东濮凹陷西南洼断层的油气输导作用与机理探讨

第24卷第2期断块油气田
FAULT-BLOCK OIL & GAS FIELD2017年K月
doi: 10.6056/dkyqt201702005
东濮凹陷西南洼断层的油气输导作用与机理探讨
国殿斌H，2,向才富3,4,蒋飞虎2,李继东2,袁波2,梅冰2
(1.中国石化石油勘探开发研究院，北京100083;2.中国石化中原油田分公司勘探开发研究院，河南郑州450000$
3.中国石油大学油气资源与探测国家重点实验室，北京102249;
4.中国石油大学（北京％地球科学学院，北京102249)
基金项目：国家自然科学基金项目“断裂体系中幕式流体活动历史的低温热年代学研究”（41572115);
国家科技重大专项课题“东濮凹陷油气富集规律与增储领域"（2016ZX05006-004)摘要西南洼是东濮凹陷重要的勘探领域接替区，以其新发现的方里集含油气构造为研究对象，通过油气性质的空间分布探讨了断层对油气运聚的作用。

研究表明：不同时期活动的不同类型、不同级别的断层对油气的运聚作用不同，东营末期停止活动的二级断层和三级断层最有利于油气运聚，每个断块都有独立的运聚体系；调节断层（如高平集断层）发育的部位油气相对富集，表现在原油物性变好和天然气干燥系数增加；断块掀斜作用控制了油气的富集和贫化，东营末期的构造掀斜造成局部圈闭油气的调整破坏，新近纪末期充注的油气是研究区重要的勘探对象。

油气资源的晚期聚集决定了西南洼具有重要的勘探前景。

关键词输导体系；断裂体系；油气运移；方里集构造；西南洼；东濮凹陷
中图分类号：TE122 文献标志码：A
Mechanism of hydrocarbon migration and accumulation in southwest sag
of Dongpu Depression
GUO Dianbin1-2, XIANG Caifu3-4, JIANG Feihu2, LI Jidong2, YUAN Bo2, MEI Bing2
(l.Petroleum Exploration and Production Research Institute, SINOPEC, Beijing 100083, China;
2.Research Institute of Exploration and Development, Zhongyuan Oilfield Company, SINOPEC, Zhengzhou 450000, China;
3.State Key Laboratory of Petroleum Resources and Prospecting, China University of Petroleum, Beijing 102249, China;
4.College of Geosciences, China University of Petroleum, Beijing 102249, China)
Abstract：The Southwest Sag developed in the Dongpu Depression of the Bohai Bay Basin is the most important new target for hydrocarbon exploration. The function of the fault in hydrocarbon migration and accumulation was discussed based on the characteristics and the space distribution of petroleum from the newly founded Fangliji hydrocarbon-bearing structure. The results show that different types and different branches of the faults formed at different periods have different functions in hydrocarbon migration and accumulation, and the second and the third grade faults that ceased to be active at the end of the Dongying Period are more favorable for hydrocarbon migration, and different blocks tend to form distinct hydrocarbon migration and accumulation unit;
the location where the northwest adjustment faults were developed (for example, the Gaopingji Fault) is a place that the hydrocarbon enrichment is indicated by lower physical property of the petroleum and higher C1/C1- ratio in the natural gas; the tilting of the faulted block controlled the enrichment and the depletion of the hydrocarbon, and the adjustment of the faulted block at the end of the Dongying Period has resulted in the hydrocarbon depletion in the local traps developed in the Fangliji District. The hydrocarbon accumulated in the Neogene Period is the main target for hydrocarbon exploration. The late-stage hydrocarbon migration and accumulation justfy our judegement that the Southwest Sag is the most important new target for hydrocarbon exploration.
Key words：pathway system; fault system; hydrocarbon migration; Fangliji Structure; Southwest Sag; Dongpu Depression
断层的输导和封闭机理是决定断块油气藏勘探成 败的关键问题之一(1—4)。

