油气勘探

渤海湾盆地海域深层—超深层大型复合潜山油气藏形成条件

  • 徐长贵 , 1 ,
  • 杨海风 2 ,
  • 王飞龙 2 ,
  • 彭靖淞 2
展开
  • 1 中国海洋石油集团有限公司,北京 100010
  • 2 中海石油(中国)有限公司天津分公司,天津 300459

徐长贵(1971-),男,江西乐平人,博士,中国海洋石油集团有限公司教授级高级工程师,主要从事石油地质与综合勘探研究。地址:北京市东城区中国海洋石油集团有限公司,邮政编码:100010。E-mail:

Copy editor: 谷江锐

收稿日期: 2023-10-22

  修回日期: 2024-11-11

  网络出版日期: 2024-12-10

基金资助

中国海洋石油有限公司“十四五”重大科技项目(KJGG2022-0302)

Formation conditions of deep to ultra-deep large composite buried-hill hydrocarbon reservoirs in offshore Bohai Bay Basin, China

  • XU Changgui , 1 ,
  • YANG Haifeng 2 ,
  • WANG Feilong 2 ,
  • PENG Jingsong 2
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  • 1 China National Offshore Oil Corporation, Beijing 100010, China
  • 2 Tianjin Branch, CNOOC, Tianjin 300459, China

Received date: 2023-10-22

  Revised date: 2024-11-11

  Online published: 2024-12-10

摘要

基于三维地震、钻井、井壁取心、薄片和分析化验资料,通过渤海湾盆地海域中—新生界大地构造动力学分析、潜山储层研究和潜山油气差异富集规律分析,结合典型油气藏解剖,系统总结深层—超深层复合潜山大型油气田成山、成储和成藏的必要条件,并建立复合潜山油气差异富集模式。研究表明:①华北克拉通经历的燕山期和喜马拉雅期双幕破坏是渤海湾盆地海域深层—超深层复合潜山发育的主要构造动力,受华北克拉通破坏和郯庐断裂活动的联合控制,破坏中心由渤海湾盆地周缘向渤中凹陷幕式迁移、收敛,渤海湾盆地海域有序成山,进而形成了渤中凹陷中环带和内环带两个复合潜山的发育区带;②受华北克拉通双幕破坏的控制,渤中凹陷中环带和内环带是风化壳下伏流体溶-缝带储层形成的有利区域;③克拉通破坏Ⅱ幕,中环带和内环带剧烈沉降,巨量生烃产生超压,并向复合潜山充注成藏,复合潜山低部位和内幕仍具较好的成藏条件。研究成果推动潜山勘探转向复合潜山立体勘探,同时指出渤中凹陷中环带深层—超深层复合潜山内幕勘探和凹陷内环带复合潜山多期火山机构勘探是渤海下步勘探的重要接替领域。

本文引用格式

徐长贵 , 杨海风 , 王飞龙 , 彭靖淞 . 渤海湾盆地海域深层—超深层大型复合潜山油气藏形成条件[J]. 石油勘探与开发, 2024 , 51(6) : 1227 -1239 . DOI: 10.11698/PED.20230576

Abstract

Based on the data of 3D seismic survey, drilling, sidewall coring, thin sections and tests, this paper systematically discusses the necessary conditions for the formation of buried-hills and reservoirs, and accumulations in the large oil and gas fields in deep to ultra-deep composite buried hills in the Bohai Sea through the analysis of the Meso-Cenozoic geotectonic dynamics, buried-hill reservoir characteristics, and differential enrichment patterns of oil and gas in the buried hills, as well as case study of typical reservoirs. The key findings are as follows. First, the double-episode destruction of the North China Craton in the Yanshanian and Himalayan served as the primary tectonic driver for the development of deep to ultra-deep composite buried hills in the offshore Bohai Bay Basin. Jointly controlled by the destruction of the North China Craton and the activity of the Tanlu Fault, the destruction center migrated and converged episodically from the margins of the Bohai Bay Basin towards the Bozhong Sag, resulting in an orderly mountain-building process within the offshore Bohai Bay Basin and subsequently two development zones for composite buried hills, i.e. the middle and inner rim zones within the Bozhong Sag. Second, under the coupling of favorable lithologies and multi-stage structures, the middle and inner rim zones are conducive to the formation of reservoirs in fluid dissolution-pore/fracture zones underlying the weathering crust. Third, during the Episode II craton destruction, the middle and inner rim zones subsided intensely, along which massive hydrocarbons were generated, resulting in the overpressure, and then migrated to and accumulated in the composite buried hills. The lower parts and interiors of these buried hills still possess excellent conditions for hydrocarbon accumulation. These findings promote a shift in buried hill exploration to three-dimensional exploration of composite buried hills. It is emphasized that the deep to ultra-deep composite buried hill interiors in the middle rim zone and the multi-stage volcanic edifices in the inner rim zone of the sag represent important successor areas for future exploration in the Bohai Sea.

