蘇北盆地鹽城凹陷阜寧組烴源巖研究與成藏模式

紀(jì)亞琴，劉義梅，馮武軍

(中國(guó)石化江蘇油田分公司 地質(zhì)科學(xué)研究院，江蘇 揚(yáng)州 225012)

蘇北盆地鹽城凹陷阜寧組烴源巖研究與成藏模式

紀(jì)亞琴，劉義梅，馮武軍

(中國(guó)石化江蘇油田分公司 地質(zhì)科學(xué)研究院，江蘇 揚(yáng)州 225012)

通過(guò)對(duì)蘇北盆地鹽城凹陷阜寧組烴源巖研究，確定阜二段為鹽城凹陷最有利烴源巖，結(jié)合多項(xiàng)成熟度指標(biāo)分析及阜二段頂部地震反射層構(gòu)造圖，明確了區(qū)內(nèi)阜寧組烴源巖的成熟生排烴范圍，同時(shí)結(jié)合相關(guān)儲(chǔ)層橫向、縱向上的研究，指出阜三段下部砂體是阜二段油氣聚集的最有利層系，并認(rèn)為鹽城凹陷可能存在“下生上儲(chǔ)”型和“上生下儲(chǔ)”型兩類油氣成藏模式，最后指出靠近大斷裂的深凹帶是鹽城凹陷最有利的勘探區(qū)域。

成熟排烴；成藏模式；烴源巖；阜寧組；鹽城凹陷；蘇北盆地

1 研究概況

蘇北盆地是中國(guó)東南部最大的中新生代盆地，目前在盆地南部東臺(tái)坳陷已發(fā)現(xiàn)有70多個(gè)以阜寧組和泰州組為源巖的油氣田[1-2]。由于沉積遷移和構(gòu)造抬升影響，在盆地北部鹽阜坳陷中新生代具有沉降晚、地層厚度小的特點(diǎn)，因此該區(qū)油氣發(fā)現(xiàn)較少。

鹽城凹陷位于蘇北盆地鹽阜坳陷東部，其南北分別以建湖隆起、塘洼—大喇叭凸起為邊界，東鄰黃海，可分為南洋次凹、新洋次凹、中部斷隆3個(gè)構(gòu)造單元(圖1)，區(qū)內(nèi)第三系及泰州組最大沉積厚度為5 500 m，是鹽阜坳陷中新生代盆地沉降最大的凹陷。鹽城凹陷除了在2000年左右發(fā)現(xiàn)有朱家墩阜一段、泰州組氣藏、阜二段泥巖裂縫油藏、阜三段砂巖斷鼻油藏外，近十幾年未再有其他發(fā)現(xiàn)，但不可否認(rèn)鹽城凹陷油氣顯示多，有多口井在阜寧組、泰州組甚至浦口組中見(jiàn)到油跡、油斑、熒光或裂縫含油，顯示了較大的勘探潛力，同時(shí)油氣顯示也具有層位分布廣、平面分布范圍大的特點(diǎn)，因此有必要對(duì)烴源和成藏進(jìn)行深入研究。

對(duì)朱家墩氣藏氣源已有較多認(rèn)識(shí)，總體可以確定為古生界來(lái)源[3-8]，阜二段泥巖裂縫油藏以及阜三段砂巖油藏均來(lái)自阜二段泥巖，其他油顯示也多為阜二段來(lái)源，因此對(duì)阜二段的烴源評(píng)價(jià)就顯得尤為重要，特別是成熟排烴方面研究。與阜二段烴源相關(guān)的有利儲(chǔ)層主要有阜三段砂巖儲(chǔ)層和阜二段泥巖裂縫儲(chǔ)層及阜一段底部砂巖和泰州組砂巖儲(chǔ)層。泥巖裂縫雖然也是一種潛在的儲(chǔ)層，但因裂縫非均質(zhì)性強(qiáng)，裂縫油藏具有開(kāi)發(fā)難度大的特點(diǎn)[9]。因此目前在鹽城凹陷比較實(shí)際的勘探目的層主要是阜三段砂巖儲(chǔ)層[10]，其次是阜一段砂巖儲(chǔ)層。

