渤海海域石臼坨凸起浅层油气成藏特征及勘探启示

渤海海域石臼坨凸起浅层油气成藏特征及勘探启示王应斌;薛永安;王广源;李果营【摘要】石臼坨凸起油气勘探历经40余年,是渤海海域油气勘探历程最长的地区之一.该区在经历多年的勘探沉寂之后,近年在其浅层新近系发现大中型油气田.通过回顾该区油气勘探历程,综合钻井、地化、地球物理等勘探资料,系统分析了石臼坨凸起浅层油气藏的构造、油源及储盖组合等特征,总结其油气成藏模式.研究认为新思路指导下的创新地质认识是取得老区油气勘探突破的关键:①低幅构造背景与岩性体的有效叠合匹配是浅层油气富集成藏的关键因素之一;②重新认识凸起区构造特征,特别是对北西向隐伏断层的成功确认,在凸起内部低幅构造的识别和成因分析上起到重要的作用;③多凹包绕型凸起带油源的有效判识有助于提高勘探成功率.石臼坨凸起重获油气发现的勘探启示可为渤海海域特别是凸起带探索出浅层油气藏的综合勘探思路.【期刊名称】《中国海上油气》【年(卷),期】2015(027)002【总页数】9页(P8-16)【关键词】石臼坨凸起;浅层;新近系;低幅构造;油气成藏;勘探启示【作者】王应斌;薛永安;王广源;李果营【作者单位】中海石油(中国)有限公司天津分公司天津300452;中海石油(中国)有限公司天津分公司天津300452;中海石油(中国)有限公司天津分公司天津300452;中海石油(中国)有限公司天津分公司天津300452【正文语种】中文【中图分类】TE5122.3+3石臼坨凸起位于渤海海域西北部，为长期继承性的宽缓型凸起，凸起周围被秦南、南堡和渤中凹陷等3个生烃凹陷所包围，凸起主体东、南侧各存在一个狭窄的延伸体倾没于渤中凹陷（图1）。

目前，石臼坨凸起已发现秦皇岛32－6、南堡35－2、428 W、427、秦皇岛33－1等多个油气田，显示凸起区是油气运移的有利位置。

石臼坨凸起已发现油气主要产于新近系，在中生界火成岩、古生界碎屑岩和碳酸盐岩中亦获得了高产油气流，为渤海海域典型的复式油气聚集区［1］。

石臼坨凸起油气勘探历程复杂，自20世纪70年代在基岩潜山中获高产油气流以来［2］，直到20世纪90年代才在浅层新近系发现了秦皇岛32－6和南堡35－2两个亿吨级油田，但在此后近15年里再无规模性油气田发现。

近几年，在渤海海域凸起区围绕老油田滚动勘探过程中发现了一些浅层岩性油藏，受此启发，以石臼坨凸起浅层低幅构造背景为目标，展开精细的构造－岩性油气藏勘探，发现了秦皇岛33－1S/2/3/4等油田，累计落实三级石油储量近1亿m3，展现出石臼坨凸起浅层良好的油气勘探前景［3］。

从石臼坨凸起漫长而曲折的勘探历程来看，其油气成藏特征非常复杂。

本文通过回顾石臼坨凸起油气勘探历程，分析凸起浅层油气成藏特征，进而总结其油气成藏模式，揭示其油气富集规律，对石臼坨凸起及渤海海域其他凸起的下步油气勘探部署具有重要意义。

石臼坨凸起油气勘探始于20世纪70年代，已发现428 W、428E、427、秦皇岛33－1、秦皇岛32－6、南堡35－2、秦皇岛27－2、秦皇岛33－1S/2/3/4等油气田和含油气构造。

截至2012年底，已累计发现三级石油地质储量超过3亿m3。

根据已发现油气藏的层位差异等，可将石臼坨凸起油气勘探大致分为以下3个阶段。

1.1 古潜山油气藏勘探阶段（20世纪70年代中期）1975年，在石臼坨凸起东部428E构造上钻探BZ2井，在古生界潜山中获得高产油气流，日产油192.7 m3、气3.78万m3。

