蘇北盆地高郵凹陷馬家嘴地區(qū)戴南組油氣成藏主控因素

陳洪才,李愛民,楊冬平 (中石化江蘇油田分公司試采二廠,江蘇金湖211600)

丁林林,云天林 (同濟(jì)大學(xué)海洋與地球科學(xué)學(xué)院,上海200092)

蘇北盆地高郵凹陷馬家嘴地區(qū)戴南組油氣成藏主控因素

陳洪才,李愛民,楊冬平 (中石化江蘇油田分公司試采二廠,江蘇金湖211600)

丁林林,云天林 (同濟(jì)大學(xué)海洋與地球科學(xué)學(xué)院,上海200092)

蘇北盆地馬家嘴地區(qū)構(gòu)造、沉積復(fù)雜,特別是次一級小斷層較為發(fā)育,地層超覆明顯,造成區(qū)內(nèi)戴南組 (E2d)油藏具有 “小、散、多”的特點。根據(jù)E2d油藏的構(gòu)造、沉積、疏導(dǎo)等特征,對其油氣成藏主控因素進(jìn)行了系統(tǒng)分析。研究表明,E2d油氣成藏受三角洲前緣水下分流河道砂體的發(fā)育程度與展布特征所控制;斷層垂向、砂體側(cè)向的疏導(dǎo)方式控制油氣的運移;大斷裂帶附近是油氣的主要聚集場所;構(gòu)造及砂體的發(fā)育方向共同決定了油氣的充注程度。

馬家嘴地區(qū);戴南組;油氣成藏;主控因素;斷層

1 區(qū)域地質(zhì)背景

蘇北盆地高郵凹陷是晚白堊世以來由于斷塊差異升降而形成的箕狀斷陷盆地,面積2670km2,西為菱塘橋低凸起,東以吳堡斷裂與吳堡低凸起相連,南以真武斷裂帶與通揚(yáng)隆起相接,北以斜坡形式過渡到柘垛低凸起。高郵凹陷為典型的南斷北超箕狀凹陷,其構(gòu)造格局具 “斷、凹、坡”的特征,可分為南部斷階帶、中央深凹帶和北部斜坡帶,凹陷內(nèi)斷裂系統(tǒng)以北東東向為主。

圖1 馬家嘴油田構(gòu)造位置圖

馬家嘴油田位于蘇北盆地高郵凹陷深凹帶西部,具“西高東低,南北高中間低”的特點。南北受大斷層夾持,北為漢留斷層,南為馬33斷層,向西交于漢留斷層。長期的構(gòu)造活動使該區(qū)次生斷層較為發(fā)育,破碎帶沿漢留斷層分布,形成的斷塊多且規(guī)模小(圖1)。

馬家嘴地區(qū)古近系自下而上發(fā)育阜寧組(E2f)、戴南組(E2d)和三垛組(E2s),三者均呈不整合接觸。E2d是馬家嘴油田主要的產(chǎn)油層系,根據(jù)沉積旋回和巖性特征,將其分為戴南組一段、戴南組二段(E2d1、E2d2)。E2d1總厚度一般為0～300m,最厚可達(dá)900m;E2d2厚度一般為150～400m。

1.1 構(gòu)造特征及演化

區(qū)域上蘇北盆地的形成與演化主要受中國東部郯廬斷裂的走滑活動以及太平洋板塊自東向北北西方向的俯沖作用復(fù)合控制。

白堊紀(jì)之前,受郯廬斷裂右行平移走滑活動影響,高郵凹陷以隆升剝蝕作用為主。儀征運動早期,受燕山晚期強(qiáng)烈火山噴發(fā)后的熱構(gòu)造沉降和裂陷作用影響,研究區(qū)于早白堊世晚期進(jìn)入初始裂陷階段。儀征運動中、后期,蘇北盆地整體進(jìn)入強(qiáng)烈拉張裂陷→拗陷構(gòu)造演化階段,馬家嘴地區(qū)發(fā)育大幅度先斷后拗的橫向伸展及快速沉降作用,形成 “南隆北坳”的構(gòu)造格局。

始新世,馬家嘴地區(qū)由前期的坳陷型轉(zhuǎn)變?yōu)閿嘞菪团璧?完整的蘇北湖盆解體,被分割成一系列以箕狀斷-坳為特征的小型斷陷盆地,沉積了E2d;漸新世,由斷陷轉(zhuǎn)換為拗陷的構(gòu)造沉積作用再次加強(qiáng),再一次形成廣闊統(tǒng)一的蘇北盆地;漸新世末期,馬家嘴地區(qū)發(fā)生構(gòu)造隆升剝蝕,斷陷→拗陷構(gòu)造演化階段結(jié)束,盆地進(jìn)入相對穩(wěn)定的沉積時期,同時期大斷裂較為活躍,對沉積作用的控制強(qiáng)烈。