0 引言

全球潜山油气勘探始于上世纪50年代的委内瑞拉[1-2],近年来非洲Bongor盆地[3-4]、东南亚越南湄公盆地[5],中国西部叠合盆地和东部裂陷盆地[6-8]的勘探累计发现了数十亿吨储量,证实了潜山油气勘探潜力巨大。相较于常规油气藏,潜山储层岩性多为变质岩、碳酸盐岩和岩浆岩,这些岩石不仅溶蚀孔隙和裂缝发育,还具备较强的抗压实性能,对深度的变化相对不敏感,因此成为深层—超深层勘探(渤海湾盆地海域3 500 m以下为深层,4 500 m以下为超深层)的最重要的目标[7-9]
渤海油田位于渤海湾盆地海域部分,是中国目前最大的原油生产基地,自20世纪70年代环渤中凹陷石臼坨凸起东段潜山勘探获得工业油气流以来潜山便成为其勘探战略中的关键一环[9-13]。受多期构造运动的影响,渤海湾盆地海域潜山地层结构复杂,包括3个构造层[14-15]:太古宇/元古宇花岗岩/变质岩构造层(基底构造层);古生界海相碳酸盐岩/碎屑岩构造层;中生界碎屑岩/火山岩构造层。不同构造层岩性差异大、纵向上存在多种叠置样式,因此造成渤海湾盆地海域潜山类型多样。
在潜山勘探初期,由于太古宇/元古宇单层构造层潜山位置优越、汇烃条件良好且埋藏较浅,易于地震成像,因此成为勘探的热点,并成功发现了如锦州25-1S和渤中19-6等大型单层潜山油气田[14-18]。但随着潜山勘探程度的逐渐增高,单层潜山勘探几乎殆尽;相比之下,复合潜山,即由2~3个前新生界构造层复合而成的潜山体,虽多期构造叠加、地质结构复杂,但地质体规模庞大,且靠近富烃凹陷烃源灶,是下一步重要的潜山勘探战略接替领域。2015年之前,先后发现了渤中28-1、428W、蓬莱9-1和曹妃甸12-6等复合潜山油气田[19],累计探明储量超过2.5×108 t,展现出复合潜山良好的勘探潜力。然而,复合潜山的复杂性也带来了复合潜山分布规律不清,储层发育机理不明、成藏要素模糊等挑战。
针对上述挑战,本文基于三维地震及其解释、钻井、井壁取心、薄片和分析化验资料,通过渤海湾盆地海域中—新生界大地构造动力学分析、潜山储层研究和潜山油气差异富集规律分析,系统总结渤海深层—超深层复合潜山大型油气田成山、成储和成藏的必要条件,结合典型油气藏解剖,建立复合潜山油气差异富集模式,明确下步勘探方向,旨在为渤海油田和中国东部相似地质背景下的潜山勘探提供科学指导与借鉴,推动潜山领域高效勘探。

