西湖凹陷迎翠軒地區(qū)古新統(tǒng)沉積相及成藏條件探討

陳琳琳，高月華，李 昆，黃龍澤，周靜毅

西湖凹陷迎翠軒地區(qū)古新統(tǒng)沉積相及成藏條件探討

陳琳琳，高月華，李 昆，黃龍澤，周靜毅

（中國石油化工股份有限公司上海海洋油氣分公司勘探開發(fā)研究院，上海 200120）

東海陸架盆地西湖凹陷保俶斜坡北部迎翠軒地區(qū)古新統(tǒng)將成為深層勘探新領(lǐng)域，由于目前尚無直接的鉆井資料，從地震資料出發(fā)，從構(gòu)造控相角度并結(jié)合“再沉積化石群落”資料推測了該地區(qū)古新統(tǒng)沉積環(huán)境和三個(gè)主要相區(qū)：（1）凸起前緣沖積扇裙；（2）下切谷相區(qū)；（3）濱外淺灘相區(qū)；在此基礎(chǔ)上既探討了古新統(tǒng)成藏組合中烴源巖，成熟窗口以及有利圈閉；也提出兩點(diǎn)不利因素，即高位斷階不利于油氣藏封堵和古新統(tǒng)成藏組合的斷裂活動(dòng)期與成藏期之間的配置問題。綜合有利和不利因素，探討了古新統(tǒng)勘探新領(lǐng)域的成藏條件及勘探方向。

成藏條件；沉積相；古新統(tǒng)；迎翠軒；西湖凹陷

迎翠軒工區(qū)位于東海陸架盆地西湖凹陷的保俶斜坡北部（圖1），目前現(xiàn)有一口鉆井J-1 已完整揭示漸新統(tǒng)及以上地層。因此，迎翠軒工區(qū)已經(jīng)落實(shí)的重要界面有：T20（中新統(tǒng)頂面）、T24（漸新統(tǒng)頂面）、T30（始新統(tǒng)頂面）。而始新統(tǒng)內(nèi)部平湖組與寶石組分界面T34、古新統(tǒng)頂面T40以及基底面Tg尚未鉆井證實(shí)。從地震資料分析，迎翠軒工區(qū)有可能在西湖凹陷首先進(jìn)入深層古新統(tǒng)勘探階段，這將成為西湖凹陷新的勘探領(lǐng)域。

迎翠軒工區(qū)古新統(tǒng)埋深一般在3 000 m之下（圖2a），迎翠軒構(gòu)造T40埋深3 200 m，吉慶構(gòu)造T40埋深3 950 m，凈寺構(gòu)造T40埋深達(dá)到5 900 m。工區(qū)內(nèi)地震資料所解釋的古新統(tǒng)厚度在2 000 ~ 5 000 m之間（圖2b），向凹陷內(nèi)部地層加厚。

1 古新世盆地結(jié)構(gòu)

圖1 西湖凹陷迎翠軒工區(qū)位置圖

圖2 迎翠軒工區(qū)古新統(tǒng)埋深情況及三維測線位置（a），工區(qū)內(nèi)古新統(tǒng)厚度分布（b）

從二維測線解釋成果看（圖3，圖4），T30、T34、 T40、Tg界面勾畫出現(xiàn)今地層形態(tài)，雖然有后期擠壓作用造成的形變，但斷裂的斷點(diǎn)清晰，地震界面相位追蹤可靠，因此，T30之下的盆地結(jié)構(gòu)解釋可信。

古新統(tǒng)~寶石組發(fā)育在斷陷結(jié)構(gòu)中（地震界面T34 ~Tg），這與整個(gè)西湖凹陷的地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征相同。

平湖組發(fā)育在斷轉(zhuǎn)坳盆地結(jié)構(gòu)中（地震界面T30 ~T34），不僅區(qū)域認(rèn)識(shí)如此，本地區(qū)斷裂活動(dòng)也具有這一特色。