中新世以來,馬家嘴地區(qū)各大斷裂帶走滑、拉張活動漸趨穩(wěn)定,蘇北盆地逐漸統(tǒng)一成為向東緩慢傾斜的、穩(wěn)定拗陷沉降的夷平盆地,沉積、沉降中心位于東臺凹陷的海安一帶,最大沉積厚度達(dá)1400m。

1.2 沉積特征及演化

根據(jù)次級沉積旋回和泥巖隔層發(fā)育特征,可將E2d1細(xì)分為3個小層,E2d2細(xì)分為5個小層。E2d1下部為淺灰色砂巖與淺、灰黑色泥巖呈不等厚互層,上部為黑色、深灰色泥巖夾淺灰色砂巖;E2d2主要為淺灰色砂巖、粉砂巖與棕色夾淺灰-灰黑色泥巖不等厚互層。

結(jié)合巖心觀察、測井、地震等資料的研究結(jié)果認(rèn)為,馬家嘴地區(qū)E2d主要發(fā)育近岸水下扇、扇三角洲和湖泊等沉積相類型(表1)。

表1 馬家嘴E2 d沉積相類型

E2d1沉積時期,高郵凹陷處于斷陷湖盆發(fā)育的早期,沉積中心距物源較近,來自南部通揚(yáng)隆起及北部菱塘橋低凸起的碎屑物質(zhì)出山口直接入湖,沉積物完全沒于水下,形成近岸水下扇沉積。由于斷陷湖盆發(fā)育早期剝蝕作用強(qiáng)烈,物源供給充足,沉積物展布范圍廣,且厚度較大。位于凹陷西部的馬家嘴地區(qū)水體整體上升,形成了近岸水下扇沉積、湖泊和滑塌-濁積扇沉積,沿真武斷裂帶、吳堡斷裂帶附近均發(fā)育了近岸水下扇沉積 (圖2)。

E2d2沉積時期,整體為一個水進(jìn)-水退的完整沉積旋回,馬家嘴地區(qū)水體下降,沉積物向湖泊內(nèi)部伸入,沿真武斷裂帶、吳堡斷裂帶附近發(fā)育了裙帶狀分布的扇三角洲沉積和湖泊、滑塌-濁積扇沉積(圖3),該沉積時期的古水深總體小于E2d1沉積時期。上述多旋回的沉積變化為儲蓋組合的發(fā)育奠定了良好的基礎(chǔ)。

由于古氣候由溫暖潮濕逐漸變得干旱的影響,加上盆地的拉伸擴(kuò)張作用,E2d沉積水體不斷變淺,沉積環(huán)境由還原環(huán)境逐漸向氧化環(huán)境轉(zhuǎn)變。此外,在E2d的沉積過程中,由于斷陷盆地的不斷拉張,由下向上具有逐層超覆的沉積特征。其中,南部斷階為斷層-超覆沉積,E2d逐層超覆在控凹斷層之上。超覆帶的存在為隱蔽圈閉的發(fā)育和油氣運移提供了有利條件。

圖2 馬家嘴地區(qū)E2 d1沉積相展布圖

圖3 馬家嘴地區(qū)E2 d2沉積相展布圖

2 油氣疏導(dǎo)體系

受構(gòu)造沉積條件的影響,根據(jù)馬家嘴地區(qū)油氣疏導(dǎo)特征,可分為骨架砂體輸導(dǎo)體系、不整合輸導(dǎo)體系以及斷層輸導(dǎo)體系。

研究區(qū)內(nèi)的骨架砂體在平面上具有多種形態(tài),不同形態(tài)的砂體之間連接程度不同。席狀砂體與條帶狀砂體整體連通性較好,有利于油氣的長距離運移;塊體狀砂體一般厚度較大可以溝通不同的席狀砂體和條帶狀砂體。此外,E2d的扇三角洲前緣砂體呈現(xiàn)出較好的韻律性,而砂體的孔滲性和韻律性,也是評價骨架砂體輸導(dǎo)體系有效性的重要因素。相對孔滲性較好的砂體能成為油氣的優(yōu)勢運移通道;反韻律砂體中油氣在上部聚集,由于孔滲性較好,故油氣運移效率高,優(yōu)勢運移路徑明顯;正韻律砂體則反之。同時,在壓實流盆地的靜水或弱水動力條件下,油氣在骨架砂體中運移的主要動力為浮力,骨架砂體輸導(dǎo)體系的起伏形態(tài)控制了油氣的運移方向。

研究區(qū)受構(gòu)造活動影響,發(fā)育有全區(qū)性、分布范圍廣泛的不整合面,其中吳堡運動末期和真武運動末期的2個不整合面對油氣運移的影響巨大。吳堡不整合面發(fā)育于阜寧組四段 (E2f4)烴源巖層系的頂面,因此生成的油氣可以直接進(jìn)入該不整合面從而發(fā)生側(cè)向運移。由于真武運動不整合面上、下并未直接與烴源巖接觸,故空間有效性差,只有當(dāng)該不整合面與斷層、砂體等輸導(dǎo)體系以及烴源巖呈有效配置關(guān)系時,才可能形成三維有效不整合輸導(dǎo)體系。