西南洼是东襥凹陷重要的勘探收稿日期=2016-09-17;改回日期=2017-01-04。

第一作者：国殿斌，男，1975年生，高级工程师，博士，主要从事油 气成藏机理与分布规律研究。

E-mail:gdb@。

通讯作者：向才富，男，1975年生，副教授，主要从事地质流体及其成矿与成藏作用研究。

E-mail :xcf@。

引用格式：国殿斌，向才富，蒋飞虎，等.东濮凹陷西南洼断层的油气输导作用与机理探讨[J].断块油气田，2017,24(2): 159-164.
GUO Dianbin，XIANG Caifu，JIANG Feihu，et al. Mechanism of hydrocarbon migration and accumulation in southwest sag of Dongpu Depression [J ]. Fault-Block Oil & Gas Field，2017，24 (2 )： 159 -164.
方里集构造代表性油气藏剖面
洼方里集构造特征及油气藏空间分布
高亭
桑村南部个局
部构造，其中方里集构造总体是长垣断层下降盘发育 的宽缓断鼻构造，构造向东南方倾伏。

构造的西部边界 是长垣断层，东部以方里集断层为界同林寨构造相分
割。

方里集断层走向
NNE ，将孟岗集洼陷分成东西两
部分，并控制方里集断阶带的形成发育。

受NEE 向断
0.97
天然气干燥系数
方里集构造平面特征
B
方1井 方2井方3井
图1
研究区在总体受2条NE 向长垣、黄河断层
的基础上，2条
N '
向长垣一马厂一爪营断层和 集一葛岗集断层，进一步将西南洼分割为北部的 集一海通集次洼、中部的孟岗集一南何家次洼和 的梁寨次洼。

从沙三段(E
S 3)构造图上可以识别多/方里集构造位置D 意
〇方里集构造代表性油气藏剖面！
4
160断块油气
2017年3月
领域接替区，方里集构造在沉寂近十年之后发现了新 的高产天然气藏，展示了良好的勘探潜力。

本文基于构 造油气藏的空间分布规律和有限的油气地化分析结 果，探讨了本区的油气聚散机理和过程，认为西南洼的 油气勘探需要重视不同时期活动、不同级别断层的油 气输导效应，特别是要重视N
'向调节断层的油气输 导效应，同时要重点分析断层活动过程中的圈闭调整 改造历史与油气富集的关系。

1地质背景
东襥凹陷位于渤海湾盆地的南端，华北板块的东
部，是一个在前中生代基底基础上发育起来的中、新生 代断陷盆地$5%。

凹陷总体表现为南宽北窄，呈
NNE 向
展布，东以兰聊断裂为界，西侧超覆于内黄隆起之上; 南北以隐伏凸起与中牟凹陷和莘县凹陷相隔，凹陷总
面积5 300
km 2。

东襥凹陷构造总体表现为“东西分带，
南北分区”。

受兰聊断裂带、黄河断裂带等多条NE 向
走滑-拉分断层的控制，凹陷表现出东断西超的特征， 自东而西形成了东部洼陷带、中央隆起带、西部洼陷带 和西部斜坡带的“两洼一隆一斜坡”的构造格局。

同时， 受N
'向调节断层，如高平集断层、马陵断层等控制， 盆地沿走向分为北、中、南3个构造区[67](见图1/)。

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第24卷第2期国殿斌，等.东濮凹陷西南洼断层的油气输导作用与机理探讨161
C 29降莫烷 C29降藿烷'
时间
d —濮深 8 井原油，4 141.6~4 226.9m ，Es3，MS191 ;
e —方 2 井原油，3 951.8~3 965.6m ，Es3，MS217;
f —濮深 8 井原油，4 141.6~4 226.9m ，Es3 "MS217
图2
方里集构造方2井和濮深8井原油色质谱特征对比
层及其派生的羽状断层影响，方里集断鼻构造被分为 多个局部构造，从南至北可以大致分为南部的方19 造、中间的方2构造和北部的方3—濮深8构造。

