惠民凹陷位于渤海湾盆地-济阳坳陷的西南方向,临南洼陷则位于惠民凹陷的中部,属于其次级构造单元,面积近1300平方公里。在惠民凹陷的所有区块中,临南洼陷是主要的油气勘探开发区块,其主体及周边已发现了临南、江家店、曲堤、临盘等多个油气田,累计探明石油地质储量4160×104t,具有良好的勘探开发前景。前人已对临南洼陷做了大量研究工作,但在烃源岩地球化学及热演化特征、储层物性及成岩作用、油气充注期次及关键成藏期等方面还需要进一步开展系统的研究工作,这些研究工作的开展将可深化对临南洼陷油气成藏规律的认识。本次利用大量的烃源岩地球化学资料研究了临南洼陷烃源岩的地球化学特征和热演化成熟史;利用普通薄片、阴极发光、X衍射等资料和技术研究了储层物性特征及成岩作用;根据录井、地震、地质等资料,分析了生储盖配置及油气保存条件;通过盆地模拟、包裹体均一温度测定等手段,确定了油气充注期次及关键成藏期;综合分析各类资料和研究成果,划分了油气成藏动力系统,建立了油气成藏模式,为临南洼陷油气成藏规律的认识和油气勘探部署提供了依据。论文取得的主要成果和认识如下:1、临南洼陷古近纪沙河街组以湖相沉积为主,发育沙四段、沙三段和沙一段3套烃源岩。烃源岩有机质丰度、类型、成熟度分析表明:沙四上亚段和沙三下亚段为主力烃源岩,沙四上亚段暗色泥岩平均厚度70m,有机质丰度较高,干酪根主要类型为Ⅱ型,烃源岩已进入成熟阶段;沙三下亚段暗色泥岩平均厚度可达196m,有机质丰度较高,干酪根以Ⅰ-Ⅱ2型为主,烃源岩已进入成熟阶段。典型单井和典型二维剖面热成熟史、生排烃史模拟表明:沙四上亚段烃源岩最早在距今40Ma进入生烃门限,在距今30Ma达到生烃高峰;沙三下亚段烃源岩最早在距今39Ma进入生烃门限,在距今27Ma达到生烃高峰。两个层位烃源岩的生烃速率的高峰均发生在距今35~25Ma和距今5Ma以来两个时间段内。2、临南洼陷第三系储层主要为沙四下亚段、沙二段、东营组下部和馆陶组下部。沉积相类型以冲积-河流相和滨浅湖滩坝相为主,局部发育有深水浊积扇和(扇)三角洲。储集空间以原生孔隙和次生孔隙为主,深部储层裂缝发育,压溶作用和溶蚀作用是影响次生孔隙发育的主要因素。研究认为,沙四下亚段砂岩储集层平均孔隙度9.6%,平均渗透率7.5mD;沙二段为优质砂岩储集层,平均孔隙度19%,平均渗透率105.4mD;东营组和馆陶组孔隙度一般大于20%,平均渗透率分别达103mD和4057mD,亦为本区重要储层。3、临南洼陷古近纪以来,发育有沙三中上亚段、沙一段、馆陶组上段至明化镇组下段3套区域性泥岩盖层。其中以馆陶组上段至明化镇组下段大套湖沼相泥岩最为重要,在全区分布范围广,封盖能力强。临南洼陷有利的生储盖组合为沙四上亚段和沙三下亚段的自生自储式、沙四上亚段和沙四下亚段的上生下储式以及沙三下亚段和沙二段的下生上储式。4、临南洼陷有利的输导条件主要为砂岩层、断层面与不整合面。砂岩输导层主要为沙四段、沙三段和沙二段湖相三角洲、水下扇砂体、东营组滨浅湖滩坝砂体。断层输导通道以北部的临商断层和南部的夏口、曲堤断层面为主。不整合输导通道主要为孔一段和孔二段之间局部不整合面、沙四段顶界面的局部不整合面以及东营组和馆陶组之间的区域性不整合面,东营组和馆陶组之间的地层剥蚀厚度最大可达400m。5、根据11块砂岩样品包裹体均一温度测定,临南洼陷沙四段、沙三段主要存在3期次生矿物流体包裹体,沙四段流体包裹体均一温度范围分三幕为95~105℃,110~125℃和135~155℃;沙三段流体包裹体均一温度范围分三幕为90~110℃,115~130℃和135~155℃。根据与油包裹体共生的盐水包裹体均一温度分析和地层埋藏史、热史模拟,临南洼陷沙四段、沙三段砂岩主要经历了两期油气充注,第一期油气充注发生在距今36~26Ma,与东营组末期地层遭受抬升剥蚀,烃源岩大量排烃一致;第二期油气充注发生在距今5~0Ma,与新构造运动有关。6、临南洼陷主要发育3类油气藏,分别为构造油气藏、岩性油气藏,以及岩性-构造复合油气藏。东营运动影响了构造油气藏的形成,圈闭形成始于东营运动,至明化镇组沉积期最终定型,油气藏形成期应为东营组至明化镇组沉积期。岩性油气藏受构造运动影响较小,其形成时间主要与储集层形成时间和油气充注时间有关,油气藏形成的最早时间为36Ma。研究认为,临南洼陷圈闭形成期与油气充注期配置关系良好,为油气成藏提供了有利的条件。7、根据临南洼陷生储盖配置关系及超压系统封闭性,临南洼陷的成藏流体动力系统可划分为3种:上部开放型常压流体动力系统,中部半封闭型超压流体动力系统和下部开放型常压流体动力系统。明化镇组和馆陶组属于上部开放型常压流体动力系统,储集的油气来源于沙四段和沙三段,断层面是沟通源岩和储层的主要运移通道。临南洼陷最有利的成藏动力系统是中部的半封闭型超压流体动力系统,包括东营组至孔店组的所有地层。沙四段和沙三段是油气的主要来源,油气藏类型以构造和岩性油气藏为主要类型,该成藏流体动力系统受到临南洼陷局部超压或弱超压的影响,距烃源岩较近,是有利的勘探目标。下部它源开放型常压流体动力系统主要是指基底古潜山,古生界地层作为储层,下古近系地层为油源,断层面或不整合面作为沟通生储的通道,油气藏主要分布于凸起地区底部的古潜山上。