而古新世斷裂活動(dòng)將盆地割據(jù)成地塹地壘復(fù)合結(jié)構(gòu)，這樣的地質(zhì)結(jié)構(gòu)使古新世沉積環(huán)境復(fù)雜化，既有邊緣凸起控制，也存在盆地內(nèi)部地壘高地對沉積相帶的控制作用。

2 構(gòu)造控相探討

三維地震T30拉平的典型剖面（圖5）揭示古新統(tǒng)盆地工區(qū)內(nèi)半地塹結(jié)構(gòu)更為清晰，根據(jù)工區(qū)內(nèi)斷裂發(fā)育特點(diǎn)，可以看出整體的半地塹特征中，西側(cè)斜坡由一系列NNE走向NEE傾向的張性斷裂斷階帶構(gòu)成，而東側(cè)為簡單的地壘格局。構(gòu)造控相體現(xiàn)在凸起和斷裂兩方面：

（1）凸起

迎翠軒工區(qū)古新世凸起有兩種類型，海礁凸起作為盆地邊界古隆起，在古新統(tǒng)盆地各個(gè)低位域時(shí)期提供粗碎屑；而早期拉張形成的同期“地壘”構(gòu)造則形成了洼內(nèi)凸起，作為淺水高能帶控制了砂體相對富集的巖相帶。

（2）斷裂

迎翠軒工區(qū)內(nèi)斷裂呈北東向展布，斷鼻、斷塊發(fā)育，而T40構(gòu)造圖（圖2）表明古近紀(jì)凹陷結(jié)構(gòu)為斷陷特征。這些NNE向張性斷裂發(fā)生于凹陷形成初期，是斜坡帶主要的斷裂系統(tǒng)，具有活動(dòng)時(shí)期早、規(guī)模大、控制地層的沉積作用與局部構(gòu)造的形成及分布等特點(diǎn)。而少數(shù)NWW傾向的斷裂揭示了古新統(tǒng)沉積時(shí)期存在的地塹地壘復(fù)合結(jié)構(gòu)，正是這樣的NWW傾向的斷裂構(gòu)成了迎翠軒工區(qū)古新世半地塹結(jié)構(gòu)的充填空間。

圖3 西湖凹陷二維地震測線D706-2層序地層學(xué)解釋

圖4 西湖凹陷二維地震測線D696-4層序地層學(xué)解釋

3 巖相概念模型

巖相模型是石油地質(zhì)條件判斷的基礎(chǔ)，巖相決定了砂泥巖地層結(jié)構(gòu)，埋深決定了成巖及物性，分布決定了生儲(chǔ)蓋配置。構(gòu)造控相的探討以及區(qū)域資料研究有助于巖相整體格局以及大相環(huán)境的認(rèn)識(shí)。

（1）由于西側(cè)斷階帶背靠海礁凸起，因此，碎屑供給充足的背景下，低位域時(shí)期必然發(fā)育由多級斷階帶控制的下盤沖積扇，而東側(cè)地壘為水中或水下凸起，形成砂體富集的淺水高能巖相組合帶。

（2）古構(gòu)造只能推演碎屑分布格局，而大環(huán)境屬于陸相還是海相則需要在區(qū)域背景中判斷。

西湖凹陷平湖組、花港組、龍井組存在古新統(tǒng)“再沉積化石”群落[1]，在PH3井花港組2 768 m已發(fā)現(xiàn)古新世鈣質(zhì)超微Fasciculithus等少量標(biāo)本，這些超微化石在TWT1井平湖組3 863.5 m也有發(fā)現(xiàn)；而TWT1井龍井組1 835~1 958 m還發(fā)現(xiàn)大量古新世超微Heliolithus kleinpelli，H.rieeleli。

另據(jù)同屬于東海陸架盆地西南部的甌江凹陷資料，古新統(tǒng)（石門潭組二段，靈峰組）為海相環(huán)境，海相古生物屬種豐富。

因此，可以推測位于東海陸架盆地東北部的西湖凹陷古新世為海相沉積環(huán)境。

綜合上述兩要點(diǎn)，可以推演迎翠軒工區(qū)古新世障壁海岸相沉積模式特點(diǎn)如下：

圖5 迎翠軒工區(qū)三維地震解釋

迎翠軒工區(qū)巖相特征可分出三個(gè)相區(qū)：

（1）海礁凸起控制了凸起前緣沖積扇裙；這一相區(qū)（圖6，L11050）地震相雜亂反射前積結(jié)構(gòu)，反射弱、不連續(xù)，斷裂控相，粗碎屑沉積體邊界明顯。

