渤海海域蓬莱19-3油田油气成藏特征新认识.pdf

第 3 2卷第 3期 天然乞肚 O I L＆G A S G E O L O G Y 2 0 1 1年 6月 文章编号 0 2 5 3 9 9 8 5 2 0 1 1 0 3 0 3 2 70 6 渤海海域蓬莱 1 93油 田油气成藏 特征 新认识 郭永 华， 周心怀， 凌艳玺， 李 建 平， 王飞 龙， 王 军 [ 中国海洋石油 中国 有限公司 天津分公司 渤海油田勘探开发研究院， 天津 3 0 0 4 5 2 ] 摘要 蓬莱 1 93油田是中国近海海域迄今发现的最大油田， 油气来源和晚期超大规模成藏研究是其发现以来地质家不 断研究和争论的焦点。研究认为 1 蓬莱 1 9 3油田原油主要源于沙河街组烃源岩， 部分源于东营组 渤 中凹陷为主 烃 源岩。油田周边存在两个非常明显的油气充注方向， 即 油田的北西方向 渤中凹陷 和东南方向 庙西凹陷 。2 渤中凹 陷极为丰富的油源、 长期的低势区和郯庐断裂的能量释放以及 以不整合面为主导输导体系的优势成藏模式是蓬莱 1 93 油田形成的先决条件。3 油藏内部井问温度的显著差异、 原油密度、 粘度和气体的变化规律， 以及直至海底的‘ 气烟 囱’ 较大面积存在等， 说明油藏油气源非常充足， 油田北侧至今存在超强充注， 晚期成藏特征明显。证实了蓬莱 1 93油田是 渤海海域一种典型的晚期大规模快速成藏类型。 关键词 生物标志化合物； 郯庐断裂； 气烟囱； 新近系油藏； 晚期成藏； 蓬莱 1 9 3油田； 渤海海域 中图分类号 T E l 1 2 ． 3 文 献标 识码 A Ne w un de r s t a nd i ng s o f h y dr o c a r b o n a c c umul a t i o n i n Pe ng l a i 1 9- 3 o i l fie l d， t he Bo h a i wa t e r s G u o Yo n g h u a， Z h o u Xi n h u a i ， L i n g Ya n x i ， L i J i a n p i n g， Wa n g F e i l o n g a n d W a n g J u n E x p l o r a t i o nP r o d u c t i o n R e s e a r c h I n s t i t u t e ， B o h a i O i lfie l d ， C NO O C T i a n j i n C o m p a n y ， T i a n j i n 3 0 0 4 5 2 ， C h i n a Abs t r ac t As t h e b i g g e s t o i l fle l d d i s c o v e r e d o f f s h o r e Ch i n a S O f a r ， t h e Pe n g l a i 1 9 3 o i l fie l d h a s a r o u s e d c o ns t a n t de b a t e s o n o i l s o u r c e s a n d c h a r a c t e r i s t i c s o f ma s s i v e - s c a l e h y d r o c a r b o n a c c u mu l a t i o n i n t h e l a t e s t a g e． F r o m t h i s s t u d y， we ha v e b r o u g h t u p wi t h t h r e e n e w un d e r s t a n di ng s ． F i r s t ， o i l i n t h e Pe n g l a i 1 9 3 o i l fle l d ma i n l y o rig i n a t e s f r o m t h e s o u r c e r o c k s i n t h e S h a h e j i e F o r m a t i o n a n d p a r t i a l l y fr o m s o u r c e r o c k s i n t h e D o n g y i n g F o r m a t i o n i n t h e B o z h o n g s a g ． H y d r o c a r b o n s c h a r g e d r e s e r