埕海斷裂緩坡區構造特征與油氣聚集規律

袁淑琴，周鳳春

(中石油大港油田分公司勘探開發研究院，天津 300280)

張洪娟

(中石油渤海鉆探工程有限公司油氣合作開發分公司，天津 300280)

王洪彪

(中石油大港油田分公司灘海開發公司，天津 300280)

朱小麗

(中石油大港油田分公司勘探開發研究院，天津 300280)

王喆

(中石油大港油田分公司采油五廠，天津 300280)

埕海斷裂緩坡區(埕海斷坡區)位于歧口富油氣凹陷南緣，為埕寧隆起向歧口凹陷過渡的斷階式斜坡區，其北側以歧東斷層為界與歧口主凹相接，西界為沿岸帶走滑斷裂與歧南次凹相隔，東至中海油的礦區邊界，南北向延伸長約35km，東西寬約30km，勘探面積超過1000km2(圖1)。目前已經發現明化鎮組(Nm)，館陶組(Ng)，東營組(Ed)，沙河街組(Es)一段(Es1)、二段(Es2)、三段(Es3)，中生界(Mz)，古生界(Pz)等8套含油氣層系，探明趙東、張東2個3000×104t級油田。研究區大部分處于灘海地區，地下、地表條件復雜，成藏主控因素等方面研究不夠深入，長期以來勘探未取得重大突破。自“十二五”設立中國石油天然氣股份有限公司重大科技攻關項目以來，依托歧口3150 km2及5280km2三維連片高分辨率地震數據體，在構造重新解釋的基礎上，深入開展了地層、沉積及成藏研究，明確了油氣成藏主控因素及分布規律，并在低斷階及高斜坡實施重點勘探，取得新的重大突破，發現一個億噸級大型油氣富集帶，共計新增三級儲量近3×108t[1～3]。筆者在系統總結研究區構造、地層、沉積儲層及油氣分布規律的基礎上，剖析了埕海斷坡區油氣成藏的主控因素和勘探潛力，為該區下一步勘探優化部署提供有利依據。

圖1 黃驊坳陷埕海斷坡區構造簡圖

1 區域地質背景

1.1 地貌概況

古近紀漸新世沉積前，海中隆起大面積出露元古界，周緣有寒武系、奧陶系呈環帶狀出露，歧口凹陷出露大面積的石炭系-下二疊統，南部埕寧隆起出露大范圍的奧陶系，西南為洼地，出露三疊系-上二疊統，埕海斷坡區是一片較平坦臺地，總體表現為東北高、西南低的地貌特征。漸新世早期南部湖盆向北東伸展至黃驊坳陷中北區，周邊埕寧、滄東、海中等高地山脈隆起，盆內孔店、北大港、南大港等潛山進一步發育，隔離出多個次級凹陷，形成了南西寬緩、北東開闊的深大箕狀湖盆，該地勢從Es3沉積開始一直延續至Ed末期。新近紀之后，歧口凹陷各個次凹形成統一的整體，上升成陸，發育河流相沉積[4]。

1.2 構造概況

歧口凹陷自漸新世以來，經歷過斷陷湖擴(Es3～Es1)、隆起收縮(Ed)和坳陷發育(Ng～Nm)共3個時期，凹陷周邊及內部北東向主干斷裂發育，如周緣歧東、南大港、扣村、羊二莊斷裂的長期活動，構筑了湖盆凹陷整體形態和周緣(如歧東-H1、南大港、羊三木、埕寧隆起)構造帶的發育定型。內部的張東、張北、趙南、趙北、羊二莊等斷裂長期活動，形成了由埕寧隆起向歧口凹陷過渡的臺階型構造帶，即埕海斷坡區(圖2)。埕海斷坡區是埕寧隆起向歧口主凹傾伏背景上，經近東西向順向斷裂改造而成的多階斷裂斜坡，其北側以歧東斷裂為界與歧口主凹相接，西側以張北斷層為界與歧南次凹相隔，東側為沙南凹陷。以羊二莊斷層為界，可將埕海斷坡區分為2部分：①南部為埕寧隆起背景上的大型侵蝕型緩坡——埕海高斜坡，區內坡緩、層薄、斜坡結構簡單，Es底界埋深僅1700m左右，Es1超覆在中生界、古生界之上，高斜坡發育順坡侵蝕溝槽，溝槽與辮狀河三角洲砂體相對應，溝槽輸砂、斷坡控砂特征明顯；②羊二莊斷層以北，受趙北、張東斷層控制，呈現3個順向斷階構造組合——埕海斷階帶。