（2）海礁凸起與虎皮礁凸起之間是西湖凹陷與長江凹陷之間的通道，而古新世長江凹陷也受到海侵影響，因此，這一通道地區(qū)可視為下切谷相區(qū)。這一相區(qū)（圖6，L12000左側(cè)，L11710左側(cè)）地震相呈雜亂－楔狀反射前積結(jié)構(gòu)，近斷裂反射雜亂，連續(xù)性較差，向洼內(nèi)連續(xù)性明顯變好。沉積體向洼內(nèi)楔形減薄，厚度分布反映了同生斷裂影響。

（3）地壘構(gòu)造形成了濱外淺灘，主要發(fā)育濱外障壁砂壩，潮道以及潮口三角洲等微相。這一相區(qū)（圖6，L12000右側(cè)，L11710右側(cè)）地震相斷裂控相明顯，側(cè)向上楔狀前積反射結(jié)構(gòu)、垂向上有向上增強(qiáng)反射結(jié)構(gòu)的跡象，連續(xù)性較差振幅較弱。

而一系列三維測線層序地層學(xué)解釋刻畫了古新統(tǒng)內(nèi)部層序特征及空間變化。L11050測線揭示了海礁凸起前緣地區(qū)同生斷裂強(qiáng)烈控制粗碎屑分布的情況。巨大的斷距形成西斷東傾格局，每一個(gè)斷階的下降盤發(fā)育巨厚沖積扇體，間夾著海進(jìn)域泥巖，高位域發(fā)育砂體透鏡體，是潮汐改造的結(jié)果。

L11460測線表明西傾反向斷裂形成的地壘形成了東傾西斷的半地塹沉積格局。古新統(tǒng)巨厚，內(nèi)部層序結(jié)構(gòu)分明，上超、下超等終止關(guān)系清晰，反映出海平面升降對盆地充填的控相機(jī)制。

L11710，L11720測線表明海礁凸起影響已經(jīng)趨向“緩坡”，同生斷裂活動(dòng)減弱，底部（Tg）粗碎屑分布很廣，但中上古新統(tǒng)內(nèi)低位域沖積扇活動(dòng)明顯減弱。

L12000，L12140測線出現(xiàn)了下切谷相區(qū)的復(fù)雜斷裂關(guān)系，出現(xiàn)局部反向斷裂。

迎翠軒工區(qū)古新統(tǒng)巖相特征還可以借鑒甌江凹陷同期地層之認(rèn)識(shí)[2]?？梢酝茰y，由海礁凸起控制的斷階帶上，每套層序由低位域?yàn)I岸沖積扇，或潮汐改造的砂礫質(zhì)濱灘構(gòu)成，海進(jìn)域、高位域發(fā)育潮間瀉湖或沼澤，因此每個(gè)層序都具有垂向正韻律特征，底部砂礫巖成熟度低，不穩(wěn)定碎屑增多使深層物性改造可能性增多，潮汐改造使砂礫巖分布受海岸和斷裂控制，而海進(jìn)域和高位域泥巖多深灰至黑色，沉積地化環(huán)境偏還原，粉砂巖泥巖互層中發(fā)育波狀層理、透鏡狀層理。而濱外地壘構(gòu)造帶控制的淺水沙灘則砂巖成分成熟度較高，板狀層理發(fā)育，由多套潮道層序疊加而成，中粗砂巖中常含菱角狀黑色泥巖，是瀉湖泥巖再沉積碎屑。

因此，從構(gòu)造控相觀點(diǎn)出發(fā)，結(jié)合T40~Tg層間均方根振幅資料，推測古新統(tǒng)沉積模式如圖7所示，圖中突出三個(gè)相區(qū)：（1）海礁凸起控制作用形成凸起前緣沖積扇裙；（2）下切谷相區(qū)中同生斷裂控制著下盤沿岸分布的低位域沖積扇；（3）盆內(nèi)地壘結(jié)構(gòu)控制了濱外淺灘富砂巖相帶。