v o i r s fr o m t w o a p p a r e n t d i r e c t i o n s ， i ． e ． ， t h e N W d i r e c t i o n fr o m t h e B o z h o n g s a g a n d t h e S E d i r e c t i o n f r o m t h e Mi a o x i s a g ． T h e f a v o r a b l e f a c t o r s f o r t h e d e v e l o p m e n t o f t h e Pe ng l a i 1 9 3 o i l fie l d a r e e x t r e me l y a b u n da n t o i l s o u r c e i n t h e Bo z h o n g s a g， l o n g - e x i s t i n g l o w p o t e n t i a l e n e r g y a r e a a n d t h e e n e r g y r e l e a s e fro m t h e Ta n - - L u Fa u l t a s we l l a s f a v o r a b l e c a r r i e r s y s t e m d o mi n a t e d b y u n e o n f o r mi -- t i e s ． T h i r d， T h e s i g n i f c a n t d i f f e r e n c e s o f i n t e r w e l l t e mp e r a t u r e ， c h a n g e p a t t e r n s o f o i l d e n s i t y， v i s c o s i t y a n d g a s e s a n d l a r g e s c a l e e x i s t e nc e o f“g a s c h i mn e y” r o o t e d i n o c e a n flo o r r e v e a l t ha t t h i s o i l f i e l d i s o b v i o u s l y c h a r a c t e r i z e d b y a b u n da n t h y d r o c a r b o n s o ur c e s a n d l a t e h y d r o c a r b o n a c c umu l a t i o n． Oi l c h a r g i ng i s s t i l l i n t e n s i v e i n t h e n o r t h e r n p a rt o f t he fie l d a t pr e s e n t ．Al l l e a d s t o t h e c o n c l u s i o n t h a t t h e Pe n g l a i 1 9 3 o i l fe l d i s a t y p i c a l ma s s i v e s c a l e， r a p i d h y d r o c a r bo n a c c u mul a t i o n i n t h e l a t e s t a g e i n Bo h a i S e a ． Ke y wo r d s b i o ma r k e r c o mp o un d s， Ta n- Lu Fa ul t ， g a s c h i mn e y， Ne o g e n e o i l po o l ， h y d r o c a r b o n a c c umu l a t i o n i n t h e l a t e s t a g e， Pe n g l a i 1 9 3 o i l fi e l d， Bo ha i S e a 蓬莱 1 9 3 油田是渤海海域迄今发现的最大 油 田， 主要含油层段是新近系馆陶组和明下段 ， 探 明和控制级石油地质储量约 61 0 m ， 其位于渤 海海域渤 中凹陷 的东南 ， 渤南 凸起 的东北 角。很 收稿 日期 2 0 1 0 0 3 3 1 ； 修订 日期 2 0 1 1 0 5 0 8 。 第一作者简介 郭永华 1 9 6 5 一 ， 男， 硕士， 石油地质勘探、 油气地球化学和成藏综合。 