渤南洼陷位于济阳坳陷的中北部,是一个油气富集的洼陷,其中沙三段、沙四上亚段是主力含油层系,已经上报探明储量2.1亿吨。渤南洼陷总体勘探程度高,但是沙四下亚段一直作为兼探层系,从未得到足够的重视,是一个低勘探程度的层系。随着油气勘探的深入,寻找新的储量接替阵地的难度越来越大。2010年春季完钻的罗68井在沙四下亚段红层钻遇油层10.8m/4层,试油获得日产油71.4吨,展示了沙四下亚段良好的勘探前景。本文综合利用地震、钻井、实验等基础资料,通过对沙四下亚段红层构造演化、地层精细对比、红层沉积特征、储层分布规律、油气富集规律等方面的系统研究,阐明了研究区含红层沉积岩系储层特点、油气成藏特点及富集规律。在综合评价的基础上,明确了有利勘探方向及潜力所在,研究成果应用于勘探实际,取得了多方面的勘探成果,实现了渤南洼陷勘探层系的有序接替,并使该区红层成为济阳坳陷乃至胜利探区最为现实的增储阵地。通过研究,主要取得以下几点认识：1、查明了含红层沉积岩系发育的构造格局及构造演化特点,首次恢复了渤南洼陷红层原型盆地构造格局。研究中以层序地层学理论为指导,通过井震结合和构造演化剖面分析,明确了沙四下亚段及其各个砂组的古地貌构造格局,为盆地沉积储层认识奠定了基础。1)构造演化的多幕性。中生代至今,经历了多次应力场的转化,渤南洼陷古近纪期间始终处于沾化凹陷的沉积中心部位；2)上下断裂系统的差异性。明确了沙四下和沙四上亚段断裂系统的差异性。渤南洼陷沙四下亚段构造演化过程中是一次重要的构造转型期,由于沙四下亚段和沙四上亚段构造应力场的变化,形成了现今沙四段上、下断裂系统的明显差异。沙四下亚段断裂系统以南掉为主,且断层向下贯通了孔店组及中生界等下覆地层,控制了孔店组-沙四下亚段沉积；而沙四上亚段断裂系统在中南部以北掉为主,对古近系沉积储层具有一定的控制作用；3)古地貌的匹配性。古地貌周缘发育有多个古冲沟,古冲沟控制了物源的注入方向,为物源体系的认识打下基础；古冲沟与古地形型相匹配,可以明确砂体的宏观展布规律；4)沉积中心的迁移性。受北部孤西边界断层的控制作用,地层厚度中心分布在北部,厚度中心沿孤西断层呈现北西向展布。自下而上厚度中心具有由东南向西北迁移的特点。2、运用多种方法综合分析,首次建立了适用渤南红层“哑地层”的划分方案及对比方法。研究中结合岩性、电性、地震资料,运用旋回地层学、岩石地层学和层序地层学等多种研究方法,确定了沙四下亚段地层对比方案。渤南洼陷沙四下亚段为1个三级层序,可进-步划分为3个四级层序。按照该方案对65口探井进行了地层划分,通过井震结合建立了全区的地层等时格架。在此基础之上明确了各层序单元内红层纵横向演化规律及地层接触关系。沾化凹陷沙四下亚段整体呈现底超顶剥的残留地层的特点。3、阐明了含红层岩系的沉积特征,明确了“同期多相并存”的沉积规律,并建立了渤南地区“干旱-咸化湖盆”的沉积模式。该成果改变了长期以来认为该层系泥岩均为“红色”地层、沉积类型单一、没有稳定水体的传统认识。相对前人观点,取得了以下几方面新的认识：1)修订了泥岩地层颜色。前人认为沙四下亚段沉积时期气候干燥,蒸发量大,不存在稳定的水体,长期处于氧化环境之中,泥岩均为“红色”地层。