圖2 黃驊坳陷埕海斷坡區結構剖面

1.3 沉積概況

埕海斷坡區在其獨特的地貌格架下，沉積物主要由埕寧隆起注入湖盆。①Es3早期由南向北發育近岸水下扇沉積，由砂礫巖-砂巖-砂泥巖-泥巖依次發育的多個正旋回組成。目前已經發現張巨河Es3油氣藏。②Es3末期構造抬升，陸進湖退，沉積了Es2，其范圍小于Es3，屬緩慢水進式濱淺湖環境低位體系域沉積。斜坡扇、沿岸砂灘壩是其主要沉積類型。目前已經找到張巨河Es2主力油氣藏。③Es1沉積時期湖盆擴張最為顯著，埕寧隆起物源相對貧乏，多數地區以深灰-灰色泥巖為主，其間夾粉砂巖條帶，屬水進體系域近岸水下扇沉積，扇體自北而南呈帶狀分布。目前已找到張巨河、羊二莊等Es1砂巖油氣藏。④Ed在該區為正常湖相沉積。東營組二段(Ed2)、三段(Ed3)以泥質巖沉積為主，夾部分砂體，屬濁積扇沉積。⑤東營組一段(Ed1)為小型三角洲。已發現張巨河、高塵頭Ed1油藏。⑥新近系為河流相沉積，具高砂泥比特征，砂巖儲層發育。已找到羊二莊、趙東等較為整裝的油氣藏。

鉆井揭示埕北斷坡區除高斜坡地層有缺失外，地層發育較為齊全，自下而上分別發育古生界、中生界和新生界。下古生界奧陶系主要為互層塊狀灰巖和白云巖，儲集空間主要為風化殼溶蝕縫洞以及構造縫，灰巖溶蝕程度與覆蓋層位的多少及新老程度有關，地層越新、覆蓋越少、溶蝕程度越好；上古生界石炭系-二疊系屬于海陸過渡環境的煤系地層，主要巖性包括暗色泥巖、炭質頁巖、煤層及暗色砂巖，其中儲層主要發育在二疊系下石盒子組，物性好。中生代殘留地層主要為侏羅系，由上、下2個砂泥巖旋回組成，儲層物性好，孔隙度在18%～20%之間。古近系為該區主力勘探層系，其中Es3是由砂泥巖組成的巨型復合旋回，受古地形控制，下超上剝現象明顯，地層北厚南薄，孔隙度大部分集中在15%～20%之間，滲透率一般小于10mD；Es2為湖泛期沉積，由下粗上細的正旋回組成，地層厚度在60～280m之間，儲層物性變化大，孔隙度大致在17%～20%之間，低斷階孔隙度小于12%，滲透率總體上小于30mD，屬于中低孔、中滲儲層；Es1與Es2為一套連續沉積，儲層不發育，以泥巖為主，是區域上良好的生油層和蓋層，在Es1底部發育薄砂層，儲集體以沿岸灘壩類型為主，孔隙度最大22%，滲透率最大1mD，為中低孔、特低滲儲層。Ed是由開闊期轉為收縮期的沉積，Ed3與Es1為漸變關系，物源供應少，沉積厚度塊狀泥巖，中后期湖水變淺，盆地收縮，物源供應逐漸增多，Ed2以泥巖為主，在上部發育砂層，Ed1以砂泥巖為主，砂巖物性在平面上差異大，北部好于南部，主要為中低孔、低滲儲層。

2 構造特征

2.1 區域構造特征

圖3 黃驊坳陷埕海斷坡區構造層劃分圖

地震和鉆井資料揭示，埕海斷坡區共發育3個構造層(圖3)。古生界構造層為下構造層，下古生界為海相沉積，加里東運動使奧陶系頂部遭受剝蝕；上古生界為海陸交互相，海西運動使得三疊系和部分二疊系遭受剝蝕。上述2次構造運動造成上古生界厚度發生重大變化，從低斷階1200m左右向南逐漸被全部剝蝕。中生界構造層為中構造層，燕山運動時期，白堊系和侏羅系遭受剝蝕，造成中生界厚度從600m逐漸減薄為0。新生界為上構造層，該套地層是在中生界古斜坡的基礎上沉積形成，地層厚度變化大，其下部超覆缺失，上部受喜山運動A幕影響，在低位部分Es2～Es3厚度達600m，在高位部分，Ed、Es1～Es3遭受剝蝕，造成羊二莊斷層的上升盤大部分缺失古近系。多期構造運動疊加，造成多套地層剝蝕，總體形成北厚南薄的楔狀。