1 渤海湾盆地海域潜山区域地质概况

渤海湾盆地海域位于华北板块,属于渤海湾盆地的海域部分,面积约6×104 km2[10](见图1a)。渤海潜山经历了多期构造演化,18亿年前,华北克拉通东、西部块体沿着中部造山带发生陆-陆碰撞成为统一的大陆克拉通[19-21]。中元古代—早三叠世,华北克拉通处于稳定状态。自晚三叠世开始,经历了强烈的破坏和改造,相继发生了印支运动、燕山运动和喜马拉雅运动[22-24]。多期的构造运动使得前新生界潜山的构造演化和地层分布十分复杂。渤海湾盆地海域潜山上覆新生界:古近系发育裂陷期孔店组、沙河街组、东营组扇三角洲/辫状河三角洲、半深湖/深湖沉积;新近系发育拗陷期馆陶组河流相、明化镇组和第四系浅水三角洲沉积[25-26](见图1b)。
图1 渤海湾盆地海域区域位置图与综合柱状图

2 复合潜山的构造背景及其分布规律

2.1 构造背景

2.1.1 华北克拉通的双幕破坏

中新生代以来,华北克拉通在太平洋板块俯冲作用下逐步遭受破坏,导致了克拉通内部发生了强烈的伸展裂解、地形升降以及频繁的火山喷发[19-21,24]。基于岩浆年代学研究和地壳厚度重建工作,认为华北克拉通渤海湾盆地海域具有双幕破坏的特征。
①第Ⅰ幕破坏发生在燕山运动中晚期(白垩纪,距今时间为65~139 Ma),由于渤海湾盆地海域克拉通岩石圈基底的拆沉,软流圈快速上涌,触发了盆地内密集而强烈的岩浆活动,主要特征为中酸性侵入岩与喷出岩的广泛分布。地壳厚度从原始的70~80 km锐减到30~40 km,发生第1次薄化。
②第Ⅱ幕破坏发生在喜马拉雅运动早期(古近纪,距今时间为23~66 Ma),华北克拉通遭受了基底的二次拆沉,软流圈又一次强烈上涌,进一步加剧了盆地的伸展裂解[27-29],此次事件中,地壳厚度经历了第2次显著的薄化,最终减薄至25~35 km,与第Ⅰ幕不同,此阶段岩浆性质以基性喷出岩为主。
这一系列变化不仅揭示了中新生代以来华北克拉通地壳厚度的持续减薄趋势,还清晰地反映了岩浆岩类型从侵入岩到喷出岩、从酸性火山岩到基性火山岩的过渡。这种地壳厚度与岩浆类型的双重转变,映射出克拉通在幕式破坏过程中复杂的动力学与地质响应。

2.1.2 潜山的发育演化

中生界顶部与古近系顶部的两个角度不整合面是构造活动变迁的直接证据(见图2图3)。构造演化分析与磷灰石裂变径迹分析[30-33]揭示:渤海湾盆地经历了4个关键演化阶段,这些阶段与克拉通的双幕破坏过程紧密关联(见图2图4图5)。
图2 渤海湾盆地海域复合潜山群环带式分布特征
图3 渤中凹陷典型地震剖面(剖面位置见图2

Pz—古生界;Mz—中生界;E—古近系;N—新近系

图4 华北克拉通双幕破坏背景下渤中凹陷的构造演化过程(剖面位置见图2
图5 环渤中凹陷磷灰石裂变径迹分析
①Ⅰ幕伸展破坏阶段:早白垩世,渤海湾盆地海域由原本较为平缓的克拉通状态开始转变为裂陷盆地,伴随着剧烈的火山活动,区域初始裂陷,地形被重塑为复杂的垒堑构造体系,迅速沉积,地层累积厚度为2 000~3 000 m。
②Ⅰ幕挤压破坏阶段:晚白垩世末期,渤海湾盆地海域整体抬升,地壳发生显著的剥蚀,厚度减少了1 000~2 000 m。这一过程中,潜山的雏形逐渐形成,标志着克拉通破坏达到了关键节点。
③Ⅱ幕伸展破坏阶段:古近纪早期,渤海湾盆地海域再次迎来伸展破坏期,局部火山活动活跃,盆地进一步裂陷,并伴随大规模的掀斜与沉降。沉积速率加快,沉积厚度较大,从1 000~10 000 m不等,为渤海湾盆地海域提供了丰富的烃源岩,为潜山油气成藏提供了资源基础。
④Ⅱ幕挤压破坏阶段:渐新世末期,渤海湾盆地海域经历了又一次挤压破坏,整体再次抬升,地壳剥蚀厚度为500~1 500 m,潜山最终定型。
综上所述,中新生代以来克拉通的双幕破坏包含两个旋回伸展裂解—挤压剥蚀的过程:伸展裂解在克拉通深部拆沉地壳,挤压剥蚀在岩石圈表面剥蚀地层。双幕的伸展—挤压构造活动不仅造成了渤海地壳的持续减薄和克拉通的裂解,还通过差异隆升与沉降重塑了渤海的盆山关系,促使了潜山伸展翘倾与挤压形成。中—新生代克拉通的双幕破坏,是推动渤海湾盆地海域深层—超深层复合潜山体系发育的主要动力。