在新的地质认识的指导下,近期完钻的义185、义186、义193在沙四下亚段钻遇大套的暗色地层,其中义185井钻探沙四下亚段地层350米,泥岩仍为灰色、深灰色、黑色。改变了以往以泥岩颜色做为沙四上、下亚段地层划分的标准,沙四下亚段泥岩颜色均为红色的传统认识。在水体之上主要发育冲积扇-河流相的紫红色、红色泥岩,向北泥岩颜色逐渐变暗,在水体之下为灰色、深灰色、黑色泥岩,呈现出由南向北泥岩颜色逐渐演化的过程；2)丰富了沉积类型。以往认为渤南洼陷仅发育冲积扇-冲积平原沉积体系。通过对沉积的重新认识,认为该层系沉积类型丰富多样,除了发育冲积扇-冲积平原沉积体系之外,也发育浅湖三角洲、滩坝砂以及来自北部陡坡带物源体系的近岸水下扇或扇三角洲等沉积类型：3)发现了继承性的盐湖沉积。由于受埕南、孤西边界断层的控制作用,北部即边界断层下降盘,发育水体稳定且具有继承性的盐湖沉积,由下至上湖水具有逐渐扩张的特点。4、揭示了沙四下地层沉积主控因素,明确了“五古控砂”的沉积成因机制。1)古气候控制沉积类型的变化。不同气候背景具有不同的沉积类型组合,研究区沙四上亚段和沙四下亚段气候有明显的不同,从而也造就了不同的沉积类型；2)古物源控制沉积体的规模。沙四下亚段沉积时期,周缘凸起皆具有提供物源的能力。物源供给能力的强弱决定了周缘扇体的规模及其推进范围,其中南部的陈家庄凸起供源能力最强,其提供的物源形成的扇体规模最大,而西部的义和庄凸起供源能力最小：3)古水深和古盐度控制沉积体有序分布。采用了元素法定性分析了古水深和古盐度。分析认为北部古水深相对较大。古盐度普遍大于15%,为半咸水沉积环境,各物源体系所携带的盐类汇聚到北部陡坡低洼处。北部陡坡带是水体最深和盐度最高的区域,盐度和水体深度共同控制了各类型沉积相的平面展布规律；4)古地貌控制了砂体的宏观展布规律。发育多个方向的物源体系。其物源主要为陈家庄、埕东和孤岛凸起,义和庄凸起为次要物源区；总体上靠近物源的盆缘断层下降盘普遍发育厚层砂体,向中心方向砂体厚度减薄,多向物源汇聚在中心部位。各个凸起均发育有多个古冲沟,具有“沟扇对应”、“大沟对大扇、小沟对小扇”的沉积特点。受北部孤西边界断层的控制作用,汇水区集中在北部埕南-孤西断层的下降盘,沿孤西断层呈现北西西向展布。发育有两-三个厚度中心。由下之上,沉积中心具有由东南向西北迁移的特点。5、进一步理清了含红层岩系油气地质条件。1)首次在沙四下亚段发现了一套新的烃源岩。前人认为沙四下亚段全区均为红色地层,不发育稳定的水体,该层系不具备生油条件,属于它源成藏体系,油气来源于沙四上和沙三下亚段。在新的地质认识的指导下,完钻的义185、义186、义193在沙四下亚段钻遇大套的暗色地层,对义185井原油分析认为该油藏具有自生自储的成藏特点,油源来自沙四下亚段烃源岩。从而发现了一套新的烃源岩。该烃源岩的发现改变了长期以来传统的认识,对渤南洼陷乃至胜利油田具有战略性的意义。研究区自下而上烃源岩的展布范围具有逐渐扩大的特点。2)查明了储层纵横向演化规律。2砂组沉积时期,储层厚度整体较大,厚度高值区主要集中在洼陷边缘处和中部的部分地区；1砂组地层普遍遭受剥蚀,残留地层中储层在平面上的分布呈现出叠合连片的特点,大于40m的储层厚度高值区具有连片的特点,分布于洼陷中北部。6、明确了沙四下亚段主要发育构造油藏以及构造-岩性—地层所形成的复合油藏,并揭示了研究区油气富集主控因素。