高郵凹陷戴南組斷層—巖性油藏成藏體系及主控因素研究

董才源，劉 震，劉啟東，羅貝維，李儲華，王偉俊

(1.中國石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083；2.中國石油大學(xué)(北京) 油氣資源與探測國家重點實驗室，北京 102249； 3.中國石油化工股份有限公司 江蘇油田分公司 地質(zhì)科學(xué)研究院，江蘇 揚(yáng)州 225009)

高郵凹陷戴南組斷層—巖性油藏成藏體系及主控因素研究

董才源1,2，劉 震2，劉啟東3，羅貝維1，李儲華3，王偉俊1

(1.中國石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083；2.中國石油大學(xué)(北京) 油氣資源與探測國家重點實驗室，北京 102249； 3.中國石油化工股份有限公司 江蘇油田分公司 地質(zhì)科學(xué)研究院，江蘇 揚(yáng)州 225009)

基于控藏斷層封閉性能演化、油藏含油層位和戴南組“五高導(dǎo)”泥巖段生烴能力的差異，高郵凹陷戴南組斷層—巖性油藏成藏體系可分為3種類型，依次為自源型、它源型和混源型油氣成藏體系。自源型成藏體系主要分布在邵伯、樊川次凹深處，典型油藏為邵深1油藏；它源型油藏主要分布在馬家嘴、周22和邵18等油藏區(qū)域；混源型油藏以聯(lián)3、聯(lián)7和永22等油藏為代表。高郵凹陷戴南組斷層—巖性圈閉成藏主要受油源和運(yùn)移通道控制，即“二元主控”。在成藏體系分布和主控因素分析的基礎(chǔ)上，提出黃玨—馬家嘴、聯(lián)盟莊—永安和曹莊—肖劉莊地區(qū)是高郵凹陷戴南組斷層—巖性油藏分布的最有利區(qū)帶。

斷層封閉性；二元主控；成藏體系；斷層—巖性油藏；高郵凹陷；蘇北盆地

前人對油氣成藏體系及主控因素進(jìn)行過一系列研究[1-6]，并把這一理論應(yīng)用于各含油氣盆地[7-13]。蘇北盆地高郵凹陷成藏體系及主控因素的研究尚不完善，主要表現(xiàn)為2點：第一，高郵凹陷成藏體系研究較少，尤其是針對斷層—巖性油藏成藏體系的研究更為薄弱；第二，斷層—巖性油藏成藏主控因素不夠集中。本文以斷層封閉性演化史、油藏含油層位和戴南組“五高導(dǎo)”泥巖段生烴能力的研究為起點，對高郵凹陷斷層—巖性油藏成藏體系進(jìn)行劃分，并總結(jié)斷層—巖性圈閉成藏主控因素，指出斷層—巖性油藏的有利分布區(qū)帶，以期進(jìn)一步推動高郵凹陷油氣勘探和儲量增長。

1 研究區(qū)概況

高郵凹陷是蘇北盆地內(nèi)的一個次級凹陷，位于東臺坳陷中部，為一典型的南斷北超箕狀凹陷，東鄰白駒凹陷，南以通揚(yáng)隆起與吳堡低凸起相鄰，北以平緩的斜坡與柘垛低凸起相通，面積為2 670 km2(圖1)[14-17]。據(jù)第三次資源評價結(jié)果，高郵凹陷內(nèi)天然氣總資源量187×108m3，石油總資源量為2.94×108t，已探明天然氣儲量3.39×108m3，探明石油儲量17 150×104t，石油資源探明率為58.3%[18]。從資源探明程度來看，高郵凹陷屬于高成熟探區(qū)，但巖性類油氣藏認(rèn)識程度較低，勘探發(fā)現(xiàn)潛力巨大。近年來在戴南組和三垛組相繼發(fā)現(xiàn)了一大批斷層—巖性類油藏，如聯(lián)30、馬24、馬33等，預(yù)示著斷層—巖性油藏勘探的良好前景。

圖1 蘇北盆地高郵凹陷斷層—巖性油藏平面分布Fig.1 Plane distribution of fault-lithologic reservoirs in Gaoyou Sag