黃驊坳陷陸地部分二級構造帶的走向線主要受兩側隆起的走向控制，在陸地的南部，構造走向均為北北東向，向北逐漸變為北東向，二級斷層走向與構造帶走向一致。埕海斷坡區受燕山褶皺帶和南部受埕寧隆起的影響，構造走向線由北東轉為北東東或近東西走向，斷層由南向北節節下掉，由規模較大的歧東、趙北、羊二莊3條斷層將斜坡帶切割成為3個臺階。該區斷層長期發育，控制了各個斷階的地層厚度以及二級構造帶的發育，并與派生斷層組成不同類型圈閉。

2.2 斷裂特征

研究區斷層較發育，包括三、四級斷層在內有百余條。其中斷層延伸較長、落差大、控制構造形成和地層厚度變化的二級(或相當于二級)斷層有7條，由南向北分別為羊二莊南斷層、羊二莊斷層、趙北斷層、海4井斷層、張東斷層、歧東斷層、張北斷層，其特征如表1所示。

表1 黃驊坳陷埕海斷坡區主要斷層要素表

1)羊二莊南斷層 走向由西部的東西向，向東部轉為北東東向。斷層長9km，奧陶系頂面至中生界頂面落差50～150m，Ng頂面至NmL落差為20～60m，說明斷層在古近系沉積前發育，在NmL末期又再次活動。

2)羊二莊斷層 走向為北東向，在該區延長24km，一直延伸到埕海的北部地區。傾向北西，傾角40～60°，是一條正斷層，總體表現為北西下掉、東南抬升的特征。古生界至中生界落差較大，50～400m，古近系至新近系落差20～120m，該斷層長期發育，明顯控制了古近系和新近系的厚度。在該斷層上升盤Ed～Es1缺失，僅局部地區保留Es3地層。該斷層是一條油源斷層，對中生界油氣藏的形成和新近系次生油氣藏的形成起重要作用。

3)趙北斷層 位于趙家堡村東側，走向北東東向，長8km，東端與羊二莊斷層相接。斷面傾向北西，傾角50～65°。上古生界頂面落差200～400m，中生界頂面落差200～350m，Es1底面落差50～400m，Ng落差50～200m。斷層控制了兩側的地層厚度，在NmL斷層兩側產狀呈屋脊狀，落差達200m。該斷層發育時間長，主要發育在2個時期：一是Es沉積前(古斷距150m)，另一活動期在NmL時期，因此，作為油氣運移的通道，起了不可忽視的作用。

4)海4井斷層 位于研究區北部，走向由西部東西向，向東轉為45～60°，由張東構造邊部一直延伸至歧口凹陷中，在該區內延伸長度達8.5km，為一條長期發育繼承性斷層。落差規模較大，上古生界頂面落差300～700m，中生界頂面落差150m，Es1底面落差400～700m，Ng底面落差200～300m，NmL落差100～200m。該斷層控制了古近系厚度，上升盤Ed～Es1的厚度約150m左右，西側下降盤Ed～Es1的厚度大于400m，最厚達550m。該斷層為一條油源斷層，使Es3生成的油氣通過斷層的疏導作用，運移至上覆Ed至新近系儲層中聚集。在該斷層下降盤發現H11井Nm油藏。

5)張東斷層 走向東西向，延伸達20km，推測潛山頂面落差在1000m以上，Es1落差250～800m，Ng落差75～150m。該斷層為長期發育、多期活動的斷層，在Es沉積前開始發育，古近系為其主要發育時期，斷層控制了兩側的地層厚度，Es兩側的厚度差達400～500m，Nm仍有活動，由于斷層活動的差異性，兩側形成逆牽引圈閉，斷鼻、斷塊圈閉，并發現了以Es2為主力油層的油藏。

6)歧東斷層 位于研究區北部，走向近東西向，由南向北下掉正斷層，斷面較陡，斷面傾角60～70°，在該區長12km，落差規模較大，Es1底面落差1200～1400m，Ng落差225～300m。從現階段獲得的資料分析，Es是斷層主要發育期(古生界因埋藏深未獲得資料)。斷層控制了兩側的地層厚度，古近系的厚度差達800～900m。由于斷層活動的不均一性，在斷層中部形成屋脊狀、高低不一的背斜構造。該斷層既是油源斷層，將深層生成的油氣運移至淺層，又對淺層局部圈閉起了遮擋作用，控制了油氣的分布。

7)張北斷層 位于研究區西北部，走向北東向，由陸地向海灘伸長，長達14km。該斷層落差大，在Es1底面達600～1200m，在NmL達100～170m。該斷層是長期發育的斷層，控制了兩側的地層厚度，厚度差達800～1000m。古近紀是其主要發育期，新近紀又有活動。斷層對油氣起控制作用，控制了Es及Ed油氣藏的分布。