从幅 度上来说，北部的方3—襥深8构造幅度最高，而南部 方1构造幅度最低(见图1b
)。

剖面上，方里集断层是孟岗集洼陷内的二级断层，
d
行于长垣断裂，深部交于黄河断裂，控制二级构造带
的形成和发育（见图1c ，1d
)。

长垣断层派生的羽状断
裂与方里集断层共同作用，形成了一系列断块和地垒 构造。

襥深8井区紧邻本区最重要的方里集一南何家 生烃次洼，沙三段和沙一段发育了 2套优质烃源岩，同 时发育了下伏石炭一二叠系煤系烃源岩(8)。

沙三二亚 段(E g
)以滨浅湖一三角洲前缘沉积为主，向西演化为
三角洲
d
原相，向东演化为前三角洲及半深湖相。

E
./
以滨浅湖一三角洲前缘沉积为主，储层岩性以粉砂岩 为主，少见粗砂岩，孔隙类型以微孔隙、微裂缝为主，整 体呈低孔低渗特征[8]。

沙二上亚段(E .2上）发育一套泥
坪沉积，以泥岩为主，是本区良好的区域盖层。

2油气地化特征及其分区分块性
原油物性表明，研究区原油总体为低密度、低黏度
的轻质原油。

其中：襥深）井区沙三上亚段原油d
均密
度为0.82 g /cm 3, d 均黏度为6.60 mPa .s
;沙三中亚段
原油
d
均密度为0.81 g /
cm 3，d
均黏度为4.69
mPa -s ;
沙三下亚段原油
d
均密度为0.82 g /
cm 3, d 均黏度为
4.20 mPa .s 。

方1井沙三中亚段原油d 均密度0.81 g / cm 3，d 均黏度4.42mPa ，s 。

方2井沙三中亚段原油d 均密度0.83 g /cm 3，d 均黏度3.10 mPa -s 。

由此可见，该
区原油物性具有相似性。

但是原油的地化特征却显示 出一定的差异性，这种差异性对理解油气的充注路径 和过程具有重要的意义。

2.1
色谱特征
不同井区的地化特征具有一定差异，总体表现为 主峰碳数小于21、低
Pr /Ph 的特征（见图2、表1)。

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162断 块油气2017年3月
襥深8井原油正构烷烃呈双峰态前峰型，表明来 源于陆相与湖相混源，主峰碳为nC)5—nC)+，成熟度较
高，奇偶优势不明显，P-/Ph较高；方2井原油正构烷烃 呈单峰态前峰型，主峰碳为nCw，偶碳优势，表明形成 于碳酸盐岩中，低P-/Ph;方1井原油正构烷烃主峰碳 为nC^Pr/Ph为0.355,表明原油形成于还原环境。

表1东濮凹陷西南洼原油饱和烃色谱参数统计
井号深度/m层位主峰碳Pr/Ph nC2i_/nC22+CPI OEP 濮深8 4 426.5-4 445.1ES31nC190.7800.790 1.04 1.11濮深8 4 655.0-4 661.0ES31nC15 1.170 2.250 1.010.96方2 3 951.8-3 965.6E532nC160.846 1.246 1.040.95方1 4 189.9-4 193.3E532nC150.355 1.700 1.06 1.04注：C"/，0%"分别为碳优势指数和奇偶优势指数。

2.2质谱特征
襥深8井原油留烷组成以规则留烷为主，并含有 丰富的重排甾烷。

规则甾烷中C27>C2+>C28,呈不规则 的”V”字型。

此外，还含有一定的孕留烷、升孕留烷化 合物（见图2)。

C27甾烷主要来源于水生藻类，而C2+甾烷主要来源于高等植物。

因此，襥深8井原油母质来源 于水生藻类与高等植物的混源有机质。

方2井原油组成与襥深8井类似，但规则甾烷与 重排甾烷丰度更高，C2+甾烷更接近C27甾烷，”V”字型 对称度更高。

方2井原油五环三萜烷组成以C%0藿烷 为主峰，其次为C2+降莫烷与C%)藿烷，高碳数藿烷丰 度较低，莫烷较少，并含有丰富的伽马蜡烷，反映湖相 偏咸水的沉积环境，但又含有一定丰度的奧利烷（来源 于高等植物），因此原油母质来源于混源有机质。