圖6 迎翠軒工區(qū)主要相區(qū)地震相特征

4 成藏要素分析

基礎(chǔ)地質(zhì)決定石油地質(zhì)，石油地質(zhì)條件控制成藏。迎翠軒古新統(tǒng)成藏潛力和油氣藏分布的有利因素有：

（1）烴源巖及成熟窗口

雖然，目前迎翠軒地區(qū)缺少古新統(tǒng)烴源巖直接證據(jù)探討資源潛力、成熟度、熱演化等問題，但從區(qū)域資料看，位于西湖凹陷西南方向的相鄰凹陷甌江凹陷已揭示古新世近海斷陷盆地有障壁海岸含煤碎屑充填，古新世中期為海進(jìn)最強(qiáng)時(shí)期，甌江凹陷鉆井揭示了古新統(tǒng)底部兩米厚的生物灰?guī)r，而古新世末海平面震蕩下降，發(fā)育了含煤砂泥巖。這一地層特征對具有相似斷陷結(jié)構(gòu)、相同海相背景的西湖凹陷而言，具有類比價(jià)值。因此，可以推測迎翠軒工區(qū)內(nèi)亦存在海相暗色泥巖以及濱海沼澤相煤系地層可作為烴源巖，而烴源巖在層序格架中集中發(fā)育在海進(jìn)體系域以及高位體系域內(nèi)。

多重共線性檢驗(yàn)．在多元線性回歸模型中，各解釋變量之間也可能存在較強(qiáng)的線性相關(guān)性，當(dāng)時(shí)，，通過表2對比可知，變量的系數(shù)不顯著，表明可能存在嚴(yán)重的多重共線性．

甌江凹陷烴源巖具有近岸淺水的巖相特點(diǎn)，如：明月峰組為濱海沼澤相含煤沉積（埋深1 500~2 500 m，晚古新世－早始新世）烴源巖評價(jià)：中－好，靈峰組雖屬淺海相（埋深2 200~3 000 m，中古新世~晚古新世），卻富含陸源高等植物，有機(jī)質(zhì)豐度一般。因此，迎翠軒古新統(tǒng)烴源巖品質(zhì)固然需要鉆井確認(rèn)，但甌江凹陷的特點(diǎn)亦可以借鑒。

回顧前人研究，早在1989年即已關(guān)注了西湖凹陷平湖組混有深源干氣的問題[3]。西湖凹陷平湖構(gòu)造帶某深井中各層天然氣的C2+組分為11.09%~15.6%，屬于濕氣范疇，但各層天然氣的甲烷碳同位素比值皆為-37‰左右（表1），但CO2含量不高，顯然不是煤層氣，因此，蔣俊等人認(rèn)為系“深層干氣”與平湖組原油伴生氣混合所致。而蘇奧等人[4]從甲烷碳同位素演化二階段分餾模式、iC4/ nC4值的角度、碳同位素系列倒轉(zhuǎn)現(xiàn)象、煤成氣δ13C1-Ro、δ13C2-Ro、δ13C3-Ro關(guān)系圖以及烴源巖樣品熱模擬實(shí)驗(yàn)多方面論證均說明西湖凹陷天然氣有兩種來源，部分來源于漸新統(tǒng)花港組和中上始新統(tǒng)平湖組烴源巖，部分來源于下部深凹部位的烴源巖。

縱上分析，西湖凹陷古新統(tǒng)烴源巖是存在的，品質(zhì)如何需要勘探確認(rèn)。而從熱演化角度推測，古新統(tǒng)烴源巖成熟于始新世末。

表1 平湖某深井平湖組天然氣組分及甲烷碳同位素資料

（2）源內(nèi)成藏

層序地層學(xué)格架特點(diǎn)表明，古新統(tǒng)內(nèi)低位域、海進(jìn)域、高位域垂向上疊置成多套層序，低位域下切谷充填砂體與潮道砂體切割在海進(jìn)期黑色泥巖中，因此，這樣的砂泥巖交互地層型式有利于古新統(tǒng)成藏組合形成源內(nèi)成藏。

