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南堡凹陷位于华北地台东北部,燕山台褶带南缘,为渤海湾盆地北侧一个小型第三纪含油气断陷盆地。目前,中石油冀东油田公司在北部老堡、老爷庙、高尚堡和柳赞地区以及南部滩海新近系馆陶组和明化镇组已取得油气勘探重大突破,南部地区古近系东营组和沙河街组是进一步勘探的重点和难点。油气运移和聚集是控制油气藏形成和分布的关键因素,是油气成藏研究的关键内容和薄弱环节。开展油气运聚动力学和有利输导体系的研究对本区进一步勘探具有重要意义。本文以南堡凹陷油气运聚动力学模拟和油气输导体系研究为核心内容,在前人勘探开发和研究成果的基础上,结合区域构造演化、地震、地球化学和钻井资料分析。开展盆地1D单井生排烃模拟,以确定油气生排烃效率和油气充注期次;进行2D剖面、平面温压场及流体势模拟,分析油气运移扩散的方向;结合研究区沉积体系演化、砂体输导能力、断裂活动性和封堵性、油气运移的优势通道,分析成藏主控因素,总结油气成藏规律并建立油气成藏模式。1D单井模拟结果表明,南堡凹陷下部沙三4+5亚段烃源岩在20Ma进入生烃阶段,现今处于成熟、过成熟阶段;上部沙一、东三段烃源岩在10Ma时开始生烃,目前已进入主力生烃期;沙三层序储层主要存在两期油气充注:馆陶组时期(18Ma)和明化镇期(12-8Ma);沙一和东营组储层油气充注为明化镇早期(13-11Ma)和晚期(6-7Ma);馆陶组储层油气充注较晚(2.5Ma-现今)。2D剖面模拟结果显示,等温线与构造等深线基本平行,盆地古近纪以来基本没有发生大规模热流异常作用;盆地超压演化具有阶段性和波动性,馆陶组沉积中期(18Ma)沙三段、沙一段和东三段产生两个超压带,超压中心基本与生烃凹陷中心重合,演化至现今沙一、东三段剩余压力逐渐减小而沙三段剩余压力逐渐增大,二者最终演化为一个剩余压力带;流体势与压力场具有良好的对应关系,油势等值线平缓,高值区分布在生烃次洼中心。南堡凹陷输导体系以骨架砂体侧向输导和断层垂向输导为主,不整合输导在该区发育不明显。骨架砂体是油气远距离侧向运移的主要通道,研究结果表明南堡凹陷主要发育馆陶组、东一段和东二段以及沙三段1、2、3亚段三套砂体侧向输导层。沙三段1、2、3亚段是研究区第一套油气侧向运移的主要通道,该段主要发育扇三角洲平原和扇三角洲前缘砂体,展布范围广,物性较好且上覆与沙三4、5亚段烃源岩之上;东一段和东二段骨架砂体可做为一套输导层进行研究,二者在沉积环境上具有相似性和继承性,砂岩物性差别不大,且由于上覆岩层压力小于沙三段,故砂体水平渗透率和侧向连通性均优于沙三段砂体;馆陶组骨架砂体是南堡凹陷物性最优的砂体,目前已发现大量油气藏,油气经过断层自深部运移至馆陶组骨架砂体后进行侧向运移。上、中、下输导层之间有沙二段、东二段泥岩盖层封隔,油气具有分层侧向流动的特点。油气垂向运移的主要通道是NEE向近平行展布的控带Ⅲ级断裂及其次生通源断裂。南堡地区复杂的断裂体系分隔阻碍了油气的侧向运移,而分布在烃源岩成熟区的控带三级断层如北堡Ⅰ号断层、高柳断层、南堡断层、老堡Ⅰ号、老堡Ⅱ号等断层发育早、断距大、长期活动、沟通了下部成熟的烃源岩层,它们与伴生的次级断层组成垂向复式油气疏导体系,使得深层油气向上运移、聚集、分离、再运移、再聚集,在浅层形成了沿三级断裂分布的复式油气藏聚集带。在具备充足烃源岩、高生烃效率、众多有利圈闭条件和良好封盖条件的前提下,研究区油气成藏主要受控于控带Ⅲ级通源性断裂和封堵性以及储层非均质性。其成藏模式可按油气输导体系不同分为三类:①骨架砂体侧向输导控制的成藏模式,发育于烃源岩中的砂岩透镜体和与泥岩互层的薄层砂体为油气主要输导层。在流体势差作用下,油气在烃源层内砂体中运移并在岩性圈闭中聚集成藏。这类成藏模式的特点是自生自储,烃源岩内成藏。以南堡1号、2号构造带断层下降盘重力流砂体和扇三角洲前缘砂体中的油气藏为代表;②断层垂向输导控制的成藏模式。油气以通源断裂为主要运移通道,向上运移至与通源断层及其次生断层相关的构造圈闭中聚集成藏,这类成藏模式的特点是位于烃源岩上覆地层,油气藏与通源断裂伴生,以1号构造带东北部、2号构造带和4号构造带为代表;③断层砂体复合控制的油气成藏模式。油气从烃源岩排出后先沿断层垂向运移,到达骨架砂体后侧向运移,再沿断层垂向运移,如此反复直至在构造高部位聚集,油气运移路径总体呈台阶状爬升。此类成藏模式主要发育在侧向上距烃源岩相对较远的断阶带上,以南堡3号构造带和5号构造带为典型代表。成藏条件综合分析表明,南堡1号构造带的北东向南堡断层为油源断裂,为油气垂向运移提供了通道,“Y”形构造样式形成的背斜、断背斜和岩性上倾尖灭圈闭具有优越的油气成藏条件;南堡2号构造带油气成藏主要受扇三角洲前缘砂体的物性非均质性控制,进一步勘探应着眼于发育重力流砂体的断鼻圈闭和扇三角洲平原砂体的断背斜圈闭中;南堡4号构造带北东向或近东西向通源断裂发育的断阶带和断背斜圈闭,油气成藏条件优越,可做为进一步勘探的有利目标。