基金项目 囝家科技重大专项 2 0 0 8 Z X 0 5 0 2 3 0 0 1 0 0 4 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 3 2 8 石 油 与 天 然 气 地 质 第 3 2卷 多地质家认识到该油 田是典型 的晚期 、 快速超大 规模成藏 ， 但 问题 的焦点是 ， 该油 田油气的来源区 域和主力生烃层系问题 ， 以及晚期 、 快速超大规模 成藏的机理与证据。 白 1 9 9 9年 5月发 现该油 田 以来 ， 相关研究就未曾间断过 ， 但是鉴于蓬莱 1 9 3油田地质情况非常复杂 、 渤 中凹陷内部钻井资料 较少等原因， 已有的很多分析与认识也远未统一。 上述问题也正是制约该地区油气成藏规律研究深 入的关键。 1 前人成果与认识 自 1 9 9 9年蓬莱 1 9 3油 田发现以来 ， 在渤海 T作或关心渤海盆地的众多地质家和油气地球化 学家们 ， 就渤海蓬莱 1 93油 田的油气成藏规律 进行 了大量 而卓有成效 的工作 。其 中， 研究 比较 系统的、 代表性研究成果有 以渤海石油研究院李 秀芬高工为代表 的研究成果 ， 以及对外协作 中分 别 以包建平教授 、 王培荣教授 和郝芳 教授为代 表 的合作研究成果等等 。其中， 中海石油 中国 有 限公司研究 中心邓运华副主任和郝芳教授的成果 则是地质家认识 的集 中代表。 在众家观点 中， 对 渤 中凹陷和庙西南 凹源岩 的贡献肯定者多， 庙西北 凹和黄河 口凹陷争议大。 原油是沙河街组和东营组源岩 的混源油 的观点略 占主流。对渤 中凹陷沙河街组烃源岩演化和贡献 的认识存在较大偏差。对后者 的认识差异是众多 专家争论 的最主要根源之一。虽然各家都承认蓬 莱 1 93油 田原油沙河街组源岩贡献 ， 但 其贡献 量认识差别较大 ， 尤其是 对渤 中凹陷源岩 的贡献 认识 明显不 同。其 中一 派认为 渤 中凹陷东 营组 源岩尚处于成熟阶段 ， 沙河街组 源岩的成熟度偏 高 ， 因此 ， 认为蓬莱 1 93油 田油气 主要来 自渤 中凹陷， 原油 以东 营组 源岩为 主， 天 然气则 以渤 中凹陷沙河街组烃源岩为主 ； 另一派则认为油 田周边除渤中凹陷外的其他 凹陷沙河街组源岩 对蓬莱1 9 3 油 田具有 主导性 的贡献 J ， 而渤 中 凹陷东营组 和沙河街组 烃源岩 因埋 深过 大基本 处于高过成熟阶段 ， 对蓬莱 l 93油 田形成 的贡 献很／ J 、 ① ②。 因此， 蓬莱 1 9 3油田油气源的精细对比和 理性认识 ， 以及渤 中凹陷烃源岩热演化特点 的评 价已成为认识蓬莱 1 93油田成藏的关键 。 2 油源与成藏新认识 2 ． 1 渤 中凹陷烃源岩热演化特征 渤中凹陷位于渤海海域 的中部 ， 是渤海盆地 中面积最大的凹陷， 也是渤海海域油气最丰 富的 凹陷。近年来一 系列 的油气 勘探 ， 在 凹陷的周边 地区 包括凸起 区 发现 了诸如秦皇 岛 3 26 、 渤 中 3 2、 渤中21 、 秦皇岛 3 6 3 、 曹妃甸 1 11 等一系列 的大 中型油气 田， 它们最大特点 是油多 气少 、 成藏期晚 J ， 说明渤 中凹陷至今仍是一个 生油为主的凹陷， 也与整个 渤海湾盆地富油贫气 的特点相吻合。 从已钻井等资料来看 ， 北缺东营组 段 ， 南缺 沙河街组三段的独特地质格局使得 渤中凹陷在盆 地 、 烃源岩演化及油气源等南北方 向上存在一定 的差异。渤中南 部已钻井 的测 试结果表明 ， 渤 中 凹陷南部地区地温梯度较高 ， C F D 1 8 2 E一1井的 地温梯度为 3 5 ． 0℃／ k m， B Z 2 2 11井的地温梯 度最低为 3 6 ． 8℃／ k m， 最高可以达到 4 0 ． 0 C ／ k m。 为凹陷南部 东营组源 岩成熟 生烃创造 了 良好 条 件。渤 中凹陷中北区由于地温梯度偏低以及可能 异常压力的抑制作用 ， 烃源岩热演化速率偏低 图 1 ， 高 、 过成熟源岩面积不 占主流 。 据原油生标和天然气稳定碳同位素等资料推 算， 蓬莱 1 9 3油田原油成熟度大致相当于 R ．． 0 ． 8 5 ％； 天然气成熟度相 当于 R 1 ． 6 ％； 1 9 9 9年 渤 中凹陷盆地模拟结果也证 明 源岩 大量排 烃期 在明化镇组下段沉积末至现今 ， 明化镇组下段沉 积末期沙河街组源 岩成熟度 兄 大于 1 ． 0 ％， 东营 组二 、 三段源岩成熟度 R 大于 0 ． 6 ％ 图 2 。 