由此渤海海域的油气勘探将基岩潜山作为勘探的主要目的层钻探井17口［4］，其中以“BZ（渤中）”系列井为代表，先后在几个“山头”发现油气，揭示了前寒武系花岗岩、古生界寒武系—奥陶系碳酸盐岩、石炭系—二叠系碎屑岩及中生界火成岩等4类储集岩。

在BZ5和BZ12井的试油过程中获得高产油气流［2，5］，从而发现428 W、428E和427等油田。

但由于潜山岩性变化大，含油气面积难以确定，探明石油储量不足千万吨，没能形成规模性油气田。

1.2 浅层构造油气藏勘探阶段（20世纪90年代中期至2010年）20世纪80—90年代早期，先后有3家外国公司在石臼坨凸起进行了不同程度的研究和目标钻探，但由于该地区地质条件非常复杂，均未获得油气发现，最终都放弃了在该区的油气勘探。

90年代中期，在“新构造运动控制晚期成藏”地质理论［6－9］指导下，提出了“重上石臼坨，主攻上第三系”的油气勘探策略。

1995—1996年，先后在石臼坨凸起浅层新近系明化镇组和馆陶组发现了一批油田，合计三级石油地质储量约3.5亿t［10］，其中秦皇岛32－6和南堡35－2两油田的油层厚度大（45～85 m）、含油面积大（45～54.6 km2）、孔隙度好（25%～43%）［5］，探明石油地质储量分别为1.7亿、1.1亿t［11］，是当时渤海湾盆地勘探成效最好的地区，渤海海域浅层构造油气藏勘探进入高潮。

1997—1999年，针对石臼坨凸起浅层开展精细解剖，落实了一批有利勘探目标，但仅有QHD33－1－1井在明下段发现一层厚10.2 m的油层，探明石油地质储量825万m3，其他井均没有获得商业性的发现，从而结束了石臼坨凸起的“集束”勘探［12］。

1.3 浅层构造－岩性复合油气藏勘探阶段（2010年以来）在秦皇岛32－6、南堡35－2等亿吨级油田发现之后的十几年里，石臼坨凸起的油气勘探长期处于沉寂状态。

直到2010年初，受凸起上已投产油田调整井钻遇浅层岩性油藏的启发，在隐蔽油气藏勘探思想指导下［13－15］，开展精细的低幅构造背景下构造－岩性油气藏研究，以石臼坨凸起中段斜坡带浅层明化镇组构造－岩性和岩性圈闭作为突破口，在秦皇岛33－1S构造部署钻探了QHD33－1－3井，获得重大油气突破，在明化镇组测井解释油层77.9 m、气层17.4 m，拉开了石臼坨凸起浅层岩性油气藏勘探的序幕。

基于“低幅构造背景下岩性油气藏”勘探理念［3］，先后针对秦皇岛33构造区的秦皇岛33－1S、秦皇岛33－2和秦皇岛33－3构造展开了整体评价工作，所钻探的8口井均获成功，取得了丰硕的勘探成果。

为继续扩大秦皇岛33－1S油田及围区的储量规模，提高储量探明程度，向南扩展继续评价秦皇岛33－3构造，并钻探秦皇岛33－4构造。

秦皇岛33－3构造南块钻探了4口评价井，均获成功。

秦皇岛33－4构造钻探了2口探井，其中QHD33－4－1井在明下段测井解释油层25.7 m，而QHD33－4－2井钻探失利。

截至2012年底，在距离秦皇岛32－6油田仅2 km的秦皇岛33－1S油田的4个构造（秦皇岛33－1S/2/3/4）共发现三级石油地质储量超过亿吨，其中探明储量占到一半以上，探明程度较高，实现了在亿吨级油田周边寻找亿吨级油田的目标；且在油田区东面的秦皇岛27－3构造首钻QHD27－3－1井，在明下段测井解释油层27.3m、差油层2.7m、油水同层3.6m、含油水层30m，在馆陶组测井解释油水同层10.3 m、含油水层6.6m，揭示了该区带较大的勘探潜力。

此外油田区仍有多个尚未钻探的构造－岩性和岩性圈闭，若继续勘探将有望进一步扩大秦皇岛33－1S油田的储量规模。

从石臼坨凸起已发现的油气田和含油气构造来看，该区油气集中分布在凸起区较高部位，主要含油气层系为新近系明下段，这是由研究区构造、油源、储盖组合特征及油气成藏模式等共同影响的。