2.2 潜山分类及其分布规律

2.2.1 潜山层型分类

与中国西部持续的“挤压隆升成山”不同[6-8],渤海湾盆地海域展现出克拉通破坏过程中“伸展—挤压复合成山”过程的独特路径。因此,渤海湾盆地海域的潜山不仅完好保存了前构造期的潜山地层(太古宇/元古宇、古生界以及中—下侏罗统),而且其上还覆盖了克拉通破坏期形成的地层(如下白垩统和古近系),这种叠置关系形成了多层结构的复合潜山体系(见图3图4)。
基于构造运动在时间与空间上的叠置关系,笔者将渤海湾盆地海域潜山划分为以下3类(见图3图4)。
单层潜山:太古宇/元古宇单构造层的潜山。这类潜山主要分布于双幕破坏过程中长期继承性构造高点的区域,如锦州25-1S和渤中19-6潜山。
双层潜山:中生界+太古宇/元古宇或古生界+太古宇/元古宇双构造层的潜山。这类潜山多形成于华北克拉通双幕破坏的间歇性高点,如旅大25-1和渤中21-2潜山。
三层潜山:中生界、古生界及太古宇/元古宇完整的三构造层的潜山。这类潜山主要形成于克拉通双幕破坏的长期沉降中心区域,如渤中8-3S和龙口7-1潜山。
特别指出,单层潜山因为由太古宇/元古宇基底组成,因此也叫“基岩潜山”;双层潜山和三层潜山因其复杂的地层结构被称之为“复合潜山”。

2.2.2 潜山分布规律

中生代,古太平洋板块对华北板块的俯冲经历了显著的变化,由初期的前进式逐渐转变为后期的向东后撤式[19-21]。这一转变深刻地影响了华北克拉通的基底,导致其发生破坏与拆沉,进而引发了岩石圈的薄化。岩浆活动也随之由东向西不断拓展,渤中凹陷的东部区域成为火山活动最为频繁和剧烈的地区(见图6[19-21,27 -29]
图6 渤海湾盆地现今地壳厚度与火山岩分布图
进入新生代后,太平洋板块的持续后撤俯冲进一步加剧了华北地区的伸展裂解和地壳减薄。这一过程中,沉积-沉降中心的位置发生了显著变化,不断地自西向东迁移,并最终使渤中凹陷成为新生代的主要沉降中心。
此外,研究区所处的郯庐断裂带,中—新生代以来经历了剧烈的活动。该断裂带在不同区域的成盆时间存在差异,如渤南段在早白垩世开始拉分成盆,辽东湾段则在始新世—渐新世成盆,而渤中段则在渐新世—上新世斜向拉分成盆。这种成盆时间的差异反映了郯庐断裂带自南、北两端向中部——渤中凹陷逐渐收敛的特点[23,34]
综上所述,克拉通破坏中心自西向东、向渤中凹陷幕式迁移和郯庐断裂晚期活动向渤中段收敛的叠加导致渤中凹陷成为渤海湾盆地晚期的构造和沉降中心。
渤海地震解释与区域构造演化的综合分析,揭示了渤海潜山围绕渤中凹陷中心的环带式分布规律(见图2图4)。
①内环带:位于渤中凹陷中央和郯庐断裂中段,其埋藏深度为4 500~10 000 m,地层序列保存较完整,主要由太古宇(局部残余元古宇)、古生界及中生界三层潜山构成。地壳厚度为22~23 km,是整个渤海湾盆地最薄的区域和火山岩最厚的区域,是华北克拉通双幕破坏特别是晚期沉降的中心。
②中环带:主要位于渤中凹陷的斜坡或陡坡部位,埋藏深度较为2 500~5 000 m,剥蚀程度相对较弱,以双层潜山为主,即太古宇+中生界或太古宇+古生界的组合。地壳平均厚度为26~27 km,是华北克拉通双幕破坏拉伸和挤压的过渡区域。
③外环带:主要位于渤中凹陷的凸起部分,地壳厚度为30~36 km。潜山的埋藏深度较浅,主要为1 500~4 000 m,且剥蚀作用强烈,以单层太古宇/元古宇潜山为主,是华北克拉通双幕破坏过程中隆升的核心区域。
综上所述,受克拉通破坏和郯庐断裂活动的联合控制,破坏中心由盆地周缘向渤中凹陷幕式迁移、收敛,渤海湾盆地海域有序成山。