戴南組位于阜寧組之上、三垛組之下，進(jìn)一步劃分為戴南組二段和一段。戴南組一段上部為1～5層黑色泥巖夾淺灰色砂巖，即戴一段上部“五高導(dǎo)”標(biāo)志層；下部淺灰色砂巖與淺灰、灰黑色泥巖呈不等厚互層。地層厚度南厚北薄，最大厚度達(dá)900多米；北部斜坡地帶地層逐漸向斜坡高部位超覆、尖滅，富含法卡里全星介化石。在垂向剖面上，由下到上組成由粗至細(xì)沉積旋回。戴南組二段主要為暗棕色夾淺灰—灰黑色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖與淺棕—淺灰色粉細(xì)砂巖、細(xì)砂巖呈不等厚互層，地層厚度一般為150～400 m，最厚達(dá)900 m，向北斜坡部位地層厚度逐漸變薄、尖滅。在垂向剖面上，由上至下組成粗—細(xì)—粗的沉積旋回。高郵凹陷戴南組沉積期，隨著湖盆的演化，在不同發(fā)展階段發(fā)育了規(guī)模不等的三角洲、近岸水下扇、扇三角洲和湖底扇等沉積相類型[18-19]。

2 油氣成藏體系分析

2.1油氣成藏體系劃分

油氣成藏體系的劃分方法多種多樣，主要指標(biāo)包括烴源巖屬性、油氣成藏體系所處的地理位置、盆地位置或大地構(gòu)造位置、油氣成藏體系發(fā)生的地質(zhì)時代、油氣成藏體系的結(jié)構(gòu)類型及其它特征等[3,20-23]。本文按照控藏斷層封閉性能演化、油藏含油層位和“五高導(dǎo)”泥巖段生烴能力的不同，將高郵凹陷斷層—巖性油藏成藏體系分為3種類型，即自源型、它源型和混源型油氣成藏體系(表1)。

2.1.1 自源型成藏體系

自源型成藏體系中戴南組“五高導(dǎo)”泥巖段生烴能力較強(qiáng)，控藏斷層在成藏期與現(xiàn)今皆封閉，油氣分布層位較為集中。因為控藏斷層在成藏期與現(xiàn)今都封閉，故斷層不能作為油氣運(yùn)移的通道，油氣主要由生烴能力較強(qiáng)的戴南組“五高導(dǎo)”泥巖提供，含油層位在戴南組底部集中分布也是油氣只有“五高導(dǎo)”泥巖這一單一來源的重要佐證(圖2)。

表1 高郵凹陷戴南組斷層—巖性油藏成藏體系劃分Table 1 Division principle of petroleumaccumulation system of fault-lithologic reservoirsof Dainan Formation in Gaoyou Sag

圖2 自源型成藏體系模式Fig.2 Model of self-sourced accumulation system

圖3 高郵凹陷邵深1油藏控藏斷層古今封閉性對比Fig.3 Contrast of sealing ability between present and ancient faults in Shaoshen1 reservoir of Gaoyou Sag

圖4 高郵凹陷阜四段與“五高導(dǎo)”段暗色泥巖 Pr/Ph和伽馬蠟烷指數(shù)變化Fig. 4 Pr/Ph vs.gammacerane index of dark mudstones from 4th member of Funing Formation and highly-conductive formation in Gaoyou Sag

2.1.2 它源型成藏體系

它源型油藏成藏體系中戴南組“五高導(dǎo)”泥巖段生烴能力較弱，斷層成藏期開啟、現(xiàn)今封閉，油氣分布層位較為分散。因為生烴能力較弱，所以“五高導(dǎo)”泥巖段不能成為油氣來源，但是成藏期開啟的斷層可以作為油氣輸導(dǎo)的通道，將阜四段烴源巖生成的油氣運(yùn)移至戴南組聚集成藏，同時油氣通過斷層的運(yùn)移造成了油氣分布層位的相對分散(圖6)。

圖5 高郵凹陷阜四段與“五高導(dǎo)”段暗色泥巖 C27-C28-C29規(guī)則甾烷相對組成三角圖Fig.5 Distribution of C27-C28-C29 regular sterane of dark mudstones from 4th member of Funing Formation and highly-conductive formation

圖6 它源型成藏體系模式Fig.6 Model of other-sourced accumulation system

2.1.3 混源型成藏體系

混源型油藏成藏體系中戴南組“五高導(dǎo)”泥巖段已經(jīng)成熟，而且控藏斷層成藏期開啟、現(xiàn)今封閉，油氣分布層位較它源型更為分散。油氣由阜四段泥巖和戴南組“五高導(dǎo)”烴源巖共同提供，控藏斷層為阜四段油氣向上運(yùn)移的通道(圖8)。

圖7 高郵凹陷馬31油藏控藏斷層古今封閉性對比Fig.7 Contrast of sealing ability between present and ancient faults in Ma31 reservoir in Gaoyou Sag