圖1 蘇北盆地鹽城凹陷構(gòu)造單元及油氣顯示Fig.1 Tectonic units and hydrocarbon shows in Yancheng Sag, Northern Jiangsu Basin

2 烴源巖成熟排烴研究

2.1阜寧組烴源巖評(píng)價(jià)

在蘇北盆地，阜寧組發(fā)育2套優(yōu)質(zhì)烴源巖，阜二段及阜四段泥巖、泥灰?guī)r[11]。在鹽城凹陷阜四段生油巖主要發(fā)育在上部，以大套暗色泥巖為主，夾薄層泥灰?guī)r及油頁(yè)巖。根據(jù)地化資料，上部泥灰?guī)r段的有機(jī)質(zhì)豐度相對(duì)較高，其中有機(jī)碳含量0.84%～3.55%，平均1.72%；瀝青“A”為 0.01%～0.14%，平均0.05%；總烴(50～661)×10-6，平均195×10-6；生烴潛力(S1+S2)為1.85 ～15.98 mg/g，平均4.9 mg/g，有機(jī)質(zhì)類型以Ⅱ1型為主，普遍未熟，綜合評(píng)價(jià)是較好的生油巖。

鹽城凹陷阜二段生油巖以灰黑色泥巖為主，夾薄層泥灰?guī)r、生物灰?guī)r或鮞?；?guī)r。電性上阜二段生油巖可分為上、中、下三段，即上部的“泥脖子段”，中部“王八蓋—四尖峰”及下部泥巖段[12]。其中“王八蓋—四尖峰”段有機(jī)碳含量0.35%～4.82%，平均2.33%；瀝青“A”為 0.06%～0.46%，平均0.21%；總烴(24～2 665) ×10-6，平均892×10-6；生烴潛力(S1+S2)為0.39～37.45 mg/g，平均13.16 mg/g，有機(jī)質(zhì)類型以Ⅱ1型為主，部分為Ⅰ型，深凹帶可達(dá)成熟，綜合評(píng)價(jià)是好—極好的生油巖。上部“泥脖子”和下部泥巖段的有機(jī)碳指標(biāo)相對(duì)較高，但氯仿瀝青“A”、生烴潛量(S1+S2)指標(biāo)較低，有機(jī)質(zhì)類型以Ⅲ型為主，部分為Ⅱ2型，綜合評(píng)價(jià)可達(dá)中等—差烴源巖。

2.2烴源巖成熟排烴研究

在蘇北盆地，一般是通過(guò)Ro、CPI(正構(gòu)烷烴奇偶優(yōu)勢(shì)指數(shù))及C29ααα20S/(20S+20R)甾烷異構(gòu)化參數(shù)(以下用SM表示)3項(xiàng)指標(biāo)確定烴源巖成熟排烴范圍，并根據(jù)原油、烴源巖等資料把CPI≤1.3、SM≥0.1及Ro≥0.6%作為生油巖成熟排烴的“門檻值”[13]。由于鹽城凹陷阜四段烴源普遍未熟，烴源巖成熟排烴范圍研究主要是針對(duì)阜二段烴源巖(表1)。

通過(guò)對(duì)鹽城凹陷阜二段取心樣品分析，SM-深度關(guān)系指示該區(qū)阜二段生烴門限深度約為3 000 m，CPI-深度曲線指示門限深度為2 800 m(圖2)。而據(jù)新洋次凹ZH1井Ro資料，該井阜二段3個(gè)巖心樣(深度為2620～2626 m)，其中1個(gè)樣品Ro為0.62%，2個(gè)樣品為0.7%，并且該井在阜三段下部砂巖中見(jiàn)熒光顯示，說(shuō)明阜二段已開(kāi)始生排烴。因此綜合確定鹽城凹陷生烴門限深度為2 600 m。結(jié)合該區(qū)阜二段頂部反射層構(gòu)造圖，綜合各項(xiàng)指標(biāo)所確定的阜二段生油巖成熟排烴范圍主要在鹽城凹陷南洋次凹和新洋次凹的深凹部位，成熟可排烴面積最大約300 km2(圖3)。