Ts/Tm 较高，反映了较高的成熟度(见图2)。

2.3天然气地化特征
研究区天然气来源一致，主要为干酪根热降解成 因的天然气，从干酪根的类型来看，主要为煤型气。

这 一结论得到了前人大量研究成果的证实，同时本次研 究从天然气的组分和同位素上也得到了相似的结论，不再赘述。

仅强调不同井区天然气的干燥系数存在明 显差异，说明天然气的充注程度在不同井区存在明显 差异。

天然气物性上，研究区表现出干气与湿气并存的 特征。

从垂直于长垣断层的方3、襥深8井来看，方3 井干燥系数明显偏高。

襥深8井下部干燥系数小，上部 干燥系数相对偏高，反映了天然气总体向上部运移，并 在主要的盖层下聚集的特征（见图lc)。

从肀行于长垣 断层方向的油气藏来看，方1井天然气干燥系数为"別，方2井为。

別，方％井为"见，总体上向东干燥 系数变大(见图Id)。

3讨论
研究区油气具有垂向运移的特征，断层是其垂向 运移的主要路径，因此讨论主要围绕断层输导与油气 聚散展开。

3.1断层垂向输导的证据
研究区原油与邻近层位的烃源岩特征表现出极大 的相似性，表明原油具有近源短距离运移及自生自储 特征。

如方2井原油与下伏烃源岩的色谱分布特征一 致，襥深8井原油甾烷组成、五环三萜烷组成与下方沙 三段烃源岩相似。

五环三萜烷组成中TS/Tm均较大，且 垂向上成熟度逐渐增加；甾烷组成中，均具有高孕甾 烷、升孕甾烷、重排甾烷、规则甾烷的特点，且规则甾烷 中，C27，C28，C29呈不对称”V”型。

由于构型甾烷运移
速度大于a a构型甾烷，随着运移距离增加，其丰度逐 渐增加，襥深8井原油比下方沙三段烃源X !!构型 异胆甾烷丰度高，因此原油经过了一定的垂向运聚[9]。

3.2不同级别、不同期次活动断层的垂向输导效应
油气沿断层垂向运移聚集的普适性结论显然不能 有效指导一个新区的勘探，结合本区的地质特征，认为 重点要关注不同级别、不同期次活动断层的垂向输导 作用。

3.2.1不同级别断层
研究区的黄河断层和长垣西断层是西南洼的边界 断层，从断层的活动性来说，具有长期多期活动的特 征，断层切穿了浅层的馆陶、明化镇组及其以上地层，表现出走滑拉张的特征（见图lc)。

与之相反，本区的 二级和三级断层，特别是方里集断层基本在东营末期 停止活动，晚期活动性不大（见图lc，ld)。

从油气运聚 作用来说，显然本区的二级断层周围形成的断块群更 有利于油气的聚集。

而主控边界断层由于晚期活动频 繁，会导致早期聚集的油气和晚期生成的油气向浅层 运移，不利于油气的聚集。

3.2.2不同时期活动断层
断层活动历史与生排烃史的匹配关系是本区含油 气系统事件最重要的控制因素。

根据本区已有的流体 包裹体分析结果™，结合埋藏史（见图3)认为，本区经 历了 2期油气充注，即东营末期和新近纪末期。

西南洼 生烃门限为3 000m，烃源岩在沙河街组末期已进人生 油窗，但油气生成量不大。

东营组沉积末期，烃源岩达 到生烃高峰，开始大量生成油气。

东营末期的构造运动 使盆地抬升，遭到剥蚀。

新近纪末期一现今盆地稳定下
第24卷第2期国殿斌，等.东濮凹陷西南洼断层的油气输导作用与机理探讨163
沉接受巨厚沉积，埋藏温度进一步升高，达到第2次生 排烃期。

同时从天然气的角度来说，下伏石炭一二叠系 烃源岩只有在古近纪末期才达到了生气演化阶段，因此天然气的充注主要发生在古近纪末期。

从含油气系统事件匹配的角度来说，本区的断块 圈闭形成时间早于大规模油气生成的关键时刻，有利 于本区油气的运聚。

东营期聚集的油气在东营末期的 抬升剥蚀作用过程中可能遭受了一定的破坏，这也是 部分井中沥青形成的主要时期。

东营末期之后活动的 断层虽然总体会导致油气的垂向散失，但是也正是局 部断层的晚期构造活动加速了石炭系天然气的垂向运 聚。

受天然气总体垂向运聚的控制，本区的天然气藏主 要分布在断层的上盘盖层条件相对良好的圈闭中。

3.3调节断层的输导效应
N$向调节断层是研究区除北东向走滑拉张断层 之外最重要的构造行迹。

种种迹象表明，调节断层明显 控制了本区的构造样式和沉积充填格局[67]，但是对调 节断层的油气输导效应研究成果相对较少。

研究区的2条N$向长垣一马厂一爪营断层和高 肀集一葛岗集断层，进一步将西南洼分割为北部的桑 村集一海通集次洼、中部的孟岗集一南何家次洼和南 部的梁寨次洼。

现有的油气分析测试数据预示，N$向的调节断层，特别是NW向调节断层和NE向主走滑 断层相交的部位对油气富集具有重要作用，表现在原 油物性更偏轻质原油，而天然气重烃组分质量分数明 显减少，干燥系数偏高。