现有多方面的资料表 明， 渤 中凹陷古 近系源 岩主体 尚处于正常的成熟一高成熟演化阶段 ， 至今 仍是一个富油的生烃凹陷 卜 。 2 ． 2油一源 对 比 为进一步确定蓬 莱 1 93油 田的油源 问题 ， 前人和这次研究工作中利用周边凹陷已钻井资料 ① 王培荣， 宋浮庆． 渤中凹陷油源指标的建立和混源油研究． 中海石油天津分公司渤海油田勘探开发研究院， 2 0 0 3 ． ② 郝芳 ， 邹华耀 ． 渤海东部新构造运动活动带油气成藏机理与成藏模式研究． 中海石油 天津分公 司渤海油 田勘探开发研究 院 ， 2 0 0 5 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 3 3 2 石 油 与 天 然 气 地 质 第 3 2卷 3 基本地质认识 1 蓬莱 1 93油 田是渤海海域储量规模最大 的油 田， 主要含油层段是新近 系馆 陶组和 明化镇 组下段 ， 是渤海海域典型 的受新构造运动影 响的 晚期快速成藏 的典型代表。 2 蓬莱 1 9 3油 田原 油生源特征整体表 现 为 以沙河街组源岩为主， 东营组源岩 为辅。源于 沙河街组源岩 的油气既有渤 中凹陷， 也有庙西 凹 陷， 但东营组源岩的贡献主要源于渤中凹陷 ， 其贡 献 自北 向南减少。平面上 ， 存在 两个非常明显充 注方向， 即油田的北西方 向 渤中凹陷 和东南方 向 庙西凹陷 。 3 渤中凹陷古近 系各套 主力 源岩新近纪 以 来才陆续进入生排 烃峰期 ， 多套优质烃源岩大量 生烃为环渤中地 区新近系大规模成藏奠定 了强大 的物质基础 ， 渤 中凹陷至今仍是一个 富油的富生 烃凹陷 【 2 ] [ 3 ] [ 4 ] 参考文献 邓运华 ， 李 秀芬 ． 蓬莱 1 93油 田的地质特 征及启 示 [ J ] ． 中国石油勘探 ， 2 0 0 1 ， 6 1 6 8 7 1 ． De n g Yu n h u a ， L i Xi u f e n， Ge o l o g i c z l c h a r a c t e ris t i c s a n d e n l i g h t e n n l e n t o f P e n g l a i 1 93 o i l h e l d l J ] ． C h i n a P e t r o l e u m E x p l o r a t i o n ， 2 0 0 1 ， 6 1 6 8 7 1 ． 郭太 现 ， 刘 春 成 ， 李 秀 芬 ， 等． 蓬 莱 1 93油 田地 质 特 征 _ J ] ． 石油勘探与开发 ， 2 0 0 1 ， 2 8 2 2 62 8 ． Gu n T a i x ia n， L i 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a r e a [ J ] ． A e t a P e t r o l e i S i n i c a ， 2 0 0 7 ， 2 8 4 1一l O ． 龚再升 ， 王国纯 ． 渤海新构造 运动控 制晚期 油气成 藏 [ J ] ． 石油学报 ， 2 0 0 1 ， 2 2 2 1 7 ． Go n g Za i s h e n g， W a n g Gu o c h u n ．Ne o t e c t o n i s m a n d [ a t e h y d r o c a r b o n a c c u n ml a t i o n i n B o h a i s e a 『 J ] ．A e t a P e t r o l e i S i n i c a ， 2 0 0 1 ， 2 2 2 1 7 ． 龚再升 ， 王国纯 ， 贺清． 上第 三系是渤 中坳 陷及 其周 同油气 勘探的主要领域 [ J ] ． 中国海 上油气 地 质 ， 2 0 0 0 ， 1 4 3 1 4 51 5 6． G o n g Z a i s h e n g ， Wa n g G u o c h u n， He Q i n g ． N e o g e n e i n b o z h o n g d e p r e s s i o n a n d a r o u n d i s t h e ma i n a r e a s o f i t s p e t r o l e u m e x p l u r a t i o n [ J ] ． C h i n a O ff s h o r e O i l a n d G a s 2 0 0 0 ， 1 4 3 1 4 5 1 5 6 ． 