3 复合潜山的溶-缝带储层特征与及其形成机理

3.1 溶-缝带储层特征

中环带和内环带复合潜山的埋深通常超过2 500 m,且很大部分位于超过4 000 m的深层和超深层。通常认为4 000 m以深储层的孔隙度通常低于5%,属于低孔低渗储层,难以成藏[35-37]。井壁取心精细观测、岩石力学测试和岩石薄片综合分析认为深层复合潜山储层中发育有显著的流体溶蚀-孔缝(简称溶-缝)带。这些储层带在潜山不整合面之下,在300~1 000 m的深度范围内连续或间断分布,形成了孔隙型、孔隙-裂缝型及裂缝型等多种储层类型(见图7)。溶-缝带的孔隙度为5%~12%,具有良好的储集性能。
图7 渤中26-6潜山溶-缝带储层垂向分布特征
潜山储层在垂向上可明确划分为3段:溶蚀带、淋滤裂缝带和内幕裂缝带(见图7)。溶蚀带:位于不整合面之下,紧贴潜山顶部,成因为风化溶蚀,厚度为200~300 m,孔隙度较高,为6%~12%,储集空间主要由溶蚀孔隙构成,广泛发育大型溶蚀孔洞。这些孔洞往往伴随着裂缝的溶蚀加大现象,常见长石铸模孔。淋滤裂缝带:下伏于溶蚀带,厚度为15~200 m,孔隙度稍低,为4%~7%,储集空间以裂缝-孔隙型和孔隙-裂缝型复合形式为主,常见网状裂缝沿其路径溶蚀扩大而形成的孔隙,显示出裂缝对溶蚀过程及孔隙发育的显著控制作用。内幕裂缝带:位于淋滤裂缝带之下,厚度变化较大,为150~400 m,孔隙度进一步降低,为2%~6%,储集空间几乎全部由裂缝构成,裂缝边缘平直且光滑,受岩性差异影响,裂缝带在垂向上呈现断续分布的特征,沿裂缝可见梅花状黄铁矿沉淀及少量溶蚀孔隙,表明发育一定程度的热液溶蚀。