从连井剖面上来看，方3井形 成了以干气为主的天然气藏，随着远离高肀集调节断 层，天然气的干燥系数逐渐降低，说明天然气在近调节 断层的部位充注程度更高（见图1c，1d)。

这提示在后 续的勘探过程中，可以优先围绕调节断层发育的部位 开展工作。

3.4断层活动与圈闭调整改造
西南洼的断层剖面演化结果表明，在断层活动中 伴随着明显的旋转掀斜作用。

断块的旋转和掀斜会导 致断块形态的调整改变，甚至是圈闭的破坏和新生。

因此T要重点探讨断层活动过程中圈闭的有效性及其潜
在的油气运聚效果。

结合前文所限定的烃源岩生排烃 的关键时刻和构造活动的关键时刻，选择东营组沉积 末期、东营末期和现今3个关键时刻，展示其断块掀斜 和构造活动产生的油气运聚效应（见图4)。

8东营沉积末期
7东营末期抬升剥蚀
图4方里集一林寨地区圈闭调整与油气成藏过程模式
3.4.1东营组沉积末期
由于巨厚的东营组沉积，沙三段烃源岩已经成熟 (!。

=0.5%)，局部到达高熟阶段。

深部石炭一二叠系煤 系烃源岩由于埋深的增大进人生油高峰(！。

=0.8% )，但 主要是腐殖型干酪根，对生成的油气贡献量少。

从圈闭 的角度来说，方里集构造表现为多个垒堑相间的构造 格局，方2、方1井构造基本形成，可能有小规模的油 气聚集，但是没有煤型气的聚集;东部襥深4井可能是 整个林寨背斜构造的一翼，襥深4构造仍然表现为东 高西低的特征。

油气可能在异常高压和浮力的驱动下 沿连通砂体向高部位侧向运移，最终在断层的遮挡下 聚集成藏。

3.4.2东营末期(抬升剥蚀）
东营末期，本区遭受普遍的抬升剥蚀作用，
产生了
164断 块油气2017年3月
3个效果！ 1 )烃源岩埋藏深度变浅。

温度的降低使沙三 段烃源岩生烃过程受到抑制，不再生成油气。

2)圈闭发 生改变。

伴随盆地抬升，断层再次活动，前期发育的林 寨背斜已经不复存在，表现在襥深8井区的圈闭形态 发生了明显的东西向调整，由早期的东高西低变成了 西高东低。

3)油气藏遭到破坏。

东营沉积末期在方里集 构造中聚集的油气均遭受了一定程度的破坏，表现为 在东营组中发育的沥青（襥深13井东营组发育2.5* 沥青）。

3.4.3新近纪末一第四纪
此时表现为大规模的油气聚集，特别是深层天然
气的充注。

首先，盆地东营期之后的大规模沉积沉降导 致沙河街组和下伏石炭一二叠系埋藏温度大幅度增 加。

沙三段烃源岩进人二次生排烃阶段，沙一段烃源岩
进人生排烃门限，局部进人生排烃高峰，沙河街烃源岩
生成的大量液态石油进人方里集构造；同时，下伏石
炭一二叠系烃源岩进人大规模裂解成气阶段，生成的 煤型气进人上部储层形成气顶（见图1,)。

第2期油气 成藏的特征与前人研究成果基本类似(11)13]。

上述圈闭形成、演化历史和潜在的油气聚散过程，
表明了本区油气成蔵过程和模式。

可以总结为双源（石
炭一二叠系煤系烃源岩-新生代泥质、灰质烃源岩）断 层垂向输导2期％东营期、新近纪末一第四纪）源内聚 集成藏。

4结论1) 东襥凹陷西南洼断块油气藏原油物性总体为低 密度低黏度的轻质原油，但其原油的色质谱特征和天
然气干燥系数暗示油气藏具有明显的分区分块性。

2) 断层是油气的垂向输导通道，不同断块中具有
独立的油气运聚体系，暗示在西南洼断块油气勘探中 要注意不同级别、不同类型、不同时期活动断层的油气 输导效应，其中向调节断层发育部位的油气具有
相对富集的特征。

3)断块掀斜作用对油气的富集和贫化具有重要的 控制作用，东营末期的构造掀斜导致局部圈闭内油气 的调整破坏，新近纪末期的油气充注是本区油气最重 要的勘探对象。

油气资源的晚期聚集决定了西南洼具 有重要的勘探前景。

参
考
文
献
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(编辑王淑玉）。