3 油氣藏特征與油氣分布規律

3.1 油氣藏形成基本地質條件

1)多套烴源巖，母質好、演化適中、油氣資源豐富。歧口凹陷古近系發育多套烴源巖，其中主力烴源巖主要發育于Es1和Es3。埕海斷坡區雖然臨近物源，沉積物的輸入強度大，泥巖單層厚度薄，但在物質輸入過程中水體在反復動蕩中有間歇，形成砂泥分異性較好的砂泥巖互層，組分中黏土含量高，古水體環境也利于有機質的保存。除此之外，古生物構成中雖然高等植物占很大比例，但由于水體的間歇和相對的封閉性，低等藻類更為發育，有機質則主要以Ⅱ1-Ⅱ2型為主。該區有機質演化程度適中，鏡質組反射率在0.5%～1.5%之間，總體處于低熟-成熟階段，生烴門限大約為2900m，4000m左右進入大量生烴階段[5，6]。根據中國石油天然氣股份有限公司第4次油氣資源評價結果，埕海地區石油地質資源量約為4.2×108t，目前已探明2.4×108t，仍具有較大的勘探潛力。

圖4 歧口凹陷Es2沉積體系分布圖

2)單一物源、多沉積環境形成多類型儲集體。埕海斷坡區新生代經歷湖盆擴大-收縮-成陸演化過程，幾經水進水退，岸線隨之變遷，沉積環境變化較為頻繁[9]，如Es3近岸水下扇、Es2近岸水下扇-灘壩、Es1重力流水道-近岸水下扇、Ed深湖相-濁積扇-扇三角洲、新近系曲流河-辮狀河三角洲等多沉積環境，斷坡內塑造了多類型的儲集體(圖4)。隨著供源岸線變遷(堤寧隆起沿岸)，不同巖性相帶縱向疊置，平面交結，砂巖儲集體廣布連片，為油氣聚集提供了有利的儲集空間。

3)構造、砂體、斷層、不整合面有利組合形成多類型圈閉。埕海斷坡區主要發育歧東、張北、張東、趙北、羊二莊等主要斷層，組成歧東構造帶、張北構造帶、張東構造帶、趙家堡造帶、羊二莊構造帶，上述構造帶上發育了多種類型的圈閉，如以羊二莊、海4井為代表的逆牽引背斜，以張巨河、張東為代表的斷鼻型圈閉，構造-沉積斜坡、深凹帶背景上形成的巖性圈閉，羊二莊斷層上升盤地層不整合遮擋及地層超覆圈閉等，為油氣成藏創造了有利條件。

4)油氣向低勢區長期垂直、水平交替運移。歧口凹陷中心一直是沉積物堆積最厚的地區，流體承壓方式的繼承性，長期保持油、氣、水三勢疊加的高壓態勢，流體總是由高勢區向低勢區流動，從埕海低斷階到高斜坡流體勢逐漸降低。上述低勢區的有利圈閉是油氣運移的長期指向，構造帶是油藏或氣藏、或油氣藏的匯聚區[10～13]。斷坡內發育2類成藏模式：在中低斷階區，斜坡、砂體與烴源巖具有良好的配置關系，形成近源充注模式；在高斷階區，油氣沿斷裂、不整合面及砂體組成的復合疏導體系進行階梯狀遠距離運行，形成源外次生油氣藏(圖5)。

圖5 黃驊坳陷埕海斷坡區油氣成藏模式圖

3.2 油氣藏類型

埕海斷坡區油氣藏類型豐富，按圈閉成因可分為5類：第1類為構造油氣藏，包括背斜型、斷鼻型、斷塊型3個亞類，該類油氣藏在羊二莊、趙東等構造帶均發育；第2類為巖性型油氣藏，分布于構造斜坡或地形斜坡上，形成砂巖上傾尖滅油藏，如羊二莊的Es3及張巨河Es2等油氣藏均屬于該類；第3類為地層型油氣藏，主要與沉積間斷有關，地層剝蝕線與構造線反向交構成有利圈閉，不同部位形成由不同巖性遮擋的地層油氣藏，如劉官莊地區發現的Ed3、Ng浸蝕不整合遮擋油藏；第4類為潛山型油氣藏，主要為新生古儲型油氣藏，如下侏羅統潛山油氣藏，該類油藏底水發育，具縫、孔、洞多重孔隙介質，產能高；第5類為復合型油氣藏，常受兩種或多種因素控制，一般以構造為背景，受巖性、不整合面、儲層非均質性等因素影響形成巖性構造、構造巖性、溝造不整合等復合型油氣藏，寬而緩的斷階型斜坡為復合型油藏的形成提供了有利條件。