斷層輸導(dǎo)體系中由于斷層活動時間較長且處于成藏期,封閉性差,可以作為油氣運移的通道。馬家嘴地區(qū)斷層多為油源斷層,溝通不同層系的儲集砂體,控制油氣從東南方向的E2f4烴源巖層呈階梯狀向馬家嘴地區(qū)E2d和三垛組一段 (E2s1)運移。馬家嘴地區(qū)E2d油氣運聚模式為源上斷層-砂體 “豐”型運聚、多期成藏模式(圖4)。

圖4 馬家嘴地區(qū)油氣斷層輸導(dǎo)體系圖

3 成藏特征

高郵凹陷主要發(fā)育2套烴源巖層:阜寧組二段 (E2f2)灰黑色泥質(zhì)烴源巖和E2f4深灰色泥質(zhì)烴源巖。通過油源對比分析表明,馬家嘴地區(qū)E2d油藏主要來自于邵伯次凹成熟的E2f4烴源巖,由于距油源較遠(yuǎn),原油成熟度較高,且油藏形成時間相對較晚。

據(jù)原油物性及成熟度特征分析,馬家嘴地區(qū)油氣運移主要表現(xiàn)為斷層 (漢留斷層)溝通油源,油氣沿近斷層砂體向上傾方向側(cè)向運移,再沿斷層-砂體縱向調(diào)解,在斷層封閉性、砂體展布特征及地層走向配置好的圈閉內(nèi)成藏。因此,該地區(qū)雖然砂體規(guī)模小,連通程度低,但有疊合連片趨勢,在層位分布上,油氣從深凹到邊緣呈向上調(diào)整趨勢。油氣藏類型為巖性復(fù)合型,以斷層垂向運移-砂體側(cè)向運移為主要運移方式,控制該區(qū)油氣成藏的主要因素為三角洲前緣水下分流河道砂體的發(fā)育及展布特征。

大斷裂帶附近是油氣的主要聚集場所,油氣運移靠斷層溝通,在平面上呈裙邊狀分布,且靠近斷層部位,油層普遍較多,厚度相對較大。

構(gòu)造發(fā)育方向與砂體展布特征決定了油氣的充注程度。當(dāng)砂體與斜坡地層走向較為一致時,進(jìn)油點位于砂體的較低部位,故其充滿程度較高,含油帶較寬;當(dāng)砂體與斜坡地層傾向相差較大時,進(jìn)油點位于砂體的較高部位,故其充滿程度較低,含油帶較窄。

通過馬家嘴地區(qū)E2d自南向北的馬15井-馬3井-馬5井油藏連井剖面圖 (圖5)可以看出,處于低部位井內(nèi)含油層系明顯少于高部位井,如馬15井研究層段以水層為主,過渡到較高部位的馬3井時則逐步以干層和油層為主。而處于剖面最高部位的馬5井E2d1以油水同層為主,E2d2則以純油層為主,由此體現(xiàn)了浮力與油氣分布的關(guān)系。另外,從單井的油、氣、水分布關(guān)系來看,馬5井油、氣、水分布較馬3井規(guī)律,可能與馬5井處于物源輸送的位置,沉積相定向發(fā)育,使得其砂體沉積展布具有良好的繼承性有關(guān)。因此,構(gòu)造部位與沉積砂體展布均能對油藏的分布起到控制作用。

圖5 馬15井-馬3井-馬5井油藏連井剖面圖

4 結(jié)論

馬家嘴地區(qū)油氣成藏受到烴源巖的排烴方式、砂巖-烴源巖接觸面積、輸導(dǎo)體系構(gòu)成、斷層作用及儲蓋配置耦合等多種因素綜合作用。區(qū)內(nèi)輸導(dǎo)體系以斷層為主,且主要為油源斷層,溝通了不同層系的砂體,斷裂-骨架砂輸導(dǎo)組合模式,不僅控制了油氣運移,同時可以構(gòu)成斷層-巖性隱蔽油藏。故馬家嘴地區(qū)E2d油氣成藏主要受以下因素控制:

1)三角洲前緣水下分流河道砂體的發(fā)育程度與展布規(guī)律控制巖相-地層油氣藏的規(guī)模。

2)斷層垂向運移-砂體側(cè)向運移的疏導(dǎo)方式控制油藏,在大斷裂帶附近是油氣的主要聚集場所,油氣運移靠斷層溝通,在平面上呈裙邊狀沿斷層分布。

3)構(gòu)造與砂體的發(fā)育方向共同決定了油氣的充注程度。

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[編輯] 鄧?yán)?/p>

TE122.3

A

1000-9752(2014)12-0028-05

2014-07-20

陳洪才(1975-),男,1997年大學(xué)畢業(yè),碩士,高級工程師,現(xiàn)主要從事石油地質(zhì)方面的研究工作。