3.2 溶-缝带形成机理

渤海复合潜山经历了印支、燕山和喜马拉雅等多期次的构造运动,这些复杂的地质过程塑造了多方向、多期次的断裂/裂缝体系及广泛的风化溶蚀现象[38-39]。值得注意的是,中环带和内环带的深层—超深层广泛分布的中生界未曾经历印支运动,错失了裂缝发育与溶蚀的重要时期,传统上被视为溶-缝储层欠发育。岩心观察及薄片分析发现:①印支运动期裂缝,主要表现为北西—南东向的挤压缝,裂缝开度较大,方解石的U-Pb测年结果显示其形成于距今238 Ma前,虽有一定溶缝,但多被泥质、石英和方解石充填。②燕山运动期裂缝,以北东向—南西向的高陡剪切缝为主,方解石的U-Pb测年年龄约为155 Ma,多集中分布于走滑断裂带,溶缝较发育,裂缝中常见方解石与铁白云石不完全充填。③喜马拉雅期裂缝,数量远超前两者,裂缝走向包括北东东—南西西向及近东西向,方解石的U-Pb测年结果指示其形成于距今28 Ma前,溶缝较发育,裂缝内充填有黄铁矿和方解石(见图8)。
图8 渤海湾盆地海域裂缝发育的期次分析图
根据裂变径迹数据与构造演化分析,认为Ⅰ幕燕山运动挤压破坏与Ⅱ幕喜马拉雅运动挤压对于复合潜山溶-缝带的形成至关重要。两次挤压的活跃区,是溶-缝储层发育的主要区域。由于两次挤压造缝较晚,埋藏时间短,不易被矿物充填,保留了大量开启缝。因此,尽管渤中凹陷中环带和内环带的中生界未曾经历强烈的印支运动,但得益于中新生代克拉通双幕破坏的强烈影响,使其成为溶-缝储层发育的有利层位。

4 复合潜山油气差异富集机理与富集模式

4.1 复合潜山油气差异富集机理

4.1.1 源盖的厚度差异

大中型内幕潜山油气田有较大的供烃窗,通常超过70 km2,这为油气聚集提供了丰富的烃源基础[40-41]。然而在渤海湾盆地海域已发现的复合潜山圈闭中,供烃窗面积普遍不足40 km2,长期以来被认为限制了油气成藏。此外,喜马拉雅期,断裂剧烈活动,对潜山油气的大规模保存构成了挑战,尤其是凹陷外环带,其较差的保存条件是部分单层潜山勘探失利的重要原因[12-16]
构造演化和烃源演化的关系研究表明:克拉通破坏Ⅱ幕时期,渤中凹陷急剧沉降,断层活动最大速率可达320 m/Ma,在潜山之上沉积了500~4 000 m厚的古近系孔店组、沙河街组和东营组,岩性以半深湖—深湖亚相暗色泥岩为主,总有机碳含量为1.5%~5.0%,有机质类型为Ⅰ—Ⅱ型。上新世之后,古近系的泥岩快速进入生烃门限3 000 m以深,烃源岩加速成熟,镜质体反射率达到1.7%~2.5%,进入生排气高峰期,泥岩超压发育[42-43],压力系数为1.4~2.0,剩余压力为20~60 MPa。这些超压泥岩既是烃源岩又是盖层,为复合潜山的成藏提供了良好的充注动力和保存条件。统计分析证明,潜山上覆泥岩压力系数越大,油藏的充注动力和盖层条件就越好,潜山的探明储量规模也越大。
中环带—内环带的复合潜山接近沉降中心,有更快的沉降速率和更大的沉降量,因此不仅拥有更为丰富的烃源条件,还具备了更为强劲的油气充注动力以及更为优质的盖层保护,为油气藏的富集与保存提供了极为有利的条件。

4.1.2 潜山断裂的内幕分割

传统认为,潜山内幕为简单的层状或块状结构。然而实际钻探揭示,复合潜山内部结构复杂,隔层普遍存在。
特别是在早断早衰型走滑压扭带及大型斜向侵入体边界区域,钻探过程中频繁遭遇致密的糜棱岩带。如渤中26-6构造内发现的中生界走滑断层糜棱岩带,以及蓬莱9-1构造揭露的中生界岩浆侵入元古宇糜棱岩带(见图9)。这些糜棱岩带纵向延伸可达百米,颜色多为灰绿与深灰相间,具有独特的条带状与纹层状构造[44-45]。薄片鉴定表明,区内糜棱岩具有明显的流动和定向构造,矿物成分主要为黑云母和绿泥石,暗色矿物明显多于浅色矿物。岩心物性分析和突破压力测试结果显示,糜棱岩带的孔隙度极低,平均值仅为0.57%,而突破压力则高达10.1~70.4 MPa,封堵能力优于同等深度泥岩。这一特性意味着糜棱岩带在潜山低部位及内幕区域中扮演了重要的分割与保存角色。
图9 潜山糜棱岩侧封地震剖面和微观结构特征