邱楠生 ， 魏 刚 ， 李翠翠 ， 等． 渤海 海域 现今地温 场分 布特征 [ J ] ． 石油与天然气地质 ， 2 0 0 9 ， 3 0 4 4 1 2 4 1 9 Q i u N a n s h e n g ， We i G a n g ， L i C u i c u i ， e t a 1 ． D i s t ri b u t i u n f e a t u r e s o f c mT e n t g e o t h e r m a l fi e l d i n t h e B o h a i S e a w a t e r s [ J ] ． “＆ G a s G e o l o gy， 2 0 0 9， 3 0 4 4 1 24 1 9 ． 庞雄奇 ， 郭 永华 ， 姜福杰 ， 等． 渤海 海域优 质烃源 岩及 其分 布预测 [ J ] ． 石 油与天然气地质 ， 2 0 0 9 ， 3 0 4 3 9 33 9 7 ． P a n g Xi o n g q i ， G u o Y o n g h u a ， J i a n g F u j i e ， e t a 1 ． Hig h q u a l i t y s o u r c e r o c k s a n d t h e i r d i s t rib u t i o n p r e d i c t i o n i n t h e Bo h a i S e a w a t e r s P a n g [ J ] ． O i l G a s G e o l o g y ， 2 0 0 9， 3 0 4 3 9 33 9 7 ． 郭永华 ， 周心 怀， 李建平 ， 等． 渤 中凹陷北 部 Q HD 3 44～1 井钻探 的油气地质意义 [ J ] ． 中国海上油气 ， 2 0 0 8 ， 2 0 6 3 6 73 6 9 Gu o Yo n g h u a， Z h o u Xi n h u a i ， Li J i a n p i n g ， e t a 1 ． Oi l a n d g a s g e o l o g y o f d r i l l i n g w e l l Q HD 3 441 j n t h e N o r t h e r n B o z h o n g S a g ， B o h a i s e a [ J ] ． C h i n a O f f s h o r e O il a n d G a s ， 2 0 0 8 ， 2 0 6 3 6 73 6 9． 陈书 平 ， 吕丁 友 ， 汤 良杰 ， 等． 渤 海 海域 新 生代 褶 皱 作用 [ J ] ． 石油与天然气地质 ， 2 0 0 9 ， 3 0 4 4 5 5 4 6 1 ． C h e n S h u p i n g ， L t i D i n g y o u ， T a n g L i a n g j i e ， e t a l T h e C e n o z o i c f o l d i n g i n t h e B o h a i S e a w a t e r s [ J ] ． O i l G a s G e o l o gy， 2 0 0 9， 3 0 4 4 5 5 4 6 1 ． 孙玉梅 ， 李友川 ， 龚再 升， 等． 渤海 湾盆地 渤 中坳 陷油气 晚 期成藏的流体包 裹体 证据 [ J ] ． 矿 物岩石 地 球化 学通 报． 2 0 0 9 ， 2 8 1 2 43 3 ． S u n Yu e me i ， L i Yo u c hu a n， Go n g Z a i s h e n g ， e t a 1 ． Fl u i d i n c l u s i o n e v i d e n c e f o r l a t e - s t a g e p e t r o fou m a c c u mu l a t i o n， Bu z h o n g d e p r e s s i o n ， B o h a i G u lf B a s i n [ J ] ． B u l l e t i n o f M i n e r a l o g y ， P e t r o l o g y a n d G e o c h e m i s t r y ． 2 0 0 9 ， 2 8 1 2 4 3 3 ． 编辑 高 岩 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m