（3）有利圈閉

從地層型式看，由于古新世處于凹陷初始拉張階段，這一階段粗碎屑供給充分，沉積模式中三個(gè)相區(qū)比較而言，海礁凸起前緣沖積扇裙預(yù)示著地層中砂泥比偏高，不利于斷層側(cè)向封堵；下切谷相區(qū)可能發(fā)育砂泥比較為平衡的地層型式而有利于斷層側(cè)向封堵；濱外淺灘相區(qū)處于有利構(gòu)造發(fā)育區(qū)，高能帶砂體側(cè)向分布穩(wěn)定，分選良好，是有利成藏相帶。

從斷塊構(gòu)造圈閉看，只有砂泥比平衡地區(qū)配合斷裂封堵才構(gòu)成有利圈閉條件，從這一分析出發(fā)，吉慶構(gòu)造比迎翠軒構(gòu)造有利，而凈寺構(gòu)造雖然具有“洼中隆”生儲(chǔ)蓋有利條件，但埋深過深，物性條件不利。

不利因素也很清楚，主要有兩點(diǎn)：

（1）斷裂封堵期與成藏期的匹配關(guān)系仍有疑問

根據(jù)西湖凹陷烴源巖研究成果，古新統(tǒng)成藏組合在始新世末即出現(xiàn)成熟窗口，而這一時(shí)刻T30以下的斷裂系統(tǒng)仍處于張性狀態(tài)，擠壓形變?yōu)橹行率滥埦\(yùn)動(dòng)所致，因此，從漸新世到中新世，這些正斷裂始終保持開啟狀態(tài)，成為垂向疏導(dǎo)通道，這一點(diǎn)已經(jīng)為平湖組天然氣混源特征所證實(shí)（表1）。

（2）高位斷階厚砂體不利于斷塊圈閉側(cè)向封堵成藏

由于古新統(tǒng)處于盆地初始拉張階段，低位域粗碎屑分布較廣，其展布特征由凸起前緣巨厚向凹陷內(nèi)減薄，延伸很遠(yuǎn)。砂泥比很高的砂泥巖交互地層中，有利于油氣側(cè)向運(yùn)移，但斷層不能完全錯(cuò)斷儲(chǔ)蓋組合，從而不利于成藏。

1992年8~11月間，迎翠軒工區(qū)在1 300 km2范圍內(nèi)采集化探樣品159個(gè)，各種化探指標(biāo)顯示出海礁凸起邊緣異常和高斷階斷裂異常[5]，這種化探異常類型，經(jīng)平湖構(gòu)造帶高斷階鉆探證實(shí)不利于油氣成藏。

圖7 迎翠軒工區(qū)古新統(tǒng)障壁海岸沉積模式圖（左圖為層間均方根振幅）

5 勘探方向選擇

（1）構(gòu)造圈閉

迎翠軒工區(qū)內(nèi)古新統(tǒng)構(gòu)造圈閉要素差異較大（圖2），圈閉面積以吉慶最大（T40），達(dá)41.6 km2；吉慶東、迎翠軒次之。高點(diǎn)埋深以迭翠構(gòu)造最淺，T40深度2 780 m，迎翠軒、吉慶漸深。從構(gòu)造幅度看，吉慶東最大，達(dá)到520 m，吉慶、迎翠軒次之。而竹徑、竹徑東，凈寺，白鶴東T40構(gòu)造高點(diǎn)均埋深4 500 m之下，圈閉面積5~15 km2之間，構(gòu)造幅度65~210 m之間。

根據(jù)斜坡帶深部儲(chǔ)層物性認(rèn)識(shí)，4 500 m埋深之上的成藏組合仍發(fā)育良好的儲(chǔ)層物性條件，之下則物性條件明顯變差。因此，從T40埋深看，迭翠、迎翠軒、吉慶、吉慶東構(gòu)造古新統(tǒng)可能具有良好的儲(chǔ)層物性條件，應(yīng)作為勘探?jīng)Q策一個(gè)依據(jù)。