3 與阜二段烴源相關(guān)的儲(chǔ)層研究

表1 蘇北盆地鹽城凹陷YC1井阜二段生油巖熱演化階段Table 1 Thermal evolution stage of resource rocksin 2nd member of Funing Formation in well YC1,Yancheng Sag, Northern Jiangsu Basin

圖2 蘇北盆地鹽城凹陷甾烷成熟度 參數(shù)(SM)及CPI隨深度變化Fig.2 SM and CPI vs. burial depth in Yancheng Sag, Northern Jiangsu Basin

3.1阜三段砂巖儲(chǔ)層

蘇北盆地阜三段沉積期主要受東北物源區(qū)的三角洲體系控制[14]，在鹽城凹陷以三角洲前緣沉積為主，砂巖發(fā)育，砂巖總厚度大于100 m，厚度分布具有南北次凹大于中央斷隆帶的特點(diǎn)(圖4)。

圖3 蘇北盆地鹽城凹陷成熟度 參數(shù)指示阜二段烴源巖成熟可排烴區(qū)域Fig.3 Maturity and expulsion range for source rocks in 2nd member of Funing Formation, indicated by maturity parameters, Yancheng Sag, Northern Jiangsu Basin

圖4 蘇北盆地鹽城地區(qū)阜三段砂巖儲(chǔ)層分布Fig.4 Distribution of sandstone reservoirs in 3rd member of Funing Formation, Yancheng Sag, Northern Jiangsu Basin

圖5 蘇北盆地鹽城凹陷阜一段砂巖儲(chǔ)層分布Fig.5 Distribution of sandstone reservoirs in 1st member of Funing Formation, Yancheng Sag, Northern Jiangsu Basin

根據(jù)所鉆探井巖心物性分析，總體上鹽城地區(qū)古近系阜三段的儲(chǔ)層物性較好；砂巖孔隙度多在20%以上，滲透率一般大于10×10-3μm2，按砂巖儲(chǔ)層劃分標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)為Ⅰ-Ⅱ類儲(chǔ)層。

3.2阜一段砂巖儲(chǔ)層

蘇北盆地阜一段物源主要來(lái)自西北方向，在鹽城凹陷南部的建湖隆起可能也是物源區(qū)[14]。鹽城凹陷阜一段發(fā)育辮狀河三角洲—湖泊沉積體系，下部為辮狀河三角洲沉積，中上部為淺湖—半深湖相沉積，砂巖主要集中在阜一段下部，總厚度一般為40～60 m， 在凹陷西北部及南部的砂巖厚度要大于中東部區(qū)域(圖5)。

根據(jù)物性分析，總體上鹽城凹陷阜一段儲(chǔ)層物性中等，砂巖孔隙度多在10%～20%之間，滲透率在(1～642)×10-3μm2，按砂巖儲(chǔ)層物性標(biāo)準(zhǔn)可劃歸Ⅱ-Ⅲ類儲(chǔ)層。

4 成藏模式

根據(jù)以上油氣顯示分析，結(jié)合有效烴源巖評(píng)價(jià)及儲(chǔ)層的空間展布研究，總結(jié)鹽城地區(qū)的油氣成藏模式主要有2種類型：“下生上儲(chǔ)”型和“上生下儲(chǔ)”型油藏。

“下生上儲(chǔ)”型存在2種情況，一是阜二段烴類流體直接上排至阜三段下部砂體成藏；二是受反向斷層的調(diào)整，阜二段生油巖與阜三段砂體側(cè)向?qū)右鸬膫?cè)向排烴后聚集成藏(圖6a)。這類成藏模式主要受烴源灶控制，因此在鹽城凹陷深凹帶都可以形成這類油藏模式，比如鹽城南洋次凹深凹帶的XZH1阜三段油藏。