其主控因素包括以下几方面：1)构造特征控制油气运聚;①油源断层对油源条件的控制作用。研究区具有多元供烃的特点,油源断层具有断距大、延伸长的特点,主要分布在鼻状构造的前方及侧翼。根据源储对接关系,明确了控制不同油源的断层分布规律；②构造断裂体系对油气运移聚集的控制作用。油源断层断距大小控制了上升盘含油层段的高度,即对接“窗口”越大,含油高度越大。另外,盆倾断层沟通油源,反向断层有利于油气的富集；③鼻状构造背景及有利构造圈闭有利于油气富集。罗家鼻状构造向北倾伏于渤南洼陷,是油气运聚的有利场所；2)多因素匹配控制了不同油藏类型：构造断裂、地层剥蚀与沉积储层共同控制了不同油藏类型。辫状河沉积形了成地层-构造-岩性叠合的复合油藏；在冲积扇沉积中形成了岩性-构造油藏及构造油藏；来自南部物源体系的三角洲沉积中形成的油藏类型与冲积扇中形成的油藏类型一致；来自北部物源体系的陡坡扇体主要形成上倾尖灭岩性油藏；3)储层物性控制了含油性差异：储层物性一方面控制了优势运移通道,另一方面控制了油气的有利聚集区带。油源对接关系、储层发育程度和储集物性共同控制了油藏的富集高产。高压区常规试油呈现“非油即干”的特征；统计拟合分析认为高压区渗透率高于3md的较厚储层试油可达到工业产能。纵向上来看,沙四下亚段储集体为酸性成岩环境。砂体埋深越浅,物性越好：当埋深超过4200米,虽发育次生孔隙,但物性总体偏差。7、研究成果应用勘探实际取得四方面的勘探成果。1)明确了勘探方向。在综合评价的基础上,明确了潜力方向,发现了多个有利勘探阵地,极大的拓展了沙四下亚段勘探空间。其中以往认为北部油源断层不发育的区带同样具有含油的可能、低洼带也具有一定的勘探潜力；2)提高了探井成功率。在综合评价的基础上,建议井位12口,先后采纳了义178、179等7口井。近期完钻了义178、179、185、186、193等5口井,这些井均解释油层,探井成功率达到了100%,探井成功率得到了极大的提高(前期勘探成功率不到50%);3)上报了控制储量。上报了罗68井区沙四下亚段石油控制石油地质储量720.05万吨;义178控制石油地质储量599.99万吨；4)取得了勘探新突破。①打破了勘探禁区：以往针对沙四下亚段红层的勘探,注重油源断层和构造圈闭的勘探。通过研究工作认为北部地区即使油源断层不发育同样具有含油的可能、罗家鼻状构造周缘低洼带也具有一定的勘探潜力。近期北部完钻的义185、193井解释多套油层,向北扩大了含油面积,纵向上拓展了含油层段(1、2砂组均钻遇油层——以往完钻井只在1砂组钻遇油层)；②发现了—套新的烃源岩——沙四下亚段烃源岩：该烃源岩的发现改变了长期以来传统的认识。通过地质地化分析认为义185井油藏具有自生自储的成藏特点；③发现了新的油藏类型：新发现了浅水型三角洲所形成的岩性—构造和构造—岩性油藏类型。同时根据成藏分析认为,北部陡坡带下降盘发育包裹于沙四下烃源中新的油藏类型——岩性油藏研究成果有力地指导了渤南洼陷红层的勘探,使该区红层成为济阳坳陷现实的增储阵地。渤海湾盆地各凹陷具有相似的油气成藏地质条件,该研究成果在沉积储层、油气富集等方面有创新性的认识,其对渤海湾断陷湖盆沉积储层、烃源岩的研究具有一定的指导作用。