圖8 混源型成藏體系模式Fig.8 Model of mixed-sourced accumulation system

圖9 高郵凹陷黃88油藏控藏斷層古今封閉性對比Fig.9 Contrast of sealing ability between present and ancient faults in Huang88 reservoir in Gaoyou Sag

2.2油氣成藏體系分布

對高郵凹陷戴南組17個斷層—巖性油藏按上述標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類。結(jié)果表明，自源型成藏體系主要分布在邵伯、樊川次凹深處，典型油藏為邵深1油藏；它源型油藏主要分布在馬家嘴、周22和邵18等油藏區(qū)域；混源型油藏以聯(lián)3、聯(lián)7和永22等油藏為代表(表2)。

邵伯次凹成藏體系分布較為全面，3種類型皆有發(fā)育，樊川次凹主要發(fā)育混源型和它源型油藏成藏體系，劉五舍次凹僅發(fā)育單一的它源型油藏成藏體系。陡坡帶主要發(fā)育它源型油氣成藏體系，緩坡帶主要分布它源型和混源型油氣成藏體系，而深凹帶主要發(fā)育自源型油氣成藏體系(圖1)。

3 油氣成藏主控因素總結(jié)

綜上所述，高郵凹陷戴南組斷層—巖性圈閉成藏主要受油源和運(yùn)移通道控制，即“二元主控”(圖10)。油氣能否聚集成藏取決于這2項條件是否存在、質(zhì)量好壞及相互之間的配合關(guān)系。

烴源巖是形成油氣的基礎(chǔ)，只有具備成熟的烴源巖，才有可能形成油氣，其它的研究才有意義。阜四段泥巖和戴南組五高導(dǎo)泥巖是戴南組油氣的主要來源，兩者中至少有一個成熟才會有油氣的生成，才可能最終形成油藏。

油氣運(yùn)移通道是聯(lián)系油源和圈閉之間的橋梁，沒有運(yùn)移通道，油氣就不能成藏。運(yùn)移通道條件包括通道類型及輸導(dǎo)油氣的能力。運(yùn)移通道與油氣聚集相輔相成，含油氣系統(tǒng)的運(yùn)移通道不同，則油氣運(yùn)聚的方式各異；反過來油氣的不同運(yùn)聚方式又可以改造甚至形成新的運(yùn)移通道。斷層在高郵凹陷油氣成藏過程中扮演著雙重角色[24]。作為油氣運(yùn)移的重要通道和圈閉條件，斷層對油氣成藏起著重要作用。斷層只有在成藏期開啟才能作為油氣運(yùn)移的通道，只有現(xiàn)今封閉才能作為油氣聚集的遮擋。如果主要控藏斷層現(xiàn)今與成藏期皆封閉，則斷層不能作為油氣運(yùn)移的通道，此類油藏為自生自儲。

圖10 高郵凹陷戴南組斷層—巖性 油藏“二元主控”示意Fig.10 Schematic diagram of 2 controlling factors for fault-lithologic reservoirs of Dainan Formation in Gaoyou depression

4 有利區(qū)帶預(yù)測

根據(jù)成藏體系研究及主控因素分析成果，綜合有利儲集相、輸導(dǎo)斷裂和斷層封閉性研究所取得的認(rèn)識，指出高郵凹陷戴南組斷層—巖性油藏的有利勘探方向，優(yōu)選的原則是有利生烴灶和有效輸導(dǎo)系統(tǒng)兩主控因素疊合的區(qū)域。

最有利區(qū)帶是黃玨—馬家嘴地區(qū)、聯(lián)盟莊—永安和曹莊—肖劉莊地區(qū)；較有利區(qū)帶為邵伯次凹凹槽帶、樊川次凹凹槽帶和劉五舍次凹凹槽帶(圖11)。黃玨—馬家嘴地區(qū)、聯(lián)盟莊—永安和曹莊—肖劉莊地區(qū)靠近次凹生烴中心，具有充足油源。成藏期主要控藏斷層處于強(qiáng)烈活動期，輸導(dǎo)體系以斷層為主、骨架砂體為輔，構(gòu)成斷裂/骨架砂體側(cè)向輸導(dǎo)系統(tǒng)，是油氣成藏的最有利區(qū)帶。邵伯次凹凹槽帶、樊川次凹凹槽帶和劉五舍次凹凹槽帶雖無斷層輸導(dǎo)，但處于生烴中心，具備得天獨(dú)厚的油源條件，在高孔隙砂體的輸導(dǎo)下易于成藏。