圖6 蘇北盆地鹽城凹陷油藏模式示意Fig.6 Reservoir models of Yancheng Sag, Northern Jiangsu Basin

“上生下儲(chǔ)”型是指受順向斷層調(diào)整，阜二段生油巖與阜一段底部砂體或泰州組儲(chǔ)層側(cè)向?qū)?，烴類流體側(cè)向運(yùn)移成藏(圖6b)，這種成藏模式需大斷層調(diào)整。由于鹽城地區(qū)阜一段上部發(fā)育巨厚的膏泥巖(500 m左右)[15]，很少有斷距大于500 m的順向斷層，因此這種成藏模式可能僅局限在靠近深大斷裂的深凹部位。如南洋次凹南部斷塊帶的S95井在泰州組及古生界中見(jiàn)油跡顯示，該井受鹽2斷層調(diào)整[16]，地層抬升幅度大，造成泰州組及以下地層與鹽城深凹的阜寧組地層對(duì)接，“上生下儲(chǔ)”成藏模式成為可能。

5 結(jié)論

1)蘇北盆地鹽城凹陷油氣顯示較多，新生界發(fā)育阜四段、阜二段2套有利的烴源巖，阜四段生油巖主要發(fā)育在上部，綜合評(píng)價(jià)為較好烴源巖；阜二段生油巖以中部的 “王八蓋—四尖峰”段為好—極好烴源巖，并且在深凹處已經(jīng)達(dá)到成熟階段，具有較大的生排烴區(qū)域。

2)與阜二段烴源相關(guān)的有利儲(chǔ)層主要有阜三段砂巖和阜一段底部砂巖儲(chǔ)層，其中阜三段砂巖儲(chǔ)層在鹽城凹陷普遍發(fā)育，具有厚度大、物性好的特點(diǎn)，是目前最有利的勘探層系。

3)鹽城凹陷以阜二段為烴源的原油可形成“下生上儲(chǔ)”型和“上生下儲(chǔ)”型2類油藏模式，“下生上儲(chǔ)”型在鹽城凹陷深凹帶都可以形成，“上生下儲(chǔ)”型可能僅局限在靠近深大斷裂的深凹部位。

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(編輯徐文明)

SourcerockstudyandaccumulationpatternofFuningFormationinYanchengSag,NorthernJiangsuBasin

Ji Yaqing, Liu Yimei, Feng Wujun

(GeologicScientificResearchInstituteofSINOPECJiangsuOilfieldCompany,Yangzhou,Jiangsu225012,China)

The studies of source rocks from the Funing Formation in the Yancheng Sag of the Northern Jiangsu Basin have indicated that the 2nd member of the Funing Formation is most favorable for hydrocarbon generation. Maturity parameters analyses and structural diagram of seismic reflection on the top of the 2nd member of the Funing Formation have shown the maturity and expulsion ranges of source rocks in the Funing Formation. Meanwhile, through the studies of relevant reservoirs, it has been stated briefly that the bottom sand bodies of the 3rd member of the Funing Formation are most favorable for the accumulation of hydrocarbons which generate from the 2nd member of the Funing Formation. 2 hydrocarbon accumulation models may exist in the Yancheng Sag, including “bottom source and top reservoir”and “top source and bottom reservoir”. Deep sags near to big faults are the most favorable targets for petroleum exploration.

maturity and expulsion; hydrocarbon accumulation models; source rock; Funing Formation; Yancheng Sag; Northern Jiangsu Basin

1001-6112(2013)04-0449-04

10.11781/sysydz201304449

TE122.1+15

A

2013-01-16；

2013-05-22。

紀(jì)亞琴(1963—)，女，助理工程師，從事石油地質(zhì)勘探研究。E-mail: jiyq.jsyt@sinopec.com。

江蘇石油勘探局攻關(guān)項(xiàng)目“鹽阜地區(qū)中新生代盆地生烴潛力及配套條件研究”(JS10005)資助。