渤海东部主要是指渤海湾盆地渤中坳陷东部的一系列次级构造单元，包括渤东凹陷、渤东低凸起、渤南低凸起、庙西南凸起、庙西北凸起及庙西凹陷等(图 1)，断裂体系以NNE向和NE向为主，整体处于郯庐断裂的渤东段^[8]。迄今为止，渤海东部勘探程度较低，在近9 000 km²的海油探区中，仅有90余口的探井，勘探潜力巨大，钻井主要集中在蓬莱19-3油田群与蓬莱9-1油田，绝大部分的油气储量分布在馆陶组及中生界潜山^[9]。其中，馆陶组在上述各个构造单元中均有不同程度的油气发现，是渤海东部重要的勘探层系，且馆陶组不同层段含油性差异较大，表明馆陶组岩性垂向分段及其成藏意义具有重要的研究价值。

在本次研究中，层序地层的划分以Cross高分辨率层序地层学理论为基础，馆陶组自下而上分别为馆陶组下段层序、馆陶组中段层序及馆陶组上段层序，对应馆下段(粗段)、馆中段(细段)、馆上段(粗段)。根据区域构造演化特征，馆陶组沉积时期属于裂后坳陷期^[10]，构造稳定、地形平缓、地震资料上层序界面特征相对不明显，但是振幅频率属性、相位连续性组合变化较为明显。通过井震结合、井间对比，建立了渤海东部SN向的连井层序剖面(图 2)。整体而言，馆下段砂岩含量较高，底部存在厚层砂岩；馆中段砂岩含量适中，储盖组合较好；馆上段砂岩含量介于中、下段之间，厚层砂岩相对发育。

图  1  渤海东部地质纲要

Figure 1.  Schematic geotectonic map of eastern Bohai Sea

图  2  馆陶组沉积旋回连井剖面

Figure 2.  Connecting-well profile of the Guantao Formation

古生物组合的变化直接指示了沉积环境及水体深度的变化^[11]。通过对岩屑录井中古生物分析，馆陶组分段方案在孢粉组合上表现明显(图 3)。其中，馆下段表现为松科—桦科孢粉亚组合，单、双束松属、胡桃科及松科含量较高，低的粗肋孢属指示了馆陶组温暖潮湿的古气候；馆中段孢粉分异度最高，水生植物常见。菱粉属蓼粉属含量变高，藻类以褶皱藻，盘星藻为主，显示水体变深；馆上段为胡桃粉属—粗肋孢属—蓼粉属亚组合。

测井相也是岩性分段的重要标准。馆陶组在岩电特征方面特征清楚，三分性明显(图 3)。馆下段岩性以大套连续沉积的厚层砂岩为主，砂岩单层厚度大，盖层条件较差，GR曲线表现为箱型和漏斗型；馆中段为泥岩夹砂岩沉积，表现为泥包砂的特征，测井上表现为高GR段；馆上段表现为砂包泥的特征，但砂岩厚度有所减薄，GR曲线表现为箱型和漏斗型。同时，测井曲线在3段之间台阶非常明显。

图  3  PLB井馆陶组垂向分段的古生物、测井柱状图

Figure 3.  Paleontology and logging characters of Guantao Formation in PLB well

综合上述3方面特征，对该区馆陶组岩性特征进行了划分，在垂向上分为上、中、下3段，馆陶组垂向呈现“粗—细—粗”的沉积特征。

渤海东部馆陶组岩性垂向分段与其沉积环境的变化密不可分。通过分析单井泥岩颜色、粒度概率曲线、测井相等对水体环境、水动力条件进行分析(图 4)；继而结合单井的地震相特征，通过区域上的地震属性提取分析馆陶组不同层段沉积相的特征变化。分析表明馆陶组沉积早期，以北东物源、辫状河三角洲沉积为主，形成坨状、条带状沙坝沉积，规模较大；馆陶组沉积中期，水体变深，滨浅湖面积增大，窄而细的水下分流河道发育，仍以北东物源为主；馆陶组沉积晚期，北西物源影响增大，北部三角洲规模扩大，发育浅水三角洲前缘沉积。水体存在浅—深—浅的变化，沉积相存在辫状河三角洲—曲流河三角洲—浅水三角洲的变化，最终导致了馆陶组岩性的垂向“粗—细—粗”的分段性(图 5)。

图  4  渤海东部中段馆陶组沉积相识别标准

Figure 4.  Sedimentary facies of the middle Guantao Formation of eastern Bohai Sea

图  5  渤海东部中段馆陶组沉积相分布

Figure 5.  Sedimentary facies of the middle Guantao Formation of eastern Bohai Sea

基于研究区馆陶组由上到下“粗—细—粗”的岩性特征，馆陶组内部又可划分为上、中、下3套不同的储盖组合，其与不同活动强度的断层的配置关系，最终导致了研究区成藏层段具有差异性。

研究区西部的石臼坨凸起及围区，由于靠近北西向物源，馆陶组砂岩百分含量在80%~90%之上，骨架砂体十分发育，加上边界大断层石南一号断裂的配合，馆陶组骨架砂体成为石臼坨凸起明下段成藏主要的横向运移路径，秦皇岛33油田群的勘探也证实了上述观点^[12]。研究区北侧的辽中凹陷南洼及围区，靠近北东方向物源，馆陶组砂岩百分含量在60%~80%之上，横向输导能力也得到了证实^[13]。因此在渤海东部的西侧与北侧，馆陶组骨架砂体横向输导作用的分析至关重要。