3.3 油氣分布規律及主控因素

1)優質烴源灶的發育及其生排烴強度控制了油氣藏的基本分布格局。埕海斷坡區緊鄰歧口主凹及歧南次凹2個生油凹陷，歧口凹陷古近系優質烴源巖發育、有機質類型多樣、演化序列完整、油氣資源豐富。受烴源巖厚度、有機質豐度、母質類型和熱演化程度等因素的綜合影響，歧口凹陷油氣分布“源控”特征比較明顯，已經發現的油氣藏緊鄰生烴中心或在油氣優勢運移通道附近分布。

2)多套生、儲、蓋組合形成多個含油氣系統。研究區主要發育Es3、Es1等2套主力烴源巖，不同層系烴源巖受埋深及異常地層壓力的影響形成多期次、多相態的演化特征。油源對比結果表明，該區油氣表現為自生、他生及混源的特征。同時，該區發育Es3上亞段、Es1中亞段、Ed下段共3套區域性蓋層，以及不同層段內部局部蓋層與各個層段砂體形成多套儲蓋組合，從而形成多源多聚的含油氣系統。

3)斜坡分帶性控制油氣藏分布序列。埕海斷坡區具有明顯的分帶性，不同帶上發育不同類型的油氣藏，從低斷階到高斷階油藏分布有序。在低斷階區，構造帶頂部發育構造-斷塊油氣藏，威脅分布有砂巖上傾尖滅油氣藏，深凹區發育透鏡狀高壓封閉油氣藏；在高斜坡區，坡寬而緩，圈閉類型多樣，包括斷塊油氣藏、背斜油氣藏、斷層-巖性油氣藏以及地層不整合油氣藏等。

4)深度控制溫壓場和流體性質。前人研究表明，低斷階區主要發育高溫、高壓系統，到高斷階區逐漸變為常溫、常壓系統；地層壓力與深度密切相關，2500m以下普遍發育異常高壓[14]。同時，原油性質隨油藏埋深、層位、地域、油藏類型的不同而發生變化。深度增加，原油密度減??；從低斷階到高斷階，原油密度增大。層位、地域、油藏類型的影響實質上仍是埋藏深度效應，表現出油氣運移路徑是從深到淺、從低部位向高部位的過程。

3.4 有利勘探方向

埕海斷坡區具有優越的成藏背景，具有含油氣層系多、油氣藏類型多樣、縱向疊置、橫向連片的復式聚集特征，該區Es3、Es2、Es1繼承性發育物源來自埕寧隆起的辮狀河三角洲砂體，斷階區砂體厚度大，高斜坡埋藏淺，物性好；斷坡區北以歧東斷層與歧口主凹相連，西以張北斷層與歧南次凹相接，供油條件優越。寬緩斜坡背景始終是油氣運移的主要指向區，階梯狀斷層與多層系砂體、不整合面構成的網狀疏導體系有利于油氣遠距離運移，形成了大面積、多層系油氣聚集區。高斜坡和低斷階的勘探程度低、潛力大，是重點勘探目標區。

4 結論

1)埕海斷坡區是在埕寧隆起向歧口主凹傾伏的背景上，經近東西向順向斷裂改造而成的三階順向斷裂斜坡，由埕北高斜坡和埕北斷階帶兩大部分組成，斷階帶又分為高、中、低等3個斷階。

2)埕海斷坡區油氣成藏地質條件優越，具有含油氣目的層多，油氣藏類型多樣，縱向疊置、橫向連片的復式聚集特征。

3)油氣藏形成的主要控制因素為充足的油氣源、良好的儲集條件和儲蓋組合、基巖潛山背景下的斷階構造、長期繼承性發育的斷層等；其中，斷層和蓋層是控制油氣縱向成藏的關鍵因素，基巖潛山背景下斷階構造和輸導體系是控制油氣橫向成藏的關鍵因素。儲層厚度和物性以及砂體類型控制油氣富集程度，圈閉的位置與砂體形態控制油氣藏的厚度與含油范圍，泥巖蓋層控制了油氣富集的層位，復式輸導體系決定了不整合面上下是油氣富集的有利部位。

4)研究區斷裂、不整合面及砂巖輸導層三者不同的配置關系，構成了多種油氣運聚方式，形成了大面積、多層系油氣聚集區。高斜坡和低斷階勘探程度低、潛力大，是重點勘探目標區。