而迎翠軒構(gòu)造南部，吉慶構(gòu)造南部，以及竹徑，竹徑東構(gòu)造比較靠近海礁凸起，應(yīng)注意高斷階斷塊圈閉的有效性。

因此，斷塊構(gòu)造圈閉的選擇應(yīng)該考慮遠(yuǎn)離海礁凸起。

（2）巖性圈閉

從二維和三維地震剖面的層序地層學(xué)解釋看，古新統(tǒng)內(nèi)部由多套層序構(gòu)成，因此，層序格架內(nèi)部蘊(yùn)藏著多種巖性成藏可能。

下切谷相區(qū)：下切谷下游方向上，低位域下切谷水道砂體切割在深水海相泥巖中，形成近源，或源內(nèi)成藏的條件。而潮汐或波浪的改造使砂體發(fā)育在斷階構(gòu)造控制下趨向于沿岸分布，海進(jìn)期深水泥巖覆蓋在砂巖之上形成最佳生儲(chǔ)蓋關(guān)系。

濱外淺灘相區(qū)：由潮道、障壁砂壩以及潮口三角洲組成，多種微相雖然在垂向、側(cè)向上的相遷移構(gòu)成了復(fù)雜的微相組合，砂體分選磨圓較好，與側(cè)翼海相泥巖指狀交互，因此，每一套層序內(nèi)部都存在良好的生儲(chǔ)側(cè)向配置關(guān)系，從巖性成藏角度看，這是極為有利的巖性圈閉發(fā)育區(qū)。

[1]王乃文，劉宗蕓. 東海陸架盆地重點(diǎn)凹陷早第三紀(jì)地層劃分對比及其古環(huán)境、古氣候研究[R]. 1990（內(nèi)部資料）.

[2]錢榮煥，周平. 東海陸架盆地下第三系重點(diǎn)凹陷沉積特征研究[R]. 1989（內(nèi)部資料）.

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[4]蘇奧，陳紅漢，王存武，等. 東海盆地西湖凹陷天然氣來源探討 [J]. 地質(zhì)科技情報(bào)，2014，33（1）：157-162.

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Discussion on Sedimentary Facies and Hydrocarbon Accumulation Conditions
of Paleocene in Yingcuixuan Area， Xihu Sag

CHEN Linlin, GAO Yuehua, LI Kun, HUANG Longze, ZHOU Jingyi
（Institute of Exploration and Development, SINOPEC Shanghai Offshore Oil & Gas Company, Shanghai 200120, China）

The Paleocene in Yingcuixuan area of northern Baochu Slope will become a new field of deep exploration in Xihu Sag of East China Sea shelf basin. Due to the lack of drilling data, the authors infer the sedimentary environment and facies zones in Paleocene period based on the study of seismic data, relationship of sedimentary facies and tectonic setting, as well as the data of redeposited fossil communities. Three dominant facies zones are recognized and they are: (1) the alluvial fans along uplift front; (2) the incised valley facies zones; (3) the offshore shoal facies zone. Then the authors discuss the source rocks, the hydrocarbon generating window and trap conditions in the Paleocene plays. Meanwhile, two unfavorable factors i.e. the high risk of lateral sealing ability in the high part of the fault terrace and the match of fault activity period with hydrocarbon migration are pointed out. Taking into consideration of both the favorable and unfavorable factors, the authors summarize the reservoir forming conditions in the Paleocene plays in the study area and propose the exploration direction.

Reservoir forming conditions; sedimentary facies; Paleocene; Yingcuixuan; Xihu Sag

TE121.3

A DOI:10.3969/j.issn.1008-2336.2016.03.013

1008-2336（2016）03-0013-07

2016-01-19；改回日期：2016-03-24

陳琳琳，男，1964年生，高級工程師，碩士，1998年畢業(yè)于成都地質(zhì)學(xué)院石油系，長期從事石油地質(zhì)方面研究。

E-mail：951530704@qq.com。