渤海东部馆陶组整体为河湖交互相沉积，砂岩百分含量在30%~60%之间。渤海中部馆陶组的精细层序分析表明馆陶组沉积期存在一次完整的水进、水退过程^[14]。相类似的，渤海东部馆陶组早期低位域(馆陶组下段)以粗粒辫状河河道沉积为主，而中期水进域(馆陶组中段)形成厚度较薄、岩性较细的堤岸微相与河漫滩泥岩互层，晚期高位域(馆陶组上段)对应垂向进积的浅水三角洲沉积。前人关于河道砂岩横向输导的分析表明^[15]，砂岩含量在20%~30%之上，砂体初步连通，在50%~60%以上，河道砂体完全连通。因此，结合馆陶组垂向岩性变化，认为馆陶组上段与下段骨架砂岩具备横向输导的潜力。

其中，馆陶组中段砂岩百分含量介于20%~30%之间，整体可作为局部盖层，油气经过短距离横向输导后砂岩输导层出现尖灭便聚集成藏，是油气聚集的有利层段；馆陶组上段砂岩百分含量介于40%~50%之间，与明下段底部区域分布的富泥段形成良好的输导层—盖层组合，馆陶组下段砂岩百分含量介于40%~70%之间，与馆陶组中段形成良好的输导层—盖层组合，在与盖层组合较好的条件下可发生油气横向输导，在盖层缺失的条件下由横向输导转为垂向输导，在遇到合适的盖层条件(泥质条带发育)时，又由垂向转为横向输导，属于阶梯式横向输导(图 6)。因此，馆陶组中、上段受到泥岩发育的影响，储盖组合较好，主要作为油气的储集层段。而馆陶组下段砂岩十分发育，储层组合较差，油气以侧向运移为主，是油气横向运移的主要路径。

图  6  馆陶组骨架砂体油气横向运移模式

Figure 6.  Lateral hydrocarbon migration model along the sand bodies in Guantao Formation

馆陶组中段为不等厚砂岩、泥岩互层，形成中段储盖组合；馆陶组上下段砂岩含量相对较高，分别与明下段底部区域分布的富泥地层及馆中段底部的富泥层段组成上下段储盖组合。其中，中段储盖组合砂岩含量相对较低，组合配置相对较好。

在运移断层与馆陶组地层配置关系良好的背景下，断层的构造样式不同，运移能力不同，从而油气成藏层系有所差异。结合勘探实践，馆陶组成藏分为4种模式：当主运移断层与烃源岩没有接触，通过与早期断层搭接形成“接力棒”的运移样式，其垂向运移能力较弱^[16]，加之馆下段砂岩含量较高，容易在馆下段形成油藏高度不大的顶油底水油藏；当主运移断层为典型晚期断层，与烃源岩有接触但是面积不大的时候，垂向运移能力也较弱，馆下段与馆中段为主要的运聚层段；当主运移断层晚期活动性较弱时，结合晚期成藏特点，油气垂向运移量较少，以馆下段成藏为主；当主运移断层为持续活动型断层时，活动强度大，源—断耦合程度高，油气垂向运移能力也较强，馆中段、馆上段为主要含油层系，且在储盖组合较好的馆中段形成高丰度的油气藏(图 7)。

图  7  馆陶组不同层段成藏模式

Figure 7.  Migration model for different reservoir-seal assemblages of Guantao Formation

通过上述模式的分析，馆陶组成藏首先受控于断层的输导能力，能力越强、成藏层段越浅。结合渤海东部地层发育特征^[17]，断层活动强度越大，油气垂向越能突破明下段底部区域性的富泥盖层的封堵，在明下段成藏，反之在馆陶组成藏。从油气垂向运移动力方面建立油气输导系数F：

式中：H_f为馆陶组顶面断距，m；

H_s为明下段底部富泥段厚度，m；

α为断层的倾角。

图  8  馆陶组成藏层位定量计算示意

Figure 8.  Calculation diagram for the accumulation layers of Guantao Formation

油气的成藏层段除了受输导系数的影响，馆陶组与明下段的砂岩含量也至关重要。在馆陶组砂岩含量绝对值远高于明下段时，在断层活动强度相似的条件下，油气的侧向分流更易在馆陶组发生，即在馆陶组成藏；若馆陶组砂体含量绝对值与明下段相差不大时，侧向分流的层位就受到明下段底部富泥段的影响，富泥段厚度越小，明下段可能为主要的成藏层系。从油气侧向分流方面建立储层对比系数R：

式中：V_ms为明下段砂岩含量，%；

V_gs为馆陶组砂岩含量，%。

油气成藏层位与断层输导系数、储层对比系数均有关联，因此建立分流判别系数C以明确成藏层系(图 8)：

通过公式(3)计算渤海东部不同钻井综合判别系数并结合实际成藏层位(图 9)可以得出：当C＞0.4时，馆陶组中、上段为主要成藏层系；当C＜0.4时，馆上段为主要含油层系，且数值越大，明下段成藏概率越大。

图  9  馆陶组成藏储盖组合定量预测图版

Figure 9.  Quantitative prediction template for reservoir-seal assemblage of Guantao Formation

(1) 渤海东部馆陶组岩性垂向呈现粗—细—粗的分段性。馆陶组垂向三段在古生物组合、岩电特征等方面存在显著差异。岩性分段的主要原因在于物源方向及沉积相的变化。

(2) 渤海东部馆陶组上下段的厚层砂岩横向输导受到沟通油源大断层的限制，整体运移能力偏弱。在渤海东部的西部与北部，馆陶组含砂量较高，结合边界断层的发育，应考虑馆陶组骨架砂体横向输导脊的横向聚油作用。

(3) 渤海东部馆陶组成藏的优势储盖组合受到断层活动性、区域盖层厚度、砂岩相对含量等综合因素的控制。建立分流判别系数C定量表征油气成藏层段，C＞0.4时，馆陶组中上段为主要成藏层段；当C＜0.4时，馆上段+明下段为主要含油层系。