件：

圖7 灘海西部油氣藏模式圖Fig.7 Model of reservoir in western offshore area

圖8 灘海西部勘探方向和勘探目標Fig.8 Exploration direction and favourable targets in the western offshore area in Liaohe basin

1)斜坡背景下，發育多種類型坡折

該斜坡受葫蘆島凸起和筆架嶺潛山影響，為一長期繼承性斜坡，沙河街沉積時期，受古地貌及斷層影響，由凸起向洼陷發育多種類型坡折，南部主要發育斷裂坡折，北部主要發育斷控坡折和撓曲坡折，坡折帶附近有利于巖性圈閉形成。

2)多方向物源，儲集砂體發育

沙河街沉積時期，灘海西部主要受西部凸起和葫蘆島凸起兩大物源影響，其中筆架嶺--嶺南斜坡主要受葫蘆島凸起物源影響較大。古近系灘海西部沉積類型主要為扇三角洲、近岸水下扇和湖底扇沉積體系，儲層砂體發育。斜坡帶砂體主要為扇三角洲前緣水下分流河道砂和河口壩席狀砂為主，是形成巖性圈閉的主要砂體類型，有利的儲集體與側向或上傾方向泥巖遮擋形成良好的匹配關系，易形成巖性圈閉。

3)坡折帶控砂控相作用明顯

筆架嶺--嶺南斜坡坡折帶發育情況南北有所差異。南部為一單傾斜坡，坡度較陡，主要以斷控坡折為主，以近源退積扇三角洲沉積為主，相變快且窄，斷裂坡折直接控制了扇三角洲平原沉積，其下為扇三角洲前緣砂體，易形成地層超覆圈閉。中北部坡度相對變緩，沉積物搬運距離較長，發育斷控坡折和撓曲坡折，其中高部位的斷控坡折控制了扇三角洲平原沉積，為平原和前緣的分界線；低部位撓曲坡折帶附近發育扇三角洲前緣砂體，前緣分流河道砂、河口壩等與斜坡側向斜交，上傾及側向尖滅，相比南部更有利于巖性圈閉形成。

4)斜坡帶緊鄰生烴洼陷

在不同坡折控制下，斜坡帶巖性地層圈閉發育，且鄰近生烴洼陷(海南洼陷)，有利于巖性地層油氣藏形成。從生烴洼陷來說，靠近海南洼陷的斜坡中北部形成巖性油氣藏更為有利。

3 結論

1)受葫蘆島凸起和筆架嶺潛山的影響，海陸油氣條件具有一定的差異性，主要表現在構造、層序地層格架、烴源巖、儲層及油藏特征等方面。油氣條件的差異性在一定程度上決定了灘海西部目前的勘探效果。

2)通過海陸地質條件差異性分析，整體上重新解剖灘海西部的油氣成藏條件，可看到油氣勘探的潛力和前景，以筆架嶺-嶺南斜坡帶巖性油氣藏為目標開展工作，將會在灘海西部勘探中取得新的突破。

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Oil/Gas Potential Predication of Liaohe Offshore Area Based on Analogical Analysis for Petroleum Geology Between Continental and Subsea

Yang Guangda1,Zou Bingfang1,Wang Shukun1,Wang Chun1,Han Xu2

1.ResearchInstituteofPetroleumExploration&Development,LiaoheOilfieldCompany,Panjin124010,Liaoning,China2.PetroleumEngineeringCollege,YangtzeUniversity，Wuhan430100,China

Offshore area refers to the region covered by 5 meters seawater or less. Liaohe basin extends to Liaodong Bay, and it is a crucial area of oil and gas exploration for Liaohe oilfield. Because of the restrictions such as mining right and environmental protection, oil and gas exploration of this area progressed very slowly in the past although the land part of the basin has been well studied and explored since 1970’s. The both parts of the land and under sea water are geologically similar concerning their structure and sequential stratigraphy. The authors take the offshore and land as a whole, delineate the hydrocarbon accumulation conditions of the area involving in structure, stratigraphic framework, source in the area rocks, and hydrocarbon reservoir. The detailed correlation of the geological conditions was analyzed between the land and under sea. With the analogy of oil and gas accumulation factors, oil and gas exploration potential of the offshore area is predicted. It was indicated that Bijialing-Lingnan slope is the best place to be a lithological reservoir. The related favorable factors are as follows: 1)the slope coupled with various slope breaks forms a perfect zone for oil and gas migrating; 2)multi-directional provenances resulted in the sandstone-rich region; 3)slope belt controls the distribution of sand body and sedimentary facies, resulting in interbedding of the sand-mud deposits; 4)the slope belt is adjacent to the hydrocarbon-rich sag, and therefore constitutes a favorable association of source, reservoir, and cap rocks,by which lithologic reservoirs is easy to form. Accordingly, the authors indicate that the lithological reservoir in Bijialing-Lingnan slope belt is the main exploration target in the offshore area. The outcomes can be suitable for the oil and gas exploration of the seashore area in the other oil fields in Bohai Bay basin to some extent.

Liaohe basin; seashore area of the Liaodong Bay；Bohai Bay basin；reservoir bed；oil and gas；hydrocarbon source rocks；slope break zone；slope zone

10.13278/j.cnki.jjuese.201504107.

2014-10-25

國家油氣重大專項課題(2011ZX05006005-002)；中國石油天然氣集團公司重大攻關項目(2012E-3002)

楊光達(1974--)，男，高級工程師，主要從事油氣地質與勘探生產和科研工作，E-mail:mlq-007@163.com。

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P618.13

A

楊光達，鄒丙方，王樹昆，等.從海域-陸地石油地質條件類比分析探索遼河灘海西部油氣勘探方向.吉林大學學報:地球科學版,2015,45(4):1030-1041.

Yang Guangda,Zou Bingfang,Wang Shukun，et al.Oil/Gas Potential Predication of Liaohe Offshore Area Based on Analogical Analysis for Petroleum Geology Between Continental and Subsea.Journal of Jilin University:Earth Science Edition,2015,45(4):1030-1041.doi:10.13278/j.cnki.jjuese.201504107.