4.2 复合潜山油气差异富集模式

复合潜山的核心储集空间主要依托溶-缝带,而渤海湾盆地海域坳陷经历了剧烈的沉降过程,促进了巨量油气的生成,进而形成超压环境,促使油气向潜山充注,最终在保存条件优越的复合潜山中聚集成藏。渤海湾盆地海域复合潜山典型的油气富集模式主要有以下4种(见图10)。
图10 渤海湾盆地海域复合潜山油气富集模式
韧剪侧封-阶梯型油气富集模式:潜山与成熟的超压烃源岩大面积对接,韧性剪切糜棱岩带将潜山分割成多个油水界面各异的阶梯状油藏,典型实例为渤中26-6油田(见图10a)。
岩性封隔-多层型油气富集模式:中生界的致密层段与古近系的巨厚泥岩共同构成了复合潜山内幕的优质盖层,尽管下伏古生界及太古宇的供烃窗口相对较小,但在强烈的近源超压充注作用下,油气依然能够多层充注并聚集成藏,典型实例为曹妃甸23-6油田(见图10b)。
韧剪侧封-向斜风化溶蚀油气富集模式:向斜区的溶缝带厚度大、物性好而成为油气运移的优势通道,油气沿此路径运移,并在韧性剪切带的侧封作用下聚集成藏,典型实例为蓬莱9-1油田(见图10c)。
岩性封隔-多相型油气富集模式:近源超压供烃,油气优选孔渗条件较好的酸性火山岩进行充注成藏,典型实例为渤中8-3S油气田(见图10d)。

5 渤海湾盆地海域复合潜山勘探成效与下步勘探方向

5.1 渤海湾盆地海域复合潜山勘探成效

在渤海湾盆地海域深层—超深层大型复合潜山油气藏形成条件研究成果的指导下,在渤中凹陷中环带—内环带,2015年之后,先后发现了渤中13-2、曹妃甸2-2、渤中26-6和渤中8-3S等复合潜山油田,累计新增储量超过4×108 t。
渤中26-6潜山位于渤南低凸起西段,被渤中凹陷与黄河口凹陷所夹持,为两层结构复合潜山。初期勘探时,在构造高部位的BZ26-6-A井钻遇油水界面,界面之上油藏规模较小。分析认为,该潜山其整体呈近东西向,被北东—南西向的压扭走滑断层及其韧性剪切糜棱岩带分割成多个独立的高点(见图9)。尤为关键的是,低部位的高点正好位于燕山运动和喜马拉雅运动双重影响的叠加区,且紧邻主走滑断裂带,溶缝储层非常发育,盖层厚度增加,具有更为优越的成藏条件。因此,2022年在渤中26-6潜山低部位走滑韧性剪切分割的构造次高点钻探BZ26-6-B井,解释油层超过300 m,测试日产油近330 m3/d,油藏规模扩大近4倍(见图10a)。
渤中8-3S潜山位于渤中凹陷内,为三层结构的复合潜山,埋藏深度超过5 000 m,由于同一构造带更高位置的渤中8-4潜山并没有获得好的油气发现,渤中8-3S潜山一度被认为难以形成大规模的油气聚集。然而,研究揭示渤中8-3S潜山具有“富士山”型火山的地震相特征,可能发育酸性火山岩,且处于燕山运动和喜马拉雅运动两次影响的裂缝发育区,预测潜山顶部溶缝储层发育,加上渤中8-3S构造盖层厚度达到700 m,较渤中8-4构造300 m更厚,盖层压力系数超过1.4,油气保存条件更好,推测其潜山具有较好的成藏条件。2023—2024年部署钻探,BZ8-3S-C井获得高产油气流,日产油气超1 300 m3油当量,发现了渤海最大规模的中生界火山岩油气藏(见图10d)。
渤中26-6与渤中8-3S复合潜山的成功勘探,不仅增加了渤海油气资源的储量,更引领了潜山勘探理念的深刻变革,由传统的“找高点”模式转变为更加科学、立体的复合潜山勘探新思路。