2.1 构造特征渤海海域油气勘探实践表明，新构造运动形成的断层对浅层油气聚集起到重要的控制作用［16－17］。

受北东向断裂和北西向北京－蓬莱断裂共同影响，石臼坨凸起的新近纪构造活动主要表现为近北东向与近北西向2组断裂活动，其中前者较后者表现更为明显。

这2组断裂在平面上近90°相交，呈网格状分布，整体表现为共轭走滑错动特征，其活动特征具有以下特点：①北东向断裂的活动强度在走向上明显变化，表现出明显分段式特征；②北西向断层多呈隐伏特征，虽然在地震资料上无明显反映，但在其两侧存在明显的地层产状突变、挠曲和变形；③在2组断裂共轭错动带上，断裂延伸方向在走向上发生突变。

在北东向断裂和北西向北京－蓬莱断裂2组不同方向应力交汇处易形成构造应力转换带。

受2组断层交织活动的控制，石臼坨凸起内部的晚期断裂有北东分段、北西存在隐伏分割的特点，从而形成了多个或相对拉张或相对挤压的构造转换带。

在转换带之间形成了各自具有低幅构造背景的相对独立构造区带，这些独立构造区带进一步控制了凸起上圈闭的发育。

仅在石臼坨凸起中段就可划分秦皇岛32区、秦皇岛33区和秦皇岛27区等3个此类构造区带，秦皇岛33构造区东以鞍部与秦皇岛27构造区相连，西与高部位秦皇岛32构造区相接，在地震剖面上这3个构造区的地层产状存在较大变化（图2），其断裂活动性也具有明显分段性（图3）。

此类构造区带在新构造运动中发育大量北东向晚期断层，并整体被北西向隐伏断裂所分割，极易在浅层明化镇组形成多个断鼻、断块型构造圈闭。

这些圈闭单个圈闭面积较小、幅度较低，圈闭幅度大多在5～20 ms。

这些低幅度构造整体向北、东、南三面下倾，向西逐渐抬升。

在此构造背景下，构造区带内晚期发育的断层与明下段砂体之间良好的耦合关系有利于凸起区形成构造、构造－岩性和岩性圈闭等多种类型复合圈闭，油气成藏条件极为有利。

近期浅层油气勘探获得重大突破的秦皇岛33－1S构造就位于石臼坨凸起中部的应力相对拉张区，是在古隆起背景上发育的被断层复杂化的新近系断裂背斜构造，构造整体向西抬升，圈闭破碎，局部圈闭表现为低幅度断块圈闭或半背斜圈闭。

石臼坨凸起2组断裂活动明显控制了新近系油气藏的形成。

钻探实践表明：凸起中段局部分布的相对拉张区油气显示段长且厚度大，油气聚集层位沿着拉张区的延伸方向逐渐变浅，而相对挤压区则油气显示层段单一且厚度较小。

由此可见，石臼坨凸起独特的应力场背景形成了北东向和北西向2组走向不同的复杂断裂系统，这2组断裂联合控制着凸起的构造、构造－岩性和岩性圈闭的形成和油气的运聚。

2.2 油源特征根据石臼坨凸起浅层明下段和馆陶组原油或油砂最新地化实验结果进行区域对比，发现凸起区原油生物标志化合物特征整体表现为低C19/C23三环萜烷值（0.07～0.35）、低C24四环萜烷/C26三环萜烷值（0.39～2.21）、高4－甲基甾烷/∑C29规则甾烷值（0.15～0.64）和高伽马蜡烷/αβC30藿烷值（0.11～0.47）、较高原油成熟度（C29甾烷20S/（20R＋20S）为0.33～0.62、C29甾烷ββ/（αα＋ββ）为0.34～0.62），甾烷ααRC27/C29为0.62～1.17，多数大于1，具有明显的C27甾烷优势，仅少部分具有C29甾烷优势。

这些特征表明石臼坨凸起浅层原油为混源油，是来自不同凹陷不同层位烃源岩的响应。