圖11 高郵凹陷戴南組斷層—巖性油藏有利區(qū)域預(yù)測平面分布Fig.11 Distribution of predicted potential area of fault-lithologic reservoirs of Dainan Formation in Gaoyou depression

5 結(jié)論

1)根據(jù)控藏斷層封閉性能演化、油藏含油層位和戴南組“五高導(dǎo)”泥巖段生烴能力的差異，高郵凹陷斷層—巖性油藏成藏體系可分為3種類型，即自源型、它源型和混源型油氣成藏體系。

2)自源型油氣成藏體系的油氣分布層位集中、斷層古今皆封閉、“五高導(dǎo)”生烴能力強(qiáng)；它源型油氣成藏體系油氣分布層位分散、斷層古啟今封、“五高導(dǎo)”生烴能力弱；混源型油氣成藏體系油氣分布層位分散、斷層古啟今封、“五高導(dǎo)”生烴能力強(qiáng)。

3)自源型成藏體系主要分布在邵伯、樊川次凹深處，典型油藏為邵深1油藏；它源型油藏成藏體系主要以馬家嘴、周22和邵18等油藏為代表；混源型油藏成藏體系以聯(lián)3、聯(lián)7和永22等油藏為代表。邵伯次凹3種油藏成藏體系類型皆有發(fā)育，樊川次凹主要發(fā)育混源型和它源型油藏成藏體系，劉五舍次凹主要發(fā)育它源型油藏成藏體系。

4)高郵凹陷戴南組斷層—巖性油藏形成主要受油源和運(yùn)移通道“二元主控”。這2項條件是否存在、質(zhì)量好壞及相互之間的配合關(guān)系決定著油氣能否聚集成藏。

5)從有效生烴灶和優(yōu)質(zhì)輸導(dǎo)體系分布來看，高郵凹陷戴南組斷層—巖性油藏下一步勘探的最有利區(qū)帶是黃玨—馬家嘴地區(qū)、聯(lián)盟莊—永安和曹莊—肖劉莊地區(qū)；較有利區(qū)帶為邵伯次凹凹槽帶、樊川次凹凹槽帶和劉五舍次凹凹槽帶。有利區(qū)帶分布廣，潛力大。

致謝：中國石油勘探開發(fā)研究院廊坊分院魏國齊教授、楊威高工對本文提出了寶貴的修改意見，中國石化江蘇油田地質(zhì)科學(xué)研究院勘探一室在資料方面提供了重要支持，在此表示衷心的感謝！

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(編輯黃 娟)

Accumulationsystemandcontrollingfactorsoffault-lithologicreservoirsofDainanFormationinGaoyouSag,NorthernJiangsuBasin

Dong Caiyuan1,2, Liu Zhen2, Liu Qidong3, Luo Beiwei1, Li Chuhua3, Wang Weijun1

(1.PetroChinaResearchInstituteofPetroleumExplorationandDevelopment,Beijing100083,China; 2.StateKeyLaboratoryofPetroleumResourceandProspecting,ChinaUniversityofPetroleum(Beijing),Beijing102249,China;3.GeoscienceInstitute,SINOPECJiangsuOilfieldCompany,Yangzhou,Jiangsu225009,China)

Based on the studies of fault sealing evolution, oil-bearing formation and hydrocarbon generation ability of highly-conductive mudstones in the Dainan Formation, the fault-lithologic reservoir systems of the Dainan Formation in the Gaoyou Sag have been classified into 3 types, including self-sourced, other-sourced and mixed-sourced. The self-sourced accumulation systems mainly locate in the deep Shaobo and Fanchuan Sags, and the Shaoshen1 resrvoir is typical. The other-sourced accumulation systems mainly distribute in the Majiazui, Zhou22 and Shao18 reservoirs. The mixed-sourced accumulation systems are represented by the Lian3, Lian7 and Yong22 reservoirs. The fault-lithologic reservoirs of the Dainan Formation in the Gaoyou Sag are controlled by2 elements, oil source and migration pathway. The favorable zones for exploration include Huangjue-Majiazui, Lianmengzhuang-Yongan and Caozhuang-Xiaoliuzhuang.

fault sealing; two controlling factors; accumulation system; fault-lithologic reservoir; Gaoyou Sag; Northern Jiangsu Basin

1001-6112(2013)04-0395-06

10.11781/sysydz201304395

TE122.3

A

2012-07-20；

2013-05-02。

董才源(1986—)，男，博士生，從事地層巖性油氣藏勘探、天然氣地質(zhì)與勘探研究。E-mail：dcaiyuan@163.com。

國家重大科技專項(2008ZX05007-002)。