5.2 渤海湾盆地海域复合潜山下步勘探方向

依据渤海湾盆地海域深层—超深层复合潜山油气勘探的最新研究成果,笔者明确提出了两大关键接替勘探领域:一是渤中凹陷中环带深层—超深层复合潜山内幕勘探领域;二是渤中凹陷内环带复合型潜山多期火山机构勘探领域。
渤中凹陷中环带复合潜山内幕勘探领域:以往,中环带复合潜山的勘探焦点多集中于顶部的不整合面,并成功发现了如渤中13-2、曹妃甸2-2等油田。最新研究揭示,中环带内那些拥有太古宇—古生界与太古宇—中生界双层结构的复合潜山,其内幕同样蕴藏着极佳的成藏条件。这些内幕区域,如曹妃甸23-6、锦州25-3等构造,因具备近源超压充注、多期溶缝带广泛发育、多层复合潜山圈闭以及巨厚超压盖层的良好保存等特征,而被视为渤海深层勘探的优选区域(见图1图2)。
渤中凹陷内环带复合型潜山多期火山机构勘探领域:渤海湾盆地海域广泛分布着中生界火山岩,尽管早期在外环带和中环带已发现诸如428W、曹妃甸12-6和渤中22-2等火山岩构造,但内环带火山机构一直被认为储层致密,难以成藏。深入研究揭示,凹陷内环带的复合型潜山上部火山机构,如渤中8-3E、龙口7-1、曹妃甸35-6和渤中16-1等构造,经历了复杂的多期火山喷发和双幕破坏改造过程,储层发育良好。在巨厚超压盖层/烃源岩的覆盖下,这些区域近源充注,流纹岩/安山岩中的溶缝带可能展现出多级、多旋回、多油水系统复合成藏的特点,有望成为渤海超深层勘探的重要突破口(见图1图2)。

6 结论

渤海湾盆地海域深层—超深层大型复合潜山油气藏的形成,在成山、成储及成藏3个方面均展现出独特的条件。
成山条件:华北克拉通双幕破坏是渤海湾盆地海域深层—超深层复合潜山发育的主要构造动力;双幕破坏中,地块及潜山发生多旋回的伸展翘倾和挤压隆升形成了复合潜山。华北克拉通双幕破坏与郯庐断裂活动的协同作用,引导沉降中心自盆地边缘向渤中凹陷呈幕式收敛,有序地构建了凹陷中环带与内环带两大复合潜山发育区带,为油气藏的孕育奠定了坚实的构造基础。
成储条件:复合潜山储层的形成受华北克拉通双幕破坏的控制。尽管渤中凹陷中环带与内环带的中生界地层未经历印支运动,但燕山期与喜马拉雅期华北克拉通双幕破坏,为风化壳下伏溶-缝带储层的形成提供了有利条件,使得这些区域成为储层发育的优选区域。
成藏条件:建立了复合潜山油气差异富集模式。揭示了内环带与内幕区域在油气成藏中的独特优势。这些区域不仅具备强生烃超压充注、多期溶缝发育等有利条件,还受到韧性剪切带的分割与巨厚超压盖层的保护,共同构成了优越的成藏环境。这一发现打破了传统观念中潜山低部位与内幕勘探难以获得大型油田的局限,引领了勘探策略由“占山头、打高点”向复合潜山立体勘探的深刻转变。
该研究成果成功指导了渤中13-2、曹妃甸2-2、渤中26-6和渤中8-3S等大型复合潜山油田的勘探评价工作,同时指出了凹陷中环带深层—超深层复合潜山内幕勘探与凹陷内环带复合潜山多期火山机构勘探作为渤海未来勘探的重要接替领域,为渤海湾盆地海域油气储量的可持续增长指明了方向。
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